使用網路學習平台於高中物理科教學對學生物理學習動機與波的概念學習成效之影響

全文

(1)國立屏東教育大學數理教育研究所碩士論文. 指導教授：林曉雯博士. 使用網路學習平台於高中物理科教學對學生物理學習動機與波的概念學習成效之影響. 研究生：李冠瑩. 撰. 中華民國 102 年 6 月 June, 2013.

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(3) 謝誌兩年的研究生生涯隨著論文的完成，即將告一段落。感謝我的指導教授林曉雯博士，在我撰寫論文的這段期間給予指導，謝謝老師在這兩年的期間給我的指引與幫助；也感謝擔任論文口試委員的陳新豐博士和洪振方博士，在口試時給予教誨與建議，著實受益良多；導師王靜如博士在這兩年間的鼓勵與協助也給我很大的力量；研究所的同學朱志強大哥、梅君、照吉、瑞娟、志良、衣衽，能夠與你們一起當同學，是我這兩年來極大的收穫，一起趕作業、一起跟英文奮戰、一起到蘭嶼班遊、一起參加畢業典禮，很多事情都在你們給予幫忙與支持下順利完成，大家的恩情與友情銘記於心。另外，家人的體諒是我很感恩的事，這兩年為了讀研究所，許多家裡的活動都沒能參與，謝謝任勞任怨的媽媽惠如、處處體諒我的爸爸玉龍、這兩年擔起家裡大小事務的弟弟冠憲，大家在這段時間的關心、體諒與分擔，讓我能無後顧之憂地完成學業，一路上有家人相陪，倍感溫馨幸福。研究所階段雖然告一段落，學習的生涯卻永不結束，期許自己未來，無論是學習亦或是教職生涯，都能不斷精進！. 李冠瑩. 謹誌. 中華民國一〇二年六月. I.

(4) 中文摘要本研究的目的是探討網路學習平台融入高中「波的概念」探究教學之成效。研究採用準實驗法，以研究者所任教的高一學生中隨機抽取兩個班 80 名學生為研究對象，實驗組採用 iLMS 網路學習平台以 5E 教學模式進行教學，控制組只以 5E 教學模式進行教學。兩組均以「高中基礎物理學習領域學習動機量表」與「波的概念學習成就測驗」，分別實施前、後測，進行相依樣本 t 檢定、單因子共變數分析，分析兩組學生對高一學生基礎物理科之學習動機與波的概念學習成效。研究結果如下：一、. 「iLMS 網路學習平台」融合 5E 教學模式對學生學習動機的影響 1.. 相依樣本 t 檢定結果顯示以 iLMS 網路學習平台進行 5E 探究教學對學生學習動機有顯著提升。. 2.. 單因子共變數分析結果顯示，兩組學生在表現目標導向（performance goal，PG）、學習環境誘因（learning environment stimulation，LES），及總量表均達到顯著差異水準；但在自我效能（self efficacy，SE）、主動學習策略（active learning strategy，ALS）、科學學習價值(science learning value，SLV）、成就目標（achievement goal，AG），則未達統計上的顯著水準。表示實驗組學生的學習動機總體表現顯著優於控制組學生。. 3.. 質性資料分析結果顯示兩組學生在 PG 面相體認到邏輯思考能力的提升才是重點；兩組學生在 LES 面相認為同學間的互動、師生互動、活動內容，對學習動機的影響很大。實驗組學生喜歡使用 iLMS 網路學習平台進行探究的教學情境。. 二、. 「iLMS 網路學習平台」融合 5E 教學模式對學生「波的概念」的學習成. 效 II.

(5) 1.. 相依樣本 t 檢定結果顯示以 iLMS 網路學習平台進行 5E 探究教學，教學前後的概念學習成效差異是顯著提升的。. 2.. 單因子共變數分析結果顯示實驗組與與控制組的「波的概念」得分無顯著差異。表示實驗組學生的概念學習成效與控制組學生沒有差異。. 3.. 質化資料分析，根據學生的課堂紀錄單與討論可以發現，在學習成效都卜勒效應部分，實驗組每個學生都有透過網路學習平台，使用動畫來感受聲音頻率變化，感受較控制組學生深刻，學習成效都卜勒效應部分後測成績上也比較高。兩組學生透過探究討論都可以明白波譜分類的原因與好處，對電磁波的記憶與了解也比較深刻。. 依據研究結果提出教學與研究相關建議以為關心教育相關人士之參考。. 關鍵字：網路學習平台、5E 探究教學、學習動機、波的概念學習成效. III.

(6) Abstract This study aimed to investigate students’ motivation of Physics and learning effectiveness toward “the concept of wave” by exploiting iLMS network learning platform (henceforth iLMS) and implementing 5E inquiry teaching in the high school Physics classes. The quasi-experimental study design was used to explore the teaching effectiveness. The subjects of this research were 80 grade 10 students from two classes in a high school. One class of them, as the experimental group, adopted the inquiry teaching with network learning platform, on the contrary, the other was the control group only adopted the inquiry teaching without the support of network learning platform. The self-developed “Wave Concept Test” and “Students' Learning Motivation Scale” (Tsai, Tuan & Chin, 2007) with good reliability and validity were applied to collect all students’ performances including before and after instruction. Twelve student interviews were supplemented to explore the effectiveness of teaching. The following were the findings. I.. The effectiveness of 5E inquiry teaching with iLMS on students’ learning motivation. A. The results of the dependent sample t-test confirmed that students’ learning motivation was significantly increased for experimental group students. B. ANCOVA analysis showed that the students of experiment were significantly better in performance goal (PG), learning environment stimulation (LES), and total scale than the control group students. But there were no significance in self efficacy (SE), active learning strategy (ALS), science learning value (SLV ), and achievement goal (AG) . In general, the students’ motivation of the experimental group was higher than that of the control group. C. Qualitative data analysis pointed out that he students realized that upgrading logic thinking was what mattered, then PG was also enhanced. The students believed that the interaction among peers, the interaction between the teacher and students, and the content of an activity had a great impact on LES. The students in the experimental group were positively affected, and enjoyed the learning environment created by 5E Inquiry Teaching with iLMS.. II.. The effectiveness of 5E inquiry teaching with iLMS on students’ concept learning. A. The results of the dependent sample t-test proved that teaching effectiveness was noticeably improved for experimental group students. IV.

(7) B. ANCOVA analysis showed that there were no significance between the experimental group and the control group. C. Qualitative data analysis indicated that based on the students’ worksheets and discussion in class, the students in the experimental group obtained a relatively higher post-test score in the Doppler effect. Through inquiry, the students realized the cause and advantages of spectral classification, and they obviously had a deeper understanding of electromagnetic waves. According to the Results, some suggestions were proposed for further teaching and research.. Keyword: network learning platform, 5E inquiry teaching, learning motivation, learning effectiveness toward “the concept of wave”. V.

(8) 目錄第一章緒論 .....................................................................................................................................1 第一節研究動機.....................................................................................................................1 第二節研究目的.....................................................................................................................3 第三節研究問題.....................................................................................................................4 第四節名詞解釋.....................................................................................................................5 第五節研究範圍與限制 .........................................................................................................6 第二章文獻分析 .............................................................................................................................7 第一節探究教學.....................................................................................................................7 第二節資訊融入教學 ...........................................................................................................15 第三節學習動機...................................................................................................................24 第四節波的概念相關研究 ...................................................................................................29 第五節本章小結...................................................................................................................33 第三章研究方法 ...........................................................................................................................37 第一節研究流程與架構 .......................................................................................................37 第二節研究對象...................................................................................................................39 第三節研究設計...................................................................................................................40 第四節教學設計...................................................................................................................42 第五節研究工具...................................................................................................................46. VI.

