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研究生: 王峰彰
Wang, Feng-Chang
論文名稱: 國民中學自然科學數位模擬實驗教學設計-以八年級凸透鏡成像觀察實驗為例
Teaching for Natural Science Digital Simulation Experiment: A Study of Convex Lens Imaging Observation Experiment for the 8th Grade
指導教授: 劉美慧
Liu, Meihui
口試委員: 王立心
Wang, Li-Hsin
陳育霖
Chen, Yu-Lim
劉美慧
Liu, Meihui
口試日期: 2023/06/30
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 教育學系教育管理與課程教學領導碩士在職專班
Department of Education_In-service Teacher Master's Program of Educational Management and Leadership for Curriculum and Instruction
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 數位模擬實驗教學活動設計自然領域
英文關鍵詞: digital simulation experiment, instructional activity design, natural sciences
研究方法: 準實驗設計法
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202300852
論文種類: 代替論文:專業實務報告(專業實務類)
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  • 本研究設計八年級自然科學凸透鏡成像觀察數位模擬實驗教學,探討數位模擬實驗教學與實體實驗教學之學習成效差異,提供教師在進行國中自然科學數位模擬實驗相關課程教學時的參考。研究問題如下:1. 數位模擬實驗教學與實體實驗教學對八年級學生學習表現之影響是否有差異?2. 接受數位模擬實驗教學學生的學習經驗為何?3. 教師實施數位模擬實驗教學程遇到的困境與因應之道為何?
    本研究採用準實驗研究法,以研究者任教之國民中學八年級學生為研究對象,選取背景相近的兩個班級分成實驗組及對照組,實驗組進行兩節課的數位模擬實驗教學,對照組則維持實體實驗課程。研究工具包括研究者自編的「凸透鏡成像觀察實驗學習表現評量」與「數位模擬學習問卷」,實驗組與控制組學生皆進行學習表現評量前後測,實驗組學生並填寫學習問卷,研究者在教學歷程中觀察學生表現並書寫研究札記。
    經量化與質性分析,獲致以下結論:1. 接受數位模擬實驗教學與實體實驗教學的學生,其學習表現具有相近的效果。2. 接受數位模擬實驗教學的學生,其學習經驗是正向的。3. 教師教學實踐主要遇到的困境包括數位模擬實驗軟體取得困難與數位化問題。
    最後,本研究針對數位模擬實驗的研發與應用,相關軟體、硬體及網路的建置提出建議,並提供將來課程設計與研究方向的建議。

    This study aims to investigate the differences in learning outcomes between digital simulation experiment teaching and physical experiment teaching in eighth-grade Natural Science. The research questions are as follows: 1. Are there any differences in the impact on learning performance between digital simulation experiment teaching and physical experiment teaching for eighth-grade students? 2. What are the learning experiences of students who receive digital simulation experiment teaching? 3. What are the challenges faced by the teacher in implementing digital simulation experiment teaching and how to address them?
    This study adopted a quasi-experimental research method, with eighth-grade students from two classes with similar backgrounds taught by the researcher as the research subjects. The classes were divided into an experimental group and a control group, with the experimental group receiving two sessions of digital simulation experiment teaching, while the control group maintains physical experiment courses. Both groups took the pre-test and post-test of the "Assessment of Learning Performance in Convex Lens Imaging Observation Experiment" designed by the researcher. The experimental group took the "Digital Simulation Learning Experience" survey. The teacher as the researcher observed students’ performance and took the research journal during the teaching process.
    Through quantitative and qualitative analysis, the following conclusions are drawn: 1. Students who receive digital simulation experiment teaching and those who receive physical experiment teaching achieve similar learning outcomes. 2. Students who receive digital simulation experiment teaching have positive learning experiences. 3. The challenges and coping strategies identified in teachers' implementation of digital simulation experiment teaching can be broadly categorized as difficulties in acquiring digital simulation experiment software during the development stage and challenges in developing and transitioning assessments online.
    Finally, this study provides suggestions for the development and application of digital simulation experiments, including recommendations for relevant software, hardware, and network infrastructure, and offers directions for future curriculum development and research.

    謝辭 i 摘要 ii Abstract iii 目次 v 表次 vii 圖次 viii 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與問題 4 第三節 研究範圍與限制 5 第四節 名詞釋義 7 第二章 文獻探討 9 第一節 108課綱自然科學領域對於實驗課程之規範 9 第二節 數位學習與遠距教學 11 第三節 數位模擬實驗室及相關研究 14 第三章 研究設計與實施 19 第一節 研究場域與對象 19 第二節 研究設計與流程 22 第三節 教學設計與評量工具 26 第四節 資料分析 31 第五節 研究倫理 32 第四章 研究結果與分析 33 第一節 學生學習表現結果分析 33 第二節 學生學習經驗分析 37 第三節 教師教學實踐的困境與因應 49 第五章 結論及建議 51 第一節 結論 51 第二節 建議 53 第三節 省思 56 參考文獻 59 附錄一 家長同意書 63 附錄二 108國中自然課綱第四學習階段表現表 64 附錄三 「凸透鏡成像觀察」實驗學習表現評量前測卷 66 附錄四 「凸透鏡成像觀察」實驗學習表現評量後測卷 67 附錄五 前測卷雙向細目表 68 附錄六 後測卷雙向細目表 69 附錄七 數位模擬實驗學習問卷 70

    十二年國民基本教育課程綱要-國民中小學暨普通型高級中等學校-自然科學領域(2019)https://cirn.moe.edu.tw/Upload/file/27888/82352.pdf
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    莊淑娟(2016)。以「虛擬實驗室」數位教材發展國中「牛頓第二運動定律」課程之設計與研究(碩士論文,淡江大學)。台灣博碩士論文知識加值系統。https://hdl.handle.net/11296/u28542
    郭書賓(2020)。3D虛擬實驗對國中生理化學習成效與學習動機影響之研究-以電路學單元為例(碩士論文,淡江大學)。台灣博碩士論文知識加值系統。https://hdl.handle.net/11296/jc88jy
    郭胤呈(2020)。沉浸式虛擬實境數位遊戲式教材對國中生學習動機之影響:以木尺實驗為例(碩士論文,淡江大學)。台灣博碩士論文知識加值系統。https://hdl.handle.net/11296/8e9dcz
    余忠勳(2021)。以虛擬實驗室教材作為國中理化實驗學習的評量工具-以「摩擦力課程」為例(碩士論文,淡江大學)。台灣博碩士論文知識加值系統。https://hdl.handle.net/11296/2pwdxw
    陳至曄(2021)。不同就學區域與居住形態對原住民學生科學學習影響之研究(碩士論文,國立屏東教育大學)台灣博碩士論文知識加值系統。https://hdl.handle.net/11296/3n9vkb
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