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以時間序列及相關性來分析學生過度自信的特質、後設認知、學習態度及學習成效:以思辨雲的校正學習為例

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Academic year: 2021

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(1)國立臺灣師範大學工業教育學系 碩士論文 指導教授:洪榮昭. 博士. 以時間序列及相關性來分析學生過度自信的 特質、後設認知、學習態度及學習成效:以 思辨雲的校正學習為例 Using time series and correlation to analyze student’s over-confidence, metacognition, learning attitude and learning performance based on inquary science learning with calibration. 研究生:王俊智 中華民國 105 年 7 月.

(2) 謝誌 時光匆匆飛逝,回首三年多以來研究所的課程伴隨著我從實習教師到 現在成為一名正式教師。首先要感謝我的論文指導教授 洪榮昭教授,在研 究所期間對我的諸多包容,讓我在完成學業之餘還能夠無後顧擔憂的準備 教師甄試,也感謝老師在論文上的費心指導,無論在論文題目、研究架構、 研究方法與資料統計各方面均給予詳實的指導,給予我在邏輯思考上的啟 發,讓我能有邏輯地循序了解與思考如何解決種種問題,使我能更進一步 地成長,老師對於教學、研究的熱情更是我最崇拜的榜樣,期許自己在老 師的訓練之下也能成為這樣的教師,在未來的教學生涯將自己所學奉獻給 學生。在論文口試期間,承蒙口試委員們的細心審閱,並且給予許多寶貴 的意見,使本論文更臻嚴謹與完備,特此致上誠摯謝意。此外,也非常感 謝所上的其他教授,在我求學時期使獲益良多,讓我對技職教育、高職教 學有更多的了解與提升。 特別感謝凱欣學姊、其瑞學長、佩欣學姊以及506、508研究室的好朋 友們,在我求學的過程中不斷的給我許多協助與鼓勵,在論文研究上也提 供充分的建議與想法給我。也感謝我的碩班同學東儒、晉豪、紅卜、政安 還有麻吉團的大家,在碩班轉換領域青黃不接的時候給予我許多引導與建 議。最後,我要特別感謝我親愛的家人與女朋友雲慈,感謝你們在我選擇 轉換領域時給予我支持的力量,也在準備論文口試期間用力督促我,讓我 得以順利完成學業,並且獲得許多專業知識與技能。我謹以此謝誌,對所 有關心與幫助過我的人獻上最衷心的祝福與感謝。 王俊智 謹致 國立臺灣師範大學工業教育學系 中華民國一○五年七月.

(3) 摘要 近年在政策上的推動,探究式教學法強調學生面對情境的問題解決探 究歷程,也重視學生是否能夠培養出自我校正學習的能力;希望學生透過 科學探究與討論的過程能夠整合已知的知識,且在遭遇問題的時候也能夠 調整思考的邏輯以及研究的方法。 本研究希望探討將探究教學法融入雲端教學平台是否能對於學生的自 然科學學習成效、學習校正狀況產生影響;並探討學生過度自信的特質與 其後設認知、學習態度及學習成效之關聯性。因此配合行政院科技部補助 之研究計畫所開發之小學四年級自然科學教材以及思辨雲導入教學,並以 時間序列、差異性、結構方程模型等分析方式去驗證研究假設內容。 本研究結果發現(1)探究式學習歷程能夠幫助學生提升自然科學課程 學習表現。 (2)探究式學習歷程能夠幫助學生科學學習校正成長。 (3)學 生之自然科學學習校正成長性在不同特性單元有顯著差異,且推理性單元 的科學思辨成長性顯著高於記憶性單元的科學思辨成長性。 (4)學生的過 度自信特質與科學學習之後設認知有顯著的正相關。 (5)學生的雲端學習 之學習態度與自然科學測驗成績有顯著的正相關。 (6)科學學習之後設認 知與自然科學測驗成績有顯著的正相關。 關鍵字:探究式教學法、雲端教學平台、校正學習、過度自信特質。. i.

(4) Abstract In recent years, with promoting the policy, inquiring learning is emphasized on the problem-solving process which students faced to specific situations, also pay attention on students’ learning calibration. Through discussion and sharing can help students to integrate knowledge, also adjust thinking logic, research methods. In this study, we’d like to discuss whether inquiry teachering with cloud platform would help students’ learning effect and learning calibration. We also investigated whether their over-confidence affects metacognition and learning attitude reflet their learning effect. With the science textbooks and cloud platform for elementary school 4th grade student which developed in MOST project. Using time series, differences, and structural equation modeling analysis to verify research hypotheses. The results of the study found that (1) Inquiry learning course can help students enhance the performance of natural science courses. (2) Inquiry learning course can help students enhance the scientific calibration. (3) Sciences critical thinking growth of students have significant differences in different types of units, and the growth in reasoning units is higher than the growth in memory units. (4) The characteristics of students’ overconfidence have significant positive correlation to students’ learning metacognition. (5) Students’ learning attitude in cloud platform has significant positive correlation to the score of science tests. (6) Students’ learning metacognition of has significant positive correlation to the score of science tests. Keywords: inquiry teaching, cloud platform, calibration, over-confidence ii.

(5) 目次. 摘要 ...................................................................................................................... i Abstract ............................................................................................................... ii 目次 .................................................................................................................... iii 表次 ..................................................................................................................... v 圖次 .................................................................................................................... vi 第一章. 緒論 .................................................................................................. 1. 第一節 研究背景與動機 ........................................................................... 1 第二節 研究目的與待答問題 ................................................................... 6 第三節 研究範圍與限制 ........................................................................... 8 第四節 名詞解釋 ....................................................................................... 9 第二章 文獻探討 ............................................................................................. 13 第一節 探究式教學法 ............................................................................. 13 第二節 自然科學雲端運算平台 ............................................................. 19 第三節 後設認知 ..................................................................................... 21 第四節 學習態度 ..................................................................................... 24 第五節 答題自信 ..................................................................................... 26 第三章 研究設計與實施 ................................................................................. 29 第一節 研究步驟 ..................................................................................... 29 第二節 研究架構與假設 ......................................................................... 31 第三節 研究方法 ..................................................................................... 34 第四節 研究對象 ..................................................................................... 34 第五節 研究平台 ..................................................................................... 35 第六節 研究環境與資料收集 ................................................................. 42 iii.

(6) 第七節 研究工具 ..................................................................................... 45 第八節 資料處理 ..................................................................................... 50 第四章. 資料處理與分析 ............................................................................... 57. 第一節. 樣本回收狀況 ........................................................................... 57. 第二節. 研究工具分析 ........................................................................... 57. 第三節. 時間序列分析 ........................................................................... 65. 第四節. 學習進步差異狀況分析 ........................................................... 79. 第五節. 模型假設驗證 ........................................................................... 81. 第五節. 研究討論 ................................................................................... 85. 第五章 結論與建議 ......................................................................................... 93 第一節. 研究結論 ................................................................................... 93. 第二節. 研究建議 ................................................................................... 95. 參考文獻 ........................................................................................................... 97 附錄一:探究式教學隨堂測驗題................................................................. 113 附錄二:研究量表 ......................................................................................... 131. iv.

(7) 表次 表 3-1. 各單元記憶性、推理性活動分類 .................................................. 46. 表 3-2. 科學學習之後設認知量表題目 ...................................................... 48. 表 3-3. 雲端學習之學習態度量表題目 ...................................................... 48. 表 3-4. 答題過度自信特質量表 .................................................................. 49. 表 3-5. 量表內部一致性信度分析衡量標準 .............................................. 52. 表 3-6. 模型適配度檢驗表 .......................................................................... 55. 表 4-1. 科學學習之後設認知構面正式問卷題項 ...................................... 58. 表 4-2. 雲端學習之學習態度構面正式問卷題項 ...................................... 60. 表 4-3. 過度自信特質構面正式問卷 .......................................................... 61. 表 4-4. 各構面現況分析與各構面保留題項分析一覽 .............................. 62. 表 4-5. 不同科學學習校正成長性類型,在不同單元之各階段落差總和 分佈、卡方值 χ2 與事後比較 ......................................................... 80. 表 4-6. 不同類型單元在科學學習校正成長性之 t 考驗 ........................... 80. 表 4-7. 模型適配度檢驗分析表 .................................................................. 81. 表 4-8. 模型假設驗證表 .............................................................................. 83. 表 4-9. 直接效果與間接效果分析表 ............................................................ 84. v.

