科技部105年年報

（五）科學教育 科學教育研究包括數學教育、科學教育（含 多元族群的科學教育）、資訊教育、應用科學教 育、醫學教育、科技社會與傳播及科教實作等學 門之研究，以及規劃目標導向之重點專案計畫的 推動。提升科學教育學術水準，增進科學教育教 學與學習成效，落實以研究為基礎之科學教育實 踐，培育未來科學與技術人才為目標。本年部分 重要研究成果如下： 1. 以國小學生數學推理為焦點的教師專業發展 從小學階段的數學課堂開始創造機會，提 早讓學童體驗數學家形成數學知識的過程：從觀 察資料、發現規律、形成猜想、效化猜想、一般 化、到證明及提出結論的，是本研究計畫的特 色。從觀察資料、尋求規律、形成猜想、到一般 化的階段，是在於提升學童的歸納推理，而證明 階段是在提升學童的歸納推理，研究證明國小學 童確實能使用反例來提出反駁一個不同意或不合 理的主張，也可以依據先前已知的數學知識來說 明支持自己的主張。本研究的重要成果包含舉 辦 6 場次的成果發表會，舉辦 3 次的國際數學論 證與推理的論壇，邀請美國數學解題大師 Alan Schoenfeld ，及英國、以色列、美國在數學論證 與推理領域的著名學者，親訪臺灣的數學論證課 堂。另由師大書苑出版「數學臆測任務設計理論 與實踐」專書一本，該書收錄研究團隊中的現場 教師依據數學教科書的需求所設計的臆測活動， 內容主題涵蓋範圍數、量、幾何、代數等。此項 研究成果將可提供給編製教科書與現場教師推動 12 年國教的數學領域核心素養的參考。 2. 嚴肅教育遊戲與情緒之研究：認知評估、情 緒、動機、學習策略、自我調整式學習及認知 資源的關係 遊戲式學習（ game-based learning ）整合遊 戲元素與學習內容，將學習活動適切地融入遊戲 任務中，學生透過一連串問題解決的歷程，習得 知識並培養高階思考能力，因此，近幾年來遊戲 式學習廣泛引起注意，為新興研究議題之一。本 研究針對抽象的人體免疫概念設計數位遊戲，將 真實免疫防禦機制融入遊戲規則中，幫助學生透 過遊戲而潛移默化地學習，本遊戲已獲得中華民 國發明型專利。而研究成果則顯示：（ 1 ）此項遊 戲的確能促進學生免疫概念的學習，且學習保留 效果顯著；（ 2 ）遊戲時的負向情緒對於科學學習 有顯著的負向影響；（ 3 ）遊戲時的正向情緒對於 自我調整式學習策略有顯著的正向影響；（ 4 ）學 生對於遊戲學習的價值評估會影響遊戲時的情緒 展現，而情緒再透過動機涉入與認知資源使用影 響科學學習成效。 3. 國高中生閱讀理解網際網路提供的各類圖文及 相關問題解決：學習動機、線上─離線認知歷 程及注視驅動鷹架 本跨校整合計畫的三項總體目標為：（ 1 ）在 網際網路各類型圖文整合的學習介面上，進行以 問題解決為目標之閱讀動機、能力與認知的整合 探討；（ 2 ）以眼動歷程分析為主要研究方法，發 展深化與普及的研究工具，整合探討學生在圖文 整合介面之前的注意、分心、認知與理解；（ 3 ） 以學生能力國際評量計劃（ the Programme for International Student Assessment, PISA ） 等 國 際評量為參考架構，以整合研究成果為基礎建議 學習介面設計與學習策略發展，提升國民的數位 學習動機與能力；各子計畫提出多項研究議題， 並以理論、系統、教學三方合作方式執行。 研究與多所大學、高中職、國中小合作，進 行教學實驗及教學模式推廣。在眼動學習行為相 關研究方面，共累積大學 5 校 885 人次、高中職 6 校 457 人次、國中小 7 校 595 人次；非眼動實 驗方面共累積高中職 1 校 136 人次、國中 5 校 734 人次、國小 3 校 655 人次，達成研究樣本的 豐富性與教學推廣的普及性。 本計畫成員共發表 39 篇國際期刊論文、 46 篇國內外研討會論文，並開發 10 套教學／研究 系統：（ 1 ）眼動彈出式鷹架；（ 2 ）眼動儀測試系 Ministry of Science and Technology 42 科技部年報 105