偏遠地區國小教師奈米科技課程設計與教學之行動研究 71 物理教育學刊
2008, 第九卷第一期, 1-16 Chinese Physics Education2008, 9(1), 1-16 物理教育學刊
2012, 第十三卷第一期, 11-24 Chinese Physics Education2012, 13(1), 11-24
偏遠地區國小教師奈米科技課程設計與教學之行動研究
吳文龍1 徐愛鈞2 黃萬居3* 1國立台灣師範大學 科學教育研究所 2新北市牡丹國民小學 3 臺北市立教育大學 自然科學系物理暨化學領域 *通訊作者 （投稿日期：民國100 年 07 月 08 日，修訂日期：100 年 12 月 31 日，接受日期：101 年 01 月 12 日） 摘要：偏遠國小教師認為受環境限制缺乏奈米科技資訊，因此本研究以行動研究 法探究偏遠地區教師自編奈米科技課程的歷程與教學的困境、成長與省思。本研 究之個案教師任教於新北市雙溪區某偏遠國小，教學對象為十一位六年級學童。 教學活動歷時共八週二十一節課，單元包括「自然魔術師」、「奈米是什麼米」、 「現代多啦A 夢」及「未來的世界」。主要的研究工具有「奈米科技認知問卷」、 「自然科(奈米科技)學習態度問卷」；及質性工具：教學活動紀錄、教學檢覈表、 學童學習文件與訪談等。研究發現：(1)學童奈米科技認知問卷的正確度由 32%提 升至 88%，顯示學童雖然身處於偏遠地區，但因豐富的自然資源，對奈米科技的 學習仍然能有顯著的進步；(2)學童奈米科技學習態度五等第問卷達到 4.6，對新開 發之教材有正向的態度；(3)個案教師經歷課程編排、試教及修正等的兩階段歷程， 對奈米科技課程安排及偏遠地區教學提供具體性的結論與建議。 關鍵詞：奈米科技、偏遠地區學校、行動研究壹、前言
世界各地的先進國家目前都努力發展奈 米科技相關技術與產業，因此為增進民眾對 奈米科技的瞭解，各國無不盡力將奈米的相 關概念融入於現行的課程當中(潘文福， 2004)。奈米科技發展與應用乃現今社會發展 的潮流，更代表著國家社會進步的程度。本 研究個案教師所任教的偏遠國小科技資訊較 都市型小學缺乏，從教學前的測驗便能發現 學 童 對 奈 米 科 技 的 認 知 平 均 答 對 率 只 有 32%，完全沒聽過奈米一詞的學童更高達 72%。可見雖然「奈米科技」已為世界熱門 科學之一，但偏遠國小所能接受到的資訊仍然不足，站在教育平等的立場上偏遠國小實 施奈米科技教育的確有其必要性存在。 我國國家科學委員會從 2003 年即開始 推動一系列奈米科技的相關計劃，並且由教 師們共同研發課程及進行討論，設計出生動 活潑且適合國小學童的奈米教材內容。其中 推動奈米K-12 的負責人吳政忠(2004)提出： 「我不主張小學童學太深入 的奈米知識，只要讓小學童瞭解奈 米的基本概念即可；因此，如果能 由小學就開始紮根，將可得到事半 功倍的效果」 故本研究的主旨在於將奈米課程教材推 廣至個案教師所任教之偏遠國小，使學童能 對奈米科技有更清楚的瞭解，並且產生學習 興趣，期能改善偏遠地區學童學習上不利的 文化因素，更豐富其生活內涵，使每位學童 都能與世界接軌。
貳、文獻探討
一、奈米科技與相關教學
西元1959 年 12 月 29 日，諾貝爾獎得主 Feynman 在美國物理學會的聚會中發表演 說，講題為「底部還有很大空間 」(There’s Plenty of Room at the Bottom)，會中暢談未來 人類能在原子的微觀條件下操控或組成新的 物質結構，並且預言在這些更微小物質或新 結構中將產生豐富的新穎特性(傅昭銘， 2009)。Feynman 對於奈米科技提出概念性的 預測，引起更多科學家進行研究上的微尺化 運動，開啟奈米科技時代的來臨，因此獲得 「奈米科技之父」的尊稱。對奈米科技最基 本 的 定 義 依 National Nanotechnology Initiative(2010)所提出的看法，意指物質尺寸 在1 至 100 奈米的空間時會存在不同於原子 和分子層級的微觀起點，並且又不同於現實 巨觀物質領域，因為正好介於微觀和巨觀之 間，所以科學家們又把它稱之「介觀物理」。 