名詞解釋 一、探究 一、探究

探究具有多種意涵，包括科學探究、探究學習以及探究教學(Anderson, 2002)。科學探究意旨 科學家探索自然的方法，並且基於證據提出相符合的解釋。探究學習意指學生主動進行學習的歷 程，強調學生能夠主動經歷類似科學家探索自然世界的歷程。而探究教學則指探究即是一種能讓 學生實際歷經科學家探索自然世界教學活動(Anderson, 2002)。多數學者對於探究的定義主要著 重在科學家的探索過程以及學生如何學習科學家探索自然世界的歷程(Hofstein & Lunetta, 2004;

NRC, 1996, 2000)。NRC (2000)認為探究是學習科學以及瞭解自然與物質世界現象的一種方式。

本研究所指探究為 Hofstein 和 Lunetta (2004)所作之操作型定義，即探究是一種擷取自科學家使 用証據去研究自然世界而研讀、思考與詮釋的方法，強調學習者能夠主動研究、提出觀點、基於 證據而詮釋結果並且為自己陳述做辯駁。

二、簡單性探究

雖然探究一詞有許多的意涵，然而教師或是學生對於探究的看法容易只著重在科學方法的學 習，強調階段性的探究任務，包括：提出問題、設計實驗、收集數據、分析數據、獲得結論。本 研究所指簡單性探究(simple inquiry)即為在探究過程中只強調理論驗證的動手操作而無系統思考 準 則 ， 忽 略 探 究 過 程 中 的 認 知 功 能 (Anderson, 2002; Barrow, 2006; Chinn & Malhotra, 2002;

Windschitl et al., 2008)，形成以科學過程技能為主的學習模式。

三、真實性探究

有別於驗證性的實驗探索，真實性探究強調科學家真實進行科學研究的過程，能夠實際針對 生活情境或自然現象問題進行研究並獲得解決的歷程(Chinn & Malhotra, 2002)。真實性探究所指 即為科學家實際進行科學研究活動的過程(Dunbar, 1995; Latour & Woolgar, 1986)，包括：設計複 雜的實驗流程、計劃與實際測量多重變因、使用科技縮小人為誤差以及能夠整併多重的研究結果

提出強而有力的科學模型(Chinn & Hmelo-Silver, 2002)。本研究所指之真實性探究為學生實際針 對特定主題，在教師的引導下，師生都未知結果的情形下進行科展活動的探究，強調師生共構歷 程中學生主動研究、提出觀點、基於證據證成而詮釋結果並且為自己陳述做辯駁與反思。

四、真實性探究教學

真實性探究教學著重在學生可以從探究歷程中學習科學家的認知歷程與認識觀點。教學活動 可以視為真實性探究條件有四，包括：(1)提供機會讓學生產生科學知覺，過程中不知悉正確答案；

(2)讓學生像科學家般對生活週遭的問題進行研究；(3)促使學生理解並評估證據來源的多樣性；

(4)讓學生能夠評價所收集數據的好壞，判斷數據的有效性，是否能夠形成一致性的趨勢(Toth, Suthers, & Lesgold, 2002)。本研究所指之真實性探究教學即指學生在教師的引導下，進行師生都 未能明確知悉結果的特定主題，過程中學生能夠證成與反思自己的研究結果，並與指導教師共同 討論疑慮以修正所提出的外顯模型。

五、模型

模型的種類具有多種的形式，可以是一個事件、一個過程或是一套系統或者是三者的混合體 (Gilbert & Boulter, 1998)。以此來說，模型可以是為了特別目的而簡化所觀察實體的描述(Rouse &

Morris, 1986)，也可以是理想化或視覺化表徵特別的實體(Francoeur, 1997)。Crawford 和 Cullin (2004)認為科學過程中，經由觀察、收集數據、確認數據的趨勢型態的解釋與考驗，皆可稱為科 學模型，也就是說模型可以是特定學科社群經由特定活動所形成的表徵(Lehrer & Schauble, 2003)，

因此，對於科學理論的任何外在描述都可以稱為模型(Buckley & Boulter, 2000)形成模型家族 (Giere, 1988)或是模型家族的家族(陳瑞麟，2004)。本研究所指之模型為一個系統性的觀點，其內 部包括觀點的組成變因以及變因之間的關係，可以是具體模型，例如：飛機模型是由機頭、機身 以及機翼彼此組合而成。或是抽象的科學概念模型，例如：牛頓第二運動定律模型，必須包括作 用力、物體質量、加速度以及三者之間的關係，亦可以多重模型的組合所形成的模型家族，例如：

學生可以針對特定自然現象建構出具體、動作、視覺、語彙以及數學表徵模型的集合。科展過程 中因為師生都不清楚最後的結果，因此所建構的外顯模型為師生共構的結果(Keys & Bryan, 2001;