(9) 第六節資料收集與分析 .......................................................................................................52 第四章研究結果與討論 ...............................................................................................................57 第一節 ILMS 網路學習平台對學生學習動機的影響 .........................................................57 第二節 ILMS 網路學習平台對學生學習成效的影響 .........................................................72 第五章結論與建議 .......................................................................................................................83 第一節研究結論...................................................................................................................84 第二節建議...........................................................................................................................89 參考文獻 .........................................................................................................................................93 附錄一：教案範例－以「都卜勒效應」單元為例 ...................................................................101 附錄二：教案範例－以「電磁波」單元為例 ...........................................................................105 附錄三：數位學習教材認證評量表重點摘要 ........................................................................... 110 附錄四：課堂記錄單 ................................................................................................................... 111 附錄五：晤談大綱 ....................................................................................................................... 117 附錄六：「波的概念」學習成就測驗（預試） ....................................................................... 118 附錄七：「波的概念」學習成就測驗（正式施測） ...............................................................125 附錄八：試卷雙向細目分析表 ...................................................................................................130 附錄九：審查問卷之專家名單 ...................................................................................................132. VII.

(10) 圖目次圖三-1：研究流程 ............................................................................................................................... 38 圖三-2：研究架構圖 ........................................................................................................................... 39 圖三-3：實驗處理設計(A 為實驗組，B 為控制組) .......................................................................... 41 圖三-4：主要教學內容 ....................................................................................................................... 43 圖三-5：ILMS+5E 課程流程與架構-都卜勒效應 .............................................................................. 44 圖三-6：ILMS+5E 課程流程與架構-電磁波 ...................................................................................... 44 圖三-7：5E 課程流程與架構-都卜勒效應 ......................................................................................... 45 圖三-8：5E 課程流程與架構-電磁波 ................................................................................................. 45 圖三-9：ILMS 整合式數位學習系統操作介面 .................................................................................. 49 圖三-10：ILMS 整合式數位學習系統學習歷程 ................................................................................ 49 圖四-1：實 S33-1020422 課 ................................................................................................................. 66 圖四-2：網路討論 ............................................................................................................................... 66 圖四-3：憤怒鳥遙控車 ....................................................................................................................... 70 圖四-4：竹蟬 ....................................................................................................................................... 70 圖四-5：控 S01-1020422 課-都 ............................................................................................................ 80 圖四-6：實 S15-1020526 課-電 ............................................................................................................ 82 圖四-7：控 S14-1020526 課-電 ............................................................................................................ 82. VIII.

(11) 表目次表二—1：傳統教學與網路教學比較 ................................................................................................. 20 表二—2：國外波的相關研究 ............................................................................................................. 30 表三—1：實驗組與控制組前測成效之獨立樣本 t 檢定-組別統計量 ............................................. 40 表三—2：「高中基礎物理學習領域學習動機量表」各向度題目內容示例.................................... 50 表三—3：各種原案資料之編碼及意義 ............................................................................................. 55 表四—1：學習動機成對樣本 t 檢定(N=38) ....................................................................................... 58 表四—2：高中低學習動機群成對樣本 t 檢定.................................................................................. 58 表四—3：「高中基礎物理學習領域學習動機量表」前、後測描述統計摘要表............................ 60 表四—4：「高中基礎物理學習領域學習動機量表」誤差變異量的 LEVENE 檢定摘要表 .............. 61 表四—5：「高中基礎物理學習領域學習動機量表」迴歸係數同質性檢定摘要表........................ 62 表四—6：實驗組與控制組「高中基礎物理學習領域學習動機量表」單因子共變數分析摘要表 ...................................................................................................................................................... 63 表四—7：「高中基礎物理學習領域學習動機量表」原始後測與調整後之總分平均數摘要表 .... 64 表四—8：學習成效成對樣本 t 檢定(N=38) ....................................................................................... 72 表四—9：高中低學習成效群成對樣本 t 檢定.................................................................................. 73 表四—10：「波的概念學習成就測驗」前、後測描述統計摘要 ..................................................... 74 表四—11：「波的概念學習成就測驗」誤差變異量的 LEVENE 檢定摘要表.................................... 75 表四—12：「波的概念學習成就測驗」迴歸係數同質性檢定摘要表.............................................. 76 表四—13：不同教學法在「波的概念學習成就測驗」之成對的比較............................................ 76 表四—14：實驗組與控制組「波的概念學習成就測驗」單因子共變數分析摘要表.................... 77 表四—15：「波的概念學習成就測驗」電磁波原始後測總分平均數與調整後的總分平均數摘要表 ...................................................................................................................................................... 77. IX.

(12) 第一章緒論本章將敘述本研究之「研究動機」、「研究目的」、「研究問題」、「名詞解釋」與「研究範圍與限制」等內容，於以下各節分別介紹。. 第一節研究動機. 十二年國教課程（教育部，2012），重視以學習者為中心的課程設計；而以往傳統的講授式教學，教師上課時一個人得同時教授一個班將近四十個學生，實在很難兼顧到每一位學生不同程度的需求，加上課程進度的壓力，往往課堂上只能以多數學生的理解為最低要求來進行教學，有時甚至為了趕課，會快速地帶過許多重要且學生不易釐清的抽象概念（例如本研究要討論的「波的概念」），犧牲的是沒跟上進度的學生，他們不是不能理解，而是沒有足夠的學習時間或是缺乏抽象概念的具體可理解之明確說明。王美芬、熊召弟（1995）指出，對照於傳統教學之講述教學法，可以發現以往灌輸式的教育，雖然能使學生獲得知識，但這些知識多只能停留在腦中，無法運用在日常生活中，當面臨自然界的問題時，仍不能充分理解。有許多關於提昇學習成效及學習動機的研究不斷的提出（黃淑菁、段曉林，2000；韓順興，2005； Linnenbrink & Pintrich, 2003； Pintrich, Anderman & Klobucar,1994； Venville & Treagust, 1998； Wolters & Pintrich, 1998），這些研究都指出透過教學方法的改善、教學情境的營造、教學策略的使用、師生互動關係的建立、給予學生成就感及自信心等，可以提升學習者的學習動機，進而提昇其學習成效。研究者以往以傳統講授方式教學，發現對於抽象的物理概念教學，成效不彰，. 1.

(13) 雖然在課堂上會盡量舉例說明，會在黑板上繪圖補充，但是對於部分物理概念，如波的概念，教學效果仍是不佳，研究者與同儕討論後，一致認為原因可能為波是會動的，講授方式是無法讓學生體會會動的波，黑板上靜態的圖形也無法讓學生認識到真正的波動，學生學到的是死的數學圖形，不易領會出活的物理現象（鄭秀芬，2003）。在物理學中，不管是力學、聲學、光學、電學、熱學，甚至是近代物理學等都有波動的形式出現（鍾秀景、郭遠明、郭重吉，1986），波的重要性不言而喻。研究者以往的教學方式，是教師教、學生學，缺乏互動，學生只是單方向的被傳輸知識，從未真正去思考、探討物理知識的內容與來源，所以研究者想要使用探究的教學方式，來引導學生學習，研究者參考國內外科學教育上的相關碩士論文發現，很多的準實驗研究論文採用 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式為教學設計模式，如林永盛（2010）、施貴善（2005）、陳桂香（2007）、陳智忠（2007）、林佳昌（2008）、林琬縈（2010）、曾美蓮（2010）、蕭智仁（2011）、馬群樺（2012）、張家晟（2012）、譚茗文（2012），可見此種探究式教學模式適合於國內教學設計，故以此教學模式來設計高中基礎物理科的教學活動。研究者認為可以透過動畫的方式來呈現波動；再者，除了課堂上的教學之外，研究者也想到可以利用網路平台來彌補學生沒有足夠學習時間，以及缺乏抽象概念的具體明確說明之缺憾；有研究指出，電腦模擬實驗教學的方式在科學過程技能的學習成效上顯著優於傳統的學習方式（邱芳傑， 1995），將網路資源融入探究教學的教學策略，對於學生的學習成就多能有顯著提升，並能增進學生學習的自主性與正向態度（楊子瑩、王國華、余安順，2006），在固定的教學時數內，若能夠利用網路學習平台，事先上傳教學資源與教材內容，要求學生上課前先預習內容並發現問題，課堂上提問並討論，輔以動畫互動教學，課後利用網路學習平台進行複習或是線上討論，一定可以增加學生的學習時間，期能增進學生的學習動機且提升學習成效。另外，研究者也發現，即便是同一班. 2.

