遊戲元素在主題式教學的運用及成效－以認識校園植物為例

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(1)國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士班碩士論文. 指導教授：張文華博士 Wen-Hua Chang. 遊戲元素在主題式教學的運用及成效－以認識校園植物為例 Effects of Using Game Elements in Thematic Instruction – Knowing Campus Plants. 研究生：郭婉容 Wan-Ron Kuo. 中華民國一○五年一月.

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(3) 誌謝. 經過半年的實習後，總認為自己在教育這方面仍有許多需要補足的地方，希望透過就讀研究所來彌補自己某些不足的部分，並希望藉由自己的研究能找出對學生較好的教學方式，提升他們的學習興趣及成就，讓我跟著孩子們一起教學相長，變得越來越好。在就讀研究所的期間，所修的每一門課都給予了我許多，不論是知識層面的提升，或是其他能力的增長。感謝所上每位老師的用心指導與付出，讓我從他們身上挖掘不同的寶藏，並學習從不同的觀點看待人事物，換個角度視野就變得更加遼闊，心態也愈好了。代表研究所歷程完成的這篇論文，若沒有背後最佳的指導教授－張文華老師，是不可能讓我如此順利畢業的。感謝老師在我表達想參與其研究團隊一起為學生做些什麼的時候，便很果斷的讓我成為研究室的一份子；感恩在與老師討論我希望做的研究方向時，老師也二話不說的答應了；感謝老師在我撰寫論文的過程中，總是不厭其煩地指點迷津，教導我到底該如何進行一個研究才夠嚴謹、完善，並且適時的給予我鼓勵，讓我在感到沮喪後能夠重新振作，繼續面對研究並完成它，老師總是用她的身教默默地影響著我，凡事親力親為，在百忙之中仍擠出時間關心我們這些研究生，老師對學生的愛與關懷、對教育的熱忱，我期許自己將來也能成為這麼棒的一位教師。在完成論文的過程中，難免會遇到困難、沮喪的時候，但身邊總是有很多貴人適時地給予我幫助，讓我度過那些令人煩惱、難過的時光。謝謝研究室的佳雯與雅雯提供很多幫助，謝謝我的研究夥伴－議鶴、鈞毅－一路以來的不離不棄、相互打氣，謝謝辰楨老師在課程的進行中給予莫大的幫助與鼓勵，謝謝博班的百興學長教導我統計，讓我能夠順利分析結果，謝謝研究室的學長姊、湘瑞和宇宸每一次 meeting 給予的建議與提點，謝謝我的口委們，不吝嗇給予我建議與提醒，讓我的論文更有價值，謝謝在研究所認識的每一位男孩女孩，因為有你們，我才.

(4) 有快樂的研究所生活，謝謝身旁的朋友是我的垃圾桶與加油站，才能讓我在趕著一年半畢業的壓力下順利畢業，最後要感謝我的家人，謝謝你們體諒研究生的忙碌與脾氣。研究所的就讀在此告一段落，由衷感謝這一路曾經教導過我的老師們，互相扶持的朋友們，給予過我任何幫助的你們－哪怕只是一個微笑，希望我們都朝著自己的目標繼續努力前行著，加油！.

(5) 摘要. 文獻指出運用遊戲式的學習活動，學生會更有興趣、認真的學習在遊戲中所需應用的知識。本研究旨在探討於主題式教學中融入遊戲元素，對於七年級學生植物概念的學習成效，以及科學相關態度的提升。本研究以新北市某市立國中七年級學生，暑期課程科學課共八個班級 121 人為研究對象，進行兩週的遊戲教學。研究者首先分析國民小學自然科課程中涵括的植物概念，再擴展至國民中學生物課程中的植物相關知識，設計及進行遊戲課程內容。本研究的研究問題包括：學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效？學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度？不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效？不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度？本研究總共進行兩節半的教學活動，研究資料來源包含植物概念測驗、科學相關態度量表等量化資料，採用相依樣本 t 檢定（t-test）及變異數分析（ANOVA）來分析資料。研究結果發現遊戲元素在主題式教學中可以提升學生植物概念學習，不同學習成就學生透過遊戲元素在主題式教學中學習成效亦達顯著差異，高學習成就學生學習成效優於中學習成就學生學習成效優於低學習成就學生學習成效，而植物概念測驗在記憶、了解與批判三個不同面向成績差異達顯著，不同學習成就學生植物概念進步成績亦達顯著差異，低成就學生學習與高成就學生學習間進步幅度有顯著差異，又以低成就學生學習成效進步最多。研究也發現學生透過遊戲元素在主題式教學中科學相關態度改變未達顯著差異，學生在科學相關態度中的兩個面向－科學課的喜愛、科學相關的休閒興趣亦未達顯著差異，但不同學習成就學生科學相關態度進步成績達顯著差異，以 LSD 描述時高學習成就學生科學相關態度與低學習成就學生科學相關態度進步達顯著差異，又以高學習成就學生學習成效進步最多。. 關鍵詞：主題式教學、校園植物、遊戲元素、趣味化教學 I.

(6) II.

(7) Abstract Many papers point out that game-based learning activities can make students have more interest, and be more concentrated on learning. The main purposes of this study was to discover, by adding game elements to thematic instruction, which effects would this have on participants toward learning about plant related concepts, and what effects this would have on their attitude towards science. The subjects were 121 seventh grade students who attended a two week game-based teaching summer science course from one school in New Taipei City. Researchers analyzed plant-related learning concepts in both elementary and junior schools, and used all these concepts to design games. In this study, the researcher would like to know: a. Would students’ achievements in learning plants-related concepts be changed when game elements were added to thematic instruction? b. Would students’ attitudes toward science be changed, by adding game elements to thematic instruction? c. Would different achieving students’ achievements in learning plants related concepts change, by adding game elements to thematic instruction? d. Would different achieving students attitudes toward science, and learning plant-related concepts, would be changed by adding game elements to thematic instruction? The research instruments used in this study included 〝The Plants-related Concepts Test〞and items from 〝Test of Science Related Attitudes (TOSRA)〞. The data was analyzed by paired t test and analysis of variance (ANOVA). The major finding in this study was that adding game elements to thematic instruction when learning can enhance students ability to learn about plant-related concepts. Different achieving students’ measures on the Plants-Related Concepts were also enhanced. Low achievement students’ plants-related concept learning progressed more than high achieving students. Overall students’ attitudes toward science were not significantly changed, however, according to LSD, high achieving students progressed III.

(8) much more than low achieving students.. Keywords: thematic instruction, campus plants, game elements, joyful of learning. IV.

(9) 目錄摘要 ______________________________________________________ I ABSTRACT ______________________________________________ III 表次 ____________________________________________________ VII 圖次 ____________________________________________________ IX 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............................................................................................. 2 名詞釋義......................................................................................................... 3 研究限制......................................................................................................... 6. 第貳章文獻探討 ____________________________________________ 7 第一節科學遊戲教學................................................................................................. 7 第二節主題式教學................................................................................................... 25 第三節認識校園植物之相關實徵研究................................................................... 38. 第參章研究方法 ___________________________________________ 49 第一節第二節第三節第四節第五節第六節. 研究對象....................................................................................................... 49 研究者角色................................................................................................... 50 研究設計與流程........................................................................................... 51 研究工具....................................................................................................... 57 資料收集....................................................................................................... 58 資料分析....................................................................................................... 59. 第肆章研究結果與討論 _____________________________________63 第一節學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效....................................... 63 第二節學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度............................... 66 第三節不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效....................... 68 第四節不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度 ............. 77 V.

(10) 第伍章結論與建議 _________________________________________ 85 第一節第二節. 結論 ........................................................................................................ 85 建議 ........................................................................................................ 89. 參考文獻__________________________________________________ 91 中文文獻 .................................................................................................................... 91 英文文獻 .................................................................................................................... 95 附錄一課程教案 ..................................................................................................... 97 附錄二課程學習單 ............................................................................................... 101 附錄三植物桌遊規則及生態系簡介 ................................................................... 111 附錄四教學概念圖 ............................................................................................... 119 附錄五植物概念測驗 ........................................................................................... 121. VI.

