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大一學生在生物探究學習前後之科學探究觀

在本節中,將從全班學生和接受研究者設計融入科學本質探究歷程之學生(A、B 組) 在生物探究學習前後所呈現之科學探究觀整體面向及科學方法-研究方式、科學方法-觀 察歸納、條件、資料和證據等部分進行探討。

一、科學探究觀整體面向

在科學探究觀整體面向部分,主要根據學生進行科學探究觀工具(VOSI)施測結 果分析來探討。由下表 4-3-1 和 4-3-2 分別呈現全班學生和接受研究者設計融入科學探 究觀探究歷程之學生(A、B 組)在科學本質觀工具前後測所呈現觀點之分析情形。

表4-3-1:全班學生科學探究觀工具前、後測所呈現之觀點分析(n=41)

VOSI 施測 N2 T2 I2

T11 14 26 1

科學方法-研究方式

T21 15 16 10

T1 12 24 5

科學方法-觀察歸納

T2 11 15 15

T1 0 21 20

條件 T2 1 18 22

T1 23 14 4

資料和證據

T2 19 13 9

註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604)。

2N-「天真型想法(naive)」,學生的回答和科學探究的方向是不一致的;T-「過渡型想法 (transitional)」,學生的回答和科學探究的方向是部分相同的,但不是全部;I-「知識型想 法(informed)」,學生的回答和科學探究的方向是全部一致的。

表4-3-2:A、B組學生科學探究觀工具前、後測所呈現之觀點分析(n=11)

VOSI 施測 N2 T2 I2

T11 3 8 0

科學方法-研究方式

T21 4 6 1

T1 6 5 0

科學方法-觀察歸納

T2 4 3 4

T1 0 3 8

條件 T2 0 6 5

T1 6 3 2

資料和證據

T2 5 2 4

註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604)。

2N-「天真型想法(naive)」,學生的回答和科學探究的方向是不一致的;T-「過渡型想法 (transitional)」,學生的回答和科學探究的方向是部分相同的,但不是全部;I-「知識型想 法(informed)」,學生的回答和科學探究的方向是全部一致的。

為了更清楚的呈現兩者的變化,將以上之數據轉成下圖 4-3-1 和圖 4-3-2 呈現:

圖 4-3-1:全班 VOSI 觀點前後變化 圖 4-3-2:AB 組 VOSI 觀點前後變化

註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604) 註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604)

2Sd1-科學方法-研究方式,Sd2-科學方法-觀察 2

Sd1-科學方法-研究方式,Sd2-科學方法-觀察 歸納,Ve-條件,De-資料和證據。 歸納,Ve-條件,De-資料和證據。

由上圖 4-3-1 和圖 4-3-2 可知,在科學探究觀的整體面向上,學生一開始在「條件」

觀點上未呈現出天真型,,在後測中也只有 1 人呈現天真型,故學生在對此觀點是有所 理解的。

此外,接受研究者設計融入科學探究觀探究歷程之學生(A、B 組)在「科學方法-研 究方式」的前後變化上,和全班的變化是較相似的,是由過渡型轉變為天真型或知識型。

而另外三個向度接受研究者設計融入科學探究觀探究歷程之學生(A、B 組)則和全 班有不同的變化。在「科學方法-觀察歸納」觀點部分,全班學生的觀點天真型部分較 無變化,其他則由過渡型轉為知識型為多,AB 組學生在這部分則是往知識型的部分增

加;在「條件」部分,全班學生由過渡型往知識型變化,而 AB 組的學生則略為由知識 型轉為過渡型;在「資料和證據」部分,全班學生由天真型往知識型變化,而 AB 組學 生則由天真型或過渡型往知識型變化。

就整體而言,研究者設計融入的探究歷程似乎並未對學生的科學探究觀點有明顯的 增進,而在 Lederman 等(2005)的研究中也提及,教師所設計的教學活動對學生的科 學探究觀點學習而言,並不一定是明確的且對學生的學習有幫助的。因此,在研究中較 值得注意的是學生是如何表達其觀點的以及其轉變的類型,因此下面將更進一步針對各 觀點進行討論。

