科學教育研究所
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本所於民國75年秋奉教育部核准設立，經當時理學院吳院長京一、與數學系、物理系、化學系、生物系、地球科學系等系主任，以及本校科學教育學者之籌備和規劃，分別於75年成立博士班，於76學年度招收第1屆博士班學生，83年成立碩士班，於84學年度起正式招收第1屆碩士班學生，87年成立教學碩士班，於88學年度招收第1屆教學碩士班學生。
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Item 以眼球追蹤法分析國中數學幾何試題的解題歷程(2018) 闕妤安; Chueh, Yu-An為能瞭解不同數學幾何學習經驗的學生如何解題，本研究以Usiskin在1982年發展的Van Hiele幾何思考層次測驗做為前測問卷，以得知學生之先備幾何能力與經驗，透過眼球追蹤技術可以瞭解各區閱讀比重情況，以探究不同幾何能力學生的解題歷程。本研究以28位非理工科大學生為受試者，蒐集其解決數學幾何問題時的眼動資料，隨後進行晤談。結果發現，(1)區域內閱讀時間百分比(PTSZ)而言，「幾何圖形與尺規作圖」中，幾何思考層次較高的學生因對於幾何性質更為清楚明確，相對分配較少時間處理選項區域內的訊息，在「三角形的基本性質」單元中，幾何思考層次較高的者，分配較多時間在求解標的與附圖中所提供的線索，「相似形」、「圓」和「幾何與證明」，幾何思考達第三層次的學生通常花時間在問題及題幹區域百分比較高。高思考層次組較能在解題過程中，分配較多時間在解題資訊所在之處。(2)區域內首次閱讀凝視時間(FPFDZ)而言，幾何思考層次較高的學生，會花較多時間在關鍵資訊上建構問題表徵。(3)區域內總凝視時間(TFDZ)而言，整體而論，高幾何思考的學生，會花較多時間在處理附圖區域的資訊。(4)圖文交互閱讀次數和回視而言，在「圓」單元中，低思考層次者嘗試在問題和正解返回題幹區域間搜尋相關線索的交互閱讀次數較高思考層次者多，且從正解回視問題區域的次數明顯多於高思考層次者，表低思考層次者可能因對於圓的幾何性質不熟悉，需反覆確認及搜尋題目所提供的線索，此過程中亦可能對於題幹中的資訊仍有部分尚未理解。(5)此結果部分與過去研究相符，論文最後提供此研究對於數學教學上的建議。Item 初探擴增實境解謎遊戲之建置與可行性−以高中自然科學領域為例(2018) 張道依; Chang, Tao-Yi近年來科技融入教育的發展與應用蓬勃。其中數位遊戲式學習(Digital game based learning)，是指數位遊戲為平台來進行學習，學習者可以在遊戲中經由模擬操作，反思和調整問題解決策略來解決遊戲任務。本研究之目的是希望透過建置一套擴增實境解謎遊戲，藉由遊戲元素進行趣味化情境式學習，並利用學生參與遊戲活動的過程中學習合作技巧，以提升學生適應未來生活並同時在過程中獲得成就感，促進學習者的學習動機，發展更進一步的精熟學習。然而，為了使數位遊戲式學習能夠提高學習動機，在設計數位教育遊戲內容時，還需兼顧遊戲性與教育性，因此在本研究的遊戲設計為問題解決的遊戲類型，同時融合了擴增實境與Beacon藍芽定位等技術，學科知識橫跨生物、化學、數學等領域。本研究針對此擴增實境解謎遊戲之建置過程與可行性進行討論分析，包含第一次施測、改良、再施測。受試者為嘉義地區的高中學生。問卷統計方法使用獨立樣本 t 檢測及單因子共變數分析。根據研究結果顯示受試者於性別、年級、先備知識等三個不同背景變項對於擴增實境解謎遊戲實施的可行性均無顯著差異。受試者在使用意願、學習態度、喜愛程度等構面上，於不受不同性別、不同年級、不同先備知識等背景變項亦無顯著差異。Item 中等學校地球科學「問題解決活動」之實驗教學研究 (I)(行政院國家科學委員會, 1998-07-31) 毛松霖; 張俊彥本研究計畫的重點及主要目的為：（一）根據「創造式問題解決」的教學模型，設計八個有關地球科學的教學單元，且以試教實驗教學研究方式運用在中等學校地球科學課堂上，來幫助修正改良此「創造式問題解決」的教學策略；使其更適用於目前的國內中等學校地球科學課。（二）經由深入的文獻探討、並由試教實驗教學所得回饋、及國內外現有測量工具，設計並發展出有關評量「問題解決」的三種工具，其中包括：(1)高層次思考能力量表－參考Bloom's Taxonomy所分類的應用、分析、評鑑等階層；同時根據Biggs & Collis研究所得的SOLO Taxonomy評量方法，來評量學生在高層次思考能力的測驗工具；(2)科學過程技能量表－包含問題覺知、觀察、解釋資料、及形成假設等科學過程能力的評量工具；(3)對科學的能度之量表，以便作為地球科學學生在有關「問題解決」方面的指標及評量工具。