(11) 表次表 2-1-1 科學遊戲教學相關文獻 ................................................................................ 17 表 2-2-1 主題式教學與傳統教學的比較 .................................................................... 26 表 2-2-2 主題式教學相關文獻 .................................................................................... 31 表 2-3-1 九年一貫自然與生活科技課綱有關植物概念之分段能力指標、主要內容要項及試用階段表 ............................................................................................................ 39 表 2-3-2 自然與生活科技課程綱要有關植物概念之教材內容要項表 .................... 40 表 2-3-3 認識校園植物之相關實徵研究 .................................................................... 43 表 3-6-1 植物概念測驗題目題數 ............................................................................... 59 表 3-6-2 植物概念測驗題目雙向細目表（n＝26）的題號與題數對應 ................. 60 評分者信度 Cohen’s kappa（κ）：評分者一與評分者二 ........................... 61 評分者信度 Cohen’s kappa（κ）：評分者一與評分者三 ........................... 61 植物概念測驗之平均數和標準差 ............................................................... 63 植物概念測驗相依樣本 t 檢定 .................................................................... 64 科學相關態度之平均數和標準差 ............................................................... 66 科學相關態度相依樣本 t 檢定 .................................................................... 66 植物概念測驗後測不同學習成就學生之平均數和標準差 ....................... 68 植物概念測驗 ANOVA................................................................................. 69 植物概念測驗不同學習成就學生間的比較 ............................................... 69 不同學習成就學生植物概念測驗記憶面向之平均數和標準差 ............... 70 不同學習成就學生植物概念測驗了解面向之平均數和標準差 ............... 70. 表表表表表表表表表表表. 3-6-3 3-6-4 4-1-1 4-1-2 4-2-1 4-2-2 4-3-1 4-3-2 4-3-3 4-3-4 4-3-5. 表表表表表表表表表表. 4-3-6 不同學習成就學生植物概念測驗批判面向之平均數和標準差 ............... 71 4-3-7 植物概念測驗記憶面向 ANOVA................................................................. 71 4-3-8 植物概念測驗了解面向 ANOVA................................................................. 71 4-3-9 植物概念測驗批判面向 ANOVA................................................................. 72 4-3-10 植物概念測驗不同學習成就學生間記憶面向的比較 ............................. 72 4-3-11 植物概念測驗不同學習成就學生間了解面向的比較 .............................. 73 4-3-12 植物概念測驗不同學習成就學生間批判面向的比較 ............................. 73 4-3-13 植物概念測驗不同學習成就學生進步成績之平均數和標準差 ............. 74 4-3-14 植物概念測驗進步成績 ANOVA............................................................... 74 4-3-15 植物概念測驗不同學習成就學生的比較 ................................................. 75. 表表表表. 4-4-1 不同學習成就學生的科學相關態度之平均數和標準差 ............................ 77 4-4-2 科學相關態度 ANOVA................................................................................. 77 4-4-3 不同學習成就學生間科學相關態度的比較 ............................................... 78 4-4-4 不同學習成就學生科學課的喜愛的平均數和標準差 ............................... 79. 表 4-4-5 不同學習成就學生科學相關的休閒興趣的平均數和標準差 ................... 79 表 4-4-6 科學課的喜愛 ANOVA................................................................................. 79 VII.

(12) 表 4-4-7 科學相關的休閒興趣 ANOVA...................................................................... 80 表表表表表. 4-4-8 不同學習成就學生間科學課的喜愛的比較 ................................................ 80 4-4-9 不同學習成就學生間科學相關的休閒興趣的比較 .................................... 81 4-4-10 不同學習成就學生的科學相關態度進步成績之平均數和標準差 ......... 81 4-4-11 科學相關態度進步成績 ANOVA ............................................................... 82 4-4-12 不同學習成就學生的科學相關態度比較 ................................................. 82. VIII.

(13) 圖次圖 2-1-1 輸入-過程-結果的遊戲模型 .......................................................................... 12 圖 2-2-1 主題式教學的基本型態 ................................................................................. 30 圖 2-3-1 理論架構 ........................................................................................................ 48 圖 3-3-1 研究流程 ........................................................................................................ 51 圖 3-3-2 教學流程圖 .................................................................................................... 54 圖 3-3-3 研究架構 ........................................................................................................ 56. IX.

(14) X.

(15) 第壹章緒論. 第一節研究背景與動機. 在教學時，教師會先決定一個主題後才進行教學活動，透過概念整合進行有系統的教學，在教學的一開始，教師通常會想盡辦法先引起學生的學習興趣與動機，Brendzel（2004）指出教師花很多時間試著去引起學生的興趣，因為動機是引起學習的開端，而要達成這個目標最有效的方法便是在課堂上進行遊戲，因為遊戲可以提供學生一個自然的動機，也是教學策略之一，很多遊戲可以被用來幫忙建構學生的概念形成。也有研究指出競賽是孩子們學習活動中很重要的一個過程，他們可以藉由競賽的過程去理解真實世界，而研究發現要使孩子們對數學和科學產生興趣，可以透過他們喜愛的遊戲或是競賽當作方法之一（Williamson, Land, Butler, & Ndahi, 2004），由此可知，遊戲可以做為吸引學生的教學策略。根據主題式教學的文獻顯示，主題式教學可以提升學生的學習興趣及認知學習成果，但其成效有限（王瑞振，2004；林振益，2009；許銘津、謝文仁，2002；孫允梅，2015 鄭政富，2004），所以本研究融入遊戲元素，希望提升主題式教學的教學成效。用遊戲、趣味化學習的方式融入主題式教學，引起學生的學習興趣與動機，探討學生的學習成效是否能夠提升，另外，對於不同學習成就的學生利用遊戲、趣味化的學習方式融入主題式教學，是否學習成效也有相同程度的提升？本研究將探討運用遊戲元素這種趣味化學習對於學生的學習成效有何影響？對不同學習成就學生的學習成效又有何影響？透過遊戲、趣味化的學習方式融入主題式教學，是否也能同時提升他們對於科學課的喜愛與科學相關的休閒興趣的科學相關態度呢？而對不同學習成就學生的科學相關態度又有何影響？. 1.

(16) 第二節研究目的與問題. 本研究的目的是希望透過主題式教學統整植物概念，透過遊戲元素進行趣味化學習，使所有學生皆能有組織的學習植物概念，並利用參與遊戲活動增加學生參與度及專注力，以提升學生的學習成效，並透過遊戲的方式使學生將教室內所學的知識確實的與日常生活做結合，藉由遊戲元素融入主題式教學這種學習方式來探討對於不同學習成就學生植物概念學習成效的影響，以及是否提升他們的科學相關態度。綜合以上研究目的，可將研究問題分述如下：. 一、. 學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效？. 二、. 學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度？. 三、. 不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的學習成效？. 四、. 不同成就學生透過遊戲元素在主題式教學中的科學相關態度？. 2.

(17) 第三節名詞釋義. 一、遊戲 Garvey（1977）認為遊戲的特色是好玩的、沒有外在目標的且是自願參與的。 Piaget（1962）則認為遊戲是一種行為，這種行為的目的是為了獲得快樂，是沒有組織性的行為。Piaget將遊戲行為分為三類：（一）練習性遊戲（二）表徵性遊戲（三）規則性遊戲。本研究的遊戲是將遊戲結合課程，讓學生在好玩的情境下學習並獲得快樂，並參考Piaget的規則性遊戲，讓學生遵守規則、共同合作完成二分法、葉片拓印、植物生態系桌遊的遊戲活動；利用表徵性遊戲讓學生假扮成植物，為自己找到最適合生存的生態系。. 二、科學遊戲「科學遊戲」是將蘊含科學原理或科學概念的活動和遊戲相結合，提供機會讓學生可以從玩遊戲的過程中學習（許良榮，2004；陳惠芬，2000）。徐長安（1997）提出遊戲化教學設計原則須含六個特點：（一）主題：以單元目標中的一個目標為主題。（二）教材：針對主題學習。（三）學生：依遊戲需要安排集體或分組，並依學生能力適當分配。（四）道具：以簡單、就地取材、易操作為原則。（五）場地：注重安全性。（六）方式：分為靜態遊戲（智力性遊戲）、動態遊戲。本研究參考上述資料設計植物相關遊戲活動，讓學生在課堂上進行闖關與桌遊的遊戲活動學習，並實際體會與植物的相關概念。. 三、趣味化學習 Alice 與 Paula（2008）提出趣味化學習（joyful learning）是在將焦點放在能明確提供學生一個具有包容性的課堂（包容每個學生的個體差異），在這個課堂中學生是主動且會互相合作的，讓每位學生皆能夠在課堂中進行學習，以滿足學 3.