(8) 圖次 圖 2-1. 體驗式探究教學模式(引自 Hong et al., 2007)。........................... 17. 圖 3-1. 研究步驟流程圖 .............................................................................. 30. 圖 3-2. 探究式學習歷程對於學生學習表現之研究架構 .......................... 32. 圖 3-3. 探究式學習歷程中,不同特性單元對學生學習表現之研究架構 .......................................................................................................... 32. 圖 3-4. 過度自信特質、學習態度、後設認知與學習成效之關聯性研究架 構...................................................................................................... 34. 圖 3-5. 使用者登入介面,輸入帳號及密碼後,點選登入鍵即可登入 35. 圖 3-6. 使用者登出介面,點選登出鍵即可登出 .................................... 35. 圖 3-7. 選擇課程介面,學生依照該次課程單元選擇課程活動 ............ 36. 圖 3-8. 課程討論介面 ................................................................................ 36. 圖 3-9. 學生各階段之隨堂測驗題介面,填答後需自我評估學習狀況 37. 圖 3-10. 學生完成該階段隨堂測驗題後,接收教師回饋 ........................ 37. 圖 3-11. 教師選擇課程介面,分為教師上課用與教師評論用 ................ 38. 圖 3-12. 教師上課用平台介面,與學生的平台介面一樣,方便進行講解 ....................................................................................................... 38. 圖 3-13. 教師評論用操作介面 .................................................................... 38. 圖 3-14. 課程一開始提供完整科學條件的提問 ........................................ 39. 圖 3-15. 第一階段教材,針對提問提供思考方向 .................................... 39. 圖 3-16. 第二階段教材,提供學生與提問主題相關網頁以進行查詢 .... 40. 圖 3-17. 第三階段教材,提供學生實際、明確的例子 ............................ 40. 圖 3-18. 第四階段教材,提供學生前三階段整合內容以及詳細說明 .... 41. 圖 3-19. 運用平板教學之教學環境 ............................................................ 42. 圖 3-20. 本研究之教學流程 ........................................................................ 44 vi.

(9) 圖 3-21. 活動測驗題,接續於各階段教材後進行 .................................... 46. 圖 3-22. 過度自信校正記錄,於完成隨堂測驗題後填寫 ........................ 47. 圖 4-1. 科學學習之後設認知一階驗證分析圖 ........................................ 59. 圖 4-2. 雲端學習之學習態度一階驗證分析圖 ........................................ 60. 圖 4-3. 過度自信特質一階驗證分析圖 .................................................... 61. 圖 4-4. 各單元學生之科學學習校正成長性人數分佈情形 .................... 66. 圖 4-5. 「第一單元、月亮」科學學習校正成長性人數分佈 .................. 67. 圖 4-6. 「第二單元、水生家族」科學學習校正成長性人數分佈 .......... 68. 圖 4-7. 「第三單元、奇妙的光」科學學習校正成長性人數分佈 .......... 69. 圖 4-8. 「第四單元、交通工具與能源」科學學習校正成長性人數分佈 ......................................................................................................... 69. 圖 4-9. 單元一活動一探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 70. 圖 4-10. 單元一活動二探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 71. 圖 4-11. 單元一活動三探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 71. 圖 4-12. 單元二活動一探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 72. 圖 4-13. 單元二活動二探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 73. 圖 4-14. 單元二活動三探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 73. 圖 4-15. 單元三活動一探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 74. 圖 4-16. 單元三活動二探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 75. 圖 4-17. 單元三活動三探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 75. 圖 4-18. 單元四活動一探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 76. 圖 4-19. 單元四活動二探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 77. 圖 4-20. 單元四活動三探究式學習歷程趨勢圖 ........................................ 77. 圖 4-21. 所有單元之探究式學習歷程三階段總計分佈 ............................ 78. 圖 4-22. 研究模型圖 .................................................................................... 83. vii.

(10) 第一章 緒論 本研究旨在瞭解學生於學習的歷程中,若運用以探究式教學法設計之 雲端自然科學平台,學生自我預期的學習成效與教師給予的回饋之間的差 距所產生的學習校正變化趨勢、學生面對未知答案的問題運用雲端自然科 學平台之探究式教學法訓練產生的自然科學學習校正,以及過度自信特質 與學生其他特質的關聯性。本章將針對研究動機、研究目的與待答問題, 研究範圍與限制進行說明,以及界定本研究之重要名詞。本章共分為四節: 第一節為研究背景與動機;第二節為研究目的與待答問題;第三節為研究 範圍與限制;第四節為名詞解釋,茲分述如下:. 第一節 研究背景與動機 壹、. 研究背景. 教育部於 2003 啟動了教育改革的工程,在其頒佈的《國民中小學九年 一貫課程綱要》中對「自然與生活科技學習領域」的「基本理念」作了如 下的說明: 「學習科學,讓我們學會如何去進行探究活動:學會觀察、詢問、 規劃、實驗、歸納、研判,也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實 驗或實地觀察的方式去進行學習,使我們獲得處理事務、解決問題的能力。 瞭解到探究過程中細心、耐心與切實的重要性。」 (p.335) ;在該文件中也 提出與基本理念相對應的教學方法「應以學生活動為主體,引導學生做科 學探究,並依解決問題流程進行設計與製作專題。而教學活動的設計應以 解決問題策略為中心,並依循確立問題、蒐集有關資訊、擬訂解決方案、 選定及執行解決方案、及進行方案評鑑與改進等程序實施教學」 。國民中小 學九年一貫課程綱要中也提到中小學生應培養的十項基本能力,其中也包 1.

(11) 括「激發主動探索和研究的精神」 、 「培養表達、溝通和分享的知能」與「培 養獨立思考與解決問題的能力」等基本能力。因此,如何培養下一代在變 化瞬息快速的環境中,學會如何批判思考並解決問題,同時具備科學態度 與人文關懷,已為各國教育改革與發展的首要標的(中華民國教育報告書, 2011) 。 由於資訊時代的來臨,使將來人類的社會活動範圍快速地擴張。因此, 「科技」與「科學」的發展終將重新回歸到以人為主角的「社會」之中。 美國科學教育(science-technology-society, STS)的教育理念認為,科學進步 的動力始於追求更完美生活以及解決問題的需求,科學教育在培養學生利 用科學知能來改進人類生活、解決社會議題或者作為未來職業選擇與學術 研究的準備。科學與科技的不斷進步將為人類帶來了更多的福祉,也讓人 類福祉的追求與生活問題的解決,更進一步帶動了後續科學的發展。從上 述文件來看「自然與生活科技學習領域」的改革方向,均強調高層次思考 能力和問題解決能力的重要性,而自然科學能力的培養,皆必須利用問題 解決的情境作為切入。 若單純針對問題解決的情境進行探討,Dewey(1933)認為在解決問題提 出創新想法的過程中,需要不斷檢視成果,並在反思中進行評估並選擇出 解決問題最佳的方案,整個過程皆需要運用創造思考與思辨能力。換言之, 科學是一種思考的模式,思考的產生起於有待解決的問題,在問題解決的 歷程當中,解決問題者運用創造思考衍生出新穎想法與事物,運用思辨能 力分析現況與理想差距關係、分析事物因果關係,辨別訊息可信度、判斷 法子適切性,評估想法可行性,作為解決策略的價值判斷。因此,提升個 人的思辨能力是增進問題解決能力的必要途徑。 許多研究也明確指出,探究式教學法確實能用以培養學生高層次思考 能力和問題解決能力,能夠提高學生科學概念理解並同時增進學生的科學 技能(Anderson, 1983;Mattheis & Nakayama, 1988;Sandoval, 2005)。透過學校 2.

(12) 課程的訓練培養學生的基礎科學能力,其中包括提問、批判性及系統性的 思考、下決策、問題解決等能力,進而得到能夠在科學與其他學科之間轉 移的基礎概念 (Leou, Abder, Riordan & Zoller, 2006) 。而自然科學探究活 動所追求的思辨能力是希望學生將已知、新知的科學知識透過觀察、推論、 實驗等過程結合,接著運用自我的科學推理與批判思考做出對科學知識的 判斷,並運用分析工具找出證據導出科學主張,以評估科學主張的可靠性 與泛用程度,最終對其發展的科學主張進行驗證、修正(Hurd, 1998);因此, 透過不斷的蒐集資料、主題式探究課程以及自身思維的學習校正歷程都將 對於自然科學思辨能力有所提升,進而促進自然科學的學習。 總而言之,近年在政策上的推動,針對探究式教學法所給予的科學訓 練格外強調學生面對情境的問題解決探究歷程,同時也重視學生是否能夠 培養出自我校正學習的能力;透過科學探究與討論分享的過程能夠整合已 知的知識,且在遭遇問題的過程也能夠調整思考的邏輯以及研究的方法, 以此為目標進行訓練,定能達到活化國民自然科學能力之最終目的。. 貳、. 研究動機. 根據《親子天下》2012 年針對國中生所做的學習力調查顯示,自然與 生活科技領域是國中生最不喜歡的科目之一,超過五成的國中生學習動機 低落,國中教育階段的教學沒有辦法激起學生對科學知識的熱愛,學生的 學習態度只能被考試驅動(何琦瑜、張瀞文、賓靜蓀,2012) ,如何提升學 生的學習態度及學習成就,是當前自然領域教師應當正視的課題。 為了讓學生重新找回學習自然科學的動機與熱情,達成有效教學的目 的,張添雄(2010)認為要促進自然與生活科技領域有效教學的主要活動 應包括:實驗實際操作、延伸教材增加深度和廣度、實施創意科學教學與 多元性評量、以及運用資訊科技融入教學與探究教學;林惠真(2010)也 認為在自然與生活科技領域融入資訊多媒體學習後,學生對多媒體具有良 3.

