探究教學在資訊科技融入 自然學習領域之研究

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1 探究教學在資訊科技融入 自然學習領域之研究
教育科技所研究生：邱廣興 指導教授：鐘樹椽 博士 1

2 摘要 本研究旨在探討主題三層探究教學模式在自然學習領域的應用成效。研究結果顯示： 使用探究教學之後，學生收集資料的能力有顯著的提昇。
使用探究教學之後，學生整理資料的能力有顯著的提昇。 老師遭遇的困難則有學校、家長及學生三方面的問題。 調查校園昆蟲的策略及過程則是利用小組合作學習的方式，先收集資料再實地去調查，最後分類製成表格。 使用探究教學之後，被推動者對愛護昆蟲的態度並未有顯著改變。 文末，對於實施主題三層探究教學提出討論與建議。 使用探究教學之後，學生收集資料的能力有顯著的提昇，不僅量的增加，收集的地點和種類也變得多樣化。 使用探究教學之後，學生整理資料的能力有顯著的提昇，不僅量的增加，整理的策略及過程也變有系統化。 老師遭遇的困難則有學校、家長及學生三方面的問題。 調查校園昆蟲的策略及過程則是利用小組合作學習的方式，先收集資料再實地去調查，最後分類製成表格。 使用探究教學之後，被推動者對愛護昆蟲的態度並未有顯著改變。 2

3 研究問題 (一)、以探究教學為基礎，將資訊科技融入國小自然科教學第一層後，學生收集資料的能力是否提升、策略及過程為何？
(二)、以探究教學為基礎，將資訊科技融入國小自然科教學第一層後，學生整理資料的能力是否提升、策略及過程為何？ (三)、以探究教學為基礎，將資訊科技融入國小自然科教學第一層後，老師所遭遇的困難及尋求解決問題的方式為何？ 3

4 主題三層探究模式 第一層：事實面的蒐集、整理與報告 佈下探索性的主題。 指導小組學生搜尋尋料。 刺激小組學生搜尋資料。
指導小組學生摘取重點。 指導小組學生整理資料。 指導小組學生發表報告。 指導小組學生觀摩評析。 5

5 主題三層探究模式 第二層探索性研究子題的擬定、探究與結果 指導小組學生尋找研究子題。 指導小組學生蒐集子題相關資料。
指導小組學生設計研究工具。 指導小組學生實際進行探究。 指導小組學生整理研究發現。 指導小組學生報告研究結果。 指導小組學生提出可行方案。 6

6 主題三層探究模式 第三層：進階實驗研究子題的擬定、探究與結果 指導小組學生擬定實驗研究題目。 指導小組學生設計研究工具。
指導小組學生進行實驗研究。 指導小組學生撰寫研究報告。 7

7 研究設計與方法 8

8 研究對象 研究對象係研究者任教之學校班級。
四年級二個班級54位，其中一位小朋友學期中轉學，剩53位學童為對象，再按照上學期末自然科成績，依Ｓ型成績分派為八個組。 由二位級任教師及一位自然科教師分別擔任本研究之協同老師。 9

9 主題架構 第一層：事實面的蒐集、整理與報告 (40 * 8 = 320分鐘) 1. 什麼是昆蟲? 2. 昆蟲的種類及分類？
1.          什麼是昆蟲? 2.          昆蟲的種類及分類？ 3.          昆蟲的構造? 4.          昆蟲的習性? 5.          昆蟲的食性? 6.          昆蟲的害處和益處? 7.          昆蟲的保育?

10 主題架構 第二層：探索性研究子題的擬定、探究與結果 (40 * 3 = 120分鐘) 調查本校昆蟲的分類名稱 調查本校昆蟲的運動方式
調查本校昆蟲的生活環境 調查本校昆蟲的取食行為

11 主題架構 第三層：進階實驗研究子題的擬定、探究與結果 (40 * 5 = 200分鐘) 擬定推動愛護昆蟲的策略 實施推動愛護昆蟲的策略
探討推動愛護昆蟲的態度成效