(18) 生的需求，而這些需求包括針對不同學生提供不同的建議，不論是在學習、認知或感官方面有障礙的學生，透過說明都能夠參與已熟知或剛接觸的活動。趣味化學習透過課程的設計，打造出有趣好玩的學習情境與環境，讓學生在沒有壓力並感到輕鬆愉快的環境下，學習基本技巧、概念及能力，並非無目的得玩樂。本研究讓學生透過遊戲進行主動且互相合作的學習，講解說明每個遊戲的規則，讓所有學生皆能參與其中，不論是低中高學習成就的學生在進行活動當中，老師皆能針對個人有疑問的部分進行說明。. 四、主題式教學主題式教學是以一個主題概念為中心出發設計的教學活動，這個教學活動可以釐清此主題概念、與學生日常生活經驗結合和引起學生學習興趣，並且提供不同深度與廣度的知識，適合不同學習成就的學生。研究者希望透過以認識校園植物相關概念為主題進行教學，透過主題式教學整合及釐清植物相關概念，幫助學生將原本零散的植物相關概念變成有系統的學習組織，使不同學習成就學生皆能將植物相關概念與日常生活經驗作結合，並能因此確實理解概念知識和提升其學習興趣（林人龍，1997；陳文典，2003；陳玉婷、陳林芳，2012；高翠霞，1998；蔡福星，2001；Kemp, 1985；Wamsley, 1996）。. 五、科學相關態度 Fraser（1981）將科學相關態度測驗（Test of Science Related Attitudes, TOSRA）分為七個面向：科學的社會意涵、科學家的標準、對科學探究的興趣、對科學的態度、科學課的喜愛、科學相關的休閒興趣、科學的生涯興趣。本研究主要想了解透過遊戲元素的教學是否能提升學生的「科學課的喜愛」與「科學相關的休閒興趣」，只針對這兩面向探討是因為研究者認為遊戲元素融入教學應該會使課程較有趣、好玩，因此可能提升學生對科學課的喜愛，而透過較沒有壓力的遊戲方式，也可能因此將學生課後參與科學相關的休閒興趣增加，而對於其他五個面向，透 4.

(19) 過本研究設計的教案可能無法有效改變其科學相關態度，因此在此研究中不另外進行討論。. 5.

(20) 第四節研究限制. 本研究受限於教育部（2014）夏日樂學試辦計畫（即一般指稱的第三學期），規定活動式課程不能低於總課程的50％，因此沒有以一般教學的方式作為對照組。研究樣本為新北市某市立國中第三學期八個班級共121位學生，非隨機取樣，主要探討不同學習成就學生透過遊戲元素在主題式教學中是否能提升其植物概念、科學相關態度，本研究結果僅能描述研究樣本，不宜過度推論。. 6.

(21) 第貳章文獻探討. 本研究的目的在於探討遊戲元素在主題式教學中對於學生學習植物概念的成效，因此，本研究是為了釐清科學遊戲教學與主題式教學對學生認識校園植物概念及科學相關態度有何影響。本章分為三節進行相關文獻的探討，第一節為科學遊戲教學，第二節為主題式教學，第三節為認識校園植物之相關實徵研究。各節詳述如下：. 第一節科學遊戲教學. 本節將說明遊戲及科學遊戲的定義、科學遊戲教學的設計原則、科學相關態度、科學遊戲教學的學習成果。. 一、遊戲及科學遊戲的定義對於我們來說，聽到遊戲就會聯想到是有趣的、好玩的、會令人感到開心的一些活動，而通常這些遊戲又會與兒童的生活經驗是相結合的。一般來說，遊戲的意義是一種娛樂消遣、抒發情緒或發洩多餘的精力，遊戲並不是一件嚴肅的事情。但是當遊戲與教學相結合時，遊戲還能讓學生保有這些正面的情緒嗎？能讓他們擁有趣味化的學習嗎？Garvey（1977）認為遊戲的特色是好玩的、沒有外在目標的且是自願參與的。Piaget（1962）則認為遊戲是一種行為，這種行為是沒有組織性的，且目的是為了獲得快樂。Groos（1914）認為遊戲是為了發展日後生活所需的技能中不可缺少的行為，透過遊戲可以幫助兒童發展及增強日後生活中所需的能力，並認為遊戲是兒童心靈生活的一種方式，遊戲必須透過練習使潛能發揮出來，特別是在角色扮演模仿的遊戲和動作遊戲、感覺的練習實驗遊戲。綜合上述內容，我們可以知道遊戲對兒童來說是一種好玩、可以獲得快樂的行為，除 7.

(22) 了滿足兒童的心理層面，也可以透過遊戲這種行為滿足兒童的生理需求，透過反覆練習來使兒童增強在日常生活中的生活技能。教育家對於遊戲有各種不同的分類，Frobel（1902）將兒童時期的遊戲依據發展不同階段區分成三種：（一）模仿遊戲：模仿生命過程和實際生活現象的遊戲。（二）完全自發遊戲：利用觸手可及的各種材料作為遊戲。（三）自發應用遊戲：以學校教學為主而產生的遊戲。 Caillois 與 Barash（1961）將遊戲分為四種類型：（一）競爭性遊戲：在公平的遊戲規下進行競賽。（二）機運性遊戲：遊戲的結果掌握在運氣上。（三）模仿性遊戲：裝扮模仿他人的角色。（四）暈眩性遊戲：在遊戲中使知覺失衡，產生暈眩、緊張、狂喜等狀態。 Piaget（1962）就發展心理學依兒童不同發展時期將遊戲行為分為三類：（一）練習性遊戲：透過反覆練習達到精熟程度。（二）表徵性遊戲：是虛構、假裝、想像的遊戲。（三）規則性遊戲：強調共同決定規則，在活動中競爭性大於合作性。本研究希望透過遊戲元素融入主題式教學使學生的植物概念及科學相關態度提升，在遊戲過程當中要有共同遵守的規則才能達到小組競爭的公平性，透過小組之間的競爭為自己及團體爭取榮譽，而為了讓學生更能深切體會植物與環境間的交互作用，讓他們假設自己為某一特定植物，來尋找最適合自己生長的環境，透過模擬該株植物特性將概念與現實情況相結合，藉著這些遊戲過程加深學生植物概念的學習，提高參與課程的意願、態度及專注力，透過這樣的方式影響他們的科學相關態度。因此，本研究中的遊戲採用規則性遊戲、競爭性遊戲及模仿遊戲（模仿性遊戲、表徵性遊戲）。早期的遊戲理論說明了遊戲與兒童發展間的關係，認為遊戲是兒童學習必經的一種途徑，並且肯定遊戲的重要性。近代的遊戲理論逐漸開始將遊戲與教學相 8.

(23) 結合，認為遊戲不再只是單純的遊戲，而是一種教育、學習的活動。遊戲式學習（Game-based Learning）最主要的目的就是寓教於樂，使教育與遊戲相結合，以增加學生的學習興趣，讓學生在遊戲的環境中進行學習，並且能夠愉快的吸收教學的知識內容（Gee, 2003）。鄧文華（1995）認為科學遊戲是提供人了解這世界的遊戲，且要遵守稱為科學方法的遊戲規則。陳惠芬（2000）指出科學遊戲就是將科學活動與遊戲相結合，使學習寓教於樂。陳忠照（2003）提出科學遊戲是利用生活周遭環境可取得的材料進行科學遊戲，科學遊戲和一般的嬉戲、玩耍不同，因為科學遊戲具有遊戲可獲得的開心情緒，同時也具有科學的教育涵義。許良榮（2004）主張科學遊戲是蘊含科學原理或概念的活動，並且提供機會讓學生「玩科學」，而這些活動對於兒童來說一定要是好玩的，且有高度參與意願的。方金祥與劉奕萱（2007）認為科學遊戲就是將科學玩具或活動和遊戲做結合，讓學生可以從科學遊戲或科學趣味競賽中學習科學原理。楊蕎安（2007）指出科學遊戲並不像一般遊戲那般隨興，但也不像科學實驗那般嚴謹，不必特地強調正確的次序和明確的實驗步驟，科學遊戲必須包含原理，在遊戲的過程中也須包含一項以上的科學過程技能。蔡文玉（2012）提出科學遊戲是應該是在高動機下引起學生注意，在過程中學生是主動參與且感到開心的，並且能使學生了解科學原理、概念，並能培養其科學態度的一種活動。陳淑玲與吳月娥（2015）主張科學遊戲是可以有效提高學生學習興趣的，並讓學生做中學－提供學生動手操作的經驗，透過科學遊戲教學，可以有效的提升學生的學習成效。綜合上述內容，我們可以知道科學遊戲不論是在活動型態或實驗型態中進行，皆須包含科學原理或概念，在遊戲的過程中有機會讓學生親自操作、動手體驗，並且可以利用生活周遭唾手可得的材料進行遊戲，在進行科學遊戲的過程中學生是主動參與、感到高度興趣的，並可以在這過程當中保持愉悅的心情進行學習，提升學生的學習興趣，並增加學生的學習成效。研究者希望藉由科學遊戲的教學引起學生的學習動機，在愉快的環境下進行學習，利用校園內植物進行觀察、遊戲與教學，透過實際動手操作或參與來學習植物相關概念，並與日常生活經驗 9.