(13) 好的評價,且持有正向積極的看法,可見資訊科技導入自然與生活科技領 域確實有助於提升學生的學習效果與學習動機。 配合資訊科技不斷的演進,加速了教學與學習型態的改變,雲端教學 儼然成為資訊教學的趨勢,使用者只要擁有筆記型電腦、平板電腦、智慧 型手機等可以相容的載具,利用網路使用遠端電腦的資源及服務。雲端運 算平台也為教育與學習帶來許多的便利及效益,透過雲端平台整合教學上 所需要的服務,對學校行政端而言運用虛擬伺服器可以依照需求擴充所需 功能,將所需要的服務或是軟體放置在網路上也不需要擔心資料遺失或伺 服器損壞,對師生教學端而言教學將打破時間與空間限制,無所不在的學 習,提升整體便利性以及效率。事實上雲端科技與教育早已緊密結合,對 於雲端資料的存取服務與雲端平台的使用服務將會日趨頻繁(許惠美, 2011) 。 而過去在紀錄學生的學習歷程時,常會發現學生對於自身的學習狀況 會有過度自信(over-confidence)的現象。學習過度自信現象常出現在低學習 成就學生身上,其乃肇因於學生自身專業知識或專業技能之不足(Miller & Geraci, 2011),過度自信的人對事情的考量都很不充分(Hill et. al., 2005) , 而過度自信並不全然只會造成負面的效應,當其認定某種專業知識有相當 價 值 或 值 得 學 習 , 就 會 產 生 旺 盛 的 學 習 動 機 進 而 積 極 學 習 (Daniel, Hirshleifer & Sabrahmanyam, 1998) 。過度自信的人常會因其對於自身知識 或能力的過度信任,導致表現不佳(Barber & Odean, 2000)。而在預測事物 發展時,通常由於不會全面地蒐集想法及資訊,常導致推論出現謬誤或錯 誤(Haran, Ritov & Mellers, 2013)。過度自信甚至會影響其後設認知學習成 效(Miller & Geraci, 2014),當學習者對於自身先備知識的評估錯誤便直接 影響其後設認知及學習校正作用之正確發揮(van Loon et. al., 2013) ,但也 有實證研究提出學習者可以藉由自我評估 (self-judgments) 的方式訓練改 善,降低過度自信現象,進而提升學習成效 (Feyzi-Behnagh et. al., 2014) , 4.

(14) 而 Hong, Hwang, Tai & Chen (2014) 則以英文單字記憶 App 數位學習遊戲 為研究工具,發現使用此種校正記憶方式學習英文單字的過程能夠增進學 生的學習成效,因此本研究將嘗試延伸此研究成果將其校正學習方式應用 到自然科學學習領域中。 基於上述之研究背景與動機,本研究擬運用將探究式教學法融入雲端 之自然科學平台,用以探討學習歷程中學生自我預期的學習成效與教師給 予的回饋之間的差距所產生的學習校正變化趨勢、學生在面對未知答案的 問題產生的自然科學學習校正,以及過度自信特質與學生科學學習之後設 認知、雲端學習學習態度,甚至到後續自然科學學習成效之間的關聯性。 最終能獲得研究結論作為未來教師進行探究式教學之參考。. 5.

(15) 第二節 研究目的與待答問題 根據上節所描述之研究背景、研究動機以及相關蒐集的文獻,本研究 於探究式教學法搭配雲端自然科學平台的教學情境中,將針對學生於學習 歷程中自我預期的學習成效與教師給予的回饋之間的差異所產生的學習 校正變化趨勢,以及過度自信特質與學生其他特質的關聯性建立假設。. 壹、. 研究目的. 本研究將與行政院科技部補助之專題研究計畫「提升自然科學思辨能 力之雲端教學與評測系統發展研究」搭配進行,配合本次研究動機設定之 研究目的如下: (一). 探討學生於探究式學習歷程中,個人自然科學課程之歷程表現。. (二). 探討學生於探究式學習歷程中,個人科學學習校正成長的情形。. (三). 探討學生於探究式學習歷程中,不同類型單元課程對於個人科學學 習校正成長的差異情形。. (四). 探討學生的過度自信特質與其學習自然科學的後設認知特質之間的 關係。. (五). 探討學生的過度自信特質與其運用雲端平台進行學習之學習態度之 間的關係。. (六). 探討學生學習自然科學的後設認知與其自然科學學習成效之間的關 係。. (七). 探討學生運用雲端平台進行學習之學習態度與其自然科學學習成效 之間的關係。. 6.

(16) 貳、. 待答問題. 根據上述之研究目的,本研究之待答問題如下: (一). 探究式學習歷程是否能夠幫助學生提升自然科學課程學習表現?. (二). 學生於探究式學習歷程中,個人科學學習校正歷程是否趨於成長?. (三). 學生於探究式學習歷程中,不同類型單元課程是否會造成自然科學 校正學習成長的差異?. (四). 學生的過度自信特質與其學習自然科學的後設認知特質之間是否有 相關?. (五). 學生的過度自信特質與其運用雲端平台進行學習之學習態度之間是 否有相關?. (六). 學生學習自然科學的後設認知與其自然科學學習成效之間是否有相 關?. (七). 學生運用雲端平台進行學習之學習態度與其自然科學學習成效之間 是否有相關?. 7.

(17) 第三節 研究範圍與限制 本研究配合行政院科技部補助之專題研究計畫「提升自然科學思辨能 力之雲端教學與評測系統發展研究」所開發之小學四年級自然科學教材以 及雲端教學平台進行教學導入。由於時間有限以及實施課程的設備門檻上 等限制,本研究以立意取樣找尋種子學校,並且搭配雲端教學平台以問卷 調查法進行調查。本研究樣本預計為目前就讀台北市、新北市共 11 所國民 小學四年級的在校學生,在課程進行前,需先與該班級的自然科教師針對 本研究之課程核心內涵、教學流程以及問卷施測要點上作明確地溝通與說 明,以便釐清雲端學習平台中所有操作介面、選項所代表之確切意涵。 本研究著眼於探究式學習歷程中,學生自我預期的學習成效與教師給 予的回饋之間的差異所產生的學習校正、學習成效成長等變化趨勢,不同 類型單元課程對於自然科學學習校正成長的差異,以及過度自信特質與學 生其他特質的關聯性。由於研究時間、樣本等限制,本研究未能逐一將各 個單元每個活動特性列出,並針對其特性對於學生的學習校正表現、自然 科學學習校正成長、學習態度等議題進行探討,待往後學者接手後續研究。. 8.

(18) 第四節 名詞解釋 壹、 探究式教學法 Dewey(1938) 認為學生的學習來自於活動,經由擴展真實情況、問題 解決的經驗及和他人討論來學習。探究式教學為一種引導學生發現及解決 問題的教學方法,是以學生的探究活動為中心,從學習的情境中,教師引 導學生發現問題,認清問題的所在,提出可能的假設,擬定可行的解決方 案,選擇合適的方案,驗證假設並獲致結論,經由問題解決的過程,一方 面讓學生體會科學探究的經驗,學習到科學的過程與技能(張清濱,2000; 劉宏文、張惠博,2001) 。 本研究所使用的探究式教學法為體驗式探究鷹架教學法,分為提供思 考方向、提供範例、提供答案、提供答案解釋等四階段鷹架,配合國小四 年級自然科學教材融入雲端自然科學平台進行教學,本研究將上述課程模 式稱為探究式學習歷程,透過探究式學習歷程可以訓練學生面對自然科學 問題、解決問題的能力以及獨立思考能力。. 貳、 思辨雲 本研究之思辨雲是指「提升自然科學思辨能力之雲端教學與評測系統 發展研究」所開發之雲端教學平台,其融入體驗式探究鷹架教學法,將學 習歷程分為提供思考方向、提供工具尋找答案、舉例說明、給答案強化說 明等四個階段。 透過思辨雲進行自然科學課程,於課程剛開始教師會給學生科學主題 的提問,學生於前三個階段歷程皆要填答與主題相關的題目並針對自我填 答的狀況評估,每個階段完成後教師將依照學生填答狀況給予評斷回饋, 直到填答完全正確或三個階段完成為止才會進入第四階段,於第四階段將 會給予完整該主題資料並由教師說明。 9.

