第四章 研究結果
第二節 引導式探究教學方案實施歷程
本節就引導式探究教學方案中各單元的實施順序，說明方案實施的歷程，
以及研究者所提供之協助。
壹、公道杯單元
公道杯單元教學方案的實施流程如圖 4-1：
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1050428-1）
【研究者示範利用水的虹吸作用，在管子內裝滿水後，一端放入水 中，一端垂在空桶子上空，水開始持續流入空桶子裡】
R：很簡單吧，那你們知道為什麼水可以從這個桶子流到這個桶子嗎？
S1、S2：不知道（觀 1050428-9）
二、探索-動手做實驗裝置
接著研究者說明公道杯的由來，並提供杯底已打好孔的塑膠杯，以及可彎 曲程度較高的藝術吸管，由研究者先示範如何製作公道杯，再請學生動手製 作，在動手做的過程中，讓學生利用實驗裝置重現水的虹吸現象。過程中，學 生並試著解決問題，並探討可能造成問題的因素。
【S1 和 S2 在杯中倒水測試是否成功展現虹吸現象時，S1 的水從杯緣 溢出，而 S2 杯子裡的水，則是從吸管流出】
S1：這樣我要用下面一點《動手擠壓吸管變曲的地方》…看起來蠻簡 單的《把杯中的水全部倒出，動手調整吸管彎曲處》
R：好，調整一下，你要調整哪裡？
S1：這個（吸管彎曲處）下面一點。（觀 1050428-19）
兩位學生都能成功展示現象後，接著就剛才遭遇的問題，引導學生再進一 步去思考「為什麼吸管的位置調低就可以產生虹吸現象」，做為探究階段的問 題。
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三、探究-進行實驗
接下研究者試圖以「比較每個人杯中的最大水量是否相同」、「思考影響水 量的因素為何」、「預測會影響水的因素」這三個問題，使學生能聚焦在研究者 預設的變因（吸管位置的高低）上，進行探究。然而學生的觀察結果，持續圍 繞在吸管的形狀上。
R：…剛才 S1 有說，你說什麼是影響它裝水的因素呀？什麼會影響到 它會裝多的水還是少的水？
S1：愛心嗎？ （觀 1050429-29）
R：…S1 說是形狀，那你覺得為什麼是形狀影響的？
S1：因為水往下流
R：水往下流跟形狀有什麼關係？
S1：因為這裡有一個凹下來。
R：這裡有一個凹，所以會讓你裝更多水喔？
S1：有可能。（觀 1050429-33）
R：…我們來調整一下吸管的位置，你覺得是吸管短的這邊、還是吸管 長的這邊，還是吸管外面的長度，會影響到水量？
S1：吸管的最高點〈聲音微弱，不太確定〉
R：還是吸管的最高點…
S1：吸管的最高點〈確定的語氣〉
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R：你咧？你覺得咧？《看 S2》
S1：因為我有兩個吸管的最高點
T：你有兩個最高點，所以可以裝比較多水…所以…最高點的數量愈 多，可以裝愈多水嗎？
S1：有可能（觀 1050429-34）
因此研究者調整活動的順序，直接由研究者提供學習單（附錄十三）。學習 單中呈現三組實驗設計，每一組中，我都挑選其中一段吸管的長度作為操縱變 因。請學生判斷這三組實驗設計分別是調整了哪一項因素，並且預測哪一項因 素的調整會改變杯中的最大水量。這個階段中，為了了解學生選擇的根據，必 須要求他們說明理由，以確認他們是否能根據各組實驗設計中的差異，找出調 整的依據，並據此判斷他們是否能辨識操縱變因，以及選擇時是經過推理還是 憑空猜測。
Ｒ：你把為什麼選擇這組實驗設計的理由寫下來。
S1：寫在哪裡？
Ｒ：你可以寫說「因為吸管最高點的位置，會影響到水量」寫在上面 就可以了，稍微解釋一下，為什麼你會選這個答案…
S2：老師可以改嗎？
Ｒ：當然可以呀…
S1：不要跟我一樣的喔《看著 S2》
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R：…你是根據什麼選這個答案？
S1：根據裝水裝到這裡水就會漏出來。
S2：也一樣（觀 1050429-35）
