推理類型與推理能力評估

一、推理類型分析與統計

本研究的文獻探討中將學生的思考方式分為四種，分別是「演繹推理」、

「類比推理」、「歸納推理」、「直覺臆測」，在以下分別以「DR」、「IR」、

「AR」、「GR」表示。

一、分析推理類型

（一）演繹推理（DR）：

根據已知的事實或假設條件推演出結論的推理方式。當學生以一個特 定的概念或原則來進行思考並推測結果，則將其視為演繹推理。

S03-P1：因為光線是直線前進，被擋住時無法照射後面那一塊，沒有光線，

所以會產生黑色的影子。

學生 S03 在前活動的預測中，認為會產生黑色的影子。也就是學生 S03 使用了「光線是直線前進」的概念來預測會產生黑色的影子，因此記 為一次演繹推理。

S07-E2：光線照射角度，會影響影子的位置。

學生 S07 在活動二的解釋中，使用了「光線照射的角度改變，造 成影子的位子改變」來解釋為何綠光區域中出現紅色影子。過程中學生 S07 使用了兩種概念來進行推理，因此記為兩次演繹推理。

（二）歸納推理(IR)：

根據觀察所見多個事例所得經驗為基礎，歸納出一概括性的結論，

藉以作為解釋或預測類似事件可能發生之依據。

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S13-P3：因為跟剛剛的實驗差不多，只是燈光的位置更換。

學生 S13 在進行活動三的預測時，根據在活動二所觀測到的結果推 測，認為會出現兩種顏色的影子，這兩種顏色為兩種燈光的顏色，因此記 為一次歸納推理。

S26-P3：因為剛剛紅光與紅色影子成一直線，所以現在紅光在下方，布幕 下方也會出現紅色影子。

學生 S26 在活動三的預測中，根據活動二的經驗歸納出「色光的位置 影響影子的位置」。根據這樣的概念來進行預測，將其記為一次歸納推理。

（二） 類比推理（AR）：

從兩個特殊事物間發現其有一種或多種類似之處，將以往的經驗用於 解決目前問題的方法。不同於歸納推理之處，是類比推理有一明確的推理 對象或事物。

S17-P2：因為有兩個燈光，所以會有兩個影子。

學生 S17 在做活動一的預測時，以日常生活自身的經驗類推到活動一 的預測中，預測會有兩個影子。因此研究者將之列為一次類比推理。

（三） 直覺臆測（GR）：

當學生做推測或解釋時，沒有心智思考的依據，只能以直覺臆測，說 不出具體的源由，將其列為一次直覺推理。

S04-P1：因為紅色照起來比黃色暗，所以影子是黑色的。

S04-E1：預測的結果相同。

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以下為晤談段落：

師：為什麼影子不是紅色或其他顏色？

S04：因為紅色光線和積木顏色混在一起。

師：那影子的位置呢？

S04：中間吧？我用猜的！

學生 S04 在活動一的預測中認為會出現一個影子，而且影子都是黑色的。但 經過實際觀察之後，發現影子的顏色預測正確，但卻又無法解釋影子顏色的成 因，因此只好使用猜測的方式來做解釋。對於無法說明的概念，研究者便將之 列為直覺。

S16-P2：有兩個影子，都是黑色的。

以下為晤談內容

師：影子是什麼顏色的？

S16：黑色的。

師：你為什麼會這樣去預測？

S16：剛剛（概念活動和活動一）都是黑色的。

師：是用猜的嗎？

S16：對！

學生 S16 在活動二的預測中，提出會有兩個黑色的影子。但研究者繼續提問 其預測的理由，S16 回答想不到、是用猜的。因此研究者亦將記為直覺。

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表 4-2-3 活動中的解釋次數比例表

次數 百分率 演繹（DR） 116 59%

歸納（IR） 45 23%

類比（AR） 10 5%

臆測（GR） 24 13%

合計 195 100%

從表中的資料研究者發現，國小四年級學生在活動的預測到解釋，推理類 型是有產生變化的。演繹推理從佔 53％上升為佔 59％；歸納推理則從佔 25％下 降到佔 23％。研究者分析資料時發現，由於活動一與活動三各與前一個活動相 似，因此在這兩個活動的預測中，若前一個活動學生預測與觀察結果相符，則 會繼續同樣的概念對下個活動進行預測；但若是預測錯誤的話，學生則會使用 解釋與評估所運用的概念進行下一個活動的預測。這樣的一個方式是屬於「歸 納推理」的推理類型，因此若在活動一與活動三學生是用上述方法為推理方式，