(14) 級內的學生，學習動機與概念學習成效還是有高低與不同程度之分別，研究者想知道透過教學模式的改變，對高中低不同程度的學生是否有顯著的影響與改變。除了使用網路輔助教學外，教學方式上也得配合著改變，黃福坤（1999）曾提到電腦輔助教學的功效並不在電腦或是網路本身，而是取決於如何善用網路科技配合網路教學所設計的教學方法。所以本研究將物理課程網路化，透過「iLMS(i Learning management system)網路學習平台」，建立教學活動，輔以多媒體互動式教材將抽象的概念具體化且提供互動操作情境，期能探討高中低不同程度學生對於「波的概念」的學習成效與學生的學習動機。. 第二節研究目的. 本研究結合「iLMS 網路學習平台」 (見本章第四節名詞解釋)，依據 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式為教學設計模式，包括有、探索（exploration）、解釋（explanation）、精緻化（elaboration）參與（engagement）以及評鑑（evaluation）等五個階段，自行設計課程，規劃高中物理科波的主題之「iLMS 網路學習平台教學課程」，實際應用於高中物理科「波的概念」。具體而言，本研究擬達成之研究目的為：一、探討應用「iLMS 網路學習平台教學課程」於高中物理科波的概念，對學生學習動機的影響。二、探討應用「iLMS 網路學習平台教學課程」於高中物理科波的概念，學生之概念學習成效。. 3.

(15) 第三節研究問題. 本研究以研究者所任教的五個班級之 200 名高一學生中隨機抽取兩個班 80 名學生為研究對象，根據上述之研究目的，依據 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式為教學設計模式，規劃高中物理科波的概念之教學課程，一班有應用網路學習平台為實驗組，另一班無應用網路學習平台為控制組；本研究的研究問題如下：一、探討應用「iLMS 網路學習平台」於高中物理科波的概念，進行探究取向教學，對學生學習動機的影響為何？ 1.. 探討實驗組學生經過教學，學習動機是否與控制組學生有顯著差異？. 2.. 探討實驗組高學習動機群學生經過教學，學習動機是否與控制組高學習動機群學生有顯著差異？. 3.. 探討實驗組中學習動機群學生經過教學，學習動機是否與控制組中學習動機群學生有顯著差異？. 4.. 探討實驗組低學習動機群學生經過教學，學習動機是否與控制組低學習動機群學生有顯著差異？. 二、探討應用「iLMS 網路學習平台」於高中物理科波的概念，進行探究取向教學，學生之概念學習成效為何？ 1.. 探討實驗組學生經過教學，概念學習成效是否與控制組學生有顯著差異？. 2.. 探討實驗組高學習成效群學生經過教學，概念學習成效是否與控制組高學習成效群學生有顯著差異？. 4.

(16) 3.. 探討實驗組中學習成效群學生經過教學，概念學習成效是否與控制組中學習成效群學生有顯著差異？. 4.. 探討實驗組低學習成效群學生經過教學，概念學習成效是否與控制組低學習成效群學生有顯著差異？. 三、利用晤談等質性資料，探討兩組學生在學習動機與概念學習成效上之變化？. 第四節名詞解釋. 一、iLMS 網路學習平台 iLMS 是專為學校所開發的數位學習系統，它同時整合線上課程、社群經營、學習歷程、課程地圖與部落格於單一系統。透過簡潔的 UI(User Interface/使用者介面)，無論從老師、學生或系統管理的角度都可輕鬆上手，並享受其中帶來的便利性與學習成效。二、5E 教學模式本研究中的探究教學法是採行 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式，包括有參與（engagement）、探索（exploration）、解釋（explanation）、精緻化（elaboration）以及評鑑（evaluation）等五個階段。應用於本研究要探討之波的概念中，關於都卜勒效應與電磁波兩個部份之內容，教案內容如附錄一、附錄二。三、學習動機（Learning Motivation）一般性用語與心理學教科書中，認為「動機」是一種內在的狀態，是一種個 5.

(17) 人投入與產出的中間過程，無法直接以儀器來測得；因而動機即是使個體產生行動與導引行動的方向，企求或希望該活動朝向某一個具體目標的心理狀態（蔡執仲、段曉林， 2005）。本研究所界定之「學習動機」是指 Tuan, Chin 和 Shieh（2005）發展的「學生科學動機量表（SMTSL）」，目的是探討影響學生科學學習動機層面，主要包含六個向度：「自我效能 SE」、「主動學習策略 ALS」、「科學學習價值 SLV」、「表現目標導向 PG」、「成就目標 AG」及「學習環境誘因 LES」，將之修訂為「高中基礎物理學習領域學習動機量表」用以診斷學生科學學習動機。四、波的概念學習成效自編試卷「波的概念學習成就測驗」，本研究所指之波的概念，包含有「都卜勒效應」與「電磁波」兩部分內容之理解、應用、分析等能力。該測驗得分代表學生概念學習成效（詳見附錄六、附錄七、附錄八、附錄九）。. 第五節研究範圍與限制. 本研究是從研究者所任教的五個班級，200 名高一學生中，隨機抽取兩個班 80 名學生為研究對象，依據 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式為教學設計模式，規劃高中物理科波的概念之教學課程，一班有應用網路學習平台，另一班無應用網路學習平台，探討應用「iLMS 網路學習平台」於高中物理科「波的概念」教學對學生學習動機與概念學習成效的影響，因此樣本主題、教學模式有其限制性，故所得結果不宜過度推論至其他學年或領域。. 6.

(18) 第二章文獻分析本章將分別討論「探究教學」、「資訊融入教學」、「學習動機」、「波的概念相關研究」、「本章小結」等內容，以歸納出本研究之理論依據，於以下各節分別介紹。. 第一節探究教學. 一、探究教學的意涵探究教學是讓學生透過知識探究活動來進行學習的一種教學策略，教師藉由提出探究性的問題、提供與教學主題相關的資料等策略，引導學生主動進行假設、探索、驗證、歸納、解釋及討論活動，目的在於訓練學生能夠運用結構化的推論方式，鼓勵學生進行主動學習，先讓學生了解解決問題所需的方法與規則，再根據發現的資料加以假設與規劃，以解決相關探究性的問題（Looi, 1998）。林進材（1999）指出，探究教學是教師在教學歷程中，指導學生主動探究問題並解決問題的一種教學方法。此種教學法中，教師和學生的角色跟傳統教學法相比有很大的不同與轉變，在傳統教學法中，教師扮演主導的角色，學習者居於被動的角色；而在探究教學法中，教師的角色是引導學生從事探究活動的引導者，學生是積極的思考者。探究教學法強調以學習者的探究活動為主，培養學生高層次的思考能力與建立正確的價值體系。張清濱（2000）認為，探究教學是一種科學的思考方法，在學習情境中，教師引導學生去發現問題、認清問題所在、提出可能的假設、擬定可行的解決方案、選擇最適合的方案、驗證假設並且獲致結論。探究教學是一種歷程取向的教學方法，是經由發現而學習。翁秀玉和段曉林（1997）. 7.

(19) 也提出教師應營造一個類似於科學家探究的學習情境，也就是以學生為中心，使學生像一個科學家一樣，去探究、去發現、去學習。洪振方（2003）認為非探究取向的教學以學科為中心，教師的教學涵蓋了所有的教材，而探究取向的教學以學生為中心，教師較關心學生認知與創造之成長，探究取向的教學是為了促進學生多元才能的發展。Gibson 和 Chase（2002）與 Hodson（1990）也指出科學教育在教學上的改變，是將以往在傳統上著重事實記憶的學習，轉為以探究為主的學習，學生能在此過程中尋求問題的解答，以探究為主的學習是更有效的科學學習方式。Bybee（2006）指出探究教學應包括使學生有科學探究的能力；學生能藉由探究教學學到什麼、使學生瞭解科學探究的本質、使學生瞭解科學知識內容；所以學生可以在教師安排的適當情境下進行學習，並且藉由自己的建構學到知識。 Bybee（2006）同時也指出探究教學應包含科學的探究技能、有關科學的探究知識以及合適的方式來教科學的內容。綜合以上學者的看法，探究教學是以探究活動為工具，問題的產生與解決為過程，教導學生知識為輔、引導學生進行主動思考為主要目的的一種教學方法。而探究教學的目標，除了在教學過程中幫助學生獲得知識外，更要讓學生學習「如何學習」。Bruner（1996）提到，教學生學習任何科目，絕對不是在學生心靈中灌輸一些固定的知識。而是啟發學生主動去求取知識和組織知識。教師不能把學生教成一個活動書櫥，而是教導學生如何思維；教學生學習如何像歷史學家那樣研究並分析史料，從求知過程中去組織屬於自己的知識。因此，求知是自主性的活動歷程，而非只是被動地承受前人研究的結果。以往課室中的探究活動都半都是以實驗教學來展現，但是實驗活動並不完全等於探究活動，實驗過程技能也不等同於探究能力，探究應產生於學生想主動且願意追求問題真相的同時，而不是在某些特定的實作活動就能使所有學生進行探究，也不是只有某些特定情境才能發生探究。所以，探究精神應該不只是存在於 8.

