智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏
1白家瑞
2賈至達
3*1國立臺灣師範大學
2台北市立和平高級中學
3國立台灣師範大學 [email protected]
（投稿日期：110年12月28日，接受日期：111年1月23日）
摘要：為了因應108課綱的推行，加上現代智慧科技的發展，本研究設計兩種不 同主題的智慧型手機融入探究式課程，第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復 係數，第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象，並於兩次課程的前後進 行試題測驗，探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度。試題測驗對象除 了本研究設計課程授課之學生，亦包涵其他高中一年級班級之學生，且根據特色 課程的教學模式進行以下分組：有進行智慧科技教學模式的38位學生，稱為智慧 科技組；沒有進行智慧科技教學模式的72位學生，稱為無智慧科技組；智慧科技 組再分為有進行探究式教學的19位學生，稱為探究組；以及沒有進行探究式教學 的19位學生，稱為無探究組。
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力（思考 智能與問題解決）所包含的八個子項，進行分析瞭解不同教學模式對學生探究能 力的影響：1.比較執行或不執行智慧科技教學模式，探討智慧科技教學模式是否有 助於提升探究能力；2.同樣進行智慧科技教學的環境下，探討執行或不執行探究式 教學模式對探究能力的影響；3.將無智慧科技組的試題結果作為一般高中生的探 究能力標準，探討本研究課程設計對學生探究能力的變化。
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模型」兩 項探究能力。同樣進行智慧科技教學的環境下，進行探究式教學模式有助於提升
「計畫與執行」、「分析與發現」、「討論與傳達」三項探究能力，且多數學生對 於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣，也體會到如何善用智慧型產品作為學 習科學的工具之一。
關鍵詞：十二年國民基本教育、自然科學領域課程綱要、探究與實作、手機APP 10.6212/CPE.202112_22(2).0004
壹、緒論
近幾年科技日益發達，包括在智慧產品與網際網路的發展，手機的價格越來越親民，網 際網路的取得也更加容易。根據持有手機民眾數位機會調查報告（國家發展委員會，2017）
，我國曾透過手機上網之年滿十二歲及擁有手機者（以下簡稱為手機族）逐年增加至 87.4%
，其中二十歲以下曾使用手機上網之手機族有 96.8%，代表對年輕族群來說手機與網際網路 已達到密不可分的關係。然而二十歲以下手機族使用學習服務的頻率最多為一週一次，使用 社群或娛樂服務的頻率則占最多時間，可知手機對多數學生而言還是以娛樂為主要功用。
另一方面，我國於 2019 年推動新課綱，普通型高級中等學校即將新開設四學分的必修 課程—自然科學探究與實作（教育部，2016），以更多元的教學方法與環境讓學生體驗與學習 科學探究的歷程。科學教育的重點不再單純是文本上的知識，而是著重在培養學生的核心素 養，諸如自主行動、表達、溝通互動和實務參與等。而許多國家皆逐漸發展與重視探究式教 學，根據洪振方（2003）的歷史回顧，探究教學可說於二十世紀初起頭，在1950年後慢慢蓬 勃發展，成為教學趨勢。探究教學也發展出多種教學的模式，近年網路資源發達，網路上可 找到許多與科學教育相關的英文網站，比如 IOPscience 和美國物理教師協會（American Association of Physics Teachers [AAPT]），都可以找到眾多相關的文獻。
