虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學的應用 李啟讓1 *、洪振方2、李坤3、李柏林4 1.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所博士 2.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所教授 3.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所博士班 4.      國立陽明大學生物醫學工程學系碩士班生醫材料組 *li483739@yahoo.com.tw        十二年國教普通高中自然科學新課綱10-12年級「科學探究」歷程分為，發現問題、規劃與研究、論證與建模，表達與分享。「實作學習內容」為實際操作的科學學習活動，例如：觀察、測量、蒐集資料與分析、歸納與解釋、論證與作結論等(教育部，2016)。虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作之學習歷程為：透過真實化情境動畫的觀察、發現問題、辨別變因類型、提出假說和操作虛擬實驗、蒐集與分析數據，將數據繪製圖形、建構數據模型，從圖形的變化趨勢尋找規律性形成結論，以文字或符號表徵數學模型，應用模型解釋或推論問題(李啟讓，2019)。虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作本質上是科學探究與數據建模的過程，與十二年國教普通高中自然科學新課綱10-12年級科學探究與實作的學習重點是一致的。       虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作的流程包括：1.現象觀察：線上觀看氣體定律虛擬實驗影片；2.提出問題：提出可以探究的研究問題；3.選擇變因：選擇研究問題的操縱變因、控制變因、應變變因；4.實驗預測：由操縱變因與應變變因的因果關係提出待驗證的假說；5.實驗數據選擇與表格設計：決定操縱變因實驗數據間距的大小、設計可記錄操縱變因與應變變因數據的適當表格；6.進行虛擬實驗：線上操作互動式虛擬實驗、詳實記錄實驗數據；7.繪製實驗結果的數據圖形：選擇適當的數據圖形、決定數據轉換成圖形X-Y軸的座標軸名稱、組織與建立數據模型；8. 比較實驗結果與實驗預測：驗證實驗結果與實驗預測的假說是否一致，假說是否獲得支持；9.形成結論：解釋數據圖形變化趨勢表徵數據圖形的意義，以符號建構數學模型；10.即時評量：表達與分享，應用數據模型或數學模型描述、解釋、預測或推論原來情境或新情境的問題。       虛擬實驗討論教學策略在探究與實作的教學設計，參照吳英長(1988)的小組討論教學流程、歐陽鐘仁(1996)解決問題討論教學及Nelson(2013)的問題焦點討論設計而成。本虛擬實驗討論教學的教學策略分成教學前、教學中、教學後三個過程，分別說明如下： (一)教學前過程：  1. 分組： (1)使用前一次化學期中考成績排序後以S型分組或社交計量分組，每組3~4人，全班分成10~11組，每組指定一位小組長負責評分及記錄同組組員發言次數。上課時小組成員提出問題或回答問題，其他小組長依據評分標準給予其他小組加1~3分，並記錄在小組互評表(如表1)。而發言小組則記錄發言組員提出問題或回答問題次數列入貢獻率。為了能夠讓不擅言詞或學業成績不佳學生有發言機會，除了自由提問(或回答)外，教師亦會適時以較能夠回答出來的問題抽問不擅言詞或學業成績不佳學生，來鼓勵他們參與討論。 (2)小組互評表評分給分標準：提問給分範圍1~3分，回答給分範圍1~3分(黃國禎，2016)。 ①   給3分：能清楚描述問題並提供足夠理由說明問題重要性(提問)。使用合宜的資訊清楚回答同學的問題(回答)。 ②   給2分：能描述問題但提供的理由不夠周全(提問)。試圖回答同學的問題(回答)。 ③給1分：未能描述問題及其重要性主題不明確(提問)。僅以最基本的答案回答同學問題，或未能解答(回答)。 (3)貢獻率：同組有發言，小組長紀錄組員提問或回答累計次數列入個人平時成績加分參考。 表1小組互評表(班級:組別  組長姓名:        ) 　組別   座號   組員姓名                       […]