因為地球資源有限，科學家認為奈米科 技具有廣泛運用和保護環境的種種優點(馬 遠榮，2002)。不同於以往石化能源的運用發 展，奈米科技將不會因為追求經濟或產業的 成長而犧牲環保，因此經濟成長和環境保護 兩者可以並行不悖的(Roco, 2006)。總合上述 可知，奈米科技也是一場綠色工業革命(徐筱 嵐，2009)。國科會科技中心(2004)在「奈米 科技交流會」上以尺寸與技術的面向描繪出 人類社會的發展階段：(1)農業時代－cm(公 分)：農業工具；(2)工業革命－mm(毫米)： 機械設備；(3)微電子時代－µm(微米)：IC 電 子元件；(4)二十一世紀－nm(奈米)：分子技 術。在科學不斷的發展下，可知未來奈米科 技對人類發展的重要性。 研究者搜尋國內相關奈米科技教學研 究，發現與研究者的研究主題相關之研究， 分別敘述如下：潘文福(2004)建議教師在奈 米科技主題的教學實施上，可以主題融入七 大學習領域，並由教師利用多元化教學的資 源，依學童心智發展程度調整教材媒體與教 學法，主要目的為提升學習興趣，進而促進 學習成效。沈宇哲(2009)及林武賢(2009)以實 驗方式及學童親手作巴克球模型的方式進行 教學，能使學童深刻體會特殊複雜的微觀結 構，在學習相關領域之科目時更能體會其表 達的內容，使得學習的過程能更快速及有效 率；陳俊宏(2008)提出以 5E 學習環進行奈米 科技教學，結果發現學童在概念學習保留效 果明顯高於傳統教學法，且學業成就愈高學 童在學習保留的效果方面也顯著愈高，研究 結果與蔡明容及黃萬居(2006)相呼應；陳麗 文與張字和(2007)運用 Moodle 平台進行教 學，研究結果顯示「Moodle 網路平台組」及「閱讀學習組」皆有利於奈米科技學習，且 學習成效都能顯著提升，但整體來說數位學 習成效高於閱讀學習，且學童認為數位學習 有助於科技新知的學習。總體而言，在中小 學進行奈米科技教學應以多元化及多方向的 教學方式才能提高學童的學習成效。 在全球知識經濟發展日新月異的時代 中，奈米技術的發展對於各國的競爭力產生 極大的影響，在相關奈米產業逐漸成形之 時，需要及早培育奈米技術人才並往下紮 根，且即使是一般大眾也應對奈米科技有所 瞭解，方能對此新興科技具有正確的知識和 政策判斷能力(Fonash, 2009)。有鑒於此，政 府應加速推廣 K-12 及一般民眾對奈米科技 之認識，使得奈米科技教育成為不可忽視之 一環(Healy, 2009)。因此，本研究認為在偏遠 地區國小推動奈米教育是必需的教學主題， 如此才能讓文化不利的偏遠地區學童，也能 認識奈米科技一些基本概念，亦即為學童打 開一扇新興科技的窗戶。
二、偏遠地區教育
偏遠學校之教育者必須擔任實現教育機 會均等及促成社會均等之教育任務(簡良 平，2010)。偏遠地區學童因文化不利因素， 所得到的資訊多來自於學校教師、電腦網 路、電視、及閱讀等。因此有關偏遠地區學 童的研究大多集中於醫學、英語教學、資訊 教育、及學校規劃，相關奈米科技只有一篇 研究論文：「偏遠地區國小、中高年級學童奈 米科技學習成效之研究-以台中縣平地及南 投縣山區為例」(廖湘暄，2008)，此研究主 要探討偏遠地區國小中、高年級學童奈米科 技學習成效，並由學童性別、年級、家庭社 經地位、科學讀物閱讀頻率及校外科學學習 活動等五項背景因素進行分析探討。針對科 學讀物的部份，蔡宛靜(2009)提出偏遠地區 學童因文化刺激不足，教師認同藉由閱讀可 增進其學習成效。 陳銘漢、李清波與李鳳美(2006)指出偏 遠地區學童學習表現落後因素常來自家長社 經資源不足，而無法提供支持學童持續學習 的環境。有鑑於此教師如何利用學校教育給 予學童新的知識及視野，適當地運用電腦網 路幫助學童拓展知識，教師對網路資料與教 學的結合成為偏遠地區學童能否吸收新知識 的一大重要因素。 總合上述，本研究個案教師進行奈米科 技的課程設計時，採用能促進多元學習的設 計。因學童的學習態度也是影響學習效果之 一重要因素，故在教學時應盡量顧及學童個 人 因 素 ， 滿 足 其 心 理 層 面 之 需 求(Gauld, 1982)。又因在教學時數的安排方面宜讓學童 有足夠的時間閱讀相關讀物及理解知識，並 從網路中搜集不同的資訊並加以整理。從活 動中學習到奈米科技的科學技能及對奈米應 用時的批判思考能力，故研究者希望學童所 能得到的能力除科學知識外，學習態度也是 因素之一。參、研究方法