探究式教學已發展了相當長的時間，現今探究課程的種類已不勝枚舉，同時智慧科技的 應用層面也越來越廣泛，因此兩者的結合必能發展出無限多種的可能性。本研究以現代普及 性較高的智慧型產品—智慧型手機，設計與手機測量相關的探究課程主題，以了解智慧科技 與探究式課程對學生的影響。
貳、文獻探討
為了讓課程設計能符合本研究的目標，因此從國內外收集文獻以了解探究式課程的內涵
。以下分別說明本研究課程設計的「課程架構」、「教學教法」以及「課程流程」。
一、課程架構
探究的想法從1900年開始發展與演變（洪振方，2003），改變傳統講述式的教學，取代 而之的是由學生從事類似科學家建構知識的活動中，達到自主學習和提升解決問題的能力。
我國頒布的十二年國民基本教育課程綱要（教育部，2014）亦是為了因應社會的轉變，而改 變目前教育的型態。美國新世代科學標準（the Next Generation Science Standards [NGSS]）強 調探究過程並非單一的提升技能，必須注重每個活動中特定的知識。
根據APPENDIX F（NGSS, 2013）與自然科學領域課程綱要草案（教育部，2016）皆列
舉探究與實作中包含的元素，APPENDIXF 中列舉的八項實作基本要素無明確表明順序，自 然領域綱要也說明探究歷程的要素會依據不同主題的探究課程採取不同的方式進行。研究者 依據探究式教學的內涵，以建議教師上課流程為目的，設計探究課程的步驟順序如下：
第一步、Ob提供觀察環境：教師引導學生進入課程之主題，讓學生了解該主題的重要性
，以提高學生專注、引發問題，進一步激發學生的好奇心。此步驟也是讓學生初步建模的重 要關鍵。
第二步、Qu引起問題：學生依據觀察中提出問題，也可以依據教師提供的主要問題簡化 為單一問題，或者直接以教師提供的問題作為實作方向。問題的適當與否關係到後續實驗設 計與進行，因此由學生提出的問題建議需經由教師評估篩選。
第三步、De實驗設計：教師從旁協助學生規劃實驗流程，確定學生有明確的實作目標，
並適時幫助學生釐清混淆的觀念。
第四步、Ex實驗進行：由學生自主操作實驗，從中學習解決問題的能力。教師僅協助並 確保學生安全。
第五步、Sp報告分享：每組上台分享實作的過程與結果，教師與學生共同討論現象發生 原因，幫助全體學生建構完整模型。
二、教學教法
本課程設計的另一項重點是以智慧型手機或平板作為主要測量工具。許多國家皆發展出 眾多手機融入探究的課程活動，在AAPT與IOPscience的網站中皆紀錄各種與手機相關的探 究活動實例。
本實作課程採用phyphox的開放軟體作為實作探測工具，phyphox是以手機本身裝載的 晶片與裝置作為實驗偵測元件，如加速度計、磁力計、陀螺儀、光感測元件、麥克風、喇叭
、GPS等，幾乎所有的功能皆可在官方網站上找到測量方法。以下依據設計的兩種主題說明
phyphox的軟體功能如何讓學生應用在實作中。
（一）恢復係數測量
恢復係數的課程使用到phyphox中的Inelastic collision或Acoustic stopwatch功能，工作 原理是手機的麥克風作為接收器，利用每次球撞擊地面發出的聲響時間間隔，計算出球反彈 的高度，如圖2-3-1。學生可以利用這些高度找到特定的恢復係數值，分析出變因的變化如何 影響數值的大小。學生亦可以自行找出其他測量的方法，比如利用相機錄影球的運動軌跡，
再分析球反彈的高度。
圖1：反彈高度與時間間隔之數學關係
第一次 時間間隔∆t1
第一次 反彈高度h1
h1=1 2 g (∆t
2 )2
h2=1 2 g (∆t
2 )2
第二次 反彈高度h2
第二次 時間間隔∆t2
（二）共振現象測量
利用手機測量共振現象的作法參考於Kundt’s tube experiment using smartphones（Orsola Parolin & Pezzi，2015），聲源與偵測器則個別以Tone generator和Audio amplitude功能代替。
Tone generator可以輸入頻率，讓手機喇叭發出該頻率的正弦波聲波。Audio amplitude則是利
