簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 蘇暐珍
Wei-Chen Su
論文名稱: 線上模擬實驗對高中生對科學的態度之影響
Effects of Online Simulation-based Laboratory on Senior High School Students’ attitudes toward science
指導教授: 陳素芬
Su-Fen Chen
口試委員: 王淑玲
Shu-Ling Wang
陳秀玲
Hsiu-Ling Chen
黃福坤
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 人文社會學院 - 數位學習與教育研究所
Graduate Institute of Digital Learning and Education
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 83
中文關鍵詞: 線上模擬實驗數位量測實驗對科學的態度
外文關鍵詞: Online Simulation-based Laboratory, Microcomputer-based Laboratory, Attitudes toward Science
相關次數: 點閱:372下載:8
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

本論文旨在探討線上模擬實驗、數位實驗與傳統實驗三種方式對高中生對科學的態度之影響。研究採用實驗研究法,以121名台北市立高級中學學生為樣本,實驗組有41人為線上模擬實驗方式測試;控制組一有40人採數位實驗的方式;控制組二有40人操作傳統實驗。資料來源主要是透過「對科學的態度量表」、「牛頓第二運動定律學習成就測驗」及「訪談」瞭解學生在教學後其態度、學習成就是否有改變,並且討論對科學的態度和學習成就是否有相關。
整體而言,線上模擬實驗、數位實驗與傳統實驗三種方式在教學後,對學生對科學的態度均無顯著差異。但就態度的分量表而言,高分群學生在「對科學實驗的享受」分量表裡,線上組和數位組皆比傳統組結果好。然而對中低成就學生來說,無論是總量表或分量表,均無顯著差異。另一方面,本研究結果發現,三組學生學習成就前後測成績有顯著進步,但三組沒有因為實驗方式的影響而有差異。最後,本研究的結果也證實學生對科學的態度與學習成就呈現低度正相關。
本研究結果雖然三種實驗方式對學生對科學的態度和科學學習成就沒有顯著不同,然而也代表線上模擬實驗與實體操作的實驗一樣有效,故本研究建議應推廣開發更多可讓學生探究的模擬實驗單元,讓其他偏遠地區或器材不足的學校學生有機會享受探究實驗的樂趣。教學方面,則建議教師應採用探究實驗教學,以幫助學生多元化思考。


This study investigated the effects of an online simulation-based laboratory on senior high school students' attitudes toward science. The participants were 121 11th grade students in an urban public high school in Taipei. 41 students in one class were assigned to experimental treatment (EG) involved the use of an online simulation experiment. The control treatment for the first control group (CGⅠ) involved the use of a microcomputer-based laboratory and the control treatment for the second control group (CGⅡ) involved the use of a traditional laboratory. Each of the control groups included 40 students.
The results of the study showed that there were no statistically significant difference between the experimental group and both control groups in students' attitudes toward science, and their science learning achievement. Moreover, for the different achievement groups, the high achievers of EG and CGⅠ get better results than CGⅡ from the subscale of "enjoyment of scientific experiment". All of the three groups performed equally well and had remarkable gains on pretest-posttest of science learning achievement. Furthermore, students’ attitudes toward science and science learning achievement have been shown to be less positively correlated.
The study concluded that online simulation-based laboratory is as effective as physical hands-on experiment. The results suggested that more simulation experiments should be developed to let the students from remote regions or those who have insufficient materials to enjoy the fun of inquiry-based experiments. Simulations coupled with inquiry learning may enhance students’ enjoyment of science laboratory and significantly improve their conceptual learning.

