第二章 文獻探討
第二節 探究教學研究
教育部（2003b）在自然與生活科技學習領域的基本理念中提到：
學 習 科 學 ， 讓 我 們 學 會 如 何 去 進 行 探 究 活 動 ： 學 會 觀 察 、 詢 問 、 規 劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實驗 或實地觀察的方式去進行學習，使我們獲得處理事物、解決問題的能力；
也了解到探究過程中，細心、耐心與切實的重要性。（p.19）
可見課室內自然與生活科技領域的學習應以探究的方式進行，才能讓學生學 會科學與技術的精神和素養。國外科學素養的相關文獻中也指出科學知識與科學 技術的產生需依賴探討的歷程（Carin & Sund, 1989;National Science Teachers Association, 1970）。在培養學生的科學素養過程中，教學者如果能應用探究教學 法於生活課程中，讓學生經常從事科學性的探討活動，將能協助學生增進心智運 作的能力，及能應用探究方法解決問題的能力。
劉宏文（2002）指出探究式導向的教學，是以學生的探究活動為中心，經由 問題解決的過程，一方面讓學生體會科學探究的經驗，學習到科學的過程與技 能；另一方面，探究的主題可以打破學門的藩籬，讓學生探究自己有興趣的問題，
在真實的科學活動中建構、理解科學知識。研究者在閱讀探究教學研究的相關文 獻中發現，會有「探究」與「科學性的探究」兩種名詞出現，到底探究與科學性 的探究有和異同？以下就對探究（Inguiry）與科學性的探究（Scientific Inguiry）
進行討論。
壹、探究（Inguiry）
Bruner（1966）曾說：「教導一個學生不在增加那個學科的知識，而在使兒
童像數學家一樣地學習數學，像歷史家一樣去思考，以參與獲得知識的過程。兒 童不應僅是知識的接受者，而是主動的探究者。」（引自 王美芬和熊召弟，2004，
P.110）這和傳統的講述法不同，學生在學習上應該扮演著主動參與、探究的角 色，而不是教學者灌輸知識給學生。
歐陽鍾仁（1987）指出探究學習是學生主動參與獲得知識的過程，探究教學 有四個特徵，即學生經由探究而學得科學知識；培養學生所需探究的能力；學生 建構自己的概念體系；學生有積極的態度和強烈的意願。王美芬和熊召弟（2004）
認為探究就是尋找問題和解決問題的過程。
葉安琦（2005）認為教學中教學者可以引發學生對一些現象或事情的看法與 問題，此為學生的問題表徵，學生的問題表徵和其舊知識、經驗有關，教師經由 發展學生的問題表徵才能幫助學生經歷完整的探究歷程。要激發學生探究能力必 需要先呈現「現象」而非先呈現「問題」，杜威強調「思考的產生乃起於困惑與 疑難的情境」，因此教學者要挑起學生的疑惑，使之主動發現問題，把教學情境 轉換成問題解決的歷程。
綜合以上論點，研究者發現探究強調學生主動積極參與尋找問題和解決問題 的歷程。
貳、科學性的探究（Scientific Inguiry）
Halpern（1984）指出科學探究不同於問題解決，它的目的是在解釋與預測，
而非僅是發現正確的答案（引自 葉安琦，2005）。它主要是朝向理解事物如何 運作以及如何使用此理解來預測現象，科學性的探究重視的是思索、闡述問題的 能力與知識獲得的歷程而不是結果與答案。
1990 年美國 Project 2061 出版的「Science for All American」中，提到科學性
的探究內涵為：
一、各種的科學定律都是來自於驗證、假設和理論的使用及邏輯思考方法等等。
二、科學需要驗證。
三、科學結合邏輯和想像力。
四、科學可用來解釋和預測。
五、科學家嘗試去定義和避免偏見。
六、科學不是獨裁專制的。
並於 1993 年出版的「Beachmarks for Science Literacy」，針對國小二年級以下 的學生，指出他們對於科學性的探究應該知道：
一、人們藉由從生活週遭仔細地觀察，可以學到東西；有時也可以經由操作和記 下發生的事情，學到更多東西。
二、善用溫度計、放大鏡、尺或天秤等工具，常常可以得到更多訊息。
三、在科學上儘可能精確地描述事情是很重要的，因為能促使人們比較自己與別 人的觀察。
四、當人們對相同的事情給予不同的描述時，較好的方法是去做新的觀察，而不 是去爭論誰對誰錯。
美國科學教育標準（NRC , 1996）也提出 K-4 年級的學生在科學即探究
（Science as Inguiry）的內涵標準：
一、需要科學性的探究的能力。
（一）能從環境中的物體、有機體和事件中提問。
（二）計畫和執行一個簡單的調查。
（三）使用簡單的工具和設備去收集資料和擴展理解力。
（四）使用資料去建立一個合理的解釋。
（五）和別人溝通自己的調查結果和解釋。
二、能理解科學性的探究。
（一）科學的調查包括提問和解決問題，並將結果和其他已被世界承認的科 學家做比較。
（二）科學家會依發現的問題使用不同種類的調查方法，有描述物體、有機 體和事件；做分類或做實驗。
（三）簡單的科學儀器如放大鏡、溫度計和尺等比科學家憑自己的理解提供 更多的資訊。
（四）科學家們使用觀察（驗證）和已經知道的科學知識來形成解釋。好的 解釋要從調查中獲得驗證。
（五）科學家們要公開發表研究結果，促使人們能延用這些調查方法。
（六）科學家們能評論和提問其他科學家的研究結果。