(20) 實驗室中，舉凡任何能激發學生主動學習意願的教學活動，都能真正地讓學生產生探究；探究能力還需要批判、邏輯等高階思考能力，預測、解釋、推理、論證能力，以及對整個探究過程整體理解、架構的能力。因此，在教學活動中刺激學生思考，強化學生對整體探究架構的理解，將有助於學生提昇科學過程技能及預測、解釋、推理等探究能力。因此，研究者希望以符合學生生活情境的問題設計活動，激發學生學習動機，使其願意積極參與，透過分組讓學生在科學社群中，主動探索問題、研究問題，探究精神蘊含在探究教學活動設計中，營造探究情境，學生能從這些活動之中學習科學，在社群的討論或是辯論過程中，激發學生主動進行探究。期能透過探究學習環境的營造，激發學生動機，促進學生的物理學習動機和成效。二、探究教學的模式已有多位學者依據探究教學的理論主張與研究，發展出多種結構化的探究教學模式，常見於探究教學相關文獻中的五種探究教學模式如下（王美芬、熊召弟， 1995；甘漢銧、熊召弟、鍾聖校，1991；歐陽鍾仁，1987）： 1.. ：探究訓練模式（Inquiry Training Model）. Suchman（1966）提出的教學模式，主張學生在困惑的情境中會激起學習動機，思考如何將有關資料組織起來，進而形成新的概念，並思考如何運用這些概念以解釋所面對的問題，並且認清之間的因果關係。此教學模式的重點在協助學生認清事實，建立正確的科學概念，並形成假設以解釋新接觸到的現象或事物，且於學習中訓練學生探究問題的過程技巧（歐陽鍾仁，1987）。探究訓練模式可分成以下五個階段（張清濱，2000；Joyce & Weil, 1992）： (1) 問題的遭遇：由教師布置一個困惑的情境，並提出足以激發學生好奇心的問題，且說明探討問題的步驟與規則。 9.

(21) (2) 資訊的蒐集─驗證：學生就其蒐集的資訊來認清問題中的事物本質和各種情況，並認清問題是怎麼樣產生的。 (3) 資訊的蒐集─實驗：學生引進新的要素到問題的情境中，觀察是否產生不同的變化，並驗證每一個因果關係。 (4) 組織、擬定法則：學生對資料進行組織整理並加以解釋，並根據探討的結果對問題提出說明。 (5) 探究歷程分析：檢討分析探究的過程，改進發展更有效的方法。 2.. 科學探究模式（Scientific Inquiry Model）：. 由 Schwab（1962）所提出的教學模式，其主張「學習科學就要像研究的過程」，認為教材內容和過程方法同等重要。他提出每一個探究活動都是一個獨立單元，都含有一個主要概念和一個甚至多個科學方法，要求學生積極參與，並練習科學方法。此教學模式的目標在使學生能應用科學家探討科學的方法來學習自然科學，故重點在於科學方法的訓練（王美芬、熊召弟，1995；歐陽鍾仁，1987）。科學探究模式中，每單元的教學活動可分為四個階段（歐陽鍾仁，1987）： (1) 教師提出所要研究的範圍，並提示研究討論的方法。 (2) 學生組織問題，以便指出探究過程中技能上需要解決的困難。 (3) 學生分辨問題，指出探究過程中可能出現的困難。 (4) 學生設法排除困難以解決問題。 3.. 前置組織因子探究模式（Advance Organizer Model）. 由 Ausubel（1963）根據其「有意義的學習理論」所發展出的教學模式，主張學習的教材和學習的方法，與學習者本身的認知結構要能相互配合才是有意義的學習，並認為任何學科都有階層式的概念結構，是可以和認知結構相互配合的。 10.

(22) 此教學模式的主要目的在於加強學生的認知結構，因此需要在學習活動開始前，提供一些引導性的中心概念或基本概念，稱為前置性組織因子，以作為引導性學習的媒介，幫助學生運用其認知結構中的知識，組織新知識，而強化其認知結構（歐陽鍾仁，1987）。前置組織因子探究模式的教學活動可分為三個階段（甘漢銧、熊召弟、鍾聖校，1991）： (1) 提示組織因子：說明本單元學習目標，並提示概念、認明定義屬性，以喚起有關的舊經驗以及背景知識。：進行預先邏輯安排的學習活動、維持學生學習動 (2) 學習活動（提供學習材料）機，並運用組織因子以促進學習。 (3) 加強認知結構：統整新知與舊知，使和諧、促進自動而活躍的接受式學習並且評鑑所學新知。 4.. 概念達成模式（Concept Attainment Model）. 由 Brunner（1996）所提出的教學模式，其主張分類的概念對於整理自然世界萬象的知識有極大的幫助，並可避免重複學習的麻煩。他認為分類活動有「概念形成（concept formation）」和「概念達成（concept attainment）」二種，在概念達成的教學模式中，包含了對概念屬性的討論（王美芬、熊召弟，1995）。此種教學模式的主要目的在於加強學生概念分析、發展及歸納推理的能力（甘漢銧、。概念達成模式的教學活動可分為三個階段（王美芬、熊召弟、鍾聖校，1991）熊召弟，1995）： (1) 提示正或負例的數據指認概念給學生。 (2) 決定屬性概念定義或定理法則。. 11.

(23) (3) 檢驗達成之概念是否正確。 5.. 5E 教學模式：. 由 Trowbridge 與 Bybee（1990）將學習環教學模式擴充後，提出以探究為基礎的教學模式，將教學過程分為五個階段，包括：參與（engagement）、探索（exploration）、解釋（explanation）、精緻化（elaboration）與評量（evaluation）等五個階段。各階段的內容如下： (1) 參與：以創造觀念衝突或類似真實生活的情境為教學活動，來引發學生學習興趣，使學生願意主動參與教學活動，並能將日常生活的經驗與課程內容連結，以聯繫起舊經驗。此外，教師亦可採用提問、呈現矛盾的異例等方式，引導學生探討與教學主題相關內容。 (2) 探索：學生參與活動後，經由動手操作，建構共同的、具體的經驗，以引出學生的想法，進行實際的活動。教師再以學生的共同經驗為基礎，給予時間與機會，協助學生進行探索，使抽象的概念轉化為具體的認知，並從中學習科學概念與過程技能。 (3) 解釋：請學生使用觀察及資料來解釋並摘要結果，教師再以學生的想法為基礎，簡單、明確的介紹科學概念、模式、法則或理論，過程中著重於協助學生理解科學知識與發展過程技能。 (4) 精緻化：設計額外的問題給學生，讓學生應用新知識解決問題或產生合理推論，過程中著重於學生是否能將其所形成的解釋，應用於新的情境或問題中，亦即強調學生能將所獲得的科學知識與過程技能，遷移至其它的情境中，發展更深、更廣的理解。 (5) 評鑑：在學生進行探索與提出解釋後，能給予回饋是很重要的，因此可在每個階段進行形成性評量，一方面教師須對學生的理解進行評量，一方面提供 12.

