探究教學的實施變異及教師引導程度

由於各教室的情境脈絡不同，教師、學生有所差異，執行探究教學會有差異，

NRC(2000)依照探究教學的特徵，將探究活動分成五步驟：學生從事科學性問題 的探究、學生根據問題來蒐集有關的證據、學生由證據形成解釋、學生將解釋連 結到科學知識、及學生為他們的解釋作交流及辯護。將這五個步驟，分別依照進 行活動中的學生導向程度(或相反地以教師或教材導向的程度)，產生不同進形啷 方式，各分成四種類型，例如：在步驟一、提出問題 (學生從事科學性問題的探 究)，學生導向程度最低的情形是「由教師或教材或其他來源直接提供學生探究 的問題」、主導程度高一些是「由教師或教材或其他來源提供學生問題，但仍需 學生自己去洞察或澄清問題的意義」、再進一步是「學生從現有問題中作出選擇，

據以提出新問題」、學生導向程度最高則是「學生自己提出問題」，其他步驟的 變異情形，詳如表 2-5-6 所示。

表 2-5-6 教室情境中的探究教學和探究教學的變異(NRC, 2000)

不過研究者發現探究式教學的五個共同階段與圖 2-5-6 的探究教學特徵，雖 然二者均來自 NRC (2000)，但是有一些差異，探究教學階段一、二及三可分別 對應到探究教學特徵一、二及三，但是探究教學階段四：應用所學到新的情境及 階段五：回顧與評估學到什麼及如何學到，並未出現在探究教學的特徵當中，而 另一方面，探究教學的特徵五：學生為他們的解釋作交流及辯護，也未出現在探 究教學階段，詳如表 2-5-7 所示。

表 2-5-7. 分析探究式教學的五個共同階段與探究教學特徵 (研究者由 NRC, 2000 整理而得)

探究式教學的五個共同階段 探究教學的重要特徵 階段一：使學生接觸問題、事件、或現

象。使學生與原有知識或經驗連結，創 造新問題，刺激學生學得更多。

1.學生從事科學性問題的探究

階段二：學生動手做實驗探究，形成並 測試假說，探討所提出的解釋之合理性。

2.學生根據問題來蒐集有關的證據 階段三：學生分析及詮釋實驗數據，綜

合各部分的想法，建立模型；此外，學 生藉由與教師討論及使用其他科學知識 來源釐清概念及解釋。

3.學生由證據形成解釋

4.學生將解釋連結到科學知識 階段四：應用所學到新的情境。

階段五：回顧與評估學到什麼及如何學 到。

5.學生為他們的解釋作交流及辯護

有學者利用 NRC(2000)的探究教學步驟變異(本研究圖 2-5-6)的理念，將教師 在探究教學中的引導程度及扮演角色，將探究教學分成四個類型，並且分別命名 為：開放式探究、引導探究、並行探究及結構探究 (Martin-Hansen, 2002)，說明 如下：

1. 開放式探究 (open or full inquiry)：完全以學生為中心的探究，從學生自己主 動提問開始，自己設計實驗、與同儕溝通。此種方式通常需要高階思考。