12 研究結果與討論

13 使用探究教學之前及之後的收集資料評量分數T檢定分析摘要表
項目 平均數 自由度 T值 顯著性 前測 3.72 52 -9.139 .000*** 後測 10.08 由表4-1可知，使用探究教學之前與之後的評量分數有顯著差異，平均數由3.72提昇到10.08，可見使用探究教學之後，學生收集資料的能力有顯著提昇。 *:p<.05 **:p<.01 ***:p<.001 可見使用探究教學之後，學生收集資料的能力有顯著提昇。

14 使用探究教學之前及之後收集資料的地點分析摘要表
收集資料地點 前測篇數 後測篇數 備註(增加篇數) 從電腦網路收集的資料 149 272 123 從學校圖書室收集的資料 1 188 187 從鄉立圖書館收集的資料 23 67 44 從文化中心收集的資料 從家裡收集的資料 25 7 從專家收集的資料 總和 198 534 336 由上表得知，使用探究教學之後，從電腦網路收集的資料由149篇提昇到272篇；從學校圖書室收集的資料從1篇提昇到188篇；從鄉立圖書館收集的資料由23篇提昇到67篇。收集資料的地點從在電腦網路收集擴散到從電腦網路、學校圖書室及鄉立圖書館等地方收集。 可見學生收集資料的地點從在電腦網路收集擴散到從電腦網路、學校圖書室及鄉立圖書館等地方收集。

15 使用探究教學之前及之後收集資料的種類分析摘要表
前測篇數 後測篇數 備註(增加篇數) 網頁資料 155 275 120 一般圖書資料 11 178 167 百科全書資料 28 62 34 昆蟲圖鑑資料 14 報紙資料 4 5 1 雜誌資料 總和 198 534 336 由上表得知，在使用探究教學之後，收集的網頁資料從155篇提昇到275篇；收集的一般圖書資料從11篇提昇到178篇；收集的百科全書資料從28篇提昇到62篇；收集的昆蟲圖鑑資料從0篇提昇到14篇。收集的資料種類從網頁資料擴散到網頁資料、一般圖書資料、百科全書資料及昆蟲圖鑑資料。 可見學生收集的資料種類從網頁資料擴散到網頁資料、一般圖書資料、百科全書資料及昆蟲圖鑑資料。

16 使用探究教學之前及之後的收集資料策略及過程分析摘要表
收集的歷程 使用最多的項目 備註 前測(百分比) 後測(百分比) 你如何從電腦網路收集資料 使用搜尋網站(98%) 使用搜尋網站(100%) 你如何從搜尋網站中找到資料 使用輸入關鍵字(66%) 使用輸入關鍵字(72%) 你如何從學校圖書室收集資料 使用電腦搜尋(43%) 使用圖書分類區(57%) 你如何從鄉立圖書室收集資料 使用電腦搜尋(45%) 使用圖書分類區(64%) 你如何從文化中心收集資料 無法去(36%) 你如何從家裡收集資料 自己尋找的(40%) 沒有資料(32%) 你如何從專家收集資料 不知道(42%) 找不到(36%)

17 使用探究教學之前及之後的整理資料評量分數T檢定分析摘要表
評分項目 平均數 自由度 T值 顯著性 總分前測 35.98 52 .000*** 總分後測 73.04 主題分數前測 7.19 -4.742 主題分數後測 8.09 想法分數前測 11.26 想法分數後測 23.09 組織與結構性前測 11.51 組織與結構性後測 27.29 表達性前測 6.49 表達性後測 14.19

18 學生整理資料的策略及過程 (一)、在使用探究教學之前： 找到資料。 複製資料。 依七大主題分類貼到Word。 複製成一篇的報告。

19 學生整理資料的策略及過程 (二)、 在使用探究教學之後： 找到資料。 列印資料。 複製重要資料。 依七大主題分類貼到Word。
每個主題只少分成三段。 每個主題後面有段小結。 文章最後有段總結。 最後整理成一篇自己的文章。

20 老師所遭遇的困難 學校的電腦設備問題 老師的事前教學準備問題 老師資訊素養問題 協同老師的協助問題 教師的指導說明與檢核問題
家長的配合度問題 學生寫不出心得或想法