則將之列為「歸納推理」一次。

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三、推理過程

學生在 POE 活動的過程中，從概念活動進行到活動三；從預測到觀察後的解 釋，學生使用其舊有的概念、運用其推理能力來進行 POE 推理活動。在前一節中 研究者針對學生的推理進行類型的分析歸類，發現到即使是使用同一種概念也 不一定會得到相同的結果，這其中的差異就在推理方式的不同，而不同的推理 類型結合即為推理過程。從表中所呈現的資料發現學生的推理類型並非只有單 一一項，而是多種推理類型交叉混合運用。因此研究者依其使用的推理類型分 為以下幾種：第一類過程使用兩種推理類型；第二類過程使用三種推理類型；

第三類過程使用四種推理類型。以下分別是各類過程的說明及例子：

（一）第一類過程：使用兩種推理類型

1、「DI」型：學生於過程中使用歸納及演繹推理

由表（4-2-4）中我們可以看出學生 S27 在整個推理過程中使用了「歸納推理」

與「演繹推理」兩種類型，因此研究者將之歸納於「DI」型中。

表 4-2-4 學生 S27 的推理過程

實驗步驟 理由摘要 推理類型

G1 因為有物體擋到光。 DR

P1 因為有物體擋到光。 DR

E1 產生了一個黑色影子。 DR

P2 我覺得應該是產生了兩個黑色影子。 IR

E2 綠色的光往右邊照，而產生了綠色影子；紅色的

光往左邊照，而產生了紅色影子。 DR

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2.「DIG」型：學生於推理過程中同時運用演繹、歸納推理以及直覺臆測 由表中（4-2-4）可以發現學生 S08 於推理過程中，運用了演繹、歸納推理 及直覺臆測等三種方式。研究者將之歸類為「DIG」型。

表 4-2-6 學生 S08 的推理過程

實驗步驟 理由摘要 推理類型

G1 就是直覺認為會有影子，因為燈光是紅色的，所以 影子是紅色的。

GR P1 因為燈光是紅色的，所以影子是紅色 DR E1 因為被積木擋到，所以會有黑色影子。 DR、DR P2 被積木擋住了，所以影子是黑色的。 DR E2 因為兩個燈光，所以有兩個影子；因為右邊的燈是

紅色的，左邊的燈是綠色的。

DR

P3 根據上一個活動結果 IR、GR

E3 原來紅色會在上面，綠色在下面。 DR

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○○xx S01、S05、S14、S15、S16、S17、S18、

S19、S27

9

○xx○ S10、S11、S20、S21、S22、S23、S24、

S26

8

○○x○ S02、S03、S06、S12、S13、S25 6

○xxx S04、S08、S09 3

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五、概念的增加與推理依據的變化

本 POE 活動可以做為一個教學模組來使用，教學目的在於讓學生習得正確 的科學概念及增進推理能力以及技巧。因此若已最後是否有得到正確的科學概 念－「S1-1」、「S1-2」、「S1-3」、「S3-1」、「S4-1」來評估的話，在

「○○○○」型有 S07 一位學生；在「○○x○」型有 S02、S03、S06、S12、S13、

S25 等 6 位學生；另外若從活動一和活動二的解釋修正中可以發現有 S10、S11、

S20、S21、S22、S23、S24、S26 等 8 位學生在解釋中呈現「S1-2」、「S1-3」、

「S3-1」這三個科學概念。在 29 位學生中有 14 學生能經由本 POE 推理活動在 過程中修正既有的另有概念來解決問題，對於學生的學習成效及推理能力相信 能有所幫助。

另外研究者也發現學生用來推理的依據在活動與活動間、活動的預測與解 釋評估間是會因認知衝突或推理過程而發生改變，這當中有可能是科學概經由 推理改變為另有概念；另有概念經由推理改變為科學概念；或者是建構出新的 科學概念或是另有概念。因此也使得學生在推理過程中有了不一樣的預測，有 部份的學生就能做出正確的預測。研究者深入分析學生推理依據的改變發現，

真正會讓學生做出正確預測的關鍵概念在於正確的科學概念。另有概念與直覺 臆測或許會決影響學生的預測，甚至預測正確。但是真正有決定性的影響的仍 然是正確的科學概念，這一點可以從上述的推理過程中發現，例如學生 S26 在活 動二的預測錯誤之後，經由推理得到建構了正確的科學概念「S1-1」、「S1-2」、

「S4-1」，並在活動三的預測中能正確的預測。

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