根據以上文獻，研究者發現不管是探究或科學性的探究，都是強調對問題的 理解與主動解決問題的能力。但科學性的探究更強調對現象的解釋與預測及驗證 的能力，且對不同的年級學生會有不同的標準。對於低年級以下的學生，其科學 性的探究內涵較重視學生對生活週遭的敏銳觀察，能善用工具，並訓練學生對事 物能做精確地描述，而不要求低年級的學生具備預測與驗證的能力。此內涵與九 年一貫自然與生活科技領域的科學素養能力指標相符，可見科學素養能力的培養 需依賴探究的方法來達成。
參、科學課室內的探究教學研究
Crawford（2000）指出吸引學生參與探究教學的成效可追溯到杜威，相信學 生從活動中學習，透過真實世界解決問題和與別人討論來延伸經驗。以下就針對 科學課室內的探究教學方法來討論，依據文獻資料，研究者進行探究教學研究 時，偏重於兩個面向，一個是教學法的研究（譬如：發現探究式教學法）；一個 是教學模式的研究（譬如：過程探究模式）。
綜合整理探究教學方法的相關文獻，研究者歸納為八個研究方法，各方法的 重要說明分析，如下表 2-3：
表 2-3：八種探究教學方法分析
研究方法 定義 評析
1.發現探究式教學法（Inquiry by Discovery）
Karplus 和 Thie（1967）提出
「學習環理論」，認為學習有「探 by Experimentation ）
王美芬和熊召弟（2004）指 Training Model）
由美國教育學家 Suchmann
研究方法 定義 評析 5.過程探究模式（Process
Inquiry Model）
由 Schwab 所提出，分五個 Attainment Model）
此模式是由 Brunner 所提 Organizer Model）
此理論根據 Ausubel 的「有
研究方法 定義 評析 8.結構性科學探討教學模式 由鐘聖校（1990）年提出，
分為兩階段：產生問題到確認問 題，提出假設到寫出實驗設計→
依實驗設計執行驗證。主要是綜 合的運用多種過程技能進行探 究，且必須結合科學理論假設進 行探討。尊重兒童的研究興趣及 先備概念，避免認知衝突，因而 有助於錯誤概念的轉化。
此模式較不適用低年級 學生，低年級學生具備較少 的過程技能，而且正值養成 能力的階段，因此無法綜合 的運用多種過程技能來進行 探究，驗證假設。值得讓教 學者深思的是，不管採用怎 樣的教學方法，都應尊重兒 童的研究興趣及先備概念。
（資料來源：鍾聖校，2002；王美芬和熊召弟，2004；張新仁主編，2004；Suchman, 1964；Karplus, & Thier, 1967）
由表 2-1 資料：研究者發現各種教學方法間的共同性為：（一）讓學生親自 動手操作，建立概念。（二）鼓勵學生能主動提出問題，解釋現象。（三）教學者 應以學生為學習主體，培養學生活潑的探討氣氛。（四）教學者應尊重學生的研 究興趣和先備經驗。差異性則為：（一）各種教學方法，適合不同年級的學生。（二）
各種教學方法，教學者扮演的角色不同，有些需要教學者完全參與，有些只需要 部份參與，Crawford（2000）指出在真實的探究教學活動中，教學者的角色比協 助 者 （ facilitator ） 或 引 導 著 （ guider ） 的 角 色 更 為 複 雜 ， 教 學 者 參 與
（teacher-involvement）的程度（level）並非固定的，會前前後後的移動，而且 在探究教學時達到最大。（三）各種教學方法，學生參與的程度也不一樣，有些 需要讓學生完全參與探究過程，有些只需要讓學生部份參與探究過程。
Keys 和 Bryan（2001）指出因教學者知識、學生年齡和其語言能力等差異，
必須用不同的探究教學法來適應不同的教學場景。研究者研究的對象為低年級的 學生，低年級康軒版的生活課程教材內容較少設計實驗課程，大部份內容以觀 察、描述、推論、操作與體驗等活動為主。因此研究者依據本研究研究對象、教
材內容、教學情境、教學理念和教學目標，將表 2-3 的各種探究教學方法內容做 整理，建立一套教學者適合在低年級教學現場使用的探究教學模式，協助研究者 設計教學活動，此教學模式為一個動態模式，將會依不同的教學活動做修正，也 會視學生的學習狀況做調整；而且研究者實施的主題教學活動，在每一個主題下 會有數個不同的學習目標，為了協助學生達成每個學習目標，此探究教學模式是 可以交替來回循環的；教學者引導學生探究的過程分為十個重要的階段，有些階 段是橫向並行，有些階段是縱向進行，內容概述如下：（一）引起動機，提高學 生的學習動力與注意力。（二）提供情境，讓學生能身楚學習的環境，融入教學。
材內容、教學情境、教學理念和教學目標，將表 2-3 的各種探究教學方法內容做 整理，建立一套教學者適合在低年級教學現場使用的探究教學模式，協助研究者 設計教學活動，此教學模式為一個動態模式，將會依不同的教學活動做修正，也 會視學生的學習狀況做調整；而且研究者實施的主題教學活動，在每一個主題下 會有數個不同的學習目標，為了協助學生達成每個學習目標，此探究教學模式是 可以交替來回循環的；教學者引導學生探究的過程分為十個重要的階段，有些階 段是橫向並行，有些階段是縱向進行，內容概述如下：（一）引起動機，提高學 生的學習動力與注意力。（二）提供情境，讓學生能身楚學習的環境，融入教學。