探究式教學法

探討探究式教學前，必須由對於知識的建構方式有所瞭解，進而延伸 理 解 探 究 以 及 探 究 式 教 學 的 意 涵 。 而 知 識 的 建 構 方 式 以 建 構 主 義 (constructivism)著墨最多，建構主義源自「人本」或「個人主體」的哲學觀 點，其所強調的是學習者的主動性。在學習的過程中，學習者並非被動的 全盤接收，而是基於先前的經驗、知識主動地建構知識。在 Piaget(1970) 所 提出的發展認識論(genetic epistemology) 中，Piaget 認為科學知識不是靜止 的也不是瞬間轉換的，而是持續建構、轉換再組織的歷程，個體因為過去 經驗的不同而產生不同的詮釋而建構出不相同的知識；此外，他認為認知 (knowing)的基本方式不是來自感官，而是來自行動(actions)，認知行動乃是 透過認知主體與生俱來的心智(hereditary intelligence)為了達到特定目的而 不斷朝目標(objects)運作，而形成個人獨特的認知結構(structures)或基模 (scheme)的歷程。探究式教學法即為延續發生認識論概念的教學方法。

壹、 探究的意涵

過去許多研究中，「探究」被定義為人類找尋問題與解決問題的過程（歐 陽鍾仁，2000；黃鴻博，2000）。李明堂、郭明堂（1995）提到「探究」一 詞，廣義的意義即是學生自行研究訂定問題，探究、組織出自然界的各種 現象，並探求其科學概念。而 Anderson(2002)認為「科學的探究」是指科 學家透過不同的方式去瞭解、探索自然，並依據其研究得到的證據做出對 自 然 世 界 的 推 論 與 解 釋 。 另 外 在 國 家 科 學 教 育 標 準 (National Science Education Standards, 1996)中探究式教學所使用的「探究」一詞意指學生有 興趣參與學習的過程；它同樣也是主動學習的過程－學生主動去做某些事，

而非迫使他們去做。Phillips(2002)指出，在國家科學教育標準中所描述之

「探究」一詞為複合概念，其中包含了基本的科學過程技能以及整合的科 學研究技能，其必須同時也運用批判及邏輯性思考等能力。

基於上述的觀點，可看出其共通之處，探究一直被定義為找尋問題及 解決問題過程中不可缺少的過程，是一個尋找的動作及過程方法。由這些 共同點可以看出，探究最根本所強調的就是去研究問題及探討現象的方式。

因此探究式教學的核心概念即為著重於此探究精神，進而引導學生從事探 究學習活動的教學互動方式。

貳、 探究式教學法

自 70 年代之後，各國教育學者紛紛倡導探究式教學，鼓勵自然科學教 師能夠開發「以學習者為中心」的課程模式來進行教學。透過探究式教學 除了能提升學生的科學概念與科學能力(Minner, Levy & Century, 2010)，同 時也能夠培養學生主動建構、整合、內化資訊、應用與遷移資訊的能力 (Brooks & Brooks, 1993)。因此，探究式教學具備培育學生科學能力與激發 學生創新知識的能力，為新興科技人才奠定良好的基礎，也被視為是培養 科學過程技能的有效方法(Mattheis & Nakayama, 1998; Sandoval &Morrison,

2003)。

過去研究顯示，學生往往無法獨自將他們探索、觀察與潛在的科學概 念相互連結(Bianchini, 1997; Jimenez-Aleixandre, Rodriguez & Duschl, 2000)。

Dewey(1938)所提出的實用主義談到學生的學習始於實際活動以及實踐體 驗，透過真實情境面對與解決問題的經驗以及和他人討論的過程來學習。

而根據 Stahl(2000)對於知識建立過程的架構則指出，人類理解的循環是從 個人隱性知識或背景知識(pre-understanding) 開始，藉由發現問題之後的解 讀以形成個人信念(brief)，最後藉由闡明計畫以及解決衝突或填補缺口，最 之外，也重視學生學習的歷程（張清濱，2000；洪文東，2000）。從 Ellis(1981) 將探究教學法定義為：針對特定問題，選擇、蒐集和處理資料的過程，並

主動建構自己所認知的自然世界。

參、 體驗式探究鷹架教學法

Kolb 在 1984 年 所 著 的 《 體 驗 學 習 ─ 體 驗 爲 學 習 成 長 的 來 源 》 (Experiential learning: experience as the source of learning and development)中，

