融入科學新聞的引導式探究教學對學生的影響—以電流與磁現象為例

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(1)國立台灣師範大學科學教育研究所碩士班碩士論文. 指導教授：張俊彥博士. 融入科學新聞的引導式探究教學對學生的影響—以電流與磁現象為例 The Influences of Guided-Inquiry Activities that integrate Science News —A Case Study of “Magnetism And Electric Current”. 研究生：張詠喻. 中華民國 104 年 7 月.

(2) 摘要本研究旨在探討利用科學新聞融入引導式探究教學對於九年級學生學習「電流與磁現象」單元前後的差異，包含對於自然科學的態度、科學新聞的態度、個人學習成效及學習環境是否有所改變。研究選擇與課程「電磁學」相關的科學新聞放入學習的教材之中，並作為引導、串聯教學之用，讓學生透過對科學新聞中議題的了解，討論應用的科學與課程內容的結合，經由引導式探究教學活動逐步掌握課程內容。本實驗研究對象為苗栗縣某完全中學九年級學生 68 位，研究於現行的自然與生活科技課程中「電流與磁現象」單元進行實驗教學，進行「融入科學新聞的引導式探究教學」，最後收集學生「自然科學習環境量表」、「自然科學習態度量表」、「對科學新聞態度量表」及「自然科段考成績」進行相關資料分析。研究結果發現，「融入科學新聞的引導式探究教學」適合本研究受試學生，無論在對自然科學態度、科學新聞態度、學習環境以及學習成效上都有所進步。另外對於第一次受到探究式教學的學生而言，會更需要老師的引導，雖然受試學生希望上課時多一點自主權，但老師引導的角色是不可或缺的。研究結果也顯示大多學生還是希望課室裡的學習環境是採學生中心及教師中心兩種方式並行。因此，本研究的結果可對於現行國中教師在設計教學活動時，其學習主導權的分配事宜，應依據學生的學習反應與配合學習材料做適度之調整。. 關鍵詞：引導式探究、學習環境、學習態度、科學新聞.

(3) ABSTRACT The study aims to examine the Influences of guided-inquiry activities that integrate science news teaching on senior high students' preferred learning environment, attitude of science and science news, and science learning outcomes. The researcher designed ”guided-inquiry activities” instructions which was based on inquiry experiments and integrate science news. There were 68 ninth grade students form three homogeneous classes that were sampled to be the subjects. They were assigned to be the experimental group that received “guided-inquiry activities.” Data collection consists of quantitative data. Data collection instruments includes: (1) The Science Classroom Learning Environment Inventory(2) Learning Attitude in Science Learning that including confidence, interest and belief(3) Attitude of Science News(4) The test of Science Achievement. The statistical methods were analyzed to test their significant. Results of this research were as follows: 1. Guided-inquiry activities that integrate science news enables the experiment group to improve student’s scientific confidence, interest and belief, attitude of science news, science achievement. 2. Students preferred student-centered and teacher-centered learning environment that was matched the guided-inquiry activities’ learning environment. 3. When teachers make a choice of different types of inquiry teaching, they must consider students’ prior knowledge and inquiry ability. Keywords: Guided-Inquiry Activities, Learning Environment, Learning Attitude, Science News.

(4) 目錄目錄 ......................................................................................................... I 表次 ....................................................................................................... III 圖次 ........................................................................................................ V 第壹章緒論 ........................................................................................... 1 第一節第二節第三節第四節. 研究背景與動機 .......................................................................1 研究目的與問題 .......................................................................3 名詞釋義 ...................................................................................4 研究限制與範圍 .......................................................................5. 第貳章文獻探討 ................................................................................... 7 第一節第二節第三節第四節第五節. 科學新聞 ...................................................................................7 探究教學 ...................................................................................9 學習態度 .................................................................................15 學習環境 .................................................................................17 電流與磁現象 .........................................................................19. 第參章研究方法 ................................................................................. 21 第一節第二節第三節第四節第五節. 研究設計 .................................................................................21 研究對象 .................................................................................30 研究工具 .................................................................................30 研究流程 .................................................................................39 資料分析 .................................................................................41. 第肆章研究結果 ................................................................................. 43 第一節「電流與磁現象」概念試卷分析 ...........................................43 第二節「自然科學習環境量表」分析 ...............................................44 第三節理想與實際版「自然科學習環境距離」分析 .......................50 第四節「自然科態度量表」分析 .......................................................51 第五節「科學新聞態度量表」分析 ...................................................53 第六節學生環境偏好與學習成效、自然科學習態度以及科學新聞態度的關聯 ...............................................................................................54 第伍章結論與建議 ............................................................................. 59 第一節結論 .........................................................................................59 第二節討論 .........................................................................................62 第三節研究建議 .................................................................................64 I.

(5) 參考文獻 ............................................................................................... 67 中文部分： ...........................................................................................67 英文部分： ...........................................................................................71 研究附錄 ............................................................................................... 73 自然科態度量表 ................................................................................... 73 「自然科學教室學習環境問卷」正式版 ........................................... 77 電流與磁現象. 概念試卷 ................................................................. 81. 2-1. 磁場與磁力線 ........................................................................... 85. 2-3. 馬達 ........................................................................................... 89. II.

(6) 表次表 2-1-1 科學新聞文本與學校教科書文本的比較 ····································8 表 2-2-1 傳統式教學法與探究式教學法的比較 ····································· 10 表 2-2-2 近年探究式教學實徵研究 ···················································· 11 表 2-2-3 Herron(1971) 探究活動的四個層次 ········································ 13 表 2-2-4 Colbrun(2000)探究活動類型·················································· 14 表 2-2-5 Lisa(2002)探究活動類型 ······················································ 14 表 2-2-6 Staer, Goodrum 和 Hacking 探究分類 ······································· 15 表 3-1-1 課程中應用科學新聞時間表 ················································· 21 表 3-1-2 電與磁交互作用教案 ·························································· 22 表 3-3-1 自然科學習環境量表說明 ···················································· 31 表 3-3-2 自然科學習環境量表信度 ···················································· 32 表 3-3-3 自然科態度量表 KMO 與 Bartlett 檢定 ···································· 33 表 3-3-4 自然科學習態度量表信度 ···················································· 33 表 3-3-5 自然科學習態度問卷審題整理一欄表 ····································· 35 表 3-3-6 刪題後自然科學習態度量表信度 ··········································· 35 表 3-3-7 概念預試信度 ··································································· 36 表 3-3-8 概念預試審題整理一欄表 ···················································· 37 表 4-1-1「電流與磁現象」概念試卷答對題數描述性統計 ······················· 43 表 4-1-2「電流與磁現象」概念試卷答對題數相依樣本 t 檢定 ·················· 43 表 4-2-1 自然科學習環境量表描述性統計 ··········································· 44 表 4-2-2 自然科學習環境量表理想版與實際版前、後測相依樣本 t 檢定 ····· 45 表 4-3-1 理想與實際版「自然科學習環境距離」描述性統計···················· 50 表 4-3-2 理想與實際版「自然科學習環境距離」相依樣本 t 檢定 ·············· 51 表 4-4-1 自然科態度量表分數描述性統計 ··········································· 51 表 4-4-2 自然科態度量表相依樣本 t 檢定 ············································ 53 表 4-5-1 科學新聞態度量表分數描述性統計 ········································ 53 表 4-5-2 科學新聞態度量表相依樣本 t 檢定 ········································· 53 表 4-6-1「理想與實際環境距離」與「自然科態度量表」各分量及「概念後測」 III.

