本研究依據 Paris 與 Winograd (1990) 的後設認知架構發展鷹架策略，並 以此架構做為分析學生表現的架構，由第三年參與研究的學生，在開放式探究 活動的學習表現，顯示本研究所發展的「融入後設認知鷹架策略」之三階段科 學探究教學模式，確能逐步引導學生理解科學探究過程，並提升學生的後設認 知能力。
以下針對「學習者對科學探究活動的計畫與監控能力提升」及「科學探究 歷程中的自我評估與調節能力的提升」兩方面，呈現國中生的後設認知活動對 其科學探究歷程的影響。
（一）學習者對科學探究活動的「計畫」與「監控」能力提升 運用概念圖檢視相關變因形成假設，據以發展探究計畫
運用概念圖的分析，學習者得以檢視整體相關概念，去除無關的變項，並 將概念發展為可操作的變項，隨著概念圖中關連性的確認，經常可以引出新的 方向，並發展探究計畫。合作教師以「毛根競走小組」 (97G06) 的概念圖（圖 4）為例，說明概念圖的計畫與監控機制，以及新的探究方向產出的過程：
T：實線的部分是已經確認的，要從中找出研究發展方向。虛線部分是計畫要做的，但是做的 過程會一直調整。先去細分變因，發現一些新的連結，聚焦在可探究的變因，歸納出一些 主因之後，就可以再往外延伸，例如這個主題，找出來哪些構造可以改，就可以應用。所 以實驗的過程是檢驗整個概念架構要往哪個方向發展。 (RT090203)
圖 4 「毛根競走小組」概念圖
（實線代表已確定之關連性，虛線是預計以實驗方式判斷之關連性；由同一關鍵詞延伸之線條，
以粗細不同代表探究活動的先後順序，例如震動方向，先探討方向與撞擊力量的影響，再進行 材質部分的實驗）
震動方式 (傳遞能量)
（二）探究歷程中的「自我評估」與「自我調節」能力提升 1. 對相關主題之認知架構的評估與調節
評估並提升自己對相關知識的理解
開放式探究所運用的概念與過程技能，許多都超越課室教學的範疇，學習 者必頇擴展相關的認知架構，才能對所探究的主題有更深入的分析，並將這些 知識運用在推論或實驗設計中。例如「直笛小組」在分析相關原理的過程中，
評估自己尚需加強的學理依據。
S：最早我們不知道有那麼多理論在裡面，我們沒有用那些理論去討論的時候，我們的想法聽起 來是可行的，但是用理論去分析的時候，發現兩個（理論和假設）會有不符合的情況。
R：你們怎麼會用「粒子說」、「波動說」這些理論去解釋笛子發聲的這些現象？
S：本來就用這些理論解釋，但是我們要研究的是一些比較難釐清的數據，做出來之後，我們需 要那些理論去做佐證，我們用理論去看，如果是相符合的，就有更強的東西可以說我們做的 是對的，如果兩個完全矛盾的話，可能我們討論的方向是錯的；目前最難懂的是波動力學，
我們之前都用粒子學。 (RS-97G02-090220)
而「史特林引擎小組」則透過資料搜尋，瞭解各種史特林引擎的構造及其 原理之後，能夠依據構造及器材的可行性去訂定自己要發展的引擎類型，並運 用所瞭解的各種引擎所使用的材料能夠達到的功能，運用在自己的設計上，顯 示該小組成員能夠依據主題相關的陳述性、程序性知識，選擇適當的設計與器 材，展現具有的條件性知識。
S：一開始蠻困難的，因為他的構造蠻複雜，中間一大段時間是原理不清楚，網路上資料解釋都 是片斷的東西，沒有連貫起來，所以要自己去理解，因為構造說得很含糊，還有種類也很多，
通常是動手作之後才理解。
R：你瞭解這麼多種引擎，最後選擇這一型來設計改進的主要原因是？
S：器材，還有原理簡單，比較好懂，其他種類，我是參考他們的構造，像有一種就是用氣球作 冷卻，可以用在設計上。 (RS-97G01-090227)
2. 對科學探究歷程的評估與調節
由AA Vee圖的分析與反思，引發新的探究活動
探究活動所獲得的實驗結果，除了數據之外，還包括特殊現象之文字紀錄，
這些文字紀錄，為實驗數據提供另一個面向的支持，有些則透過關聯性的比對，
出現新的變因，引發下一輪的探究活動，這些過程展現了 AA Vee 圖的評估功 能。例如劍蘭小組依據實驗的結果與推論，形成了新假設。
觀察紀錄：觀察各組實驗半開花苞的情形，發現許多雄蕊均已成熟且掉落大量花粉，
但蒸餾水或雪碧中的花，通常花瓣完全展開時，花藥才出現微小裂縫，再經過一天左 右，才有花粉大量掉落的現象。
研究推論：檸檬酸鈉溶液似乎有促進雄蕊成熟的功能，是否雄蕊過早成熟，會抑制花 瓣的開展。對照過氧化氫酶活性檢測的實驗結果，發現雄、雌蕊在不同時期有不同的 呼吸率。
新的假設：我們想進一步了解摘除雄蕊或雌蕊是否有助於花期的延長。 (Vee-97G04)
依據所遭遇的困難，分析原因並調整作法，以達到變因的控制
參與本研究的學習者，大多數是初次進行開放式探究的活動，即使已分析 出相關變因，往往在實際操作之後，才能發現問題所在，調整實驗裝置或實驗 步驟，對相關的變因作更好的操控。例如「毛根競走小組」在實驗過程中，發 現原本的裝置未控制好控制變因，而加以調整。
S：數量的話，少的要補紙黏土，讓兩個的重量一致。這個毛比較多，重量比較重，昨天沒有 加黏土，毛比較多，又比較重，就會變成兩個變因，會有重量和毛的數量的影響。沒有加 黏土的時候，這個（數量較多）移動還是比較快，但是兩個比較靠近一點。 (RS-97G06-090204)