學生的探究學習表現

本節將分析探索式實驗模組中十八位高二學生的探究學習表現，以下分成三 部份：建立學生探究學習表現評量向度及相關評量準則、分析學生在活動 1 至活 動 4 的預測－觀察－解釋 (predition-observation-explanation, 簡稱 POE) 學習單 的探究技能表現、及分析活動 5 的學生小論文探究技能表現。

一、建立學生探究學習表現評量向度及相關評量準則

關於學生探究學習表現的資料分析，首先建立探究技能評量向度及相關評量 準則，然後再根據此編碼表分析學生的探究資料，包括學習單、口頭報告及小論 文(書面)。為了要分析學生的探究技能表現，首先建立學生探究學習的探究能力 評量向度及相關評量準則。本研究參考 Chinn & Malhotra (2002)的 model-of-theory 及 NRC(2000)，將建立的探究能力評量向度過程分成三步驟。

解」：「1.確認科學探究的問題及概念」，拆解為「1-1.確認科學探究的問題」及「1-2.

確認科學探究的概念」，而能力說明也拆解為四項，其中 1-1 包括三項：學生形 成可以測試的假設、說明引導假設的科學概念、說明實驗設計的邏輯性連結，而 1-2 包括一項：學生能夠說明適當的過程、知識的基礎、及科學調查的背後概念。

以此方法，將 NRC(2000)的六項探究能力分為 6 大項及 13 細項。

其次是加入真實科學探究的元素。Chinn & Malhotra (2002)曾提出美國現行 教科書及探究學習研究，與真實科學探究也一段差距，因此他們提出

model-of-theory，對當前的探究學習提出建議，詳如本研究的第二章所述。因此 研究者將上述 NRC(2000)的探究能力規定(9-12 年級)與 Chinn & Malhotra (2002) 所提出的 model-of-theory 及學生探究學習的分析編碼表進行對照，將相同的項目 予以合併，將缺少的相關項目予以加入，可得到探究學習的評量向度及次向度初 稿，再試評本研究中的學生實際表現，加以修訂，最後得到九個探究學習的評量 向度，包括：1.擬定研究問題、2.問題的知識基礎、3.設計實驗、4.進行實驗、5.

紀錄結果、6.結果解釋、7.與科學概念連結(建構一個論證)、8.進行交流及 9.使用 數學及其他技術，以及十六個次向度，詳如圖 4-1-1 所示。

第三是訂出探究學習的評量的評分準則 (rubrics)。由於只有究學習的評量 向度及次向度是無法對學生學習進行評量，因此參考 Chinn & Malhotra (2002)、

魯俊賢&吳毓瑩(2007)的評分表，先建立本研究的評分準則(rubrics)初稿，再試評 本研究中的學生實際表現，加以修訂，其中 2 分為符合、1 分是部份符合、0 分 是不符合，詳見表 4-1-1 所示。

探究評量向度 1-1.擬定研究問題及說明

表 4-1-1. 探究能力評量表

二、分析學生在活動 1 至活動 4 的 POE 學習單的探究技能表現

以下分成二部份討論研究結果：建立各學習單的探究評分表、比較學生在活 動1至活動4的探究學習表現。

(一) 建立各學習單的探究評分表

分析學生在活動1至活動4的POE學習單 (預測、觀察及解釋)填答結果。首先 根據前述的探究學習階段建立各學習單的探究評分表，再以此評分表對學生填答 結果進行評分。本研究總共建立六個評分表，包括活動1-1、1-2、2-1、2-2、3及 4的評分表。舉例說明：以活動1-2為例，先將學習單上的預測及問題，依本研究 所建立的探究學習評量表，將該問題歸類到所屬的向度，如：「問題2、滴加第1 滴氨水時，錐形瓶中水溶液的變化，針對這個變化，你的解釋為何？」，為評量 向度的「解釋」。若學生解釋正確，有進行推論(有與科學概念連結, 且正確)，則 得到3分；若學生解釋正確，有進行推論(但未與科學概念連結) 則得到2分；若 學生回答不正確，因為表示雖然答錯，但有動腦想過，得1分；若完全空白未答，