一、研究對象與教學場域
本研究之研究對象包括一名偏遠地區的 個案教師及其十一位六年級學童。個案教師 為本文作者群之一，在偏遠地區任教已有九 年的經歷，且擔任導師兼任教學組五年及班 級導師四年，主要任教科目為自然與生活科 技領域。由於偏遠地區的學校班級及人數較 少，所以個案教師無論是學業上或家庭上的 問題，較易於掌握每一位學童狀況。十一位 六年級學童來自同一班級且包括四名男童及七名女童，部分當地學童，因父母在外地工 作之故，因此隔代教養十分普遍，雖然部份 祖父母對於學童的教育問題相當重視，但可 能因無法有效管教學童，故部分學童的教育 主要還是仰賴班級導師，且學童活動範圍僅 止於社區當中，導致學習上產生文化刺激不 足，面臨到能力提昇的困境，無形中造成城 鄉差距的問題。 個案教師之教學場域位於新北市雙溪區 某國小。全校共43位學童，其中男童有13人， 女童為30人。教師人數含代理代課及2688專 案教師共計15人。學校屬偏遠小型學校，但 學校設備相較於一般國小的設備來說，資訊 設備及圖書資源並無多大差異，且各班教室 內均配有兩台能提供上網功能的電腦，因此 當教師有網路資料的需求時，能夠立即透過 網路查詢所需資料。而圖書館內目前藏書量 約為一萬冊，亦足夠供給學童之所需。 以下針對研究情境進行SWOT分析，提 供更明確的研究對象特性與教學場域特點： (一)地理環境： S(優勢)：牡丹依山傍水，鐵路通達，環 境自然，污染少，因此生態資源較一般市區 學校豐富。 W(劣勢)：屬封閉性村落型態，離市區 較遠，火車班次少，雨多濕氣大。 O(機會點)：生態環保教育漸受重視，鄰 近濱海風景線。 T(威脅點)：近年來污染漸增，部份生態 開始受到破壞，人口逐漸流失。 (二)學校規模 S(優勢): 小班小校，教師能給予學童較 多的關心與照顧。 W(劣勢)：人員編制少，事多人少，教 師必須兼任行政工作。 O(機會點)：因小班小校，獲得教育優先 區補助。 T(威脅點)：家長對教學的反應不積極， 教育重擔落在教師身上。 (三)硬體設備 S(優勢)：具備一間電腦教室，且班班有 單槍投影機，可上網。 W(劣勢)：教室窗框及佈告欄等木質部 份，遭白蟻侵蝕。 O(機會點)：地方及民意代表主動爭取經 費，台電亦有補助學校。 T(威脅點)：教室管線老舊，人力不足， 財物管理不易。 (四)教師資源 S(優勢): 教師大多年輕有活力，行動力 與適應力強，並富有教學熱誠，彼此之間感 情融洽。 W(劣勢)：教師多為初任教師即到牡丹 任教，因此經驗與成熟度不足，缺乏楷模對 象。 O(機會點)：提供在職進修訓練，鼓勵與 同儕相互學習，善用網路上資源。 T(威脅點)：教師身兼行政，經驗不足壓 力大。 (五)學童 S(優勢): 學童質勝於文，單純可愛。 W(劣勢)：學童普遍學習習慣不佳，所 見所聞不開闊，文化刺激不足，缺乏自信， 學習動機不強而影響學習成就。 O(機會點)：鄉下子弟可塑性高。 T(威脅點)：過半數為單親以及隔代教 養、新住民，家庭教育力較弱。 (六)家長 S(優勢): 背景單純，動機善良，彼此之 間互相熟識。 W(劣勢)：缺乏現代化教育方法，忙於 生計，無暇關注學童學習，參與學校活動較 為被動。 O(機會點)：學校提供親職教育機會，開
放家長參與管道。 T(威脅點)：隔代、單親及新住民家庭多 社會競爭力較低。 (七)地方資源 S(優勢): 本鄉鄉長、代表會主席、村長、 及地方仕紳均為為本校校友及家長會成員， 對學校向心力強。 W(劣勢)：文化活動參與較弱，對「學 習」的認知仍存留有刻板印象。 O(機會點)：課程充分利用本鄉之自然資 源，學童愛鄉愛親近大自然。 T(威脅點)：地處偏遠與都會區之連結較 弱、發展腳步較封閉、遲緩。
二、研究設計
