探 究是科學家作 為 經驗世 界 與科學 概 念的 橋樑 (Duit, Roth, Komorek,&
Wilbers, 2001)，而探究內容可包含：科學方法、科學推理、批判性思考、科學問 題解決、探究技能、科學過程技能以即包含社會情境(Etheredge & Rudnitsky, 2003)，透過探究的步驟可以使科學家了解自然與物質世界 (National Science Education Standard, National Research Council, 簡稱 NRC, 2000)。
蘇聯與美國冷戰時期，蘇聯於 1985 年首先發射人造衛星─史波尼克號，此 舉使得 美國 當局 開始 檢討 科學 教育 的內 容 (Nation Society for the Study of Education,簡稱 NSSE, 1960)。Dewey (1910)提到科學教學應注重思考的方法，而 結果與過程兩者皆為重要。Hofstein & Lunetta (1982, 2004)認為探究是透過提出 想法和從科學研究中所得到的證據進行解釋和提出主張的各種方法，使得科學家 認識這個世界。對於學習者而言，探究是一種真實的方式來調查這個世界，藉由 提出想法並且基於證據來解釋以及支持自己的主張，可以體驗到科學的精神。課 室當中的探究學習，可能無法與科學家的研究方式完全相同，但學生的探究活動 仍可類比為科學家的探究歷程(NRC, 1996)。
一、課室當中的探究教學
科學課室當中的探究教學可依照探究素材提供的程度，來進行分類：是否提 供探究問題、是否提供解決方法與是否提供正確答案此三個依據，將探究活動分 為 四 個層 次 ( 引自 Bell, Smentana& Binns, 2005) ：驗 證型 探 究 (Confirmation inquiry)、結構型探究(Structured inquiry)、引導型探究(Guided inquiry)與開放型探 究(Open inquiry) (表 2-1-1)，當所提供的素材越多，探究活動屬於較低的層次。
若從教師參與的程度及學生自主學習的空間來看，階層越低表示教師參與程度越 高，而學生自主學習的空間越少；階層越高表示教師參與程度越低，而學生自主 學習的空間越高。
從表 2-1-1 中的分類中，驗證性探究(Confirmation inquiry)在探究活動中探究 問題、解決方法以及正確答案皆會由教學者提供，教學者會利用縝密的實驗操作 步驟，以及問題討論等方式將探究問題的答案給予學生，學生在探究活動中的自 由度較低，屬於階層 0 的探究活動；引導型探究 (Guided inquiry)所指的是教學
者僅提供探究問題，而解決方法以及答案兩者是由學習者自行設計實驗與蒐集實 驗數據在透過數據回答教學者所提出的研究問題，學習者在此階段的學習自由到 高於階層 0，屬於階層 2 的探究活動。
表 2-1-1 探究活動的四階層
探究活動的四個層次 提供
探究問題
提供 解決方法
提供 正確答案 階層 0 驗證型探究 (Confirmation inquiry) V V V 階層 1 結構型探究 (Structured inquiry) V V
階層 2 引導型探究 (Guided inquiry) V 階層 3 開放型探究 (Open inquiry)
二、臺灣與國際當前的探究教學內容
探究式教學是讓投入長時間的學習活動，藉由問題的引導帶起一連串收集資 料、形成證據與利用證據進行解釋的過程(吳百興、張耀云、吳心楷，2010)，透 過這樣的過程希望學習者能夠在探究的過程中，經歷類似科學家理解知識與建構 科學模型的歷程(劉宏文、張惠博，2001；Zimmerman, 2007)。近年來許多學者建 議應以證據導向的探究式科學課程，做為教育改革的重要方向。如此一來，課堂 中將以學生為中心為主，而不是教師中心為主。
臺灣於 107 課綱明訂高中必修學分包含「自然科學探究與實作」，國家教育 研究院(2014)提到此課程，主要提供學生學習經驗，並強調跨學科之間的整合。
針對探究的內容易可分成兩部份分別為：一、探究學習：著重於科學探究歷程，
主要為發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享等項目；二、實作學習：
著重於科學活動操作，主要為觀察、測量、資料蒐集與分析等。此課綱最主要的 精神仍是建立起理論層面與實際層面之間的相關。
國際上 NGSS(Next Generation Science Standards)將科學課程分成三大部分，
分別為：一、核心想法(Core Idea)：包含地球空間科學(Earth Space Science)、生 命科學(Life Science)與物理科學(Physical Science)；二、跨領域概念(Crosscutting
是必須在實作的過程中融入知識的內容，並且投入科學實作課程有助於學生理解 (Krajcik et al., 1998)。
設計與執行 調查活動或實驗
缺乏控制變因的能力，導致實驗設計無法有效獲得實驗數據 (Krajcik et al., 1998)。
無法持續維持專注力，使部分學習者只能著重於部分的變 張，導致無法有效推論(Krajcik et al., 1998)。