行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
探索(認識觀中)「科學學習概念」所扮演的角色(3/3) 研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 96-2511-S-011-001-
執 行 期 間 ： 96 年 08 月 01 日至 97 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學技術與職業教育研究所
計 畫 主 持 人 ： 蔡今中
計畫參與人員： 教授-主持人(含共同主持人)：蔡今中
報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文
處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢
中 華 民 國 97 年 10 月 24 日
1
摘要：
本研究計畫以 Taiwan high school students’ conceptions of learning science: A phenomenographic analysis. (International Journal of Science Education, 2004, Vol. 26, 1733-1750)為基礎，進行一系列科學學習概念相關研究。本計畫研 究了補習班學生及台灣一般高中生對於科學學習概念的看法，也發現這些 學習概念與其學習策略有相關。此外，本研究也對於大學生的科學學習概 念進行探索，並進一步瞭解科學學習概念與科學認識觀的關係。結果發現 擁有較成熟的科學認識觀學生傾向於用有較高階的科學學習概念。本研究 也探討學生對於實驗室教學的學習概念，結果發現學習概念與學習情境有 關。
本研究計畫以 Taiwan high school students’ conceptions of learning science: A
phenomenographic analysis. (International Journal of Science Education, 2004, Vol.
26, 1733-1750)為基礎，進行一系列科學學習概念相關研究。此基礎研究樣本包 括 120 台灣高中學生，主要以晤談法進行資料收集，並以現象學法
(Phenomenographic method)進行資料分析。研究發現，台灣高中學生存在七種科 學學習概念：記憶(memorizing)，考試(testing)，計算與練習(calculate and
practice)，增加知識(increase of knowledge)，應用(applying)，理解(understanding)，
以新的方式看事物(seeing in a new way)。其中，在先前相關研究中並未發現「考 試」及「計算與練習」這兩個學習概念。這兩個概念或許跟文化環境及學科特性
（例：科學的本質）有關。本研究進一步將學生之學習概念以下圖之架構呈現，
因此每一個學習概念的特性將可以藉由此架構瞭解其特性。例如：「計算與練習 (calculate)」這個學習概念在知識獲取的形式(forms of knowledge acquisition)上是 屬於擴充與發展(extending & developing)，在動機傾向(motivational orientation)是 偏向內在(internal)的動機，而這個概念屬性偏向質性的(qualitative)。
本研究計畫成果主要以發表及投稿之學術期刊論文呈現如下：
研究成果一：Cram school students’ conceptions of learning and learning science (International Journal of Science Education, 2008, Vol. 30, 353-375)
本研究以 45 位 14 歲補習班學生為研究對象，主要以晤談法進行資料收集，
並以現象學法(Phenomenographic method)進行資料分析。研究結果以下圖呈現。
2
Reproducing Knowing Extending & Developing
Extrinsic Preparing for Tests (16, 15)
Memorizing Calculating & Practicing (12, 7)* (13, 21)
Increase Applying (2, 0) (0, 0)
Intrinsic Understanding Seeing in a new way (2, 2) (0, 0)
Quantitative
Qualitative
Forms of knowledge acquisition
Motivational orientation
研究主要發現，大多數補習班學生認為學習科學是記憶學校知識，準備考試或計 算與練習。進一步分析學生的晤談資料發現，他們的學習概念大都屬於量化的學 習概念，當他們在學習科學時，大都將知識切割成小塊加以學習。此外，他們的 學習動機大都受到外在的因素驅使，如考試分數，且大都使用表層的學習方法 (surface approaches to learning)。
研究成果二：Taiwan high school students’ conceptions of and approaches to learning science (Science Education, 2008, Vol. 92, 191-220)
本研究以 474 位高中學生為研究對象，以問卷調查法進行研究。本研究者要 開發兩份問卷，分別是科學學習概念問卷及科學學習方法問卷。其中科學學習概 念問卷包含六個向度：記憶(memorizing)、考試(testing)、記算與練習(calculate and practice)、增加知識(increase of knowledge)、應用(applying)、理解與增加新視野 (understanding and seeing in a new way)。而科學學習方法問卷有四個向度，分別 為深層動機(deep motive)、深層策略(deep strategy)、淺層動機(surface motive)及 淺層策略(surface strategy)。研究分析以結構方程模式進行。主要研究結果以下表 呈現。
3
本研究發現，學生的科學學習概念若為「考試」或「計算與練習」將可能會 使用淺層的學習方法學習科學；若學生持有「應用」或「理解與增加新視野」的 科學學習概念將可能會使用深層的學習方法學習科學。其中，學生若持有「計算 與練習」或「應用」的科學學習概念，將可能以混合深層與淺層的動機學習科學。
研究結果三：University students’ conceptions of learning science and their relationship to scientific epistemological beliefs（撰寫投稿中）
本研究以 407 位科學與工程背景的大學生為對象，以科學學習概念問卷及科 學認識觀問卷進行量化研究。其中科學學習概念問卷已在研究結果三中呈現，而 科學認識觀問卷則是改自 Conley, A. M., Pintrich, P. R., Vekiri, I., & Harrison, D.