本研究採行動研究「計劃－行動－觀察 －反省－修正－再行動」的循環模式的方式 進行研究，研究進行方式依據黃萬居(2003) 行動研究主要研究過程：(1)確定研究問題及 其重點；(2)與相關人士討論初步研究計畫； (3)參考相關文獻；(4)決定研究方式(問題調 查、觀察記錄、文件分析、訪談等)；(5)進行 資料收集；(6)進行資料結果分析與解釋；(7) 提出改進建議研究報告。 本研究的行動研究歷程是由奈米科技的 課程編寫到實際的教學活動。量的資料蒐集 包括奈米科技認知前測及後測問卷及自然科 學習態度問卷；而質的資料蒐集，主要是透 過協同研究的人員進行觀察、錄音或錄影， 再以訪談、學童文件資料、教學檢覈表、教 學紀錄表、教學及研究日誌等方法進行。因 此，研究者在教學的過程中藉由不斷的蒐集 相關的各項資料與分析資料，做進一步對教 學困境進行分析與省思，而達到教師自我成 長的目標。三、研究工具與質性學童訪談編碼
本研究量的資料蒐集有奈米科技認知問 卷、自然科學習態度問卷；而質的資料蒐集， 主要是經由研究者之觀察、錄音或錄影、訪 談及學童文件資料以及教學檢覈表、教學紀 錄表、教學及研究日誌取得。 奈米科技認知問卷採用高美莉(2010)所 編製的奈米概念認知問卷，該問卷在2010年 以臺北市某公立學校五年級62名學童進行第 一次預試，計分方式是答對一題得一分，答 錯不計分，總得分愈高代表受試者的奈米概 念認知情形愈佳，Cronbach’s α值是.725，主 要概念包括(1)自然界的奈米效應、(2)奈米的 基本定義、(3)奈米科技起源、(4)奈米科技的 應用、(5)奈米科技的未來展望與省思，共包 括五個層面與本研究的教學內容相符。 自然科學習態度問卷採用王貴春(1999) 所編製的自然科學習態度問卷，包括四個層 面，第一層面是對自然科課程的態度；第二 層面是對自然科教師的態度；第三層面是自 然科學習動機；第四層面是自然科學習策 略。各分測驗之Cronbach’s α 係數在 0.81 至 0.91 之間，折半信度在 0.78 至 0.92 之間， 具有良好的內部一致性信度。此問卷之填答 與計分方式，採用李克特式五分等第計分方 式，分為「非常不同意」、「不同意」、「沒 意見」、「同意」、「非常同意」等五個選 項，得分依次為5、4、3、2、1 分。本研究 因學童先前無奈米科技的相關知識，因此前 測使用自然科學習態度問卷施測，而在後測 時，因學童已學習過奈米科技的內容，因此 將該問卷之自然科一詞改名為奈米科技。 教學活動紀錄使用錄影的方式，真實地 記錄教學時的情景，採定點錄影的方式忠實 地記錄個案教師與學童的上課情形；教學記 錄檢覈表為協同研究者觀察過個案教師的教學錄影教學，分析方向主要針對在教學中的 缺失及學童學習的困難；訪談資料的內容針 對學童對於整個科學寫作活動的感受及所遭 遇的困難，利用下課時間進行非正式的訪 談；學童文件資料包括學童的學習單、心得 單、研究計畫等；教學省思日誌為個案教師 在每次上課後記錄課程想法與心得，以利後 續研究過程中的反省思考。綜合上述可看出 行動研究的重要特性，可做為教師專業實踐 的重要基礎，作為教師專業學習及發展的動 力。 本研究之參與學童為同班共十一名六年 級學童，分別為4名男學童及7名女學童，編 碼分別為SM1、SM2、SM3、SM4、SF1、SF2、 SF3、SF4、SF5、SF6及SF7，以方便後續口 語資料分析的進行與說明。
四、課程發展與教學
研究設計之教學活動及研究的時間從 2010年11月至2011年1月共八週，每週約三 堂，每堂課40分鐘，四個單元分別為「自然 魔術師」、「奈米是什麼米」、「現代多啦 A夢」、「未來的世界」，在學前後分別進 行測驗及訪談等研究的資料收集歷程。各單 元的教學節數如下：「自然魔術師」時數為3 節；「奈米是什麼米」時數為8節；「現代多 啦A夢」時數為7節、「未來的世界」時數為 3節。本研究以國小奈米科技概念圖(國科會 科教處，2010)及參考吳政忠(2004)K-12奈米 科技教學所研發之奈米教材為藍圖，加上個 案教師對偏遠地區學童的個人教學經驗來進 行課程開發與教學。由生活面切入學習，透 過多樣的學習活動設計引起學童的動機及興 趣。 