第四章 結果與討論
第二節 推理類型與推理能力評估
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」、「G」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。
S09-E4：光線照射角度的改變，會造成影子的位置的改變；紅色的光照在 綠色沒照到的部份所弄出來的影子。
學生 S09 在活動三的解釋中，使用了「光線照射的角度改變罩成影子 的位子改變」以及「紅光填滿了綠色燈光所造成的黑色區域」來解釋為何 會是紅色影子移動的觀察結果。過程中學生 S09 使用了兩種概念來進行推 理，因此記為兩次演繹推理。
S12-P4：紅色的影子會往右邊移動。綠色的光產生紅色的影子，所以綠燈 移動，應該是紅色的影子移動。因為綠燈產生的影子的黑色區塊 會被紅光染紅。因為綠燈往左邊照出來的直線距離在右邊的地
方，綠燈照射的區塊，相對會往右邊移動。
學生 S12 同時使用「當光源移動時，其所產生的影子亦會跟著往相反 方向移動」、「光是四面八方發散在空間之中」、「因為不一樣的光源，因此 會有角度上的差異，所以會有兩個影子」等三種概念來進行預測，因此記 為三次演繹推理。
（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。
S14-P3：因為跟剛剛的實驗差不多，只是燈光的顏色更換。
學生 S14 在進行活動二的預測時，根據在活動一所觀測到的結果推 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，因此將 之列為一次歸納推理。
S16-P5：因為剛剛的實驗，移動綠色的燈光，所以紅色的影子移動。
學生 S16 在活動四的預測中，根據活動三的經驗歸納出「移動的影子 會是另外一個燈光的顏色」。根據這樣的概念來進行預測，將其列為一次 歸納推理。
S04-P5：因為從上個實驗的結果所以做這樣的預測；操作的過程中， 因 為燈光以及移動的方向，紅光照就綠影子動；綠光照就紅影子動。
學生 S04 在活動三的觀察中得到「紅光照就綠影子動；綠光照就紅影 子動。」這樣一個結論，並將之用在於活動四的預測中，因此研究者也將 之列為一次歸納推理。
（三）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。
S13-P2：因為有兩個燈，因為像是路燈，有好幾個路燈，所以會有好幾個 影子。
學生 S13 在做活動一的預測時，以日常生活看到路燈的經驗類推到活 動一的預測中，預測會有好幾個影子。因此研究者將之列為一次類比推理。
S11-E2：我想到日蝕，因為就像日蝕類似；只要光被擋住了，就會產生黑 色的影子。
學生 S11 在活動一的解釋中以看到日蝕的經驗來解釋所看到的現象。
這樣以其他相似的情況來類推到產生黑色的影子一樣是屬於類比推理。
S10-E4：影子跟物體是有關的，所以三者應該是連成一線的；像是立竿見 影的例子，太陽在東邊，影子就在西邊，是一樣的道理。所以影 子跟光源應該是同一個直線上的。
學生 S10 用立竿見影的例子來解釋為何當綠色燈光往左移動時，紅色 的影子會像右邊移動。用這樣的情況來類推到活動三所觀察到的，研究者 亦將之列為一次類比推理。
S18-P1：太陽照出來的影子都是灰色的，其實那個灰色也是很接近黑色的。
學生 S18 用日常生活看到太陽照到物體所形成影子的顏色來預測燈光 照到積木時所形成影子的顏色，像這樣的預測方式也是運用到類比推理，
因此研究者也將之歸類為類比推理。
（四）直覺臆測（G）：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。
S06-P2：因為照射角度不一樣，所以會有兩個影子；因為光被積木擋住了，
S06-E2：師：為什麼會跟預測的結果不同？
S06：因為顏色混在一起。
師：那影子的位置呢？
S06：因為光的顏色混在一起，不知道，我用猜的。
學生 S06 在活動一的預測中認為會出現兩個影子，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錯誤，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。對於無法說出理由的 概念，研究者便將之列為直覺。
S05-P2：師：影子是什麼顏色的？
S05：黑色的。
師：你為什麼會這樣去預測？
S05：我想不到。
師：是用猜測的嗎？
S05：對。
學生 S05 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，S05 先是沉思了一下，接著便回答想不到、是用猜 的。因此研究者亦將之列為直覺。
S07-E4：綠色的燈產生紅色的影子，紅色的影子往右邊移動；照射積木的 燈光角度不同，才會造成影子的移動。