接著請學生根據實驗設計製作實驗裝置時，研究者視學生在調整吸管長度 的狀況，指導學生如何測量；由於學生測量時，對於「精準度」的要求都不 高，好像有量了就好，也不管尺的兩側沒有刻度的地方要扣除、或是要與被測 量的物體保持平行。因此在探究的過程中，研究者也就求真求實的科學態度進 行教學。
此外，他們雖然知道「要調整什麼」、「什麼因素要保持不變」；但是，在實 際調整時，卻會因實驗裝置連帶性的變動，使得調整主變項時，也造成其它因 素的變動。研究者觀察到學生在此階段遭遇到挫折，已對其參與動機造成不良 的影響，故於下一節課時，主動提供實驗裝置，由學生確認實驗裝置符合實驗 設計後，進行依變項的觀測。學生知道「要測量什麼」，但是研究者就他們測量 的情形，發現觀察結果影響到學生對最大水量的定義。因此，研究者與學生溝 通最大水量的定義，且示範量測杯中最大水量的方法。並指導學生將測量的結 果以表格呈現（圖 4-2、4-3）。
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圖 4-2：調整公道杯吸管短側長度的水量記錄表。（S1 檔(照)1050506-1）
圖 4-3：調整公道杯最高點與杯底距離的水量記錄表。（S2 檔(照)1050506-2）
最後，研究者請學生就蒐集到的資料進行解釋。學生僅能就資料字面上所 呈現的資訊進行描述，未能察覺因素間的相關關係。於是研究者先提示學生觀 察變項的數值變化趨勢。再說明兩個數值的變化都呈現出朝某一方向變化的趨 勢，希望能引導學生察覺變項的關係。
R：來、看一下呀，吸管短側的長度 5 公分的時候，剩下 22，吸管短
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側 4 公分的時候，剩下 43，吸管短側 3 公分的時候，剩下 62，這 兩排你有沒有看出什麼關係？《指短側吸管長度和剩餘水量兩列的 資料》
S1：沒有…
S2：欸…它的容量…
R：怎麼樣?
S1：喔、一樣（S1 指的是單位）
R：什麼一樣?
S2：它的容量會改變。
R：容量會改變，跟著什麼改變？怎麼改變？
S2：跟著水量改變。
R：當然呀…容量就是水量，當然是水量愈多，我寫的數字愈大，當然 是跟著改變，不然咧？有沒有，我是說看這兩排，吸管的短側的長 度，跟剩餘的水量這兩個數字之間有沒有讓你發現什麼關係？
S1：沒有關係（觀 1050512-14）
R：有沒有發現，吸管短側愈來愈怎樣？
S2：大 S1：大
R：哪有大啦…3（吸管短側長度）怎麼會大…
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S1、S2：小
R：愈來愈小，從愈來愈長變成愈來愈短…啊這跟我們的剩餘水量有什 麼關係？
S2：從、從愈來愈大，然後…欸、剩下的水量從那個 22 到 62…
R：所以是怎樣？有什麼關係嗎？
S2：從 22…
R：所以是從少到…愈、來、愈、…
S2：愈、來、愈、多…（觀 1050512-16）
雖然提示了數據變化的趨勢，學生還是無法就趨勢的變化去發覺兩變項的 關係。因應這個狀況，研究者利用「預測」的作法，強化學生對於變項關係的 察覺。透過學生預測的結果，與資料顯示的趨勢進行比較，以判斷他們是否知 道變項間的相關性。
R：這樣沒告訴你們什麼事嗎？
S1：就是說愈來愈小、變愈來愈多
R：《等 5 秒》就這樣？只有看到變化而已，只有看到它愈來愈少變愈 來愈多，阿只有看到吸管從長的變成短的，這兩個之間沒有互相影 響？
S1：沒有、啊就從愈來愈少變愈來愈少 R：愈來愈少變愈來愈少？
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S1：那個…22 也很少（觀 1050512-18）
R：吸管的短側長度（5cm-3cm）…愈來愈短、愈來愈短…的時候，它 剩的水，怎麼樣？
S2：愈來愈多
R：愈來愈多（22ml-26ml）…愈來愈多…所以我如果更短的話、表示 水會怎樣…
S1、S2：更多
