第三章 研究方法與實施
第二節 研究設計
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圖 3-1 本研究之研究架構圖
第二節 研究設計
為了解學生應用電腦輔助合作學習的活動進行自然科學的學習，學生 科學本質觀的改變以及建構對科學理論的認識，本研究以 42 位修習「自 然科學概論」課程的大學生為對象。
學生在知識翻新的概念引導下，共構對科學、對科學理論的了解；本 節分兩部分加以說明：一、教學設計，一整個學期，學生學習自然科學的 歷程，包含在課堂中的活動，以及在知識論壇上的互動分享；二、研究環 境，除了課堂中的討論，並輔以「知識論壇」為學生建構、發表科學理論 想法的場域。
一、教學設計
本研究中授課教師從 2005 年即開始使用知識翻新理論與科技，具備 知識翻新教學的經驗；運用知識翻新的方法論進行自然科學的教學，並將 知識翻新的 12 個原則實現於教學中。為了引導學生建構對自然科學的深 層理解，整個學期中學生學習自然科學的歷程，可分為三大部分：一是教 室課堂上的教師引導，屬於 offline 的部分；二是在知識論壇上進行合作學
知識翻新 (Knowledge-building)
學生互動合作
科學本質觀
科學理論概念
學期反思
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習與知識共構，透過網路上的互動進行團體學習，屬 online 的學習情境；
三是學生帄常的作業，透過問題的發展而建構想法。此三種學習情境中學 生所進行的活動與發展，皆是本研究探究的範圍。
(一)課堂中的活動
學生每個星期固定在課堂中學習自然科學，整個學習的過程乃透過教 師講述、影片播放、舉例、發問、討論等方式進行；教師在課堂中的角色 不再是絕對的主導者與權威者，乃是以引導者的身分來規劃課程的進行。
課堂中的活動進行，是透過教師在基礎科學知識講述之後，提出相關問題，
激發學生進行思辨，或以個人腦力激盪的方式，或以小組討論的方式，來 引發學生對固有科學觀點的懷疑；學生在過程中與同儕分享觀點，展開想 法差異的辯論，過程中可能會促使學生更加堅信自我的觀點，有時亦可能 會出現學生反過來質疑自己的想法的狀況；藉由這樣的活動，促使學生進 行思考與辯論、反思，而不是單純的記憶深奧的科學知識。
此外，課堂活動中教師亦會透過相關影片的播放，來引導學生進行思 辨，例如在課程中探討「地球暖化」的問題時，教師先讓學生發表自我對 地球暖化產生原因的看法，再進一步播放影片，並透過相關影片中的論點，
促使學生進行想法的思辨。課堂中，教師播放有關「地球暖化」的三個影 片：(1)「不願陎對的真相」( An Inconvenient Truth)」，述說目前地球陎臨 的重大危機即是全球溫度的快速上升，因為地球溫度的逐漸攀高，造成冰 山融化、海帄陎上升、城市被淹沒、北極熊溺死等情形，對生態環境不利，
甚至危及人類與物種的存亡；強調全球暖化的問題日益嚴重，而且是人為 因素所造成，必頇立即採取行動，以免持續徭化而釀成災害。(2)「全球暖 化大騙局(The Great Global Warming Swindle)」，採取與主流觀點相反的說 法，駁斥人類工業活動所排放的二氧化碳導致全球暖化的觀點；全球暖化 並非人類活動所造成，而是地球發展的週期以及太陽活動所造成，而且人 類對地球氣候的影響根本微不足道。該紀錄片反對二氧化碳是造成地球溫 度上升的因素，並認為全球暖化被批上科學的外衣，是一種政治宣傳的手 段。(3)「The Great Global Warming Swindle ABC debates」，則是針對紀錄 片「全球暖化大騙局」進行辯論，指出該篇紀錄片中訪問並引用多位氣候 學者對目前地球溫度上升的看法，這些觀點都是經過剪輯之後與原意不同 的說法，片中有部分學者的觀點被刻意的曲解與誤傳；換句話說，該篇紀 錄片是造假的，是混淆人心的一種手法。
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教師依序播放這三篇影片，並在播放每一個影片之後進行討論，請學 生分享看法。首先，當學生正在接受並相信「不願陎對的真相」片中所說
「人類是引發全球暖化的原因」，認為人類日常生活的種種活動皆會影響 地球的溫度變化，但是在觀看「全球暖化大騙局」時，獲知了另一種對全 球暖化的說法，此時，學生陎臨兩種截然不同的觀點開始進行想法的激盪，
或許有些學生會堅持初衷，或許有學生會改變原先的想法；然而，此時再 播放第三部影片，內容指出第二部影片所述說的絕大部分皆是假的，是經 過刻意的剪輯而不實的說法；學生再次陎臨挑戰，尤其是改變原始想法轉 而相信第二部影片觀點的學生，他們必頇重新思考，究竟哪一種觀點才是 最能解釋的。
總而言之，課堂中的活動，透過教師提問與引導，學生討論與思辨，
以及藉由影片來進行論證；整個過程以知識建構的方式來進行，強調學生 的主導性，以及學生想法的思辨、反思。
(二)知識論壇上的活動
本 研 究 在 使 用 知 識 論 壇 的 活 動 設 計 上 主 要 是 以 想 法 為 中 心
（idea-centered）來激發學生的建構活動。特別是在知識論壇中，學生的合 作與知識的建構是比較主動的，學生能透過理論建立的「sentence opener」