(24) 結合。. 二、科學遊戲教學的設計原則在科學課程中融入遊戲教學，除了要顧及原本課程所要教授的概念內容外，也要注意遊戲的設計規則，以免失衡導致教學為重而遊戲只是口號，並未徹底進行遊戲活動；或是遊戲玩樂成分過重，而喪失教育的部分，因此讓教學與遊戲玩樂達到平衡是很重要的，要確定學生是在一個開心的環境中進行學習，讓他們不失趣味化的學習，確保課程是寓教於樂的。徐長安（1997）提出遊戲化教學設計原則須含六個特點：（一）主題：以單元目標中的一個目標為主題。（二）教材：針對主題學習。（三）學生：依遊戲需要安排集體或分組，並依學生能力適當分配。（四）道具：以簡單、就地取材、易操作為原則。（五）場地：注重安全性。（六）方式：分為靜態遊戲（智力性遊戲）、動態遊戲。 Trollinger（1977）指出遊戲應用於教學具有八個功能：（一）藉由遊戲過程能教導有價值的正確知識的使用。（二）遊戲能夠提高學生批判性思考和決策的技能。（三）參與遊戲活動能提升學生的知識。（四）在模仿遊戲(表徵性遊戲)中，教師的角色從知識的模仿者變為知識的推動者。（五）遊戲通常是真實生活情況的模型，可以讓學生了解未來生活的相關訊息。（六）在學習過程中，透過參與遊戲活動能激發學生的學習。（七）遊戲是跨多元學科的，在主要的訓練中運用許多技巧。（八）適當結合各種遊戲可以滿足不同課程的需求。郭騰元（2000）認為符合兒童學習的科學遊戲具備五個條件：（一）能讓小孩喜歡並感到驚訝。 10.

(25) （二）能夠運用簡單的科學原理進行解釋。（三）簡單的製作方法。（四）材料能輕易取得。（五）容易進行改造。陳忠照（2003）提出在科學遊戲創意教學的活動中，需把握創意 3L（Leading, Learning, and Living）的原則，並配合三個步驟的活動軸線來進行：（一）情境關注。（二）探索發現。（三）創造省思。 Garris、Ahlers 與 Driskell（2002）將遊戲模型分為三階段：輸入-過程-結果 (Input-Process-Outcome Game Model)，（一）輸入：決定教學內容及遊戲特色。（二）過程：遊戲循環是由參與者的意見、參與者的行為與整個系統的回饋所形成，讓參與者不斷的重覆進行遊戲。（三）結果：藉由參與遊戲後所學習到的概念。彙整報告是將過程與結果這兩階段整合，將遊戲過程中所使用到的概念與日常生活經驗做結合。（如圖 2-1-1）. 11.

(26) 圖 2-1-1 輸入-過程-結果的遊戲模型資料來源：〝Games, motivation, and learning: A research and practice model,〞 by Garris, R., Ahlers, R., & Driskell, J. E., 2002, Simulation & Gaming, 33(4), 445.. 研究者在探討文獻時發現，在 2003 年後幾乎沒有新的科學遊戲教學模型出現，在這之後的研究多使用既有的科學遊戲教學模型，研究者認為這是因為科學遊戲教學模型發展至今已 20 多年，在這期間已不斷調整、漸於完善，因此後續無人提出新的科學遊戲教學模型，而大多採用前人發展完成的科學遊戲教學模型做些微調整以適應其教學。也有可能因為科技的發展，使近年來的研究注意移往在數位化遊戲教學模型的發展，但數位化遊戲教學模型與實際的科學遊戲教學還是有所差異，因此研究者在此不考慮數位化遊戲教學模型。本研究教學設計主要是根據 Garris 等（2002）提出的「輸入-過程-結果遊戲模型」的流程圖（如圖 2-1-1），並納入其他研究者所提出特點進行補強，最終完成此研究的科學遊戲設計。輸入：在進行教學活動設計時，先決定教學主題與內容，然後設計課程中三種遊戲的特色，研究者決定小組成員彼此合作及不同小組間彼 12.

(27) 此競爭的模式進行遊戲，利用規則性遊戲、競爭性遊戲及模仿遊戲進行教學，遊戲所需的材料皆以就地取材、方便取得為主，並注意遊戲進行場地的安全性。過程：將設計完成的遊戲讓受試者參與體驗，在遊戲過程中觀察參與者的行為、反應，最後透過參與者的回饋及學習單成果的總回饋確定遊戲模式，讓學生透過這三種遊戲進行教學活動。結果：透過彙整報告將遊戲過程中所使用到的概念與日常生活經驗做結合，使遊戲過程、學習單、植物概念測驗及科學相關態度測驗作為學生的學習成果（詳細教案內容如附錄一）。綜合上述內容，我們可以得知科學遊戲教學的設計必須先設有一個教學概念的主題，接著針對此概念進行科學遊戲的設計，而科學遊戲的設計要能使學生感到有興趣、喜歡的，使他們能夠主動的參與遊戲學習，遊戲可以不斷的重覆進行，若有需要輔助遊戲的材料，應該要能在日常生活中輕易取得且安全，最終透過科學遊戲學習科學相關概念，學習不僅僅只是那些原理概念，也能使概念與生活經驗相結合，寓教於樂且能實際應用，同時在科學遊戲進行的過程中訓練不同能力與技巧，甚至可以同時進行多元學科的跨領域學習。. 三、科學態度每個人面對不同的事情時可能會有不同的態度，而所面對事情的態度則會影響一個人在這件事情表現上的行為、心態、結果…等，對於不同學科表現也可能受其態度所影響。態度是能使一個人有行為的原動力（王美芬、熊召弟，1995），張春興（1997）對態度的定義為：個人對周遭人、事、物及世界，憑藉著本身的認知、好惡所表現出會維持一段時間且有一致性的行為傾向。而陳英豪、葉懋坤、李坤崇、李明淑與邱美華（1991）則認為態度是個人對於特定主題的傾向、感覺、評價、認定與行動的總和。另外，國外學者 Shrigley（1983）提出態度是行為反應前的準備狀態，態度不是天生的，是可以靠後天學習並與認知相關，且可藉由態度預測其行為。綜合上述內容，我們可以得知態度是使個人能產生行為的原動力，可以經由 13.

(28) 後天學習而改變，對於周遭的人、事、物和世界的認知與喜惡會持續一段時間，並能夠藉由個人的態度來預測其作為。目前科學教育界對於科學態度的共識，大多是採用 Gardner（1975）提出的建議，將涵義較廣泛與科學有關的態度（science-related attitudes）區分為兩種：科學態度（scientific attitudes）與對科學的態度（attitudes toward science）。前者較偏向認知面向，通常是教師對於學生的一種期盼，或是被認為是學習科學的基本條件；後者較偏向情意面向，經常是促使學生學習科學的一個重要契機，因此與學生學習成就的相關性較大（蘇懿生、黃台珠，1998）。（一）科學態度鄭湧涇、楊坤原（1998）認為科學態度是保持客觀、不輕易下定論、誠實、虛心等特性的。Simpson、Koballa、Oliver 與 Crawley（1994）提出科學態度是個人像科學家一般，擁有其信念與行為，例如：渴求知識、渴望了解、對事情抱持質疑態度、尋找資料證據及其代表的意涵、有邏輯、考慮前提假設、思考因果關係。陳英豪等（1991）則認為科學態度是運用科學的方法去探究科學知識，使之應用到日常生活中的意願、習慣和處理的方法。Fraser（1981）發展出科學相關態度的測驗中科學態度則包含了好奇、虛心、果斷、誠實、客觀性、因果關係、迷信的信仰及質疑新證據。歷年來學者們對於科學態度的定義各有其看法，對於科學態度所包含的成分也各有出入，但是彼此之間並非完全獨立不相關的。綜合上述研究者對科學態度的定義，可以得知科學態度應該是一個人對於對於一件事情有類似於科學家的心態與看法，對事情實事求是、抱持質疑的態度、有客觀的立場、符合邏輯性、虛心面對、持續思考…等。（二）對科學的態度林世娟、何小曼（2001）認為對科學的態度是與科學相關事件的偏向、興趣、感覺與情緒方面，學生學習科學或接觸有關科學的活動時，會因為其對科學的態度而影響學生的學習意願及成就。 14.

