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探討探究活動融入學校本位課程之學習效益     執 行 單 位:國立三重高中           主 持 人:鍾曉蘭         共同主持人:彭立浩
從探究活動中增進學生對於科學知識的理解與應用 培養並提升學生的科學技能  提升學生的解決問題能力  培養並提升學生的小組合作的能力與發表能力 培養學生設計實驗的能力以探究的活動提升學生學習動機與興趣
   主持人:鍾曉蘭老師(試題設計,教學,試題設計,資料    分析,撰寫報告)   協同計畫主持人彭立浩老師(設計實驗,教學)   化學實習老師林士堯(教學)   行政助理賴麗玉小姐(行政工作)   江家珩校長對於本研究亦十分的重視...
   學生參與探究教學可以追溯到杜威(John Dewey),    杜威認為有一種「探究」的過程,這是有機體與它的環    境之間的調節作用,並將探究的模式發表在《我們如何    思考》(1910)一書中,學生在探究的歷程中習「做中學」  ...
   本計劃藉由探究活動融入學校本位的課程中,引導學生    進行一系列的探究活動。先從食譜式的實驗開始,培養    學生基礎的科學技能;   再進階至引導式的探究實驗,培養並提升學生觀察、分    析、推論與解釋能力;   最後進展至開...
表1 高一,二數理精進班化學課程設計表節次     日期           授課內容        活動內容      探究實驗類型    授課教師1    2011.12.15   探究式的教與學     如何進行科學探究      引言 ...
   上學期:研究對象為本校高一學生(年齡在15-16歲)    學生22位與高二自然組學生9位,學生於國中理化    課程已學過反應速率與氧化還原反應等初步概念。   下學期:本校高一學生(年齡在15-16歲)學生13位與    高二社會...
表2   研究工具的設計要點 研究工具         設計重點/內容         使用的目的          雙層式的選擇題          診斷學生對於影響反應速率概念診斷試題    影響反應速率因素相關概念試題   因素與氧化還原...
試題由一名任教多年的高中化學教師(具科教博士背景),另一名為任教多年的國中理化教師(具科教專業與探究研究的背景)就題目的內容適當性、學科概念上,做進一步的修正,以建立研究工具的內容效度。專家審查的通過率(通過為1分、修正為0.5分、不通過為0分...
表4 科學技能評量的項目與計分方式科學技能    評量項目 完全做到(2分) 部分做到(1分) 未做到(0分)   備註選擇器材配製溶液分辨變因觀察結果紀錄數據分析數據處理數據討論/推論結論
表5 小組發表的評量項目表(單位:分)評分項目    第一組   第二組   第三組   第四組   第五組   第六組理論正確內容實用內容有趣內容創新內容完整數據分析結論正確表達清晰ppt製作小組合作 總分
   1.-分析概念診斷試題與評量(1)將學生的概念試題,繪製各種關係圖與比較圖。(2)分析學生一系列的概念發展的情形,藉以瞭解探究課程對學生學習的影響。   2.分析開放式探究與小組發表    小組發表成績利用EXCELL進行分析並質性描...
圖3.1老師講解探究式學習的類型   圖3.2 學生清洗器材
圖3.3 學生使用安全吸球與吸量管   圖3.4 學生進行泡沫傳情實驗
圖3.5 學生進行奈米硫實驗   圖3.6 比較奈米硫沉澱情形
圖3.7 酸鹼滴定實驗   圖3.8 電解紫色高麗菜汁
圖3.9 漂亮的銀鏡   圖3.10 漂亮的銅鏡
圖3.11 自製實驗-鋅銅電池   圖3.12 自製實驗-黑色噴泉
   答對百分比較高的概念多半偏向事實性的概念(表6)   答對百分比較低的概念多半偏向分析資料、應用與綜合的    概念   學生產生的迷思概念與百分比如下(n=18,僅討論百分比    超過30%):   認為碰撞分率越高則有效碰撞...
表7 學生自行設計實驗的科學技能評量結果科學技能      第一組(N=5)   第二組(N=4)   第三組(N=2)   第四組(N=7)實驗主題       鋅銅電池       電解實驗       鎂帶燃燒       黑色噴泉   ...