用手機的麥克風偵測聲音的響度。運用這兩個功能，在筆直的塑膠管兩側擺上聲源與偵測器
如圖2-3-2，即可以分析出聲音頻率與塑膠管共振的關係。由於研究者準備的部份塑膠管並非
透明，因此將手機深入塑膠管測量的方式必須使用到另一台裝置做遠端操作的功能。
圖2：喇叭、塑膠管與偵測器擺設位置示意圖
三、課程流程
研究者依據課程架構的步驟設計兩種課程的細節流程，在多次試教與修改後確定以下版 本。從試教的經驗中，每一種課程進行的時間以三至四節課最為恰當，讓學生有較多的時間 進行實驗與分析以及報告分享。以下分兩部分講解「恢復係數測量」與「共振現象測量」課 程內容。
（一）恢復係數測量
藉由常見的球類運動中不同球與運動環境之間的差別比較作為主題，並利用影片或現場 示範不同球的反彈作為輔助，引導學生對日常的現象深入思考。接著由教師提出探究問題：
「有哪些存在於球與環境中的變因，可能會影響球的恢復係數／球的反彈高度？」再依各組 提出的變因，教師與全體學生共同討論與篩選。此課程篩選變因的過程採取共同討論的原因 是鑒於學生首次參與引導式探究課程，藉此過程讓學生學習定題的能力，了解其他組別的想 法與
潛
在的問題或迷思。表1統整教師與學生角色在課程進行時的分配表以及表2統整以及 探究方向與器材準備。表1：恢復係數測量課程進行順序與時間分配表
順序 時間 教師 學生
Ob 10分鐘
介紹主題與常見現象
↓ 解釋碰撞概念
↓ 講解APP功能
觀察與思考
Qu 10分鐘
提問探究問題
↓
共同討論與篩選變因
小組討論變因種類並提出
↓ 討論與定題
De 15分鐘
協助學生活動進行
決定變因與預測結果
↓
設計實驗流程與儀器架設
Ex 70分鐘
進行實驗量測
↓ 分析數據結果 Sp 45分鐘 討論各組實驗結果
給予回饋
準備報告內容
↓ 分享報告
表2：恢復係數測量預設探究方向與器材準備
探究方向 細項 器材
高度
1. 不同高度自由落體。
捲尺構造
1. 空心與實心。
2. 球的重量。
3. 球與地面之間外加其他接觸面。
各種球類（籃球、排球、網球、
桌球、棒球、足球等）、 不同重量鋼球、紙張
材質
1. 不同球與地面材質。
各種球類、校園內不同地面材質環境
1. 溫度。
2. 球內氣壓值。
溫度計、保溫瓶或保溫箱、
籃球或排球、球針氣壓計
（二）共振現象測量
此課程內容參考Kundt’s tube experiment using smartphones（Orsola Parolin & Pezzi，2015）， 是以手機作為探測器，將手機深入壓克力管中求得聲波波長，再推算出聲速。此課程是以幾 乎相同的裝置，測量方法由學生依據不同探究方向而設計。
帶領學生認識共振與生活常見的現象，以及分配各組器材之後，由教師提出探究問題：
「請觀察每組的器材，根據這些器材的構造與共振現象的關聯，請找出哪些變因會影響塑膠 管的共振。」接著教師再各組依序檢查與確定探究方向。不採取前次課程的共同討論變因原 因是一來學生從決定變因到開始實驗之間的時間較長，教師有足夠時間逐一討論；再者學生 從觀察器材中容易找尋到適合探究的變因，教師不必費心思解釋其他不適當的原因。表3統 整教師與學生角色在課程進行時的分配表以及統整表4探究方向與器材準備。
表3：共振現象測量課程進行順序與時間分配表
順序 時間 教師 學生
Ob 10分鐘
介紹主題
↓ 解釋共振原理
↓ 講解APP功能
觀察與思考
Qu 5分鐘 提問探究問題 觀察與接觸小組的儀器並找到所 有可能變因
De 15分鐘 各組討論與確定探究方向
決定探究變因
↓
設計實驗流程與儀器架設 Ex 75分鐘 協助學生活動進行
進行實驗量測
↓ 分析數據結果 Sp 45分鐘 討論各組實驗結果
給予回饋
準備報告內容
↓ 分享報告
表4：共振現象測量預設探究方向與器材準備
器材 探究方向 細項
喇叭
1. 頻率。 1. 不同頻率與聲響關係。
壓克力管 (長尺、管口蓋子)
1. 喇叭位置、偵測器位置。
2. 管口開閉
1. 喇叭與偵測器在管內或管外不 同位置與聲響關係。
2. 管口開閉對聲響的關係。
伸縮軟塑膠管
