行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成
就學生學習效果之探究--以「簡單電路」教學主題為例
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 99-2511-S-018-025-
執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日
執 行 單 位 ： 國立彰化師範大學特殊教育學系暨研究所
計 畫 主 持 人 ： 林千惠
共 同 主 持 人 ： 林踐
計畫參與人員： -兼任助理人員：陳翰諄
-兼任助理人員：溫育斌
講師級-兼任助理人員：張智偉
大專生-兼任助理人員：李佳瑋
公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 100 年 10 月 31 日
中文摘要： 本研究為一年期的研究計畫，主要目的在於發展一套以全方位
學習設計（Universal Design for Learning，簡稱 UDL）為架
構，結合電腦模擬實驗以及多媒體教學的「簡單電路」補救教
學套裝教材，並將之應用於國中低成就學生理化課程的教學。
本研究係以三大階段的執行，完成各項研究問題：
第一階段先透過文獻探討、學者專家與實務工作者訪談、試教
等方式，完成課程內容初稿的編製並付交審查；第二階段進一
步設計包含前述所有單元主題的完整教材（包括：學習手冊、
電腦輔助教材、習作練習、互動式模擬實驗活動、生活化趣味
實驗活動、前後測紙筆測驗等），隨即進行實驗教學以驗證學
習成效；第三階段於實驗教學後由全體實驗組研究對象填寫滿
意度調查表，並商請參與教師針對補教教學過程無論教學內
容、教材或教學活動設計等給予可行性與適切性之評估，並提
供改進建議。
本研究於 2010 年 8 月至 2011 年 2 月間完成第一階段的課程發
展與內容審查，自 2011 年 2 月至 6 月間完成第二階段的教材設
計與實驗教學。本研究以立意取樣方式從中部兩所國中選取 30
名由該校理化教師推薦需進行物理科補救教學的國三學生參與
研究。學生按其就讀學校分別組成實驗組（n=15）與控制組
（n=15）。實驗組共接受 16 節（每節 45 鐘）本研究根據 UDL
設計原理所自編之「簡單電路」單元教學組件進行補救教學，
控制組學生則接受同一位教師同一教學單元的重複講述式教
學。
為了驗證實驗教學成效，本研究以質量並重方式完成所有研究
目的與待答問題的探討。量化分析方面，主要以變異數分析兩
組學生在前後測驗之差異情形及以共變數分析評估組間之差
異，實驗組學生在補救教學後的滿意度調查結果亦有部分以量
化方式呈現；質性訪談資料則用於輔助說明整體教學成效。研
究結果顯示，實驗組學生在後測分數皆顯著高於前測分數，控
制組學生則無此差異情形。然共變數分析結果顯示，若以前測
為共變數，實驗組之後測分數並未顯著高於控制組的後測分
數。至於實驗組學生對接受實驗教學後之滿意度調查結果則十
分正向。訪談結果顯示，無論受訪的教師或學生對課程內容及
教學成效皆抱持正向及肯定的態度，然對於本自編套裝教材能
否於國中順利推廣為補救教學教材，抑或是未來提倡增加電腦
模擬教學設計活動以加深學生對抽象科學概念之建構兩項，則
持較保留之態度。本研究的結果證實，國中理化低成就學生的
確能從全方位學習中獲得有效的學習。研究最後針對研究結果
提出具體教學及研究建議。
Desian for Learning (UDL) module, with the emphasis on computer
simulated laboratrory activities as well as multimedia assisted
instruction. The content of the self-developed UDL module was the
application of simple electronic circuit in the science education
domain. It was also the purpose of the study to examine the
learning effectiveness and the social validity of the self-developoed
UDL module for junior high school underachievers.
Participants of the study were thirty students referred by their
science teachers with a need of enhacing achievements in the
science domain from two junior high school and assigned to an
experimental group (n=15) and a control group (n=15) based on the
school they attend. Participants in the experimental group received a
total of sixteen hours of instruction using self-developed UDL
module, while the control group received the same amount of
repeated instruction in the same content through traditional
lectualling. Both groups received instruction from the same science
teacher.
Results showed that the experimental group’s posttest scores were
significantly higher than its pretest scores. This situation, however,
was not observed in the control group. The ANCOVA results using
the pretest as the covariate, however, did not show that students in
the experimental group significantly outperformed their counterparts
in the control group on the post test. Participants interviewed all
showed positive attitudes toward the UDL module and its effects on
promoting students’ comprehension of the content material.
However, the interviewee were not very optimistic regarding the
application of the computer simulated experimental activities in
junior high school science classes owing to the technical and time
consuming concerns. Findings of the study suggested that junior
high school underachievers can improve their science scores
through the UDL method. Suggestions and implications were
provided.
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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
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■成果報告
成果報告
成果報告
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□期中進度報告
期中進度報告
期中進度報告
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全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究—
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「簡單電路
簡單電路
簡單電路
簡單電路」
」
」
」教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
計畫類別：
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個別型計畫 □整合型計畫
計畫編號：NSC99－2511－S－018－025
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執行期間：99 年 8 月 1 日至 100 年 7 月 31 日
執行機構及系所：國立彰化師範大學特殊教育學系
計畫主持人：林千惠
共同主持人：林踐
計畫參與人員：張智偉、溫育斌、陳翰諄、李佳瑋
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：
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精簡報告 □完整報告
本計畫除繳交成果報告外，另須繳交以下出國心得報告：
□赴國外出差或研習心得報告
□赴大陸地區出差或研習心得報告
□出席國際學術會議心得報告
□國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式：
除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢
中 華 民 國 100 年 10 月 31 日
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
全方位學習設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究—
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「簡單電路
簡單電路
簡單電路
簡單電路」
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」教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
中文摘要
中文摘要
中文摘要
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本研究為一年期的研究計畫，主要目的在於發展一套以全方位學習設計（Universal Design for Learning，簡稱 UDL）為架構，結合電腦模擬實驗以及多媒體教學的「簡單電路」補救教學套裝教 材，並將之應用於國中低成就學生理化課程的教學。本研究係以三大階段的執行，完成各項研究問 題： 第一階段先透過文獻探討、學者專家與實務工作者訪談、試教等方式，完成課程內容初稿的編 製並付交審查；第二階段進一步設計包含前述所有單元主題的完整教材（包括：學習手冊、電腦輔 助教材、習作練習、互動式模擬實驗活動、生活化趣味實驗活動、前後測紙筆測驗等），隨即進行 實驗教學以驗證學習成效；第三階段於實驗教學後由全體實驗組研究對象填寫滿意度調查表，並商 請參與教師針對補教教學過程無論教學內容、教材或教學活動設計等給予可行性與適切性之評估， 並提供改進建議。 本研究於 2010 年 8 月至 2011 年 2 月間完成第一階段的課程發展與內容審查，自 2011 年 2 月 至 6 月間完成第二階段的教材設計與實驗教學。本研究以立意取樣方式從中部兩所國中選取 30 名 由該校理化教師推薦需進行物理科補救教學的國三學生參與研究。學生按其就讀學校分別組成實驗 組（n=15）與控制組（n=15）。實驗組共接受 16 節（每節 45 鐘）本研究根據 UDL 設計原理所自 編之「簡單電路」單元教學組件進行補救教學，控制組學生則接受同一位教師同一教學單元的重複 講述式教學。 為了驗證實驗教學成效，本研究以質量並重方式完成所有研究目的與待答問題的探討。量化分 析方面，主要以變異數分析兩組學生在前後測驗之差異情形及以共變數分析評估組間之差異，實驗 組學生在補救教學後的滿意度調查結果亦有部分以量化方式呈現；質性訪談資料則用於輔助說明整 體教學成效。研究結果顯示，實驗組學生在後測分數皆顯著高於前測分數，控制組學生則無此差異 情形。然共變數分析結果顯示，若以前測為共變數，實驗組之後測分數並未顯著高於控制組的後測 分數。至於實驗組學生對接受實驗教學後之滿意度調查結果則十分正向。訪談結果顯示，無論受訪 的教師或學生對課程內容及教學成效皆抱持正向及肯定的態度，然對於本自編套裝教材能否於國中 順利推廣為補救教學教材，抑或是未來提倡增加電腦模擬教學設計活動以加深學生對抽象科學概念 之建構兩項，則持較保留之態度。本研究的結果證實，國中理化低成就學生的確能從全方位學習中 獲得有效的學習。研究最後針對研究結果提出具體教學及研究建議。 關鍵字：國中階段、科學教育、低成就學生、簡單電路之應用、全方位學習設計、電腦模擬教學
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The application of Universal Design for Learning (UDL) in enhancing
underachievers in junior high school learning the nature and living technology
domain: Using simplified electricity circuit as an example
Abastract
This study was a 1-year project intented to develop a Universal Desian for Learning (UDL) module, with the emphasis on computer simulated laboratrory activities as well as multimedia assisted instruction. The content of the self-developed UDL module was the application of simple electronic circuit in the science education domain. It was also the purpose of the study to examine the learning effectiveness and the social validity of the self-developoed UDL module for junior high school underachievers.
