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 提升高中聽覺障礙學生的科學素養之系列研究(2021) 林佳穎; Lin, Jia-Ying本研究之目的為提升高中聽覺障礙學生的科學素養，從理解高中聽障生對科學家與科學之態度出發，進而發展出一系列提升高中聽障生科學探究能力、科學閱讀能力與科學知識之研究。首先，研究一使用「畫科學家測驗」以瞭解高中聽障生持有之科學家意象。並參考先前研究發展出「現代科學家檢核表」，並將68位高中聽障生的繪圖資料進行檢核與分析。研究結果顯示，學生持有之科學家特徵最多為整潔乾淨、男科學家、中年以上與有好奇心；學生持有之科學家類型以刻板印象為最多，並發現學生畫出無關科學家的比例偏高；此外也發現女學生持有較正面的科學家意象，男學生持有較負面的科學家意象，不同年級學生持有之科學家意象無顯著差異，並經由深度晤談發現學生對科學較不感興趣，也認為自己較不適合學習科學。研究二以提升學生之科學探究能力為目的，指導3位高中聽障生參與科學展覽，以及發展出科學探究課程。本研究使用美國奧勒岡州教育部（ODE）提出之「科學探究活動評分表」分析學生之科展作品書，分析結果顯示學生之探究能力各項目分數皆高於4分，顯示出參與科學展覽可以培養學生之探究能力。本研究進一步分析學生實驗日誌與教師省思日記，發現有學生提及做實驗的過程很有趣，也有學生覺得自己更瞭解科學家的工作，未來可以多嘗試科學相關活動，顯示出參與科學展覽可以提升科學興趣、提升參與科學的自信心與對科學家持有正面態度。研究三以提升學生科學閱讀能力為目的，將斷詞與科學語言遊戲教學融入細胞分裂課程中，研究對象為7位高中聽障生，使用細胞分裂文本斷詞測驗、細胞分裂閱讀理解測驗與細胞分裂概念理解測驗為工具，以測驗教學前後的學生學習成就表現。研究結果顯示學生的斷詞以及概念理解之前測與後測成績皆達到顯著差異（P<.05），表示科學語言遊戲能有效提升學生的斷詞能力與科學概念理解。 研究四以提升學生科學知識為目的，研究者設計出擴增實境DNA課程，研究對象為9位高中聽障生，研究工具為DNA紙筆測驗和DNA繪圖測驗以及課程問卷。研究結果顯示，學生DNA紙筆測驗的前測與後測成績（P<.05）與DNA繪圖測驗前測與後測成績（P<.001）均具有顯著差異，表示擴增實境教學可以提升學生的DNA概念學習。從DNA繪圖分析可知，學生於教學後皆能畫出一種以上的DNA表徵模型，顯示出擴增實境能提升學生的模型表徵能力。本研究並發展出「DNA心智模式評量表」，將DNA心智模式分為0至6等級，用以分析學生之DNA繪圖。分析結果顯示，教學後可以提升多數學生之心智模式層級，但學生持有之DNA心智模式仍未達到科學模式。 本研究進行四個研究，透過這些研究以理解聽障學生對科學家與科學之態度，並設計出能提升學生之科學探究能力、科學閱讀能力與科學知識之課程。期望本研究能提供科學教育研究者、特殊教育研究者與教學現場老師們從事研究與教學之參考，並能拋轉引玉，使得更多研究者或教師關注聽障生的科學教育。Item 以眼球追蹤法分析擴增實境材料對高中化學分子形狀主題理解的影響(2020) 王慧筠; Wang, Hui-Yun化學是探討原子或分子等微觀粒子間關係的物質科學，但這些看不見的粒子對於學生而言是抽象而難以想像的。其中「分子形狀」的概念難以實際觀察，因此學生面對分子形狀等內容時，常有理論模型混淆、流於公式計算等狀況。擴增實境具有將二維材料三維化，將看不見的物體可視化與提供即時互動等特性，已有多個研究指出此技術能有效地提升學習成效。因此本研究設計以分子形狀為主題的擴增實境學習材料，探討此材料是否影響分子形狀概念的學習成效。過往的研究方法大多僅利用前後測的紙筆測驗探討學生的學習表現，較少討論其使用擴增實境學習材料的學習歷程，而且也有部分研究指出科技輔助學習材料會因學習者差異而有不同的影響情況。因此，本研究透過眼動儀對學習者視覺注意力落點與時間的紀錄來探討不同特性的學習者的理解情形。 本研究首先測試33位高一學生對分子形狀概念的先備知識，並以眼球追蹤技術記錄受試者於AR系統中的訊息處理模式，最後再以分子形狀測驗了解受試者對於分子形狀概念的理解情況，並以三份學習者特性量表瞭解學習者差異。在資料分析方面，研究者利用前後測t-test瞭解AR系統對於分子形狀概念理解的成效，以描述性統計說明受試者於AR系統的訊息處理模式，並以皮爾森相關性分析瞭解學習表現、訊息處理模式、學習者特性之間的相關性，再進一步透過回歸分析找出學習表現的預測因子。 研究結果顯示擴增實境學習材料能促進分子形狀概念之理解，且學習者特性可能為影響受試者於擴增實境環境時訊息處理模式的因素。擴增實境系統中3D圖像上的訊息統整以及其對擴增實境系統的注意力是影響學習表現的關鍵因素。於因此，研究者建議可將擴增實境材料應用於教學現場，且擴增實境系統的設計上，可能以3D靜態圖像的為主，動態及互動為輔。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。