1. 塑膠管長度。 1. 不同管長與聲響的關係。
參、 研究方法
為了瞭解本研究設計的課程對學生探究能力的影響程度以及學生對課程的想法，因此設 計前後測試題與課後問卷。本章節將說明「研究對象與情境」、「研究設計」、「研究工具」。
一、 研究對象與情境
試題施測學生之共同學習背景為以下兩點：1.同為台北市立某高級中學一年級之一般班 級。2.同為本研究合作教師教授基礎物理。學生學習背景僅有一週兩堂課的特色課程授課內 容不同，因此以各班特色課程教學模式作為分類標準，其中除了合作教師採用本研究教學模 式，其他班級之教學模式皆與本研究無相關。
該校特色課選課制度採自願序，依據合作教師表示探究組學生志願序大多落在三、四志 願，原先對科學實驗的課程興趣不大。本特色課程的教學模式屬於食譜式或結構式教學，教 師會明確告知實驗步驟，學生依循步驟得出實驗結果並完成學習單後，即為一次完整的課程。
在本研究探究課程開始之前，已進行過兩次利用平板進行簡易的測量與分析，學生對於如何 使用平板作為測量工具已有初步的認識。
另一方面，由於本研究設計之課程除了執行於該高中，亦執行在其他縣市之高中營隊活 動，因此問卷測驗對象包含了兩種不同授課時間與環境的學生，並將兩者分析結果互相比較。
二、研究設計
本研究於106學年度第二學期進行，於學期初針對高中一年級各班級學生進行前測測驗，
再於特色課程進行研究設計課程，最後於學期末再次進行後測測驗。
根據合作高中之特色課程內容分類三種組別，如表 5。第一種是使用智慧科技產品進行 探究式課程的學生共19位，稱為探究組，探究組即是本研究設計課程之執行對象。第二種使 用智慧科技產品但無進行探究課程的學生共 19 位，稱為無探究組。第三種為無使用智慧科 技產品也無進行探究式課程的學生共 72 位，視為接受一般講述式教學的學生，簡稱為無智 慧科技組。
表5：不同分析組別與人數對應關係
特色課程 學生人數：110
探究組 學生人數：19
無探究組 學生人數：19
無智慧科技組 學生人數：72
本研究分析方法是依據上述的三種組別兩倆互相比較，如圖 3，包括探究組與無探究組 探討探究式教學對探究能力的影響；探究組與無智慧科技組探討進行本研究之學生與一般學 生之間的差異。
圖3：不同分組模式探討對科學探究能力的影響
三、研究工具
研究者採用的評量工具包含「學習表現測驗—前測」、「PISA素養試題—後測」及「課 後問卷」。前後測驗的評分方式主要是測驗學生的探究能力程度，因此子項的評分偏向以「能 不能」做到指標要求而非評斷答題的「正不正確」。為了瞭解學生的科學探究能力是否有成 長趨勢，本研究運用IBM SPSS進行共變數分析和成對樣本T檢定，以及Excel計算Effect size數值判定效應程度。
（一）學習表現測驗—前測
前測試題為針對自然科領域綱要草案（教育部，2016）之普通高中學習表現子項作為探 究能力子項，包含思考智能與問體解決，以子項敘述作為參考評分指標。前測試題以喇叭與 聲波之間的相關知識與應用作為問題情境，全部共五題。前測試題部份內容如附錄一。
（二）PISA素養試題—後測
後測試題同樣以學習表現作為探究能力子項，為了避免學生第二次寫相同題目時會感到 不耐煩，因此從PISA試題（OCED，2006）中挑選適合的試題與修改部分題目，作為後測試 題，每一子項的評分指標數量皆與前測相同，後測試題部份內容如附錄二。
（三）課後問卷
課後問卷填寫對象除了本研究學生，也包含同樣進行本探究課程的營隊學生，除了擴大
範圍以了解學生的對於本課程的評價，亦可將兩組填寫結果互相比較。問卷主要探討學生進 行智慧型產品融入探究與實作的課程，是否增進智慧科技、網路資源與教育學習連結，以及 由學生自評自己是否能得心應手地進行探究課程的活動。問卷內容詳如附錄三。
肆、研究結果與討論
根據「參、研究方法」的研究設計與流程，依序進行兩倆組別互相比較的分析方式了解 不同環境因素對探究能力的影響，以及課後問卷分析。本章節包含「探究教學模式對探究能 力變化情形」、「課程設計對探究能力變化情形」、「課後問卷分析」。