R：更多呀，所以如果吸管只剩下 2 公分時，我應該至少要猜 62 以上 了吧…70 幾也可以 80 幾也可以 90 幾也可以，猜 40 幾就…
S1：叉叉
R：就跟我們這個的趨勢不太一樣了呀…知道嗎？從實驗數據裡面你就 會發現一些關係…（部份省略），所以你們也要從你們的數據裡去 觀察看有沒有這些現象，當這個（吸管長度）愈來愈少的時候，水 會愈來愈多，你就可以預測，如果我今天 1 公分（吸管長度）的時 候，你覺得會是多少？
S2：100 幾（觀 1050512-26）
R：對嘛，更多了…是不是…好，那我們現在來看一下 S2 的這張表
（圖 4-3），能不能發現什麼？
S2：水量不一樣…
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R：當然水量不一樣囉，很明顯嘛…100、151、140（觀 1050512-28）
S1：啊 567、高度是 567 R：嘿、567 怎樣？
S1：是連接的
R：然後咧…100、140、151 沒有連接呀？
S1：都是 100
R：也沒有都 100 呀，S2 你有沒有發現？
S1：單位一樣…
S2：5（最高點高度）乘以 20 等於 100（最大的水量） （觀 1050512-30）
R：看不出來是不是？老師給你們提示一下，這個數字怎麼樣？愈來愈 怎麼樣？
S1：小
R：啊？〈疑惑語氣〉
S1：大
R：數字愈來愈大就表示吸管的長度怎樣？高度愈來愈高，對不對？當 吸管最高點的高度愈來愈高的時候，水量怎麼樣…
S2：愈來愈多
R：這就是它們的關係呀。
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S1：是喔？《一面把玩著杯子》
R：有沒有？吸管的最高點本來很低的，愈來愈高的時候，顯示它裝的 水怎麼樣？從低的點移到高的點，它裝的水怎麼樣？
S1：一樣
R：都一樣？這兩杯裝的水都一樣嗎？不對吧？
S1：不一樣
R：它這個高 5 公分的裝 100 呀、這個高 7 公分的裝 150 耶，怎麼會一 樣，吸管愈高，它裝的水怎麼樣…
S2：愈多
R：愈多呀，這就是它的關係呀，有沒有發現，吸管 5 公分、6 公分、
7 公分愈來愈長的時候，水跟著怎麼樣、100、140、151，愈來愈 多呀!
S1：所以就是愈來愈多（觀 1050512-33）
R：所以我今天一個 8 公分的，你猜會有多少水？
S2：200 多
R：阿 S1 你覺得咧？
S1：你說多少？《一直在把玩杯子》
R：如果吸管最高點在 8 公分的時候，你覺得可以裝多少水？
S1：250（觀 1050512-34）
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R：那也太誇張了啦…不過要實際測量才知道啦，那如果我今天只有 4 公分咧、高度只有 4 公分咧，你覺得可以裝多少水？
S1：高度？
R：對高度 S2：90 幾
R：90 幾、那你咧？高度 4 公分的時候 S1：80 幾（觀 1050512-35）
最後，研究者提供提示（說明其中一變項的變化趨勢）及協助（提供填充 式的表達句型），請學生說明變項間的關係。
R：那兩個預測都還 ok，基本上都有跟著這趨勢在變化，好、這樣知 道嗎？像你們這兩個表格就分別發現這兩個秘密啦，一個是什麼，
吸管的短側，愈來愈短的時候，剩下的水會愈來愈多。啊另外一個 是最高點的高度愈來愈高的時候，它裝的水會怎樣？
S1、S2：愈來愈多（觀 1050512-36）
並請學生說明公道杯中水量變化的過程，以結束這個單元。
R：好，請問一下，水裝到哪裡的時候會漏?《打開電子白板》
S1、S2：最高點。
S1：吸管的最高點。
R：吸管的最高點這個地方《指吸管的下緣》這裡、《指吸管的上緣》
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還是這裡？
S1、S2：那裡。（吸管上緣）
R：喔、還不錯嘛。為什麼會到這邊才會漏？
R：喔、還不錯嘛。為什麼會到這邊才會漏？