以想法為中心的合作科學探究學習平台 之系統開發與初步評估

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黃嘉眉(Jia-Mei Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

網路學習科技研究所

論文名稱

以想法為中心的合作科學探究學習平台之系統開發與初步評估
(Development and Preliminary Evaluation of an Online Learning Platform for Supporting Idea-centered Collaborative Inquiry Learning in Science)

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摘要(中)

科學探究是理解世界、釐清概念的歷程，包括觀察、提問、理解資訊、規劃實驗並收集分析實驗數據，以及提出答案、解釋及預測、傳達結果的多方面活動。在國內外的科學教育中，科學探究是很重要的一部分，在科學探究課堂中，教師扮演著引導者的角色，重視學生的自主性，能夠結合自身經驗去發現問題、提出自身的想法理論並執行實作，進而進行反思及再繼續探究。在探究過程中，提出想法並與同儕分享是很重要的，經由討論分享各自的想法、知識，能夠產出更深層的知識內容，若能夠記錄探究學習的學習歷程，學生便能在課後檢視自己及小組的學習狀況，進行課後討論，甚至教師藉由學習歷程了解各組狀況後，依此給予不同的引導方式或教學資源，或是於課後安排下一階段的探究活動。
若在學生組別較多的情形下，教師較難直接在課堂中觀察到各個組別的學習狀態以及學生對於探究主題的討論狀況。此時，知識翻新理論的概念及其原則能支持且輔助探究學習，探究學習活動中，想法的發展是最重要的，知識翻新理論讓學生可以在「以想法為中心」的環境中，逐步精進社群想法知識，逐步探索探究內容。
然而，現今卻很少有能夠支持在進行探究活動的同時，也記錄討論過程中想法發展的系統平台，因此本研究開發以想法為中心的「合作科學探究學習平台」去解決或改善這類問題，透過設計想法及探究實作工具，讓教師及學生可以利用此系統去進行以想法為中心的探究活動，並方便地看出整體學習歷程，能夠進行反思或是更深層的探究活動。
待系統開發完成後，本研究讓教學現場教師配合教學內容，引導學生使用系統實際進行自然課的探究課程，為時兩節課，並在課程結束後透過問卷調查法，針對15名操作系統之學生進行問卷調查，進行其對於合作科學探究學習平台的整體知覺有用性、整體知覺易用性、整體使用意願以及鷹架功能及輔助工具知覺有用性之初步評估，研究結果發現多數受測學生對於合作科學探究學習平台的整體知覺有用性、整體知覺易用性、整體使用意願以及鷹架功能及輔助工具知覺有用性都給予正面的回饋，覺得該系統是有用且容易使用的，且將來仍願意使用它來學習。並且也對使用系統進行授課之教師進行半結構式訪談，該教師也給予系統正向的回饋。最後根據本研究結果，提出對合作科學探究學習平台的建議，做為未來改善系統的參考。

摘要(英)

Scientific inquiry is a very important part in science education. During inquiry process, teachers have to guide students to share their ideas and discuss on ideas. To support teachers’ instruction and students’ learning in scientific inquiry, the “Online Learning Platform for Supporting Idea-centered Collaborative Inquiry Learning in Science” was developed in this study. And this system is developed based on knowledge building theory. After the development, this study also conducted a series of preliminary evaluations on the system. The main participants of the preliminary evaluation in this study were 15 elementary school students and 1 elementary school teacher. Students expressed positive perceived usefulness, ease of use of the system and high intention to use the system. Teacher also give positive experiences on using the system in class. In the end, some suggestions for future research and system improvement were discussed based on teacher and students’ feedback.

關鍵字(中)

★ 知識翻新理論
★ 科學探究
★ 探究學習

關鍵字(英)