(7) Pearson 相關係數 ·········································································· 54 表 4-6-2「理想與實際環境距離」、「自然科學習態度」、「科學新聞態度」以及概念前測」與「概念後測」強迫輸入法線性迴歸分析 ······························ 55 表 4-6-3 環境距離分組對概念測驗、學習態度、科學新聞態度進步獨立樣本 t 檢定 ············································································· 57. IV.

(8) 圖次圖 3-4-1 研究流程圖 ········································································ 40 圖 4-2-1「理想版前測」學習環境平均分數散佈圖。T：教師中心，S：學生中心， ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·························· 46 圖 4-2-2「實際版前測」學習環境平均分數散佈圖。T：教師中心，S：學生中心， ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·························· 46 圖 4-2-3「理想版後測」學習環境平均分數散佈圖。T：教師中心，S：學生中心， ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·························· 47 圖 4-2-4「實際版後測」學習環境平均分數散佈圖。T：教師中心，S：學生中心， ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·························· 47 圖 4-2-5「理想版前測」學習環境平均分數散佈圓面積圖。T：教師中心，S：學生中心，ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·············· 48 圖 4-2-6「實際版前測」學習環境平均分數散佈圓面積圖。T：教師中心，S：學生中心，ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·············· 49 圖 4-2-7「理想版後測」學習環境平均分數散佈圓面積圖。T：教師中心，S：學生中心，ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·············· 49 圖 4-2-8「實際版前測」學習環境平均分數散佈圓面積圖。T：教師中心，S：學生中心，ST：學生與教師中心並存，NST：非學生與非教師中心 ·············· 50. V.

(9) VI.

(10) 第壹章緒論隨著十二年國民基本教育上路，學生已經不單單要學習傳統課內知識，而是需要走向全人教育並適性的發展，也許需要學習更廣、更寬的範疇，雖然在資訊科技的日新月異還有傳媒普及的今天，資訊流通的快速，讓學生在生活中可接受大量的資訊，大量的吸取、學習各方面的知識。然而，如何篩選，從中獲得對自身有用、正確的訊息，是影響學習成效的關鍵。而這些大量資訊中，科學相關議題必然是其中一部分，老師如何培養學生在面對這些議題時，應對、分析、學習，是「自然與生活科技」教學領域中重要的內涵之一。因此老師教學與學生學習不再僅止於教科書中，要盡可能從生活周遭出發，進行觀察、研究，對媒體傳達的科學訊息進行知曉或理解，找尋資料、證據，確認自己的想法，抑或是動手操作實驗器具、從事科學活動……等。因此，本研究選擇學生在科學教科書外，最常碰到的傳播媒體：「科學新聞」，希冀能運用這素材融入教學之中，並藉由引導式探究教學，藉以使學習生活化，令學習不與現實生活脫節，並觀察能否藉此提升、改善學生對科學的態度，同時提供自然科教師另一種學習素材應用的可能。本章將就研究背景與動機、研究的重要性、研究目的與問題、研究限制與範圍、名詞釋義等部份加以說明。. 第一節. 研究背景與動機. 一、融入科學新聞近幾年科學教育不斷大聲疾呼要培養學生的科學素養，其中在 Ratcliffe 1999 年的研究報告裡，引述了英國奈菲爾基金會(Nuffied Foundation)所公佈的科學教育目標，提到現代科學教育應讓學生具有「能了解、批判性地反應科學議題的媒體報導」。美國國家科學標準(National Research Council, NRC)在 1995 年同樣指稱科學素養應為「能了解、批判性地反應科學議題的媒體報導」（黃柏森， 2011）。同時 NRC 認為，具備科學素養的人，應該能夠閱讀一般報章中與科學相關的報導，並與其他人就科學性議題從事討論，且獲得有效的結論。（NRC, 1995；引自靳知勤，2007）。另一方面，公民意識抬頭，學生應多了解自身所存在的社會，參與社會議題，而參與社會其中一個重要媒介就是透過科學新聞（McClune 1.

(11) & Jarman, 2011；引自翁雪芳，2013），因此培養科學素養很重要的一個向度，就是讓學生學習應如何面對媒體中的科學報導，透過辨認科學相關的主張、證據及推理，閱讀與評估科學訊息的正確性、品質好壞等活動，去發展學生的科學素養、公眾科學之理解、批判思考等能力(DeBoer, 2000; NRC, 2000)。提供他們學習、了解如何面對科學新聞。不然對很多莘莘學子而言，離開學校後他們能接觸到的科學文本只有報紙而已（黃俊儒和簡妙如，2005），沒有專家、學者編撰好的教科書，有一定的正確性。黃俊儒（2006）認為透過科學文本作為統整學習的素材，另外透過專題製作，嘗試讓學生扮演科學記者的角色，進行如同理論形成一樣的過程，先觀察、然後問題發現、形成假說、搜集、求證、驗證資料、最後形成結論，可從每一環節中體會社會科學議題與自己生活周遭的關連性，進一步增加對自然科學的關心、興趣。故本研究將科學新聞作為連結課程內容的銜接教材，這是學生最容易接觸到的資訊來源，更是他們離開學校後主要獲得科學知識的來源，因此本研究在教學中融入科學新聞素材，以期引起學生共鳴、增加投入興趣並連結生活經驗。培養出我國教育部（2003）所重視的科學素養精神。. 二、探究式教學的重要研究者在教學過程中，常會碰到一樣的課題，就是學生從七年級升上八年級，開始上自然與生活科技沒多久，便興致缺缺，有些學生在數學基礎上未能打好基礎，覺得自然又要用到數學，因此認為自己沒有辦法學好自然，碰到跟數學相關就直接放棄；稍微願意學習的學生，往往也只能就背誦、記憶的部份，把自然科學的專有名詞背起來，而不喜歡嘗試去理解名詞意義或計算題目；僅有少數成績優秀的學生，能從學習自然科學中得到成就感、新鮮感，能樂在其中、積極參與。使得老師在台上口沫橫飛、盡心教學，台下部分學生還是一知半解、未能投入學習，造成學習成效和教師的努力不成正比。因此，研究者認為應該想辦法加強、改善學生對於科學的興趣與提升學生的素養，根據「九年一貫課程綱要」中對「自然與生活科技」的理念描述，學習科學應學會如何去進行探究活動。特別以實驗或觀察的方式來進行學習。同時也了解科學、科技進步發展對我們周遭生活的影響，透過學習使我們了解各種科學、科技、便利生活。也因此我們教育方針應該往生活化、實用面著手，如何往這方 2.