There were three phases in completing the study: (1) the development of the first draft of the UDL module and tested for the content validity (2010/8~2011/2) , (2) the accomplishment of the complete UDL module (which included student menu, powerpoint units, worksheets, computer simulated laboratory activities, life-centered experiments activities, and pre-post tests) and conduting the experiment (2011/2~2011/6), and (3) the test of social validity of the self-developed UDL module.
Participants of the study were thirty students referred by their science teachers with a need of enhacing achievements in the science domain from two junior high school and assigned to an experimental group (n=15) and a control group (n=15) based on the school they attend. Participants in the experimental group received a total of sixteen hours of instruction using self-developed UDL module, while the control group received the same amount of repeated instruction in the same content through traditional lectualling. Both groups received instruction from the same science teacher.
In order to examine the effectiveness of the study, both quantitative and qualitative research methods were applied. The effects of the UDL module were assessed using analyses of variance and covariance to analyze students’ scores on self-developed pre-post test. Each student of the experimental group also filled out a self-developed questionnair for representing the satisfacotry of their participation in the study. Interviews with students and teachers were also employed to evaluate the applicability of the module. Results showed that the experimental group’s posttest scores were significantly higher than its pretest scores. This situation, however, was not observed in the control group. The ANCOVA results using the pretest as the covariate, however, did not show that students in the experimental group significantly outperformed their counterparts in the control group on the post test. Participants interviewed all showed positive attitudes toward the UDL module and its effects on promoting students’ comprehension of the content material. However, the interviewee were not very optimistic regarding the application of the computer simulated experimental activities in junior high school science classes owing to the technical and time consuming concerns. Findings of the study suggested that junior high school underachievers can improve their science scores through the UDL method. Suggestions and implications were provided.
Keywords: junior high school, science education, underachiever, simple electronic circuit, universal design for learning, computer simulated instruction
全方位
全方位
全方位
全方位學習
學習
學習設計
學習
設計
設計
設計對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究—
對提升國民中學自然與生活科技領域低成就學生學習效果之探究
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「簡單電路
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簡單電路
簡單電路」
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」教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
教學主題為例
壹
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壹、
、
、 前言
、
前言
前言
前言
當代科學教育強調培養學生帶著走的科學能力以因應未來生活所需，並強調落實杜威的實證主 義，增加學生學習科學概念過程的實作體驗歷程。有鑑於低成就學生學習能力本已較為薄弱，若未 能為其提供強而有效的教學策略，則其科學教育的學習成效堪憂。本研究係以全方位學習設計 （Universal Design for Learning，簡稱 UDL）為主軸，結合電腦模擬教學，並選擇以國中三年 級的「簡單電路」單元做為套裝教材開發與實驗教學的依據，本研究期待前述在各式補救教學應用 文獻中皆以獲得實證支持的有效教學策略，能進一步驗證其在國中自然科學領域低成就學生補救教 學上的可行性與有效性。
貳
貳
貳
貳、
、
、文獻探討
、
文獻探討
文獻探討
文獻探討
一 一 一一、、、、低成就學生的補救教學低成就學生的補救教學低成就學生的補救教學低成就學生的補救教學：：UDL：：UDLUDLUDL 理念的應用理念的應用理念的應用理念的應用