(29) Simpson 等（1994）提出對科學的態度包含五個部分：（一）對科學的特殊感覺與態度。（二）完成科學實驗活動的動機。（三）科學焦慮。（四）對科學教師的態度。（五）對科學課程的態度。 White 與 Tischer（1986）認為對科學的態度總共包含三點：（一）對學習科學課程的滿意程度。（二）對科學家的態度。（三）對科學本質的了解。 Haladyna 與 Shaughnessy（1982）則認為對科學的態度應有六個條件：（一）科學的態度。（二）對科學家的態度。（三）對科學教法的態度。（四）對科學的興趣。（五）對部分課程內容的態度。（六）對科學科目的的態度。 Fraser（1981）提出對科學的態度共有七個面向：（一）科學的社會意涵。（二）科學家的標準。（三）對科學探究的興趣。（四）對科學的態度。（五）科學課的喜愛。（六）科學相關的休閒興趣。（七）科學的生涯興趣。綜合以上的說法，對科學的態度是指對科學相關人事物的感受和喜愛程度， 15.

(30) 如：對科學課程、科學教師、科學家的想法與態度，對科學相關事物的興趣與喜愛程度，對科學本質與科學實驗活動等…的瞭解或操作動機。本研究根據Fraser（1981）提出科學相關態度的七個面向－透過「科學的社會意涵」探討人們對於科學在這社會中的意義及看法；「科學家的標準」探討人們對於科學家的想法及標準為何；「對科學探究的興趣」探討人們對於科學研究的興趣；「對科學的態度」探討是否有科學的精神，如：好奇心、客觀性、抱持質疑等…；「科學課的喜愛」探討人們對於科學課程的喜惡；「科學相關的休閒興趣」探討人們是否於休閒時間對科學相關的活動有興趣，如：科學相關展覽…等；「科學的生涯興趣」探討人們未來是否有意做與科學相關的工作－針對「科學課的喜愛」與「科學相關的休閒興趣」進行探討，研究者認為遊戲元素融入教學應該會使課程變得較有趣、好玩，因此可能提升學生對科學課的喜愛，而透過較沒有壓力的遊戲方式，也可能使學生課後參與科學相關的休閒興趣增加，而對於其他五個面向，透過本研究設計的教案可能無法有效改變其科學相關態度，因此在此研究中不另外進行討論，本研究希望透過遊戲元素融入主題式教學中，試看學生是否能因此提升對科學課的喜愛，並影響他們對於科學相關的休閒興趣。. 四、科學遊戲教學的學習成果科學遊戲教學所使用的遊戲型態皆不盡相同，教師會依照課程內容來選擇最適合的遊戲模式來進行，表 2-1-1 是近年來科學遊戲教學的相關研究結果。. 16.

(31) 表 2-1-1 科學遊戲教學相關文獻研究者. 研究主題. 研究對象. 研究內容. 研究結果. 潘怡吟、王美芬（2003）. 遊戲型態教學對國小學生「自然與生活科技」學習之研究. 地區：台北市大安區。年級：國小五年級。人數：共131 人，實驗組66 人，控制組65 人。. 利用遊戲型態的教學方式（規則性遊戲、競爭性的團體遊戲、模仿遊戲、紙牌遊戲、角色扮演遊戲以及問題解決遊戲），探討遊戲型態教學對國小. 研究發現遊戲型態教學方式 1.有助於學生學習態度、問題解決能力的增進。 2.在學習成就方面，實驗組與控制組學生並無顯著差異。. 學生學習態度、學習成就以及問題解決能力的影響。劉于嘉（2004）. 科學趣味競賽對國中生自然科學習的影響. 地區：新竹市。年級：國中二年級。人數：共218 人，實驗組78 人，控制組140 人。. 利用「科學趣味競賽」教學活動，探討對國中二年級常態班的自然科教學學生學習成效之影響。. 研究發現科學趣味競賽 1.有助於學生在「學習自然科的信心」、「學習自然科的興趣」及「學習自然科的信念」方面的學習態度的進步，實驗組顯著優於控制組。 2.在「自然科成就測驗」的分數上，實驗組與控制組並無顯著差異。 3.「科學趣味競賽」的教學活動，對不同學習成就的學生的影響沒有差異。. 17.

(32) 江淑瑩（2006）. 以科學遊戲融入教學探究國小四年級學童學習成效之研究. 地區：新北市板橋。年級：國小四年級。人數：共62 人，實驗組31 人，控制組31 人。. 利用國小「自然與生活科技領域」課程實施遊戲教學之成效性，並欲從實際教學之後，對學童科學基本概念、科學態度及科學過程技能的影響。. 研究發現科學遊戲融入教學 1.科學概念測驗結果實驗組優於控制組。 2.科學態度測驗實驗組與控制組未達顯著差異，但實驗組平均高於控制組。. 柯虹如（2006）. 從科學玩具遊戲教學探討國小學童的科學相關態度. 地區：台北市。年級：國小五年級。人數：共149 人，實驗組85 人，控制組64 人。. 進行科學玩具遊戲教學對國小五年級學生科學相關態度的影響；不同態度傾向、不同自然學業成就、不同推理能力及性別的學童，在科學玩具遊戲學前後科學相關態度的變. 研究發現科學玩具遊戲教學 1.科學相關態度實驗組顯著優於對照組。 2.不同態度傾向、不同自然學業成就、不同推理能力及性別的學童在科學相關態度未有顯著差異。. 化情形；了解國小五年級學童對課後進行科學玩具遊戲教學的看法。. 3.學生對於課後進行科學玩具遊戲教學有正面的回饋。. 18.

(33) 楊蕎安（2007）. 趣味科學活動融入自然與生活科技學習領域教學之研究. 地區：桃園縣平鎮市。年級：國小六年級。人數：共61 人，實驗組30 人，對照組31 人。. 利用「趣味科學活動」融入自然與生活科技領域對國小六年級學生學習成就、學習態度以及創造力表現的影響。. 研究發現趣味科學活動 1.實驗組與對照組在學習成就無顯著差異。 2.實驗組「對自然科課程的態度」、「對自然科教師的態度」、「自然科學習動機」與「自然科學習策略」顯著提升，「對自然科課程的態度」更是顯著優於對照組。 3.實驗組在「開放性」、「獨創力」、「精密力」、「標題」與「總分」顯著優於對照組，「流暢力」與「變通力」則未達顯著差異。 4.學生獲得科學知識概念並樂於學習。增進學生科學過程技能並延續學習效果，學生面對問題時能做多面向的思考。激發學生的創造潛力並營造愉快的學習環境。. 19.

(34) 蘇秀玲、謝秀月（2007）. 科學遊戲融入國小自然科教學學童科學態度之研究。. 地區：高雄市。年級：國小四年級。人數：共56 人，實驗組29 人，控制組27 人。. 利用科學遊戲融入國小自然科教學，學童科學態度的表現。. 研究發現科學遊戲融入教學 1.實驗組在科學相關態度量表中的對學習科學的態度、對科學的態度、對參與科學探討活動的態度及科學活動進行時的態度，皆優於控制組。 2.科學遊戲教學活動中學童樂於參與並表現出好奇、主動、懷疑、虛心、謹慎、合作、分享且不畏權威的科學態度。. 陳錦賢（2007）. 科學遊戲對國二學生自然科學習動機之影. 地區：台南市。年級：國中二. 本研究旨在探討科學遊戲對國中生自然科學習動. 研究發現科學遊戲融入教學 1.實驗組在「內在. 響. 年級。人數：共101 人，實驗組66 人，對照組35 人。. 機之影響。. 動機」與「自我效能」皆與對照組達顯著差異。 2.科學遊戲教學活動，對中、高學習成就的學生有較正面的影響，其中對高學習成就的學生影響最大，其次為中學習成就的學生。 3.科學遊戲對高成就學生的「求助行為」達中度影響，在「自我效能」達高度的影響。. 20.