21 本校校園昆蟲的分類名稱一覽表 分類名稱 昆蟲名稱 鱗翅目
南美橘斑小灰蝶、歐洲綠小灰蝶、紋白蝶、斑白蝶、青鳳蝶、擬蛺蝶、天蠶蛾、牛眼蛾、鳳蝶、蛇目蝶、波紋小灰蝶 膜翅目 螞蟻、蜜蜂、飛蟻 螳螂目 螳螂 同翅目 蟬、粉蝨 鞘翅目 雙星瓢蟲、七星瓢蟲、獨角仙、天牛、牙蟲、鍬形蟲、金龜子 直翅目 蟋蟀、蚱蜢、蝗蟲 異翅目 水黽、椿象 雙翅目 蒼蠅、蚊子 蜻蛉目 蜻蜓、豆娘 蚤目 跳蚤

22 本校校園昆蟲的運動方式一覽表 運動方式 昆蟲名稱 飛的
蚊子、蟬、金龜子、蝴蝶、蜜蜂、蒼蠅、飛蟻、蜻蜓、豆娘、南美橘斑小灰蝶、歐洲綠小灰蝶、紋白蝶、斑白蝶、青鳳蝶、擬蛺蝶、天蠶蛾、牛眼蛾、鳳蝶、蛇目蝶、波紋小灰蝶 跳的 蝗蟲、螳螂、蚱蜢、斑蟲、跳蚤 滑的 水黽 爬的 螞蟻、獨角仙、瓢蟲

23 本校校園昆蟲的生活環境一覽表 生活環境 昆蟲名稱 樹上 蟬、金龜子、蛾、天牛、獨角仙 地上 螞蟻、蟑螂 花圃
蜜蜂、南美橘斑小灰蝶、歐洲綠小灰蝶、紋白蝶、斑白蝶、青鳳蝶、擬蛺蝶、天蠶蛾、牛眼蛾、鳳蝶、蛇目蝶、波紋小灰蝶 草叢 蟋蟀、蚱蜢、螳螂、飛蟻 水池 水黽 水溝 蚊子

24 本校校園昆蟲的取食行為一覽表 取食行為 昆蟲名稱 植食性
椿象、獨角仙、蜜蜂、金龜子、螞蟻、鍬形蟲、蟬、果食蠅、南美橘斑小灰蝶、歐洲綠小灰蝶、紋白蝶、斑白蝶、青鳳蝶、擬蛺蝶、天蠶蛾、牛眼蛾、鳳蝶、蛇目蝶、波紋小灰蝶 肉食性 螳螂、蜻蜓、豆娘、蚊子、蚱蜢、蒼蠅、糞金龜、飛蟻 寄生性 跳蚤、狗蝨

25 使用探究教學之前及之後的愛護昆蟲態度評量T檢定分析摘要表
項目 平均數 自由度 T值 顯著性 前測 76.56 48 -1.581 .121 後測 80.90 由上表得知，在使用探究教學－推動愛護昆蟲的策略之前與之後，被推動對象的學生對愛護昆蟲的態度並未有顯著改變。

26 第一層主題探究模式的結果討論 影響學生收集資料能力的可能原因如下： 老師八週的探究教學指導。 同儕組員的互相合作。 收集資料地點的遠近。
收集資料地點的開放時間

27 第一層主題探究模式的結果討論 學生收集資料的策略及過程討論如下： 使用搜尋網站的人最多，可能是因為搜尋網站是速度最快，複製也最容易的方法。
收集地點和種類的多元化，可能經過老師的指導之後，發現可以到別處尋找資料。 文化中心之所以沒有找到資料，可能的原因是本處地處偏遠，交通不便，學生家長工作忙錄，無法帶著小朋友前往尋找資料。 家裡沒有資料的原因，可能是本學區的家長購買書籍的意願不高，大部分的家長經濟不是很富裕。

28 使用探究教學之後學生整理資料的能力是否提昇？
學生整理資料的能力，不管是主題方面、想法方面、組織與結構性方面及表達性方面皆有顯著提昇，尤其是組織與結構性方面最為顯著，可能的原因是： 每個主題內容增加多了，同樣地段落的內容也充實了。 與主題相關的概念也因為老師的指導，而有明確的層次架構。 因為學習單的引導，使學生能夠確的使用關聯詞來連接句子或段落。 每個段落之間的銜接也因為老師的檢核而變得自然順暢多了。