師：那為什麼是綠色的燈光移動是紅色的影子移動，而不是綠色的影子移 動？
S07：猜測的。
學生 S07 在觀察了活動三的結果之後，得到了以上的結論。但當研究 者請學生 S07 就其提出的說法進行說明時，學生 S07 無法解釋原因，只能
說是用猜測的。這樣無法說出原因的解釋也列入為直覺。
二、推理類型統計與與分析
研究者在分析了晤談資料之後，將學生用來預測及解釋的理由與概念 分析歸類，分為演繹（DR）、歸納（IR）、類比（AR）、直覺臆測（G）等四 種類型。分析的結果如表 4-2-1 所示，從表中我們可以發現學生的推理類 型以演繹推理最多，共計 232 次，佔 69.6%；其次是歸納推理，共計 60 次，
佔 18%；其餘依序為直覺臆測及類比。
而在活動的預測中，學生使用演繹推理的次數最多，共計 139 次，佔 62.6%；居次的是歸納推理，共計 60 次，佔 27％。在活動的解釋中，也是 演繹推理最多，共計 93 次，佔 68.8%；居次的是歸納推理，共計 23 次，
佔 17％。從演繹推理所佔的次數最多可以發現國二學生在進行活動時，大 都能使用某科學概念或另有概念來進行推理。
從表中的資料研究者發現，國二的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 62.6％上升為佔 68.8％；歸納推理則 從佔 27％下降到佔 17％。研究者分析資料時發現，由於活動二與活動四 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，因此若在活動二與 活動四學生是提出以上個實驗的結果為推理方式，則將之列為「歸納推理」
一次。
表 4-2-1 推理類型次數比例表
次數 百分率
演繹(DR） 232 69.6％
歸納（IR） 60 18％
類比（AR） 15 4.5％
直覺臆測（G） 26 7.8％
合計 333 100％
推理類型比較圖
0 50 100 150 200 250 演繹(DR）
歸納（IR）
類比（AR）
直覺臆測（G）
百分率 69.60% 18% 4.50% 7.80%
次數 232 60 15 26
演繹(DR） 歸納（IR） 類比（AR） 直覺臆測（G）
推理類型
次數（次）
圖 4-2-1 推理類型比較圖
三、推理過程
學生在 POE 活動的過程中，從前活動進行到活動四；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 腿理活動。
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（4-2-2）中我們可以看出學生 S29 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。
在 29 位學生的晤談資料中，計有 S03、S08、S12、S15、S19、S21、S23、
S26、S28、S29 等 9 位學生使用。
表 4-2-2 學生 S29 的推理過程
實驗步驟 理由摘要 推理類型
P1 因為有物體擋到光；因為沒有光線。 DR
P2
因為兩個影子有一部分重疊；這是紅色、綠色，
然後還有黑色（依圖看來，如綠色會有直射到對 面成綠影子，也會有斜射與紅光交會成黑影在中 間）。
DR、DR
E2 納以及類比推理等三種推理方式。研究者將其歸類為「DAI」型，計有 S01、
S04、S11、S13 等 4 位學生使用。
E3 納推理及直覺臆測等三種方式。研究者將之歸類為「DIG」型，計有 S05、
S07、S09、S14、S16、S17、S20、S22、S24、S25 等十位學生使用。
表 4-2-4 學生 S07 的推理過程
被積木擋住了，所以影子是黑色的。 有 S02、S06、S10、S18、S25、S27 等六位學生使用。
表 4-2-5 學生 S02 的推理過程
實驗步驟 理由摘要 推理類型
P1 光透不過積木，所以會有影子 DR
P2
○XX○○ S02 1
XXXX○ S05 1
XX○X○ S04、S07、S08 3
○X○○○ S03、S06、S12、S14、S29 5
○X○X○
S09、S10、S13、S15、S17、S20、S21、
S22、S23、S24、S25、S28 12
○XXX○ S16、S18、S19、S26、S27 5
從表 4-2-6 中可以發現學生 S11 是唯一全部預測正確的學生，因為他 能運用既有的概念進行推理以解決在活動中所遇到的問題，因此在推理能 力的評估中，研究者認為他是推理能力最好的學生。在「○X○○○」型
從表 4-2-6 中可以發現學生 S11 是唯一全部預測正確的學生，因為他 能運用既有的概念進行推理以解決在活動中所遇到的問題，因此在推理能 力的評估中，研究者認為他是推理能力最好的學生。在「○X○○○」型