探究

在今日資訊爆炸、變遷快速的社會中， 由於科技文明的快速進步， 人類活動日趨 複雜，隨時都會有不同的新問題產生，所以培養探究能力，進而解決問題的訓練，已成 為在社會中求生存的基本能力，因此瞭解學生探究能力也顯得格外重要。

在 1989 年美國科學促進協會（AAAS）出版的「2061 計畫：美國科學全民化」一書 中指出，學校教育應培養國民具備科學素養，而科學素養指的是科學概念、科學過程技 能及科學態度的平均發展(AAAS，1989)。我國九年一貫課程綱要在自然與生活科技學習 領域方面，主要目標也是在於提昇國民包含過程技能、科學與技術認知、思考技能、科 學態度、科學本質、科學應用、科技的發展、設計與製作等能力的科學素養（教育部，

2008）。其中提到教學應以培養探究能力、進行分工合作學習、獲得科學智能、習得各 種操作技能等為目標，課程強調「做中學」的教學模式，在自然與生活科技的教學策略 上建議安排適切、有效的教學環境與實驗活動，提供學生動手操作、觀察、探究、推論、

發表、討論的機會，鼓勵學生思考、想像、創造、應用。已正式實施的九年一貫課程綱 要（教育部，2008），是以培養現代國民所需要的十大基本能力為目標，而課程綱要之 十大基本能力內容包含了：「瞭解自我與發展潛能、欣賞、表現與創新、生涯規劃與終 身學習、表達溝通與分享、尊重、關懷與團隊合作、文化學習與國際理解、規劃、組織

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與實踐、運用科技與資訊、主動探索與研究、獨立思考與解決問題」等十大項目。而在 課程綱要實施要點（教育部，2008）中也強調：學生的學習應培養其探究和實作的能力。

此外，在《國家科學教育標準》（National Science Education Standards）更進一步指出，

教師應鼓勵學生做科學探究的活動(NRC, 1996)。綜合以上的探討可知，科學探究能力的 養成以及正向科學態度的建立，實為學生在學習科學過程中所必須培養的重要基礎能 力。

一、 何謂「探究」

「探究」是尋找問題與解決問題的過程。探究的英文是「Inquiry」，指的是人類尋 找問題和解決問題的過程（歐陽鍾仁，1987；王美芬、熊召弟，2006）。「inquiry」一 字是源於拉丁文 in 或 inward（在…之中）及 quaerere（質詢、尋找），根據牛津英語辭 典上則是將探究解釋為「探索知識或資訊，特別是追求真理的活動」，或者是「搜尋、

研究、調查和檢驗的活動」，再或者「是提出問題與質疑的行動」。英國的實作單元評 量課程(The Assessment of Performance Unit; APU, 1989)對探究作的定義如下：「學生進行 無法立即找到答案，或無法找到制式的規則加以套用的工作。」Ellis(1984)將探究定義為：

針對一特定問題，選擇、蒐集和處理資料的過程，並推論這些資料的意義。Lunetta 與 Tamir(1981)認為無論如何定義探究活動階段，任何探究活動都至少必須包含：（一）問 題意識的發生、提出有意義的問題等的問題與意識階段；（二）探究歷程，也就是解題 活動；以及（三）對問題與意識與探究歷程的評估，也就是評價與監控等三個基本階段。

而在科學教育活動中，探究一般是指學生探究式的學習活動而非科學家的探究。因此，

我們可簡單的說，只要是無法立即找出答案或是規則以進行解題的活動，都可以被視為 一種探究活動。所以無論是科學的課堂討論、實驗室的實驗活動、小組討論、戶外或室 內的觀察以及日常生活中的探索……等等，都可被視為是一種探究活動，而這些活動基 本上都是一種透過實踐歷程將知識轉化為有意義、有經驗內涵的行動，也是認識真實世 界的最基本學習形態。

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Papas和Tepe(2002)認為「探究是學習者投入解答問題、解決真實問題、衝突議題或 探索個人興趣時的調查研究過程。」探究是一種複雜的思考模式，無法如同雙人對弈般 的被簡化成一些簡單制式的演算步驟。Dewey(1938)則將探究描述為探究者與探究問題之 間的對話關係，Keller(1985)認為這樣的關係是「動態的客觀性」，也就是說探究本身就 是一個動態的歷程，一些探究教學相關的研究也反映出如此動態且多面向的構念本質。

探究不只包含知識的本質、來源以及以知識為工具、擁有學習的態度及價值觀，還包含 處理資料或經驗的獨特過程(Otieno, 1999)。王美芬、熊召弟（1995）認為探究就是尋找 問題和解決問題的過程。探究是人類一種思考的方式，是一種尋找資料的過程，一種瞭 解事物的過程，學生經由探究的過程，練習科學方法；藉由探究的過程中，可發現問題，