(24) 學生應用科學知識與過程技能的機會，讓學生經由自我評量的過程，了解自己的學習情況與能力。. 上述五個探究教學模式，都是由教師主導整個教學活動的進行，因此適合不熟悉以探究方式進行學習的學生，也適合教師藉由事先的教學活動設計，方便配合課程內容來實施探究教學。而以上五個教學模式由其著重的項目與實施的過程來分類，可分為如下兩類： 1.. 第一類：包含前置組織因子探究模式、概念達成模式。這一類的模式較著重於促進學生科學概念的學習，過程中學生較難學到以科學方法來解決問題的技能，但對於較抽象或實驗過程太過複雜的單元，則比較容易讓學生獲得科學概念的形成（歐陽鍾仁，1987；鍾聖校，1999）。. 2.. 第二類：包含探究訓練模式、科學探究模式、5E 教學模式。這一類的模式較著重於促進學生思考與熟悉科學方法，過程中由教師引導學生進行探究活動，促使學生思考並學習以科學方法來解決問題的技能（張靜儀，1995；歐陽鍾仁，1987；鍾聖校，1999）。由於此類模式在實施時偏重於討論與進行活動，因此所需要的時間也比較長。. 上述五種探究教學模式，都強調引導學生「如何學習」的重要，其中的 5E 教學模式能促進學生思考與熟悉科學方法，且已經廣泛的被測試與應用（張靜儀， 1995）。故在本研究中，研究者想讓學生透過探究與分組討論來學習，採用 5E 教學模式進行探究教學，配合課程內容設計探究實驗與提供問題讓學生討論來進行教學。三、探究教學的實徵性研究研究者發現探究教學相關的實徵性研究，都有正面的影響，整理如下： 13.

(25) 1.. 提升探究能力：唐國詩（1996）、侯正宏（1996）、張俊彥和翁玉華（2000）、劉宏文和張惠博（2001）、鄭麗華（2002）、蘇麗涼（2002）、李賢哲和李彥斌（2002）、施貴善（2005）、陳桂香（2007）、蔡執仲（2007）、丁素雯（2008）、楊志平（2008）、曾秀芬（2008）、東慶瑋（2011）、詹淨如（2012）、陳佩渝（2012）等人的研究都發現探究教學能有效提升學生的探究能力。. 2.. 、Barufaldi（1999）、蔡執仲（2007）、提升學習成效： Freedman（1997）馬群樺（2012）、林佳昌（2008）、陳智忠（2007）、楊子瑩，王國華和余安順（2006）、蘇麗涼（2002）、唐國詩（1996）、侯正宏（1996）等人的研究都發現探究教學能有效提升學生的學習成效。. 3.. 提升科學的態度：Freedman（1997）、Barufaldi（1999）等人的研究都發現探究教學能有效提升學生的科學態度。. 4.. 提升學習動機：蔡執仲（2007）、詹淨如（2012）、丁素雯（2008）、蔡執仲，段曉林和靳知勤（2007）、陳智忠（2007）、陳佩渝（2012）、曾秀芬（2008）、陳智忠（2007）、韓順興（2005）、蔡執仲和段曉林（2005）、施貴善（2005）、郭淑禎（2003）等人的研究都發現探究教學能有效提升學生的學習動機。而葉俊緯（2006）的研究發現進行探究導向教學可提升學生學習動機，對學生的學習成效沒有明顯的影響。. 由以上實徵性研究中，研究者發現探究教學可以提升學生的探究能力，也提高學習的參與感、學習成效、學習動機、科學的態度等。藉由探究式教學，學生確實可以因為「探究式教學」的訓練而提升相關能力，甚至一直維持學生對自然. 14.

(26) 科學習的動機與效能，使學生可以因為想學自然這一科而去學好自然。因此研究者希望藉由自己親自實施探究教學的方式，改變自己的教學方式，期能因研究者的教學改變而提升學生學習動機與學習成效。. 第二節資訊融入教學. 一、資訊融入教學的意涵資訊科技融入教學即是運用資訊或網路科技輔助教學活動，以提升學生學習成效的一種教學方式（陳桂香，2007）。九年一貫課程（教育部，2012）中最重要的內涵與其最大的特色，是要培養學生能夠活用知識，並且將知識帶著走的能力，使學生能適應越來越多元化、資訊化及國際化的未來環境變遷，所以課程上特別重視資訊融入到各領域之中。資訊融入教學的意義在於將電腦整合教學，以電腦為心智工具，並將科技整合，使資訊科技的使用成為教學活動的一部分（葉燈超，2003）。何榮桂（2002a，2002b）指出，凡以資訊或網路科技介入教學活動，都是資訊融入教學的方式，但是在實施上不應該是為融入而融入，應在實施前考慮利用資訊和網路科技的輔助，對學生的學習是否有助益、對老師的教學能否更有效率、教材的內容是否適合與資訊科技融合，否則實施資訊科技融入教學將失去意義。而實施資訊科技融入教學的目的是要創造一個優質的教學環境，此種環境除了能改進教師的教學方法、增進學生的學習效果外，它應是一個多元的、互動性高、能培養學生主動探索問題，並有利於解決問題的環境，它也是一個生動活潑、富有創意的教學或學習環境。因此，從實施資訊科技融入教學所欲達到的目的來看，資訊科技融入教學是指將資訊科技運用於課程和教學中，讓資訊科技成為教學、學習、問題解決與傳遞資訊的工具。黃福坤（1999）曾提到電腦輔助教學的功效並不在於電腦或網路本身，而是 15.

(27) 取決於如何善用網路科技配合電腦網路教學所設計的教學方法。不僅僅是將學科資料網路化或多媒體化，應用尖端科技增加其學習興趣固然有效，然而更重要的是實質的學習成效。在教學過程中，教師須秉持著教學理論，依據學生的特性、需求、教學目標與教材內容，配合教學設計與教學策略來整合最適用之電腦網路科技或教學媒體，落實在教學實踐上，以提升學習成效（沈中偉，1999；何榮桂， 2001；何榮桂，2002；林信榕，2004；邱瓊慧，2002；陳桂香，2007）。徐新逸和林燕珍（2003）指出，資訊科技與教學的整合，是指老師利用電腦和網路的特性，在適當主題、適當時機與各科教學做適當結合，並且用活潑的方式改善原本枯燥、死板的教學模式。在教與學的過程當中，教師扮演的是教學媒體的傳達者以及設計者，屬於輔助者的角色，促使學生達成學習目標；而學生才是學習的主體，在教師設計出的學習環境中，學生自己主動來建構知識。因此，在運用資訊融入教學時，要有良好的設計與規劃，否則可能會適得其反（劉世雄，2000）。吳為聖、張惠博和陳錦章（2003）等人整理相關文獻並且指出，電腦網路支援另類的教學方法以及學習環境，能夠幫助學生發展科學的認知、情意和技能等能力，網路教學能支援學生共同分享概念的理解，更可促進某些學生反思概念的改變，對科學概念的改變有影響。由於電腦及網路具有強大的功能，可以結合圖片、聲音、影片或動畫，輔以文字說明、解說，並可呈現出在傳統教學中無法表達的情境，使學生如同親歷其境學習，因此電腦科技應如何應用在教與學，也日益受到重視（王國華，2001；徐新逸、林燕珍，2003）。李登隆和王美芬（2004）整理了許多資訊融入教學的文獻，均顯示運用電腦及網路科技輔助教學能提昇學生的學習興趣、動機、學習態度、以及應用資訊科技的技能，進而培養學生解決問題能力和終身學習的觀念。吳明隆（2004）指出，有效使用資訊科技對學生理解及記憶保留量有顯著影響，在配合色彩與動畫使用程度的狀況下，其成效特別顯著。. 16.

(28) 綜合以上看法，資訊融入教學在教學上的意義是一種「以學習為本，資訊科技為用」的教學策略，教師必須依據不同的教學目標與需求，先在整個教學活動規劃中，選擇適當的時機與內容來融入資訊與網路科技等輔助工具，如此才能提升學生學習的效果，有意義的將資訊融入到教學之中。資訊科技最重要的特性，是能超越時空的限制，學習不限定於某一特定時間與某一特定空間，學生為自己的學習負責，以掌握他們自己發現的教育歷程或存取的資訊。資訊融入教學時應考量教學設計的需求性、在現有環境下資源可以配合的可行性、符合學習理論與原始教材之結合程度、展現方式應考慮學科的表現內涵、考慮教學資源是否容易取得，並應注意智慧財產權。因此教師應審慎安排教學事件，使之具有輔助學習。歷程的效果，以提昇學生的學習成效及學習動機（吳明隆，2004；張國恩，2001）. 二、資訊融入教學的模式資訊融入教學目的是達到教學目標並有助於學習，所以其模式隨採行的教學策略而有所不同（沈中偉，2004）。根據實施策略的不同，有多位學者提出資訊融入教學的模式，整理如下：張國恩（1999）指出教師較常用的資訊科技融入教學模式有以下三種：（1）電腦簡報的展示：教材的簡報需結合有意義的多媒體展示。（2）電腦輔助教學軟體的應用：選擇適當的電腦輔助教學（Computer-Assisted Instruction，簡稱 CAI）軟體來將抽象化概念以視覺化的方式表現，幫助學生觀念的理解，或是模擬學習環境以協助學生操作練習。（3）網際網路資源的使用：網際網路上具有豐富且多元的資源，有助於教師的教學與學生問題解決能力的培養。劉世雄（2000）指出，資訊科技要融入教學活動中沒有一定的方式，視教學與資訊情境的差異而有所不同，可分為以下六種模式：（1）單向式的資訊提供傳. 17.