★ knowledge building theory
★ scientific inquiry
★ inquiry learning

論文目次

摘要 i
Abstract iii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 x
圖目錄 xi
第一章緒論 1
第一節研究背景與動機 1
第二節研究目的 4
一、開發以想法為中心的「合作科學探究學習平台」 4
二、對已開發完成之以想法為中心的「合作科學探究學習平台」進行初步評估 4
第三節研究問題 5
一、學生對於「合作科學探究學習平台」之科技接受度為何？ 5
二、學生對於「合作科學探究學習平台」之鷹架功能及輔助工具知覺有用為何？ 5
三、學生對於「合作科學探究學習平台」之系統建議與回饋為何？ 5
四、教師對於「合作科學探究學習平台」之系統建議與回饋為何？ 5
五、小組使用系統之想法發展歷程及社群互動為何？ 5
第四節名詞解釋 6
一、科學探究（Science Inquiry） 6
二、知識翻新（Knowledge Building） 6
第五節研究範圍與限制 7
第二章文獻探討 8
第一節知識翻新理論 8
一、知識翻新理論 8
第二節科學探究與探究學習 11
一、科學探究 11
二、探究學習 12
第三節相關系統分析與比較 16
一、相關系統介紹 16
二、相關系統分析與比較 19
第四節總結 22
第三章系統設計與實作 23
第一節系統開發方式 23
一、系統開發人員架構圖 23
二、系統開發流程 24
第二節系統設計與規劃 27
一、系統設計特色 27
二、系統使用案例 28
三、系統架構及流程規劃 34
四、系統鷹架與工具設計 39
第三節系統架構與功能模組 40
一、系統架構 40
二、系統功能模組 40
第四節系統配置 44
一、硬體設備 44
二、軟體建置 44
三、使用環境建議 44
第五節系統介面與角色功能畫面 46
一、登入註冊介面設計 47
二、教師區介面設計 48
三、學生區介面設計 53
四、小組活動區介面設計 54
第四章研究方法 70
第一節研究對象 70
第二節研究流程 71
一、第一階段「研究準備階段」 72
二、第二階段「研究建置階段」 72
三、第三階段「施測及評估階段」 72
四、第四階段「結果分析階段」 72
第三節系統評估流程 73
一、系統平台介紹 73
二、系統平台操作 73
三、系統問卷施測及評估 73
第四節研究工具 74
一、學生對於「合作科學探究學習平台」之科技接受度評估量表 74
二、學生對於「合作科學探究學習平台」之鷹架功能及輔助工具知覺有用性量表 75
三、學生對於「合作科學探究學習平台」之系統回饋開放性問題問卷 76
四、教師對於「合作科學探究學習平台」之半結構式訪談問卷 77
第五節資料收集與分析 78
一、資料收集 78
二、資料分析 78
第五章研究結果與討論 79
第一節學生對於「合作科學探究學習平台」之科技接受度 79
一、學生對於「合作科學探究學習平台」之整體知覺有用性 79
二、學生對於「合作科學探究學習平台」之整體知覺易用性 80
三、學生對於「合作科學探究學習平台」之整體使用意願 81
四、小結 82
第二節學生對於「合作科學探究學習平台」之鷹架功能及輔助工具知覺有用性 83
一、學生對於「合作科學探究學習平台」中想法產出工具之知覺有用性 83
二、學生對於「合作科學探究學習平台」中合作及互動工具之知覺有用性 84
三、學生對於「合作科學探究學習平台」中知識建構與探究活動工具之知覺有用性 85
四、學生對於「合作科學探究學習平台」中後設認知鷹架之知覺有用性 86
五、小結 87
第三節學生對於「合作科學探究學習平台」之系統建議與回饋 88
一、功能建議 88
二、操作建議 88
三、未來使用意願與原因 88
第四節教師對於「合作科學探究學習平台」之系統建議及回饋 89
一、請問您的姓名以及您的教學年資？ 89
二、在一般自然科學探究課程的課程中，有遇過什麼問題嗎？ 89
三、請問在課堂中使用「合作科學探究學習平台」進行科學探究教學，您的使用體驗如何？且與一般的教授課程有什麼不同？ 89
四、您將來會願意繼續使用「合作科學探究學習平台」來進行自科學探究課程嗎？為什麼？ 89
五、請問您對「合作科學探究學習平台」有什麼看法或建議嗎？ 89
第五節小組使用系統之想法發展歷程及社群互動 90
第六章結論與建議 93
第一節研究結論 93
一、「合作科學探究學習平台」對於受測學生是有用的 93
二、「合作科學探究學習平台」對於受測學生是容易使用的 93
三、大多數受測學生有意願使用「合作科學探究學習平台」進行自然課的探究活動 93
四、「合作科學探究學習平台」之鷹架功能及輔助工具對於受測學生是有用的 94
五、受測教師認為「合作科學探究學習平台」可以幫助課堂中的探究教學 94
六、「合作科學探究學習平台」可以幫助學生在課堂中及課後在小組中持續進行學習活動，並自主地發展想法進行討論 94
第二節研究建議 95
一、系統功能改善建議 95
二、系統介面改善建議 95
三、未來研究建議 96
參考文獻 97
附錄 100
附錄一學生背景問卷 100
附錄二學生對於「科學探究學習系統」之科技接受度問卷 101
附錄三學生對於「科學探究學習系統」之鷹架功能及輔助工具知覺有用性問卷 103
附錄四其他回饋問卷 107
附錄五教師對於「合作科學探究學習平台」之半結構式訪談問卷 108

參考文獻

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指導教授

吳穎沺(Ying-Tien Wu)

審核日期

2020-5-18

推文