探究學習環

美國國家科學教育標準(NRC, 1996)中指出科學教育應以科學素養及科學探 究能力的培養作為目標，科學教育的課程內容、教學和評量等都應重視科學探 究。學生應能主動尋找要探究的問題，透過科學方法，解決問題。以探究學習環 促進科學學習的活動已漸漸為教學現場所使用，探究學習強調探究活動要從學生 的生活經驗出發，如真實情境中，讓學生發現問題，進而導引其學習，促進學生 科學概念的理解與更深之建構，其所以稱之為學習環，在於各個階段的教學可以 不斷重複與反覆應用於教學中（許良榮，2011；楊秀停、王國華，2007；Bybee, 2009;

Yore, Henriques, Crawford, Smith, Zwiep, & Tillotson, 2007; Yore, 2011）。不同學者 在不同的時間背景下，提出不同的學習環，整理如表 2-5-1 所示。

以下分別以三階段學習環、5E 學習環和修正式學習環三種模式做說明，最後 為三種探究學習環之比較：

一、三階段學習環

Korplus 與 Their 於 1967 首先提出三階段學習環：探索、發明與發現，接著 Korplus 與 Lawson 於 1977 將「發明」改為「概念引介」，「發現」改為「概念應 用」（甘漢銧、熊召弟、鍾聖校，1996，頁 149-150）。第一階段探索(exploration)：

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教師呈現所要觀察的自然現象或實驗，讓學生以自己的概念來做解釋或預測；第 二階段概念引介(concept introduction )：教師適時地引進新概念，學生能依此對先 前的觀察或實驗做出合理的解釋，獲得學習的意義；第三階段概念應用(concept application)：引導學生將所學的新概念應用於新的情境，解決相關的問題，促進 建構更深層的意義（許良榮，2011; Lawson, 2001）。

表 2-5-1 三種探究學習環間之時代背景與內容

提出者 時代背景 內容

Korplus 與 Lawson

（1977）

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新情境中，學生發展更深的理解、得到更多資訊和足夠的技巧，與概念應用相似。

第五階段評量(Evaluation)：鼓勵學生去評量自己的理解和能力，並提供機會讓老 師評定學生完成教育目標的進程（許良榮，2011；Bybee, 2009）。

三、修正式學習環

Yore 等(2007)提出的四階段修正式學習環(Modified Learning Cycle)，分別是 投入(Engagement)、探索(Exploration)、鞏固(Consolidate)、評量(Assess)，以幫助 學生建構對科學的理解。第一階段為投入：在於評量和挑戰學生想法，鼓勵學生 建立下一階段探索的目的。第二階段為探索：使用自我設計或是教師設計的活 動，提供具體經驗並且讓小組裡有對談機會，老師須設計簡單且容易的活動，以 提升其思考和確保安全。第三階段為鞏固：鼓勵同儕間的相互作用，包括辯論、

批判和個人回饋以促進其他可能的詮釋、證據提供，視教學需要可以進行再鞏 固，進一步探究或建立科學知識及相關的應用。第四階段為評量：能隨時在其他 三階段做評量，嘗試以真實評量方式使學習者增能和提供未來教學之準備。

四、三種探究學習環之比較

上述三種學習環，以 Yore 等(2007)提出的修正式學習環來檢視其間的對應關 係如圖 2-5-1 所示，直接對應關係以直線表示，部分對應關係以虛線表示。三種 探究學習環具有相同的探索階段，以簡單的活動，提供具體的經驗，探索新的想 法；另外概念應用、精緻化、鞏固階段具有相同精神，即擴展應用範圍、進行推 理。另外 5E 與修正式學習環相同處包括投入、探索及評量階段，兩者在評量階 段均強調是隨時進行檢核，於各階段學習中隨時評量學生的學習狀況。

此三種探究學習環間的差異點，在三階段學習環少了探索和評量階段，而 5E 學習環多了一個解釋階段，強調學生有機會去解釋他們對概念的理解，另外精緻 化強調學生應用於延伸的活動，並發展對概念更深的理解與修正，與修正式學習 環的鞏固有其相通之處，均強調學生在科學社群的溝通及應用的能力，但修正式 學習環中強調同儕間的互動、辯論與批判以促進其更深的理解。

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Lawson (1977)

Yore 與 Anderson (2005)

Bybee (1997)

探索 投入 投入

探索 探索

概念引介

鞏固與再鞏固 解釋

概念應用 評量 精緻化

評量

圖 2-5-1 三種探究學習環之比較(實線為直接對應，虛線為部分對應關係) 綜合上述，本研究以蝴蝶觀察和 2D 和 3D 表徵創作之學習活動，對於低年 級的研究對象而言，其在三階段學習環中概念引介為直接談論概念與本研究中表 徵實作有所差異。另外五 E 學習環中精緻化為延伸或挑戰其概念技巧，增加應用 能力，在本研究中對低年級學生較難達到。而本研究以小組方式進行個人表徵學 習，過程中學生對作品進行口語批判與表徵作品的評論，與修正式學習環中提倡 社會互動，其鞏固階段強調語文互動的探究學習環較相符合，另外本研究透過 2D 和 3D 兩次表徵創作具鞏固與再鞏固之意涵，故研究中的教學流程設計選擇依 Yore 等(2007)所提之修正式學習環，投入、探索、鞏固、評量四階段進行教學活 動設計，讓學生經由 2D 和 3D 的表徵創作，使其科學表徵經多次的練習，能將 觀察到的、口語表達的，加入表徵作品中。

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