知識翻新教學對小學生科學探究活動與科學合作概念之影響 - 政大學術集成

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(1) . 國立政治大學教育學院教育學系碩士論文. 指導教授：洪煌堯博士. 立. 政治大. ‧ 國. 學. ‧. 知識翻新教學對小學生科學探究活動與科學合作概念之影響 n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 研究生：王博賢. i n U. v. 撰. 中華民國九十九年六月 .

(2) . 謝誌願一切榮耀歸給上主！我靠著那加給我力量的，凡事都能做。（腓立比書四章 13 節） Tiàm-tī siúⁿ-sù goá khùi-laҩt ê, goá sū-sū lóng oē. 這段經文是在腓立比書最後一個段落，保羅在監獄中寫下感謝與勸勉腓立比教會的話。腓立比教會曾在保羅困難時接濟他，保羅寫下這封信的當時，腓立比教會正遭受種種紛擾。保羅先生用自身的經驗提醒著他們，靠著那加給我們力量. 政治大. 的，我們凡事都能做！此刻我站在經文前，我能深深感受到使徒保羅所提到的「凡事都能做」。. 立. 完成論文的我心情是激動的，在研究所的學習歷程中的我也是如此，修課時. ‧ 國. 學. 的挫折感，投稿被拒絕了 n+1 次，論文好像永遠都寫不完。但是，靠著禱告，上帝差派所有幫助我的來到了我的身旁。他們都是我需要感謝，更獻上感恩的！. ‧. 首先一定要感謝我的家人：我的父母親在我升上大學後，從不阻止我邁向我. y. Nat. 有興趣的方向發展；我可愛的姑姑帶著我品嚐美食，也照顧著我；阿媽總是為家. sit. 裡帶來輕鬆又詼諧的氣氛；當然還有關心我的大阿姨，以及好多好多的親人在代. er. io. 禱與關愛中陪伴著我。. n. al 也要謝謝教會中長輩們的關心，特別是蘇長老夫婦、魏長老，以及其他未提 iv C. n. hen hi U 到的許多長輩們都關心我的學業及未來的發展，他們用禱告或實際的關心成為了 gc. 我的幫助。團契中的朋友雖然真的很不相信我有在讀書，但也是常關心我畢業了沒：我的所有好同工好朋友們；以及遠在各處的傳道人們：志達、Rucu…… 當然，409 秘密基地的伙伴也是最可靠的，雯靜、靜宜、喻涵、宇慧、佳蓉、書平，雖然在每週的 meeting 中我們都不忘搞笑或是欺負一下 H 大，但那兩個小時卻是大家腦力激盪的好時候！特別是雯靜跟宇慧，感謝妳們為了我的分析出一份心力。最是要感謝的，就是我最敬愛的的洪煌堯老師，這三年讓我像橡皮糖一樣巴著您不放，我們一起到台北市某國小，一起在全新的領域奮鬥！這三年我從您身上不斷的學習，在我們的聊天與討論中，讓我不只得到學術上的增長，更改變我的想法與態度。我真的懂得其他同學為何羨慕我們的團隊，因為我們有一位真正 .

(3) . 的「人師」。更要感謝洪明老師，您是我們最實際的幫助。最後我要感謝陪伴我的欣音，在我困頓或是失意時，妳總是不斷鼓勵我，也陪伴我，更在我需要校對文字時，用妳無比的細心與耐心幫助我，接下來我們要一起努力，追尋我們學術殿堂的路以及信仰之路。真的有太多人值得我向上主擺上感謝，我無法在這短短的篇幅中細述。但我相信，我所靠的上主安排你們到我這三年的生命當中，成為我及時的幫助，讓我體驗到「靠著祂凡事都能作！」我所有的好朋友，但願這個好消息也能成為你們生命中的幫助！願出人意外的平安與喜樂賞賜與所有幫助我的人！將榮耀歸給上主！. 立. 王博賢謹誌於我溫暖的家 2010/07/23 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. . i n U. v.