(29) 遞：將教較抽象的教材，藉由資訊科技來呈現，單向傳遞訊息給學生，再由學生自行建構知識。（2）結合教學引導的訊息傳遞：教師透過篩選訊息以及充分的引導來呈現教材。（3）具教學活動設計的理論應用：教師考慮學習者特性設計教學活動，檢驗教學行為對學生的影響，以免因科技的使用造成學生認知負載問題，忽略原有學習內容，進而改變教學決定的過程。（4）學生與教師互動的學習：教師在課堂上以一般教學模式進行教學，課後則運用資訊科技讓學生提出學習的問（5）善用媒體特性，建立教學網頁：題或發表意見，與教師或同學間進行互動。教師將教材設計成教學網頁，可將教學活動延伸至課後，不受時間與空間的限制。（6）善用學習理論建立學習網站：教師利用網路科技，建立班級教學網，內容包含課程名稱、教學目標、教學資訊、教材資源、學生討論區、作業上傳區、教師回饋、評量等功能，是教師結合資訊科技與教學、學習理論進行的教學活動，讓學生可以進行線上學習。顏永進和何榮桂（2001）以實施策略的不同，提出六種不同的資訊科技融入教學的模式：（1）資訊的探索與整理：教師提出主題或問題，要求學生利用資訊或網路科技搜尋資料，完成要探索的相關課題。（2）科技產品的運用：讓學生運用數位相機、掃描器等科技產品，接近真實世界、有意義的方式進行學習活動。（3）心智工具的運用：將試算表、資料庫、多媒體等心智工具融入教學中，促使學生主動建構知識且增進其對知識的理解程度。（4）透過網路的合作學習：利用 e-mail、web 等網路溝通工具，以進行合作學習活動。（5）問題導向的融入：教師提出模擬真實學習情境的問題，培養學生利用資訊科技解決問題的能力。（6）資訊科技融入學習評量：善用資訊科技快速且易於存取的特性，進行有效的學習評量。上述學者所提出的看法其共同點為，應該以能夠提升學生的學習效果與能力為依歸，考量不同的教學目標、教材內容、教學策略與學生個別的特性與需求等 18.

(30) 方面後，再來選擇適當的模式進行教學活動的設計。常見以網路為工具的教學方式的研究，大致可分為下列幾個方向（易國榮，2003；梁志平，2004）： 1.. 探究式教學：教師營造一個教學情境，引導學生發現問題、解決問題且能從中學習。電腦網路的融入可提供教師一個良好的工具來營造探究教學的學習環境，且網路的無遠弗屆，可做為學生在解決問題時尋求資源的工具。. 2.. 鷹架學習理論：羅豪章（2001）基於鷹架理論的教學理念，運用電腦輔助教學軟體的設計，研究顯示電腦能扮演教師提供鷹架的角色，學習者可透過電腦進行對話、互動，促成學習者的自我反思，進而建構出知識的意義與內涵。. 3.. ：游文楓和佘曉清（2006）網路融入問題解決（Problem Based Learning）探討網路化融入問題解決教學策略的研究顯示，網路化融入有助於學生將解決問題的模記憶較久，且有助於問題解決教學策略。在師生互動關係上，網路化融入有助於提升師生互動關係。. 4.. 專題式學習（Project-Based Learning, PBL）：徐新逸（2001）指出網路專題式學習對不同階段及不同領域學生均有正面的教育成效，且能提昇學生的學習動機及高層次的問題解決與思考能力，能增強收集資料與運用資訊能力並增進合作技巧及資源管理能力。. 5.. 後設認知學習：She（2004）透過網路多媒體電腦動畫與後設認知策略結合，針對學生難以理解的浮力概念進行學習，結果發現此學習模式確實有助於提升學生對科學概念的認知學習成效。. 現代教學因為資訊科技、網際網路及多媒體的興起，可嘗試應用不同的教學理論，配合新興媒體來進行教學活動，尤其以全球資訊網（WWW）的資源多元 19.

(31) 化、資料即時性，且網路資源呈現的方式往往具有文字、圖形、聲音、影像、多媒體及動畫等多種型態特質，再加上操作簡便，教材往往可以透過多種型態的呈現，增加學生對課程內容的了解，並提高學生的學習興趣（佘曉清，1997）。廖桂菁（2001）、梁志平(2004)、葉艷靜（2003）、She（2004）等人的研究結果都指出，利用電腦網路學習的方式可促進學習成效，提高學習動機，對概念的學習是有相當的幫助。. 三、網路資源融入教學的特性與優點、Saltzberg & Polyson（1995）、田耐青、洪明洲（1998）、 Markwood（1994）、洪明洲（2000）、張再明（1998）、王曉璿（1998）、魯明德（1999）、陳年興(2000）彭成瑋（2000）、歐陽誾（2001）、Redish (1993)、楊家興(2001)等國內外學者都肯定網路教學的優點，將網路教學與傳統教學二者間做比較可以發現兩者間有許多差異，如蔡振昆（2001）對傳統教學與網路教學比較的整理(表二—1)。表二—1：傳統教學與網路教學比較. 項目學習主體. 傳統教學 1.. 網路教學. 學習主體為學校教師，學. 1.. 生處於被動的地位。 2.. 學習主體為學習者，學習者處於主動地位，有權選屬於自己的學習主題與內容，學. 對於學習主題、內容沒有. 習者容易從教學中得到自我實現。. 選擇的權利，只有被動的吸收。 2.. 以學習者為中心之「知識自我建構」，教學是以學習者為主體，突破時空之限制。. 教法運用. 1.. 將教師視為教學的動力，因此在教學方面以灌輸記憶為主，學習者只能被動 20. 放棄灌輸記憶的方式，改採引導學習者發現問題與主動學習。.

(32) 項目. 傳統教學. 網路教學. 的學習。 2. 教學重點. 教學方式. 由教師扮演獨角戲型態。. 教學過程中重視教師「如何教」教學過程中重視學生「如何學」的問題，因此教學研究的焦點也集中在教學者身上。. 的問題，因此教學問題的研究通常集中於學習者的身上。. 1.. 1.. 重視理論與概念方面的訓練，在教學方式著重團體學習成效。. 2.. 3.. 異。因此採用團體、分組及個別化、適性化教學輪替的方式。. 教學依線性次序而進行，將學習視為不連續、可量化、線性的單元。. 2.. 強調合作學習、建構學習的重要性。強調啟發學生獨立思考的學習。. 大班教學，偏重填鴨知識學習。單向的由教師傳輸. 教學方面重視學習者個別差. 3.. 出去，再由學生被動的接受。. 尊重學生的個別差異，並配合適當的教學科技來提升教學的成效。. 4.. 由學習者主動的導入並消化外來的資訊，以建構屬於自己的知識。. 師生互動. 以教師為中心之「言談互動」， 1.. 教學強化媒體的溝通模式，. 只能面對面溝通。. 提供雙向溝通的管道，更不受時空限制。 2.. 教師對學生並非知識內涵傳授，而是幫助學生學習，是一種雙向溝通。. 教師角色. 教師是知識的傳播者，知識唯. 1.. 一的供應者。. 知識的傳播者，同時也是知識的輔導者、協助者與提供者。. 2.. 網路上遍佈豐富的資訊，教師不再是知識唯一的供應者。. 21.