(12) 向前進，是現今教師急需努力的方向。近年來許多學者的研究文獻都提倡探究式教學法的益處，提出科學教育應該一方面重視知識傳授，一方面教師應鼓勵學生勇於思考、發問、假設、找到方法、實驗、預測、數據收集、尋求解釋、應用，而不是只要求學生去記誦學習內容，熟練解題技巧，或以考高分作為目標（張惠博，1993）。Sandoval & Millwood (2003)的研究也顯示科學探究教學能啟發學生對科學本質的理解，提昇學生科學學習成就，並增進學生的科學過程技能，也因此探究式教學是能讓科學不再是單純背誦的科目，而是能訓練學生全方位學習的教學法。. 第二節. 研究目的與問題. 從上述之研究背景與重要性，點出本研究之問題與目的，學生在學習自然科學時，缺乏興趣、動力，認為自然科學知識與現實生活脫節，因此研究者試圖藉由「融入科學新聞的引導式教學」，來改善學生學習動機，增進學生學習興趣，並觀察原本適合不同學習環境的學生，是否因為「融入科學新聞的引導式教學」而增進學習成效，抑或是造成學生學習環境偏好或對科學態度上的改變。此外也觀察透過這樣的教學方式，學生是否能更多的關注、關心在日常生活相關的科學新聞議題。. 一、研究目的 1. 了解「融入科學新聞的引導式探究教學」是否有助於學習。 2. 透過「融入科學新聞的引導式探究教學」，學生的「學習環境偏好」是否會改變。 3. 了解「融入科學新聞的引導式探究教學」是否能影響學生對自然科學的態度。 4. 了解「融入科學新聞的引導式探究教學」是否會影響學生對科學新聞的態度。. 3.

(13) 二、研究問題 (一)「融入科學新聞的引導式探究教學」對於學生的學習成效是否有所幫助？ (二)透過「融入科學新聞的引導式探究教學」，學生「學習環境偏好」是否會改變？ 1. 實驗組在實驗前的學習環境偏好為何？ 2. 實驗組在實驗前後學習環境偏好差異為何？ (三)「融入科學新聞的引導式探究教學」對於學生自然科學態度是否有正面影響？ 1. 實驗組在實驗前後「自然科學習態度量表」分數差異為何？ 2. 實驗組在實驗後，哪部分的態度影響較多？ (四)透過「融入科學新聞的引導式探究教學」，學生的「科學新聞態度」是否會改變？ 1. 實驗組在實驗前的對科學新聞的態度為何？ 2. 實驗組在實驗前後對科學新聞的態度差異為何？ (五)「學習環境的偏好與學習環境相符」是否有助於學習？ 1. 學習環境「理想與實際距離」與學習態度關係為何？ 2. 學習環境「理想與實際距離」與學習成效關係為何？ 3. 學習環境「理想與實際距離」與科學新聞態度關係為何？. 第三節. 名詞釋義. 一、引導式探究本研究所使用的引導式探究類型，採用的是Staer, Goodrum和Hacking（1998；引自李志鴻，2006）開放層次分類的Level 1 僅有解答未告知學生，其它的實驗器材、方法及步驟都由教師事前即明確的提供給學生。. 二、「電流與磁現象」單元以個案班級所屬學校，於102年度所使用康軒書局出版之自然與生活科技教材中之第六冊第二章「電流與磁現象」，為主要教學單元來設計教學內容。. 4.

(14) 第四節. 研究限制與範圍. 一、本研究之參與對象為台灣地區苗栗縣某完全中學九年級學生，研究樣本不具普遍代表性，因此本研究結果不宜全面性推論至其他所有年級與所有學校之國中生，研究推論範圍應與本研究設計類似之學校與學生。. 二、本研究所進行的是三週的學習課程，並非是以整學期長時間的教學，且本研究所進行之實驗教學教材內容為「電流與磁現象」單元，故研究所得結果與詮釋，不宜過度類化。. 5.

(15) 6.

(16) 第貳章文獻探討本章共分五節討論，分別以「科學新聞」、「探究教學」、「學習環境」、「學習態度」以及「電流與磁現象」進行文獻探討。. 第一節. 科學新聞. 學習應該是要在生活中進行，與生活的關係是密不可分的。要知天下事，便需閱讀新聞不可，新聞能成功的達到連結日常生活經驗、知識的目的與作用。科學新聞利用報刊文章的方式來傳達科學世界，讀者可依其原有的經驗來進行詮釋、建構出科學知識，再用科學知識決定，解決生活中所面臨的問題。因此研究者才會想融入科學新聞於課程之中，以便教學生活化，下面會先介紹何謂科學新聞。. 一、什麼是科學新聞過去對於科學新聞的研究較少特別定義「何謂科學新聞？」，理由可能是「科學新聞」顧名思義可大略推敲出是指「與科學知識相關」的新聞報導（黃俊儒與簡妙如，2006）。似乎無須特別定義。黃俊儒與簡妙如（2006）認為，科學新聞是一般大眾接觸最新與最尖端之科學發展的重要管道，也是能夠同時含括科學、社會、政治、文化……等議題的新聞文本。因此，科學新聞文本是新聞報導中的一支，具有傳播事實、訊息以及意念的功能，同時也與科學以外的各種議題有所連結。而石永貴在1972年也提到，科學新聞報導的範圍主題應該涵蓋科學家、科學發明、科學方法與思想、科學研究與科學發展、電腦、計算機與網路、現代生活與科學、生物與醫學、天文與宇宙、通信、工程與應用科學、科學趣聞、核能與全球環境等。換言之，科學新聞的報導主題相當多元，舉凡與生活有關的科學訊息，都在科學新聞的報導之列。謝瀛春（1994）說明科學新聞的目的。認為科學新聞泛指一切以呈現科學資訊為主旨的新聞報導，目的在傳遞正確的科學概念，普及科學思想，拉近人們與科學之間的距離，藉以提昇一般人的科學素養，使人有能力以正確的科學觀點、常識來解決生活上的問題。因此，科學新聞之報導範疇相當廣泛，除了科學知識的傳播外，同時具備科 7.

(17) 學活動的內涵。例如，先前所提之「舉凡與生活有關的科學訊息，都在科學新聞報導之列」，這些科學事件的背後，亦包涵相關的社會文化、健康保健……等因素，而非僅僅是與科學知識相關的論述、內容。. 二、為何要融入科學新聞 Brill, Falk和Yarden（2004；引自黃柏森，2011）認為，常讀科學新聞可以減少科學社群與大眾之間的差距，雖然科學新聞傳遞的知識不是最嚴謹的，但它可以幫助學生瞭解最新研究，最新的科學議題、科學技術。從制式教育的觀點來看，閱讀科學新聞即是科學課程的部分整合，同時它可以啟發學生覺察周圍事務、鼓勵他們思考影響科學在媒體呈現的因素，促進學生們學習批判、評價，這是因為媒體提供的科學議題、報導常常是有爭議的，可促使學生去面對他們的日常生活中的科學議題(McClune & Jarman, 2001)，再進一步了解、分析。然而為何要跳脫一般教科書呢？Halkia & Mantzouridis 在2005幫我們比較了一下兩者之間的差異。表2-1-1科學新聞文本與學校教科書文本的比較（Halkia & Mantzouridis, 2005；引自謝可欣，2006）科學新聞文本相同. 學校教科書文本. 都可視為科學家與大眾之間的溝通橋樑。提供的情境為自由的，具有選擇閱讀. 提供的情境為制式化的，有限制. 的權利。. 跟義務的。. 內容較多元，但針對不重要的科學議相異. 題，在論述中呈現可能會喪失系統研究的規則與內文的一致性。通常採用故事型態來敘述傳達科學，對學生有較強的吸引力與引起興趣。. 知識結構較為完整，有嚴謹的目標與課程。與學校課程搭配，傳授上有一定的規範限制存在，對學生而言是很不親切的。. 由整理的表2-1-1比較可知，科學新聞提供了學生一個符合生活的情境，並有良好的故事背景跟理由，讓學生融入其中，也較能引起動機、提起興趣，因此對於融入科學新聞在教學之中，是一個不錯的做法，唯一要注意挑選適合的新聞聞本，畢竟課本較有邏輯性，內容也完整，而新聞題材結構相對鬆散，要小心選 8.