摘要I Abstract II 誌 謝III 目 錄IV 圖目錄VI 表目錄VII 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節研究問題5 第三節研究假設5 第四節研究限制6 第五節相關名詞定義 7 第二章文獻探討8 第一節線上模擬實驗 8 第二節對科學的態度 18 第三章研究方法23 第一節研究架構23 第二節研究對象25 第三節研究工具26 第四節研究流程35 第五節資料處理與分析 37 第四章結果與討論 38 第一節對科學的態度之比較38 第二節對學習成就之比較 49 第三節對科學的態度與學習成就的相關性 54 第四節線上實驗及數位實驗事後訪談分析 55 第五章結論與建議 64 第一節研究結論64 第二節建議 66 參考文獻 中文文獻69 英文文獻72 附錄 附錄一 對科學的態度量表76 附錄二 本研究訪談問題78 附錄三 牛頓第二運動定律測驗卷 79 附錄四 施測時間時程摘要表82 附錄五 分組各組人數摘要表83 圖目次 圖2-1 Haladyna與Shaughnessy對科學的態度變因之簡要模式 21 圖3-1 本研究架構圖 23 圖3-2 數位量測器材示意圖26 圖3-3 模擬探究實驗平台介面 28 圖3-4 模擬實驗平台探究學習單畫面 28 圖3-5 牛頓第二運動定律模擬實驗示意圖 30 圖3-6 牛頓第二運動定律模擬實驗結果示意圖 31 圖3-7 本研究模擬實驗流程圖 31 圖3-8 本研究流程步驟 36 表目次 表2-1 牛頓第二運動定律線上模擬實驗與數位量測實驗比較15 表3-1 實驗組與控制組人數分配表 25 表3-2 國內線上模擬實驗的網站及其模擬實驗語言 29 表3-3 對科學的態度量表(ATSI)因素負荷量表34 表4-1 對科學的態度各因子間前後測摘要表 39 表4-2 三組學生在對科學的態度三個因子之多變量共變數分析 40 表4-3 高分群受試者對科學的態度各因子間前後測摘要表 41 表4-4 中分群受試者對科學的態度各因子間前後測摘要表 42 表4-5 低分群受試者對科學的態度各因子間前後測摘要表 43 表4-6 三組不同學習成就學生在對科學的態度三個因子之多變量共變數分析 45 表4-7 對科學的態度單因子共變數分析結果整合摘要表 46 表4-8 三組學習成就前後測得分之平均數與標準差摘要表 49 表4-9 三組學習成就測驗成績後測得分之共變數分析 50 表4-10 高中低組學生學習成就前後測平均數、標準差摘要表51 表4-10 高中低組學生學習成就前後測平均數、標準差摘要表(續) 52 表4-11 學習成就單因子共變數分析結果整合摘要表 52 表4-12 對科學的態度和學習成就的相關54 表4-13 受訪者基本資料摘要表 55 表4-14 兩組學生事後訪談摘要表 61

一、中文文獻
吳坤璋、黃台珠、吳裕益(2005)。影響中小學學生科學學習成就的因素之比較研究。教育心理學報,37(2),147-171。
吳坤璋、黃台珠、吳裕益(2006)。以結構方程模式檢驗影響國小學生對科學的態度之理論模式。師大學報,51(1,2),83-106。
吳明隆、林振欽(2005)。資訊科技與教學應用議題.理論與實務。台北:知城數位。
吳穎沺(2002)。建構主義式的科學學習活動對國小高年級學生認知結構之影響。未出版之碩士論文,國立交通大學教育研究所,新竹市。
李家同(2004)。一切從基本做起。台北市:圓神出版社。
李啟龍(1999)。網路上的合作探究學習。未出版之碩士論文,國立台灣師範大學資訊教育研究所,台北市。
李詠吟(1998)。認知教學:理論與策略。台北:心理。
杜鴻模(2001)。高雄市高中密度量測實驗教學概況與建議。科學教育,242,54-58。
沈中偉(2004)。科技與學習—理論與實務。台北:心理。
林世娟、何小曼(2002)。國小學童「科學態度」及「對科學的態度」之研究-以植物的生長教學活動為例。國立臺北師範學院學報,15,157-196。
林麗惠(2003)建構主義教學觀之剖析與應用。玄奘社會科學學報,1,1-27
邱皓政(2006)。量化研究與統計分析-SPSS中文視窗版資料分析範例解析。台北:五南。
洪振方(2003)。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師大學報,15,641-662。
洪榮昭(1992)。電腦輔助教學之設計原理與應用。臺北:師大書苑。
洪榮昭、劉明洲(1997)。電腦輔助教學之設計原理與應用。台北:師大書苑。
孫天光、林勇成(2003)。網路虛擬實驗室融入五年級自然領域教學之研究。南師學報,37(2),33-56。