表 8 兩位評分老師意見之彙總表 組別   老師                    意見      A    實驗完整、減量設計想法很好、能將理論融入實驗推論中、ppt 製作精美、小組合第一組        作極佳      B    內容...
表9 小組發表的評量結果(單位:分)             第一組               第二組             第三組             第四組評分項目        A            B    A       ...
表10 學生對化學精進班活動不同面向的評價(排序法)(表格內為人次,n=18)         最有幫助 最有趣     提升       增進    深入研究                    解決問題的能力   實驗技能酸鹼滴定實驗  ...
   好玩有趣又可以紓解壓力,重要的是可以讓我們真正見識到、    了解到課本所做的一些實驗,不僅增加我們的知識,更提升我    們解決問題的能力和實驗技能。(增進知識,提升解決問題的能    力和實驗技能,103-12)   參加後對自己...
   一開始我覺得化學很無聊,只是喜歡做實驗,但是在上了精進    的課程後,我開始了解之前上的化學課本上的實驗,原本都只    是看課本裡的圖片和實驗結果,沒什麼太大感覺,但是在精進    班的實驗後,我開始喜歡化學,原來,我們所學的都是有...
學生參與精進班一系列的探究活動後,提升其科學技能與學習動機學生參與精進班一系列的探究活動後,學生關於反應速率、酸鹼與氧化還原相關概念的深層理解與概念改變學生參與開放式探究活動後,增進了其設計實驗與解決問題能力學生經過小組發表活動後,培養學生們小...
   執行進度:目前計畫已完成100%的進度,與預計的研究進    度相符合,學生不僅認真參與探究活動,也進一步培養並    提升了小組合作的能力。   由於本計畫跨兩學期,參與學生又屬於自願參加,導致上    下學期參加的學生不同、參與學...
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100年探究教學期末報告
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100年探究教學期末報告

  1. 1. 探討探究活動融入學校本位課程之學習效益 執 行 單 位:國立三重高中 主 持 人:鍾曉蘭 共同主持人:彭立浩
  2. 2. 從探究活動中增進學生對於科學知識的理解與應用 培養並提升學生的科學技能 提升學生的解決問題能力 培養並提升學生的小組合作的能力與發表能力 培養學生設計實驗的能力以探究的活動提升學生學習動機與興趣
  3. 3.  主持人:鍾曉蘭老師(試題設計,教學,試題設計,資料 分析,撰寫報告) 協同計畫主持人彭立浩老師(設計實驗,教學) 化學實習老師林士堯(教學) 行政助理賴麗玉小姐(行政工作) 江家珩校長對於本研究亦十分的重視 教學組、設備組與會計、出納組提供行政支援
  4. 4.  學生參與探究教學可以追溯到杜威(John Dewey), 杜威認為有一種「探究」的過程,這是有機體與它的環 境之間的調節作用,並將探究的模式發表在《我們如何 思考》(1910)一書中,學生在探究的歷程中習「做中學」 的精神、科學方法與技能。 杜威(1916, 引自薛絢譯, 2006)所謂的科學方法的五個 步驟-發現問題、瞭解問題、提出假說、演繹假說、驗 證假說, 然而在現行國中與高中課程的實驗活動中,並未強調此 五個步驟,僅僅培養學生部分的科學技能(如測量、觀 察、收集資料、分析資料、討論與下結論等), 實際上學生在食譜式的探究活動中連討論與下結論都無 法獨立完成,因此探究能力也無法提升。