表1：奈米科技教學之概念與教學內容 主要概念 次要概念 節數 教學主題 教學活動 教學內容 自 然 界 的 奈米現象 蓮葉效應 光晶效應 凡得瓦力 生物磁 3節 自然魔術師 1.訪問大自然 2.愛乾淨蓮葉小姐 3.我有特異功能 1.認識校園環境。 2.透過實驗瞭解蓮葉效應。 3.討論蓮葉效應的可能成因。 4.學童上網搜尋答案 基本定義 起源 奈米定義 奈米之父 -費曼 顯微鏡的發 展 8節 奈米是什麼米 1.「奈米」特異功 能的秘密Ⅰ 2.「奈米」特異功 能的秘密Ⅱ 3.奈米是什麼米 4.牡丹奈米大特搜 5.別鬧了費曼先生 1. 透過 PowerPoint 認識自然 界中的奈米現象。 2. 欣賞「小奈與小米驚奇之 旅」影片並分享觀後感。 3. 認識社區校園中奈米現象。 4.認識費曼先生，讀物導讀。 奈 米 科 技 的應用 對 日 常 生 活 的影響特殊效 應 7節 現代多啦A夢 1.奈米小記者Ⅰ 2.奈米小記者Ⅱ 3.奈米尺度特性 4.奈米材料 1.認識奈米科技應用在日常 生活中的情形。 2.標章認證之目的與意義。 3.介紹目前奈米認證制度。 4.認識奈米尺度特性 5.認識奈米材料 奈 米 科 技 未 來 展 望 與省思 奈 米 科 技 未 來 對 人 類 的 正反面影響 3節 未來的世界 1.奈米產品的秘密 2.有趣的未來世界 1.瞭解奈米產品運用原理。 2.瞭解奈米科技的發展對將 來可能產生的影響。本研究課程之課程內容以「自然界的奈 米現象」、「基本定義與起源」、「奈米科 技的應用」以及「奈米科技未來展望與省思」 為主要概念進行課程設計，本研究課內容如 下表 1。個案教師於每次教學後都會進行蒐 集與分析資料，作為後續修正教學模式的依 據。本研究之研究流程如圖1。
肆、結果與討論
在進行兩階段的教學之後，研究者針對 學童對奈米科技之認知情形、學童對奈米科 技課程之學習態度情形，以及奈米科技教學 之困境、省思與成長，提出討論。一、奈米科技之認知情形
奈米科技認知問卷共31 題，第 1 題至第 29 題每題 1 分，總分為 29 分，第 30 題及第 31 題為質性問題。全班前後測所得之總分平 均分數整理如表 2，由表 2 的結果可看出後 測的總平均分數後測較前測高，且分數增加 將近一倍，而答對率的部份由 32%進步為 88%。由上述可知學童在經過教學後對奈米 科技的認知情況有明顯的進步。 測驗題第30 題的問題為「你聽過奈米是 什麼嗎？」。在前測中，學童只是聽過或完全 沒聽過的比率為72%，而聽過奈米名稱的學 童中，幾乎所有學童都是由電視或網路而得 知，日常生活親身經驗的機會較少。學童答 題情形如表3 所示。學童在前測時，超過半 數學童都覺得這份問卷非常困難，無法瞭解 測驗題目或選項，但在後測時，73％的學童 認為自己已非常清楚奈米科技教學的內容， 但仍有3 位選擇選項 2「聽過名稱，但是不 太清楚」，在後續訪談中此三名學童提出： SF1：我們在查資料時看到好多好難 的東西，教師你一定沒有教我們那 些，因為太難了，我們只是小學童 而已，所以我也覺得我還不是很懂 奈米科技的內容，可能等我讀到大 學或是當博士的時候就會懂了吧。 SF5：我記得之前上課，教師要我們 去查資料時，我有好多東西都看不 懂，很多名詞很奇怪，我媽媽和讀 圖1：研究流程圖大學的姐姐說那是大學生在讀的， 所以我覺得大學生在讀，連教師妳 都在讀，奈米科技一定是一門很深 的學問。 SF6：我有認真查資料，我知道很多 大學生都在研究這門科學，我們只 是小學童，教師一定只敢把簡單的 教我們而已。 經過後續訪談結果發現此三位學童自我 要求較高，認為奈米科技的內容應該比教學 的內容更深奧，而超出自己所能理解的能力 範圍外，預設立場認為教師並未將所有奈米 科技的內容安排在課程中，可知三位學童認 為自己還有更進一步學習的空間，而未選擇 非常清楚。 在奈米科技認知的各層面中，學童對於 「自然界的奈米現象」後測所得總分相較於 其他面向表現最高，許多題目的答對率已達 到 100%，且學童對於自然界中可觀察到的 奈米現象較易觀察與體會。