國科會(2007)。中華民國科學技術白皮書。台北:國科會。
張春興(1992)。現代心理學。台北:東華。
張春興(1997)。教育心理學。台北市:東華。
張新仁(2003)。學習與教學新趨勢。台北:心理。
教育部(2000)。國民九年一貫課程綱要。台北:教育部
教育部(2005)。中小學城鄉數位落差之學習指標修訂、調查與形成因素分析計畫。上網日期:2007年12月28日。網址:http://e-divide.nctu.edu.tw/
教育部(2008)。自然領域-基礎物理課程綱要。上網日期:2008年6月22日。網址:ftp://140.111.102.129/course/overviwew/08.pdf
莊敏雄(2003)。學生也可以是哈利波特—從主題探究學習中啟發學生的創造力。師友月刊,6,22-25。
莊雪芳、鄭湧涇(2002)。國中學生對生物學的態度與相關變項之關係。科學教育學刊,10(1),1-20。
莊嘉坤(1995)。國小學生對科學的態度之探討。八十四學年度師範學院教育學術論文表會論文集。
許德發(1999)。專科學生對科學的態度、生物學科自我效能與其營養健康信念表徵、學業成就之關係研究。未出版之博士論文,國立台灣師範大學科學教育研究所,台北市。
郭文禎、張文華(2000)。六年級學生投入實驗活動的方式。科學教育學刊,226(1),1-14。
陳郁雯(2003)。電腦模擬對學生學習成效影響之後設分析。未出版之碩士論文,新竹教育大學國民教育研究所,新竹市。
陳素芬(2006)。數位實驗課程對高中生學習科學的影響。行政院國家科學委員會專題研究成果報告(報告編號:NSC 95-2511-S-011-001-MY3),未出版。
傅昭銘(2006)。大學物理實驗教學的思維。物理雙月刊,28(3),573-579。
黃文吟、張惠博(1994)。職前物理教師對於實驗教學認知的研究。科學教育,5,185-207。
溫存儒、段曉林(2006)。探究國一學生科學探究活動之參與內涵及其參與動機之個案研究。科學教育,13,109-129。
葉玉珠(1999)。電腦模擬應用於師資培訓之價值探討。國立中山大學共同科學報創刊號,167-179。
劉文雄、周進洋(2004)。合作式探究實驗教學之研究。國立高雄師範大學數學與科學教育電子期刊,2,1-8。
歐陽鍾仁(1999)。科學教育概論。台北市: 五南圖書公司。
蔡執仲、段曉林(2005)。探究式實驗教學對國二學生理化學習動機之影響。科學教育學刊,13(3),289-315。
鄭美紅、李啟明(2002)。利用資訊科技教授科學︰對學生學習的啟示。亞太科學教育論壇,3(1),2。
鄭森榮(2005)探究式實驗對國小六年級學童科學本質與對科學的態度影響之研究。未出版之碩士論文,新竹教育大學人力資源教育處教師在職進修應用科學系教學碩士班,新竹市。
謝州恩、吳心楷(2005)。探究情境中國小學童科學解釋力成長之研究。師大學報,50(2),55-84。
謝甫宜(2005)。以「力的模組」科學遊戲培養科學創造力。資料來源:國立高雄師範大學數學與科學教育電子期刊,1,2009年6月1日,取自http://140.127.36.251/e-journal/e-journal-94-1.htm
鍾秀景(1979)。我國中等學校學生科學態度評量研究。教育學院學報,4,326-349。
鍾斌賢、林聰武、許智偉、趙坤山、黃文貞(1999)。社會型網路教學:以物理實驗為例。上網日期:2007年12月28日。網址:http://acbe.tku.edu.tw/iccai8/69/69.htm
顏瓊芬、黃世傑(2003)。學生在開放式科學探究過程中互動模式之研究。科學教育學刊,11(2),141-169。
魏立欣譯(M. D. Roblyer著)(2004)。教育科技融入教學。台北:高等教育。
魏明通(1997)。科學教育。台北:五南。
蘇暐珍、鄭嘉緯、李偉豪、陳素芬(2008)。線上模擬數位實驗實作—以牛頓第二運動定律實驗為例。第四屆台灣數位學習發展研討會論文:台中。
蘇懿生、黃台珠(1998)。對科學的態度—一個有待研究的問題。科學教育月刊,215,2-13。
蘇懿生、黃台珠(1999)。實驗室氣氛與學生對科學態度之關係研究。科學教育學刊,7(4),2-13。

二、英文文獻
Abd-El-Khalick, F., Bell, R. L., & Lederman, N. G. (1998). The nature of science and instructional practice: Making the unnatural natural. Science Education, 82, 417-436.