  5. 5.  本計劃藉由探究活動融入學校本位的課程中,引導學生 進行一系列的探究活動。先從食譜式的實驗開始,培養 學生基礎的科學技能; 再進階至引導式的探究實驗,培養並提升學生觀察、分 析、推論與解釋能力; 最後進展至開放式的探究活動,學生藉由小組活動腦力 激盪,自行發現問題、確認問題、提出假設、進行預 測、找尋與收集資料、計畫與設計研究步驟、設計工具 及進行探究分析數據及作結論,目的是培養學生設計實 驗與解決問題的能力。 在探究過程中,學生也能理解蘊含在實驗現象中的科學 知識與理論。
  6. 6. 表1 高一,二數理精進班化學課程設計表節次 日期 授課內容 活動內容 探究實驗類型 授課教師1 2011.12.15 探究式的教與學 如何進行科學探究 引言 鍾曉蘭 訓練基本實驗技能2 2011.12.22 走!進實驗室去 食譜式的實驗 林士堯 暖身活動:泡沫傳情3 2011.12.29 影響反應速率的因素 奈米硫實驗 食譜式的實驗 林士堯 食譜式的實驗4 2012.03.15 酸鹼相關概念 酸鹼滴定 彭立浩 +引導式的實驗5 2012.04.05 氧化還原與電化學 電池與電解 引導式的實驗 鍾曉蘭6 2012.04.12 氧化還原的應用 銀鏡與銅鏡 引導式的實驗 彭立浩7 2012.04.19 開放式的探究活動 自行設計實驗 開放式的實驗 鍾曉蘭 彭立浩8 2012.04.26 小組發表活動 各組發表實驗成果 成果發表 鍾曉蘭
  7. 7.  上學期:研究對象為本校高一學生(年齡在15-16歲) 學生22位與高二自然組學生9位,學生於國中理化 課程已學過反應速率與氧化還原反應等初步概念。 下學期:本校高一學生(年齡在15-16歲)學生13位與 高二社會組學生1位與自然組學生4位 兩學期均參加:高一學生5位,高二學生 3位 學生入學成績達學校設定標準且是自願參加精進班 課程(學校本位課程)。
  8. 8. 表2 研究工具的設計要點 研究工具 設計重點/內容 使用的目的 雙層式的選擇題 診斷學生對於影響反應速率概念診斷試題 影響反應速率因素相關概念試題 因素與氧化還原反應相關科 氧化還原反應試題 學知識的理解與應用 實作評量表,採二分點: 評量學生是否做到確認控制 完全做到該項技能:2分科學技能評量表 變因與操縱變因、觀察、測 部份做到該項技能:1分 量、紀錄、分析等科學技能 未做到該項技能:0分 共有十個評量項目,分別是理論正 評量各小組學生設計實驗、 確、內容實用、內容有趣、內容創小組發表評量表 解決問題、表達能力、小組 新、內容完整、數據分析、結論正 合作等能力 確、表達清晰、ppt製作及小組合作 紙筆測驗 以李克氏量表的問卷形式暸情意問卷 量化部份(李克氏量表) 解學生對精進班課程的看法 與質性部分(開放式問答題)
  9. 9. 試題由一名任教多年的高中化學教師(具科教博士背景),另一名為任教多年的國中理化教師(具科教專業與探究研究的背景)就題目的內容適當性、學科概念上,做進一步的修正,以建立研究工具的內容效度。專家審查的通過率(通過為1分、修正為0.5分、不通過為0分)為:(2x25+1x15+0.5x15)/80=0.906 (90.6%)預試對象為台北縣某國立高中高三自然組共計兩班總計86位,於高二下學期已學過相關概念,預測階段的施測對象與正式研究的對象背景相似,由研究者親自參與,藉此修正題目,做為正式階段之研究工具。試題信度(α值)為0.882。 表3 試題雙向細目表(部分) 審查意見(人數) 題號 主要概念 修改意見 通過 修正 不通過 1 反應速率的測量方式 2 2 反應速率的測量方式 2 只有三個選項,應再增加一個 3 有效碰撞的位向 1 1 圖位置應讓學生明瞭, 4 分子動能分布曲線 2 5 分子動能分布曲線 1 1 E點建議由座標軸下上畫出 6 酸的判斷 2 7 酸鹼滴定 2 8 酸鹼相關概念 2