一、探究教學模式對探究能力變化情形
為了瞭解探究教學是否影響學生探究能力，以探究組（19人）與無探究組（19人）兩組 別的前後測驗成績進行共變數分析，及依序進行迴歸係數同質性檢驗、Levene’s同質性變異 數檢定、組間效應項檢定。迴歸係數同質性檢驗結果得到「組別*前測」的顯著性數值為0.151
（>0.05），表示前測測驗與探究教學的差異沒有互相作用，因此符合共變數分析的同值性假 設，方可繼續進行共變數分析。Levene’s 同質性變異數檢定結果顯著性達 0.210（>0.05），
表示兩組的後測成績之誤差變異數無顯著影響。組間效應項檢定結果得到「組別」之顯著性
數值為 0.002（<0.05），表示探究教學的有無對後測結果有顯著差異。最後兩組別成對比較
結果如表6，探究組（19人）調整後平均值高於無探究組3.809，表示探究組（19人）探究
能力成長幅度較無探究組成長幅度高。
表6：探究組與無探究組之調整後平均值結果
編號 平均值 標準誤差 95%信賴區間 下限 上限
探究組 11.980* 0.793 10.330 13.629
無探究組 8.171* 0.729 6.654 9.688
*a.模型中出現的共變數是根據下列值估計：前測總分＝6.792
從共變數分析的結果得到探究教學能夠提升學生的科學探究能力，且比較圖4中兩組的 ES值，可以發現探究式教學有顯著提升「批判思辨」、「計畫與執行」、「分析與發現」以 及「討論與傳達」。
圖4：探究組與無探究組之ES值比較
0.46
1.74
1.07
0.27
1.75
2.27
0.58
1.36
0.15
0.4
0.95
0.35 0
0.5 1 1.5 2 2.5
想 像 創 造
推 理 論 證
批 判 思 辨
建 立 模 型
思 考 智 能
總 成 績
思考智能
探究組 無探究 組
0
1.45 1.25 1.45
1.99
2.27
0.36
-0.68
0.22
-0.13 -0.16
0.35
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
觀 察 與 定 題
計 畫 與 執 行
分 析 與 發 現
討 論 與 傳 達
解 決 問 題
總 成 績
問題解決
探究組 無探究 組
二、課程設計對探究能力變化情形
為了瞭解進行本研究課程的學生相較於一般生其探究能力變化的差異，將探究組（19人）
與無智慧科技組（72人）進行比較分析。首先將探究組與無智慧科技組前後測分數做成對樣
本T檢定及ES值，如表7，探究組在「思考智能」、「問題解決」與「總成績」達到顯著差
異，ES值達高度效應，而無智慧科技組僅有「思考智能」達到顯著差異，ES值達高度效應，
「問題解決」與「總成績」ES 值分別為未達輕度效應與輕度效應。圖5 將探究組（19人）
與無智慧科技組（72人）各子項ES值做圖比較各子項的成長幅度，顯示出多數子項成長幅 度以探究組（19人）較多。而少數ES值較低的子項中，「想像創造」與「建立模型」僅有 達到輕度效應，「推理論證」探究組與無智慧科技組之間差異不多，「觀察與定題」則是以 無智慧科技組（72人）有顯著成長。
表7：探究組各項度ES值大小
子項 組別
前測 平均值 標準差
後測 平均值 標準差
p
顯著性 Effect size
思考智能
探究組 3.18 0.98 5.55 1.63 0.003 高度效應
無智慧
科技組 3.08 1.14 4.13 1.65 0.006 高度效應
問題解決
探究組 3.91 1.30 6.64 1.43 0.001 高度效應
無智慧
科技組 4.08 1.41 3.75 2.11 0.504 未達輕度效應
總成績
探究組 8.00 1.83 12.70 2.54 0.000 高度效應
無智慧
科技組 7.17 1.34 7.88 3.18 0.293 輕度效應
圖5：探究組與無智慧科技組之ES值比較
0.46
1.74
1.07
0.27
1.75
2.27
0.00
1.54
-0.27 -0.18
0.73