29 學生整理資料的策略、過程 經過探究教學之後，學生整理資料的策略及過程增加了下列四個步驟
列印資料：要求每位學生必須把找到的資料列印出來，才可以摘錄重點，再加以整理。 每個主題要分段：要求每個主題只少必須分段三段，層次架構才會分明，而且段落之間銜接要自然順暢，不可硬接起來。 主題後面有段小結：每個主題後面有段小結來綜合這個主題的說法，自己寫出自己對本主題的看法。 文章最後要有段總結：最後文章的後面有段總結來說明本次活動的結果或收穫。

30 老師所遭遇的困難及解決之道 學校的問題： 解決之道：請管理老師幫忙解決、老師本身加強資訊素養、維修廠商的協助。 家長的問題
　解決之道：多與家長溝通觀念。 學生的問題 　解決之道，慎選組長及協同老師來幫忙。 １.學校的問題：電腦教室軟硬體設備，常發生問題，以致影響教學品質。解決之道，請管理老師幫忙解決、老師本身加強資訊素養、維修廠商的協助。 ２.家長的問題：有時請學生回去收集資料，但學生還小無法單獨完成，此時家長的角色便非常重要，但因家長的不配合，導致整個研究延遲或成效不彰。解決之道，多與家長溝通觀念。 3.學生的問題：大部分的學生都是被動的，因為每週只有二節課，有時請學生記得要帶資料或工具時，有些小朋友都會忘記帶，或是忘記寫；其次是有些學生的資訊能力不足，無法單獨完成學習單。解決之道，慎選組長及協同老師來幫忙。

31 第二層主題探究模式的結果討論 校園昆蟲的調查策略及過程討論如下： 本校圖書室的昆蟲書籍不多： 本校校園的昆蟲種類和數量有限：
學生出去調查昆蟲的時間不對：

32 第三層主題探究模式的結果討論 (一)、推動愛護昆蟲的方式、策略及過程
學生討論推動愛護昆蟲的方式很多，例如：說故事、唱歌、演戲、做壁報等，最後大家都選擇做壁報，可能的原因是前三者學生比較陌生，做壁報比較熟悉，因為本校常常請各班製作壁報的緣故，而且做壁報，只要找資料貼一貼，報告時也只要二位小朋友上台即可，比較單純。

33 第三層主題探究模式的結果討論 (二)、推動愛護昆蟲的過程遭遇的困難
遭遇到的困難最多的是找不到資料或資料太少，可能的原因是這個主題的資料比較少或時間太短。其次是組員不合作，可能的原因是組內有不合群的組員，這與鐘樹椽(1996)的研究指出，友誼好的小組在學習態度項目上與友誼差的小組有顯著差異相符合。

34 第三層主題探究模式的結果討論 (三)、推動愛護昆蟲的心得或想法
本次活動最大的收穫是學到如何愛護和保育昆蟲的知識，可能的原因是讓小朋友親自去找資料，動手去整理做壁報，最後找個班級去報告，本身自己建構出來的知識，特別有印象，學習到的知識也最多。

35 第三層主題探究模式的結果討論 (四)、學生對愛護昆蟲的態度並未有顯著改變可能原因是：推動者方面有資料內容太少、準備時間不足、沒有事先練習、報告者報告太快、口齒不清、不熟悉內容、壁報做的不好等；推動對象方面則有不專心聽講、覺得很無聊、內容聽不懂、報告者報告不清楚、報告得太快、內容差不多等因素，研究者本人覺得資料太少、時間太趕、練習不夠是主要的因素。

36 研究結論與建議

37 研究結論 一、  使用探究教學之前與之後的收集資料評量分數有顯著差異。平均數由3.72提昇到10.08，可見使用探究教學之後，學生收集資料的能力有顯著提昇。 二、  使用探究教學之後，學生收集資料的質和量都有顯著增加。質的方面，本來大部分在電腦網路，後來學校圖書室、鄉立圖書館等有增加的趨勢；量的方面，從總數198篇增加到534篇。 三、  使用探究教學之前與之後的整理資料評量分數有顯著差異。平均數由35.98提昇到73.04，可見使用探究教學之後，學生整理資料的能力有顯著提昇。