  10. 10. 表4 科學技能評量的項目與計分方式科學技能 評量項目 完全做到(2分) 部分做到(1分) 未做到(0分) 備註選擇器材配製溶液分辨變因觀察結果紀錄數據分析數據處理數據討論/推論結論
  11. 11. 表5 小組發表的評量項目表(單位:分)評分項目 第一組 第二組 第三組 第四組 第五組 第六組理論正確內容實用內容有趣內容創新內容完整數據分析結論正確表達清晰ppt製作小組合作 總分
  12. 12.  1.-分析概念診斷試題與評量(1)將學生的概念試題,繪製各種關係圖與比較圖。(2)分析學生一系列的概念發展的情形,藉以瞭解探究課程對學生學習的影響。 2.分析開放式探究與小組發表 小組發表成績利用EXCELL進行分析並質性描述學 生研究成果。 3.分析情意問卷 將學生的情意問卷利用EXCELL進行分析,繪製各種關係圖與比較圖,再以SPSS進行因素分析。
  13. 13. 圖3.1老師講解探究式學習的類型 圖3.2 學生清洗器材
  14. 14. 圖3.3 學生使用安全吸球與吸量管 圖3.4 學生進行泡沫傳情實驗
  15. 15. 圖3.5 學生進行奈米硫實驗 圖3.6 比較奈米硫沉澱情形
  16. 16. 圖3.7 酸鹼滴定實驗 圖3.8 電解紫色高麗菜汁
  17. 17. 圖3.9 漂亮的銀鏡 圖3.10 漂亮的銅鏡
  18. 18. 圖3.11 自製實驗-鋅銅電池 圖3.12 自製實驗-黑色噴泉
  19. 19.  答對百分比較高的概念多半偏向事實性的概念(表6) 答對百分比較低的概念多半偏向分析資料、應用與綜合的 概念 學生產生的迷思概念與百分比如下(n=18,僅討論百分比 超過30%): 認為碰撞分率越高則有效碰撞頻率越大(題4,66.7%) 誤認H2O→H3O+是顯示酸的行為(題6,44.4%) 認為氧化力Cl2> I2>Br2 (題13,33.3%) 認為鋅鎘電池中Cd為陽極(誤認陽極是正極,題14,66.7%) 不清楚反應過程中各物種的消耗與生成的量等於係數比 (題16,77.8%)
  20. 20. 表7 學生自行設計實驗的科學技能評量結果科學技能 第一組(N=5) 第二組(N=4) 第三組(N=2) 第四組(N=7)實驗主題 鋅銅電池 電解實驗 鎂帶燃燒 黑色噴泉 探討不同濃度 探討不同電解 鎂帶在二氧化 探討雙氧水濃實 驗 主 要 內 的硫酸銅溶液 質對電解產物 碳中是否會燃 度對氧氣生成容 對電池電壓的 之影響 燒? 速率之影響 影響減量設計 2 2 2 2選擇器材 2 2 2 2配製溶液 2 2 2 2分辨變因 2 1 1 2觀察結果 2 2 2 2紀錄數據 2 1 1 2分析數據 2 0 0 2處理數據 2 0 0 2討論/推論 2 1 1 1結論 2 1 1 1總分 20 12 12 18 註1: 完全做到(2分);部分做到(1分);未做到(0分)
  21. 21. 表 8 兩位評分老師意見之彙總表 組別 老師 意見 A 實驗完整、減量設計想法很好、能將理論融入實驗推論中、ppt 製作精美、小組合第一組 作極佳 B 內容完整、表達清晰、充分合作 A 實驗有趣、理論未說明清楚、結論未深入討論第二組 B 內容不夠完整、缺乏明確結論 A 減量設計想法很好、僅質性結果,未做量化分析第三組 B 內容有趣、缺乏數據 A 減量設計想法很好、有做量化分析,可惜數據太少、以圖表呈現實驗結果第四組 B 內容有趣、有數據並以圖表呈現實驗結果