「低成就學生」（underachievers）一般被界定為學習成就明顯低於其能力水準，或學業表現明顯 低於班級的平均水準。張新仁（2001）勾勒出在學業表現上呈現低成就學生的特徵包括：(1) 在測 驗的表現上，呈現低的作答技巧；(2）在閱讀與數學的程度比一般學生來得低；（3）曾經留級或有 學業挫折；(4)經常不交作業或遲交，或抄襲同學作業。其在日常行為表現上，亦較易出現如下的 特徵：(1)依賴性重，需要家長或教師的特別注意；(2)對於有興趣的科目或課程，有優異的理解力 或記憶力，並有固著的傾向；(3)容易分心，注意力不集中；(4)缺乏學習動機；(5)自我或社會性 的控制適應部分，有些困難；(6)需要較多的時間學習；(7)不喜歡學校及家庭作業；(8)習慣性遲 到及較低的出席率；(9)家庭提供較少的支持等。針對學習低成就的國中生，教育部自 86 學年度 起即鼓勵國中於學期中試辦補救教學，依據張新仁（2001）的研究顯示，補救教學的型態有：資源 教室、學習站、套裝學習、以及電腦輔助教學形式等，其中以學習站型態最符合經濟效益；套裝學 習則最符合適性教學的精神；而電腦輔助教學則是最能有效提高學習動機的措施，然就執行效果而 言，承辦補救教學的學校，由於受限於場地、時間、人力等不同因素的干擾，其實施效果難免不如 預期。
美國柯林頓總統於 1997 年簽署身心障礙者教育法案（Individuals with Disabilities Education Act，簡稱 IDEA）時，明確要求普通教育對於特殊需求學生必須具有「可及性」(accessibility)， 更進一步提出 Learner Diversity and High Standards (因應學習者差異性，以及提高教學績效) 做為 教師的挑戰（邱上貞，2004）。面對此情勢，美國應用特殊科技中心（Center for Applied Special Technology，簡稱 CAST）及國立全方位學習設計中心（National Center on Universal Design for Learning）提出全方位學習設計（Universal Design for Learning，簡稱 UDL）概念，其構思源自建 築物的無障礙設計，試想，如果建築師在規劃建築物之初，便能將各式身障者及行動較不方便的高 齡族群的需求納為設計考量之項目，如此就可以最小的投資，獲得最大的效果，也同時避免了事後 的遷就與不便。這樣的構想旋即被延伸應用至常態學習環境之中，希冀教師能在課程設計之初，即 將不同學習特質的學生需求納為活動設計之考量，如此便能讓最多的學生在普通教育環境中學習無 礙。具體而言，UDL 的目的在發展一套所有學生都能使用的課程，讓班內的每一位學生都可以利 用適當的管道儘可能的接近普通教育課程，它不只滿足學生學習的挑戰性，也給予個體所需的支 持，它從課程的目標、內容、教學與評量等方法來著手，儘量做到彈性化、以適應學生的個別差異 （CAST，2001）。 在設計實務上，UDL 鼓勵課程內容數位化，多媒體、網路、模擬軟體、連傳統的紙本型教 科書、參考文件亦需掃瞄後儲存，方便多元呈現。數位化的教學設計，使得 UDL 呈現三項重要的 特色：(1)提供多元表徵（representation）的學習路徑。對知覺、語言、符號提供多元化的內容呈
5 現，對理解部分提供背景知識、重要關係與關鍵、整體形貌、學習與記憶策略；(2)提供多元表達 （expression）的反應方式。提供不同的輔助工具，允許學習者以不同的方式表達對學習目標的理 解，並協助建立學習目標、發展策略、管控資訊與資源、進行進度的追蹤；(3)提供多元參與 （engagement）的動機與誘因。藉由學習誘因，強化主動學習動機，並進而維持學習效果、提供自 我管理工具，教材尊重學習者的興趣與偏好，讓學習者決定學習進度，提高學習者主動參與學習的 意願。 由於全方位教學設計的理念成形較晚，相關的研究工作才剛展開，從 CAST 網站所顯示的 篇名，自 2005 年起，大約僅有 40 篇左右的研究報告，從 CAST 所執行的研究計畫內容分析， 可發現其較偏重於閱讀與寫作，科學教育部分明顯較少，即使內容相關，也大多較偏向科學寫作之 列。而在國內，從全國碩博士論文查詢網得到與全方位學習設計相關的論文則有數篇，在其中，大 都偏向於運用 UDL 於國小輕度智障、學習障礙、學習低成就學生的學習成效評估，其研究結果大 致皆顯示，UDL 確實對於上述學習不利學生的進步與成長具有助益（張小萍，2003；陳家賓，2005； 賴芳玉，2007；蕭芳宜，2008）。林家靜（2008）則以 UDL 結合「合作教學」的方式，在融合教 育班級中進行數學教學的行動研究，研究者在結論處分析 UDL 所造成的學習效果時提及：〝…數 學課程連貫式的教學情境切合學生實際生活經驗，讓學生們寓教於樂；螺旋式教學活動讓學生精熟 數學概念，對低成就學生的成功經驗、自信心和學習表現都有顯著的提升效果。〞由這些論文的結 論可知，UDL 似乎均達到當初所期盼的效果，唯目前所研究的對象仍以國小特殊需求學生學習國 語與數學兩大領域為主，至於國中學習低成就學生以及其在自然與生活科技領域的實證教學研究， 則仍付之闕如。 二 二 二 二、、、低成就、低成就低成就低成就學生學生學生學生學習適應相關學習適應相關問學習適應相關學習適應相關問問問題的探討題的探討題的探討 題的探討 學習是學生在校生活中重要的部份，學習成就更常被視為學習適應的重要向度（Melnick, 1992），學習弱勢學生（含：低成就學生、學習不利學生、學習障礙學生等）因其學習成就的普遍 低落，自然對其學習適應造成負面的影響。因此在以這群學習弱勢學生學習適應為主題的研究中， 大多分從學習態度、學習方法、學習環境、常規與課程等方面的適應問題加以討論。圖 1 綜合文獻 中對低成就學生在學校適應各層面所展現的問題及其相互間的影響，加以呈現。 圖 1：文獻中學習低成就學生常見適應不良問題彙整 認知能力 認知能力 認知能力 認知能力 1. 符號認知缺陷 2. 聽覺理解困難 3. 注意力缺陷 4. 記憶力缺陷 5. 難以運用策略 學業表現 學業表現 學業表現 學業表現 1. 認字困難 2. 閱讀理解困難 3. 書寫困難 4. 數學困難 5. 其他學科學習困難 學習低成就學生 學習適應不良問題 社會情緒及行為表現 社會情緒及行為表現 社會情緒及行為表現 社會情緒及行為表現 1. 能力相關自我概念低 2. 外控傾向較強 3. 非語言溝通理解能力差 4. 社會問題解決能力差 5. 社交技巧拙劣 內在動機 內在動機 內在動機 內在動機 1. 習得無助感強烈 2. 預期失敗心理強 3. 學習意願低落 4. 外在導向 5. 自我內控機制不足 6. 欠缺訂定計畫的能力
三 三 三 三、、、、強化強化強化強化學習弱勢族群學習弱勢族群學習成效的學習弱勢族群學習弱勢族群學習成效的學習成效的有效策略學習成效的有效策略有效策略有效策略 ((一((一一一)))) 瞭解瞭解瞭解瞭解低成就學生低成就學生的學習低成就學生低成就學生的學習的學習與人格的學習與人格與人格與人格特質以進行適性教學規劃特質以進行適性教學規劃特質以進行適性教學規劃特質以進行適性教學規劃 從前文中可知，低成就學生由於認知與後設認知能力的薄弱，因此在學習成效上比一般同儕 較為緩慢，對於讀、寫、算等活動也較容易感到困難（Hardman, Drew & Egan，2005）。欲提升其 學習成效，首要之務便是瞭解其學習特質，以之作為有效教學的根據，始能真正做到「因材施教」。 ( (( (二二二二))))選擇合宜的教學策略選擇合宜的教學策略選擇合宜的教學策略 選擇合宜的教學策略 教育部中部辦公室於 2004 年所出版的「學習障礙資源手冊」中分別以「補救式教學」及「補償 式教學」兩個途徑說明補救教學措施。其中「補救式教學」即是直接針對學生的缺陷能力或學習困 難的項目，實施補救教學，可行的教學策略包括直接教學、多感官教學、注意力/記憶力訓練、多 媒體教學、電腦輔助教學、學習策略指導等；而「補償式教學」則強調採用替代途徑或善用學生的 優勢學習管道，以避開低成就學生的各項學習缺陷的「替代性學習」，具體可行的教學策略包括改 變評量方式（如：以口述評量代替紙筆測驗）、彈性變通教學方式（如：允許計算能力欠佳的學生， 使用計算機；提供有閱讀理解困難的學生使用有聲圖書學習；為理解有困難的學生製作簡要圖示並 提示重點；允許書寫有困難的學生以電腦寫作業等）。 ( (( (三三三三))))提供提供提供適切且提供適切且適切且有組織的學習內容適切且有組織的學習內容有組織的學習內容有組織的學習內容 我國「特殊教育法施行細則」（1999）第十八條中規定，身心障礙學生的適性教育方案（即：個 別化教育計畫）應包含下列的教學要素：（A）身心障礙學生基本資料與現有學業表現水準，（B）長 期（學年）與短期（學期）教學目標，（C）提供身心障礙學生所需的特殊教育、相關服務與參與融 合教育的時間及方式，（D）身心障礙學生所需的轉銜服務內容及執行方式，（E）短期教學目標的評 量標準、方法和時間。由於低成就學生皆就讀於國中小普通班，並修讀普通教育課程內涵，是以為 低成就學生提供適切且有組織的學習內容，便需參照並瞭解普通教育課程綱要所設計的各學科領域 之內容梗概。 以我國教育部於 1998 年 9 月 30 日頒佈的「國民教育階段九年一貫課程總綱」為例，此綱要中 揭櫫十大基本能力做為能力指標，同時設定七大學習領域分別於各年段（1-2，3-4，5-6，7-9）完 成。七大領域中的「自然與生活科技」領域便包含物質與能、生命世界、地球環境、生態保育、資 訊科技等之學習，旨在培養學生充分應用科學知能於未來生活適應的能力。以電磁作用單元為例， 在課程綱要中，列在科學與科技素養的能力要項下，科學與技術認知的子項目中，在 3-4 年級會利 用電線電燈泡，自行製作小玩具；5-6 年級則需瞭解電能生磁的原理；7-9 年級則必須瞭解電磁作 用中電流的熱效應和磁效應、認識電力的供應與運輸，並且知道如何安全使用家用電器。在教學實 務上，以康軒版的教科書為例，則在國三(9 年級)下學期，編排認識電與磁單元，分為電的應用、 化學與電、電流與磁現象等三章。其中簡單電路的教學在第一章，其認知並不艱澀，但卻是學生最 不易理解者，在每年的國中基本能力測驗中均會出現一兩題類似以下之試題（參見圖 2）。 圖 2：97 國中基測自然科第 45 題 依據張智偉（2006）所做之九年一貫課程內容分析顯示，在國小階段，簡單電路的學習單元分 為用電安全、電的特性（導電性與極性）、電路（短路、斷路、串聯與並聯）等三個部分，而國中 階段之學習單元仍維持原有架構，但在內容上予以加深加廣：（A）在用電安全部分增加介紹直流與 交流，（B）在電的特性部分增加電表（伏特計與安培計）的功能與使用、電壓與電流、歐姆定律與 電阻等的介紹，（C）在電路部分則增加電路符號與電路圖、量測電路的連接，電壓與電流的量測、
7 各種電路的電壓與電流等的介紹。 四 四 四 四、、、、電腦模擬教學在國中電腦模擬教學在國中電腦模擬教學在國中電腦模擬教學在國中科學科學科學教育的應用科學教育的應用教育的應用教育的應用 九十年前，美國教育哲學家杜威 (John Dewey) 到中國講學，他提倡生活即教育，透過實驗 去獲得知識的實證主義，成為我國科學教育的思想主軸。實驗教學成為自然學科不可或缺的部分， 但在實務面上，早期受限於經費、場所，或因過度強調升學主義的影響，實驗教學從未獲得應有 的重視，學習科教的過程即使缺乏「動手作」的要素，也被視為理所當然，近年所做之教學改革， 則希望能導正此痼疾。以「簡單電路」單元為例，在課程中便包含有有實驗的活動，讓學生親自 動手測試電流的物理現象及其原理。通常理化實驗室中會備有燈泡、燈泡座、電池、電池座、導 線、電壓計、開關以及鱷魚夾等。然而這些器材之接線並不如高中職以電子學實驗室中所使用之 麵包板接線容易顯示電路圖。再加上開關、電池座、燈泡座等常有嚴重的接觸不良問題卻又不易 察覺，多數學生總在尚未瞭解電路接法的情形下，進了實驗室便一陣糊里糊塗地亂接線，導致實 作學習成效之不盡理想。 所幸在資訊發達的現在，電腦融入學科教學早已成為目前教學的主流趨勢之一，前述的問題 可利用虛擬實驗軟體加以解決，當今動則上億個電晶體的積體電子元件的研發，必須倚靠電子自 動設計（EDA）軟體進行設計工作，對於像簡單電路的實驗，亦有初學版的 EDA 可資利用，如 圖 3 所示由匈牙利 Designsoft 公司所出品的 Edison 電路模擬軟體。 Edison 做為實驗教學的輔助工具，將有以下的優勢：(1) 如圖 3，學習者在虛擬桌面上很安 全地練習接線，及量測數據，可避免因不熟悉所產生的危險；(2) 在完成線路的同時，電腦自動產 生電路圖於右方視窗，學習者可藉由實體圖與電路圖之比較，學習如何連結電路實體；(3) 軟體產 生實驗數據的模擬圖於右下方，使用者可在量測前即對數據的範圍充分瞭解；(4) Edison 具備多 媒體能力，模擬聲光元件的運作情況，增加模擬實驗的趣味性，提升學生的學習動機。 在模擬軟體運用於電路實驗的相關研究上，張智偉（2006）利用 Edison 融入實驗教學中，學 習成效較傳統教學之控制組為佳，且在延宕測驗中亦得到相同之結果。在國外方面，Bayrak， Kanli 與 Ingec (2007) 則以 Edison 進行模擬實驗教學為實驗組，以傳統動手實驗為控制組，並透過前後 測，發覺兩組學生的學習成就並無統計上的差異，然實驗組學生無論在學習參與度或學習效率上都 優於控制組學生。 由於部分低成就學生可能伴隨注意力缺陷或過動症候，其衝動性極強，亦較缺乏耐心與專注 力。當其進行電路實驗時，傳統的實驗套裝組件與方法恐產生許多的危險及損壞，若能以可重複操 作又具高度安全性的模擬軟體配合實驗教學，應可大大提升學習效果。惟以低成就國中生為研究對 象的自然科學補救教學實證研究本就十分少見，若再添加電腦模擬教學的元素，則本研究在相關研 究領域的創新與突破，是絕對值得期待的。 圖 3 Edison 電路模擬軟體的人機介面 五 五 五 五、、、全方位、全方位全方位全方位學習學習學習學習設計設計－設計設計－－以歐姆定律為例－以歐姆定律為例以歐姆定律為例 以歐姆定律為例 以本研究共同主持人多年參與實習教師輔導之經驗，簡單電路單元的教學不論採取講述或是合
作學習，大都由教師主導教學情境，透過講述，定義名詞、介紹公式後，接者以實物示範實驗、或 影片、或動畫闡述因果關係，歸納公式，如果時間允許，加上實際的動手實驗測試公式的正確性， 在下課前做總結。如果一個實習教師的示範教學觀摩能做到如此，已屬難能可貴。然而 UDL 的架 構中，前述教學方式將被排除，取而代之的是一個全新概念－以學生為主導學習情境，教師引起動 機後，學生分組可從不同的角度去探究歐姆定律，如有些小組可上網探究歐姆的生平，從其發現定 律的過程，探究公式的成形；有些小組可從電壓、電流的定義以及背後的微觀模型去探討；有些學 生可從前述的模擬電路軟體 Edison，去模擬實驗情境；有些則動手做電路實體實驗做數據驗證， 每個小組都將學習心得在班級網頁上呈現，讓班上其他同學參考，內容有些是書面的；視訊也可以 在上面，這些學習過程與結果的呈現雖十分多元，然其目標卻是一致的，便是令學生如期學會歐姆 定律！ 在教材方面，傳統的紙本教科書，將以數位化的形式出現，除了闡述歐姆定律及其應用外、相 關的背景知識如電阻器、電壓計、電流計、歐姆生平、延伸閱讀如高中版的歐姆定律描述亦以超連 結的方式出現。此外，介紹經由 Edison 軟體的模擬過程得到歐姆定律；以及經由實體電路的實作 與量測過程等步驟亦包含其中。數位化的教材除了豐富的內容外，並透過軟體的協助，提供學生不 同的學習途徑與歷程，在其中建立檢核點，確認其學習成效。在教師方面，由傳統的授業者、傳道 者的角色逐漸轉換成從旁協助的支持者、輔導者，是資源的引路人，而非提供者，從過程的監督者 變成查核者，其成就評量的方式亦從書面報告、紙筆測驗、擴展到其他的形式如動畫、展示等。 如此重大的變革，說是一場教學的「寧靜革命」實不為過，然而是否如此創新的教學，便需要 動用大量的設備與資源呢？答案是否定的！以目前國高中的配置，班級教室配置網路電腦、單槍投 影機、電子白板，在學校亦屬常見之物；在網際網路方面，各種教學的軟體、簡報資料、視訊影片 可說是相當的充分。透過網路搜尋工具尋找這些資源並不太困難，如果進行實驗教學，本計畫的主 題-簡單電路為例，其設備亦可負擔，因此在採行 UDL 架構時，無論採取現有架構調整或重新設 計新架構方式，軟硬體上學校並不需要另外增添，而多元化的課程設計如模擬、實驗、多媒體等教 學形式，亦非創新之舉。UDL 的創新來自學生個體的差異性，前述不同型式的教學會同時出現於 一間教室，打破長久以來單一課本、齊一進度、共同評量的教室情境，這種根本的變革，非屬易事， 因此本計畫擬先以國中自然與生活科技領域中的簡單電路單元為例，並以施行補救教學為對象的學 習低成就學生，進行小規模的 UDL 驗證性教學。如能獲得成效，就可嘗試拓展至整個領域中各單 元主題的教學。
