POE教學策略融入科學營隊活動對高中生奈米概念學習之影響(下)/ 丁信中、陳東煌

星期一 , 27, 四月 2015 Leave a comment

POE教學策略融入科學營隊活動對高中生
奈米概念學習之影響(下)

丁信中1, *、陳東煌2

1嘉南藥理大學兒童產業服務學位學程
2國立成功大學化學工程學系
*thc@mail.cnu.edu.tw

【承〈POE教學策略融入科學營隊活動對高中生奈米概念學習之影響(上)〉

n  研究結果

一、   奈米科學營隊活動辦理

生活化學系列科學實驗活動模組的辦理包含:面板下的秘密:透明導電玻璃、染料敏化太陽能電池、磁性奈米吸附劑:從水質淨化到生物醫學應用環境污染處理的小幫手:探索光觸媒的真面目等。考量實驗操作的安全性、儀器設備等限制,每梯次學員數上限為50名,採網路報名,學員實際報到率為九成。

各次課程的活動流程規劃為8:00開始,學員報到、前測時間、課程介紹、中場休息、實驗講解、實驗操作(示範)、午休、儀器介紹、實驗操作、後測時間、課程總結及問題與討論、16:00活動結束,頒發證書等,如表一所示。除了前後測問卷的施測,本研究也進行各梯次營隊活動的攝影與晤談,了解學員們對於當日活動的看法,適度微調當日的活動內容與流程,並提供日後科學營隊活動設計和辦理的參考。

表一:生活化學系列科學營隊活動之課程規劃

08000830

學員報到

08300930

課程介紹

09300950

中場休息

09501030

實驗講解

10301200

實驗操作

12001320

午餐及午休

13201410

參觀貴重儀器設備

14101430

中場休息

14301530

實驗操作

15301600

課程總結及問題與討論

16001610

頒發證書

POE前測在「課程介紹」的時段施測POE後測在「實驗操作」的時段施測成就測驗和學習感受則在「課程總結及問題與討論」的時段舉行。

1.          課程介紹:提供實驗操作所需的科學知識,課程內容包含透明導電膜簡介、透明導電膜實例、常用透明導電膜優缺點等。其活動如圖一至三所示。

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圖一:講師講解當日課程內容

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圖二:說明變色導電薄膜可有效阻擋太陽光

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圖三:透明導電玻璃的導電功能測試,通電後可使燈泡發亮

2.          AZO溶凝膠的製備與動手實驗:講解透明導電膜之乾式製程與濕式製程方式,透明導電膜在觸控式面板、太陽能基板、及平面顯示器等熱門產業的應用情形。其活動如圖四至六所示。

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圖四:說明AZO溶凝膠的製備方法與氫氣熱處理方式

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圖五:說明滴管如何設定刻度及AZO溶凝膠的製備步驟

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圖六:AZO溶凝膠溶液放入超音波震盪機器,使其溶液均勻,並讓學員實際操作

3.          透明導電玻璃的實作活動:分組學員在講師與助教的指導下,進行AZO溶凝膠的製作,透明導電玻璃的塗佈、煅燒、與氫氣熱處理等實驗操作,最後進行煅燒後玻璃片之導電性的測試。其活動如圖七至九所示。

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圖七:讓學員進行實驗操作,塗佈AZO溶凝膠液於玻璃表面

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圖八:塗佈後玻璃的高溫煅燒與煅燒後玻璃片進行氫氣熱處理

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圖九:以三用電表測量煅燒後玻璃片之導電性,及四點式探針儀器的使用方法

4.          貴重儀器之介紹:說明X光繞射儀、掃描式電子顯微鏡、低解析度穿透式電子顯微鏡的使用方法與相關數據資料的分析。其活動如圖十至十二所示

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圖十:介紹X光繞射儀的使用方法及數據資料的分析

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圖十一:介紹掃描式電子顯微鏡及相關器材

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圖十二:說明低解析度穿透式電子顯微鏡影像投影及拍攝結果之影像分析

5.          問卷施測、綜合討論與頒發研習證書:POE學習單後測、透明導電玻璃的科學概念測驗、科學活動學習感受問卷等學習成果的施測。講師進行當日課程的總結,綜合問題之提問與討論,及頒發研習證書。其活動如圖十三至十五所示。

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圖十三:後測問卷施測說明及課程總結

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圖十四:研習活動總結及互動討論

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圖十五:頒發學員研習證書

二、   學員學習成效分析

各梯次的活動名額為50位,採網路報名,額滿為止,皆於一週內報名額滿。此梯次面板下的秘密:透明導電玻璃報到人數為預期錄取率的八成,參與學員為26位男生,15位女生。參與活動的學員主要為台南區第一志願台南一中台南女中的學生佔該梯次人數的75%,其他高中生的比率為25%

()透明導電玻璃的科學概念測驗

從科學概念測驗的結果來看,學員的學習成就測驗優良,整體學員的平均成績為84分,台南區第一志願高中學員的平均成績為89分,其他學員平均成績為70分。

()POE學習單之分析

藉由學員於POE(預測觀察解釋)活動單中前測預測與後測解釋之答題比較可以發現,多數學員於活動過程能認識透明導電玻璃的相關奈米知識與概念,舉例如下。

1.        POE前測

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2.        POE後測

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POE教學策略在先前的研究中多用於長時間的科學探索活動,然而透過適當的實驗觀察規劃與活動設計,POE策略也能應用於假日科學教育推廣活動,讓學員的學習成果更加具體與豐碩。

()科學活動學習感受

科學活動學習感受問卷的結果顯示,學員們對於此次活動是滿意的,整體滿意度為3.2(滿分為4);其中學員對於A.課程小講義、B.透明導電膜的實驗活動,能增加相關微奈米知識、C.活動內容安排,包含:課程、實驗、參觀、D.對於透明導電膜如何應用於科技生活的學習興趣等滿意度較高。

開放性問答的結果顯示,多數學員對於活動印象最深刻的事物是大型貴重儀器的參觀。對於活動的建議則希望能增加實作實驗的操作機會。關於學員回答的結果,舉例如下。

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質性晤談的分析顯示,多數學員提到中學實驗課的比例偏低,很少有機會進行科學實驗,更甚而實驗室的許多基本儀器設備都沒有操作過;因此,他們對於營隊活動規劃的動手實驗有著高度的學習興趣。

n  研究結論與建議

POE的活動單有助於學員聚焦於活動當日的主要科學概念的學習。參與活動的學員的學習成就測驗優良,藉由多數學員於POE(預測觀察解釋)活動單中前測預測與後測解釋的答題比較可以發現,學員們於活動過程能認識透明導電玻璃的相關奈米知識與概念,POE教學策略在先前的研究中多用於長時間的科學探索活動,然而透過適當的實驗觀察規劃與活動設計,POE策略也能應用於假日科學教育推廣活動。

透明導電玻璃的學科知識對於高中生有一定的難度,因此相關科學基本概念的授課是必需的;學員們整體上課的專注度良好,然而分組競賽更有助於提升學生的學習興趣。若可以提供貴重儀器的示範操作,將有助於學員們了解這些儀器的實際功用。學員們對於科學實驗的操作有高度的學習興趣。如何在有限時間、人員編制、課程難度、實驗儀器等條件的考量下,安排更多的動手實驗,及營隊活動後的延伸學習,將是假日科學營隊活動規劃的重要課題。

n  致謝

感謝國科會NSC 100-2515-S-041-001-MY2NSC 101-2120-S-006 -001計畫經費的補助。

n  參考文獻

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