(19) 參、 校正學習 校正學習係指學習者對於自己學習的瞭解、學習準備與學習能力等特 質的判斷與真實狀況間對應程度,若學生先針對自己學習狀況作評估再進 行測驗,可用以評量其學習校正力高低(Winne & Muis, 2011)。在學習之校 正歷程中,學生會經歷確立學習目標與訂定計畫、執行計畫、小幅或大幅 調整等過程(Winne & Hadwin, 1998)。校正的歷程中,個人會針對自己學習 狀況作評估以進行學習調整,因此可能出現學生對自己學習狀況評估高於 以及低於實際表現的情形,即稱為過度自信以及自信不足(Keren, 1991; Schraw, 2009; Boekaertsm & Rozendaal, 2010)。 本研究定義之學習校正,係指於探究式學習歷程中,教師針對該單元 內容切分為四個階段進行探究引導,在各個階段學生都必須針對該核心問 題進行思考並填答題目,透過每階段的校正引導最終釐清想法;若在探究 四階段歷程中間學生回答出正確答案,則跳過其他階段直接到第四階段給 答案強化說明。. 肆、 過度自信特質 Glaser and Weber(2007)認為過度自信特質是人們在進行判斷時產生的 偏離校正的效應,或者在進行決策的當下產生過度樂觀的認知偏差。Moore and Small(2007)所提出的訊息差異理論則認為在簡單的任務中,人們總是 認為自己的表現比別人好,但在困難的任務中,人們一般都會認為自己的 表現比別人差。 本研究將過度自信特質定義為學生在答題之前,對於自身填答狀況的 自信程度;經過填寫研究者所改編之「過度自信特質量表」後所產生的得 分,來界定學生過度自信特質的高低情形。. 10.

(20) 伍、 後設認知 Cross and Paris(1988)認為後設認知是學習的過程中能對知識與思考進 行控制的活動,其將後設認知架構區分為「對於認知之自我評估知識(selfappraised knowledge about cognition)」及「思考的自我管理(self-management of one’s thinking)」,前者是針對自己對自身所擁有知識的評估,後者則是 個人對整體認知活動的運用、評估與管理。而 Hacker(1998)則認為後設認 知是指人們對自己認知歷程的瞭解,其涉及到學習者對整個學習認知歷程 的主動控制,包括如何處理學習任務、監控理解自我學習狀況、在完成任 務的過程中進行評估、修正等情形。 本研究將後設認知定義為個體在學習自然科學時,對自身認知、思考 的評估與管理;經過填寫研究者所改編之「科學學習之後設認知量表」後 所產生的得分,來界定學生後設認知的高低情形。. 陸、 學習態度 學習態度係指學生進入學習環境受其影響之下,對於所學事物內容抱 持著正向與負向的評斷或是贊成與反對的行為傾向,其中學習態度可再劃 分為學習者對於課業內容學習的態度與其對學習環境的態度(秦夢群, 1992;沈煒比,2012) 。 本研究將學習態度定義為個體運用雲端平台學習時,對所學事物、雲 端平台資訊的態度,以及與老師、同儕互動的態度;經過填寫研究者所改 編之「雲端學習之學習態度量表」後所產生的得分,來界定學生學習態度 的高低情形。. 11.

(21) 柒、 學習成效 在本研究中,學習成效是以「提升自然科學思辨能力之雲端教學與評 測系統發展研究」所開發之科學思辨評量作為測量工具,評量共分為五個 向度,分別為知識、情境與條件區別、分類舉例、學理銜接、統整。受試 者在經歷四個階段的學習校正後,進行該活動主題之科學思辨評量,答對 題數越多,表示受試者該活動主題的學習成效越佳。. 12.

(22) 第二章 文獻探討 本章針對探究式教學法、自然科學雲端運算平台、後設認知、學習態 度與答題自信之相關文獻加以探究分析整理,建立本研究的理論基礎、研 究架構及問卷發展的依據。本章內容共分五節,第一節為探究式教學法, 介紹探究的意涵、探究式教學法並延伸至體驗式探究鷹架教學法;第二節 為自然科學雲端平台,介紹雲端運算、資訊科技融入自然科學教學等概念 及相關文獻;第三節為後設認知相關研究探討,介紹後設認知、科學學習 之後設認知、學習校正等概念的意涵,以及探討過度自信特質的相關研究; 第四節為學習態度相關研究探討,介紹態度以及學習態度的意涵;第五節 為答題自信相關研究探討,介紹自信心的意涵以及答題自信的相關研究。. 第一節 探究式教學法 探討探究式教學前,必須由對於知識的建構方式有所瞭解,進而延伸 理解探究以及探究式教學的意涵。而知識的建構方式以建構主義 (constructivism)著墨最多,建構主義源自「人本」或「個人主體」的哲學觀 點,其所強調的是學習者的主動性。在學習的過程中,學習者並非被動的 全盤接收,而是基於先前的經驗、知識主動地建構知識。在 Piaget(1970) 所 提出的發展認識論(genetic epistemology) 中,Piaget 認為科學知識不是靜止 的也不是瞬間轉換的,而是持續建構、轉換再組織的歷程,個體因為過去 經驗的不同而產生不同的詮釋而建構出不相同的知識;此外,他認為認知 (knowing)的基本方式不是來自感官,而是來自行動(actions),認知行動乃是 透過認知主體與生俱來的心智(hereditary intelligence)為了達到特定目的而 不斷朝目標(objects)運作,而形成個人獨特的認知結構(structures)或基模 (scheme)的歷程。探究式教學法即為延續發生認識論概念的教學方法。 13.

(23) 壹、. 探究的意涵. 過去許多研究中, 「探究」被定義為人類找尋問題與解決問題的過程(歐 陽鍾仁,2000;黃鴻博,2000) 。李明堂、郭明堂(1995)提到「探究」一 詞,廣義的意義即是學生自行研究訂定問題,探究、組織出自然界的各種 現象,並探求其科學概念。而 Anderson(2002)認為「科學的探究」是指科 學家透過不同的方式去瞭解、探索自然,並依據其研究得到的證據做出對 自 然 世 界 的 推 論 與 解 釋 。 另 外 在 國 家 科 學 教 育 標 準 (National Science Education Standards, 1996)中探究式教學所使用的「探究」一詞意指學生有 興趣參與學習的過程;它同樣也是主動學習的過程-學生主動去做某些事, 而非迫使他們去做。Phillips(2002)指出,在國家科學教育標準中所描述之 「探究」一詞為複合概念,其中包含了基本的科學過程技能以及整合的科 學研究技能,其必須同時也運用批判及邏輯性思考等能力。 基於上述的觀點,可看出其共通之處,探究一直被定義為找尋問題及 解決問題過程中不可缺少的過程,是一個尋找的動作及過程方法。由這些 共同點可以看出,探究最根本所強調的就是去研究問題及探討現象的方式。 因此探究式教學的核心概念即為著重於此探究精神,進而引導學生從事探 究學習活動的教學互動方式。. 貳、. 探究式教學法. 自 70 年代之後,各國教育學者紛紛倡導探究式教學,鼓勵自然科學教 師能夠開發「以學習者為中心」的課程模式來進行教學。透過探究式教學 除了能提升學生的科學概念與科學能力(Minner, Levy & Century, 2010),同 時也能夠培養學生主動建構、整合、內化資訊、應用與遷移資訊的能力 (Brooks & Brooks, 1993)。因此,探究式教學具備培育學生科學能力與激發 學生創新知識的能力,為新興科技人才奠定良好的基礎,也被視為是培養 科學過程技能的有效方法(Mattheis & Nakayama, 1998; Sandoval & Morrison, 14.