參
參
參
參、
、
、研究目的
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研究目的
研究目的
研究目的
本研究的主要目的是發展一份蘊含 UDL 設計原理及電腦模擬實驗設計的「簡單電路」補救 教學教材組件，並評估其用於提升國中理化低成就學生能力之成效。本研究的假設是，學生能從 UDL 所強調的三多學習（即：多元表徵、多元表達、多元參與）重拾其對理化學習的興趣與信 心。茲提出如下的研究目的： 1. 設計一套適合於國中階段低成就學生以簡單電路為主題的 UDL 補救教學教材組件。 2. 探討國中階段低成就學生在實驗教學的立即影響效果。 3. 探討國中階段低成就學生於接受實驗教學後，其對科學教育學習動機的改變情形。 4. 探討參與實驗教學的理化教師，其對本套自編教材組件的整體看法。 根據上列的研究目的，提出本研究的待答問題如下： 根據研究目的一，提出待答問題為： 1-1 經由專家審核、教師訪談後，本研究自編之 UDL 補救教學教材組件的周延性如何？ 1-2 經由試驗性教學後，本研究自編之 UDL 補救教學教材組件的可行性如何？ 根據研究目的二，提出待答問題為： 2-1 國中階段低成就學生經由實驗教學後，其在簡單電路測驗的成績，是否有所改善？ 2-2 國中階段低成就學生經由實驗教學後，在簡單電路模擬試題的解答時間，是否有所改善？ 根據研究目的三，提出待答問題為：
9 3-1 國中階段低成就學生經由實驗教學後，對於簡單電路單元課程的參與滿意度為何？ 3-2 國中階段低成就學生經由實驗教學後，對於參與科學教育之學習動機是否有所改善？ 根據研究目的四，提出待答問題為： 4-1 本研究中參與實驗之理化教師，對於本課程的修正建議為何？ 4-2 本研究中參與實驗之理化教師，對於本課程的應用推廣期待為何？
肆
肆
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肆、
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、研究
研究
研究
研究方法
方法
方法
方法
一 一 一 一、、、、研究設計及程序研究設計及程序研究設計及程序研究設計及程序
本研究採準實驗研究法中之前後測設計，參與研究之學生按其就讀學校分別組成接受傳統補 救教學之控制組（甲校）及接受實驗教學之實驗組（乙校），兩組學生均接受自編之前測與後測。 本研究主要以各組前後測間之差異及兩組間之差異來評估實驗教學之成效。具體而言，前者係評 估兩組各自的進步情形；後者則是在控制前測的情況下（即以前測為共變數）比較兩組學生在後 測分數之差異。本研究另於實驗教學結束後，藉由問卷及訪談方式分別收集學生及參與教師對整 體教學的滿意度及意見，以瞭解本研究之社會效度。 就研究程序而言，本研究主要的研究步驟包括三大階段：第一階段先透過文獻探討、學者專 家與實務工作者訪談及試驗性教學，編製教材內容初稿並進行專家內容審核；第二階段進一步修 正「簡單電路」單元主題的完整教材組件（包括：學生手冊、電腦輔助教材、作業單/習作練習、 互動式模擬實驗活動、生活化趣味實驗活動、前後測紙筆測驗等），並隨即進行實驗教學；第三 階段商請參與實驗教學的學生與教師評析整體教學內容，以瞭解其可行性與適切性。 二 二 二 二、、、、研究對象研究對象研究對象研究對象 （（（（一一一一））））學生學生學生學生 本研究以立意取樣方式從中部兩所國中（甲、乙兩校）中共選取 30 名國三受理化教師轉介 需接受補救教學之學生參與研究。如前所述，甲校學生為控制組（n=15；男生 3 人，女生 12 人）， 乙校學生為實驗組（n=15；男生 12 人，女生 3 人）。實驗組學生除全程參與實驗教學活動及前 後測驗外，另於教學結束後填寫滿意度調查問卷並接受訪談；控制組學生在本研究中則僅參與前 後測驗，研究者於執行研究前與授課教師（本研究中執行實驗組及控制組教學者為同一人）達成 協議，以確保控制組學生在實驗執行期間除再一次接受同一單元的講述教學外，沒有涉及其他任 何形式的補救學習。 （（（（二二二二））））教師教師教師 教師 本研究以立意取樣方式選取甲校的一位男性理化教師參與實驗教學。教學者具科教碩士學 位，教學年資為 12 年。該教師除全程參與課程與教材的研發外，並於實驗教學結束後接受訪談 以提供後續課程與教材改進的回饋與建議。 三 三 三 三、、、、研究工具研究工具研究工具研究工具
（（一（（一一）一）））教學工具教學工具--教學工具教學工具--「----「「簡單電路「簡單電路簡單電路 UDL簡單電路UDL 補救教學教材組件UDLUDL補救教學教材組件補救教學教材組件，補救教學教材組件，，，以下簡稱簡單電路以下簡稱簡單電路以下簡稱簡單電路 UDL以下簡稱簡單電路UDL 單元UDLUDL單元單元單元」」」 」 1. 目的與理論基礎 本研究自編之「簡單電路 UDL 單元」之主要目的在於應用 UDL 理念設計補救教學之教材 與教學活動，以強化理化學習低成就學生在該單元之學習成效。UDL 著重課程與教學彈性化的 落實，其理論依據係來自腦認知神經科學的研究發現：人的學習方式在腦中區分為三個系統--（1） 辨識系統，透過感官去分辨圖形、文字、聲音、影像、動畫等，由於每個人的辨識能力都不同， 因此學習的過程亦不同，如文字理解有困難的學生，便需藉由圖形輔助強化其學習功能；（2）策 略系統，著重學習過程中的操作、計算、理解、閱讀等，如果有學習者在前述方面有缺陷，便需 考慮透過協助與替代方案助其達成目標；（3）情意系統，職司意志與情緒，是學習的原動力，強 調如何吸引學習者的注意力、如何尊重學習者的感受，並著重提供即時的回饋，以增強學習者的 反應。美國應用特殊科技中心（CAST）自提出 UDL 的概念後，亦在其網站中提供教材設計規 範 UDL Guidelines1.0 具體提示上述教材設計的原則與規範以供審核。本研究在規劃、設計、審
核自編教材組件的過程，均以 UDL Guidelines1.0 為參照及教材調整之依據（如表 1）。 表 1：本研究「簡單電路 UDL 單元」配合 UDL 檢核要點之課程與教學調整一覽表 層面 原則 檢核項目 本研究的因應策略 （A） 多 元 表 徵 （1） 多元感 官刺激
1.1 options that customize the display of information 1.2 options that provide alternatives for auditory information 1.3 options that provide alternatives for visual information
教學內容數位化 分析學生的「學習風格」及「喜好的學習方式」 教材內容除文字呈現外，另外增加語音報讀的選擇 (2) 語文表 徵符號 的呈現
2.1 options that define vocabulary and symbol 2.2 options that clarify syntax and structure 2.3 options for decoding text or mathematical notation 2.4 options that promote cross-linguistic understanding 2.5 options that illustrate key concepts non-linguistically
增加關鍵概念的「註解圖示」（如：電壓、電流、歐姆定律） 增加重要學習內容的「提示說明」（由有需要的學生自行點 選閱覽之） (3) 促進 理解