(35) 黃敏惠（2010）. 創意科學遊戲導入國小自然與生活科技領域學習成效之研究. 地區：台北市。年級：國小五年級。人數：共26 人，實驗組13 人，對照組13 人。. 利用自編創意科學遊戲導入國小自然與生活科技領域科教學活動後，對學童問題解決能力、創造力、學業成績表現的影響。. 研究發現自編創意科學遊戲 1.實驗組在分測驗的界定問題與預防問題與測驗向度的有效性皆優於對照組。 2.實驗組在測驗向度的變通性優於對照組學生。 3.學業成就測驗中發現實驗組與對照組學生在成績上雖無顯著差異，但總平均分數高於對照組學生 4.15分。 4.實驗組與曾使用創意科學遊戲導入自然與生活科技課程的老師們對學習成效多採正向肯定。. 賴慶三、王錦銘（2010）. 科學玩具遊戲教學對國小五年級學生學習成效之研究. 地區：台北市。年級：國小五年級。人數：共107 人，實驗組52 人，對照組55 人。. 利用科學玩具遊戲教學對國小五年級學生科學學習成效的影響。. 研究發現科學玩具遊戲教學 1.科學學習成就實驗組顯著優於對照組。 2.科學過程技能實驗組皆高於對照組，其中全測驗及「觀察」及「傳達」等分測驗達顯著差異。 3. 實驗組科學態度皆顯著優於對照組。. 21.

(36) 許家綺（2013）. 以科學遊戲融入教學對國小五年級學童自然科學習成效之研究-以「植物世界」單元為例. 地區：新北市新莊區。年級：國小五年級。人數：共53 人，實驗組27 人，對照組26 人。. 利用科學遊戲融入教學對國小五年級學童「植物世界」單元中科學學習成就、科學態度之影響，及研究者在進行科學遊戲融入教學的省思與成長。. 研究發現科學遊戲融入教學1.在科學學習成就方面，實驗組表現優於對照組，且達顯著差異。 2.在科學態度方面，在「對自然科課程的態度」、「自然科學習動機」、「自然科學習策略」、「對自然科教師的態度」四個分量表及總量表得分，實驗組學生皆顯著優於對照組學生。 3.在研究者的成長方面，獲得提高學生學習興趣的方法及促進學生主動學習的技巧、獲得促進師生良性互動的策略、有提升課程設計能力、增進教學能力、增進研究能力。. 由以上文獻可知，許多研究者關注科學遊戲教學是否能夠提升學生的學習興趣、學習動機、學習成就、科學態度、科學技能、創造力與問題解決能力。綜合以上十篇文獻可以歸納整理出五點特點：（一）遊戲元素融入科學教學可以提升學生相關的科學態度，研究者針對不同科學主題在教學過程中應用遊戲策略，各自探討不同面向的科學態度，在這 22.

(37) 些面向中學生的科學態度提升達顯著差異（柯虹如，2006；許家綺，2013；陳錦賢，2007；楊蕎安，2007；劉于嘉，2004；潘怡吟、王美芬，2003；賴慶三、王錦銘，2010；蘇秀玲、謝秀月，2007），即使未達顯著差異，實驗組學生平均分數依舊高於對照組學生（江淑瑩，2006）。（二）藉由遊戲元素融入科學教學，在自然科成就測驗成績實驗組與對照組雖不一定有顯著差異，但實驗組平均分數皆高於對照組（江淑瑩，2006；許家綺，2013；黃敏惠，2010；楊蕎安，2007；劉于嘉，2004；潘怡吟、王美芬， 2003；賴慶三、王錦銘，2010）。在自然科成就測驗實驗組與對照組未達顯著差異，可能是由於研究者的樣本數太小而不易達顯著差異，或是因為測驗題型設計具標準單一答案，而不易顯現實驗組的學習成效，若增加樣本數或修正測驗模式或許就能達到顯著差異（黃敏惠，2010；楊蕎安，2007；劉于嘉，2004；潘怡吟、王美芬，2003）。（三）遊戲元素融入教學對不同學習成就學生的影響不一定達顯著差異，但若達顯著差異則是對中高學習成就的學生影響較大，其中又以對高學習成就學生的影響更甚（柯虹如，2006；陳錦賢，2007；劉于嘉，2004）。研究者發現遊戲元素對不同學習成就學生在科學態度影響上未達顯著差異，透過晤談發現進行遊戲教學後，科學態度有所進步的學生通常認為科學是有趣、與日常生活相關、重要且有價值的，並且會想增加相關知識、動手做實驗；而科學態度有所退步的學生通常認為科學是不重要且沒價值的，因此不感興趣，並認為動手做實驗很麻煩（柯虹如，2006）。（四）遊戲元素融入教學能提升學生的科學過程技能、科學創造力與問題解決能力（黃敏惠，2010；楊蕎安，2007；賴慶三、王錦銘，2010）。研究者透過遊戲教學讓學生進行學習，發現能提升觀察、傳達及整個科學過程技能（賴慶三、王錦銘，2010）；針對創造力中的開放性、獨創力、精密力、標題與總分，實驗組也顯著優於對照組（楊蕎安，2007），另外，在界定問題與預防問題的問題解決能力上，實驗組表現也較優異。 23.

(38) （五）學生或教師對於遊戲元素融入教學普遍抱持正向態度（柯虹如，2006；許家綺，2013；黃敏惠，2010；楊蕎安，2007），大多數學生在經過遊戲教學後認為這樣的學習方式較為有趣、能幫助學習，且更為樂於參與活動、互相幫助，而教師透過這樣的教學方式也能提升師生間的互動、增進教學等… 正面影響。根據使用遊戲元素進行教學會有以上五點特點，本研究想探討使用遊戲元素融入教學對學生學習及科學相關態度的影響，因此研究者設計三種不同的遊戲來進行植物概念的教學，透過遊戲的教學成果檢視學生的學習成就是否提升，對於不同學習成就的學生是否又有不同的影響力。另外，透過遊戲元素教學是否能夠提升學生的科學相關態度，而不同學習成就的學生在科學相關態度表現上是否有所差異，為了避免研究成果未達顯著差異，根據先前研究者們的研究結果進行改善（黃敏惠，2010；楊蕎安，2007；劉于嘉，2004；潘怡吟、王美芬，2003），將調查樣本數提高，並將植物概念測驗出題方式改為半結構式題型，以利統計分析觀察學生學習成就的差異。. 24.

(39) 第二節主題式教學. 本節將說明主題式教學定義、主題式教學的設計原則、採用主題式教學的學習成果。. 一、主題式教學的定義九年一貫課程強調「統整教學」，因此主題式教學成為熱門的教學策略之一。高翠霞（1998）認為主題式教學可以提供良好的建構知識的學習環境，此一教學策略涵蓋不同深度與廣度的知識，適合不同能力水準的學生。Kemp（1985）指出主題（theme or topic）是指學習者所要學習課程內容的其中一個單元或某一部分。主題是一個教學與學習的組織架構，作為一個中心概念，而這個主題就是某些值得探討的事物，作為教師與學生教與學過程中的一個焦點（Wamsley, 1996）。自然生活與科技課程會以主題式融入多元學科教學並加入科技，使學生將知識與日常生活相連結，獲得知識概念、應用科技能力與日常生活能力（林人龍，1997）。蔡福星（2001）提出主題式教學是以一個核心議題為焦點，在教師教學時或引導學生的學習經驗時，皆是環繞著此一主題來進行教學。陳文典（2003）認為主題式教學就是強調每一次的教學活動，皆是以解決或釐清某主題為目標而設計出的教學。陳玉婷與陳林芳（2012）則認為主題式教學是以一個主題作為學習的中心點，並融入相關知識，所設計的主題通常與學習者的日常生活密切相關，透過生動有趣的主題設計來解釋抽象的概念議題，因此使學習者較容易理解教學內容並提升其學習興趣。研究者就三篇文獻中研究者所整理主題式教學與傳統教學的差異表格進行比較統整（陳聖謨，2003；黃永和，1999；Manning, Manning, & Long, 1997），以表 2-2-1 簡述之。. 25.