38 研究結論 四、 在使用探究教學之後，學生整理資料的策略及過程增加了四個步驟： 1.列印資料。 2.每個主題只少分成三段。
四、  在使用探究教學之後，學生整理資料的策略及過程增加了四個步驟： 1.列印資料。 2.每個主題只少分成三段。 3.每個主題後面有段小結。 4. 文章最後有段總結。

39 研究結論 五、老師所遭遇的困難有以下七點： (一)學校電腦設備的問題 (二)老師的事前教學準備工作 (三)老師的資訊素養與能力
(四)協同老師的用心與否 (五)教師的指導說明與檢核 (六)家長的配合度 (七)學生寫不出心得或想法

40 研究結論 六、校園昆蟲調查的結果如下： (一)、本校校園昆蟲的分類名稱：本校鱗翅目的昆蟲最多，計有十一種。
(二)、本校校園昆蟲的運動方式：大部分的校園昆蟲都是用飛的，計有二十種。 (三)、本校校園昆蟲的生活環境：大部分的校園昆蟲生活在花圃裡，計有十二種。 (四)、本校校園昆蟲的取食行為：大部分的校園昆蟲是植食性的，計有十九種。

41 研究結論 七、學生對於收集及整理資料的心得想法、收穫及發現結論如下：
(一)、心得想法方面：學生大部分覺得很有趣，希望以後能持續這個活動，學到更多的昆蟲知識。 (二)、收穫方面：學生大部分認識了更多的昆蟲種類和名稱，對於昆蟲的了解增加了許多。 (三)、發現方面：大部分的學生發現原來昆蟲有許多秘密，以及昆蟲原來有六隻腳和一對翅膀。

42 研究結論 八、學生對於校園昆蟲資料調查的心得想法、收穫及發現結論如下：
(一)、心得想法方面：大部分的學生希望大家能好好地對待昆蟲，不要欺侮它，昆蟲和人一樣有生命，希望大家要愛護它。 (二)、收穫方面：大部分的學生學到昆蟲的運動方式、生活環境、昆蟲的分類以及昆蟲吃什麼等知識，對昆蟲更加的了解。 (三)、發現方面：學生發現昆蟲大部分都是生活在草比較多而且茂密的地方，以及喜歡棲息在潮溼的地方。

43 研究結論 九、大部分小朋友的校園昆蟲資料調查的策略及過程是利用小組合作學習的方式，先去圖書室找資料、借昆蟲圖鑑或上網查資料，再去校園找昆蟲，然後按照學習單的資料，填寫完成並製成分類表格。 十、在使用探究教學，推動愛護昆蟲的策略之前與之後，被推動對象的學生對愛護昆蟲的態度並未有顯著改變。

44 研究結論 十一、學生對於推動愛護昆蟲的心得想法、收穫及發現結論如下：
(一)、心得想法方面：學生希望以後大家捉昆蟲來玩時，記得玩完了要放生，不要踩死它；也希望大家都能夠愛護昆蟲，把昆蟲當成自己的朋友。 (二)、收穫方面：這個活動讓我知道做許多時都要互相合作，才能完成一樣工作；也讓我知道如何保育昆蟲，才不會讓昆蟲絕種。 (三)、發現方面：學生發現大家一定要好好的愛護昆蟲，因為這樣我們以後才可以再看到美麗的昆蟲。

45 研究建議 (一)國小實施主題探究教學應加強收集資料的方法。 (二)國小實施主題探究教學應加強整理資料的方法。
(三)學校行政方面的支持，包括軟硬體方面的協助。 (四)教師實施主題探究教學應重視專業能力的培養。 (五)學生對於主題探究教學的模式，要有較長時間的適應期。 (六)主題探究教學是有助於學生高層次思考，在過程中應多予肯定。

46 對後續研究的建議 (一)加強教師及學生實施主題探究教學的時間 (二)對於自然科課程應再深入的瞭解 (三)發展更精確的評量工具
(四)擴展至不同的學科領域 (五)可嘗試使用不同的研究方法

47 敬 請 指 導 48