  22. 22. 表9 小組發表的評量結果(單位:分) 第一組 第二組 第三組 第四組評分項目 A B A B A B A B理論正確 10 9 7 7 8 7 9 8內容實用 9 8 8 7 8 7 9 8內容有趣 9 8 8 8 8 9 9 8內容創新 10 9 8 7 7 8 10 8內容完整 10 10 8 7 8 8 9 8數據分析 9 9 7 7 7 7 8 8結論正確 10 9 7 7 7 7 8 8表達清晰 9 9 8 7 8 8 9 8ppt製作 10 10 8 7 7 8 9 8小組合作 10 10 8 9 9 10 9 9 總分 95 91 77 73 77 79 89 81 平均 93(1) 75 78 85(2) 註1: A,B表示兩位不同評分老師 註2: (1)表示名次
  23. 23. 表10 學生對化學精進班活動不同面向的評價(排序法)(表格內為人次,n=18) 最有幫助 最有趣 提升 增進 深入研究 解決問題的能力 實驗技能酸鹼滴定實驗 2 0 2 2 0電化學實驗 2 3 0 1 3銀鏡反應 7 12 1 5 9自製實驗 5 3 14 10 6小組發表 2 0 1 0 0
  24. 24.  好玩有趣又可以紓解壓力,重要的是可以讓我們真正見識到、 了解到課本所做的一些實驗,不僅增加我們的知識,更提升我 們解決問題的能力和實驗技能。(增進知識,提升解決問題的能 力和實驗技能,103-12) 參加後對自己的化學能力感到高興第一次這樣自己做實驗,讓 原本不怎麼有趣的化學變的很活。最後一次的實驗更有意義, 促進腦力激盪,團隊互助協力完成問題,師生互動更多元。(提 升興趣,增進團隊合作與解決問題能力,106-12) 我在一開始參加化學精進班,主要是為了增加相關知識,並不 知道原來精進班有做這麼多有趣的實驗,之後,做了這些實驗, 讓我發現原來化學可以這麼有趣。(提升興趣,增進相關知 識,106-25)
  25. 25.  一開始我覺得化學很無聊,只是喜歡做實驗,但是在上了精進 的課程後,我開始了解之前上的化學課本上的實驗,原本都只 是看課本裡的圖片和實驗結果,沒什麼太大感覺,但是在精進 班的實驗後,我開始喜歡化學,原來,我們所學的都是有根據 而不是憑空而來,雖然每次都累的要死來上課,或是隔天都很 多考試,但是這一切都是值得的,不只學業,也有心靈上的滿 足。(親手做,提升興趣,111-39) 參加精進班,我學到了很多,也親眼見識到平常只會在課本上 看到的實驗,體驗“自己動手做” 的樂趣。在實驗中雖然失敗了 很多次,但是<在錯誤中找尋答案>這部正是科學家的態度嗎? 能參加精進班真的很讚!! (親手做,提升興趣,提升解決問題能 力,217-32)
  26. 26. 學生參與精進班一系列的探究活動後,提升其科學技能與學習動機學生參與精進班一系列的探究活動後,學生關於反應速率、酸鹼與氧化還原相關概念的深層理解與概念改變學生參與開放式探究活動後,增進了其設計實驗與解決問題能力學生經過小組發表活動後,培養學生們小組合作與發表能力培訓參與科展與學科能力競賽的儲備學生,其中一位學生榮獲北區科展優勝教師與學生設計的小實驗或改良實驗(如小型電池,微量實驗等)可納入日後的教學活動中,亦可提供其他老師或學校參考
  27. 27.  執行進度:目前計畫已完成100%的進度,與預計的研究進 度相符合,學生不僅認真參與探究活動,也進一步培養並 提升了小組合作的能力。 由於本計畫跨兩學期,參與學生又屬於自願參加,導致上 下學期參加的學生不同、參與學生也流失不少,因此在科 學概念學習方面無法看出全體學生的進步情形,未來計畫 設計成學校本位課程(選修課程)或專注研究其中一學期的 學習成效。 在概念測驗方面試題的難度宜降低,並應增加科學技能的 筆試題目,以深入瞭解學生概念與科學技能的發展情形。 每次的實驗應設計解決問題的評量項目與規準,以確實釐 清學生學習的歷程。
  28. 28. 感謝大家的聆聽歡迎提供您的想法

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