(24) 2003)。 過去研究顯示,學生往往無法獨自將他們探索、觀察與潛在的科學概 念相互連結(Bianchini, 1997; Jimenez-Aleixandre, Rodriguez & Duschl, 2000)。 Dewey(1938)所提出的實用主義談到學生的學習始於實際活動以及實踐體 驗,透過真實情境面對與解決問題的經驗以及和他人討論的過程來學習。 而根據 Stahl(2000)對於知識建立過程的架構則指出,人類理解的循環是從 個人隱性知識或背景知識(pre-understanding) 開始,藉由發現問題之後的解 讀以形成個人信念(brief),最後藉由闡明計畫以及解決衝突或填補缺口,最 終能獲得新的理解方式,進而形成一個循環。因此,在探究式教學的過程 中,教師單純扮演引導者引導學生主動學習,提出問題或提供與教學主題 相關的資料,並且以學生為中心鼓勵學生主動進行假設、探究、驗證、歸 納、討論及解釋問題。陳美如(2001)也指出,探究式教學鼓勵學習者充 分融入認知過程,使學習具有生命力,並從中學習自我判斷與選擇,主動 去詮釋理解、建構理念,擴增個人經驗,使學習能成為理性創造、反省與 重建的過程。 受建構理論的影響,探究式教學法除了強調以學生為主體的學習方式 之外,也重視學生學習的歷程(張清濱,2000;洪文東,2000) 。從 Ellis(1981) 將探究教學法定義為:針對特定問題,選擇、蒐集和處理資料的過程,並 推論資料的意義。由於探究式教學法是歷程取向的教學方法,從發現問題 到解決問題的歷程都至為重要,必須從問題出發產生學習活動,因此教學 的情境中,教師引導學生發現問題,認清問題的所在,提出可能的假設, 擬定可行的解決方案,選擇最適合的方案,驗證假設並獲致結論。 綜上所述學者對探究式教學法的看法,探究式教學法係指教師透過提 出探究性問題或是教學主題相關資料,引發學生探究的精神, 進而讓學生 去探索周遭世界的過程,藉以培養學生積極、主動、創造等科學態度,及 使用科學性的假設、觀察、驗證假設、歸納、解釋以及討論等科學方法。 15.

(25) 主動建構自己所認知的自然世界。. 參、. 體驗式探究鷹架教學法. Kolb 在 1984 年 所 著 的 《 體 驗 學 習 ─ 體 驗 爲 學 習 成 長 的 來 源 》 (Experiential learning: experience as the source of learning and development)中, 主張學習是由體驗轉換以建構知識的過程。體驗學習可分為四個階段:直 接的體驗、觀察與反思、形成抽象的概念、應用概念於新環境,形成一個 四階段的體驗學習圈(experiential learning cycle),這種動態是經由親身生活 體驗而獲得知識的教學過程(謝智謀,2003) 。以 Kolb(1984)所提出的四階 段體驗學習圈為基礎,參考 National Research Council(NRC, 1996)所提出的 科學探究教學模式的五個階段:1.學生圍繞科學性問題展開探究活動;2.學 生獲得證據以幫助他們解釋和評量科學性問題;3.學生根據事實證據形成 解釋,解答科學問題;4.學生經由比較其他可能的解釋,來評量自己的解 釋;5.學生要溝通辯解他們所提出的解釋;Hong, Park, Chun and Kim (2007) 綜合兩者的看法,將其合併成為體驗式探究教學模式:1.體驗(experiencing): 藉由生活體驗,探究所發生的現象,並類化思考舉出相類似的例子;2.反 思(reflecting):根據類化的現象進行反思,舉出無此現象的例子;3.概念化 (concepting):綜合前面兩者,嘗試解釋為什麼會這樣,最後形成可理解的 概念;4.應用(applying):將歸納的這些概念應用於日常生活中;將體驗式 探究教學模式整理如圖 2-1 所示。. 16.

(26) 圖 2-1. 體驗式探究教學模式(引自 Hong et al., 2007)。. Hong et al. (2007) 針對自然與生活科技學習領域動手操作的科學性問 題,利用體驗式探究教學設計教學模組在國小進行實驗教學,結果發現學 生容易在「嚐試解釋以形成可理解的概念」發生困難,探究其原因是因為 自然科學綜合能力不夠,需要鷹架引導才能幫助學生概念化。「鷹架」 (Scaffold) 源自於 Vygotsky 之社會文化觀點,認為真正教學的地方是在「近 側發展區」(zone of proximal development, ZPD),藉由教師或同儕協助能力 不足的學童搭建鷹架,使學童能充分學習、內化探究的技巧,並且慢慢獨 力學習(Vygotsky, 1978; Wilhem et al., 2001) 。Kaartinen and Kumpulainen (2002)根據 Vygotsky 社會文化論的觀點,在教師對學生提問的探究學習過 程中,提出四種師生互動的向度:1.交談策略,著重於透過交談過程而逐 步解讀問題的狀況;2.邏輯過程,著重於探索原因、尋求證據、推論結果的 歷程;3.解釋的本質,著重於對於情境因果、情境描述的解釋以及實例的 解釋;4.認知的策略,著重於使用證據、已知的原理探求未知的事物。 Hong, Hwang, Lu and Tsai(2016)採用 Kaartinen and Kumpulainen 的師生 互動向度發展鷹架式提問教學,依序漸近,包含:1.提供思考方向,2.提供 範例,3.提供答案,4.提供答案的解釋。盧秀琴、洪榮昭與蔡春微(2008) 綜合「體驗式探究教學模式」的鷹架理論,將其稱為體驗式探究鷹架教學 法,即教師在引導學生進行體驗式探究學習時,因學生的不同需求,漸進 17.

(27) 搭設鷹架,依序為提供思考方向、提供範例、提供答案、提供答案解釋等 四階段鷹架引導學童。 為了有效率的搭設鷹架,教師在不同的學習狀況之下必須導向不同的 策略(Hong et al., 2016)。許多研究者也提到可以透過師生發問、討論的合 作學習模式訓練學生思考進而產生有意義的學習(Li et al., 2011),而有意義 的學習可以受四個向度的思考方式所影響(Quellmalz & Hoskyn, 1997),包 含 1.歸納思考(inductive resoning),能夠區辨不同類別,並能從中找出原則、 規律或條件的思考方式,建議教師在引導時以列舉屬性、引導找出原則或 條件的方式。 2.衍生思考(deductive reasoning),能運用已連結的認知分支 推論出多方面現象的心理機制,建議教師在引導時以生活中哪些其它的現 象符合這些原則或條件切入(Reverberi et al., 2009)。 3.類化思考(analogical reasoning),利用先備知識來構築新的學習內容(Richland et al., 2010),類化 思考需要具備整合複雜事件關聯性以及避免相似事件混淆的能力 (Blackstone et al., 2005),建議教師在引導時以生活中的類似現象或例證切 入。 4.逆向思考(reversible reasoning),運用對比的選項來改變思考途徑的 方向(Driscoll & Moyer, 2001),同時給於明確的情境資訊(Bourgeois-Gironde, 2010),建議教師引導時以生活中哪些事件沒有該現象或提出例證幫助學生 思考。 綜上所述,本研究將運用依照體驗式探究鷹架教學法所設計之國小四 年級自然科學教材,同時透過雲端自然科學平台進行自然科學課程,將學 習的主動權交給學生,教師扮演引導者的角色,藉以探討探究式學習歷程 對於學生之影響。. 18.

(28) 第二節 自然科學雲端運算平台 壹、. 雲端運算. 美國國家標準與技術研究院網站(National Institute of Standards and Technology's web site, NIST)提出雲端運算(cloud computing)的定義:雲端運 算是一種無處不在,方便且適用網絡存取,也是一種可彈性配置的運算能 力資源池如網路,伺服器,應用程式及其他功能的共享模式,能夠以最少 的資源調配並公開與管理工作或服務提供者的互動。而雲端運算可由五個 基本特徵、三個服務模型和四種部署模型組成(Mell & Grance, 2011),分別 為, (1)五個基本特徵:隨需求採自助服務、隨時隨地用任何裝置經由網 路存取、多人共享資源池、快速重新部署靈活度以及監控與量測的服務; (2)三個服務模式:軟體即服務(Software as a Service, SaaS)、平台即服務 (Platform as a Service, PaaS)與基礎設施即服務(Infrastructure as a Service, IaaS); (3)四種部署模式:公有雲、私有雲、社群雲及混合雲。有許多學 者提到雲端學習平台的開發若能導入 IaaS 和 SaaS 等概念,將對於系統運 算能力、數位學習體驗、協同學習對學生所帶來的幫助等學習效率的提升 (Marc, Heiko & Georg, 2009 ; Doelitzscher et al., 2010) 。 美國 IMS Global Learning Consortium 認為未來學習科技發展趨勢,分 為下列十點:1.雲端教學推動、2.協同學習、3.數位學習與智慧教室、4.個 人化學習資源、5.結果式導向教學支援、6.模擬式學習遊戲、7.教學資源分 享、8.數位學習網路、9.數位學習內容開發與管理及 10.分享式學習平台。 而雲端運算平台能夠塑造一個綠色節能的數位網路學習環境,並透過雲端 運算基礎設施和相關的機制,能夠穩定、均衡、有效地利用資源,並兼顧 數位網絡學習系統的發展性(Dong, Zheng et al., 2009)。 綜上所述,本研究將利用雲端運算強大運算能力的優點,運用「提升. 19.

