探究教學

探究教學的定義隨著研究者的不同而有不同的定義。近幾年 來，學界對於科學探究教學的特徵有許多不同的看法，從傳統強調 記憶特定事實的知識、概念、定律、理論的方式，如：講述、要求 學生作筆記、教師示範實驗操作等，漸進轉變成探究教學，讓學生 知道科學探究，讓學生能運用探究，讓學生學習如何學科學，讓學 生有許多機會自己提出問題，並運用科學過程以及批判思考的技能 來尋求問題的答案(Gibson & Chase, 2002; Haury & OH, 1993;

Shymansky et al., 1983; 楊秀停 & 王國華, 2007)。

綜合許多學者的研究，可發現探究教學有以下幾點特徵：

(一) 師生角色的轉變

傳統教學中，教師的角色為知識的主動傳遞者，學生的角 色是知識的被動接收者。但在探究教學中，教師與學生的角色 發生了轉變，教師的角色為知識的引導者，而學生的角色是知 識的建構者，教師不若傳統教學中主導所有教學過程，改變成 為由學生主動發現問題，進行學習。有研究者認為，教師可營 造一個讓學生具備充足時間、空間、資源的學習環境，教師可 提供學生可觀察的現象、科普文章閱讀，抑或是可能的調查主 題，協助學生主動提問發言並透過學生的問題去進行引導，讓

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學生能夠有機會進行主題的討論與深度的探索，讓學生維持更 高的科學與學習態度(Edwards, 1997; Gibson & Chase, 2002;

Jarrett, 2009)。

(二) 強調學生積極參與學習活動

教室內的探究活動也會隨著時代改變有不同的方式進 行，探究活動不僅止於食譜式操作，須讓學生有學習興趣，學 生才會投入學習活動中，進而對問題進行探索與求解。有些研 究者認為探究教學是強調動手做活動的主動學習，或是進行實 驗探究活動，或是學生中心，並且以真實世界中的議題來形成 問題的問題本位學習與專題本位學習。(Colburn, 2000; 謝甫 佩 & 洪振方, 2004)。

(三) 發展學生科學過程技能

有研究認為教師在教學過程中強調學生要進行觀察、分類 和推理，並認為讓學生暴露在這樣的探究經驗之中，能夠改變 學生的認知行為(Basa a, Geban, & Tekkaya, 1994)； 有研 究者認為教師認為運用適當的輔助教材設備，如：電腦，能夠 協助探究技能的發展(Haury & OH, 1993)；有研究者認為現代 探究式教學的核心在於探索、解釋、交流。探索包括問題的形 成與假說的提出，解釋則是需運用科學方法證據來進行解釋的 調整，交流則為將結論與他人公開交流並為之辯護(洪振方,

2004)。綜上所述，探究教學中教師無論是否有運用輔助媒材，

均須著重學生學習科學過程技能的發展，包含：觀察、提問、

推理、解釋、交流等過程。

二、

不同學者對於探究活動的層次有不同的分法，以下列舉各研究

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者的看法。(Buck et al., 2008) 分析22個實驗手冊和近400個實 驗，得出更清楚的探究階層和特徵，探究活動階層的特徵是以學生 的獨立性觀之。探究的層次，利用六個特徵將探究分成五個層次，

依序為：問題（活動欲調查的問題）、理論背景（調查所需之先備 知識）、步驟設計（學生執行的實驗步驟）、結果分析（解釋與分析 數據）、結論溝通（數據與實驗結果的呈現）、結論（由實驗獲得的 結果）。五個層次分別為level 0驗證（confirmation），前述六項特 徵均提供給學生；level 1/2結構探究（structured inquiry），前四 項特徵提供給學生；level 1引導探究（guided inquiry），前三項特 徵提供給學生；level 2開放探究（open inquiry），前兩項特徵提供 給學生；level 3真實探究（authentic inquiry），全由學生設計。該 研究並發現大多數的實驗活動仍停留在level 0和level1/2的層次。

(Bell et al., 2005) 認為科學探究活動的關鍵在於學生是否經

過資料分析來回答研究問題，其複雜度隨著學生所需的認知要求量 的不同以及各個層次的開放程度變化，四個層次分別從高度教師中 心到高度學生中心。level 1為驗證（confirmation），學生事先知道 預期結果，教師需提供學生所欲探討的問題與實驗步驟；level 2 為結構探究（structured inquiry），由教師提供問題以及指定步驟 讓學生調查問題的答案；level 3為引導探究（guided inquiry），學 生自行運用方法去調查及解答教師提供的問題；level 4開放探究