0.29
-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
想 像 創 造
推 理 論 證
批 判 思 辨
建 立 模 型
思 考 智 能
總 成 績
思考智能
探究組 無智慧 科技組
0.00
1.45 1.25 1.45
1.99
2.27
0.81
-0.17 -0.06
-0.61
-0.19
0.29
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
觀 察 與 定 題
計 畫 與 執 行
分 析 與 發 現
討 論 與 傳 達
解 決 問 題
總 成 績
問題解決
探究組 無智慧 科技組
三、課後問卷分析
問卷調查對象除了研究施測班級學生，研究者於某營隊中進行同樣課程後，亦讓學生填 寫相同的課後問卷，作答人數個別為探究組16人及營隊組37人。問卷分析探討內容分為以 下三點敘述。
（一）智慧產品及網路資源與教育學習的連結程度
圖6中的連結程度是計算每人與每項問題的分數平均值後，再換算成百分比數值。數值 顯示兩組學生於課後對於個人學習能力與善用智慧型產品學習已有高度的自我認可，但向外 分享智慧科技的學習優點之意願性較低。
圖6：智慧產品及網路資源與教育學習的連結程度關係圖
（二）探究與實作課程的適應程度
圖7顯示整體學生對實作類型的課程適應程度較高，其中個人實作能力的自我認可程度 相比下較低，而小組活動的喜愛程度在兩組間有些許的落差。
圖7：探究與實作課程的適應程度關係圖
80.63
54.69 78.11
69.93
0 20 40 60 80 100
A-1 A-2
探究組 營隊組
72.27
80.47 82.14
70.78
79.72
92.31
0 20 40 60 80 100
B-1 B-2 B-3
探究組 營隊組
依據學生對小組合作的看法敘述，歸類成下表 8。以「彼此交換想法」及「合作解決難 題」較多人認為是小組合作作為學習方式的優點，也有小部分學生不贊同，除了個人個性之 外，與組員是否相處融洽也是影響對實作活動的觀感因素。
表8：學生對小組合作的想法類型比較
敘述類型 數量（個）
探究組(16人)營隊組(37人) a可以與組員互相交換想法，幫助自己意識到不同的觀點。 8 11 b組員之間可以互助合作，一同解決複雜的問題。 5 11
c在活動中彼此互相學習優點。 0 3
d組員之間互動關係良好，喜歡與組員相處。 3 2 e不一定，人多容易做實驗，但討論時也難免會有紛爭。 1 0
f組員不專心。 0 2
g個性孤僻，不擅長與他人相處。 1 0
（三）課程評價
表 9 總結一些較多人提出喜愛課程的原因，包含原理發生的現象生動有趣，讓學 生可以更直接地感受到其中的奧妙。以及實作最後若能得到成果，對於活動的印象就 較為深刻。
表9：最有印象的主要原因
探究組 營隊組
現象很有酷很有趣。
當天天氣很熱。
實驗很有趣。
實驗過程很順利，有成功得到結果。
對這方面的領域有興趣。
伍、結論
依據「肆、研究結果與討論」的分析結果，對於不同的教學模式對學生的探究能 力有影響，因此本章節根據前後測分析與問卷調查的結果，進行統整與檢討，依序分 為「分析結果」、「課程設計檢討」做討論。
一、分析結果
根據探究組與無探究組成績分析的結果，進行探究式教學的學生整體探究能力有
顯著的差異，尤其探究組在「問題解決」整體子項有相當明顯的成長，表示探究式教
學能夠讓學生學習進行實驗中規劃、執行與分析等相關的步驟，進而提升該方面的能
力。
根據探究組與無智慧科技組成績分析的結果，除了「推理論證」、「建立模型」
以及「觀察與定題」探究組沒有比無智慧科技組有較好的成績，其他子項成績在探究 組有明顯的成長差異，尤其在「問題解決」的學習表現相當優異。
綜合結果可以了解到探究與實作的教學活動能夠有效的提升學生的探究能力，而 在課堂中融入智慧科技產品能夠增加課程豐富度，學生參與度隨之上升，並且學生也 體會到如何利用智慧科技增進知識，探究能力能夠與時並進。
二、課後設計檢討