2. 引導探究 (guided inquiry)：教師協助學生發展研究，通常教師選擇研究問題，

分組後同學之間也會相互協助。當學生預到困難，教師予以協助，提供學生 可行的方案，使學生能由教師引導逐漸走向開放式探究。

3. 並行探究 (coupled inquiry)：為教師引導與開放式探究的混合。在特定議題 下，先由教師引導學生，而後逐漸形成以學生為中心的探究。步驟如下：

(1) 從創造到探究：學生先以其先備知識提出對現象的預測，並解釋推理過 程。

(2) 引導探究：由教師以問題引導學生探究。

(3) 開放探究：學生提出新的問題，自行實驗與記錄。

(4) 探究結果：學生們討論先前開放探究的結果，並以各種資料佐證先前實 驗結果。

(5) 評量：由教師提出問題，讓學生以剛才所學來解決問題。

4. 結構探究 (structured inquiry)：由教師主導學生探究，偏向教師為中心的探究，

學生跟隨教師的方向參與活動，學生較無參與感。

(二) 探究式教學的成效

科教領域中的探究式教學成效，Keys and Bryan (2001)回顧 Journal of Research in Science Teaching 中探究教學相關文獻，發現有四個研究方向：教師 信念、教師施行探究的知識基礎、探究教學實務、學生探究學習等。在教師施行 探究教學的知識基礎方面的研究最少。以 Crawford(2000)研究為例，他以個案研 究的方式探討一位中學教師 Jake 的信念、教學內容知識、教學實務，分成六方 面探討：在真實脈絡下的情境式教學、資料收集、學生與教師之間的合作、與社 會的連結、教師對科學家行為的模式、學生擁有權的發展。Crawford 結論認為探 究教學需要高層次的教學內容知識，包括深入瞭解科學本質、如何作為教練、與 學生合作等。

有相當多研究是關於學生探究學習，主要有三種方式：科學過程技能的研 究、以探究教學促進科學學習的概念改變研究、特殊設計的探究課程(如

過程技能的瞭解及使用情形。首先確認出特定的推理技巧，然後讓學生像科學家 一樣做實驗來培養這些科學過程技能，包括：計畫、問適當問題、確認及操弄變 數、形成假設及設計實驗(Germann, Aram & Burke, 1996)。Keys and Bryan (2001) 認為大部份研究指出學生對簡單工作的執行較佳，如：發現會指出 11 歲孩童會 觀察現象、記錄資料、確認改變單一獨立變數的效應等。但是當學生面對複雜的 概念，如連續變數與類別變數，或是由資料中得到有意義的推論，學生會出現學 習困難及表現不佳的情形 (DeTure, Fraser, & Doran, 1995; Duggan, Johnson, &

Gott,1996; Gott & Duggan, 1995)。

另一方面，Chinn & Malhotra(2001)分析美國教科書及活動以瞭解探究教學。

他們運用 model-of-data theory 的架構，分析美國兩種類型的探究工作：(a) 美國 常用探究類型的教科書，以及(b) 教育與心理學者所發展的探究活動。在九種探 究類型的教科書(小學高年級與中學)的 468 個探究活動，及 26 個教育及心理學 者所發展的探究活動，發現：在控制變因方面，教科書僅 4%讓學生有機會控制 變因，而學者所發展的雖有控制變因，但 92%為控制單一變數。在經由比較結果 (表 3-2-1)，發現許多學校讓學生參與的探究活動，其實並未反應真實科學推理，

因為在認知過程與認識論中，與真實的科學研究都不相同，傾向於過度簡單化(表 2-5-8)。

對於學校探究式教學的建議，Chinn & Brewer(2001)根據研究學生對資料評 估解釋的模式，對教學提出建議(p.58-60)：

1. 教學活動最好使用較複雜的方式以幫助學生評估證據。因為越複雜越有 助於發展認知模式，真實科學探究經常有高度複雜的資料及理論，而學校的活動 通常太過簡單。

2. 教學時的批判性思考及資料評估多使用表格，以協助學生組織思想、區 分邏輯上的有效及無效推論、鼓勵提問。

3. 建構正確的模式及使模式精緻化。除使學生建立正確模式之外，還要運 用資料與理論間的隱含連結(未說明)、或加入理論限制促進學生思考。

表 2-5-8. 美國教科書及學者發展探究活動設計之分析(Chinn & Malhotra, 2002)

探究過程 教科書 教育及心理學者

發展的探究活動 (9 種教科書的 468

個探究活動)

(26 個探究活動) 產生自己的研究

問題

0% 12%

自行選擇變數 2% 50%

控制變因 簡單控制(控制已 知、明顯的變數)

4% 92%

複雜控制(控制不 明顯的變數)

1% 27%

實驗觀察 進行多重觀察 17% 54%

觀察變數的影響 4% 38%

使用類比模式 15% 15%

觀查轉換 簡單轉換(平均或 製圖)

2% 42%

複雜轉換(除平均 或製圖之外)

0% 12%

考慮方法錯誤 2% 19%

發展理論機制 0% 35%

進行多個研究 相同類型的多個 研究

2% 81%

不同類型的多個 研究

1% 23%

研究專家報告 0% 12%