第三章 研究方法
第四節 研究架構與流程
一、研究架構
本研究由研究者規劃探究活動給學生參考，學生以研究者所提供的研究歷程為 中心主題設計不同的研究題目進行探究學習。學生每階段完成一個學習歷程檔案並 上傳到E-learning學習平台，研究者再根據學生每階段所撰寫的學習歷程檔案，分析 資料繪製探究流程圖，再利用探究流程圖得到學生認知結構中的探究廣度、正確 性、可得性與訊息處理策略，藉此探討學生的認知結構與其變化情形。本研究的研 究架構如下圖3-4-1所示。
圖3-4-1：研究架構圖 茲將本研究中，認知結構的各向度分述如下：
一、探究廣度
分析 繪製 探究學習活動
決定研究主題 探究活動設計 資料蒐集分析 精緻化實作 回顧與評量
探究流程圖
探究認知結構
探究廣度 正確性 整合性 可得性 訊息處理策略
線上討論 歷程一、二
學生在認知結構中的探究廣度，指的是學生在不同的探究流程中的得分表現，
以E組的「問題」為例：
火龍果的種子與發芽 （1-1 E 950922）
種子是否也能感受情緒及音樂所散發的不同種能量，進而產生影響力，改變萌發的情形
（1-2 E 951009）
種子是否也能感受情緒化的言語所散發的不同種能量，進而產生影響力，改變萌發的情形呢？
（1-4 E 951126）
種子是否也能感受情緒化的言語所散發的不同種能量，進而產生影響力，改變萌發的情形呢？
（1-5 E 960101）
從上述例子可以看出，E 組學生在「問題」部分，從歷程 1-1 只提出與主 題有關的「火龍果的種子與發芽」，而在歷程 1-2 到歷程 1-5 時直接提到有關 並且直接的問題，並與科學概念相結合的「種子是否也能感受情緒化的言語所 散發的不同種能量，進而產生影響力，改變萌芽的情形呢」，由此可以看出 E 組學生在「問題」的探究廣度是有逐漸增加的。
二、正確性
學生在探究認知結構中的「正確性」，可以學生探究過程中的另有概念獲得。
學生在進行探究的過程中，會發生另有概念。以 A 組學生的歷程 1-2 為例。
研究假設及理由
假設一：黑殼蝦的數量為最多
理由一：黑殼蝦最容易繁殖，故數量可能會最多 （2-5 B-1 960418）
從上述例子可以看出，學生所提出的假設與理由是因為黑殼蝦最容易繁殖，故 在水族箱的生態系中的數量可以會是最多。然而生態系系各生物的數量，並非單是 由該生物的繁殖力決定，因此可知此概念為學生的另有概念。
三、整合性
學生在認知結構中的整合性，可以由探究流程圖的探究流程迴歸數獲得（迴歸 線的繪製方式將於本章第七節詳述）。學生在探究流程圖上的探究迴歸數越多，表 示學生越能整合不同的探究流程，也就表示學生的整合性有增加。
四、可得性
學生認知結構中的可得性，可以學生在探究學習活動所獲得的概念情形獲得。
以F組為例：
假設一:柑橘種子沒有水不能發芽。
假設一之理由:過去所學到的，水是生命不可或缺之重要物質，因此我們認為水也是種子發芽的必 需物。 （1-2 F 961006）
由實驗的結果可以成功的得知此次實驗比起柚子更能支持我們的實驗假設，因為淹水的種子及無 水的種子的確沒有生長，適量水的 C 盆則順利發芽。 （1-4 F 951125）
從E組學生在歷程1-2時所提出的假設看出學生無法確定水是種子發芽的必需 物，然而在經過探究學習活動後，在歷程1-4時，學生已能理解水為種子發芽的必需 物，顯示學生的探究認知結構中的可得性有進步。
五、訊息處理策略
學生認知結構中的「訊息處理策略」時，以修改自 Tsai（1999）所提出的「邏 輯」分類方式，將學生在陳述探究流程時發生的模式，由低階到高階依序分為四個 訊息處理模式：「定義」（defining）、「描述」（descirbing）、「比較或對比」
（comparing or contrasting）、「推論與因果解釋」（conditional inferring and explaning）
進行分析。茲將各定義及其例子分述如下：
（1）「定義」（defining , de）:
提出對探究歷程的定義。例如學生在「主題」寫出「用火龍果當作主題」。
（2）「描述」（describing, ds）：
描述某種現象或某件事物的特徵。例如學生在「問題」寫出「種子是否會因為 澆水的水種類不同，影響種子的發芽率？」。
（3）「比較或對比」（comparing or contrasting, cc）：
透過彼此共同的性質將不同的幾個事物連結或將以比較。例如學生寫出「我們 準備的實驗組別，自來水跟糖水的組別都有發芽的現象，鹽水的組別到實驗結束依 然沒有發芽，其中又屬自來水的組別發芽率較高」。
（4）「推理」和「因果解釋」（conditional inferring and explaning, ce）：