Bandura, A. (1997). Self-efficacy: the exercise of control. New York:W. H. Freeman.
Barrow, L. H. (2006). A brief history of inquiry : from Dewey to standards. Journal of Science Teacher Education, 17, 265-278.
Bell, R. L., & Trundle, K. C. (2008). The use of a computer simulation to promote scientific conceptions of Moon Phases. Journal of Research in Science Teaching, 45(3), 346-372.
Bernhard, J. (2001). Physics Learning and Microcomputer Based Laboratory (MBL)- Learning effects of using MBL as a technological and as a cognitive tool. Retrieved May 25, 2008, from http://staffwww.itn.liu.se/~jonbe/fou/didaktik/papers/ESERA2001.pdf
Christiana, T. N., Iolile, N., Zacharias, Z., & Constantinos, P. C. (2007). Enhancing fourth graders ability to interpret graphical representations through the use of Microcomputer-Based Labs implemented within an inquiry-based activity sequence. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, 26(1), 75-99.
Corter, J. E., Nickerson, J. V., Esche, S. K., Chassapis, C., Im, S. & Ma, J. (2007). Constructing Reality: A Study of Remote, Hands-on and Simulated Laboratories. ACM Transactions on Computer-Human Interaction, 14(2), 7:1-27.
Fernando, E. (2002). Developing inquiry through activities that integrate fieldwork and microcomputer-based technology. Science Activities, 39(3), 9-17.
Freedman, M. P. (1997). Relationship among laboratory instruction, attitude toward science and achievement in science knowledge. Journal of Research in Science Teaching, 34, 343-357.
Gallagher, J. (1987). A summary of research in science education - 1985. Science Education, 71(3), 307-457.
Gardner, P. L. (1975). Attitudes to science: A review. Studies in Science Education, 2, 1-41.
Gogolin, L., & Swartz, F. (1992). A quantitative and qualitative inquiry into the attitudes toward science of non science college students. Journal of Research in Science Teaching, 29(5), 487–504.
Gokhale, A. A. (1991). Effectiveness of Computer Simulation versus Lab, and Sequencing of Instruction, in Teaching Logic Circuits. Journal of Industrial Teacher Education , 29 (1), 1-12.
Haladyna, T., & Shaughnessy, J. (1982). Attitude toward science: a quantitative synthesis. Science Education, 66(4),547-563.
Hofstein, A., & Lunetta, V. N. (2004). The laboratory in science education: foundations for the Twenty-First Century. Science Education, 88(1), 28-54
Jimoyiannis, A., & Komis, V. (2001). Computer simulations in physics teaching and learning: a case study on students’ understanding of trajectory motion. Computers & Education, 36, 183-204.
Jones, M. G., Howe, A., & Rua, M. J. (2000). Gender differences in students’ experiences, interests, and attitudes toward science and scientists. Science and Education, 84(2), 180-192.
Ketelhut, D. J. (2004). Assessing science slef-efficacy in a uirtual environment: A measurement pilot. (unpublished)
Koballa, T. R. (1988). Attitude and related concepts in science education. Science Education, 72, 115-126.
Lee, J. (1999). Effectiveness of Computer-based instruction simulation: A meta-analysis. International Journal of Instructional Media, 26(1), 71-85.
Lee, K. C., Lee, J. (2007). Programming physics softwares in flash. Computer Physics Communications, 177, 195-198.
Liu, M., Hsieh, P., Cho, Y., & Schallert, D. (2006). Middle school student’s self-efficacy, attitudes, and achievement in a computer-enhanced problem-based learning environment. Journal of Interactive Learning Research, 17(3), 225-242.
Marcum-Dietrich, N. I., & Ford, D. (2003). The Tools of Science. Science Teacher, 70(2), 48.
Oliver, J. S., & Simpson, R. D. (1988). Influences of attitude science, achievement motivation, and achievement in science : A longitudinal study. Science Education,72(2),143-155.