主張學習是由體驗轉換以建構知識的過程。體驗學習可分為四個階段：直 接的體驗、觀察與反思、形成抽象的概念、應用概念於新環境，形成一個 四階段的體驗學習圈(experiential learning cycle)，這種動態是經由親身生活 體驗而獲得知識的教學過程（謝智謀，2003）。以 Kolb(1984)所提出的四階 段體驗學習圈為基礎，參考 National Research Council(NRC, 1996)所提出的 科學探究教學模式的五個階段：1.學生圍繞科學性問題展開探究活動；2.學 生獲得證據以幫助他們解釋和評量科學性問題；3.學生根據事實證據形成 解釋，解答科學問題；4.學生經由比較其他可能的解釋，來評量自己的解 釋；5.學生要溝通辯解他們所提出的解釋；Hong, Park, Chun and Kim (2007) 綜合兩者的看法，將其合併成為體驗式探究教學模式：1.體驗(experiencing)：

藉由生活體驗，探究所發生的現象，並類化思考舉出相類似的例子；2.反 思(reflecting)：根據類化的現象進行反思，舉出無此現象的例子；3.概念化 (concepting)：綜合前面兩者，嘗試解釋為什麼會這樣，最後形成可理解的 概念；4.應用(applying)：將歸納的這些概念應用於日常生活中；將體驗式 探究教學模式整理如圖 2-1 所示。

圖 2-1 體驗式探究教學模式(引自 Hong et al., 2007)。

Hong et al. (2007) 針對自然與生活科技學習領域動手操作的科學性問 題，利用體驗式探究教學設計教學模組在國小進行實驗教學，結果發現學 生容易在「嚐試解釋以形成可理解的概念」發生困難，探究其原因是因為 自然科學綜合能力不夠，需要鷹架引導才能幫助學生概念化。「鷹架」

(Scaffold) 源自於 Vygotsky 之社會文化觀點，認為真正教學的地方是在「近 側發展區」(zone of proximal development, ZPD)，藉由教師或同儕協助能力 不足的學童搭建鷹架，使學童能充分學習、內化探究的技巧，並且慢慢獨 力學習(Vygotsky, 1978; Wilhem et al., 2001) 。Kaartinen and Kumpulainen (2002)根據 Vygotsky 社會文化論的觀點，在教師對學生提問的探究學習過 程中，提出四種師生互動的向度：1.交談策略，著重於透過交談過程而逐 步解讀問題的狀況；2.邏輯過程，著重於探索原因、尋求證據、推論結果的 歷程；3.解釋的本質，著重於對於情境因果、情境描述的解釋以及實例的 解釋；4.認知的策略，著重於使用證據、已知的原理探求未知的事物。

Hong, Hwang, Lu and Tsai(2016)採用 Kaartinen and Kumpulainen 的師生 互動向度發展鷹架式提問教學，依序漸近，包含：1.提供思考方向，2.提供 範例，3.提供答案，4.提供答案的解釋。盧秀琴、洪榮昭與蔡春微（2008）

綜合「體驗式探究教學模式」的鷹架理論，將其稱為體驗式探究鷹架教學 法，即教師在引導學生進行體驗式探究學習時，因學生的不同需求，漸進

搭設鷹架，依序為提供思考方向、提供範例、提供答案、提供答案解釋等 四階段鷹架引導學童。

為了有效率的搭設鷹架，教師在不同的學習狀況之下必須導向不同的 策略(Hong et al., 2016)。許多研究者也提到可以透過師生發問、討論的合 作學習模式訓練學生思考進而產生有意義的學習(Li et al., 2011)，而有意義 的學習可以受四個向度的思考方式所影響(Quellmalz & Hoskyn, 1997)，包 含 1.歸納思考(inductive resoning)，能夠區辨不同類別，並能從中找出原則、

規律或條件的思考方式，建議教師在引導時以列舉屬性、引導找出原則或 條件的方式。 2.衍生思考(deductive reasoning)，能運用已連結的認知分支 推論出多方面現象的心理機制，建議教師在引導時以生活中哪些其它的現 象符合這些原則或條件切入(Reverberi et al., 2009)。 3.類化思考(analogical reasoning)，利用先備知識來構築新的學習內容(Richland et al., 2010)，類化 思 考 需 要 具 備 整 合 複 雜 事 件 關 聯 性 以 及 避 免 相 似 事 件 混 淆 的 能 力 (Blackstone et al., 2005)，建議教師在引導時以生活中的類似現象或例證切 入。 4.逆向思考(reversible reasoning)，運用對比的選項來改變思考途徑的 方向(Driscoll & Moyer, 2001)，同時給於明確的情境資訊(Bourgeois-Gironde, 2010)，建議教師引導時以生活中哪些事件沒有該現象或提出例證幫助學生 思考。

綜上所述，本研究將運用依照體驗式探究鷹架教學法所設計之國小四 年級自然科學教材，同時透過雲端自然科學平台進行自然科學課程，將學 習的主動權交給學生，教師扮演引導者的角色，藉以探討探究式學習歷程 對於學生之影響。