（open inquiry），學生自主設計主題相關的問題、方法去尋找解 答。四個層次的探究活動應依學生狀況序漸進發展，不可躁進。

(Pizzini et al., 1991) 分析中學教科書中科學活動，探究活動

的分層依照教科書的序列、補充活動指引、準則進行分析。可依活 動分成不同的探究層次：驗證（confirmation），學生跟隨教師所提

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供的實驗步驟去確認科學概念或是原理原則；結構探究

（structured-inquiry），教師提供學生可跟隨的實驗步驟去解答一 未知的問題；引導探究（guided inquiry），教師僅提供學生調查的 問題，並讓學生自主進行資料收集與決定實驗步驟；開放探究

（open-inquiry），教師允許學生運用科學概念或原理原則進而自主 形成問題與假說，自主收集資料與設計實驗步驟去解釋與說明結 論。該研究發現所有教科書、補充活動皆屬食譜式以及結構探究活 動，無任何引導探究或是開放探究活動。

(Jarrett, 2009) 則認為探究是一連續的過程：在整個連續過程

的一端是高結構的動手做活動和食譜式的實驗，而另一端則是完整 的探究，由學生自行產生問題去進行調查。整個連續過程的中間則 是引導探究。

(Colburn, 2000)認為探究教學包含多種不同的方式包括結構 探究（structured inquiry），教師提供研究問題、步驟、材料，但 不告訴學生預期的研究結果，學生須自己去發現變數之間的關係；

引導探究（guided inquiry），教師提供研究問題、材料，步驟則由 學生自己產生；開放探究（open inquiry），學生自己發現研究問題 並解決問題；學習環（learning cycle），學生參與介紹新概念的活 動，教師介紹新概念，學生在新的情境中使用新概念。無論是學生 或是老師均需一段時間去慢慢學習並適應探究的教與學，才能將探 究教學的層次慢慢提升。

分析上述相關文獻，可知探究活動的層次可以不同的方式考量 作不同的區分，探究活動的發展須考量學生狀況，應由高度結構漸 進朝向開放，以培養提升學生進行探究的能力。筆者選擇以(Bell et

al., 2005)的科學探究活動中level 2結構探究以及level 3為引導探

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Pizzini et al., 1991

Jarrett, 2009

Colburn, 2000

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的影響如何，有學者提出，評量探究教學是否有正向的結果，可從 學生認知成就、對科學態度來看(Anderson, 2002)。

(Shymansky et al., 1983)研究中分析105個、超過45000位 中小學學生的參與「強調如何學習科學」的新課程（科目多集中在 物理、化學和生物，地科很少）與「強調事實與理論」的傳統課程 之（準）實驗研究，結果發現經歷新課程的學生在學習成效、科學 過程技能、對科學態度都較經歷傳統課程的學生來的好。

(Gibson & Chase, 2002)的研究則指出，七年級與八年級的中 學生參加一為期兩週暑期科學探究營隊（Summer Science

Exploration Program, SSEP），該營隊提供學生生物和健康相關科目 的探究學習。在營隊中，學生學習如何提出可觀察或是可實驗的研 究問題、設計實驗、解決問題。參加暑期科學探究營隊的學生對科 學的態度較未參加暑期科學探究營隊的學生來的更正向，對於科學 事業也有更高的興趣。

(Basa a et al., 1994)研究指出，大學二年級學生，分成兩組 進行實驗研究。探究教學實驗組歷時12週、經歷6個生化相關實 驗（探究實驗教學組每個實驗時間約180分鐘；傳統實驗教學組 每個實驗約145分鐘）的探究實驗教學活動。該探究實驗教學活 動中，教師提供問題與實驗器材，由學生自行設計實驗並解答問 題；傳統實驗教學組的活動則由教師提供問題、實驗器材、實驗方 法，學生依序操作並確認結果。探究實驗教學組比傳統實驗教學組 在學習成效和科學過程技能都表現較好。

國內研究者(毛松霖 & 張菊秀, 1997)則提出探究式教學法較 傳統式教學法在國三氣象單元的學習成效與學習態度都較佳。

因此，教師若在課程中融入科學探究，既能提升學習成效，也

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提升了學生對科學的正向學習態度。在本研究中，欲了解兩種探究 式教學對於學生學習地震學是否都能提升學生學習地震學的學習 成效以及學習地震學的學習態度。