Osborne, J., Simon, S., & Collins, S. (2003). Attitudes towards science: A review of the literature and its implications. International Journal of Science Education, 25(9), 1049–1079.
Parker, V. (2000). Effects of a science intervention program on middle-grade student achievement and attitudes. School Science and Mathematics, 100(5), 236-242.
Patricia, M. S-H (1996). An analysis of frequency of hands-on experience and science achievement. Journal of Research in Science Teaching, 33(1), 101-109.
Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). Developing an effective support system for inquiry learning in a web-based environment. Journal of Computer Assisted Learning, 22(1), 47-62.
Piburn, M. D.; & Baker, D. B. ( 1993). If I were the teacher… Qualitative study of attitude toward science. Science Education, 77(4), 393-406.
Ramasundaram, V., Grunwald, S., Mangeot, A., & Comerford, N. B. (2005). Development of an environmental virtual field laboratory. Computer and Education, 45, 21-34.
Ronen, M., & Eliahu, M. (2000). Simulation - a bridge between theory and reality: the case of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 16, 14-26
Ronen, M., & Eliahu, M. (2000). Simulation – a bridge between theory and reality: the case of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 16, 14-26.
Royuk, B. & Brooks, D. W. (2003). Cookbook procedures in MBL physics exercises. Journal of Science Education and Technology, 12(3), 317-324.
Russell, D. W., Lucas, K. B., & McRobbie, C. J. (2004). Role of the Microcomputer-Based Laboratory display in supporting the construction of new understandings in thermal physics. Journal of Research in Science Teaching, 41(2), 165-185.
Schibeci, R. A., & Riley, J. P. (1986). Influence of students’ background and perceptions on science attitudes and achievement. Journal of Research in Science Teaching, 23, 177-187.
Slavko K. (2002). Online experiments in physics and technology teaching. IEEE Transactions on Education, 45(1), 26-32.
Slykhuis, D. & Park, J. C. (2006). The efficacy of online MBL activities. Journal of Interactive Online Learning, 5(1), 14-31.
Snir, J., Smith, C. & Grosslight, L. (1993). Conceptually enhanced simulations: A computer tool for science teaching. Journal of Science Education and Technology, 2(2), 373-388.
Sykhuis, D. A. (2004). The Efficacy of World Wide Web-Mediated Microcomputer-Based Laboratory Activities in the High School Physics Classroom. Unpublished doctoral dissertation, North Carolina State University.
Tao, P. & Gunstone, R. (1999). The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction. Journal of Research in Science Teaching, 36, 859–882.
Thomas, R., & Hooper, E. (1991). Simulation: An opportunity we are missing. Journal of Research on Computing in Education, 23(4), 497-513.
Thornton, R. K. (1987). Tools for scientific thinking-microcomputer-based laboratories for physics teaching. Physics Education, 22, 230-239.
Thornton, R. K., & Sokoloff, D. R. (1990). Learning motion concepts using real-time microcomputer-base ladoratory tools. Am. J. Phys, 58(9), 858-867.
Trumper, R., & Gelbman, M. (2001). A Microcomputer-Based contribution to scientific and technological literacy. Journal of Science Education and Technology, 10(3), 213-221.
van Joolingen, W. R., de Jong, T., & Dimitrakopoulou, A. (2007). Issues in computer supported inquiry learning in science. Journal of Computer Assisted Learning, 23, 111–119.
Weinburgh, M. H. & Steele, D. (2000). The modified Attitudes Toward Science Inventory: Developing an instrument to be used with fifth grade urban students. Journal of Women and Minorities in Science and Engineering, 6(1), 87-94.
White, B. Y. (1993). ThinkerTools: Causal models, conceptual change, and science education. Cognition and instruction, 10(1), 1-100.
Zacharia, Z. (2003). Beliefs, attitudes, and intentions of science teachers regarding the educational use of computer simulations and inquiry-based experiments in physics. Journal of Research in Science Teaching, 40(8), 792-823.
Zacharia, Z., & Anderson, O. R. (2003). The effects of an interactive computer-based simulation prior to performing a laboratory inquiry-based experiment on students’ conceptual understanding of physics. American Journal of Physics, 71, 618-629.
Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort to enhance students’ conceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23, 120–132.

QR CODE