課程設計與研究流程

本章分為兩個小節，第一個小節是課程設計，課程設計的部分分為 MyWorld GIS 功能示範與應用、興建鐵路工程的學習目標與理論依據、水資源課程的學習 目標與理論依據等三個部分。第二個小節為研究流程，分為準備階段、實驗階段、

結果分析階段等三個階段。

一、課程設計

（一）學生起點行為

此外，根據九年一貫課程綱要，國中畢業生應具以下能力：（1）被尊重、關 懷與團隊合作的能力，學生應該具備民主素養，包容其他不同意見。且團隊合作 也是最有效率的學習方式。（2）表達、溝通與分享能力，透過語言、文字的表達 個人的思想，並與他人溝通、分享不同意見。（3）獨立思考與問題解決能力（教 育部, 民 97a） 。因此，本研究的研究對象可能已具有基本的團隊合作、溝通分 享與問題解決能力的課程學習經驗。

（二）MyWorld GIS 功能示範與應用

本次課程採用 MyWorld GIS 作為輔助教學軟體，該軟體可提供相關地理資 訊，並可由課程設計者建立教學所需之相關資料庫，因此尋找正確且適當的自然 與環境相關數據資訊，將直接影響到課程開發的品質。表 3.2.1 將 MyWorld GIS 的功能與如何應用在課程整理成表格，並實際舉例說明。

表 3.2.1 MyWorld GIS 功能說明與應用

功能說明 在教學上應用 MyWorld GIS 範例 MyWorld GIS 可點

選適合的圖層

MyWorld GIS 可依 據數值的大小顯示

MyWorld GIS 可計 算地圖中的距離與 面積

進行判斷時，常要 計算面積與長度，

MyWorld GIS 可以將 圖層中的面積與長度 計算出來，即可不透過 比例尺算出所希望的 數值進行判斷。

MyWorld GIS 可直 接將數值輸入 GIS

（二）興建鐵道與理論依據

興建鐵道原課程是美國西北大學所開發之課程，主要目的是讓學生透過此課 程熟悉 MyWorld GIS 軟體，決策理論則是依據 Grunig 與 Kuhn（2005）的決策理 論設計，課程的步驟與設計如表 3.2.2 所示。為了讓學生能快速熟悉軟體，特別

（三）水資源課程

本研究受試的學生屬高中一年級的學生，部分學生修過基礎地球科學，因此 在設計課程的時候，主要運用的概念以國三至高一課程的主要概念，部分概念則 和高二的地球科學相關。

本研究課程所需資料大多來自於政府公佈的相關數據，其中人口、產業等數 據，來自各縣市政府與鄉鎮市公所網站，農業數據來自農委會的統計資訊，地質 數據來自中央地質調查所，水污染數據，來自經濟部水利屬的統計資料，地震與 氣候相關資料，則來自中央氣象局網站，因此課程所使用的資料，皆為政府所公 布之統計資訊，具有極高可信度。

（1）開發背景

本課程教材改編自美國西北大學所出版的 Investigations In Environmental Science，該課程以美國當代的環境議題為主，大多以美國本土環境為例，本研 究之課程參考該教材之主要教學概念，但以台灣本土的案例作為教學之依據。

根據教育部公布之 99 年地球科學課程綱要中，其教學目標是『培養具備「地 球科學」基本素養（包括知識、思維和技能、態度）的現代公民』。而其核心能 力有四，分別是（1）學生能在日常生活中活用地球科學的知識和方法。（2）學 生能運用分析和探究的能力，找出問題並試著解答。（3）學生能發展出解決地球 科學問題的能力。（4）學生能主動關心和珍惜地球環境。

在此地球科學教學目標下，根據普通高級中學選修科目「基礎地球科學」課 程綱要主題「日常生活與地球環境」，設計課程，並參考 Investigations In

Environmental Science 的教學內容，本研究設計了「水資源」課程，讓學生根據 課程中所給予的教學內容去分析並找出一個最適當的取水地點，呼應課程綱要中 希望學生能分析、探究，並且解決地球科學問題。

（2）知識內容

本研究透過拼圖式合作學習的方式讓學生體會做決策的過程與原則，課程中 被給予學生水資源相關的參考資料，除了每組提供遠足文化所出版之「台灣的十

大地理議題」（林俊全，2008）和「台灣的水庫」（黃兆慧，2002），這兩本閱讀 資料外，在教室前方，提供以下書籍供學生隨時查閱使用，分別是「台灣的氣候」

（涂建翊，2003）、「台灣的天然災害」（林俊全，2004）、「台灣的國家公園」（魏 宏晉，2002）、「台灣的地下水」（陳文福，2005）等書。

由於選擇取水口主要牽涉到地質、氣候和生態等問題，因此本研究之合作學 習的專家小組中，分成地質組、氣候組、生態保育組，每一組學生可以針對該組 主題作深入研究。圖 3.2.1 為各專家組學生主要探討的知識領域，而各組的任務，

