探究式學習（Inquiry-based Learning）

一、探究式學習的意涵

探究（Inquiry）為一連串相關的智力活動，並使用各項方法去解決與問題有 關的隱含關係，為定義和研究問題的過程，其包含形成問題、構思假設、設計解 決方法等（轉引自楊秀停、王國華，2007）。雖然現在 Inquiry 常被認為與 Enquiry 同義，但若更仔細來看 Enquiry 為英式英語，其本義上較僅屬於問問題的層面；

而 Inquiry 則為美式英語，其為較主流、較正式之用法，為探究問題的層級。而 重視學生探究能力的探究式學習（Inquiry-based learning）即以此探究概念讓學生 進行學習活動，為透過發現問題與解決問題的方式，強調學生自主積極的投身學 習。其主要目的在於教導學生以探究的精神來學習，擔負起自己的學習責任，選 擇想探究的問題，並多方找尋資訊來解決這些問題（Berghoff et al. , 2000; Kuhn, 2008; Loyens and Rikers, 2011）。

而探究式學習法（Inquiry-based Learning）則以此學習精神為基礎，被視為 一種引導學生發現問題及解決問題的教學方法。強調以「學生為中心」，並在教 師安排適合的學習環境與引導下，讓學生通過觀察、閱讀、實驗、思考與討論等 途徑去主動的探索，發現問題、確立問題，並提出可能的假設，進而掌握與尋求 解決問題的方法（Trowbridge and Bybee, 1986；張靜儀，1995；張清濱，2000；

劉宏文、張惠博，2001）。因此，學生在獲得知識的過程中學習，其角色不應該 僅是知識的接受者，而應是主動的探究者（歐用生，1989）。探究式學習是一種 有系統、有組織的教學策略，並利用循序漸進的問題技巧，設計周密的教學歷程，

以培養學生明確的認知概念、客觀的處事態度、獨立的思考能力，以及正確的價 值觀念（國家教育研究院，2000）。所以，由過去的文獻可知，實施探究式學習 的教師著重於關心學生探究與解決問題的學習過程，認為學生是學習的主體。並 透過完整課程的發問教學策略，引導學生互動討論等各種形式，激盪學生的思考 與探究能力，進而能夠解決問題。

而很容易與探究式學習法混淆的是問題導向式學習法（Problem-based learning），儘管兩者對於以學生為主的學習成效都有許多助益，然而在其本質與 原則仍有不同。問題導向式學習法很早及主要是運用於醫學教育，以假設患者具 有疾病問題的前提來解決複雜龐大的真實問題，如：醫學的臨床診斷；而探究式 學習法最早則是起源於科學與實驗室的教學，並透過觀察真實的探究問題之演繹 過程來直接的獲取知識，擁有較彈性、較多變化的教學模式，並對於問題具備較 少的假設與前提，所以相較問題導向學習法能獲得更開放、更廣泛的知識（Feletti, 1993; Ayse and Sertac, 2011）。因此坊間許多早已運用核心問題等進行教學的學習 法，其本質上都應屬於探究式學習的範疇。

二、探究式學習的起源與發展

探究式學習的發展歷史大約一百年，其在學校科學課程中已佔有一席之地

（Bybee and DeBoer, 1993）。因此，科學教育是最早採用也最推崇探究式學習的 學科，甚至有學者認為探究式學習就是源自科學實驗（Loyens and Rikers, 2011）。 在 1990 年以前，教育學者多將科學視為知識的主體，並以直接的教學來教 授知識。而在 1909 年，John Dewey 對美國科學促進學會提出批判，他指出科學 教育不應過於強調訊息的累積，缺乏思考路徑與心智態度的學習。並認為知識存 在於個體與環境的交互作用之中，強調學生在問題情境中藉由「做中學」（learning by doing）來學習。進而表示學生學習科學不只是學習知識而已，同時也應學習 過程及方法（Dewey, 1933）。

而到 1950 至 1970 年代，探究式學習已逐漸成為科學教學的趨勢，多位學者

所提出的理論如雨後春筍般出現，如：Bruner（1960）提出發現學習（discovery learning），強調應鼓勵學生藉由探究科學的活動來發展直觀和分析的技巧；心理 學家 Gagne 也強調探究方法，他主張學習層階（hierarchy of learning levels），並 針對不同年級學生培養不同階層的過程技能（Gagne, 1963）；同一時期，Schwab

（1966）則鼓勵教師教學要用「探究過程」，並提倡一種開放式的「動手做」實 驗研究上課方式，亦即「探究如何探究」的科學學習。因為他認為學校的科學只 是將科學研究的結果轉至教材及學生身上，而忽略了邏輯、分析、和探究自然的 過程。而其先驅性的做法，被後來的課程發展者及教科書作者所仿效，如化學、

地球科學、物理、及中小學的綜合性自然科（洪振方，2003）。

1990 年代，探究式學習的內涵產生轉變，美國國家研究委員會（2000）指 出不強調「演示和證明科學內容的活動」、「作為探究和實驗的科學」及「學生只 將想法和結論告訴教師」，而更重視「調查和分析科學問題的活動」、「作為論證 和解釋的科學」及「將想法和結論與同學公開交流」。洪振方（2003）認為此轉 變建立在學習與教學的基礎上，其核心在於「探索」、「解釋」與「交流」，更有 利於學生的科學學習。