(2004)的認識觀問卷，包含四個向度敘述如下（引自 Conley et al., 2004）：
◦ Source: concerned with beliefs about knowledge residing in external authorities. (will be scored in reverse)
◦ Certainty: referred to a belief in a right answer. (will be scored in reverse)
◦ Development: measured beliefs about science as an evolving and changing subject.
◦ Justification: concerned with the role of experiments and how
4
5
individuals justify knowledge.
問卷結果以迴歸分析結果如下表。
Conceptions of learning science
β R t F
Memorizing
Source -0.258 0.376 -4.85*
Certainty -0.219 0.413 -4.10*
Justification 0.132 0.433 2.90* 30.66*
Testing Certainty -0.301 0.387 -5.65*
Source -0.167 0.413 -3.13* 40.94*
CP
Certainty -0.274 0.338 -5.02*
Justification 0.145 0.373 3.12*
Source -0.148 0.393 -2.72* 24.24*
IK
Justification 0.312 0.434 5.26*
Development 0.184 0.455 3.11* 52.75*
Application
Justification 0.391 0.391 8.53* 72.69*
US
Justification 0.352 0.497 6.22*
Development 0.220 0.524 3.89* 75.57*
Notes: *p<.01
CP: Calculating and practicing IK: Increasing one’s knowledge
US: Understanding and seeing a new way
結果顯示，科學認識觀問卷中的 source 及 certainty 向度可以反向預測較低階的科 學學習概念，如記憶、考試及練習。而科學認識觀中的 development 向度可以正 向預測較高階的科學學習概念，如增加知識、應用及理解與增加新視野。此外，
科學認識觀中的 justification 可以正向預測所有的科學學習概念。
本研究進一步分析對科學的興趣與科學學習概念之間的關係，結果如下表所 示。
6
Memorizing Testing CP IK Application US Interest -0.04 -0.15* -0.03 0.11 0.11 0.13*
Notes: *p<.01
CP: Calculating and practicing IK: Increasing one’s knowledge
US: Understanding and seeing a new way
研究發現，學生的對科學的興趣與科學學習概念中的「理解與增加新視野」有正 相關，但是跟科學學習概念中的「考試」有負相關存在。
研究成果四：University students’ conceptions of learning science by laboratory（撰 寫投稿中）
本研究以 44 位台灣大學生為對象，以晤談法進行資料收集他們對於實驗室 科學學習的看法。研究發現六種實驗室科學學習概念：
` Help to memorize scientific theories
` Reconfirm scientific theories
` Acquire manipulative skills
` Obtain authentic experiences
` Examine prior learning profiles
` Gain a real understanding about scientific theories
研究結果顯示，學習概念除有領域特殊性外，還與其學習情境有關。
參考書目：
Conley, A. M. M., Pintrich, P. R., Vekiri, I., & Harrison, D. (2004). Changes in epistemological beliefs in elementary science students. Contemporary Educational Psychology, 29, 186-204.
Lee, M.-H., Johanson, R. E., & Tsai, C.-C. (2008). Exploring Taiwanese high school students’ conceptions of and approaches to learning science through a structural equation modeling analysis. Science Education, 92, 191-220.
7
Tsai, C.-C. (2004). Conceptions of learning science among high school students in Taiwan: A phenomenographic analysis. International Journal of Science Education, 26, 1733 – 1750.
Tsai, C.-C., & Kuo, P.-C. (2008). Cram school students’ conceptions of learning and learning science in Taiwan. International Journal of Science Education, 30, 353-375.