(40) 表 2-2-1 主題式教學與傳統教學的比較主題式教學理論依據. 建構主義（建構論、社會建. 傳統教學行為主義、一元智慧論. 構論）、多元智慧論教材選擇. 教材內容. 師生共定，教師選材以生活. 教師指定，依據制式的教科. 經驗、學生興趣為中心. 書選擇題材. 針對某議題進行教學，教材. 針對課本單元內容進行教. 內容與主題相關，並經過內. 學，教材內容概念是分散獨. 容統整. 立的. 教學方式. 以學習者為主（How to learn）以教師為主（How to teach）. 教師、學生的角色. 教師為輔導著、引導者. 教師為主導者. 學生為主動學習者. 學生為被動學習者. 教學氣氛. 自由、活潑、開放. 嚴肅、呆版、缺乏彈性. 技能的習得. 學生在學習的探索過程中習. 學生學習教師所教導，教師. 得，沒有規範. 根據單元目標規範中所需習得的技巧教授. 綜合上述內容，主題式教學是以一個主題概念為中心出發設計的教學活動，這個教學活動可以釐清此主題概念、與學生日常生活經驗結合和引起學生學習興趣，並且提供不同深度與廣度的知識，適合不同學習成就的學生。研究者希望透過以認識校園植物相關概念為主題進行教學，透過主題式教學整合及釐清植物相關概念，幫助學生將原本零散的植物相關概念變成有系統的學習組織，使不同學習成就學生皆能將植物相關概念與日常生活經驗作結合，並能因此確實理解概念知識和提升其學習興趣。. 26.

(41) 二、主題式教學的設計原則主題式教學的設計與實施如同一般課程設計一樣，並沒有一定的教學步驟存在，會隨著教師、學生、主題、環境…等不同因素而有所差異。 Makiya 與 Rogers（1992）建議主題式教學活動設計可分為五個步驟實施：（一）選定主題：教師以團隊合作方式進行腦力激盪選擇出特定的教學主題。（二）教學計畫：教學活動與策略的順序初稿，再做成明確的教學活動工作圖。（三）整體規劃：將整體計畫做更詳細的規劃，包括教室活動分析。（四）完成完整的主題式活動設計：撰寫初教案包含主題、學習順序、相關學科領域…等內容。（五）教學準備工作：包括蒐集相關活動資源、可參考的教學或影片、發展教師個人進行教學活動所需技能、設想各種教室活動組織及學習評量紀錄方式。 Wamsley（1996）主張主題式教學的設計流程分為四部分：（一）預告新主題：向學生簡介主題的各部分內容及整體的期望與目的。（二）引起動機：利用不同方式進行引起學生學習動機，如：朗誦、撥放影片、問問題、喚起就有經驗…等。（三）進入教學：可以不同型態進行，如：朗誦、討論、寫作、演戲、專題計畫、呈現成果…等。（四）評量：可以採取多種評量型態，如：紙筆測驗、口頭或書面報告、自我評量、學習檔案…等。 Maryann 等（1997）提出主題教學的實施步驟為：（一）選定主題。（二）列表呈現：已知的、欲知的，並形成各種子題。（三）形成概念網。（四）進行分組：決定小組成員，共同構思、學習。高翠霞（1998）認為設計主題式教學時，須注意六項原則：（一）與學習者的關聯性：設計目的在激勵學生建構一個有效的學習情境，要考 27.

(42) 慮學生的特質、興趣、能力、需求…等。（二）時間安排的彈性：重視時間的規劃與彈性，兼顧知識的廣度與深度。（三）學習資源的累積性：強調開放性議題的討論，透過多元、多樣化的管道使學習的素材可有系統逐漸累積的形式出現。（四）與生活的關聯性：強調知識間、知識和經驗間的相關性統整。（五）學習過程的計畫性：較傳統教學更為注重事前規劃、主題選擇、內容安排、時間分配、資源取得、評量方式及報告撰寫格式…等。（六）重視合作學習：使學習者學習與他人相處、溝通，同時也是提供適應未來生活能力的潛在課程。陳文典（2003）將主題式教學的流程分為五個階段：（一）觀察情境、察覺問題：教師引起學生舊有經驗，討論或推測某事情發生的原因、可以如何面對…等，並提出推論式、批判式或創發性問題。（二）引導討論、確定問題：將學生提出的問題加以整理、分類，並針對問題進行分析及歸納，將問得不清楚的問題釐清，使其成為是科學性、可探究的問題。（三）分工合作、進行探究：讓學生分組進行自主性的探究活動，彼此分工進行學習，教師從旁輔助，並提供各種探究時所需的工具，如：顯微鏡、照相機、圖書、資料庫等…。（四）分享經驗、整合成果：利用學習評量單將探究活動結果整理，比較不同組之間的經驗，養成溝通及聆聽能力，最後教師可綜合各組結果，提出整合性的科學概念或結果作為課堂總結。（五）綜合評鑑、推廣應用：透過口頭報告、製作書面成果、答覆問題等方式，將獲得的新概念應用，並融入舊有的知識體系中。經過對此一主題的探討，獲得更確實的認識，也發現還有許多相關因素可以做更深入的探討，並察覺只有經過這種因果探討、權重的衡量，才能真正的了解問題、解決問題。綜合上述內容，主題式教學設計必須先選定一個特定主題，接著發展出其他 28.

(43) 教學設計內容，包含如何引起動機、確定問題、進行教學、分組互相討論、成果展現、評量…等。本研究希望讓學生透過教師引導後能察覺問題、確定問題，並主動進行探究、尋找問題的答案，然後將結果統整於學習單上或向同儕進行發表想法，教師針對結果分享進行統整，在過程中確認學生能將新舊知識融會貫通，更能夠針對問題做較深入的探討，因此，本研究教學設計根據陳文典（2003）所提出的主題式教學的基本型態（下圖 2-2-1）進行課程設計出以植物相關概念為主題的兩種闖關遊戲及一種桌遊遊戲，（一）觀察情境、察覺問題：在遊戲的一開始讓學生先觀察情境、察覺問題，尋找所需植物，分辨不同外星人特點，不同環境下的植物特色。（二）引導討論、確定問題：教師針對不同情境引導討論、確定問題。（三）分工合作、進行探究：給予時間讓學生分工合作、進行探究，讓學生找出葉子的所有特徵，進行二分法，完成環境與植物配對的桌遊。（四）分享經驗、整合成果：讓學生完成學習單，進行小組討論結果分享，並針對成果進行統整。（五）綜合評鑑、推廣應用：透過問答或學習單確認學生將新舊知識融會貫通，並能夠針對問題做更深入的探討（詳細教案內容如附錄一）。. 29.

(44) 圖 2-2-1 主題式教學的基本型態資料來源：引自陳文典（2003），自然與生活科技學習領域主題式教學活動設計。台北：國立教育研究院籌備處。. 30.

(45) 三、主題式教學的學習成果主題式教學所針對的教學主題皆不盡相同，教師會依照課程內容來設計最適合教學的主題，研究者就近年來探討自然科相關的主題式教學的學習成果、對態度的影響、對不同成就學生的影響…等相關研究整理如下表 2-2-2。. 表 2-2-2 主題式教學相關文獻研究者朱正誼（2001）. 林文惠（2001）. 關惜華（2001）. 研究主題. 研究對象. 以主題式教學法來探討. 地區：台北市。. 研究內容. 研究結果. 探討不同教學在對理化科教學的法（主題式教學態度方面，整體而. 國中學生「對年級：國中二法、一般講述式科學的態度」年級。教學法）對學生之影響人數：共 72 「對科學的態人，實驗組 35 度」之影響，及人，對照組 37 學生對主題式人。教學的態度。. 言學生對於主題式教學是傾向喜歡的，亦即有正向的結果。. 主題式教學中的合作學習行為. 生活化主題式教學對科學創造力影響之分析. 地區：台北市。年級：國中一年級。. 探討主題式教學模式中學生的合作行為對學習氣氛、學習. 主題式教學模式下的學生，普遍覺得在合作學習的教學情境下可以很活. 人數：共 35 人。. 態度、知識體認、情感、品行培養及能力訓練方面的影響。. 潑、愉快的學習，他們也喜歡經由彼此的討論而更深入的了解資料、體驗事物的運作原理。. 地區：台北市。年級：國中一、二年級。人數：共 47 人，實驗組 35. 探討「生活化主題式教學」和科學創造力之相關性、學生科學創造力表達的情形及對學生. 研究結果顯示在此種教學模式下，能夠提供給學生充分培養發揮科學創造力的的環境，是一種值得推薦的教學. 人，對照組 12 科學創造力之人。影響。. 31. 方式。.