(33) 項目. 傳統教學. 網路教學 3.. 教師不再是學習競技場中的旁觀者，師生之間要從根本上發展新關係。. 學生角色. 消極、被動的聽眾。. 積極、主動的參與者。. 教學過程. 強調「結果」重於「過程」。. 認為「結果」雖然重要，但是，「過程」才是教學所要重視的。. 教學評量. 著重學科知識的獲得與課程的. 重視學習過程與個別差異及適性. 重要性，故在學習評量方面偏. 化，在教學評量方面著重形成性評量與多元化的動態評量。. 向於總結性評量與紙筆測驗，評量教缺乏彈性。. 資料來源：蔡振昆(2001)。傳統教學與網路教學之比較研究-從教學媒體、班級經營及教學評量來探討。國立中山大學碩士論文，未出版，高雄市。. 所以網路在教育上能發揮的潛在優點有(1)使用對象的開放：只要能連上網路，任何人都可以利用網路來學習，不必受就學資格的限制。(2)學習不分時間與空間：網路教學的特色之一是它可以突破時間與空間的限制，在學習者方便的條件下隨時隨地進行學習。(3)不同進度、不同順序的學習：在瀏覽網路上的學習教材時，學習者可以依照自己的興趣、能力及方便性，來選擇最適合自己的學習進度及學習順序，達到真正「個別化教學」的理想。(4)使用多元化的媒體：多媒體是一種混合使用文字、圖片、語音、動畫及視訊等多種訊息型態來充分表達資訊意涵的方式。使用多元化的媒體來進行教學，不但可以最有效率的表達資訊涵義，而且也最能適應學習者異質的學習需求。(5)連結世界性的資源：網路上學習，不但可以讓我們立即接觸到最新的資訊，而且可以透過網路互通的特性，讀取到世界各地的廣大資源，擴展視野，實現天涯若比鄰的理想。由此可見，透過適當的教學設計網路能提供：雙向互動、快速回饋、適性、共享、經濟等學習條件，使教學變成真正的自由、真正的開放。 22.

(34) 綜合以上的探討，透過網路進行學習的方式，可以為學生提供多元且生動的學習情境，並有助於提升學生的學習成效。然而在進行網路資源融入教學的活動設計方面，還是應當將網路資源視為教與學的另類資源工具，最重要的是該考慮到如何與教學需求進行結合，只有透過適當的教學設計，才能發揮工具輔助學習的效益（王曉璿，1998）。因此本研究結合「iLMS 網路學習平台」，依據 Trowbridge 與 Bybee（1990）以探究為基礎所提出的 5E 教學模式為教學設計模式，自行設，實際應用計課程，規劃高中物理科波的主題之「iLMS 網路學習平台教學課程」於高中物理科「波的概念」，並探討其對學生學習動機及學生之概念學習成效的影響。. 四、資訊融入探究教學的實徵性研究在實徵研究中，利用資訊融入探究教學，對於學生在學習動機與學習成就方面大多有提升的效果，且能培養學生的探究能力與過程技能。整理如下： 1.. 、陳芊瑋（2008）等人的研究都發現資提升探究能力：葉俊緯（2006）訊融入探究教學能有效提升學生的探究能力。. 2.. 、提升學習成效：楊子瑩、王國華和余安順（2006）、黃建彰（2007）陳芊瑋（2008）等人的研究都發現資訊融入探究教學能有效提升學生的學習成效。。而葉俊緯(2006)的研究發現進行資訊融入教學對學生的學習成效沒有明顯的影響。. 3.. 、黃建彰（2007）、提升科學的態度：楊子瑩、王國華和余安順（2006）陳芊瑋（2008）、林佳昌（2008）等人的研究都發現資訊融入探究教學能有效提升學生的科學態度。. 4.. 提升學習動機：葉俊緯（2006）等人的研究都發現資訊融入探究教學 23.

(35) 能有效提升學生的學習動機。. 由以上研究中可以發現，實施資訊融入探究教學的方式對於學生在學習方面是有所助益的。學生在資訊融入探究教學的環境中學習，除了可以提升學習動機與學習成就外，對於透過資訊科技工具的輔助來進行學習的方式，學生也多能保持著正向的態度。但在教學實施的過程中，必須時時留意學生使用資訊科技工具的能力是否充足、學生的探究能力是否逐漸提升等問題，才能使教學活動順利的進行。另外，教師在教學實施的過程中，透過適度引導學生進行學習、進行討論活動等方式的輔助，則更能提升教學的效果。在數位化的學習環境中，確實可以提升學生的學習興趣與學習成效。但資訊融入教學不是將所有的教材內容數化位，應留意教材內容與教學策略選擇之適用性，如此才能符合學生個別差異，改善教學品質，彌補傳統教學之不足，提昇學生概念學習的成效。因此本研究想要利用 iLMS 網路學習平台的諸多優點，使學生在數位化情境學習模式下，期能使其學習動機提升，進而增進學習成效。. 第三節學習動機. 一、學習動機的理論基礎張春興（2000）對學習動機的定義，認為學習動機是指引起學生學習活動、維持學習活動，並使得該活動趨向教師所設定之目標的一種內在心理歷程。林清山（1992）認為學習動機是指學習者對學習工作、學習內容、學習結果、學習能力等的價值、期望與情感。林建平（2003）也指出，學習動機為引起個體學習活動、維持個體學習活動、並促使個體朝向特定學習目標前進的內在力量，動機愈高，行為強度愈大。教師在教學過程中，要使學生具備學習動機，首先應引發學 24.

(36) 習者的注意力（Keller,1987），但對身為教學者而言，更難的挑戰在於如何「維持」這個注意力（李文瑞，1990）。學習動機促使學習者產生動力與目標，使其主動付出努力與恆心，並積極的完成學習工作，以獲得個人的滿足與成就。Stipek （1998）認為學習動機是學習者追求成功的心理需求，也是影響學業成就的主因之一。McCombs（2000）指出學習動機與興趣有助於提升學習成效，當學習者具有正向的期待與高度的動機時，學習成效也會隨之提升。因此，在教學時必須先確立適當的教學目標，以期引發學生的學習動機，讓學生能產生學習行為，朝向目標前進（陳秋麗，2005）。而本節所探討的「學習動機」是指引起學生學習活動、從事學習活動、維持學習活動，與達成學習目的之心理歷程，包含學習者對學習工作、學習內容、學習結果、學習能力等的價值、期望與情感。學習動機理論派別繁多，以下就行為學派學習動機論、人本主義學習動機論、認知學派的學習動機理論、社會學派的學習動機理論加以介紹： 1.. 行為學派學習動機論. 以「刺激—反應」模式來研究人的行為，視學習為個體在活動中受外在因素影響而使其行為改變的歷程。行為學派認為學習動機是外控的，是學習而來的，屬於外在動機的一種，在條件過程中因刺激與反應的聯結而產生學習。強調藉由（outside 增強物的運用，以建立刺激與反應之間的連結，此即教育上所謂「外鑠」 in）的看法。行為學派提出正強化與負強化的概念，編序教學與電腦輔助教學，，此種便是採用了後效強化的原則，藉以維持學生的學習動機（張春興，2000）重視外在動機而忽略內在動機的教學方式，會產生缺失，包括外控誘因無法培養學生求知熱忱、趨賞避罰心態對學生不利、目的化的手段有礙學生人格發展、短暫的功利取向不利產生學習遷移。學習動機是受外在刺激影響而成，如在個體行為表現時給予需求上的滿足，或是認同以及模仿楷模的行為，則該行為就能夠保留。行為學派認為，動機為環 25.