(18) 擇。也因此透過科學新聞提供的脈絡教學，可以適當的給予學生生活周遭的情境，也許能使學生學習更加投入，因此本研究嘗試融入科學新聞在教學當中，觀察學生學習的情況。. 第二節. 探究教學. 一、探究式教學法的重要性希臘哲學家蘇格拉底提出詰問法，是最早期的探究式教學法。詰問法說明知識是一種「發現」，強調的是「引出」、「誘發」的過程，當問題出現時，不直接告知答案，而是使其自行去發現答案，重視整個思考的過程，而在思考過程中孕育出各種觀念、想法。（林寶山，1998）。而Abd-El-Khalick(2004)提出，以科學中探究的角度來說：探究是一種教學的方法與過程，可幫助學生發展科學概念；以探究科學的角度來說：探究教學的成果包含學生學習在科學內容中探究、探索，發展出對科學本質及科學知識的認知及有意義的探究技能。探究式教學法要讓學生從主動發問和尋找解答中接近科學。以學生的探究活動為中心，引導學生發現問題並想辦法解決問題。Bruner認為教學不僅在增加某一學科的知識，而是在使學生自己學習，求知的重點是是過程而非結果。故Bruner 同樣認為探究是指引學生去自己主動探尋，並解決問題的過程。（林寶山，1990）。因此教師在教學過程中，引導學生發現問題、釐清問題、解決問題、提出可能的假設、假說，擬定可行的解決方案，決定適合的解決方案、驗證假設並獲得結論。經由問題解決的過程，讓學生像個科學家一樣，在探究活動中自主學習，從探究活動中學習到科學知識、概念與能力（張靜儀，1995；張清濱，2000；劉宏文和張惠博，2001；引自楊秀停和王國華，2007），因此探究式教學法理應適合用來教導科學。下表2-2-1呈現傳統式教學與探究式教學的比較（Anderson, 1998；引自黃欣玲，2008）. 9.

(19) 表2-2-1 傳統式教學法與探究式教學法的比較（Anderson, 1998；引自黃欣玲，2008）教師角色. 學生角色學生工作. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4.. 傳統式教學法知識的分配者傳達資訊個別溝通指示學生行動解釋概念間的關係教師的知識是固定不變的直接使用教科書…等被動的接受者紀錄、複製教師提供的資訊記憶資訊遵循教師的方向視教師為權威教師規定活動完成作業所有學生都完成相同任務教師直接指導任務缺少右邊所列項目. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5.. 探究式教學法教練及促進者協助學生處理資訊團體溝通引導學生行動促進學生思考學習過程模式化彈性的運用教材自我引導的學習者處理資訊理解、解釋及假設自己設計活動與同儕分享答案學生直接參與學習規劃自身的學習每位學生的任務都不盡相同設計並規劃自己的任務強調有意義的推理、閱讀及寫作解決問題；連結舊的認知結構；解釋複雜的問題. 近年還有許許多多實徵性研究，都表示探究式教學比傳統式教學對學生影響更為全面，林淑靜在2006年將近年國內有關探究的研究結果，整理成如表2-2-2，呈現了探究式教學的成效。像是侯政宏（1996）在國中地科「太陽視運動」單元，以探究式教學法引導學生從觀測資料去解釋、推導所要建構學習的概念。其研究結果顯示，探究式教學法在概念學習的成效優於傳統講述式教學法。而蘇麗涼在 2002年以八年級學生作為研究對象，在理化中「力」的單元實施探究導向教學，探討學生概念理解情形、學習動機以及探究能力的改變。結果顯示探究式教學對學生學習「力」的相關概念理解是有幫助的，而在學習動機、探究能力方面，探究式教學法亦比傳統教學法有所提升。另外邱榮章（2006）運用5E探究式教學模式，針對「力與運動」、「功與機械的應用」以及「電」三個主題，設計教學活動及教材內容，探討實施探究式教學對學生科學學習動機與成效的影響，結果顯示，探究式教學不但能提高學生參與學習的意願，還能增進探究能力的提升，而且對於學習動機也有正向的提升、幫助，學習成效同時也顯示進步。學生也都能認同探究式教學的上課方式，並認為這樣的教學方式有助於學習。. 10.

(20) 表2-2-2 近年探究式教學實徵研究（林淑靜，2006）研究者. 時間. Gunstone等 1999 人. 對象. 探究類型. 七到十年級開放式學生封閉式. 劉宏文. 2001. 9位高二學生. 蘇麗涼. 2002. 一班八年級結構式學生引導式. 鄭麗華. 2002. 一班八年級結構式學生引導式. 何俊彥. 2002. 一班九年級結構式學生引導式. 陳均伊. 2002 寒假輔導. 兩班七年級引導式學生. 王敏祝. 2004. 一班八年級結構式學生引導式. 陳美玲等. 2004 寒假輔導. 一班八年級引導式學生開放式. 人. 開放式. 結論學生在封閉式實驗中很少主動思考，在開放式實驗中，學生會有較多的思考，運用到較多技能。學生學習到如何形成問題、設計實驗、探究、解釋數據結果。對學生概念理解有幫助；對學生學習動機有幫助，但對於低成就學生而言，其能力和動機均有下降的趨勢。在探究式實驗教學情境中，學生有較多機會參與實驗；在觀察、推論、傳達能力方面，進步較明顯。氣氛中的「團結性」、「開放性」與「統整性」三個方面提昇有顯著效益。教師同儕之間的互動有助於教師的專業成長。學生的學習興趣、成效，皆有顯著提昇，而且更能主動學習與應用知識。探究式教學讓學生對光學概念理解比傳統講述式教學好，但對於需要運用較高層次能力的概念，對中、低程度的學生而言，仍須在課程設計中給予訓練機會。學生透過合作學習，一起進行科學探究，除了獲得科學概念的學習，也在學習動機和情意方面得到正面提升。. 楊秀停和王國華在2007年也綜合了實施探究式教學的成效，包含促進和他人溝通的技巧、培養學生主動建構知識的能力、學生對科學的學習有更積極正向的態度和提高學生的學習成效。因此實行探究式教學對學生的影響是相當全面並且重要的。綜合上述有關探究式教學的相關文獻可以看出，探究式教學對於學生學習興 11.

(21) 趣、概念的理解、探究能力以及學習情境確實有提升的作用。因此本研究在國中「電流與磁的現象」單元採用探究式教學，希望營造一個良好的探究學習環境，讓能學生主動理解知識內容，進一步培養學生進行科學探究與操作實驗、發現問題、解決問題的能力。. 12.