「推理」是指描述在某一特定情境下會發生的現象。例如學生寫出「在數據方 面，我們可以看出來，鹽水跟糖水受到濃度的影響，所以發芽率比自來水的組別來 的低，甚至沒有發芽。所以我們可以知道，不同種類的水，對種子發芽率有所影響」；
而「因果解釋」則是指對事情的因果關係提出辯證（justify）。例如學生寫出「種 子皆無發芽的原因，可能是因為釋迦種子本身發芽所需要的發芽期較長」。
二、研究流程
本研究由研究者設計規劃探究學習活動，學生根據研究者所規劃的生物主題設 計探究實驗。學生先與同組的同學討論，決定要探究的主題，然後將決定好的主題 張貼在E-learning學習平台上，再由具科學探究經驗的國小教師組成研究群，在過程 中，給予探究設計相關問題的回應（例子可參考本章第三節），同學間進行同儕評 論與省思及回饋，同儕間的互動如下：
F5 對 E 組簡報的問題
可以請你們詳細定義好話與壞話的分界嗎？
你們認為植物種子若能感受到文字及言語情緒所帶的訊息能量，
那麼A組將會比B、C兩組更快發芽；
B組將會最慢發芽，甚至不會發芽。
可是這只是長的快慢的問題，B組一樣能發芽啊！
並沒有長的特別弱小，
看不出壞話的殺傷力在哪ㄝ！ （F5 OD 951227）
E6Re: F5 對 E 組簡報的問題
你說的是綠豆的實驗，還是草莓的呢？
在綠豆實驗方面，因為綠豆太好長的關係沒辦法看出來結果，且每個都有發芽。
但是在草莓實驗中，好話組跟壞話組是有很明顯的差別的，像壞話組的種子跟好話組的相比就很
明顯發芽率降低。所以，壞話還是有殺傷力的。
(還有...我們比的是發芽率，不是能發芽就好了喔^^) （E6 OD 951229）
在完成探究學習活動之後，研究者再與各組學生進行線上討論。最後，研究者 收集學生的學習歷程檔案與線上討論記錄後，進行資料的分析，並進行論文的撰 寫。茲將各階段詳細說明如下：
一、設計探究學習活動範例
研究者利用5E學習環所提出的探究五階段，規劃出的探究學習活動給學生作為 設計活動的依據。設計的方式在本章第二節已有詳述。
二、E-learning平台
研究群利用學校所提供的E-learning平台作為學生進行討論、提問、繳交作業、
線上討論的平台，並利用此平台與學生進行互動，包括給予建議、提供問題解答、
提供參考資料、進行線上討論，以及公告一般事項之用。E-learning平台的設計可分 為三大部分：提供學生設計學習活動參考用的學習資料區，學生進行討論、提問，
以及研究者與學生做互動的學習歷程討論區，以及學生上傳學習歷程檔案用的學習 歷程檔案區，如下圖3-4-2所示。茲將三個部分詳細說明如下。
圖3-4-2：E-learning平台
（一）學習資料區
學習資料區為提供學生學習資料的平台，主要是將研究者所設計的探究學習活 動上傳到此平台，學生再將資料下載，再根據此區的參考資料設計接下來的探究活 動。根據研究者的設計共分為五個階段，此區的規劃如圖3-4-3所示。
圖3-4-3：學習資料區
（二）學習歷程討論區
學習歷程討論區為學生彼此之間以及學生和研究群之間交流用的平台，根據不 同階段的探究學習劃分為不同的討論區，學生在該階段如有意見需要彼此進行溝 通，又或是需要研究群給予協助建議者，都可以在討論區中張貼出自己的意見。此 區的規劃如圖3-4-4所示。
學習資料區
圖3-4-4：學習歷程討論區
（三）學習歷程檔案區
學習歷程檔案區為學生上傳學習歷程檔案的地方，根據不同的階段，規劃出不 同的區域，讓學生得以將該階段所設計的檔案上傳至此區域。此區的規劃如圖3-4-5 所示。
圖3-4-5：學習歷程檔案區 三、學生進行探究學習活動
在本研究中，由研究者與三名研究伙伴各設計一個研究主題給予學生作為探究
學習歷程討論區 學習歷程討論區
學習活動的主題，包括研究者所設計的「種子與發芽」（參閱附錄一），以及其餘伙 伴所設計的「小小生態系」、「神秘的水中微生物」和「黴的世界」。學生共進行了 兩次的探究學習活動，分別命名為「歷程一」與「歷程二」。在歷程一中，學生皆 以常見的豆類（紅豆、綠豆之類）的，茲將兩次探究學習活動的進行方式分述如下：
（一）歷程一
在歷程一開始前讓學生先進行分組，依照先前以先設計好的四個主題，每一主 題各有兩組，共分為八組。分組的原則是每組人數不可超過六人，讓學生自由選擇 自己有興趣的主題進行研究，組別分為A∼H組，而在歷程一中研究者所負責指導的 是E組與F組，各組所選擇的主題如表3-4-1所示。待分組完成之後，進行歷程一，學 生從規劃主題開始，接著設計實驗、進行實驗、觀察分析，進行精緻化實驗，完成 研究結果，最後在課堂上進行口頭報告，並對整個歷程一進行評分。此完整過程即 為學生在整個歷程一所做的探究學習活動。
表3-4-1：歷程一中研究主題、學生組別與負責伙伴之對照
主題 組別 負責的研究伙伴代號1
主題 組別 負責的研究伙伴代號1