根據分析結果，部分子項成績並沒有表現相當優異，可能由於課程缺失該子項的 過程，造成活動中沒有確實讓學生進行並體會。然而活動時間的長短會因為不同環境 與當下的情況有所限制探究與實作的過程，成了研究中最無法改變的因素之一。因此 若考量到課程進行的時間有限制的情況下，列舉課程設計應修正的項目。
（一）實驗接近尾聲時，教師應與學生進行簡易的討論並提出引導式問題，讓學生在整理數 據分析結果的過程不僅僅是發現現象的規律，還能夠從教師提供的問題進一步思考現象可能 發生的原因。
（二）
本研究兩次課程的主題應有延續性，比如第一次課程以探討現象原理為主，第二次課 程則讓前次課程認知到的概念結合日常生活做進一步的探討，如此有更多的時間進行主題全 面的研究與認識，學生也有更多機會體驗所有子項的探究能力。參考文獻
1. OCED（2006）。科學樣本試題。資料檢索日期：2018 年 5 月 21 日，網址：
http://pisa.nutn.edu.tw/sample_tw.htm。
2. 洪振方（2003）。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師大學 報，2013，15，641-662。
3. 國家發展委員會（2016） 。106 年持有手機民眾數位機會調查報告。
4. 教育部（2014） 。十二年國民基本教育課程綱要總綱。
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Introducing Smartphone APP into High-School Special Physics Course
Yan-Hong Lin 1, Jia-Rui Bai 2 and Chih-Ta Chia 2
*
1 Department of Physics, National Taiwan Normal University
2 Taipei Municipal Heping High School
*Corresponding author: [email protected] Abstract
This study designed two curricula for integrating smartphones into inquiry-based courses. The first is to use a mobile phone to measure the coefficient of restitution of a ball hitting the ground. The second is to observe and measure the phenomenon of sound resonance. In addition, a questionary was conducted before and after the two courses to explore the degree of influence on students' scientific inquiry ability, and a total of 38 students participated in the two courses. These 38 students were divided into two groups, and each had 19 students. One group did the two experiments the traditional way, while the other group learned in the inquiry way. For reference, the questionary was also introduced for the first-year high school students who did not take the two courses, and we collected 72 responses.