(22) 二、探究的類型科學探究大多以開放的程度來作分類或層級，開放程度不同的學者有不同的認定。Schwab（1962；引自黃欣玲，2008）提倡以科學探究的方式進行教學，並將科學探究活動區分成開放式探究和引導式探究兩種。此外Schwab也將實驗活動依實驗問題或假設、實驗步驟、實驗結果分類成三個等級：第一級在進行實驗活動時，待答問題、實驗方法及步驟由教師提供，學生只要照著給定的方法及步驟即可找出問題的答案。在第二級教師仍然提供問題，但實驗方法、步驟及答案則由學生自己去探究、建構。在第三級教師僅提供一些初步的現象及合適的探究環境，但問題、方法、步驟以及答案全都由學生自行去思考、設計，完全靠學生自行探究來解決面對的問題。所以Schwab在第一級裡只有實驗的結果是未知的、未給與學生的，因此開放程度在開放性實驗分類中的層次是最低的，而第三級則是完全開放給學生自由探究，因此開放程度是最高的。而Herron (1971)延伸Schwab的分類進一步提出第零等級，教師將實驗問題、操作方法、操作步驟以及答案均提供給學生，學生僅依步驟進行操作，目的為驗證已知結果，將分類擴大到四個等級，表2-2-3 Herron (1971)探究活動的四個層次。. 表2-2-3 Herron(1971)探究活動的四個層次活動等級. 實驗問題. 實驗方法及步驟. 實驗結果. 第零級. √. √. √. 第一級. √. √. . 第二級. √. . . 第三級. . . . 另一種分法，改成依照學生主導（學生中心）或是教師主導（教師中心）程度的差別，如果學生主導的程度較多，則教師主導的程度就會較少，探究型式就越開放；反之，如果教師主導的程度越多，則學生主導的程度就會較少，則探究型式就越封閉、傳統。 Colbrun (2000)就按照教師的介入情形，將探究分為下列幾個類型，如表 2-2-4。. 13.

(23) 表2-2-4 Colbrun (2000)探究活動類型類型. 特色. 開放式探究. 學生必須自己建構、設計出研究問題、方法、所需器材，連研究結果都是未知，必須從研究過程中自行推論出研究結果。. 引導式探究. 教師提供學生問題以及所需的器材，學生必須自己去發展、規劃研究方法來解決問題。. 結構式探究. 研究的問題、方法及器材皆由教師提供給學生，但沒有告知預期的研究結果。. 食譜式探究. 研究的問題、方法及器材，甚至連預期的研究結果都由教師提供、事先就告知、教導給學生。. 除了以上的探究層次分類外，Lisa (2002)也有類似的分類，一樣分成四類，如表2-2-5。表2-2-5 Lisa (2002)探究活動類型類型. 特色. 開放式探究. 完全以學生為中心的探究方式，從學生自己主動提問開始，學生自己設計實驗、與夥伴溝通、討論。需要較高階的思考能力。. 引導式探究. 教師從旁幫助學生發展整個探究過程，大多由老師選擇研究主題。在分組中，同學間彼此互相協助，當學生遇到困難，教師再給予適當協助，提供學生可行的方案、線索，使學生能藉由教師引導，逐漸走向開放式探究。. 並行探究. 教師引導與開放式探究的混合。在特殊議題或是概念下，先由教師引導學生，再逐漸形成開放式探究教學。. 結構探究. 由教師主導學生探究，是屬於一種教師為中心的探究，類似食譜式的教學。學生跟隨教師的指導參與活動，學生較沒有主動參與及有決定權的感覺。. 另外Hegarty-Hazel在1986年（白佩宜，1999）再將Herron的分級，再增加到五級。同Staer, Goodrum和Hacking（1998；引自李志鴻，2006）將等級分類成確認、引導式探究、開放引導性探究、開放性探究，差異呈現如表2-2-6。. 14.

(24) 表2-2-6 Staer, Goodrum和Hacking（1998；引自李志鴻，2006）探究分類表層次. 問題. 器材. 操作程序. 答案. 一般名稱. Level 0. √. √. √. √. 確認. Level 1. √. √. √. . 引導式探究. Level 2a. √. √. . . 開放引導式探究. Level 2b. √. . . . 開放引導式探究. Level 3. √. . . . 開放性探究. 註：√代表提供，代表不提供在設計本研究的探究活動時，採用的是Staer, Goodrum和Hacking的Level 1僅有解答未告知學生，其它的實驗器材、方法及步驟都由教師事前即明確的提供給學生，因為本研究的對象雖然為九年級學生，但因為地處偏鄉，學校資源與設備都較為不足，因此學生能著手進行實驗的機會不多，使得其基礎學科知識以及相關的實驗能力仍顯不足，擔心學生可能會無法適應，根本不知道自己要做什麼而無所適從，是故，雖然開放程度較為不足，但期許還是能訓練其過程中所需的技能，因此採取引導性探究。在提供問題、任務，甚至活動器材及操作程序的情況下，藉由教師從旁適時的協助、引導，從而讓學生運用來自行探究知識。. 第三節. 學習態度. 一、學習態度的定義 Krech 與 Crutchfieid (1948)認為態度是對於其個人世界某一方面所做動機、情感、概念與認知的反應，即認識環境過程中的一種持久性組織。Rosenberg 與 Hovland (1960)認為態度可從認知、情感及行動三個成分來看，認知成分就是對某物、某人的信念與認識；情感包括一個人對某物、某人的評價、喜愛或情緒反應；行動成分則牽涉到一個人對某物、某人的外顯行為。此外依據張春興（2000）將態度定義為：「個體對人、對事、對周圍的世界所持有的一種具有持久性與一致性的傾向，此種傾向可由各體的外顯行為去推測，但態度的內涵並非單指外顯行為，一般認為態度包含認知、情感與行動三種成分」。從諸多學者的研究中，李美枝（1994）發現態度具有下列六項重要特性： 15.

(25) 1、態度是一種行為的傾向，會導向偏好的反應。 2、態度是由經驗學習所得到，是社會化的過程。 3、態度有其特定對象，例如環境中的人、事、物。 4、態度是一種信念的組織體系，包括認知、情感以及意向。 5、態度是一種內在結構，不能直接觀察，必須藉由個人外顯行為而得知。 6、態度是人格的一部分，具有相當持久、一致的統整性，所以態度是不易改變的。. 二、學習態度的內涵科學的學習態度是指學生在學習科學的過程中，在情意方面的表現。國外學者 Fishbein 和 Ajzen (1972)認為學習態度是指學習者對學習活動的認知、理解及情意的表現，並會出現認同或反對的行為傾向；Thompson (1977)認為學習態度應包括動機、學習方法、考試技巧以及對功課的用心。Towel (1982)認為學習態度，如讀書技能、方法等是一種潛在課程，會影響學生的學習效果。陳秀惠（1984）認為學習態度的內涵應包括：對課程的態度、對教師的態度、主動學習等。蔡擇文（2003）和王春貴（2000）界定科學態度為：對科學課程的態度、對自然科教師的態度、自然科的學習動機、自然科的學習策略四個層面。姚如芬（1993）則認為學習態度的內涵應包括學習方法、學習計畫、學習習慣、學習慾望、學習過程等。學習態度的內涵因研究主題不同而有不同的界定。大致來說學習態度是對指導者、教材與一般學習情境作贊成或反對的傾向，亦可分為積極與消極兩種。積極的態度包括興趣與動機。此外還有許多學者對學習態度內涵有許多不同的界定。張新仁（1982）將學習態度界定為學習者對學習活動或學習環境所抱持的正向或是反向的評價、感情，以及積極行為或是消極應付的行為傾向，其認為學習態度的內涵應包括：對學校課程的態度、對學校環境的態度等等。王秀槐（1984）將學習態度分為學習慾望、學習過程、學習計畫、學習習慣、準備考試、應考技巧及學習方法等七個向度。張德銳（1986）認為學習態度包括：對課程的態度、上課態度、準備功課情形、考試態度及閱讀範圍的意見；另外，對於學校的態度則認為應包括：對學校活動的看法、對老師的態度、對校園的態度、學校認同及對學校儀式的態度。秦夢群（1992）認為學習態度可分為對課業學習的態度與對學習環境態度。對課業學習的態度為：學生對所學內容的動機與興趣；對學習環 16.