學童在事後的訪 談中也指出在學校中的自然資源環境有助於 理解奈米現象，將口語資料羅列於下： SM3：教師你帶我們逛校園的時候 有觀察過，蓮葉上的水珠會滾離葉 面，你說這是蓮葉效應。 SM4：教師在帶我們逛校園的時 候，有教我們怎麼分辨水芋和有毒 的姑婆芋，水芋的葉子也會像蓮葉 一樣，可以讓水珠滾來滾去。所以 不只蓮葉有這種情形。 SM2：(奈米的效應)是能讓蝴蝶翅 膀顏色變來變去，我們有觀察過。 相較於都市小學，在偏遠地區的進行奈 米科技的教學更多的自然資料實例，因此在 設計上能以更貼近學童生活的例子，如蓮 葉、蝴蝶等，幫助學童理解奈米尺度下物質 所產生的特殊效應，此點與都市小學大部份 為人造的教材能有更大的優勢，本研究的個 案教師充分利用此點，因此學童對於「自然 界的奈米現象」面向能有更深入的理解，而 獲得更高的表現。 在「奈米科技應用情形」方面，後測的 測驗總分最低，但在教學後亦有超過一半學 童具正確概念，答對率約63%至 90%。因此 表2：奈米科技認知問卷平均分數 前測 後測 總分平均分數 10.5 25.5 平均答對率 32% 88% 最高總分 16 29 最低總分 4 20 表3：認知問卷第 30 題答題人數所佔比率 選項 1.非常清楚 2.聽過名稱 但是不太清楚 3.只是聽過名稱 4.完全沒聽過 前測人數 0 3 3 5 所占比率 0 27％ 27％ 45％ 後測人數 8 3 0 0 所占比率 73％ 27％ 0 0
層面之學習內容較多專有名詞，如鮑魚殼的 層合構造、彩蝶效應、蓮葉效應，且部分科 技產品，如奈米金面膜、奈米飲料瓶及奈米 光觸媒空氣清淨機，因學童並未在日常生活 的用品中出現，而容易受到廣告等傳播媒體 的誤導影響，如：在前測答題中，5 位學童 認為其原理是「避免光照引起飲料腐敗」，而 有2 位認為是「在飲料中添加奈米顆粒」，學 童認為奈米飲料瓶為添加奈米的材料，或是 增加瓶子的硬度，不認為奈米飲料瓶是指增 加隔絕空氣的程度。但在經過教學後，學童 對於專有名詞有較清楚的瞭解，因此答對的 情形也提高，不過相較於其他面向測驗的得 分較低。 在「奈米科技未來展望與省思」層面方 面，因為課程討論內容與學童生活能接觸到 的物品或創新有趣的想法，如「奈米膠囊的 功能」「奈米光碟片」，可以讓學童構思奈米 科技的應用將如何改變自己未來的生活；而 「太空電梯的最佳材料」的題目則能讓學童 天馬行空發揮想像力，引起學童熱烈的討論 且可以增加學習效果。
二、對奈米科技課程之學習態度情形
因個案教師的學童從未接受過奈米科技 相關教學活動，故研究者於教學活動前施測 「自然科學習態度問卷」，以瞭解學童對於學 習自然科的學習態度，做為進行奈米科技教 學之參考。在完成兩階段奈米科技教學後， 研究者實施「奈米科技課程學習態度問卷」 後測，此問卷內容與「自然科學習態度問卷」 相同，僅將學習科目由「自然科」改為「奈 米科技課程」，以瞭解學童在學習奈米科技之 學習態度情形。學習態度量表分為四個層面 討論，表4 為施測班級在態度量表中四個層 面前測與後測之總分與分項平均總分。 由表4 可看出前測時四個層面的總分均 略低，每個分項層面的平均分數為3.5 分(代 表偏向沒意見)，其中又以第四層面有關學習 策略為最低。而在後測中，四個層面平均分 數已達4.6 分(代表偏向相當同意)，可見學童 在學習奈米科技課程時的學習態度，屬於正 面積極。經過晤談後，學童表示奈米科技課 程教學內容豐富有趣，並且經由動手做實 驗、看影片、查資料、踏查訪問等多種學習 活動，讓學童能產生興趣。此與陳麗文(2005) 提出的結果相同，教師運用多元而生活化的 教學方式，對學童有較佳的學習成效。三、個案教師的教學困境、省思與成長
