本研究旨在研發一「野外考察」（Field Trip）之地球系統多元化教學模組（Earth System - Field trip Instructional Module，ESFIM），並藉由實驗教學研究評估此模組對於高中二年級學生之影響，研究結果期能提供未來高中統整式戶外科學課程設計與發展之參考方向。ESFIM設計的原則為四階段的「學習環模式」（A learning cycle model），包括：引起動機、調查研究、分析解釋、應用評估，作為貫穿整個教學模組的主要流程與步驟。研究工具包括「戶外科學學習環境量表（Science Outdoor Learning Environment Inventory， SOLEI）」（Cronbach’s α＝ .89～ .91）、「ESFIM課程回饋表」（Cronbach’s α＝ .91～ .95）、「地球科學學習態度問卷（Attitude Toward Earth Science Inventory， ATESI）」（Cronbach’s α＝ .95）與晤談工具。研究設計採用實驗研究法之單一組前後測設計，共進行三次實驗教學研究，分別以台北市某市立高中（第一次n=39，第三次n=38）及台灣東部某國立高中（第二次n=34）男女合校之高中二年級第一類組選修地球科學之學生為研究對象。評量工具施測於ESFIM教學之前後，另於教學後二週內進行教師及學生之晤談工作。最後，以敘述性統計、t考驗（paired samples t test）、相關分析（correlation）以及線性迴歸分析（linear regression）等統計方法分析量的資料；質的資料乃經過編碼及三角校正後，進行深入探討並與量化資料作交叉分析。研究結果顯示：
一、 經過ESFIM教學後，學生對實際經歷的戶外科學學習環境之態度似乎有比預期中較高之趨勢，其中尤以第二次的實驗教學達到統計上的顯著水準（p < .01），並有相當大的效果量（Cohen's d值為 .99），顯示參與第二次實驗教學之教師所營造出的整個戶外教學情境與氣氛是非常成功的。
二、 學生對ESFIM的感受與其在SOLEI的後測表現上有高度之相關，意味著透過ESFIM的教學，學生在兩份量表填答的反應態度上是趨向一致的，彼此間不但互相呼應，更顯示出在未來的相關戶外教學課程中，學生對於課程回饋反應高者，其在對戶外科學學習環境的感受上也有相同之趨勢。。
三、 影響學生在SOLEI表現及ESFIM回饋反應之可能因素有學生的學習動機強弱、開放式之課程對學生的影響、學生與教師間的互動、戶外課程時間的充足等。
四、 學生之SOLEI及對地球科學學習態度前測與其在SOLEI後測及ESFIM課程回饋之間呈中度至高度正相關，意味著教師應可在教學前可以從學生的預期態度上，預估學生在教學後可能對此課程的感受程度。
五、 學生之SOLEI前測及對地球科學學習態度對於其在SOLEI後測及ESFIM課程回饋表現的影響，具有中度的預測力，顯示未來教師在實施類似ESFIM的教學課程時，也許可以從學生於教學前的SOLEI觀感及對地球科學學習態度，針對教材與教學上做適當之調整。
六、 學生對於ESFIM均表示滿意；教師亦認為這樣的多元教學模組值得在中學階段推行。而學生之正向回饋與表現，呼應了ESFIM之設計理念與期望。
七、 因學生的野外考察經驗過少，造成學生在設計實地調查項目上的困難，同時教師須將學生來自實際的研究調查進行統整，為學生與教師之主要困擾來源。

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