(29) 自然科學思辨能力之雲端教學與評測系統發展研究」所建置雲端教學平台, 並配合其發展教材之使用、即時評量、歷程記錄等模組,藉由可快速運算 且即時回饋的各種教學服務,提供師生進行教學活動,建構無所不在的學 習環境。. 貳、. 資訊科技融入自然科學教學. 許多研究皆對於資訊科技融入自然領域教學抱持正面肯定的態度(林 惠真,2010;王柏鈞,2011) 。教師若能運用資訊科技,整合聲音、圖片、 文字、動畫、遊戲等多媒體方式來呈現教材,較能夠引起學生在自然領域 的學習動機與興趣(王柏鈞,2011;林香利,2011) 。也有研究指出運用資 訊科技融入自然領域教學,因學校地理位置及學生屬性的差異,學生學習 成就不一定會提高,但大多學生的學習態度明顯提升,甚至對低成就的學 生而言,學習態度有立即而明顯的提昇(許暉東,2010) 。此外,劉子鍵(2012) 認為透過教育雲端等資訊科技融入教室學習情境,並不會直接轉換為教學 效能,也不會直接改變教師的教學方式,因此教師仍然必須充分從教育與 學生學習的角度來嚴格思考課程特性、學習者行為、學習者操作需求等條 件是否能夠配合,而自然領域教師更應善用資訊科技,發展適合的教學方 法及策略。 綜上所述,資訊科技融入自然領域教學確實有助提升學生的學習態度 與學習成就,而本研究所運用之思辨雲亦屬於資訊科技的一部分,將其導 入國中自然領域的課程,藉由鷹架教材、即時評量、歷程記錄等模組,供 師生進行教學以引導學生思考,也讓學生學習的內容更加多元豐富,進而 提升學生的學習成效與學習態度。. 20.

(30) 第三節 後設認知 在探究式學習歷程中,學生圍繞著問題核心找尋資料,透過討論找出 最適合的答案,藉由各個階段鷹架的架設,學生進行後設認知,將原有的 科學概念作為基礎,並且試圖將原有的概念與新建構的概念進行統整。因 此,本節針對後設認知、學習校正以及相關研究進行探討。. 壹、. 後設認知的意涵. 後設認知是「思考如何思考」的過程,或指個人對自身認知歷程的掌 握程度,其涉及到學習者對整個學習認知歷程的主動控制,包括面對學習 任務如何處理、查覺自身學習狀況並在學習的過程中進行評估、修正等動 作(Hacker, 1998)。張春興(1991)認為後設認知是一種認知能力,但它和 注意、辨識、記憶、理解等認知能力不一樣之處,在於認知能力是對外在 物理世界的認知,而後設認知是對認知的認知。後設認知主要有兩種功能, 第一種是「知道」的功能,即知道自己擁有什麼知識、經驗與認知的策略; 另一種是「指揮與使用」功能,即指揮與使用自己知識或認知策略,去應 付某種特定學習、記憶、思考或解題的工作(鄭昭明,1993) 。因此,將後 設認知方法運用在學習過程中,主要意義是讓學習者知道自己所處的環境、 可利用的資源,自己與他人的能力或價值,而在學習中可以掌握目標,瞭 解要學習什麼、為何要學習。此外,許多學者對於後設認知的內涵有不同 的見解,其中 Flavell(1981)認為後設認知即「認知監控的模式」 ,其包含「認 知目標」、 「認知行動」 、 「後設認知知識」 、 「後設認知經驗」四者之間彼此 互相影響。而 Brown(1987)將後設認知定義為學習者對自我認知系統的瞭 解與控制,且著重於後設認知的知識結構與其認知結構間的關係。Cross and Paris(1988)認為後設認知是學習的過程中能對知識與思考進行控制的活動, 其 將 後 設 認 知 架 構 區 分 為 「 對 於 認 知 之 自 我 評 估 知 識 (self-appraised. 21.

(31) knowledge about cognition)」及「思考的自我管理(self-management of one’s thinking)」,前者包括對於自我擁有陳述性、程序性及條件性知識的評估, 後者則是個體對認知活動的計畫、評估與調節。此外,Paris and Winograd (1990)所發表的後設認知模式,在互動關係上延續 Flavell 理論的精神,闡 述「對於認知之自我評估知識」與「思考的自我管理」的內涵及其間所呈 現的互動關係。綜合以上,本研究將後設認知定義為個體對自身認知、思 考的評估與管理。. 貳、. 科學學習之後設認知意涵. 當前科學教育強調的是後設認知思考技能與科學知識的學習結合,有 許多研究提到在進行科學概念的學習,若將後設認知思考融入科學學習歷 程中,其所學習的概念可維持較長的時間,且幫助學生展現較為長久的理 解,此外若同時運用自我評量的策略進行學習,將更有助於連結深入自我 調整學習及後設認知技能,使得學習成效更為提升(Georghiades, 2004; Kirby & Downs, 2007)。此外,Keselman(2003)指出,若青少年缺乏進行探 究所需的認知與後設認知技能,建議運用軟體介入以加強學生後設層次與 執行層次的探究技能,幫助學生提高對學習的注意力以及對學習成果的預 測。綜上所述,若能夠在探究學習的過程中融入自我評量以及教學媒體, 定能提升後設認知技能與科學後設認知層次。. 參、. 學習校正之意涵. 學習校正(learning calibration)係指學習者對於自己學習的瞭解、學習準 備與學習能力等特質的判斷與真實狀況間對應程度,若學生先針對自己學 習狀況作評估再進行測驗,可用以評量其學習校正力高低(Winne & Muis, 2011)。在認知學習典範的感知(Hart, 1965) ,研究者將要求研究對象回憶 22.

(32) 曾經回憶失敗的資訊,即個體對於自己記憶的後設認知,其回憶結果越精 準就代表預測結果也會越準確(Sacher et al., 2009)。校正表現良好的學生, 通常學業表現也較佳,其學習校正、及充分利用資訊學習的能力也較佳 (Nietfeld & Schraw, 2002)。也就是說,能夠準確預測考試成績的學習者, 其課業表現也會較佳(Hadwin & Webster, 2013)。 綜上所述,本研究希望探討教學過程中運用探究式教學法將對於學生 之自然科學學習校正歷程的影響。學生於探究式學習歷程中,必須圍繞著 問題核心找尋資料,透過小組討論、資料查詢整合出最適合的答案,藉由 各個階段鷹架的架設歷程,幫助學生釐清自然科學課程內涵,並藉此觀察 學生自我校正科學概念的歷程。. 23.

(33) 第四節 學習態度 壹、. 態度的意涵. 態度指的是人對於人、事、物及其周遭世界,依照其認知與喜好所表 現出來的一種持久和一致的行動傾向(張春興,1991) ,態度並非與生俱來, 態度的形成及行為表現會因為個體的不同,如性格、經驗、學習及社會環 境等因素而有所差異(Koballa, 1988)。 徐光國(1996)將態度定義為個人接觸到某些的特定事物、觀念或人, 在認知、情感和行為傾向上抱持一種正面或負面之持久性評價的傾向。 蔡幸君(2012)則認為態度中含有認知和情感兩種成份,所以在對人 事物的態度表現也有積極與消極之分;所以態度是個人一種逐漸形成的持 久性心理反應,並且對於人、事、物的評價和思考等行為具有影響力,具 有正向、負向及強、弱程度,而且會改變。 綜上所述,可以將態度分為三種成分(Walter & Breckle, 1984; McGuire, 1986; Weber, Blais & Betz, 2002): (一) 認知成份(cognitive component):個人對於人、事、物的信念、觀念 或看法,有善與惡、贊成與反對,或利與弊的了解和判斷。 (二) 情感成份(affective component):為個人對人、事、物的喜好與感情, 屬於內心的體驗。 (三) 行為成份(behavioral component):是個人對人、事、物所進行的行 為傾向,但所指的並非行動本身,而是一種心理傾向。. 貳、. 學習態度的意涵. 若將態度的內涵導入教學的環境中,秦夢群(1992)將學習態度定義 為學生進入學習環境受其影響之下,對於所學事物內容抱持著正向與負向 的評斷或是贊成與反對的行為傾向,其中學習態度可再劃分為學習者對於 24.