表 Y04
行政院國家科學委員會補助國內專家學者出席國際學術會議報告
97 年 5 月 20 日 報告人姓名
蔡今中 服務機構
及職稱 國立台灣科技大學教授 時間
會議 地點
96 年 3 月 24 日起至 96 年 3 月 29 日止
New York, USA
本會核定 補助文號
96-2511-S-011-001-
會議 名稱
(中文) 2008 美國教育研究學會年會
(英文) 2008 Annual Meeting of American Educational Research Association 發表
論文 題目
(中文) 探索台灣教師對於網路教學內容知識的自我效能
(英文) Exploring teachers’ self-efficacy toward the web pedagogical content knowledge in Taiwan
一、參加會議經過
三月廿四日至三月廿九日六天的會議中，本人與博士班學生李旻憲、張俊彥教授共 同發表論文: Exploring teachers’ self-efficacy toward the web pedagogical content knowledge in Taiwan，並聆聽了每日的 Keynote Address 以及不同場次的 paper sessions。
值得一提的是，AERA 不但是全美教育研究界一年一度的盛會，同時也可說是全美 最大的教育類書展，幾乎各個出版商都會將他們與教育相關的書籍在會場上擺攤。本人 每天也幾乎都會抽空去書展參觀，掌握最新的學術出版動態。此外，本人也巧遇 Springer 出版社關於教育類專書的編輯人員，當他得知本人為他們科教類叢書的編輯委員之一 時，即慷慨地贈送一套科教叢書。
二、與會心得
本人所發表的研究，是探討網路教學內容知識的面向、以及相關的變因。與會的學 者亦給予本人的論文諸多寶貴的意見，如：要如何精進網路教學內容知識的測量，才能 更真實地反應教室內的真實情境。以及數個能提升教師網路教學內容知識的實務上的建 議。
三、建議
建議國科會可多鼓勵、補助年輕學者參與類似的國際研討會，這對他們研究視野的 增長有相當大的幫助。
四、攜回資料名稱及內容
會議中所發表的論文摘要、數篇論文
表 Y04
行政院國家科學委員會補助國內專家學者出席國際學術會議報告
97 年 5 月 20 日 報告人姓名
蔡今中 服務機構
及職稱 國立台灣科技大學教授 時間
會議 地點
96 年 3 月 30 日起至 96 年 4 月 2 日止
Baltimore, USA
本會核定 補助文號
96-2511-S-011-001-
會議 名稱
(中文) 2008 國際科學教育年會
(英文) 2008 Annual Meeting of National Association for Research in Science Teaching
發表 論文 題目
(中文) 高中生關於核能發電運用的科學知識觀、認知結構及非制式推理 (英文) High school students' scientific epistemological beliefs, cognitive
structures regarding nuclear power usage, and their informal reasoning on the debates of nuclear power usage
五、參加會議經過
三月三十日至四月二日三天的會議中，本人與吳穎沺助理教授、張俊彥教授共同發 表論文: High school students' scientific epistemological beliefs, cognitive structures
regarding nuclear power usage, and their informal reasoning on the debates of nuclear power usage，並聆聽了每日的 Keynote Address 以及不同場次的 paper sessions。
值得一提的是，本人還和 Dr. Dana L. Zeidler, Dr. Troy D. Sadler, Dr. Martina
Nieswandt, Dr. Vaille M. Dawson, Dr. Grady J. Venville 共同組織了一場關於社會性科學議 題研究的專家討論（Symposium），除了一同針對這個頗具發展性的議題，從不同的文化 脈絡、研究取向進行對話、交流，並就社會性科學議題教學所可能進行評量的學習成果 進行簡報。此外，本人還在會場巧遇本人過去在美國攻讀博士班時的指導教授-Columbia 大學教育系的系主任 Prof. Roger Anderson，他也慷慨地給予本人的論文諸多寶貴的建議。
六、與會心得
這次的研討會除了是發表之前與吳穎沺助理教授、張俊彥教授所合作之研究成 果，內容主要為探討高中生在處理核能發電爭議時，其科學知識觀、認知結構與非制式 推理之間的關係。研究發現，採用比較式(comparing)訊息處理方式的學生，以及擁有良 好科學知識觀的學生，在處理核能爭議的過程中擁有較佳的非制式推理能力，而學生認 知結構的豐富程度對其非制式推理能力亦有一定的幫助。與會的學者對該研究大都給予 正面的評價，Prof. Roger Anderson更對於將認知結構應用於社會性科學議題非制式推理 加以推崇。
七、建議
建議國科會亦可參考這次研討會所舉辦之專家討論（Symposium），挑選幾個具前瞻 性、發展性的研究主題，邀請各國、各個領域對該主題進行研究的學者，對該主題進行 深入地討論。
八、攜回資料名稱及內容
會議中所發表的論文摘要、數十篇論文、proceedings
表 Y04