而台灣的教育發展長期以來於自然領域相當重視探究能力的培養，台灣自 2004 年 9 月全面實施九年一貫課程，其中《國民中小學九年一貫課程綱要》中 對「自然與生活科技學習領域」的基本理念特別明確指出科學探究的重要性。並 且在教材選編、教學實施、教學方法等實施要點中皆強調與建議探究式學習與教 學的使用（教育部，2003）。至於國內對於探究式學習的相關學術研究，也幾乎 集中於數學與自然領域的學科。並聚焦於從國小至高中職的學生，在實施各項探 究式學習與教學模式的影響下，其探究、認知與批判思考等能力的變化，或者學 習動機、成效、態度等學習的改變。因此，無論是國外還是國內，對於科學教育 的探究式學習發展及學術研究皆已相當充足，如：《美國探究與國家科學教育標 準》和台灣教育部皆強調探究式學習可增進學生科學知識的深度理解、科學概念 的遷移和生活問題的解決（NRC, 2000；教育部，2003）。

三、探究式學習的形式與特性

探究式學習基於認知學習理論，其形式有許多種，如：發現式學習、以問題 本位的學習，以及以專題本位的學習等，而 Anderson（2002）則表示即使有一 些特定的教學範例，但目前仍沒有確切統一的操作型定義，並未達到通用的模 式，所以不同學者所提出的探究式學習模式也不太相同。

然而，探究式學習法多數都擁有學習環（learning cycles）的型態，如：Atkin 和 Karplus（1962）參考 Piaget 的認知發展理論與科學發展的模式，設計出學習 環三階段模式－探索、概念發展、概念應用的探究式學習法；而 Bybee 與 Landes

（1988）所提出的 5E 學習環教學模式也成為探究式學習的重要策略。其以探究 為本，並加入建構主義的概念，將學習環的階段分為：參與（Engagement, E1）、

探索（Exploration, E2）、解釋（Explanation, E3）、精緻化（Elaboration, E4）、評 量（Evaluation, E5）等五個階段的教學活動，國內研究一般都稱為「5E 探究式 學習」。各階段均有教師與學生應遵守的規則及扮演的角色，如表 2-1-1。而林建 隆、徐順益（2007）認為其模式較為詳細完整，教師易於施行，也能讓學生透過 親身參與合作學習的互動過程中，體驗概念的轉變、建構新的概念，獲得有意義 學習。因此，教師的角色必須由過去「課程執行者」、「知識傳授者」，轉變為「課 程設計者」及「知識引導者」，並注重學生主動學習，協助學生參與探究，才能 達成教學目標。

表 2-1-1 5E 探究式學習模式各階段的教學活動

資料來源：Bybee 與 Landes（1988），轉引自林建隆、徐順益（2007）

此外，美國國家研究委員會所提出的《探究與國家科學教育標準》一書也將 探究式學習分為五個共同階段（NRC, 2000），如表 2-1-2。其共同階段之概念即 符合學習環之型態，並與 5E 探究式學習之各階段的內容均大致相符。

表 2-1-2 《探究與國家科學教育標準》探究式學習的五個共同階段

共同階段 內容

階段一 學生從事科學性 問題的探究

使學生接觸問題、事件、或現象，讓學生與原有知識或自身經 驗進行連結，從而創造新的問題，讓學生有機會學得更多。

階段二 學生根據問題來 蒐集有關的證據

讓學生動手進行調查與探究，蒐集資料，形成假說，並且測試 假說，也就是對自己提出的假說進行探討，檢視其合理性。

階段三 學生由證據形成 解釋

讓學生分析及詮釋調查所得的數據，形成合理的解釋，並且建 立模型；在此階段，學生藉由與教師討論及使用其他知識釐清 概念及解釋。

階段四 學生將解釋連結 到科學知識

讓學生將解釋與科學知識及科學理論連結，並且能將所學應用 到新的情境。

階段五 學生為他們的解 釋作交流及辯護

讓學生透過與其他人溝通的過程中，學習思辨並且也接納其他 人的批評，回顧與評估學到什麼及如何學到。

資料來源：NRC（2000），統整自洪振方（2003）；陳慧蓉（2015）

因此，雖然探究式學習的模式各有些許差異、並未統一，但 Hammer（1997）

指出這些形式共同強調在教學過程中，必須包含不同的問題及任務，讓學生在解 決問題或完成學習任務的過程中，將所學的課程概念延伸應用。所以，透過綜合 探究式學習的形式，其本質大致可分為：先引起動機、探知學生的先備知識；再 經由小組討論、合作學習的方式進行觀察、討論、實驗等方法，提出解釋或解決 的策略；最後將所學的新概念應用到新情境中。這種學習正和建構主義以學習者 為中心的理念相符（林建隆、徐順益，2007）。

四、探究式學習的實施

雖然探究式學習有共同強調的形式本質與實施階段，但是由於各個學校與教

雖然探究式學習有共同強調的形式本質與實施階段，但是由於各個學校與教