109年度專題研究計畫學門規劃重點研究項目

科學教育實作(學門代碼:HSSB1)

本司自 103 年 5 月起將原推動之「科學教育實作型成品設計製作研究計畫」, 成立為「科學教育實作學門」,以強化計畫之規劃與推動。目前國際上對於國民科學素養以及科技人才之培育越來越重視科學、科技、工程與數學的統合、跨領域整合、探究與實作和二十一世紀關鍵能力的培養。

本學門主在推動,科學教育實作型產品/系統之研發、典範性之科學教育實作型成品之發展、能協助我國十二年國民教育科學課程培育探究與實作能力的教育產品與媒材之開發等,以達到提升科學學習品質與成效,並培養各類科學教育實作型成品之設計製作人才,發展我國科學教育特色

 

(一) 科學概念數位多媒體設計製作(重點代號:B01)

就數學、物理、化學、生物、地球科學等學科,較不易了解的抽象科學概念為內容,設計製作適合中、小學生或大眾學習的電腦動畫;或是依據過去科學教育的研究成果,針對學生的另有概念等學習困難,提供學習鷹架的動畫,以達學習效果。
每一計畫至多設計製作 5 項(5 項不同概念,或一項概念分成五項次概念), 每一個動畫須設計簡單 3-5 題的評量題目(紙筆測驗或運用模擬動畫的測驗均可) 以檢驗學習成效。下列三項目可擇一:
  1. 電腦動畫: Animation 或 Simulation;
  2. 電腦動畫影片:畫數至少在 1920X1080 以上、動畫格數至少每秒 24 格、製作不超過 2 分鐘的動畫;
  3. 數位多媒體
 
計畫要求:
 
  1. 計畫書中須附有關選定之概念的主要參考資訊(含圖),註明每個動畫的設計構想,並說明如何透過設計協助學生理解概念或提供學習鷹架等。
  2. 成品須進行實徵性評估(請參考二、計畫書內容之7.試用計畫),且能在網路及行動網路之應用/銷售平台播放或銷售。
  3. 計畫期程以一年為原則;但若為長期性、系列性且具重大應用性或商品化價值者,可提出多年期計畫,多年期計畫應同時發展外語版本。

(二)科學學習軟體設計製作(重點代號:B02)

設計製作適合中、小學生或大眾使用的科學或數學學習軟體(光碟、APP 或網路系統),本軟體設計內容可於下列擇一項或多項結合:
數學、物理、化學、生物、地球科學等自然科及資訊學科概念之學習(可擇一);
  1. 科學探究能力與實驗操作之培養
  2. 創造力或解決問題能力之培養
  3. 數學與科學學習興趣之培養
  4. 其他與科學學習相關之主題
計畫要求:
  1. 必須依據適當的或創新的科學教學與科學學習理論作為科學學習軟體發展的基礎。
  2. 完成之科學學習軟體,必須對學生的科學素養、探究能力、解決問題能力或創造力等,其中至少一項的學習成效有幫助,並須進行實徵性評估(請參考二、計畫書內容之7.試用計畫)。
  3. 成品須搭配學習活動設計,並提供使用手冊及評量。
  4. 成品須能在個人電腦或行動裝置之應用/網路平台下載、執行或銷售。

(三)科學玩具設計製作(重點代號:B03)

利用較易取得之材料設計製作適合中、小學生或大眾學習科學之玩具(或套件),此實作產品須具科學原理並可用來學習科學之玩具(或套件)。此科學玩具須具有教育性、趣味性、啟發性,以及有別於類似產品之創新性、提昇功能性、經濟性等;須提供該玩具的操作方式/觀察重點或思考或探究的問題,能讓學生或一般大眾能輕易操作且理解;並提供相關科學原理簡要說明,並搭配教學活動的設計。本類科學玩具之設計,亦可結合人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、機器人(Robot)、 3D 列印、Arduino、Micro:Bit及其它創客教育等。
 
計畫要求:
 
所設計製作之科學玩具必須符合下列各項
  1. 使用之材料、零件、組件及製作之成品必須符合國家相關之安全標準與規定。
  2. 設計之科學玩具必須具學習之功能,其玩具之功能非單一且具有擴充性,及必須具趣味性。
  3. 科學玩具之設計必須符合人體工學。
  4. 成品須搭配學習活動設計,並提供使用手冊。
  5. 成品與學習活動設計須進行實徵性評估(請參考二、計畫書內容之7.試用計畫),且須有市場銷售價值。

(四)科學實驗器材設計製作(重點代號:B04)

將數學、物理、化學、生物、地球科學等自然科之基本觀念或原理,導入日常生活中的創意,以具體例子的方式(包括實體、模型或其他類比模擬等),亦可結合人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、機器人(Robot)、3D 列印、Arduino、Micro:Bit及其它創客教育等設計可供學生或大眾動手操作之科學實驗器材,作出妥切的說明與展示,以供觀眾理解、動手操作及予以商品化;並呼應 12 年國教新課程探究與實作的精神與實務。
 
計畫要求:
 
所設計製作之科學實驗器材必須符合下列各項
  1. 利用本土性的題材和較簡易之材料。
  2. 使用之材料、零件、組件及製作之成品必須符合國家相關之安全標準與規定。
  3. 設計之科學實驗器材必須具學習之功能,具互動性及趣味性。
  4. 科學實驗器材之設計必須符合人體工學。
  5. 成品須進行實徵性評估(請參考二、計畫書內容之7.試用計畫),且須有市場銷售價值。

(五)跨領域數位多媒體、學習軟體、玩具或實驗器材設計製作
         (重點代號:B05)

12年國民基本教育或其他各領域學科的學習內容,須結合科學、科技、工程或數學,對中、小學生或大眾的跨領域整合或創新思維之學習能力培養有助益。產品須能呈現培育中、小學生的自我學習能力或大眾的終身學習能力,並有跨領域的問題解決和多元批判思考的特色。
 
計畫要求:
 
  1. 所設計製作之成品必須符合下列各項學習的內涵須為跨領域。
  2. 成品依類別,需符前述(一)到(四)項的計畫要求。

詳情請參閱 109年度專題研究計畫學門規劃重點研究項目