(26) 境的態度為：周圍環境的變數，所造成學生主觀的看法。曾玉玲（1993）將學習態度界定為學習者對學習活動或學習環境所持正向的或負向的評價或感情，包括：對讀書的態度、對課程的態度、對同學的態度、對教師的態度及對學校學習環境的態度。綜合以上學者之界定，學習態度可以是學習的本身；也可以是對課程本身的態度；也可以是對學校的態度。因此學習態度具有可變性，學校教育可透過適當輔導措施，培養學生建立積極的學習態度。而本研究主要探討的學習態度有學生對於自然科的興趣、信心、信念，以及學生對科學新聞的態度。. 第四節. 學習環境. 一、學習環境定義與內涵對於學習環境的定義非常的繁雜，包括教室內擺設、學習單、師生互動、教材、教學內容……等，都屬於學習環境的範疇。許榮富（1986）曾經在探討學生特性及學習環境對科學態度成就影響分析研究中指出，學習環境包含居住地區、學校等級、父母期望及學業壓力等四項。Walker (1990)也指出教室是正式課程實施的主要場所，課程的主體為老師與學生，而課程的實施又與學習環境相關。不管是一般的教室教學、戶外教學，或是實驗室都是學生所處之學習環境，這些都是屬於實體上的學習環境。除了實體的學習環境外，學生心理感受的環境亦是學習環境的一環。教室是學生學習的主要場所，而教室學習環境是由內在與外在條件中，學生與教師所共同決定的。而學習環境又常被視為一種社會心理的情境，其受教師、學生、課程或是許多內外在因素影響。學習環境最主要是由教師與學生共同參與、聯繫。學習環境是指班級中具體事物所組成之物理環境、班級中師生間的互動以及班級同儕間的互動所形成之社會心理環境。一般普遍認為學習環境為教師與學生所共同參與建構，黃台珠等人（1998）就將教室環境定義為在教室中老師和學生共享的感受。班級是學生最能直接、深切感受的環境，因此過去有關學習環境的研究大多偏重在探討班級氣氛（陳茜茹，1995；黃素秋，1998）。有關班級氣氛的研究有許多，在這些研究中，學者們隨著研究方法和研究重點的有所不同，對班級氣氛亦產生不盡相同的定義，但歸納之有兩個方向，即：心理學觀點：探討班級內成員的需求、經驗、情感關係等內在的心靈活動；社會學角度：探討班級成員的人 17.

(27) 際關係、角色、地位和期望，以及班級結構和組織等（陳茜茹，1995）。換言之，學習環境除了包括班級中具體事物的物理環境，亦包括存在班級之社會體系中，由師生間與同儕間的互動所形成的社會心理環境。除此之外，根據Bull和Solity (1987)的看法，就廣義而言，班級內的學習環境至少應包括三個面向，即：物理環境、社會環境、教育環境。. (二)「學生中心」與「教師中心」的學習環境本研究依據李旻憲、張俊彥（2004）所設計之「地球科學教室學習環境量表」所修改之「自然科學習環境量表」，將學習環境分為「教師中心」的學習環境以及「學生中心」的學習環境。「教師中心」學習環境指的是傳統的學習環境，Taylor和Fraser (1991)曾對「傳統」教學做了簡短的定義，傳統的教師認為自己是知識的傳輸、提供者，希望學生吸收教師所傳授的知識及自身經驗，他們會給學生已經定義好的「真理」，並會嚴謹的要求學生專心聽講及控制教學時間，以求有效率的傳輸知識。Campbell 等(2001)和Chang (2003)在研究中曾提到教師引導的教學方法，主要為教師在課堂上針對重要概念做直接的導引傳輸、清楚的講解、偶爾進行實物操作及要求學生演練等。Ven Driel等人(2001)提到傳統教師的教學以講課來傳達科學內容的重點，教導學生需要用到的技巧，將科學視為事實、理論與法則加以記憶及練習。「學生中心」的學習環境包括：重視學生自主、促進同儕合作學習、融入情境式的學習、以問題解決為中心而教師僅是一引導者、協助者；「教師中心」的學習環境包括：教師是一知識的傳輸、提供者，會嚴謹的要求學生專心聽講及控制教學的時間，以求有效率的傳輸知識，並掌控整個教學活動的進行。「學生中心」的學習環境指的是以學生為主體的學習環境，Ven Secker和Lissitz (1999)曾提到教師以學生為中心的教學扮演的角色包括：提供主動探索的機會、作為學生反省及關鍵思考的啟發者、提供同儕合作學習的機會等。學生可以在學生中心的學習環境中，主動探索、主動建構知識、並培養日後的生活技能和科學態度。學習者中心(學生中心)的教學具有下列特色（Sener, 2000；引自洪翠屏， 2004）： 1、學生是主動的參與學習，而不是被動的接受。讓學生有機會及增加責任去確認自己的需求，找到所需的學習資源，並且根據需求來建構自己的 18.

(28) 知識 2、學生依照自己的速度並運用自己的策略去學習。 3、學生對學習的內在動機比外在動機多。 4、個別化的學習多於團體標準化的學習。 5、以學習者為中心的教學，發展問題解決、批判思考、及反思等學習如何學習的技巧。 6、以學習者為中心的教學兼顧並適應不同學生的學習類型。 7、以學習者為中心的教學使用真實性評量，而不是標準化評量，且形成性評量多於總結性評量。學習環境、教師特質及學生特質皆會影響學生對科學的態度。由於教師是教師特質及學習環境的主要控制者，若教師能有效改進學習環境，便能提升學生對於科學的態度（蘇懿生、黃台珠，1998），即使學生自發的改變有限，教師也能藉由主動營造良好環境來提升學習效果。以學生為中心的活動可以幫助學生提升概念教師應設計、提供適合學生小組討論的主題，有效安排學生活動與內容，讓學生可以發展出交談（黃翎婓、胡瑞萍，2006）。教室學習環境是學生學習的主要場所，而學習環境又可經由教師特定的安排與營造。因此，教師應本著教學專業，發展以「學生中心」的學習環境，以提升學生的學習興趣及學習成效。. 第五節. 電流與磁現象. 而本研究會挑選「電流與磁現象」作為實驗單元，乃因電磁概念在國小五、六年級就已經出現（南一自然科學教學指引，2001；引自謝甫佩、洪振方，2003），使得學生已有對電與磁的先備知識，且電磁概念在日常生活上的運用相當廣泛，更能貼近學生日常生活。但電磁學也是國小跨越到國中課程，學習門檻較高的一個單元。大部分的國中學生在電磁學的單元經常會遇到許多瓶頸，覺得電磁學的內容十分抽象也不容易觀察（葉俊豪、陳瓊森，1994；引自林宣安，2011）。從一開始單純的電、磁各自概念講述，再到最後電生磁、磁生電的融合概念、應用，中間概念轉換的過程容易讓學生產生學習困難。劉靜怡和洪振方在2003年就指出，學生在學習物理的電磁學部分時，常因概念過於抽象，學生的分析判斷能力又不足，容易在電磁學思考及應用上，遇到較多困難，也使得電磁學成為物理學科概念中，較不易學習的部分。而國中相較於國小電磁課程內容講述更多的抽象名詞 19.