同時也可尋找解決問題的方法。

NRC(1996)提到，「探究」是科學學習的核心部分。當投入於探究歷程時，學生要 能描述物件與事件、提問、提出解釋、驗證解釋、並且能將其想法與他人溝通、要確認 假設、以批判性及邏輯性的思考方式來思考他們另類的解釋，在這樣的過程中，學生藉 由結合科學知識與推理思考技能主動的發展他們的科學理解。一般科教研究者皆同意，

探究的主要意義在於尋求知識，而不是獲取知識（張惠博，1993）。探究是思考、建構 內在認知的歷程，也是蒐集資料、了解事物的過程。學生經由主動探究，練習科學的過 程方法，學習科學知識體系，培養適切的科學態度及運用科學的技能；藉由主動尋求適 合自己的方式學習，使學習更有效、更具意義。可知探究實為目前自然科教學不可或缺 的要素，教師應該讓學生學會獲得知識的方法，也就是讓學生投入科學探究的學習活 動，除了知識的獲得，更須強調科學探究能力的培養。

美國國家科學教育標準（1996）對於培養不同年齡兒童在科學探究方面的內涵有較 明確的定義，內涵主要包括以下兩個方面，以五至八年級學生而言，有關科學探究包括 以下這些主要內容（黃鴻博，2000）：

（一）培養學生從事科學探究所需的能力

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1.釐清可以透過科學探究過程解答的問題。

2.設計與進行科學探究活動。

3.適當的工具和科技來收集、分析與解釋資料。

4.發現的證據來發展適當的科學解釋、預測或模式。

5.輯與批判思維的方式來看待證據與解釋之間的關連。

6.與分析可能存在另類的解釋與預測。

7.的與別人溝通科學探究的過程與結果。

8.數學在科學探究過程中。

（二）理解科學探究相關的原理

1.不同類型的問題需要使用不同類型的探究方法。

2.當前科學知識與理解引導科學探究活動。

3.數學在所有科學探究過程中是重要的。

4.資料收集與分析技術的使用增強探究結果的發現。

5.科學的解釋強調證據、具有邏輯論證的一致性和使用科學原理、模型、理論。

6.科學的進展透過合理的懷疑。

7.科學探究的結果經常可以衍生出新的觀念，發現新的現象需要探索或發現新的方 法、技術、過程來進行科學探討或資料的收集，可以導致進一步的科學發現。

NSTA(2004)亦指出科學探究歷程正是科學家如何去理解這個自然世界的運作，而科 學探究也是學生如何學習的核心要點。從很小開始，孩童在成長的過程就與其周遭的環 境有著交互作用，如提出問題、解答這些問題……等；但是只有當孩童的想法與其探究 經驗相結合時，其科學知識的理解才能有意義的被提升。學生藉由外在因素引發學習動 機，尋求與確認問題所在，過程中運用自身已有的能力與相關資源，進而解決問題。過 程中，學生不但是知識的接受者，更是主動的探究者；學生歷經探究的過程，除了增進 相關知能及技巧外，也能提升學生的學習興趣。Schwab(1962)強調運用科學探究來學習

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科學及解決問題，強調學生學習的過程及成果，而非單純探究能力的訓練，更重要的是 結合生活，真實將探究運用於生活當中，來解決問題。

因此，我們可以知道科學探究是科學教育的核心，是科學家研究自然世界的真實探 索過程，也可以促使科學發展；透過科學探究，可以尋求對自然世界更深入的了解。教 師應該依學生的不同發展階段，選擇性的呈現各種不同面貌的科學，不只是教學生應有 的科學知識與想法，更應該強調讓學生從探究與操作中學習科學。在國小的基礎教育課 程中，如果能讓學生從小培養科學探究的能力，對學生在科學學習方面，應該能奠定良 好的學習基礎。

二、 探究式教學對學生學習的影響

在不同的時代不同的學者對探究式教學法的定義有些許程度上的不同， 但都是強 調以學生為主的教學方式。美國自從一九九六年對自然科教學重新定義之後，對於探究 式教學又有一番新體認，從美國的科學教育標準看來，「探索、執行操作、運用科學技 能、培養科學態度」更是探究式教學法的重點所在。國內張清濱（2000）指出， 探究 式教學是歷程取向的教學方法，經由發現而學習，因此，問題的發現至為重要，沒有問 題就不可能產生探究的學習活動。洪文東（2004）則指出， 探究式教學法除老師講述 之外，應給予多寡不等的機會讓學生去思考（thinking）、實作（doing）與討論（discussion）。 教學的對象是人，有效的教學端賴教師對於學生的認知發展、學習心理有相當的瞭解，

才能針對教學做適當的規劃，因此，茲將在中、小學對探究式教學與科學教育相關之研 究概況列如下表2-3-1（整理自張淑惠，2006），以瞭解探究式教學對學生學習的影響。

表2-3-1 探究式教學與科學教育相關之研究概況

表2-3-1 探究式教學與科學教育相關之研究概況