（三）將研究所得改良式「創造式問題解決」的教學策略，同時配合研究發展所得有關「問題解決」的評量工具；運用準實驗研究法的「不相等控制組」之實驗設計來驗證其成效。研究結果不但可提供中等學校，在改進地球科學教材及教法上一些重要訊息；同時幫助科學教育研究者及科學教師在「問題解決」的領域中，有更深層的瞭解及學習如何實際在課堂上應用「問題解決」的教學策略。同時希望藉由此研究結果，作為未來設計遠距教學及用於資訊網路上互動「問題解決」教學各方面的基礎。Item 「自然與生活科技」統整課程設計-以「地球系統」為主軸(2003-03-01) 李文旗; 張俊彥九年一貫課程改革基本理念中提到，新課程應培養具備人本情懷與統整能力，以及能進 行終身學習（包括：主動探究、解決問題等）之健全國民。在自然科學的四大學科之中 （物理、化學、生物、地球科學），地球科學是一門與人類生活環境最密切相關的科學， 而且本身兼具極強的統整特性。因此，本主題課程主要目的為希望藉由『地球系統』概 念的介紹，引導國中學生進入『自然與生活科技』的學習領域，並教導他們如何以一種 新的統整概念來學習，且以正確的態度建立基本的科學素養。同時因為『地球系統』課 程具有統整的特性，所以可以讓學生在一個他們每天生活且熟悉的情境--「地球」中， 學習到整體的科學概念與知識。 這個主題課程單元的編排，雖是以地球為核心，但卻適時融入生物（如：生物和環 境）和理化（元素和化合物）之概念，希冀初步達成課程統整之理想。另外，透過不同 教學方法與策略的設計，應可讓學生培養系統性思考與問題解決的能力。最後，在教學 中適時讓學生以美學的角度來欣賞地球之美和融入科學發展的歷程。期許往後之課程設 計循『地球系統』為主軸來發展出更多類似的課程和單元，以達成九年一貫課程之教學 理念與目標。Item 高一學生地球科學問題解決能力與其先備知識及推理能力關係的初探研究(花蓮市：中華民國科學教育學會, 2002-06-01) 吳佳玲; 張俊彥本研究之目的在編製地球科學「問題解決能力測驗」及「先備知識測驗」等量表，並藉此兩工具及現有之推理能力相關測驗，探究目前高中學生之問題解決能力與其先備知識及推理能力間的關係。研究者依據「創造性問題解決」的模式，設計以地球科學為學科背景脈絡的「問題解決能力測驗」，其中包含「發散性思考」與「收斂性思考」兩向度。此外，亦針對此「問題解決能力測驗」所需之先備知識而編製對應之「先備知識測驗」，其中並包含「學生對問題解決能力測驗」喜歡程度之1題單選題。本研究以台灣東部某國立高中一年級學生為研究對象，有效樣本共260人。研究設計採用相關研究法及半結構武的晤談。量的資料分析主要採皮爾遜積差相關及多元逐步迴歸分析法，質性資料則經由編碼與三角校正後進行分析，以進一步了解學生對「問題解決能力測驗」及「先備知識測驗」的看法與觀感。研究結果如下：一、研究工具之「問題解決能力測驗」總分與「發散思考」(r=.814，p<.001)及「收斂思考」向度(r=.898，p<.001)均有高度相關，且評分者信度達.813~.965。「先備知識測驗」之信度KR20介於.60至.63之間；二、學生問題解決能力與其先備知識(r=.482，p<.01)及推理能力(r=.435，p<.01)間均接近顯著之中度正相關及大的效果量(effect size)，且「先備知識」、「推理能力」及「對問題解決的態度」對「問題解決能力」有顯著的預測力(解釋率達R2=.343)，而「先備知識」與「推理能力」對「發散思考」和「收斂思考」亦有顯著的預測力(解釋率達R2=.172~.332)，接近或具有大的效果量；三、推理能力與「發散思考」間有大的效果量的關係，而先備知識與「收斂思考」間亦有接近大的效果量的關係；四、晤談後發現學生認為「先備知識測驗」須仰賴「知識」、「態度」、「經驗」的多寡，而「問題解決能力測驗」則須「知識」、「態度」、「思考」與「經驗」的完備，其結果與量的分析頗為一致。據此，我們認為高中學生先備知識及推理能力的增強，應有助於提升他們在地球科學上的問題解決能力。尤其在「發散思考」上更應著重在「推理能力」的培養，而「收斂思考」應更強調「先備知識」的建立。Item 「問題解決」或「無問題解決」？電腦輔助教學成效的比較研究(花蓮市：中華民國科學教育學會, 2000-12-01) 張俊彥; 董家莒