5E 學習環

本節針對5E 學習環的相關文獻進行探討，包含建構理論、5E 學習環的意涵 以及5E 學習環教學與科學探究能力的關係，茲分別說明如下：

一、建構理論

建構主義的學習觀點包含了皮亞傑、奧蘇貝爾、布魯納、維高思基等人重要 的學習理論，其中維高斯基認為個人知識的來源分為自發知識(spontaneous)：「兒 童從他們與環境的交互作用中，自然獲得知識」；正式知識(formal knowledge)：

「兒童以正式的方式經由學校的介入而獲得知識」，建構主義的學習觀則強調學 習者須主動參與建構知識，並且考慮學生對於這一項科學活動的先備知識、學習 的意義和建構的歷程(高慧蓮、蘇明洲、許茂聰，2003)。

Lawson(2010)指出培養具有科學知識的個人則需要有效的科學和技術教學，

教育科學家建議，探究是第一層的科學學習方法，學習者透過提出問題並在知識 建構過程中進行研究，利用他們的創造力來獲取數據，從而掌握學習(引自 Sever,2014)

，洪文東(2007)指出近年來科學教育普遍受到「建構主義取向」(constructivism approach)的影響，強調學生是一個能主動由本身經驗建構出意義的有機體，而形 成知識。

二、5E 學習環的意涵

在 1980 年代後期建構論學者的觀念，認為學習是去建構的(to construct)，

目前有許多科學教育研究學者則用來分析科學知識的發現，說明科學知識的建構 性質(鍾聖校，1999)。而周淑惠(2002)指出維高斯基認為幼兒科學概念是根據幼 兒的經驗和觀察達到一定程度時，才能瞭解一個相關的科學概念，因此許多學者 採用維高斯基的「社會建構論」中提出的「鷹架」理論來說明進行科學教育活動 時，教師如何引導並且協助幼兒學習科學概念。

25

5E 學習環教學模式是探究式教學法的典型代表之一，也是建構取向教學法 的代表(洪文東，2007)，Karplus 和 Their 在 1967 年首先提出，為探索(Exploration)、

發明(Invention)和發現(discovery)三個階段，經過多次修改，形成五個階段，被稱 作 5E 學習環(引自洪文東，2007)，而 Volkmann 和 Abell 在 2003 年進一步發展 出5E 評量模式，讓 5E 學習環更加完整（引自林曉雯，2003）。

三、5E 學習環教學與科學探究能力

在2004 年，美國國家科學教師協會(Nation Science Teachers As-Sociation , NSTA)發表，認為美國生物課程改進畫(Biological Sciences Curriculum Study；簡 稱BSCS)團隊所提出的 5E 學習環，是適合科學探究的教學模式(NSTA,2004)。

Bybee (2014)指出 BSCS 團隊意識到建構主義的學習觀需要經驗，以挑戰學 生的先備觀念，進而促進重建活動的想法和能力，因此提倡5E 學習環教學，這 五項階段內容依序如下：

(一)投入(Engagement)，簡稱 E1：教師應先呈現過去的學習經驗，揭示先前 的觀念，以及組織學生對學習成果的思考活動。

(二)探索(Exploration)，簡稱 E2：將學生目前所誤解的概念，透過流程和技能 的操作，而在觀念上有所改變。

(三)解釋(Explanation)，簡稱 E3：將學生的注意力集中在他們所探索的主題 上，並提供機會讓他們表達對概念的理解以及探究技能，在這個階段的教 師可以直接介紹一個概念、過程或技巧，而老師的解釋或其他資源則可以 引導學習者加深理解，是此階段的關鍵部分。

(四)精緻化(Elaboration)，簡稱 E4：教師挑戰並擴展學生的觀念理解和技能，

透過新的經驗，學生會更深入地了解訊息和足夠的技能。

(五)評鑑(Evaluation)，簡稱 E5：鼓勵學生評估他們的理解力和能力，並允許 教師進行評估學生在實現學習成果方面的進步。

26

此教學特性是能讓學生感到困惑的學習情境中，透過動手操作，探討相關問 題，並且做澄清和建構有意義的解釋，將獲得的知識應用於日常生活中(林曉雯，

2008)。

而Bybee (2014)針對現代各學者應用 5E 教學環於教學中的注意和提醒事項，

以下有三點：

(一)5E 學習環的最佳使用是兩到三週的單元，其中每個階段應做一個或多個 課程的基礎，如果作為單節課的基礎，則會縮短挑戰的時間和機會，另 一方面，將5E 學習環的某個階段用於過多的時間，會使學習失去了有 效性，例如，教師可能分配了過多的探索時間。

(二)盡量在5E 學習環教學時，不改變各項階段的順序以及省略某些階段，

這會使教學過程不完整，而形成失效。

(三)5E 學習環階段可以視教學情況所需而再重複一個階段，但仍需要注意學 習環的順序性和可行性，例如：探索階段不一定要在評估階段之前進行 探索。

林曉雯(2003)指出，評量是教學的一部分，為嵌入式或形成性評量理念，藉 以瞭解學生學習狀況，改進教師的教學，洪文東(2007)指出美國國家科學標準與 5E 學習環教學模式再加上 5E 學習環評量模式，則有完整的培育科學探究能力之 教學模式與評量模式，對於學生科學探究能力的訓練，應具有正面的影響，是一 個相當適合的探究教學模式，下表為5E 學習環評量說明，如表 2-3-1。

27

資料來源：整理自林曉雯(2003)。科學探究評量之理論與實務(頁 35-36)。屏東縣：

國立屏東大學。

28