則得0分。詳細評分準則請見表4-1-2。最後成績，將相同評量向度的加起來，包 括預測(預測得分)、實驗記錄、觀察(問題1、3、5)、解釋(問題2、4、6)，則可得 到各個學生表現的成績，詳見表4-1-2。其他活動成績依此計算，若該活動授課 教師要學生兩人一組，共同填寫一份學習單，則兩人以相同學習單的填寫結果計 算。

表4-1-2. 活動1-2之探究學習表現評分準則

(二) 比較勁學生在活動1至活動4的探究學習表現

學生在活動1至活動2中的表現，發現學生在解釋的表現，呈現較低分，如活 動1-1，學生的設計、與實驗記錄及觀察分別為100%及92%，但是解釋為85%；

比較活動1-2的師生討論前及討論後，學生的解釋由27%上升到75%，可見師生討 論有效地加強了學生的解釋推理；在活動2-1及2-1，學生的解釋成績較低，表現 為60%及50%，低於前面活動。推測可能原因，是活動2-1及2-2涉及錯離子概念，

這是高三下學期才會上到的範圍，學生也未學過溶液導電性概念，再加上時間不 夠，學生很多未完成填寫。在實驗觀察方面，學生記錄非常仔細，包括滴數及顏 色的描述都很相當清楚，根據研究者現場觀察，學生對溶液顏色變化的觀察十分 細心。惟在預測的部份，可能因為時間不夠的關係，學生的填寫率較低，因此得 分不高。詳見表4-1-3。

活動 3 的學生表現。活動 3 的目的是首先讓學生實施教材上的步驟，藉以瞭 解每一步驟的目的。教材中教師不同於一般教材寫法，以控制變因的表格方式呈 現，讓學生也學習到控制變因及改變變因的方法。教師設計的教材中，改變的變 因有三類：溫度(50℃、60℃、70℃及 80 )℃ 、還原劑(甲醛和葡萄糖)、及金屬晶 種(銀和銅)。根據課後教師 CT3 訪談轉錄稿 (2009/12/9 訪談)，他在設計教材時 已設計數個變因讓學生發現，他在教材中僅標示三個，其他則預留讓學生在活動 4 自行發現及進行試驗。

在活動3實施過程中，教師CT3由於衝堂問題，因此由教師CT4授課。教師 CT4以兩種方式帶領學生，方式一是讓學生填寫學習單的兩問題：1. 銅鏡反應中 影響銅附著力的因素有哪些(推論)，2. 利用1(推論)設計實驗並且寫出該步驟的目 的，3. 記錄實驗結果。此方法以統整方式讓學生簡單明瞭地檢核實驗目的與步 驟的瞭步，並可促進學生記錄實驗結果。雖然教師用意好，但是學生填寫率仍然 不高，六組同學填寫後繳交(佔67%)，其中僅兩組利用該表寫出實驗結果(25%)。

方式二是讓學生自備塑膠製品，自行設計步驟鍍銅，並且讓各組同學互評，互評 的三個向度包括：美觀性、附著均勻及創意。詳見表4-1-3。

活動 3 之實施結果，全班平均(47%)。不過值得注意的是，成績較低主因是

表4-1-3. 活動1至活動3的學生探究技能表現

比較活動 1 至 4 的學生探究學習表現，先將各活動中的相同探究技能成績進 行比較，則可瞭解學生不同活動中相同探究技能的進步情形。分析結果如表 4-1-5 及圖 4-1-2 所示。結果顯示，在活動 1 至 4 中，學生探究技能表現最佳為「記錄 觀察」，總平均得分率為 83%，這與研究者的教室觀察相符，學生進行實驗時觀 察頗為仔細，另一方面由於學生在後面活動 3 及 4 較疏於記錄(參考表 4-1-3 及表 4-1-4)，因此平均得分率未過 90%。

相對地，表現可以有最大加強空間的是「預測」，總平均得分率僅為 3%。推 測表現不理想的可能原因有三個：學生的化學知識不足、填寫時間不足、及填寫 意願需要加強。在學生的化學知識方面，根據本研究在第參章第四節錯合物實驗 模組的架構及內容，分析活動 1 至活動 5 的焦點化學概念(請見前一章的表 3-4-3 及表 3-4-4)，瞭解這些化學概念大多在高二下學期及高三上下學期才會教到，因 此對於本研究剛升上高二的學生而言，許多概念都相當陌生，因此他們「預測」