(34) 課業內容學習的態度與其對學習環境的態度;前者為學習者對於學習動機 和興趣,後者為周圍環境的變數。 黃珮瑛(2007)認為學習態度是經由學習者的認知、情感和意向所構 成,學習者會依其成長背景、生活經驗和能力以及教師、課程和學習環境 所產生交互作用的一種反應。 吳學偉(2013)指出學習是一種認知行為,是從無到有過程;而態度 可視為個人對某一觀念的整體評價,一種長期一致的傾向,表示對某種行 為的偏好程度。學習態度則可以指學習者對學習環境、教學情境、教師或 同儕之間所引起的心理反應,而表現出一種消極或積極的態度。 沈煒比(2012)將學習態度定義為學習態度為學習者在學習相關活動 時,對所學事物上產生的正向或負向的認知與態度。而在學習態度的構面 方面,許多學者也將此分為下列三個面向: (一) 對教師的態度(attitudes toward the teacher) 學生對教師教學方式的看法與評價,如教師與學生互動的方式、 教學策略以及教學過程中帶給學生的感受等。 (二) 對同儕的態度(attitudes toward peer students) 學生在學習過程中與同儕的互動狀況,如個人與他人或團體的互 動、團體間的互動以及個人所觀察到其他同儕間的互動。 (三) 對學校環境的態度(attitudes toward school environment) 學生對學習情境的觀察與互動,如校園情境佈置、學生作品展示 以及校園學習資源之運用等。 綜上所述,本研究將學習態度定義為「學習者在進行學習相關活動時, 與教師、同儕、教學環境以及所學內容交互互動產生的正向或負向的認知、 情意與行為為傾向」 。本研究希望將探究式教學加入雲端平台的元素,因此 自上述學習態度定義中,特別針對教學環境探討學生於自然科學課程中運 用雲端教學網頁之學習態度。 25.

(35) 第五節 答題自信 壹、. 自信的意涵. Maslow(1943)的需求層次理論(hierarchy of needs)中提到自信是當第四 層次的自尊需求被滿足時,所獲得的一種情感體驗。Coopersmith(1967)則 提到了自信與自尊有關,其認為自信是個人對認同自我的能力、身分、成 就、價值的一種信心程度。Jackson(1984)也指出自信是一種易隨環境調整 的自我評價狀態,亦是一種人格特質。Bandura(1977)在自我效能的概念中, 認為對自己能力的掌握及對自己能否勝任的信念就是自我效能,而這種對 自身的信念就是一種自信。而 Wilhite(1990)從學生學習的角度來看,認為 學習者在嘗試學習時,相信自我能掌控自己學習表現的一種評判能力,便 是一種自我效能,而這種自我效能就是一種自信。Branden(1994)將自尊分 為自我尊重(self-respect)及自我效能兩個面向,而自信則是由此兩個面向相 互交集的部份所構成,其中自我效能則是對自身能力的信心,也是一種對 自我能力(self-competence)的評估。 張春興(2001)指出自信心是指個人對自己的信任,對自己所知者及 所能者皆能有信心,也能對自己所做的事或所下的判斷不存有懷疑;而張 春興也認為自信雖然與自我效能有關,但兩者並不完全相同,自信指個人 對自己所作所為之事具有信心,是指個人對處理一般事務時的一種積極態 度。自我效能是指根據自己的以往經驗,對某一特殊工作或事務,經過多 次成敗的歷練後,確認自己對處理該項工作,具有高度的效能。王娥蕊、 楊麗珠(2006)認為自信是指個體對自身行為能力與價值的認識和充分評 估的一種體驗。而黃月純、楊德清(2011)則認為信心是個體對自己能力 的一種信仰程度。 綜合以上所述,本研究將自信視為個體對自己能力的信任程度,具有. 26.

(36) 方向性與強弱度,是可被測量的。信心是一種具備雙向特性的人格特質, 通常我們視信心是一種積極正向的特質,但是它也可能變成過度自信(overconfident)而成為負向特質。而在學習上,答題信心則是指對自我及自我學 習能力的掌握程度,能幫助個體做出正確合宜的判斷,當學生發生過度自 信狀況時,可能導致選擇認知策略的錯誤(Winne & Perry, 2000; Winne, 2004; Boekaerts & Rozendaal, 2010)。. 貳、. 答題自信相關研究. 雖然國內對學習信心方面的研究不少,但以答題自信為相關研究主題 的教育相關論文並不多。其中,朱英慈(2010)以自編之「物理認知能力 及自評答題信心測驗」為研究工具,讓學生自評答題信心,並進一步探討 物理認知能力、性格類型、學習動機、學習態度等因素對答題信心的相關 研究。研究指出性格類型對答題信心有差異表現,而學習動機、學習態度 與答題信心皆有顯著正相關。 林怡如(2008)將答題信心分為答題正確率、答題速度、對自身能力 的自信(以計算為例)等不同的向度。王榕榆等人(2008)改進原本以學 生自評為主的答題信心方式,加入以答題時間為考量,發展出一套融合時 間因素的答題信心度線上診斷測驗系統。呂秀娟(2010)在自編之「高中 學生數學自我檢測問卷」中,讓學生自評其數學答題自信量表,並藉此檢 測學生的數學答題信心。其研究指出,答題自信與學習成就、學習自信皆 呈現正相關,而透過晤談分析亦指出學生過往的學習經驗(是否曾做過類 似的題目)、對教材的理解程度、試題的難易皆會影響數學答題自信。 綜上所述,本研究希望藉由自評答題表現以及實際的解題過程,讓學 生能更清楚自己的能力,並且探討學生在答題時的過度自信對於其自身在 學習表現、學習態度等方面的影響。. 27.

(37) 28.

(38) 第三章 研究設計與實施 本研究依據研究目的與文獻分析建立以問卷調查法為主的研究架構, 透過自然科學課程的探究式教學實驗,並運用雲端教學網頁蒐集測驗成 績,最後進行問卷調查後進行資料分析。本章總共分為八節,第一節為 研究步驟;第二節為研究架構與假設;第三節為研究方法;第四節為研 究對象;第五節為研究平台;第六節為研究環境與資料收集;第七節為 研究工具;第八節為資料處理,茲分述如後:. 第一節 研究步驟 本研究由探討研究背景與動機開始,訂出研究主題並進行相關文獻 蒐集,從相關理論分析及文獻的回顧中,整理適合本研究的研究架構及 理論背景依據,並確立研究問題,並進行問卷調查研究,問卷回收將所 得資料加以分析,整理提出本研究的研究結論,並針對後續研究提出建 議,依此概念整理出研究步驟,如圖 3-1 所示。茲將研究各個步驟內容分 別說明如下: 一、 確定研究主題:提出研究目的與動機,進而確認研究題目。 二、 蒐集相關文獻:收集與研究主題相關的研究論文、書籍及期刊雜誌 資料等。 三、 擬定研究設計:針對本研究之目的與內容,提出具體可行之研究方 法。 四、 研究模式與假設之建立:針對研究問題擬定研究假設與架構。 五、 發展測量工具:根據研究主題、研究假設與相關文獻進行問卷編制 工作。 六、 資料分析:運用卡方分析、時間序列、重複量數變異數以及 AMOS 29.

(39) 模型檢驗來分析蒐集的數據,以驗證研究模式與假設。 七、 結論與建議:針對自身研究做結論,並針對未來研究做建議。. 確定研究主題. 蒐集相關文獻. 擬定研究設計. 研究架構與假設之建立. 發展測量工具. 資料分析. 結論與建議 圖 3-1. 研究步驟流程圖. 30.

(40) 第二節 研究架構與假設 本研究架構共分為兩個部分,第一個部分為針對學生之探究式學習歷 程進行探討,經過探究式學習歷程,觀察學生對於自己學習狀況評價與教 師回饋之變化趨勢,兩者是否趨於收斂?此外,探討在記憶性、推理性單 元兩種不同特性的活動中,不同自然科學校正成長程度的學生的分佈比例 是否具有顯著的不同?是否會校正產生成長?第二個部分欲探討不同程 度過度自信特質的學生於學習態度、後設認知與學習成效等四個構面之相 關性。依照上述兩個部分分別建立研究架構與假設如下。. 壹、. 探究式學習歷程 Hirsh-Pasek, Golinkoff, Berk and Singer(2008)指出,情境式的探究教. 學最適合用以學習自然科學,而小學階段的好奇心與動機,是建立學習 自信心與成功學習的關鍵,因此更應該避免採用過多會壓抑學生學習動 機與自主學習態度的講述式教學課程。近年,也有許多國小社會、閱 讀、自然等科目的實證研究將主題放在學生的學習歷程,其中發現教學 若搭配校正式學習策略除了能提升學習成效外,也能學習態度有所提升 (黃俊傑,2007;林佳慧,2009;陳碧華,2010;許雅惠,2012)。本研 究希望瞭解探究式教學歷程搭配校正式學習策略,對於學生自然科目學 習表現的影響,因此提出研究假設與架構,如圖 3-2 所示: Time-H1:探究式學習歷程能夠幫助學生提升自然科學課程學習表現。 Time-H2:探究式學習歷程能夠幫助學生提升自然科學校正成長性。. 31.

