第二章 文獻探討
第四節 科學教學之理論基礎
幼兒科學教育的研究已逐漸為學者所重視，而幼兒獲得科學知識的內在歷程 亦是近年來科學教育工作者探討的問題。傳統的科學教學著重在知識的直接傳 輸，重視教學的結果，教師的角色是知識傳授者。隨著認知心理學及建構主義的 興起，教學策略慢慢轉變為以學生為中心的科學探究活動，重視幼兒主動探索的 精神及強調學習的過程，於是教師的角色由知識傳授者一變而為知識協助者，主 張知識不是靠被動傳輸，而是學習者主動建構出來的（張世忠，2001）。本研究所 欲實施的沙石土教學研究，是以建構理論為基礎的探究式科學，因此，本節主要 探討科學探究式教學法及五 E 學習環教學模式。
壹、科學探究式教學
近代科學教育潮流在提昇全民素養的新目標下，已經逐漸轉向於透過科學探 究（Science inruiry）的過程來讓學習者認識科學的本質、科學與社會生活的關係 及培養學生對科學正向的態度（黃鴻博，2000）。探究是一種尋找問題、思考、蒐 集資料和解決問題的歷程，同時亦是一種瞭解事物、建構內在知識體系的方法，
易言之，科學探究是從問題的發現開始，經由探討的過程尋求問題的解決，其探 討的過程中涉及以科學過程技能，科學概念知識與科學態度之綜合運用，以求得 問題的解決(洪文東，2005)。
綜合各家學者的說法，科學探究式教學法具有以下特徵（歐陽鍾仁，1987；
林寶山，1994；NRC，2000）:
一、學生對自然事物與現象主動的去研究，經由探求自然的過程獲得科學知識。
二、為了研究自然而培養所需要的探求能力。
三、有效的形成認識自然基礎的科學概念。
四、培養探究未知自然的積極態度。
五、探究教學法常用的教學策略可歸為:矛盾事件法、解決問題法、歸納法及演 繹法。
六、討論科學調查主題、提供證據回應問題並從證據中形成解釋、連結證據到 科學知識，最後傳遞與表明他們所提出的解釋。
七、探究教學法比傳統教學法需要更多的時間。
以學生和教師在探究過程中所扮演的角色而言，探究教學的類型可分為非指 導式探究及指導式探究兩種(張世忠，2003)。非指導式探究法中，學生扮演著主動 積極的角色，主動觀察、自己發現問題、建立假設並自行去蒐集所需的資料加以 整理、推論，或從班上其他人的探究中獲得共識並驗證其假設，最後自己獲得答 案解決問題。教師在整個過程中只提供材料輔助，有時提出一些簡單的問題刺激 學生思考，此類型的探究教學教師應採用討論方式來鼓勵每位學生均能提供自己 的推論來與其他人分享而使所有同學獲益。指導式探究法主要目的在指導學生學 習的方法，在教學過程中教師可在探究前或探究中給予指示與引導。相較於非指 導式探究，指導式探究教師在教學時要控制各種事件、資料、材料或物體，同時 學生在教師指導過程中探究事件原因與推理，從個別的觀察、推論，以及班上其 他人的探究中獲得共識並驗證其假設。所以它兼顧了教師與學習者之間的角色。
由於幼稚園的幼兒年齡層較低，且在平日的教學活動中幼兒及教學者均較缺 乏科學探究的經驗，以及限於研究時間等因素的考量，因此本研究將採用指導式 探究教學法以節省教學時間及增進學習的效果。
貳、五 E 學習環教學模式
1980年代美國BSCS（Biological Sciences Curriculum Study）的課程研究計畫提出 含有建構取向之五Ｅ教學模式，此五Ｅ學習環教學模式（五Ｅ learning cycle）是探 究式教學法的典型代表之一。五個階段依序為：投入（Engagement）、探討
（Exploration）、解釋（Explanation）、精緻化（Elaboration）、及評鑑（Evaluation），
茲分述如下（林曉雯，2000；張世忠，2003）:
一、投入階段（E1）：以活動或問題引起學生參與學習，激發學習興趣與好奇心
並探知學生先備知識與能力。
二、探討階段（E2）：提供機會讓學生調查、探討某一概念，並在老師的引導下 澄清主要的概念和技能。探討過程要求手到，也要求心到。
三、解釋階段 （E3）：鼓勵學生基於先存的知識與探討經驗做合理的解釋，老 師可進一歩澄清主題概念。
四、精緻化階段（E4）：學生運用他們領悟到的概念應用或轉移到不同的情境中，
透過此新的學習經驗會得到更多相關的資料及發展更高層次的技巧。
五、評量階段（E5）：鼓勵學生評量他們學到的概念或能力，同時提供老師評鑑 學生進步情形的機會。
由上述可知，五Ｅ學習環教學模式是以學生為學習的主體，以活動或問題引 起學生學習興趣，讓學生主動的探索環境或操弄教材教具，並以社會建構方式來 探討概念，學生解釋所習得的概念，此時教師可引導其澄清概念，再讓學生以新 習得的概念應用於不同的情境以擴展知識，最後學生以自評、互評的方式評量概 念或能力，老師亦評量學生是否達到教育目標。
在實證研究方面，楊志隆（2004）以高雄縣某國小五年級四個班級的學童為研 究對象，採取準實驗研究法，實驗組以五E學習環教學模式進行教學，而對照組則 進行一般傳統的教學法。目的在探討「自然與生活科技學習領域」中實施五E學習 環教學模式對於提昇學童科學態度的成效。研究結果發現，實驗組學童的前後測，
無論是總量表或分量表的「喜歡探討」、「發現樂趣」、「細心切實」均有顯著 的差異。
綜合以上所述，研究者認為從事以建構論為基礎之探究式科學教學，首先教 師必須先提供與幼兒生活經驗有關的環境或情境，讓幼兒能自由的探索、發現，
幼兒因好奇或興趣所引發的提問，老師引導幼兒透過動手操作的活動共同探究學 習，並讓幼兒分享、解釋所學習的過程及發現，藉由教室中師生或同儕間對話、
討論互動的方式，建構概念、擴展知識和技能，並評量所習得的概念或能力。因 此本研究將採用五 E 學習環教學模式來進行教學研究，並了解幼兒在科學探究活 動中的學習改變情形。