3.1 options that provide or activate background knowledge 3.2 options that highlight critical features, big ideas, and
relationships
3.3 options that guide information processing 3.4 options that support memory and transfer
提供每一個主題的「生活小常識」或「背景知識」（如：伏 特、歐姆及安培的生平）做為「前導知識」及「引起動機 活動」 增加重要概念的「口訣」或其他強化記憶的策略教學 （B） 多 元 表 達 (4) 學習反 應多元 化
4.1 options in the mode of physical response 4.2 options in the means of navigation
4.3 options for accessing tools and assistive technologies
提供學生充裕的時間進行模擬與實作活動（讓學生自我控 速） 瞭解學生在操作實驗器材與電腦時之特殊需求，必要時提 供學習輔具（例如：觸控螢幕、電子白板）或職務再設計 （例如：指定同儕協助） (5) 促進 表達與 熟練度
5.1 options in the media for communication
5.2 options in the tools for composition and problem solving 5.3 options in the scaffolds for practice and performance
建立二元訊息提供系統（即：教師口授、教材報讀） 為程度較佳或提早完成小單元學習學生設計延伸學習活動 每個主題之綜合活動設計類似「十萬個為什麼」的動畫影 片，並與學習單結合 模擬與實作活動應落實「多層次學習」設計(例如：為程度 較佳學生設計「自我挑戰」單元) 數位教材提供「提示說明」供有需要的學生自行參閱 (6) 執行功 能多樣 化
6.1 options that guide effective goal-setting
6.2 options that support planning and strategy development 6.3 options that facilitate managing information and
resources
6.4 options that enhance capacity for monitoring progress
實驗前先進行教師示範講解，再由程度較佳學生上台示範 以加深印象 設計「自我學習管理系統」（類似 IEP 之長短程目標），鼓 勵學生進行學習過程自我監控目標達成情況 在學習單與講義的特定區塊設計「筆記區」，方便學生記錄 重要學習內容 為每位學生設計學習歷程檔案，在補救教學結束後幫助學 生擁有「攜帶式」的學習內容，方便日後複習 （C） 多 元 參 與 (7) 有效引 起學習 興趣
7.1 options that increase individual choice and autonomy 7.2 options that enhance relevance, value, and authenticity 7.3 options that reduce threats and distractions
事先進行增強調查，並配合團體/個別增強系統的使用 重視「準備活動」中之引起動機活動的設計 加強結構化環境設計，以減少不必要的學習干擾 盡可能提供每個學生獨立的操作空間 (8) 提供持 續學習 的動力
8.1 options heighten salience of goals and objectives 8.2 options that vary levels of challenge and support 8.3 options that foster collaboration and communication 8.4 options that increase mastery-oriented feedback
每個單元於「綜合活動」時增加複習重點（劃重點）活動 落實多層次教學設計 在模擬及實作活動中讓小組成員輪流擔任各項工作（遵守 「人人有事做，事事有人做」原則） 提供包括增強、糾正、提示等立即且具體明確的教學回饋 (9) 鼓勵自 主學習
9.1 options that guide personal goal-setting and expectations 9.2 options that scaffold coping skills and strategies 9.3 options that develop self-assessment and reflection
設計學習前「自我預期設定」及學習後「目標達成自我檢 核」表 增加「經驗分享」活動，以小組討論方式讓小組成員彼此 成為支持系統的一員 設計「學習札記」讓學生撰寫學後感想（包括學習疑惑、 學習心得即解決問題的方法/技巧等） 2.課程內容 本研究以自編「簡單電路」單元之 UDL 教材組件進行實驗教學，課程內容除透過部頒課程綱要 的內容分析、文獻探討外，更邀請學者專家與實務工作者共同審視自編課程內容的周延性與妥適 性。本自編課程以「單元主題教學模式」加以設計，內容包含五大主題，20 個教學小單元，茲簡 述如表 2。 表 2：本研究「簡單電路 UDL 單元」之實驗教學課程架構及具體教學內容 主題 教學小單元 （一）簡單電路 1-1 電路上的元件 1-2 認識 Edison 1-3 燈泡的串聯與並聯
11 （二）電壓與電流 2-1 水流與電流 2-2 水位差與電位差 2-3 電流與電壓的測量 2-4 電路實作 （三）串聯與並聯時，電 壓與電流的關係 3-1 串聯燈泡的電位差與電流 3-2 並聯燈泡的電位差與電流 3-3 電池的串聯與並聯 3-4 電路實作 （四）歐姆定律 4-1 導線中電阻的來源 4-2 電阻的串聯 4-3 電阻的並聯 4-4 固定電阻時，電壓與電流的關係 4-5 認識歐姆定律 （五）電路應用 5-1 斷路 5-2 短路 5-3 家庭電器的連接方式 5-4 用電安全 「簡單電路 UDL 單元」包含五大主題，每個主題依據內容設計合宜的教材，教材組件包括： 學生手冊（書面講義）、多媒體簡報教材、作業單/習作練習、Edison 電腦模擬實驗活動、電路連 接實作、延伸學習活動（充電小常識）等。無論教材內容或教學活動設計，為因應低成就學生認 知理解之困難，措辭皆盡可能淺白易懂、生活化與務實為前提，尤其著重避免艱澀之專有名詞與 過於抽象難以理解內容的設計。每個主題在教學之初另設計「前導知識/引起動機活動」小單元， 主要內容教學完畢後，又設計「重點複習」及「生活應用練習」兩個小單元。
3.試驗性教學 為確保「簡單電路 UDL 單元」之可行性及適切性，本研究以立意取樣方式選擇七位未參與本研 究之理化低成就國三學生（男生 2 人，女生 5 人）進行為期一個月，每週 2 節課，共計 8 節課的 試驗性教學。研究團隊根據學生在試教過程中遭遇的困難及所提供的回饋與建議做為修正課程教 學內容及實施方式之依據。 （ （ （ （二二二二））））資料蒐集資料蒐集資料蒐集資料蒐集////評量工具評量工具評量工具評量工具 茲將本研究用以蒐集質性及量化資料的各式工具依研究進程分別簡述如下： 1.自編「簡單電路 UDL 單元」教材組件檢核問卷—依據 UDL 之三多原則（即：多元表徵、 多元表達、多元參與）以及 CAST 所發展之 UDL Guidelines1.0 發展成一份可提供教材審查者評 估教材周延性與妥適性的檢核表，以作為本研究第一階段教材組件審查之依據。 2.自編「簡單電路 UDL 單元」前後測驗卷—依據歷屆基本學力測驗中與簡單電路單元相關之 測驗題加以改編，並仿照基測試題呈現方式，以四選一之選擇題呈現，共計 20 題，答對一題得 一分，最高得分為 20 分。本測驗卷係做為本研究第二階段驗證實驗教學成效之主要依據。 3.自編「簡單電路實驗教學學生滿意度調查表」--以四等量表（完全同意、部分同意、部分 不同意、完全不同意）方式分別就「教學內容」、「整體教學活動的進行」、「整體評價」等徵詢 實驗組學生的意見，以作為本研究第三階段分析社會效度之依據之一。 4.自編訪談大綱—為了分析實驗教學的可行性及後續推廣的可能性，本研究分別針對實驗組 學生及教師設計訪談大綱以蒐集質性資料。學生的訪談內容包括三題開放性問題：（1）「你是否 喜歡這個課程？ 最喜歡和最不喜歡的小單元各是什麼？」，（2）「從這個課程中，你學會了什 麼？」，（3）「這個課程中還有什麼地方需要改進的嗎？」。教師的訪談內容則包括下列三個開放 性問題：（1）「你認為學生在接受 UDL 教學後，是否有進步？如果有，在哪一方面的進步最明 顯？」，（2）「對於課程內容及實施的回饋與建議為何？」，（3）「贊不贊成類似的教學型態成為 未來國中自然與生活科技領域的教學常態？」 5.其他實驗教學過程之相關表件—配合 UDL 之三多原則，本研究另行設計了「簡單電路輔導 課程活動興趣調查表」做為教學前調查學生增強/興趣之用，並藉以規劃團體/個別增強系統；「簡 單電路各單元課後自我檢核表」提供學生針對每一主題之學後收穫進行四等量表式（即：「完全 聽懂」、「還好…」、「有一點不懂」、「完全不懂」）的自我省思之用。
