第四章 研究結果與討論
第四節 開放式探究活動的小組表現
在第二節的研究結果得知，學生實際經歷的學習環境是以教師為中心，而 在本研究的三種探究方式中，「開放式探究」是學生中心成分最高的探究活動。
然而，在現行一般實際教學活動中，礙於升學壓力、教學進度等教學現實考量，
較難進行開放式探究。
本研究嘗試在有限的課堂時間中，進行小型的開放式探究，由學生自訂可在 校園中進行的氣象研究主題，並設計實驗，執行實驗，收集資料並分析，最後討 論、歸納形成結論。這樣的活動類似縮小型的科學展覽，但研究的主題範圍較小，
所需時間也有所限制。因在現行的教學活動中，較少有開放式探究，因此將小組 學習單呈現整理如表4-4.4(╳未達成、△部分達成、○達成、◎達成且表現優良)，
並依科學探究四向度分項討論。
一、自訂研究主題(提出問題與假說)
在開放式探究課程中，學生共分為 11 組，每組 3~4 人。各組必須自訂出研
究主題，11 組中的研究主題包含「影響氣溫的因素」(第 1 組、第 2 組)，「探討 高度與相對溼度的關係」(第 3 組)、「雲與溼度的關係」(第 4 組)、「溫度與溼度 因不同地點會有不同變化」(第 5 組)、「溼度對溫度的影響」(第 6 組)、「溫度與 溼度的關係」(第 7 組)、「高度與風速的關係」(第 8 組)、「溫度在高度及有無日 曬的差別」(第 9 組)、「探討溼度、溫度與高度的關係」(第 10 組)、「探討高度與 溫度的關係」(第 11 組)。各組選定測量的氣象因子及研究因素如表 4-4.1。
表4-4.1 各小組在開放式探究課程中提出的研究主題 氣象因子
組
別 氣溫 相對溼度 雲 風速 預訂研究影響因素
1 9 地表材質、日照
2 9 高度、日照
3 9 高度
4 9 9 雲VS 相對溼度，時間序列
5 9 9 日照、地表材質、高度、其他
6 9 9 日照、其他(開過冷氣、廁所)
7 9 9 未定(氣溫 VS 溼度)
8 9 高度
9 9 高度、日照
10 9 9 高度
11 9 高度
雖然在探究活動第一節課，曾由教師在擬定問題前介紹「如何擬定研究問 題」，然而缺乏引導與鷹架，學生擬定問題、陳述問題的能力與技巧仍有待加強。
至於其他指標，如Q2 能形成一個可測試的假說 (確認可引導科學調查的問題及 概念並且能夠提出科學假說)及 Q3，則因為學習單採開放式，無法確認學生是否 具備或練習、達成這些指標。
研究者觀察學生擬定主題的情形如下：
I. 由於給予學生進行探究的時間有限，因此學生們通常選擇容易進行研究的主 題，以確保自己能完成工作任務。
II. 學生並不熟悉開放式探究活動，許多學生僅設法驗證自己未呈現在學習單上 的假說，擬定的研究主題也通常過於簡單或是沒有將討論因素設定好。
III. 氣象因子的選定通常會受限於測量儀器。若學校沒有特定的儀器，便無法進 行研究。
二、實驗設計(計畫)
實驗設計是開放式探究課程中的重頭戲，也是成敗的關鍵，若設計與執行良 好，自然可以收集到適合的數據資料，得出適當的結果。但由於本研究中，開放 式探究未針對實驗設計給予任何提示或引導，造成部分學生選定測站時，可能未 注意到控制變因、操縱變因、應變變因等。本開放式探究活動中，各組進行練習 及達成的指標如表4-4.2 所示，由於引導過少，且學習單為開放式，由學生自由 發揮，因此少有小組達成P2、P3 指標。
研究者觀察學生擬定實驗設計的情形，發現有以下現象：
I. 對研究某一因素的影響時，僅選擇兩個測站(極端或相近)。
II. 未考慮影響某氣象因子的其他因素。
III. 部分小組未控制好所應控制的變因。
IV. 無法釐清某測站所代表的意義，無法確認。
V. 僅有一組同學願意運用課餘時間，進行一天的相對溼度測量。
表4-4.2 各小組在開放式探究課程中擬定的實驗設計與達成指標 實驗地點設計練習或達成指標
組
別 測站數
測站選定與變因控制 P1 P2 P3 其他 1
3 ᇞ 9
實驗地點設計練習或達成指標 組
別 測站數
測站選定與變因控制 P1 P2 P3 其他 2
3 ᇞ 9 A3
3 ? ╳ 9
4
6 ᇞ 9 9
5 6 ╳ 9 A3
6 4 ╳ 9
7 6 ╳ 9
8 5 ○ 9 ？ ？
9 4 ○ 9 9
10 5 ○ 9
11 5 ○ 9
╳未達成、ᇞ部分達成、○達成、◎達成且表現優良
三、結果分析(實驗與資料蒐集分析、詮釋與結論)