的表現就相當不理想，在教師訪談及教師討論會上，四位教師也都會提到學生先 備知識不足的情形，與研究者看法相同；另一造成得分率低的可能原因是填寫時 間不足，根據教室觀察結果，由於實驗需要很多時間，因此前面填寫預測的時間 就相對較少；另外可能是學生填寫意願較低，這一點可由教師訪談及研究者現場 觀察得到。

表4-1-5. 活動1至4的學生探究學習表現

活動 1-1 活動 1-2 (前)

活動 1-2 (後)

活動 2-1 活動 2-2 活動 3 活動 4 平均

預測 － 3 3 0 7 － － 3

實驗設計 100 － － 67 0 56 60 57

記錄觀察 92 100 100 89 100 17 83

結果解釋 85 27 75 60 67 0 71 64

平均 92 58 70 54 45 45 66 61

備註：

1. 數值為學生平均得分率 (%)。

圖 4-1-1. 學生在各項活動的技能表現之比較

圖 4-1-2. 活動 1 至 4 的學生探究學習表現

另外值得注意的是學生在探究技能「結果解釋」的表現，學生平均得分率為 64%，表現可再加強。比較學生在活動 1 至 4 該項探究技能的平均得分率，發現 一個特別的現象，在活動 1-1 學生該項技能的表現可達 85%，但到活動 1-2 就驟 降到 27% (師生討論前)，經過師生討論後，該項得分率到達 75%。推測可能原因，

是學生化學先備知識不足，因此在活動 1-2 進行解釋時遇到困難，經過教師協助 後，解釋能力進步。但是在活動 2-1 及 2-1，由於進行「結果解釋」涉及的概念 是錯合物，這部份概念要到高三下學期才會教到，因此對學生而言並不容易，師 生討論後雖然有進步，但是平均得分率為 60%及 67%，不若活動 1-1 及活動 1-2 高。活動 3 學生填答「結果解釋」的比例很低，平均得分率為 0%，在活動 4 進 行時，在教師一再提醒學生情況下，填答情形增加，學生平均得分率為 71%，此 外，在活動 4 教師改變教學方法，讓學生在空白紙上寫下步驟，並採用讓學生互 評實驗成果(學生自備塑教製品，將鍍銅成果互相評分)的方式，學生興趣濃厚，

不但小心翼翼地進行實驗，而且互評時也相當認真。請參考圖 4-1-3。

1_1 1_2 (前) 1_2

(後) 2_1 2_2 3 4

預測 0% 記錄觀察

20%

40%

60%

80%

100%

預測 實驗設計 記錄觀察 結果解釋

學 生 平 均 得 分 率

(

%

)

教學活動單元

探究技能

圖 4-1-3. 活動 1 至 4 的學生結果解釋表現

1_1 1_2 (前)1_2 (後) 2_1 2_2 3

4

預測 實驗設計

記錄觀察 結果解釋

85%

27%

75%

60% 67%

0%

71%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

教學活動單元 學

生 平 均 得 分 率

(

%

) 探 究 技 能

三、分析活動 5 的學生小論文探究技能表現

活動 5 之開放性實驗結果，教師 CT4 採取的方式為學生上台報告，並且整 理成小論文，論文格式需要有四大段落：序論、正文、結論、及參考資料。學生 分別在 2009 年 6 月 6 日及 12 日進行報告，學生可自由選擇主題報告，其中六組 報告塑膠鍍銅實驗結果，但有一組未交書面報告，另兩組報告奈米金實驗(此主 題不在本研究範圍)，因此本研究分析五組學生為主。以下分別分析五組學生所

活動 5 之開放性實驗結果，教師 CT4 採取的方式為學生上台報告，並且整 理成小論文，論文格式需要有四大段落：序論、正文、結論、及參考資料。學生 分別在 2009 年 6 月 6 日及 12 日進行報告，學生可自由選擇主題報告，其中六組 報告塑膠鍍銅實驗結果，但有一組未交書面報告，另兩組報告奈米金實驗(此主 題不在本研究範圍)，因此本研究分析五組學生為主。以下分別分析五組學生所