在教學過程中，個案教師在遭遇教學困 境所引發之省思與成長為以下幾點： (一)教學前對學童的瞭解 由於偏遠地區學童對於奈米科技認識較 少，所以教師在教學前，藉由認知與態度的 前測瞭解學童的學習態度及迷思概念，並藉 表4：態度量表四分層面總分 態度項目 前測平均分數 後測平均分數 第一層面 對課程的態度 3.67 4.8 第二層面 對課程教師態度 3.74 4.7 第三層面 對課程學習動機 3.61 4.5 第四層面 對課程學習策略 3.33 4.2 平均分數 3.5 4.6由前測結果來修正兩階段的教學設計，藉由 此教學設計方法所設計的課程更能貼切的符 合學童的能力與需要，有助於教師教學與學 童學習兩方面都能共同進行。在進行奈米科 技教學過程中，個案教師不斷地確定每一位 學童的學習狀況，連結新教材與舊知識的關 係，藉以提升學習成效，並可作為下一階段 教學修正的參考。 (二)課程的設計與進行 奈米科技課程為充滿思考與創意的課 程，個案教師在教學過程中，藉由不斷的提 問及提供不同的學習方式，希望激起學童對 課程的喜愛。個案教師在前測及第一階段的 教學中發現學童對奈米科技認知極少，因此 在第二階段的教學前再將教案做調整，以期 更加能引起學童興趣、活潑化課程內容及連 結日常生活面。因第二階段的課程有較多專 有名詞，故此課程難度較深，因此個案教師 再度將教案加以修正，將原本的課程難度降 低。課程修正後，原本六節課之課程延長為 九節課，並且蒐集更多適合教學的資料，以 輔助學童學習。偏遠地區的學童的生活環境 較單純，許多電器用品(如空氣濾淨機)或傳 媒資訊對學童來說並不常見，因此教學者在 設計奈米科技教學內容時，必須思考能與學 童的生活經驗與背景結合，以符合皮亞傑認 知發展理論的第三階段，而偏遠地區的學童 常常受生長環境中文化刺激不足之因素(蔡 宛靜，2009)，影響學習能力、狀況及表現， 因此個案教師在教學中應提供多方面資訊之 匯入，此點將有助於幫助偏遠地區學童學習。 (三)教學時間與重點 個案教師在兩階段的教學過程中，依第 一階段中學童的學習狀況而放慢教學進度， 給予個別指導與教學，使學童獲得較佳的學 習機會，這樣的狀況若是在寒暑假的活動營 隊中就比較難達成。教師在教授學童較陌生 的學科知識時，宜適度放慢腳步讓學童確實 學習，對於偏遠地區學童顯得更為重要。奧 塞貝爾認為學習者本身若想使學習訊息與自 己相關，則有意義學習便會自然而然地發 生，因此若要讓偏遠地區學童對奈米科技課 程產生此類有意義的學習，個案教師必須在 教學中不斷的設法改變學童原有的學習習 慣，並將教材與生活經驗連結。由個案教師 的自省及學童的回饋中可見學童在奈米科技 課程後段，在上課的發表次數、參與程度、 尋找資料、報告情形及作業的表現，皆較剛 開始上課時明顯提升。個案教師在教學過程 中，特別著重於提升學童自我學習科學的能 力，以及學習奈米科技興趣，期望在課程結 束之後，學童對奈米科技的學習能有機會繼 續延伸下去。 (四)教學者的專業知識 為實施奈米科技教學，個案教師必須閱 讀相關資料，並參與研習活動，使本身對於 奈米科技有足夠的瞭解，只有教師本身積極 吸取新知，避免成為一位知識上的「偏遠地 區教師」，才能給學童更好的教學內容與學 習。本研究的個案教師在課程的安排與設計 方面配合學童能力的前測結果作調整，並將 課程開發的過程分為兩個階段，第一階段的 教學後個案教師將教學的日誌及錄影作初步 整理，在經過與教授的指導及討論後，個案 教師再度反思與修正設計第二階段的奈米科 技教學活動。在協同其他研究者的過程中， 可使個案教師產生許多想法與思考，在不斷 思考課程內容的過程中將教學朝向多樣化及 多元化，以引起學童學習動機與興趣，再依 據教學現況，修正教學教案之設計，以達到 預期的教學目標與成效。
伍、結論
在偏遠地區國小教學過程中，教師常常 必須面臨學童文化刺激與知識背景不足的問 題，並克服教學資源及家庭支持力較缺乏的 情形。但相對而言，偏遠地區的校園大多自 然資源豐富，學童單純良善且接受新知的學 習意願高，又因為學童人數少故教師進行奈 米科技教學時，較能掌握每一位學童的學習 狀況，如教學過程能利用大自然的資源實施 教學，並提供多方面的資訊將有利於學童克 服文化不利之因素，將困境轉化為教學改變 之契機。 教師將奈米科技課程融入校本課程，讓 學童有足夠的時間學習，學童並能將奈米科 技教育之訊息傳達與家人分享，達到推廣教 育之效益。藉由偏遠地區學童學習奈米科技 課程，增加了對自然環境的觀察與瞭解，並 且對於新的科技技術開始產生興趣，進而主 動搜尋學習新知。學童在奈米科技課程學習 過程中，練習對於疑問提出問題、自行搜尋 整理資料、最後再與同儕分享與討論，學習 自我表達、澄清看法並師長討論，藉由上述 的過程逐漸養成偏遠地區學生的自學能力。參考文獻