(41) Time-H1. 自然科學 課程表現. 體驗式探究鷹架教學 雲端教學 Time-H2 圖 3-2. 自然科學 校正成長. 探究式學習歷程對於學生學習表現之研究架構. 陳怡君(2005)提到學生在心理上的差異決定了個人在學習的態度、 選擇、決策習慣上的不同,也影響了感知、記憶、思考與問題解決的模式, 進而將影響學習表現。諸多自然、數學領域的研究都提到認知風格不同的 學生對學習的方式、模式皆有所偏好也造成學習成效上的差異(陳怡君, 2005;陳宏漳,2006;劉天翔,2009) 。本研究希望探討探究式學習歷程中, 學生於不同特性的單元活動中,其自然科學校正成長狀況,因此提出研究 架構,如圖 3-3 所示與研究假設如下: Time-H3:在記憶性、推理性兩種不同特性的單元活動中,學生的自然科學 校正成長性的分佈狀況具有顯著差異。 單元特性 1.. 記憶性單元. 2.. 推理性單元. Time-H3. 自然科學 校正成長. 圖 3-3. 探究式學習歷程中,不同特性單元對學生學習表現之研究架構. 貳、. 過度自信特質、學習態度、後設認知與學習成效之關聯性. 一、. 過度自信特質與後設認知、學習態度的關聯性. 許多研究中提到,過度自信可能導致選擇認知策略的錯誤;而當自信 不足時可能會導致過度學習(Winne & Perry, 2000; Winne, 2004; Boekaerts & Rozendaal, 2010)。此外,Kleitman and Stankov(2007)的研究發現自信心與 32.

(42) 後設認知歷程存在著中度相關的關係,學生答題時的自信心不只與答題正 確的表現相連,也與能確認哪些事件是不會發生的「確信水準(sureness level)」有相關。本研究希望透過探討過度自信特質瞭解學生學習狀況,故 提出假設如下: R-H1:探究式學習歷程中,學生的過度自信特質對雲端學習之學習態度有 顯著相關性。 R-H2:探究式學習歷程中,學生的過度自信特質對科學學習之後設認知有 顯著相關性。 二、. 雲端學習之學習態度、自然科學之後設認知與學習成效的關聯性. Mostafa, Hatem and Khaled Shaalan(2016)針對大專學生進行行動雲端 學習之學習態度與學習成效之關聯性研究,發現雲端學習態度與學習成效 有顯著正向關聯性。張同廟(2011)以服務學習課程大學生進行研究,結 果發現參與態度顯著正向影響學習成效。孫彭淑鈞、胡茹萍(2011)進行 「科技大學生英檢成績和學習態度之研究」發現英檢成績和學習態度有顯 著關聯性。蔡國成(2010)研究小學六年級學生的英語學習態度越好,英 語學習成就越佳 。綜合上述研究,發現所有文獻皆認為學習態度與學習成 就之間具有正向相關,因此本研究將針對學生的學習態度提出假設: R-H3:探究式學習歷程中,雲端學習之學習態度對自然科學測驗成績有顯 著相關性。 張玉成(1988)提到在教學歷程中若融入後設認知策略將有助於提升 學生良好的學習態度、注意力、工作動機,並且加強學生對自我思考歷程 的瞭解和掌握,促進學習成就或工作動機和方法要領,同時是創造思考有 效發展的條件。也有許多研究提到使用後設認知策略進行教學,能夠有計 畫 地 教 導 學 生 達 到 教 學 目 標 (Dunlap & Dunlap, 1989; Montague, 1992; Montague, 2007)。本研究之探究式學習歷程側重於各個階段的鷹架,學生 必須針對自身的學習情況作反思,因此提出假設如下: 33.

(43) R-H4:探究式學習歷程中,科學學習之後設認知對自然科學測驗成績有顯 著相關性。 綜上所述之相關性研究假設,本研究建立過度自信特質、學習態度、 後設認知與學習成效之關聯性研究架構,如圖 3-4 所示。 R-H1. 雲端學習 之學習態度. R-H3 自然科學 測驗成績. 過度自信 特質. R-H2. 科學學習 之後設認知. R-H4. 圖 3-4 過度自信特質、學習態度、後設認知與學習成效之關聯性研究架 構. 第三節 研究方法 本研究乃採用問卷調查法,使用雲端自然科學平台整合探究式教學歷 程以及研究者自編問卷進行問卷調查,並利用 SPSS 19.0、AMOS 20 等統 計軟體進行分析,最後據其研究結果予以提供教師在實際教學情境中之教 學策略參考及建議。. 第四節 研究對象 本研究以科技部補助之專題研究計畫「提升自然科學思辨能力之雲端 教學與評測系統發展研究」所開發之小學四年級自然科學教材以及雲端數 位教學網頁進行課程教學導入。研究對象以立意取樣方式徵求有意願參與 教學實驗研究且軟硬體設備充足之學校,從中選取樣本進行研究,故以台 北市、新北市合計共 11 所國民小學四年級的在校學生為研究對象,每間學 校尋求 1 至 3 個班級進行實驗教學及問卷調查,預計回收約 500 份樣本。 34.

(44) 第五節 研究平台 本研究將課程之操作介面至於雲端教學平台,此雲端教學平台係依據 探究式四階段學習歷程設計,並將探究式教學歷程之教材、活動測驗題以 及學生學習歷程自評、教師回饋記錄整合至平台。以下分別介紹雲端自然 科學平台介面設計、操作流程以及探究式學習歷程各階段進行方式及內涵 分述如下:. 壹、. 雲端自然科學平台介面設計、操作流程. 一、. 使用者登入及登出,平台網址為 http://140.122.91.178,如圖 3-5、. 3-6。. 圖 3-5. 使用者登入介面,輸入帳號及密碼後,點選登入鍵即可登入. 圖 3-6. 使用者登出介面,點選登出鍵即可登出. 35.

(45) 二、. 雲端平台介面. 平台包含學生與教師二種使用者,針對不同使用者所能看到及使用到 的平台功能也有所不同,故分別敘述如下。 1.. 學生使用介面 (1) 選擇課程:點選雲端學堂的選單後,選擇要進行課程的分類項 目,按下確認後即可觀看到符合分類項目的課程以及其分組內 容,如圖 3-7。. 圖 3-7. 選擇課程介面,學生依照該次課程單元選擇課程活動. (2) 進入課程並開始討論:開始進行課程,一開始學生會面對面討論 出現的問題,課程討論介面如圖 3-10。. 圖 3-8. 課程討論介面. (3) 回應教師的提問:在不同階段教師給予不同教材協助,並提供隨 堂測驗題讓學生討論,討論結束後填答並針對自我填答的狀況作 出評估,填答狀況分別為「不知道」、 「部分正確」、 「完全正. 36.

(46) 確」,最後按下發表等待教師給予回饋,如圖 3-9。. 圖 3-9. 學生各階段之隨堂測驗題介面,填答後需自我評估學習狀況. (4) 教師回饋:教師針對教學隨堂測驗題答題狀況回饋,分別為「在想 想」 、 「部分正確」 、 「完全正確」 ,得分依序為 1-3 分,如圖 3-10 為 學生自評完成且教師給予評論後之網頁介面。. 圖 3-10. 2.. 學生完成該階段隨堂測驗題後,接收教師回饋. 教師使用介面 (1) 選擇課程:點選雲端學堂的選單後,選擇要進行課程的分類項目, 接著按確認後即可觀看到符合分類項目的課程以及為教師顯示的 專用項目,課程進行時,教師端分為兩個介面,分別為上課用及評 論用,如圖 3-11。. 37.

(47) 圖 3-11. 教師選擇課程介面,分為教師上課用與教師評論用. (2) 教師專用(上課) :教師會在投影幕上進行使用的畫面,如圖 3-12, 該畫面和學生的畫面大致相同,藉此教師可以協助學生進行系統 的操作以及教材的講解。. 圖 3-12. 教師上課用平台介面,與學生的平台介面一樣,方便進行講解. (3) 教師專用(評論):師根據學生每個階段所給予的結論進行評 論,如圖 3-13 為教師評論用操作介面。. 圖 3-13. 貳、. 教師評論用操作介面. 探究式學習歷程各階段進行方式及內涵 38.

(48) 一、. 第一階段:提供學生思考方向. 教師於課堂上提出具有完整科學條件的提問後,學生便開始討論問題, 學生可以使用平板電腦上網搜尋相關資料,也可以與同學研討教師的提問, 如圖 3-14。但由於缺少思考方向與工具,在這階段裡,教師並不會直接給 予正確答案,但是會提供學生可以做為思考問題的方向,以達到訓練學生 反證、逆向思考等能力,如圖 3-15。. 圖 3-14. 課程一開始提供完整科學條件的提問. 圖 3-15. 第一階段教材,針對提問提供思考方向. 二、. 第二階段:提供工具尋找答案. 在第一階段提供學生思考方向之後,學生會因為缺少尋找答案的工作 而無法正確回答問題,因此在此階段透過間接提供學生尋求答案的方式, 讓學生瀏覽與閱讀網頁而搜尋資料,以訓練學生蒐集資訊、辨識與解讀的. 39.

參考文獻

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