1. 教育部九十九年度中小學
科學教育專案期中報告
執 行 單 位：國立三重高中
主 持 人：鍾曉蘭老師 共同主持人：彭立浩老師

2. 研究計畫的背景與動機 (1/3)
 隨著科學教育改革演進，探究（Inquiry）的概念已成
為科學教育的本質（Keys & Bryan, 2000），探究能力
的培養成為重要的國民科學教育素養。
 美國科學教育標準（National Science Education
Standards, National Research Council, 1996，簡稱NRC.）
指出，探究活動是科學教學的中心策略，探究為基礎
（inquiry-base）的教學將是學生學習科學知識的有力
的手段（powerful vehicle），所以教師在與學生互動
（interacting）時，應聚焦（focus）和支持（support）
探究活動。

3. 研究計畫的背景與動機 (2/3)
 關於中學與探究相關的科學活動研究指出，探究式實驗教
學對學生在科學成就、認知發展、實驗技巧、科學過程技
能以及對於科學知識的整體性理解，遠較傳統上著重於記
憶教學為佳（Ertepinar & Geban, 1996; Gibson&
Chase, 2002, 引自蔡執仲、段曉林, 2005）。
 Windschitl(2003)指出，科學教育者將探究式教學依層次的
不同分為：實証的經驗（confirmation experiences）、結構
性的探究（structured inquiry）、引導式的探究（guided
inquiry）及開放或獨立探究（open or independent
inquiry），而其中引導式探究是教師提供學生一個問題去
研究，但是解決問題的方法仍留給學生。

4. 研究計畫的背景與動機 (3/3)
 本計劃預計將一系列的探究實驗融入高二科學營的活
動
 從食譜式的探究→引導式的探究→開放式的探究
 在開放式的探究活動讓學生練習－
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
 並以小組發表的方式與他人分享探究的成果

5. 計畫目的
 培養並提升學生的科學技能
 提升學生的科學解釋能力
 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
 培養學生設計實驗的能力
 從探究活動中增進學生對於科學知識的理解與應用
 以探究的活動提升學生學習動機
 師生自行研發微型實驗，以節能減碳

6. 執行單位對計畫支持(援)情形與參與計畫人員
 參與計畫人員主要為協同計畫主持人彭立浩老師、化學實
習老師葉雅文及行政助理賴麗玉小姐
 國立三重高中對於本計畫大力支持，對於教學活動不僅提
供足夠的設備，江家珩校長對於本研究亦十分的重視
 彭立浩老師在實驗設計與科學營活動方面提供專業而具體
的幫助
 行政人員(包括行政助理賴麗玉小姐、教學組、設備組與會
計、出納組)提供行政支援
 國立台灣師大科教所碩士生李雪碧擔任實驗助教
 感謝夥伴們的支持與幫助讓本計畫能夠順利進行

7. 研究方法
 實驗營的設計除了融入一系列的探究活動，在研究方法方
面，預計採用準實驗法
 一組學生(38人，對照組)活動型態如一般的實驗課程(教師
講解實驗原理、實驗步驟，學生再進行實驗過程)
 另一組(46人，實驗組)活動型態則納入POEC (Prediction預
測－Observation觀察－Explanation解釋－Comparison比
較, Gunstone, 1990；White & Gunstone, 1992；邱美虹等人合
著, 2005) 模式的實驗活動
 研究假說是探究活動中，讓學生先進行預測並提出解釋，
實驗後再將所觀察的現象與之前的預測作一比較，比一般
的探究活動更能提升學生解釋與解決問題的能力。

8. 研究設計 表一 探究活動與教學組別設計
設計組別 對照組(N=38) 實驗組(N=46)
探究活動主題 一般探究活動 納入POEC教學策略
實驗設計：教科書內的實驗
食譜式的探究(驗證性實驗 活動目的：培養學生科學技能，包括:確認控制變因與操縱變因、觀察、測量、
) 紀錄、分析等。
酸鹼滴定(標定、滴定、反 實驗組進行方式則多了預測與比較
滴定) 對照組進行的方式為一般的實驗方式 這兩個步驟，目的是培養學生解釋
與表達個人想法的能力
引導式的探究 實驗設計： 教科書實驗的修正版
奈米硫實驗 活動目的：培養學生觀察、分析、推論與解釋能力。
實驗設計：減量的微型實驗
引導式的探究
將銀鏡反應修改成花費較便宜的銅鏡反應，並將實驗器材從一般的玻璃試管改
探討影響銀鏡/銅鏡形成的
成玻其他簡易的玻璃製品。
因素
活動目的：師生共同找尋實驗中可能潛在的變因，設計簡單的實驗加以驗證。
小組自行發現問題、確認問題、提出假設、進行預測、找尋與收集資料、計畫
開放式的探究 與設計研究步驟、設計工具及進行探究分析數據及作結論。(教師僅提供諮詢與
設計實驗(分兩次進行) 引導學生討論)
活動目的：培養學生設計實驗與解決問題的能力
小組發表 小組將探究的成果以多媒體方式與他人分享
分享探究的成果 活動目的：交換資訊、接受他人的支持及回饋，培養學生小組合作與發表能力