(46) 許銘津、黃義峰（2002）. Web-Based 學習日誌機制主題式學習與學習歷程檔案評量. 地區：花蓮縣。年級：國小四年級。. 探討學生在這個主題式學習模式下，透過科學寫作以網頁來撰寫其學習日誌，是否能提升學生學習興趣、概念、態度。. 1.學生可以透過「學習日誌」從事科學寫作，更深層的思考上課重點與科學概念在日常生活中的應用實例，促進學童對於科學概念的學習。學童對於以網頁記錄自己的學習歷程感到十分有趣，不論學生程度的高低，對於這樣的主題式學習機制都抱持相當正面的態度。 2.是一種有效率的學習歷程檔案評量方式。 3.提供一個簡單的管理介面，幫助老師評分及給予評語的回饋，學生可以透過老師對於自己與其他同學的評量標準，反省如何改進自己的作品，使自己的學習成果能向上提升。 4.實驗結果發現本學習日誌機制，對於四年級的學生而言有一點困難，因此教師要花很多前置作業的時間來提高學生的資訊素養，但是一旦學生習得基本的網頁製作及檔案傳輸，學童興趣大增，而且表現出主動學習的旺盛企圖心。 5.本學習日誌機制，不僅能促進學童從. 32.

(47) 事科學寫作與科學概念的學習，也是教師從事學習歷程檔案評量的良好工具。不過在評量時要注意到學生的「資訊能力」、「學習態度」、「努力程度」等因素。 6.本機制所運用的軟硬體都是台灣一般小学常用且可以負擔者，很適合運用作小学的教學環境中。. 33.

(48) 楊馥綺、王佩蓮（2002）. 「葉子的一生」主題式教學之課程發展. 地區：台北市。年級：國小四年級。人數：共 24 人。. 研究採行動研究方式，透過參與教師成長團，以「行動、觀察、反省、修正」及團體合作方式研發教材及實驗教學。. 1.主題統整教學的模式很多，在統整學科方面大部分採用單一學科、跨學科。 2.教材透過多位教師長期研發並經教學，從訪談學生、問卷、學生的學習單中可以顯示，學生喜歡有操作過程的活動。 3.「葉子的一生」主題式教學從擴散思考與配合目前課程及九年一貫課程綱要設計教學活動，活動以生動活潑的操作、遊戲的方式進行。 4.主題統整的教學是要一群教師組合，透過專業的對話、同儕合作協同研究的方式，促進教師專業成長。. 王瑞振（2004）. 主題式教學對低學業成就學生學習態度之影響. 地區：台南市山區。年級：國中三年級。人數：共 40. 探討主題式教學對低學業成就學生學習態度之影響，並了解低學業成. 運用主題式教學法可改善低學業成就學生的學習態度，且低學業成就學生對主題式教學活動. 多人。. 就學生對主題式教學的接受度。. 的接受度也相當高。. 34.

(49) 施吉忠主題式教學（2008）對國小四年級學生能源態度影響之研究. 地區：新北市。年級：國小四年級。人數：共 136 人，實驗組 68 人，對照組 68 人。. 探討實驗組與對照組學生在教學前後能源態度是否有所差異，以及兩組學生進步幅度是否有所差異，探討不同背景因素是否影響其態度，並了解學生對於主題式能源. 1.實驗組與對照組在經過教學後對於能源態度皆有明顯差異，但實驗組進步情形優於對照組。 2.不同背景因素的實驗組學生，除了在「性別」及「有沒有吸收能源知. 教學的態度。. 識」等因素有明顯差異外，其他背景因素無明顯差異。 3.實驗組學生接受教學後學生對主題式能源教學產生喜歡、滿意、認真學習及努力實踐的態度。. 郭碧祝、提升國小四陳秀婷年級學生過. 地區：高雄市。. 探討如何發展並評估適合國小中. 1.知識：認識許多校園植物，也學會. （2009）程技能的主題式教學活動. 年級：國小四年級。人數：共 28 人。. 年級生之校園植物主題式教學活動，並了解此教學活動對學生科學過程技能的影響，以及學生對科學態度的改變。. 辨識的技巧，情意：發現觀察的樂趣，引發欣賞自然之美。 2.科學過程技能發現學生在「觀察」與「比較與分類」技能方面有明顯提升，而「傳達」技能達教學目標。 3.科學態度量表發現學生在「對植物、記錄與小組合作的態度」上有明顯正向的改變；「對觀察、分享與. 35.

(50) 戶外課程的態度」上則有程度不一的提升。顏淑惠 WebQuest 主（2013）題式教學對學童高層次思考能力與學習成效之影響. 地區：高雄市。年級：國小四年級。人數：共 53 人。. 了解在 WebQuest 主題式教學應用於環境教育對學生的高層次能力與學習成效影響為何。. 1.學業成績與電腦基本能力較好的學生對於 WebQuest 主題式教學有較佳的學習動機與學習滿意度，顯示 WebQuest 主題式教學方式能有效提升能力較強學生的學習動機與學習滿意度。 2.學習滿意度及學業成績較高的學生在接受 WebQuest 主題式教學後，對其高層次思考能力較能有效提升，反之，則無。學習動機較高的學生在接受 WebQuest 主題式教學後較能有效提昇學習成效，但無法有效提升高層次思考能力。. 根據以上文獻可得知，主題式教學可以探討許多不同主題的教學成效、評量模式，對學生的態度、技能…等影響。綜合以上九篇文獻整理出主題式教學具有以下特點：（一）主題式教學可以提升學生的科學態度與技能（王瑞振，2004；朱正誼， 2001；施吉忠，2008；許銘津、黃義峰，2002；郭碧祝、陳秀婷，2009； 36.

(51) 顏淑惠，2013；關惜華，2001）。研究發現主題式教學對學生科學態度普遍皆有正向的改變，並可以改善低學業成就學生的學習態度，此外，低學習成就的學生對於主題式教學活動的接受度高，有助於低成就學生進行學習（王瑞振，2004）。另外，主題式教學有助於培養及提升學生的科學創造力（關惜華，2001），和提升學習成就較高的學生的高層次思考能力（顏淑惠， 2013）。（二）主題式教學中利用合作學習，可以以活潑、愉快、相互討論的方式進行學習、體驗，透過合作的方式激盪出不同的想法、火花，經過不同的方式發掘出學生喜歡有操作過程的活動或遊戲進行教學（林文惠，2001；楊馥綺、王佩蓮，2002）。（三）主題式教學不僅能夠提升學生知識層面也提升情意層面，除了提升知識學習外，也能藉由教學體會觀察事物的樂趣，並欣賞大自然之美（許銘津、黃義峰，2002；郭碧祝、陳秀婷，2009）。根據使用主題式教學會有以上三點特點，本研究想探討使用主題式教學整合概念對學生學習及科學相關態度的影響，但由於主題式教學對於提升學生學習興趣及認知學習成果的成效有限，從文獻中可以發現學生喜歡有操作過程的活動或遊戲進行教學（林文惠，2001；楊馥綺、王佩蓮，2002），因此本研究在主題式教學中融入遊戲元素，希望能夠提升主題式教學的教學成效及科學相關態度，使學生能有顯著的進步，並探討不同學習成就之間的學生在概念學習及科學相關態度的改變是否有顯著差異。. 37.

(52) 第三節認識校園植物之相關實徵研究. 本節將說明校園植物單元在自然科課程的重要性與主要概念內容、校園植物單元的教學原則、校園植物單元的實施方式與成效。. 一、校園植物單元在自然科課程的重要性與主要概念內容教育部（2008）國民中小學九年一貫課程綱要指出自然與生活科技學習領域主要內涵包含物質與能、生命世界、地球環境、生態保育、資訊科技等科學與技術認知學習，並著重科學與科學研究知能及態度，尊重生命與愛護環境的情操，以及善用科技與運用資訊等核心、基本能力之習得，同時應能將此能力轉化、實踐於日常生活中，終身學習。致力引導學生學習「人與自我」、「人與社會環境」及「人與自然環境」等三大面向，當聚焦到學校環境教育活動的題材時，應以師生日常生活中最易接觸到的學校、家庭與社區環境為優先（汪靜明，2000），因此認識校園植物成為培養學生對自然環境關懷的初步目標，著手在認識校園植物相關的教學有利此議題的推動。自然與生活科技學習領域有關植物概念之分段能力指標及主要內容要項摘錄如表 2-3-1。將自然與生活科技課程綱要有關植物概念之教材內容要項摘錄如表 2-3-2。. 38.