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An Action Research of Nanotechnology Curriculum Development and
Teaching at a Remote Elementary School
Wen-Lung Wu1, Ai-Chun Hsu2
,
Wan-Chu Huang3* 1National Taiwan Normal University2Muudan elementary school 3 Taipei Municipal University of Education
Abstract
Due to restriction of remote districts, many teachers at the remote schools in Taiwan think that students faced the shortage of information about nanotechnology. This study adopted an action research to investigate the case teacher how to develop the curriculum, Nanotechnology Teaching (NT), and the predicament, growth and the introspection in teaching process. The case teacher taught at the remote districts in New Taipei City and had 11 sixth-grade students. The span of time was as long as eight weeks and 24 classes, including the units of “Nature Magician”, “What is Nano”, “Modern Doraemon” and “The Future world”. The instruments were Nanotechnology Cognitive Questionnaire (NCQ), Nanotechnology Learning Attitude Questionnaire (NLAQ), video/ audio recording of teaching, teaching diary, teaching activation records, teaching check list, student documents, interviews of students and so on. The findings were as followings: (1) the accuracy of NCQ was from 32％up to 88％. Because of the abundant natural resource, students in the remote districts could still show the advance after NT; (2) NLAQ score was 4.6 (indicates agreed), students had a positive appraisal towards NT. (3) After the case teacher experienced the two cycling processes of the curriculum development, teaching and revision, the study would provide the concrete suggestions for the NT in the remote districts.