四 四 四 四、、、、資料分析資料分析資料分析資料分析 （（（一（一一）一）））量化資料分析量化資料分析量化資料分析量化資料分析
1.實驗教學成效的驗證--本研究首先使用描述性統計分析實驗組與控制組兩組學生在前後測 知平均數與標準差，接著以前測為共變數，應用單因子共變數分析評估兩組在後測分數之差異是 否達統計顯著性。在應用此法前，本研究預先進行「斜率同質性」（homogeneity of slopes）檢定 以評估前測分數與學生所屬組別兩變項間是否存在會影響後測分數的相關性。分析結果顯示，兩 者並無關聯，因此以前測分數做為共變數所進行之共變數分析適合的。 2.滿意度資料分析—本研究針對學生滿意度資料進行平均數的分析。 （ （ （ （二二二二））））質性資料分析質性資料分析質性資料分析質性資料分析 就訪談資料的分析而言，訪談者以錄音設置錄集受訪者的回答內容，並將之製成逐字稿，研 究者再依據逐字稿內容進行綜合性的分析與歸納。
伍
伍
伍
伍、
、
、
、結果與討論
結果與討論
結果與討論
結果與討論
一 一 一 一、、、、研究結果研究結果研究結果研究結果
（ （ （
（一一一一））））簡單電路簡單電路 UDL簡單電路簡單電路UDLUDLUDL 單元實驗教學資料之分析結果單元實驗教學資料之分析結果單元實驗教學資料之分析結果單元實驗教學資料之分析結果
表 3 將 15 位控制組學生與 15 位實驗組學生在前後測時的得分，以及所需測驗時間的平均數 加以呈現。表 4 則分別呈現兩組平均數與標準差，並將控制組在前後測比較、實驗組在前後測比 較，以及兩組間之前後測比較分別呈現之。 1. 控制組前後測之比較—就測驗得分而言，控制組在前測成績平均為 14.53 分（標準差 3.23），後測平均為 15.15 分（標準差 4.26），重複測量設計之變異數分析結果顯示，學生在前後 測分數間之差異未達統計顯著性。但由表 3 的數據得知，學生在後測分數略高於前測分數，其 中有 7 位學生後測成績高於前測，3 位學生前後測成績維持不變，但也有 3 位學生的後測成績反 而低於前測（另有二人未能接受後測）。前述結果顯示，重複講述式的補救教學雖能提升學生學 習成效，但效益有限。就所需測驗時間而言，控制組學生在完成前測時所需花費時間平均為 1450.6 秒（標準差 318.96 秒），後測所需時間平均為 918.46 秒（標準差 305.34 秒），重複測量設 計之變異數分析結果顯示，學生在前後測所需花費的時間之差異達統計顯著性（p=.000），顯示 在進行同一份試題的作答，學生在後測時所需思考的時間顯著較短，此或因補救教學後對於評 量內容較能掌握加快解題速度，亦可能為練習效應使然。 2. 實驗組前後測之比較—就測驗得分而言，實驗組在前測成績平均為 12.00 分（標準差 3.78），後測平均為 14.13 分（標準差 3.31），重複測量設計之變異數分析結果顯示，學生在前後 測分數間之差異達統計顯著性（p=.05）。由表 3 的數據亦得知，其中有 11 位學生後測成績高於 前測，但也有 4 位學生的後測成績反而低於前測。前述結果顯示，以 UDL 理念所設計的補救教 學能有效提升學生學習成效。就所需測驗時間而言，實驗組學生在完成前測時所需花費時間平 均為 1216.0 秒（標準差 262.97 秒），後測所需時間平均為 664.00 秒（標準差 229.56 秒），重複 測量設計之變異數分析結果顯示，學生在前後測所需花費的時間之差異達統計顯著性（p=.000）， 顯示在進行同一份試題的作答，學生在後測時所需思考的時間顯著較短。 3. 控制與實驗兩組間之比較—就測驗得分而言，以兩組學生的前測分數為共變數所進行之共 變數分析結果顯示，實驗組與控制組兩組學生在後測得分未達統計顯著性，兩組學生在實驗教 學前後的得分並無顯著差異；然就所需測驗時間而言，兩組學生在後測時之表現則呈現明顯的 差別（p=.000），實驗組學生之解題速度明顯較控制組學生快，且組間差異亦較小。 （ （ （ （二二二二））））社會效度資料之分析結果社會效度資料之分析結果社會效度資料之分析結果社會效度資料之分析結果 1. 學生滿意度調查資料分析結果--表 5 將 15 位實驗組學生在實驗教學結束後所填答的滿意 度調查結果以百分比加以呈現。由表 5 可知，學生對於五大主題內容的學習是否皆能清楚瞭解皆 表達「完全同意」或「部分同意」，其中對於主題二「電壓與電流的基本概念」更是全體一致地 表達完全同意；在整體教學活動的進行方面，全體學生對於實驗教學的各項規劃都持肯定的態
13 度，其中尤以「補救教學幫助我建立基礎電學的正確概念」、「Edison 軟體的模擬操作」，以及「實 際電路串接實驗活動」等三項更是獲得全體一致的認同。 表 3：控制組（n=15）與實驗組（n=15）學生前後測得分與所需測驗時間一覽表 組別 編號 控制組 實驗組 前測 成績 前測時 間（秒） 後測 成績 後測時 間（秒） 前測 成績 前測時 間（秒） 後測 成績 後測時 間（秒） 1 7 1290 7 900 15 1380 13 780 2 15 1518 17 780 12 1380 15 840 3 13 1845 12 720 11 1260 10 660 4 6 1800 8 1500 15 1320 14 300 5 13 1500 12 1020 18 600 20 300 6 15 1350 16 600 12 1320 9 660 7 14 1176 14 600 7 600 15 840 8 17 900 缺考 缺考 8 1440 14 900 9 13 2100 缺考 缺考 9 1380 11 1020 10 18 1800 18 1500 13 1380 16 600 11 18 1200 17 1080 7 1380 9 900 12 18 1200 20 720 15 1200 17 540 13 16 1500 18 720 14 1200 19 720 14 17 1320 18 1080 13 1200 15 300 15 18 1260 20 720 11 1200 15 600 表 4：控制組與實驗組學生前後測得分與所需測驗時間的平均數、標準差及變異數分析一覽表 變項 控制組 實驗組 兩組比較 前測 後測 Fa 前測 後測 Fa M SD M SD M SD M SD Fb 測驗得分 14.53 3.78 14.13 3.31 1.99 12.00 3.23 14.13 3.31 2.76＊ 1.23 完成測驗時間（秒） 1450.60 318.96 918.46 305.34 6.93＊＊ 1216.00 262.97 664.00 229.56 7.43＊＊ 4.11＊＊ 註：＊p<.05, **p<.01；Fa 係指兩組各自組內前後測之比較；Fb 係指以前測為共變數，比較兩組在後測之差異 表 5：本研究實驗教學學生對五大主題教學內容的滿意度調查結果一覽表 層面 題目 完全同意 （％） 部分同意 （％） 部分不同 意（％） 完全不同 意（％） 教 學 內 容 1.