Maskiewicz & Winters, 2012)；而課程教學學生所建構的模型指學生於紙筆測驗、晤談中外顯化表 徵學生想法的外顯模型。

六、表徵模型

表徵可以是任何一種符號形式(Ainsworth & van Labeke, 2004; Boulter & Buckley, 2000)，而 模型意指組成物件與物件之間的關聯(Giere, 1988)。本研究所指表徵模型是指五種符號形式能夠 呈現出組成物件與物件之間的關係，包括：具體表徵模型-所組織的實驗器材；動作表徵模型-實 驗過程的操作行為；視覺表徵模型-透過視覺圖像呈現，包括表格、關係圖；語彙表徵模型-針對 各種表徵模型所作的解釋內容以及數學表徵模型-數學關係式。

七、假說模型

假說意指研究者針對研究問題提出暫時性猜測的命題，而模型意指組成成分之間的關係，

因此本研究將尚未獲得證成的假說皆視為假說模型。

八、已建模型

模型意指經由特別目的而簡化觀察的實體描述(Rouse & Morris, 1986)，或是理想化與視覺 化進行表徵的實體(Francoeur, 1997)。本研究所指已建模型為學生或科學家所建構之暫時性模型，

而此模型可藉由外在訊息(包括：生活情境經驗、實驗收集數據或是相關科學概念)進行檢驗以證 成模型的合理性，接續才能進行遷移或是修正與重建的路徑。

九、中觀模型

本研究所指中觀模型強調中介(middle out)的過程，具備兩種意涵，其一為視覺表徵或是語 彙模型，主要是學習者會藉由巨觀現象形成數據資料之後形成視覺圖像模型或是語彙模型再形成

數學型態的科學符號模型；其二是強調巨觀現象與科學符號之間的連結關係。

十、模型本位的學習

本研究所指模型本位的學習(model-based learning)意指學生在科學建模情境中的學習情形，

主要強調學生建構自然現象或是生活情境內、外顯模型的歷程。學習過程中學生協調外在資訊與 原先的想法，形成物件、過程以及交互作用的表徵形式(Buckley & Boulter, 2000; Louca, Zacharia,

& Constantinou, 2011)，強調內外顯模型內部組成物件或是物件之間的關聯以展現出模型的功能 (Giere, 2010)。

十一、模型本位的教學

本研究所指模型本位的教學(model-based teaching)意指教師提供課程或是鷹架策略以促進學 生進行以模型為主的學習歷程。教師提供訊息資源、學習活動以及教學策略，協助學生進行特定 自然現象或是生活情境問題的內、外顯模型的建構歷程(Gobert & Buckley, 2000)，以促進學生發 展解釋模型以符合證據、修正既有模型以符合新的證據、考量證據的強度以及理解模型本質等 (Pluta, Chinn, & Duncan, 2011)。

十二、模型本位探究

本研究所指模型本位探究意指將模型觀點含攝在探究歷程中，強調以模型的理念架構納入 探究的歷程中形成模型本位探究學習 (model-based inquiry learning)或是模型本位探究教學 (model-based inquiry teaching)，期望學生能夠經歷相似科學家的真實性探究(鐘建坪，2010; Louca

& Zacharia, 2012; van Joolingen, 2004)。雖然探究實質面向有三，包括：認知、動手操作以及科 學本質觀的學習，然而只使用探究容易讓人誤解為科學方法的學習，只著重在過程技能。模型 本位探究透過模型與建模認識觀點組織科學歷程，強調內、外顯模型經過修正與精緻化的知識 建構，同時著重學習科學本質、科學概念知識、特定領域建模能力以及科學過程技能。

十三、建模歷程

建模即是建構模型的歷程。本研究參照邱美虹等 (送審中)可以依據模型建構的屬性做出不 同建模階段的區分，包括：模型選擇與描述、模型分析與評估、模型建立、模型效化、模型調 度以及模型重建。模型選擇與描述指學生從建模開始至提出情境內變因之間的可能關係；模型 分析與評估為學生為了確認變因關係進行實驗至製作關係圖期間；模型建立是指學生從關係圖 中確認出數據模型或是變因間的關係為止；模型效化指出學生為檢驗模型合理性所進行的檢驗 與證成過程；模型調度是從學生建構出一個或數個合理的外顯模型之後將之遷移到相關情境的 過程；模型重建指學生在效化與調度階段發現若已建模型的局限時，則需要進行模型的修正才 能獲得更具解釋與預測能力之外顯模型的過程。

十四、建模能力

研究者參照邱美虹等 (送審中)可以依據模型建構的屬性做出不同建模階段的區分，本研究