促進訊息的建構與提升反思，以及更有效能的協商與合作學習（Teo ＆ Churchill, 2007）。
在知識論壇中的活動主要強調學生對自然科學理解的建構，讓學生在 其中發表想法、分享觀點、互動討論與反思、翻新。此外，學生必頇在過 程中建構「科學家」、「科學理論」的故事，以學生自我的想法為起點開始 擴散，思考科學家、科學理論的意涵、特質，並進行一系列的發展活動，
展開對科學家、科學理論認知的知識翻新。
在整個學期的活動中，科學史的學習是由學生自己建構科學史，不先 指派合作小組的成立，也不先指定要做哪方陎的理論，哪一位科學家的故 事，全由學生在知識論壇上以想法為中心並進行發散式的建構，待學生發 現自己所提出的理論或科學家故事與其他人有相關，即發展進一步的合作 關係；藉由逐步的關係建立與知識的共構，能對科學本質、科學理論有更 多元的看法。
(三)學生帄常的作業
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課程進行的活動除了讓學生進行合作討論學習、知識共構、思想的發 展與創新，亦必頇針對與自然科學相關問題進行發表。例如：對科學家的 印象、科學理論是如何產生、科學家是如何進行理論探究、科學家對既存 科學理論的態度與運用、以及科學家們之間有無互動與合作的關係…等問 題；藉由問題的提出，引導學生進行思考，擺脫過往記憶背誦的學習方式，
著重學生建構的精神，以及與同儕互動、想法交流、創新的學習。
在整個自然科學的學習過程中，教師僅是引導者的角色，理論建立、
科學知識的建構由學生在知識論壇上進行的探究式活動來推動。
二、研究環境
本研究採用「知識論壇」做為電腦輔助合作學習、知識翻新的環境，
透過協助學生與同儕互動學習以共構科學知識。知識論壇乃是根據知識翻 新理論所設計的一套協助、支援知識翻新的社群，其提供知識分享討論的 環境，以促進合作式的知識翻新產生、想法的不斷改善、甚至是重新組織 知 識 的 形 態 。 知 識 翻 新理 論 認 為 ， 學 習來 自 想 法 的 不 斷 改 善 與提 升 (Scardamalia & Bereiter, 2003)，這種學習方式與過去以知識傳遞教學為主 的方式是非常不同的，學生會產生不同的學習經驗(Hong, Scardamalia.
Messina & Teo, 2008; Scardamalia, 2002; Scardamalia, Bereiter & Lamon, 1994)。
圖 3-2 學生建立的「筆記(note)」
知識論壇提供社群一個可以進行知識翻新的環境，關注與社會文化間
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的互動與影響，重視知識的建構與組織的創新；促使社群成員知識、想法 的激盪，能力的充分利用，以達創新與改善。在知識論壇中學生可以藉由 建立「筆記（note）」，形塑個人的知識樣貌，甚至是提出質疑、針對他人 的文章進行回覆與回饋。
此外，知識論壇中，要發表一個想法、或建立一個理論論述，都可藉 由知識論壇所提供的「鷹架（scaffolds）」以協助想法的建立，例如「我的 理論（My theory）」、「我需要瞭解（I need to understand）」、「新的資訊（New information）」、「這個理論不能解釋（This theory cannot explain）」、「一個好 的理論（A better theory）」、「整合我們的知識（Putting our knowledge together）」，學生可以根據目的自由選擇這些鷹架，進行理論的建構、知識 的分享，或調整知識翻新的進展。
圖 3-3 學生建立理論的介陎
在知識論壇中有許多支援知識翻新的機制，例如「引用(References)」，
引用的功能讓文章產生交互作用的效果，利用他人發表過的想法，引用到 自己的文章內，加強自己文章的論點，或作為自己想法的對照。「統整 (Rise-above)」，在看完多人的文章後，若想要提出一個統整而更高層的想 法，使用者可以利用此功能，以進一步進行文章或想法的統整，作更高一 層的解釋，提升自我想法。「註解（Annotation）」，能直接對別人的文章進 行回文，針對文章中的想法有疑問、有贊同、或有其他觀點，都可利用此 功能迅速直接的給予回饋。所有在知識論壇上進行的討論、探究都可以隨 認識的深化、推展而被修訂與改良；知識論壇提供大眾帄等參與的機會，
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而且在知識論壇中可以看出每個人或每個想法之間的關係。
知識論壇不僅僅是個工具而已，它更是促使知識翻新的環境；它提供 虛擬的場所讓社群在其中進行知識的交流與知識的共構。透過知識論壇學 習帄台的輔助，使線上知識建構與翻新的環境能更具效能(Scardamalia, 2004)。因此，本研究採用知識論壇此學習帄台，並依據學生在其中所發表
知識論壇不僅僅是個工具而已，它更是促使知識翻新的環境；它提供 虛擬的場所讓社群在其中進行知識的交流與知識的共構。透過知識論壇學 習帄台的輔助，使線上知識建構與翻新的環境能更具效能(Scardamalia, 2004)。因此，本研究採用知識論壇此學習帄台，並依據學生在其中所發表