實測後所收集的資料需經過歸納分析，才能得到有意義的結果。
研究者觀察學生進行活動情形，各組進行練習及達成的指標如表4-4.3 所示，並 發現有以下現象：
I. 下結論時，若與心中假想不同，能提及另有想法與解釋，例如：
開放式第5 組學習單 P.4-1：我們發現我們所觀測的數值及結果，有些與所 學的不能相互應證。以走廊(陽)與走廊(陰)來比較，正常來說有陽光照射處，
溼度應該會比較低，但實驗結果卻是陽光處和陰涼處的溼度是相近的。在考 慮眾多因素後，我們認為因為觀測前幾天都在下雨，而我們觀測地點又近草
地，因此走廊(陽)的溼度測的值較高。
開放式第5 組學習單 P.4-2：校園氣象觀測的研究主題是有許多不同方向的，
不應只拘泥在有限的想法中。這次實驗中，有些數值是約略的數據，應該最 好是準確數據，這樣實驗結論才會更有可信度。
開放式第6 組學習單 P.4-1：乾球、溼球的溫度真的差了很多，代表空氣溼 度真的會影響溫度。過程中，我們比較了有太陽照射的中庭、走廊、教室內、
廁所。其中，發現教室在前一節課曾開過冷氣，所以溫度相對都比較低。測 的地點太少，沒辦法好好比較。以後盡量同一時間，多些地點，測的次數多 一點。
II. 下結論時忽略另有解釋。
開放式第 7 組學習單 P4-1：
問題：氣溫高低是否會影響溼度變化？
討論：利用乾溼球溫度計測出室內、室外的溼度不同，室外溫度>室內溫度，
其室外溼度差距 > 室內溼度差距，氣溫是否為其影響成因？
歸納：
地點 溼球溫度 常溫 相對溼度
操場 31 34(差 3 度) 81 教室 26 28(差 2 度) 85 Æ氣溫越高，相對溼度越低。
結論：實驗多個觀測站，發現其觀測值符合問題。
而氣溫高低確實影響溼度變化。
III. 在選擇測站時，未掌握控制變因，而把許多因素疊加起來以得到「極值」。
開放式第 7 組學習單 P3-2：選擇測站如下表(表格由自己設計) 地點 溼球溫度 常溫 相對溼度 環境
操場 31 34 81 陽光充足的草坪上
合作社 26 28 85 陰暗、潮溼 樓梯間 28 30 80 通風
活動中心 28 32 74 室外、溫度高 教室 26 28 85 室內悶熱
廁所 26 28 85 潮溼
IV. 僅以表格登錄數據資料，未進一步分析及歸納。
V. 未考慮測量數據的誤差，或將所有不合假說的原因推給測量誤差。
VI. 部分學生對因果關係有誤解，例如：學生研究主題為「溼度對氣溫的影響」，
於是選定了許多不同條件的測站，也測得了許多不同的數據，發現在不同溫 度的地方，相對溼度也有所不同。學生測量到不同的溫度和溼度，並不會進 一步了解是否有因果關係，就下結論說，因為溼度不同造成氣溫不同，因此 溼度影響氣溫。
開放式第4 組學習單 P4-1：經過一番猛烈的操作和討論，當天氣是晴空萬 里時，溼度約為 74%，但因午後雷陣雨的影響，溼度就逐漸上升，甚至飆高 到 90%，所以結論就是：雲越多，則溼度越高，反之則越低。
VII. 開放式學習單多為空白，沒有制式圖表，學生要練習自我討論、呈現並加以 延伸。
表4-4.3 開放式探究課程中，各小組進行結果分析與達成指標 結果分析練習或達成指標
組
別 登錄與歸納
A1 A2 A3 I1 I2 I3 I4 其他
1 ○ 9 9 9 P1
2 ○ 9 9 9 P1
結果分析練習或達成指標 組
別 登錄與歸納
A1 A2 A3 I1 I2 I3 I4 其他 3
ᇞ 9 9
9
4
ᇞ
9
5
ᇞ 9 9 9 9
9
6
ᇞ 9
9
7 ○ 9 9 9 9
8 ◎ 9 9 9 9 Q1
9 ○ 9 9 9 9 Q1
10 ○ 9 9 9 9 9 11 ○ 9 9 9 9 9
╳未達成、ᇞ部分達成、○達成、◎達成且表現優良
小結：
在缺乏引導與鷹架的情況下，各小組表現優劣的歧異度高，可能更好，也可 能更糟。在有限的時間壓力下，開放學生自主性的探究，學生可能選擇沒有挑戰 性的問題來研究，或僅想驗證所學。本研究中，學生在自訂研究主題、設計實驗 與進行資料分析各方面表現皆仍待加強。
表4-4.4 開放式探究小組學習單內容分析
研究目的(Q) 實驗地點設計(P) 結果分析(A、I)
研究目的(Q) 實驗地點設計(P) 結果分析(A、I)
研究目的(Q) 實驗地點設計(P) 結果分析(A、I)
研究目的(Q) 實驗地點設計(P) 結果分析(A、I)
研究目的(Q) 實驗地點設計(P) 結果分析(A、I)