(29) 及看不到的現象（例如無法看到電流方向），也增加了學習的困難（陳章正和陳輝雄，2006；引自李明昆、劉靜怡、洪振方，2011），周建和（2000；引自李明昆、劉靜怡、洪振方，2011）也指出從實驗觀點來看，電磁學的概念抽象困難，一般中小學實驗器材的匱乏，不但學生學習上會害怕，難以著手，老師教學上也覺得較難掌握。也因此李明昆等三位學者在2011年試圖利用科學史融入物理教學去看高一女學生對電磁學概念改變的情形，就是為了讓學生從科學史演進的講述、引導，讓學生了解、建立電與磁相互影響、改變的概念。因此本研究試圖透過多個小實驗串聯起引導式探究教學，並以科學新聞提出日常生活可能會碰到，需要思索、解決的問題。試圖讓學生能更加理解「電流與磁現象」的相關概念，並能感受到日常生活裡時常運用這些概念。. 20.

(30) 第參章研究方法本研究本章共分為四節，第一節是研究設計；第二節是研究對象；第三節是研究設計；第四節是研究流程；第五節為資料分析。. 第一節. 研究設計. 本研究針對九年級自然與生活科技「電流與磁現象」單元設計「科學融入引導式探究教學」課程進行教學，一共三個班的實驗組，以此進行實驗與分析。本研究使用「自然科教室學習環境量表」、「科學態度量表」、「概念測驗」三種研究工具，進行各項分析。本研究依據分析結果進行討論及結論，最後再依據討論及結論對未來的研究方向提出建議。依據本研究之動機、目的、問題與假設，研究者蒐集有關學習環境、學習態度、科學新聞、探究式教學以及電流與磁現象之文獻，設計「科學新聞融入引導式探究教學」學習環境，藉由瞭解學生的「學習環境偏好」後，探討「科學新聞融入引導式探究教學」對「學習環境偏好」及「學習成效」、「自然科學態度」以及「科學新聞態度」之影響。主要課程設計，先以小實驗或是科學新聞，接著老師拋出問題，讓小組相互思索、討論，各組隨機發表意見跟給予回應，接著動手操作實驗，或是回家找尋相關資料，驗證自己的想法。過程中，老師隨時扮演著引導的角色，實驗操作於學習單都有操作說明，實驗器材也都為學生準備妥當。但要時時注意學生操作錯誤以及提醒其觀察的方式或是操作技巧。下表為本研究所應用之科學新聞時機。表 3-1-1 課程中應用科學新聞時間表章節單元 2-1 磁場與磁力線. 科學新聞應用時機不鏽鋼餐具在 2-1 課程內容教的相關新聞授完畢後，作為複習及生活實用的討論。. 2-3 馬達. 神奇磁能車作為課程開頭的引入，並於教導整個章之後，再回來探討一次學習單問題。. 2-4 電與磁的交互作用. 太陽風暴以在 2-4 課程內容教及極光授完畢後，作為複習及生活實用的討論。 21. 實施方式將二至三個不同的新聞分配給各組，統整討論新聞內容，並回答學習單問題，上台發表討論結果。學生大多都知道汽車要跑需要引擎、馬達，但能量提供的來源除了電池外，是否還有其他來源。可以思考並批判新聞內的科學內容是否真實。請各組同學閱讀科學新聞，討論新聞內容，並回答學習單問題。.

(31) 以下舉一小單元作為範例。表 3-1-2 電與磁交互作用教案. 2-4 電與磁的交互作用教學主題. 教材來源. 電磁學. 康軒版. 自然與生活科技第六冊. 第二章. 2-4 電與磁的交互作用. 教案. 適用年級. 九年級. 設計教師. 張詠喻. 學生人數. 25～30人. 教學時間. 約 1 節/45分鐘. 1. 能主動了解電流磁效應、電與磁的交互作用原理。 2. 能藉由合作學習培養溝通、表達與鑑賞的能力。教學目標 3. 能從生活化的情境中培養主動探究的能力。 4. 能將電與磁的概念運用於日常生活中解決問題。 5. 能主動收集資料並進行分析歸納。教學方法. 引導式探究、科學新聞融入、合作學習。. 2-4 電流與磁場的交互作用教學流程階段引發動機. 教師活動課前準備活動 1.熟悉教材內容 2.準備學習單 3.收集相關資料及資訊融入素材 4.設計教學活動 5.進行異質性組發展活. 評量方式. 教學資源. 準備 3 號電. 上課表現、. 電池、銅導. 池、課前預. 小組發表. 線、強力釹. 學生活動. 習. 磁及鐵釘組成的陽春馬達。. 動活動一鐵釘轉轉轉思考並小組 1.老師示範如何利用電池、銅導線、強力釹磁及討論，得到鐵釘等材料即可組成超結論。陽春馬達使其轉動。 2.引導學生想想看，是什麼原因讓這個馬達轉動的。 →電與磁間產生作用力使此馬達轉動。 22. 時間(分) 3分.

(32) 引導探究. 活動二. 會盪鞦韆的導線. 進行探索實. 小組發表. 電流與磁場. 1.引導學生將Ｕ形導線置. 驗並進行小. 交互作用實. 於支架上形成鞦韆狀，並. 組討論得到. 驗組. 將支架以導線和電池形成. 結論。. 7分. 通路。 2.引導學生將馬蹄形磁鐵Ｎ極與Ｓ極輪流朝上靠近Ｕ形導線，觀察現象。 3.引導學生將馬蹄形磁鐵水平放置靠近Ｕ形導，觀察現象。 4.引導學生通以相反電流時重複上述步驟，並觀察現象。 5.請學生綜合上述實驗，提出自己的結論。概念教導. 活動三. 如來神掌解乾坤. 123 引入科學上使用右手. 仔細聆聽並. 上課表現. 作筆記。. 康軒電流的. 5分. 導線所受的. 開掌定則解釋如何判斷. 磁力、右手. 電流與磁場產生作用力. 開掌定則動. 的方向。. 畫. 大拇指：電流方向。四指併攏：磁場方向。右手掌心：受力方向。解釋、應用. 應用. 活動四. 鐵釘轉轉轉的秘. 操作實驗並. 小組發表. 電池、銅導. 密. 思考答案、. 線、強力釹. 1.引導學生利用電池、導. 小組討論。. 磁及鐵釘組. 線、鐵釘及釹磁鐵組合出. 成的陽春馬. 超陽春馬達。. 達。. 活動五. 如來佛的指引. 思考並小組. 1.詢問學生利用怎麼利用. 討論得到結. 右手開掌定則及微小粒子. 論仔細聆聽. 的電性去分辨質子、中子. 並作筆記。. 與電子束。 2.小組發表後老師統整答案，並畫圖在黑板上。 23. 小組發表. 10 分. 10 分.

(33) 科學新聞融. 活動六. 地球的防護罩. 思考並小組. 入、應用. 1.引導學生利用右手開掌. 討論得到結. 定則去判斷當太陽日冕爆. 論仔細聆聽. 發射出電子束，並接近地. 並作筆記。. 上課表現. 阿拉斯加北極光影片 2013 太陽風. 球赤道附近時，電子會如. 暴撞地球. 何偏向？. NASA 警告. 2.老師向學生延伸說明極. 電力通訊恐. 光產生的原因，將電子射. 全癱瘓（引. 向地球赤道的偏向示意圖. 自蘋果新聞. 畫在黑板上，並播放影片. 2010 年 06. 加以解說。. 月 16）. 24. 10 分.

