本研究旨在發展以108課綱跨科概念學習之核心內容，將NGSS之思考型跨學科概念結合於教學中之國小階段「系統與尺度」跨科概念教學內容，並透過實際教學檢核此教學內容之有效性。
本研究先以106學年度花蓮某小學四年級三個班級學生共72人做探索性研究，接著以準實驗研究設計，以107學年度四年級三個班級的學生共80人為研究對象，以發展「系統與尺度」跨科概念教學內容之教案進行教學。蒐集教學過程錄影、前後測驗學生答題情形與晤談錄音進行分析，並將學生前後測分數分別進行成對樣本t檢定，以了解在不同教學內容下學生進步之情形；接著以單因子共變數分析，以了解在不同教學內容下學生學習之差異。
研究結果顯示，四年級學生有能力學習系統與尺度跨科概念，而發展出的教學內容能有效提升學習系統與尺度之概念。面對108課綱自然領域系統與尺度概念之教學，教育工作者可以將系統與尺度跨科概念教學內容作為教學上之參考。

The purpose of this study is to develop a crosscutting concept teaching contents for teaching "system and scale" that uses the core content of interdiscipline concept learning based on the 108 syllabus. These contents combine NGSS thinking crosscutting concept meanings for teaching system and scale concepts at the elementary school level and to verify the effectiveness of these teaching contents through practical teaching. In this study, a total of 72 fourth grade students from three classes in an elementary school in Hualien in the 106 academic year (2018) were evaluated via an exploratory research design. The following academic year (2019), a total of 80 students in three classes of the fourth grade were evaluated via a quasi-experimental research design for the development of the "system and scale crosscutting concept teaching contents" for teaching. In order to understand the students’ progress under the different teaching modes, video of the teaching process was collected, students were interviewed and their answers qualitatively analyzed, and a paired sample t-test and an analysis of variance were conducted for the students’ pre- and post-test score. The research results show that the fourth grade students have the ability to learn the system and scale crosscutting concepts, and the developed teaching contents can effectively improve the learning of the concepts of system and scale. Educators could use the "system and scale crosscutting concept teaching contents" as a reference for teaching science in 12-Year Basic Education to improve learning among students.

第一章 緒論 1
第一節 研究背景、重要性與動機 1
第二節 研究目的與待答問題 5
第三節 名詞釋義 5
第四節 研究限制 7
第二章 文獻探討 9
第一節 學科統整 9
第二節 跨科概念 13
第三節 系統與尺度跨科概念 36
第三章 研究方法 67
第一節 研究架構 67
第二節 研究流程與課程發展流程 68
第三節 研究對象 76
第四節 研究工具 77
第五節 分析方法 82
第四章 結果與討論 85
第一節 學生在系統與尺度跨科概念之想法類型 85
第二節 國小四年級學生在系統與尺度跨科概念教學之學習困難 109
第三節 國小四年級學生系統與尺度概念教學後之學習結果 116
第五章 結論與建議 129
第一節 研究結論 129
第二節 研究建議 132
參考文獻 135
附錄一 系統與尺度概念試卷 139
附錄二 系統與尺度概念試卷評分標準 143
附錄三 系統與尺度概念教案 146
附錄四 一般教學教案 168

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