實驗教學課程能讓我清楚瞭解電路連接的方式與原理電路連接的方式與原理電路連接的方式與原理電路連接的方式與原理 86.67 13.34 --- --- 2.實驗教學課程能讓我清楚瞭解電壓與電流的基本概念電壓與電流的基本概念電壓與電流的基本概念電壓與電流的基本概念 100.00 --- --- --- 3.實驗教學課程能讓我清楚瞭解串聯與並聯時串聯與並聯時串聯與並聯時串聯與並聯時，，，，電壓與電流的關係電壓與電流的關係電壓與電流的關係 電壓與電流的關係 93.33 6.67 --- --- 4.實驗教學課程能讓我清楚瞭解歐姆定歐姆定歐姆定歐姆定律的基本概念律的基本概念律的基本概念 律的基本概念 86.67 13.34 --- --- 5.實驗教學課程能讓我清楚瞭解在日常生活中進行正確的電路應用在日常生活中進行正確的電路應用在日常生活中進行正確的電路應用在日常生活中進行正確的電路應用 86.67 13.34 --- --- 整 體 教 學 活 動 的 進 行 1. 我覺得這次實驗教學課程很有趣很有趣很有趣 很有趣 93.33 6.67 --- --- 2. 我覺得這次實驗教學課程讓我更知道在實際生活中如何維護用電安全讓我更知道在實際生活中如何維護用電安全讓我更知道在實際生活中如何維護用電安全 讓我更知道在實際生活中如何維護用電安全 93.33 6.67 --- --- 3. 我覺得這次實驗教學課程幫我在基礎電學領域建立了更正確的概念幫我在基礎電學領域建立了更正確的概念幫我在基礎電學領域建立了更正確的概念 幫我在基礎電學領域建立了更正確的概念 100.00 --- --- --- 4. 每週六我都很期待期待期待期待上實驗教學課程 73.33 26.67 --- --- 5. 我認為個別或小組競賽方式個別或小組競賽方式個別或小組競賽方式個別或小組競賽方式讓我更願意參與上課活動 80.00 20.00 --- --- 6. 我認為增強系統的使用增強系統的使用增強系統的使用增強系統的使用讓我更願意配合活動進行 80.00 20.00 --- --- 7. 我認為多媒體教學設計多媒體教學設計多媒體教學設計多媒體教學設計讓我更清楚上課的內容 80.00 20.00 --- --- 8. 我認為配合簡報所設計的講義講義講義讓我更清楚上課的內容 講義 80.00 20.00 --- --- 9. 我認為 EdisonEdisonEdisonEdison 軟體的模擬操作軟體的模擬操作軟體的模擬操作讓我更清楚上課的內容 軟體的模擬操作 100.00 --- --- --- 10. 我認為實際電路串接實驗活動實際電路串接實驗活動實際電路串接實驗活動實際電路串接實驗活動讓我更清楚瞭解上課的內容 100.00 --- --- --- 11. 我認為充電小常識充電小常識充電小常識充電小常識增長了我的電學常識 80.00 20.00 --- --- 12. 我認為生活應用練習生活應用練習生活應用練習生活應用練習讓我更知道在實際生活中如何應用簡單電路原理 93.33 6.67 --- --- 13. 我認為重點複習重點複習重點複習重點複習幫助我熟記教學內容與重點 93.33 6.67 --- --- 2. 學生訪談結果分析--表 6 將 15 位實驗組學生在實驗教學結束後接受質性訪談之結果依據 題目加以歸納彙整。 表 6：本研究實驗教學學生接受訪談後之意見彙整表 題目 意見彙整 1. 你是否喜歡這個課程？ 最喜歡和最不喜歡的小單元各是 什麼？ 1-1 全體學生皆回答非常喜歡這個課程，例如： 「真的很希望能一直上下去，因為真的很好玩，又能學到東西」， 「很高興當初老師要我參加這個課程，比想像中有趣多了，自己實際操作真的對觀念有幫助。這個課程 不僅讓我對電學更瞭解，也對電學更有興趣了！」， 「老師上課認真又有趣，讓我不認真都不好意思…」。 1-2 對於最喜歡的小單元，有 3 位學生回答「全部！」，有 6 位學生回答「電路連接」，有 3 位學生回答「串 聯與並聯時，但壓與電流的關係」，至於「電壓與電流」、「歐姆定律」及「電路應用」則各有 1 位學生選 為最喜歡的單元。 1-3 對於最不喜歡的小單元，有 5 位學生回答「沒有ㄟ！！」，各有 3 位學生選擇「電壓與電流」及「串 聯與並聯時，但壓與電流的關係」，各有 2 位學生選擇「電路連接」及「歐姆定律」。「電路應用」則未有 學生選為最不喜歡的小單元。
2.從這個課程中，你學會了什麼？ 學生的回饋相當一致，大致可以歸納成下列幾點： 「我認為『簡單電路』實驗教學課程能讓我成為一個電路/電器正確使用者。」 「我認為這次的實驗教學課程非常成功地幫我複習了國三在課堂中所學的『簡單電路』內容。」 「多了模擬和電路實作練習，本來很難的東西就變簡單了！」 「我學到了許多課本以外的用電小常識，將來念高職就有用了。」 3.這個課程中還有什麼地方需要改 進的嗎？ 15 位學生中有 13 位回答「沒有！」，僅有 2 位提供了下列改進建議： 「我建議增加讓學生自行練習做的時間。」 「這裡的老師們人都很好，也沒什麼限制，很自由，不會感覺無趣，只是除了上課以外，希望老師可以 帶我們一起解解基測的題目或練習考古題。」 3.教師訪談結果分析—表 7 將參與實驗教學教師對整體教學的感受與回饋加以整理。 表 7：本研究參與實驗教學教師訪談意見彙整表 題目 意見彙整 1. 你認為學生在接受 UDL 教學 後，是否有進步？如果有，在哪一 方面的進步最明顯？ 1-1 實驗教學教師對於全體學生的進步情形大致滿意：「我覺得同學們在補救教學後真的都有進步了，雖 然有幾個人在後測還是沒有上來，但是大體從他們課堂中的隨機抽問可以發現，普遍都已具備各主題內 的重要概念，更重要的是，這些孩子從原本不太想上課變成很有反應，我覺得這才是最大的進步！」。 1-2 實驗教學教師除了不斷強調學生的上課動機增強了許多之外，他認為學生在「電腦模擬軟體的操作」 以及「實際電路的連接與實作」兩方面的進步最多。他並強調：「這兩項活動通常不會出現在國中理化課 程之中，因為太浪費時間，也沒有這麼多的教具可供使用，老師更不可能把學生帶到電腦教師做模擬… 然而這對於觀念不夠清楚的學生，卻是最直皆能夠幫助他們上手的策略，真的很可惜，一般的孩子無法 接觸到。」 2. 對於課程內容及實施的回饋與建 議為何？ 2-1 參與實驗教學教師對於本課程表達支持與肯定的態度：「我覺得這是個很好的課程，我願意未來使用 部分的內容在我的教學中，特別是電路實作練習部分，以及生活小常識及生活應用練習的設計都能讓學 生將教室內學習的知識，轉換成帶得走的生活經驗，這是這個課程最讓我認同的部分。另外，教學節奏 的加快以及師生互動的加強也是我從這次的教學中體會到自己未來可以做的教學改進，我還體會到原來 增強物的使用效果這麼好，真的可以激發學生的良性參與……」 2-2 參與實驗教師認為教學時間過於緊湊，以及部分內容仍稍嫌較難對於低成就學生仍有必要進行後續的 簡化，是本課程未來最需改善之處：「我認為可以改進之處為要教的東西太多，能用的時間嫌少，尤其在 有限的補救教學時間內又要進行多媒體教學，又要用軟體模擬，還要讓學生以電路板實作練習，時間真 的不夠用，這也是這套課程未來推廣上的一大問題，國中老師永遠被教學進度逼著走，到底有多少人能 夠如此有系統、循序漸進，逐個單元地幫學生建構起抽象的理化概念，我真的很懷疑……還有一點，這 些孩子都是低成就的孩子，有些內容對他們來說是比較難，這可以從上課時我發問都得不到正確回答可 以知道，特別是在串並聯與電流電壓的關係的學習時，最容易搞混，未來這個部分恐怕還要再行簡化。」 3. 贊不贊成類似的教學型態成為未 來國中自然與生活科技領域的教 學常態？ 實驗教學教師雖然肯定本課程的創新與努力，但對於類似的教學型態應用在未來國中自然與生活科技領 域成為常態教學的一環，抱持非常悲觀的態度：「我前面已經說過，這個課程的優點包括能提升學生的學 習動機、課程生活化，鼓勵學生思考，也有助於學生將理論與實際相結合。但耗時費事的教材教具準備 歷程，以及必須運用多種教學媒介，這在人力物力都不夠充沛的國中實在有其窒礙難行的地方，坦白說， 類似這樣結合多媒體+模擬+實作+生活應用的全方位學習設計，恐怕只能在教學改進的研究中力求表現 吧！」 二 二 二 二、、、、討論與結論討論與結論討論與結論討論與結論
