臺灣化學教育

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
*[email protected]

【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

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。

圖一：講師講解當日課程內容

圖二：說明變色導電薄膜可有效阻擋太陽光

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。

圖四：說明AZO溶凝膠的製備方法與氫氣熱處理方式

圖五：說明滴管如何設定刻度及AZO溶凝膠的製備步驟

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。

圖七：讓學員進行實驗操作，塗佈AZO溶凝膠液於玻璃表面

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

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。

圖十：介紹X光繞射儀的使用方法及數據資料的分析

圖十一：介紹掃描式電子顯微鏡及相關器材

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。

圖十三：後測問卷施測說明及課程總結

圖十四：研習活動總結及互動討論

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（台南一中和台南女中）的學生佔該梯次人數的75%，其他高中生的比率為25%。

(一)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。

(二)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

2.        POE後測

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。

(三)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。

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-MY2、NSC 101-2120-S-006 -001計畫經費的補助。

n  參考文獻

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