We analyze to understand the impact of different teaching modes on students' inquiry ability:
1. Compare the implementation or non-implementation of smart technology teaching, and explore whether the smart technology teaching can help improve inquiry ability;
2. In the same environment of smart technology teaching, we investigate the effect of implementing or not implementing inquiry-based teaching on inquiry ability;
3. The questionary responses of the non-smart technology group reference this research on students' inquiry ability.
The final results showed that using smart-device in teaching improves the two inquiry abilities:
"critical thinking" and "model building". Moreover, inquiry-based teaching helps improve the three more inquiry skills; "planning and execution", "analysis and discovery", and "discussion and communication". Students learn to use smart technology for their studies during the teaching, and most of the students feel interested in using smart devices in doing measurements.
Key words
:
Smart Technology, Smartphones, APP, Inquiry-based Learning, Coefficient of Restitution, Sound Resonance附錄一、前測部分試題
圖為動圈式喇叭的剖面示意圖，由永久磁鐵、線圈、圓形振膜構成。永久磁鐵為 固定不動，且 N 極向右、S 極向左；振膜與線圈相連且可以前後移動。請選出喇叭的 運作原理，並根據原理解釋振膜如何前後快速移動發出聲音？
歐姆定律 (B)安培右手定則 (C)庫倫定律 (D)法拉第電磁感應定律 (E)楞次定律
推理論證
be-tr-1-1.能根據選擇的選項提出相對應的原理敘述。
be-tr-1-2.能理解使振膜震動必須通入隨時間變換方向的交流電。
be-tr-1-3.能理解振膜振動由磁鐵磁場和線圈磁場互相吸引與排斥。
建立模型
be-tm-1-1.能建立由電力轉成振膜動力再轉成聲音的過程。
討論與傳達
be-pc-1-1.能清楚描述產生聲音的因果關係。
附錄二、後測部分試題
小德有興趣研究地球大氣層的平均溫度和地球上二氧化碳排放量之間的關係。他 在圖書館找到下面兩幅曲線圖。
小德從曲線圖得出結論，認為地球大氣層平均溫度的上升，顯然是由二氧化碳排 放增加而引起的。但小德的同學小妮不同意他的結論。她比較兩幅曲線圖，指出其中 有些資料並不符合小德的結論。請從曲線圖中舉出一項不符合小德結論的資料，並解 釋答案。
分析與發現 af-pa-5-1.能比較對照上下圖形的曲線關係。
討論與傳達 af-pc-5-1.能清楚傳達答案解釋的含義。
承上題，小德想要在實驗室驗證二氧化碳含量會影響大氣溫度，請問你認為小德 應該如何設計實驗？
想像創造 af-ti-6-1.能依據問題敘述提出解決問題的想法。
建立模型
af-tm-6-1.能思考地球大氣與太陽熱能之間的模型，建立相關聯器材架設方 式。
討論與傳達
af-pc-6-1.能清楚描述實驗內容。
附錄三、課後問卷
1. 下列描述中勾選相符的程度。
完 全 符 合
大 部 分 符 合
一 半 符 合
少 部 分 符 合
完 全 不 符 合 A-1我比以往更加了解如何學習物理與科學。
A-1現在我會利用APP與網際網路幫助我獲取知識。
B-1在實驗開始之前，我能構想實驗的方向與如何進行實驗。
B-1在實驗完成之前，我能進行實驗結果的預測。
B-1能清楚了解並適時調整實驗操作的步驟。
B-1能將實驗數據繪製成數據圖並理解其含義。
A-1藉由APP進行實驗，能更了解相關的物理知識。
A-1課程的實驗設計，能激發我學習科學的動力。
A-1利用手機或平板做實驗很方便也很有趣。
A-2我樂於向家人介紹、分享如何用APP做實驗。
A-2我樂於向朋友與同學介紹、分享如何用APP做實驗。
B-2小組員和我一起分工合作很順利。
B-2能虛心接受老師或組員給我的建議。
B-2組員能虛心接受我或老師給他的建議。
B-2我與小組員會和其他組別同學交換意見。