如下所示：

A 地質組

建造水利工程時，地質的穩定度極為重要，考慮的因子包括斷層、岩層特性、

土石流得機率、山崩的可能等多項地質因素，地質組的學生要學會如何在一個安 全的環境下建造水利工程。

B 氣候組

水利建設最好是建造在水源豐沛的地區，氣候因子的考量包括降水特性、氣 象災害、水文特性等。氣候組的學生要學會選擇最佳的氣候條件的地點。

C 生態保育組

由於建設工程，免不了會破壞自然生態，而現有的人口分佈和產業狀態也可 能使取水地點遭受污染，所以生態保育組的學生要學會避免污染的威脅和對環境 的破壞。

圖 3.2.1 水資源概念架構圖

（3）課程流程

表 3.2.3 為本研究所使用的決策理論與學習單的對照表，主要的決策理論依 據來自 Grunig 與 Kuhn（2005）的理論依據，但是本研究中的決策理論與 Grunig 等人的決策理論有些許出入，其原因是本研究的課程必須先確定主題，無法讓學 生天馬行空的方式來發現問題，也因為主題已經確定，所以本研究讓學生檢視各 點資料之後，再讓學生選出兩個預選地點並進行深入分析。

表 3.2.3 課程與決策理論的對應表

學習單步驟 學生活動 理論依據

知識分享 ˙學生根據從專家組學習的知識內 容，分析學習單中的問題。

分析問題

釐清判準 ˙學生綜合各專家的意見，訂出未來 判斷地點的判準。

訂出判準

依據判準檢視資料 ˙依據訂出的判準檢視各地點。

˙根據檢視的結果，選出兩個預選地 點。

依據判準檢視資料 發展出兩個可行方案

比較入選地點的優 缺點

˙將入選地點的優缺點列出，並進行 比較。

˙選出最後決定的地點。

決定選擇結果

再次檢視結果並作最後 決定

學生進行水資源課程，運用 MyWorld GIS 的功能協助學生查詢資料與作決 策，許多統計資訊經 MyWorld GIS 整合後，將原本不同型態的訊息同時出現在 MyWorld GIS 介面上，這將有助於學生整合資料與作決策。水資源課程中，

MyWorld GIS 的操作範例如表 3.2.4 所示：

表 3.2.4 MyWorld GIS 於水資源課程操作範例

編號 水資源課程中學生會使用的功能 MyWorld GIS 範例 1 學生在做決策過程，如要同時

比較兩不同兩個或兩個以上的因 素，MyWorld GIS 可將同時顯現所 選擇圖層。範例中的例子是斷層分 佈與地震資料，如要同時判斷斷層 分佈與地震的歷史紀錄，透過疊加 的方式即可一目了然。

2 研究者將數值放入 MyWorld GIS 系統中，除了可依據數值大小 作變化外，學生也可以查詢詳細數 據，範例中為人口資料，可依照個 鄉鎮人口多寡而顯示不同大小，亦 可找出相關數據。

3 如只要查詢單一地點的資 料，可以直接在圖層中查詢，範例 中為豬隻數量統計，學生如想知道 單一地區的豬隻數量，則直接點選 查詢即可。

4 學生如要要計算兩點間距離 長度時，可以自行新增圖層，並由 圖層中自行會出線段或路徑，再由 圖層中的數據得知長度，範例中黑 色的粗線段為學生自行繪製之線 段，上方統計表則為長度計算。

水資源課程活動流程如圖 3.2.2 所示

圖 3.2.2 水資源課程活動流程

當學生做完決策之後，進行分組討論並相互給予回饋，課程中有五個預選地 點，其中有一個地點為政府評估興建美濃水庫的預址所在，但是在講評之前，研 究者並未告知學生。

二、研究流程

（一）、準備階段

形成主要研究問題之後，開始著手收集相關文獻並閱讀，待研究問題確立，

及著手開發課程與評量，課程與評量皆進行前導性測試，並根據測試的結果修正

課程與測驗工具。於正式進行教學實驗前，已針對本課程進行前導性測試，發現 高中生對於學習 MyWorld GIS 軟體的介面操作無困難。

（二）、實驗階段

本研究的課程主要分成五個，分別是「興建鐵道」、「水庫」、「再生能源」、「水 資源」、「校園氣象觀測」等五個主題，在第一天課程進行前，先實施「水資源相 關概念測驗前測」與「決策能力測驗前測」，並於第二天上課開始前，進行閱讀 能力測驗。表 3.2.5 為本次研究課程與測驗的時間表。

表 3.2.5 教學流程表與測表格驗時間 流程步驟

（日期）

時間

（分） 工作內容

2/2（一） 50 相見歡（小組成員互相認識）

30 水資源相關概念測驗前測 30 決策能力測驗前測

90 興建鐵道課程 2/3（二） 40 閱讀能力測驗

100 水庫課程 2/4（三） 170 再生能源課程 2/5（四） 170 水資源課程

30 水資源相關概念測驗後測 2/6（五） 30 決策能力測驗後測

170 校園氣象觀測

圖 3.2.3 研究流程圖

（三）、結果分析階段

2009 年 3 月至 6 月為論文結果分析階段。在此階段進行各項資料分析，經 過歸納整合之後，著手研究並撰寫成研究論文。