(37) 境事件和刺激的作用下，發生的次數、比率與行為反應的改變，注重誘因和增強的概念（周韻芳，2008）。因此當學生逐步達成教學目標時，則漸次給予增強鼓勵，直到良好行為穩定形成才逐漸減少增強次數，以維持學習動機（王靜媺， 2008）。 2.. 人本主義學習動機. 人本學派的學習動機理論以 Rogers（1961）和 Maslow（1970）為代表，認為動機是一種需求，為追求或創造需求滿足機會的動力。Maslow（1970）認為人類所有的行為均由需求所引起，其需求層次論依序分為： (1) .生理需求：如性、飢渴、睡眠等方面的需求。 (2) 安全需求：指避免傷害與危險，獲得安全等方面的需求。 (3) 愛與隸屬的需求：希望被人接納、關注與對團體有歸屬感的需求。 (4) 自尊需求：指希望被人認可、贊許的需求。 (5) 知的需求：指滿足對知識的好奇、了解及追求等的需求。 (6) 美的需求：指對美感、秩序、對稱、要求完美等的需求。 (7) 自我實現需求：即達到個人的理想、發揮個人潛能以達完美境界的需求。和行為學派理論相反，人本主義著重於刺激與反應之間的研究，及人的新知如何對刺激與反應產生影響，人本主義學習論者，視學習為個體隨其意志或情感對事物自由選擇從而獲得知識的歷程。此即教育上所謂「內發」（inside out）的看法。人本主義強調內在學習動機的重要性，當學生對於所學與自我成長能夠產生連繫，認為學習能夠符合成長的需求，並認為自己有能力達成學習目標，則自然會努力向學。因此人有自由意志與選擇自我決定的權利，具有使自己更加成長的動力，並有自我實現的潛能（蔣恩芬，2000）。人本主義心理學家馬斯洛所提 26.

(38) 出的需要層次論中，將學習動機定義為「知」的需要，需待基本需要滿足後才會產生，以達成自我實現為目標（莊耀嘉，1990）。 3.. 認知學派的學習動機理論. 認知學派，認為人類所想的、所信的、所期望的一切，會影響人類的行為，而不是行為學派所認為的，純由本能的驅力或刺激的聯結所控制（李永吟、單文經，1997），主要將動機視為個人對環境主觀的判斷與認知，以及對客觀事實的解釋，視學習為個體對事物經由認識、辨別、理解而獲得新知識的歷程。認知學派的學習動機理論，雖亦將學習動機視為內在動機，但對「內在」的涵義卻有不同的解釋，認為學習動機乃是介於環境與個人行為之間的一個中介歷程，是學習者個人對於學習事物的一種看法，因看法而產生的求知需求，與人本學派所指的內在動機的成分並不相同（張春興，2000）。認知學派強調目標的重要性，主張學習者設定目標並採用認知處理的過程（如計畫、演練、組織、監控、調整）和行為（如堅持、付出），以達到他們的目標（周韻芳，2008）。張春興（2003）指出，學習動機認知論者認為，學習動機是介於環境刺激與個人行為反應之間的中介歷程，乃是學習者個人對學習事物的一種看法，因看法而產生求知的需求。個人動機的強弱，會被興趣、目標需要及對環境主觀的判斷與認知所影響。 4.. 社會學派的學習動機理論. Bandura（1977）所提出的自我效能論中，指出自我效能有兩個組成因素，分別是結果期望與效能期望，兩者皆會影響學習者所採取的行動，進而影響學習結果。因此在學習的過程中，除了透過模仿與觀察來獲得新的行為模式，也會受到個體期望、意圖與自我評估所影響，而決定其參與度與積極性（鄭采玉，2008）。綜合以上討論內容結果可知，四種理論對學習的觀點大不相同，行為學派視；人本主義論視學習為「因需求而求知」；認知學派學習為「因行動而學到行為」. 27.

(39) 視學習為「由既知而學到新知」；社會學派論視學習為「因期望而求知」。二、學習動機的相關實徵研究、研究者發現探究教學在學生學習動機的相關實徵性研究中，蘇麗涼（2002）郭淑禎（2003）、施貴善（2005）、陳智忠（2007）、蔡執仲和段曉林（2005）、陳桂香（2007）、蔡執仲、段曉林和靳知勤（2007）等人的研究都顯示探究教學在學生學習動機上有正面的影響。上述的實徵性研究發現實施探究教學可以提升學生的學習動機，學生在經歷探究式的學習後，不僅提高了對學習的參與感，對學生的主動學習策略、科學學習價值、自我效能、成就目標顯著高於傳統教科書講述教學。研究者也自實徵性研究中發現，學生是否願意對自然這一門科目的學習負責，並投入時間、心力，就要看他對自然的學習動機是否有提升。這些實徵性研究使研究者對於實施探究教學更具信心，研究者也期許自己能藉由探究式教學的方式使學生更願意學好基礎物理，學習動機是個體追求成功的一種心理需求，對學生學習與學業成就的影響極為密切。在教學歷程中，教師如何激發學習動機，促使學生對教學活動具有積極的態度，提昇學習效果，往往是教育學者關切的問題，也是努力追尋的目標。郭淑禎（2003）實驗發現教室環境的營造，包含互動安排、教材設計等有助於提升學生的學習動機。然而當學習的新鮮感消失，學生的動機若因此減弱則將無法繼續提升學習成效，但是經由老師策略性的轉換教學活動及搭配不同的教學模式便能持續維持學生之學習動機（陳韻雯，2009）。綜合以上的探討，本研究對於學生的學習動機，是參考 Tuan, Chin 和 Shieh （2005）發展的「學生科學學習動機量表（SMTSL）」，主要包含六個向度：「自我效能」七題，「主動學習策略」八題，「科學學習價值」五題，「表現目標導向」四題，「成就目標」五題，「學習環境誘因」六題，可以明確診斷出學生科學學習動機。本研究將探討不同教學模式對學習動機的影響，同時經由觀察實驗，分析 28.

(40) iLMS 網路學習平台的使用，對於學生學習動機變化的影響，作為設計 iLMS 網路學習平台教學之參考。學習動機能夠引起學生活動並滿足學習的自我實現，而維持學習動機實為教學的重要工作。學習動機屬於內在歷程，因此本研究將以教學實驗觀察學習動機，透過動機量表的量化數據分析，以及晤談與課堂紀錄單等質化資料，以得知在 iLMS 網路學習平台教學環境下，學生學習動機的變化，作為未來修正教學的依據。. 第四節波的概念相關研究. 本研究主要是探討學生對於「波的概念」的學習成效與學生的學習動機。有關學生在物理概念上的研究資料中，關於運動、力、溫度與熱、光學、簡單電路等的文獻相當豐富，但是對於波動方面的研究，迄今卻仍非常稀少。尋獲的相關研究與發現如下： 1.. 在國內的研究. 波動是個複雜又難描述的現象，國內針對此方面的概念研究相當缺乏。郭重吉（1992a）曾對國中學生能量和波動概念另有架構做過研究。鍾秀景、郭遠明、郭重吉（1986）承國科會之補助，做過波動現象電腦輔助教學教材軟體設計。郭重吉（1992a）以紙筆測驗及晤談的方式對國中學生進行有關能量、波動等概念另有架構的探究。 2.. 在國外的研究. 針對學生波動概念的研究來和物理學其他的主題比較，也是明顯地少了許多。尋獲的文獻如下：. 29.

(41) 表二—2：國外波的相關研究. 作者. Wittmann(2003). 內容要求學生從不同的角度思考物理。著眼於提高學生關於聲波的理解。. Klammer(1998). 提到學生在科學上持有許多堅定而不易改變的另有概念，學生不容易去接受新的概念，容易保持其原有的另有架構。這種另有概念甚至存在於大學物理系的學生，雖然這些學生對於公式的使用非常熟練，但對於公式所涉及原理可能一無所知。. Snir(1989). Joseph Snir 對十年級學生的研究結果中，發現到波動現象的主要問題，在於學生無法在描述波動的局部現象(微觀) 與整體現象(巨觀)兩種層次間建構心橋(mental bridgr)。為了要讓學生瞭解波動現象，應該要創造一個形成認知的過程，讓學生能夠將他的注意力，從介質中個別分子或原子，轉移到當波形傳過介質時鄰近原子的交互作用。而電腦可以利用程式語言，透過螢幕將波動現象，以圖形和視覺表現出來，而將複雜的波動方程的數學隱藏起來。電腦可以跨越波動學習的障礙，使學生留下深刻的印象，進而建立一個完整的波動心智模型(mental models)。所以藉著操作電腦，學生可以在波的微觀和巨觀性質上自由的轉移，並進而整合出一個具一致性的圖像。. Vogt(2011). 使用手機當作聲源並使之做自由落體運動，藉由都卜勒效 30.