二、科學方法-研究方式

在科學方法-研究方式部分,主要欲瞭解學生對於「科學家進行研究活動,採用何種 科學方法或步驟」之科學探究觀點。針對學生在科學探究觀問卷的回答,將學生分成天 真型(N)、過渡型(T)及知識型(I)三種,在下表 4-3-3 和表 4-3-4 中分別呈現全班學生和接 受研究者設計融入科學探究觀探究歷程之學生(A、B 組)前後測觀點變化分析。

表4-3-3:全班學生科學探究觀工具之「科學方法-研究方式」觀點分析(n=41)

T1-T21 人數 T1-T21 人數 T1-T21 人數 N-N2 6 T-T2 8 I-I2 0

N-T 7 T-I 9 I-T 1

N-I 1 T-N 9 I-N 0

註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604)。

2N-「天真型想法(naive)」,學生的回答和科學探究的方向是不一致的;T-「過渡型想法 (transitional)」,學生的回答和科學探究的方向是部分相同的,但不是全部;I-「知識型 想法(informed)」,學生的回答和科學探究的方向是全部一致的。

表4-3-4:AB組學生科學本質觀工具之「科學方法-研究方式」觀點分析(n=11)

T1-T21 人數 T1-T21 人數 T1-T21 人數 N-N2 1 T-T2 4 I-I2 0

N-T 2 T-I 1 I-T 0

N-I 0 T-N 3 I-N 1

註:1T1-第一次施測(9509);T2-第二次施測(9604)。

2N-「天真型想法(naive)」,學生的回答和科學探究的方向是不一致的;T-「過渡型想法 (transitional)」,學生的回答和科學探究的方向是部分相同的,但不是全部;I-「知識型 想法(informed)」,學生的回答和科學探究的方向是全部一致的。

研究者根據學生在「科學探究觀問卷」前後測分類結果,將全班學生和 A、B 兩組

和由天真型變為過渡型較多,在 AB 組則是由天真型變為過渡型較多;簡單化部分,不 論全班或 AB 組都是由過渡型變為天真型較多。

為了更清楚了解參與研究者設計之探究歷程的學生探究學習和其觀點變化間的對 照,將 AB 組學生在前後測的觀點變化情形,由下圖 4-3-5 呈現。

圖 4-3-5:A、B 組學生之科學探究觀「科學方法-研究方式」觀點

由上圖 4-3-4,我們可以發現在歷經探究歷程後,AB 組的學生在「科學方法-研究 方法」觀點呈現簡單化變化為多,但由圖 4-3-5 再細看學生的變化情形,可知在科學探 究觀問卷上,A 組學生較多停留在天真型,相對的,B 組的學生則呈現往知識型改變。

然而,在晤談資料中,A 組的學生除了 A4 外,其他則呈現過渡型。

在研究者設計的歷程中,希望學生透過在大自然環境的觀察,使學生能夠在實驗室 外,能夠有自然經驗的體驗,使學生明瞭科學研究的方式是很多元的,並非只有著重在 實驗步驟上。由下表 4-3-5 呈現研究者的設計和學生的活動對照:

表 4-3-5:探究歷程中科學探究觀之「科學方法-研究方式」設計及 AB 組學生活動對照

研究者設計 學生之探究歷程

歷程一:

請在校園中找尋一個生物,觀察 並說明影響其生長的環境因 素,並對照你們之前的研究結 果,加以探討。

A 組:

探究主要問題

了解環境對蚯蚓分佈的影響 探究進行的步驟

每日 4 點 30 分-5 點 0 分,到青青草原.涼亭旁.天橋下挖掘蚯蚓,一次 10 分鐘,一天挖掘 3 次,觀察蚯蚓分佈情形

實驗內容(截錄) 地點

日期 青青草原 涼亭旁

11/27(一) 無 無 11/28(二) 無 無 實驗結果

29.30.4 三天在青青草原有挖到蚯蚓

總之,由這次的實驗,可以推論烏龜對比牠大的魚類沒興趣,不知

資料的初步整理:

片及數據資料的,因此在資料分析的部分沒有相關的數據分析,在結果上也較不能提出 相關有力的證據做說明。而在他們的歷程一中,有提出探究活動和精緻化的比較,但只 是比較兩種生物的特性,並不是根據研究結果做探討;在歷程二中,兩組都沒有進行活 動的比較。

研究生物

比較 螞蟻 蚯蚓

生物分類 節肢動物門 環節動物門

生態系角色 消費者 清除者

有否視覺 蟻后和工蟻都是瞎的,只有雄蟻才有眼

睛。〈視覺不佳〉 沒有眼睛

(A-1-IP-960102)

而在 E-Learning 的討論區中,雖然研究者與其他同學對他們有提出建議,但學生對 於他們的建議並沒有做具體的改進。

(T1-ELD-951031)

(A2-1-ELD-960422)

當在科學探究觀工具中問及他們在學習歷程中是如何進行研究時,亦可發現 A-1 組 的學生在撰寫上,並沒有仔細陳述他們進行的過程和步驟。

先找大家普遍困惑的疑點,或者大家感興趣的地方。進行研究時,會準備好器材和一顆實驗

精神的心,定時去研究並分析思考。我進行的歷程,大致同上。 (A-1-VOSI-9604)

A1:恩!我也有跟 A4 說可以到電算中心看 E-Learning,可是後來他好像都沒去。

(A1-MD-951104)

少,故最後只剩下 5 隻。而黑殼蝦和大和藻蝦,

彼此會互相爭奪水中的藻類,由最後的結果可 知道,黑殼蝦在此競爭的環境中較具優勢,只 死了 3 隻,大和藻蝦則死了 7 隻。

結論 1.黑殼蝦和大和藻蝦會清除水中的藻類,玫瑰 蝦則反,故玫瑰蝦食物來源相對較少。

2.黑殼蝦與大和藻蝦相對競爭食物,黑殼蝦為 優勢,故大和藻蝦死亡多。

巴西地毯草為優勢種,其他物種 都與它競爭失敗,故幾乎整片都 是其勢力範圍。

(B-2-IP-960418)

經由晤談資料中,亦可得知 B 組學生在探究歷程進行的步驟,讓他們認為科學研究 就是這樣子進行的。

B3:因為經過生物學習歷程探究後而得知,因為在學習歷程中學到完整的探究實驗過程與步 驟,可以了解做一個探究實驗時,是如何進行研究的。 (B3-2-IV-960608) B5:我們的探究歷程,像我們原本設計之前那個垃圾魚要看水質混濁度,就搞的亂七八糟的。

所以歷經這經驗後,我認為研究應該要這樣進行。 (B5-1-IV-960606)

綜合上述,學生參與探究活動的歷程,和其對科學家如何進行研究的看法有所連 結。在洪文東、楊志強、顏志民和黃毓琪(2006)的研究中也提出,探究結果會因學生 個人的學習情況而異。在本研究中也發現,學生的「科學方法-研究方式」觀點和其參 與歷程活動的情況是有所連接的,積極參與的學生較能夠學習到科學研究進行的方式,

在探究問卷及晤談中呈現出他們的學習成果。而在 Kreamer(2005)的研究中也指出學 生在探究歷程前後的回答中,有 86 %(12/14)的回答能夠陳述部分或全部的科學方法,但 對於科學家採用新穎的方法則較少提及。因此,讓學生積極參與探究活動的每個部分,

可以幫助學生理解科學方法,但要提升學生對科學家會採用多樣化的研究方式之理解,

便需要在學生的探究學習歷程中,引導學生進行多樣化的探究活動,以及鼓勵或提升其 提出意見的意願。

三、科學方法-觀察歸納

在科學方法-觀察歸納部分,主要欲瞭解學生對於「科學家採用觀察歸納的方式進 行研究是不是科學及實驗」之科學探究觀點。針對學生在科學探究觀問卷的回答,將學

在科學方法-觀察歸納部分,主要欲瞭解學生對於「科學家採用觀察歸納的方式進 行研究是不是科學及實驗」之科學探究觀點。針對學生在科學探究觀問卷的回答,將學