9. 表二 研究工具的設計要點
研究工具 設計重點/內容 使用的目的
診斷學生對於影響反應速率因素、酸
選擇題:單選題與多選題
鹼與氧化還原反應相關科學知識的理
概念診斷試題 影響反應速率因素相關概念試題
解與應用
酸鹼概念、氧化還原反應試題
實作評量表，採二分點：
評量學生是否做到確認控制變因與操
完全做到該項技能:2分
科學技能評量表 縱變因、觀察、測量、紀錄、分析等
部份做到該項技能:1分
科學技能
未做到該項技能:0分
題組與簡答題：
診斷學生經過探究式活動後解釋能力
診斷解釋能力試題 針對日常生活現象，請同學提出主張，並進一
的改變
步解釋原因，支持其主張與解釋。
解決問題能力 探究活動的開放式的挑戰題 診斷學生解決問題的能力
共有七個評量項目，分別是內容正確、內容實
評量各小組學生設計實驗、解決問題、
小組發表評量表 用、內容有趣、內容創新、表達清晰、ppt製作
小組合作等能力
及小組合作
紙筆測驗
以李克氏量表的問卷形式暸解學生對參加
情意問卷 量化部份(李克氏量表)與質性部分(開放式問答
科學營的看法
題)

10. 概念診斷試題
表三 概念診斷試題子概念與認知向度雙向細目表
主要概念 次概念 單選題 多選題 題數
反應速率測量 1,2 1 3
化學反應速率 影響反應速率的因素(綜合討論) 3,4,5 2 4
酸鹼定義與反應 6,8 3,4 4
酸與鹼
酸鹼滴定 7,9,10 -- 3
氧化還原反應的定義與性質 11,14,15 5 4
氧化還原反應
氧化劑/還原劑強弱比較 12,13 6 3
小計 15 6 21

11. 科學技能評量表
表四 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
實驗準備
使用天平
配製溶液
觀察結果
紀錄數據
分析數據
處理數據
討論/推論
結論

12. 診斷解釋能力試題
 診斷解釋能力試題的形式為紙筆測驗，分為題組與簡答
題，併入概念診斷試題中一起施測，試題的內容如下(題組
部分內容)。
 題組1. 今有某一反應A2(g)＋B2(g)→2AB(g)，測得各條件下的
一些狀態因素如附表。由此表中推論下列問題:
 1.1 由甲變到乙為乙物系中 (A)加入催化劑所致 (B) 將甲
的體積縮小所致 (C)將甲物系增高溫度所
 1.2 承1.1，你所提出的解釋為何?(請簡單說明之)
 2.1由甲變到丙為丙物系中 (A)加入催化劑所致 (B) 將甲的
體積縮小所致 (C) 將甲物系增高溫度所致
 2.2 承2.1，你所提出的解釋為何?(請簡單說明之)

13. 解決問題能力
 每個探究活動的最後都有挑戰題：
 如何測量出食醋中醋酸的含量(重量百分比)
 各組利用所配製之溶液，以及前項所得之數據，於特
定時間完成硫沉澱反應，以準時完成為100分，提早或
延遲秒數為所扣分數，於台上做分組競賽。
 想辦法以最少的溶液用量，以載玻片分別製作銀鏡與
銅鏡

14. 小組發表評量表
表六 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
內容正確
內容實用
內容有趣
內容創新
表達清晰
ppt製作
小組合作
總分

15. 研究流程

16. 資料處理與分析
 1.-分析概念診斷試題與評量
 (1)將二組學生的概念、科學技能評量、解釋能力試題、小
組發表成績利用SPSS進行顯著性分析
 (2)分析分兩組學生一系列的概念、科學技能、解釋能力認
知發展的情形，藉以比較兩組學生學習歷程的影響有何不
同。
 2.分析情意問卷
 將兩組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。
 3.分析實驗活動紀錄
 將兩組學生的實驗紀錄與學生的概念與科學技能、情意
問卷的結果合併分析，以呈現學生學習的歷程與學習成果
之間的關係。

17. 目前完成程度
 目前已完成階段三的研究流程，完成的工作內容：研
究工具設計、信效度、實驗活動/教材等設計、科學營
已進行至探究活動3，已完成進度約60％。

18. 實驗營活動剪影

19. 實驗營活動剪影

20. 實驗營活動剪影

21. 實驗營活動剪影

22. 預期完成之工作項目、具體成果及效益
 學生參與實驗營一系列的探究活動後，能有效提升其科學技能與
學習動機。
 學生參與實驗營一系列的探究活動後，能促進學生關於反應速
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，能增進其設計實驗與解決問題能
力。
 學生經過POEC的探究活動後，能提升其解釋能力。
 學生經過小組發表活動後，能培養其小組合作與發表能力。
 教師與學生設計的微型實驗或改良實驗可納入日後的教學活動
中，亦可提供其他老師或學校參考，為「節能減碳」盡一份心
力。
 整個科學營的設計與實施方案，可提供給其他學校或科學教師作
為設計實驗或科學營相關活動作為參考。

23. 請惠賜建議