(34) 2-4 電磁學–電流與磁場的交互作用我們回想一下，在 2-3 的單極馬達為什麼會轉動呢？再看一次，想想看這個鐵釘為什麼會轉動？並試著預測這個鐵釘轉動的方向，看你的猜測會不會成功！並說明如下：. 活動 1.會盪鞦韆的導線 1. 將兩支大迴紋針（或鐵絲）做成支架，以膠帶黏貼在硬紙板上，接著取一段長度約 20 公分的銅質導線彎成 U 形，再將此 U 形導線，像鞦韆一樣架在支架上。 2. 將電池正、負極分別以導線連接兩迴紋針支架底部，使整體形成一個通路。. 3. 取一 U 形磁鐵，以不同方式放置，慢慢靠近 U 形導線底部，觀察 U 形導線發生何種現象。請回答下列問題： (1)將馬蹄形磁鐵Ｎ極朝上，慢慢靠近∪形導線底部，你發現了什麼？（用箭頭標示出電流、磁場與導線移動的方向），之後並斷開電流，觀察一下發生了什麼現象！. 注意： 1.通電的時間不可過長，以足夠觀察與記錄為原則，避免電池內儲藏的電能會很快耗盡。 25.

(35) 2.若 U 形導線擺動效果不明顯，則可提高電池電壓，或使用較細的漆包線。 (2)將馬蹄形磁鐵改成Ｓ極朝上，慢慢靠近∪形導線底部，又有什麼現象產生呢？. (3)若馬蹄形磁鐵水平或斜向放置，慢慢靠近∪形導線底部，又有什麼不同的現象產生？. (4)做完了這幾個實驗，你可以做出什麼結論？. ◎右手開掌定則與安培右手定則相同，為了簡單判斷載流導線在磁場中所受力的方向，我們可以用「右手開掌定則」來判斷之。其中，為電流方向。為磁場方向。為導線受力方向。. 26.

(36) 利用「右手開掌定則」來說明單匝線圈馬達是如何轉動的！先判斷線圈上的電流是如何流動的，同時標出電流與磁力的方向，標示在各個圖的線圈上，想想看線圈是怎麼轉動（順或逆）？轉動的順序又是如何？. ◎2012~~~~世界末日!!!!不~~~~~~(好像已經過了耶) 2013 太陽風暴撞地球 NASA 警告電力通訊恐全癱瘓【蔡筱雯╱綜合外電報導】美國學者針對太陽活動發出警語，指稱太陽活動將進入活躍期，太陽風暴可能會嚴重影響通訊科技，嚴重時可能帶來的經濟損失，將會是卡崔娜颶風災情的 20 倍，學者警告，人類若是不及早防備，2013 年太陽活躍期可能出現天下大亂局面。美國航太總署（NASA）與國家科學院學者上周在華府「太空氣象事業論壇」提出警告，指出太陽黑子活動周期平均 11 年，而最近太陽活動漸趨向頻繁，已經從「沉睡」的靜止期清醒，2013 年將會進入活動高峰。將干擾飛航供水到那個時候，可能會出現威力比擬 100 枚氫彈爆炸的太陽風暴，恐怕將撞擊地球磁層，干擾地球上的電力系統、衛星定位導航、無線電通訊、飛航安全，甚至是供水系統等，導致人類的日常生活大亂。地球已曾在 1859 年經歷過強大的太陽風暴侵襲，但是當時的災情並不嚴重。不過，現代人由於太仰賴電力與電腦，一旦斷電就可能會一事無成。天文物理學者加來道雄說：「太陽風暴具有癱瘓全美國的威力，對人類的影響可能是經年累月的。」古馬雅曆法曾預言現代文明可能在 2012 年終止，好萊塢電影《2012》也稱 2012 年地球將現重大天災，與學者推測的太陽風暴活躍期 2013 年很接近，但學者無意危言聳聽，表示只要能夠在事前準備充分，就可以把太陽風暴的衝擊降低。. 27.

(37) 美官方密切監測美國國家海洋大氣管理局（NOAA）將與 NASA 合作，利用太陽動態觀測衛星，來密切監測太陽黑子活動，並進行預測。只要在太陽風暴頻繁期間，提早把人造衛星切換到「安全」模式，關閉變壓器，就能減少電磁波風暴所造成的損害。報你知. 太陽風暴搖晃磁層. 太陽風暴是指太陽活動時所產生的激烈爆發活動，爆發時太陽表面會產生巨大的閃焰（solar flares），太陽黑子則會釋放大量帶電粒子，與地球磁場撞擊後會產生磁層搖晃，猛烈的磁層搖晃就是地磁風暴，可能會影響地球通訊、威脅人造衛星、破壞臭氧層，極端狀況下還會造成電力中斷、羅盤指錯方向等狀況。太陽活動的強度以太陽黑子的數目來測量，太陽黑子活動周期平均約為 11.1 年，黑子活動高峰期就是太陽風暴的活躍期，美國學者估計下次高峰期將出現在 2013 年。引自蘋果日報 2010 年 06 月 16 日 http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/international/20100616/32590 004. 想一想，上述新聞跟我們現在所學的磁場，有什麼關係呢？. 28.

(38) 假設太陽風暴射出一道粒子束（可能是質子束、中子束或電子束）時，你怎麼利用「不同粒子的不同電性」及「右手開掌定則」就分辨出來到底是哪個例子呢？質子？中子？電子？. ■ A 線圈通電前. ■ B 線圈通電後. ◎美麗極光的產生（播放影片）. 29.

(39) 第二節. 研究對象. 本研究在苗栗縣某完全中學國中九年級進行。該校位於鄉鎮中心，校內學生融合多種族群，包含客家人、閩南人、原住民、新住民……等各種不同學生，學生大部分來自鎮上國小，家庭背景大多為中等左右、多數務農。該校每年級共六個班，屬於小型學校。本研究之研究對象因時間及人力限制，以研究者任教之三班九年級樣本作為實驗組，進行「科學新聞融入引導式探究教學」課程，受試學生一共 68 位，男生 34 位，女生 34 位。. 第三節. 研究工具. 一、研究工具本研究之研究工具分為兩部分，分別為「學習工具」以及「測驗工具」。「學習工具」為研究者針對「電流與磁現象」單元自行設計之「自然科探究式教學學習單」；而測驗工具為參考李旻憲與張俊彥（2004）所編製「地球科學教室學習環境量表」（簡稱 ESCLEI）之「自然科學習環境量表」、改編謝真華（1999）所編之「自然科學習態度量表」還有自行編製的「科學新聞態度量表」及「電流與磁現象概念試卷」。. 二、自然科學習環境量表（一）「自然科學習環境」之問卷設計：「自然科學習環境量表」為本研究用來收集量化資料的工具之一，此量表是修改自李旻憲與張俊彥（2004）所設計的「地球科學教室學習環境問卷」(Earth Science Classroom Learning Environment Instrument, ESCLEI)如附錄：本量表乃為瞭解國中生「自然科學習環境」所設計的量表，採「李克特五分量表」的方式，針對學習環境分別探討「學生中心」與「教師中心」兩種知覺。並探討學習環境所應該同時存在的教學方法、教學內容及教學評量等內容。故量表各題所闡述的教學情形包含了教學方法、教學內容及教學評量三個面向。本量表將理想版(Prefered, P)與實際版(Actual, A)兩個量表置於同一份問卷，主要是讓學生在填答時能區分出兩種情境的差異，並避免學生產生同時間填答的混淆。另外問卷亦將學生中心(Student-centered, S)與教師中心(Teacher-centered, 30.