(4) . 知識翻新教學對小學生科學探究活動與科學合作概念之影響指導教授：洪煌堯博士研究生：王博賢. 摘要本研究主要目的在探究國小學生，在利用「知識論壇」 (Knowledge Forum)— 一個以知識翻新(knowledge-building)教育思想為核心所建立的電腦輔助合作學. 政治大上的改變情形。研究對象為台北市某國小五年級學生。資料來源主要為課堂觀立察、上課錄影資料、知識論壇平台上的活動記錄、以及集體訪談的前後測訪談稿。. 習(CSCL)平台—進行教學之前與之後，在「科學學習歷程」與「科學合作概念」. ‧ 國. 學. 實驗共分二組：(1) 實驗組使用知識論壇平台進行知識翻新教學；(2) 控制組則以傳統講授與小組合作方式授課。. ‧. 研究結果主要有以下四點：(1) 課堂觀察與錄影資料分析顯示，在傳統的課. y. Nat. 堂中(控制組)教師主導的活動佔據大部分上課時間，然而在進行知識翻新教學之. io. sit. 課堂中(實驗組)，學生則使用更多的時間進行同儕間的互動與合作；(2) 知識論. a. er. 壇平台活動記錄分析結果發現，在論壇的輔助下進行知識翻新教學，有助於幫助. n. 學生跳脫分工合作的小組活動、進行更機遇式(opportunistic)的合作學習；(3) 平 iv l. n U 台中的發文內容分析顯示，經過 18e週的課程，學生有更多以合作為基礎的學習 ngchi. Ch. 活動；(4) 訪談稿前測結果指出，學生對於科學知識本質的「暫時性」與「共構性」僅有初步瞭解。在合作方式上，多數學生認為科學家會合作，然而在合作的方式上則普遍強調以「分工」為基礎的科學合作，而非以「創新」知識為基礎的合作方式。訪談稿後測結果則指出，經過知識翻新課程後，受試國小學生已漸能形成以創新為基礎(而非任務為導向)的科學合作概念。本研究主要的結論有四點：(1) 知識翻新教學有助於促進學生間的互動學習；(2) 在知識翻新教學後學生有更多以合作為基礎的探究活動；(3) 本研究中的小學生已普遍有合作的理念，但仍停留在分工合作的觀點；以及(4) 知識翻新教學可以有助於幫助學生形成以創新為主的合作觀。【關鍵詞】知識翻新、知識論壇、科學合作、科學探究、科學本質 i .

(5) . Effects of Knowledge Building on Elementary Students’ Science Learning Activities and Their Views on Scientific Collaboration Abstract The purpose of this study was to explore the effects of knowledge building on fifth-grader’ science learning process and their views on collaboration. A software program called Knowledge Forum—which is designed based on knowledge-building theory—was employed to complement student learning.. Participants were 53. 政治大 video-taping of classroom activities, class observation records, group interview, and 立 fifth-graders from an urban school in Taipei. Data source mainly came from the online activities automatically recorded in the Knowledge Forum platform. The. ‧ 國. 學. students were divided into two groups for comparison: (1) the experiment group adopted knowledge building pedagogy; (2) the control group adopted traditional. ‧. instruction that combined both teacher lectures and student collaboration in groups.. y. Nat. The main findings are as follows: (1) as shown in the video and the classroom. io. sit. observation data, it was found that in the traditional (control) class, teacher-led. a. er. activities took up the majority of class time; in contrast, in the knowledge building. n. v and collaboration; (2) l more time for peer interaction (experimental) class, students had ni Ch. U. i engaging in knowledge building as the online activity data showed, it e was n found g c hthat helped students to move away from division of labor and to engage in more opportunistic collaboration ; (3) based on content analysis on student online discussion, it was found that students progressively performed more collaborative activities towards the end of this class; and (4) as evidenced in the pre-post interview data, it was found that students initially had a more limited understanding of scientific knowledge as “tentative” and “co-constructive”. In addition, while they thought scientists work together, they tended to highlight the kind of teamwork based on division of labor, rather than the kind of teamwork aimed to create new knowledge. However, the post-interview data showed that after engaging in knowledge building for. 18. weeks,. students. began. to. see ii . scientific. collaboration. as. more.

(6) . innovation-oriented, and less task-oriented. Based on the findings, the following conclusions were made: (1) engaging students in knowledge building was helpful for promoting more interaction among students; (2) knowledge building progressively fostered more scientific inquiry activities that is based on collaboration; (3) before attending this study, students had already the concept of cooperation, and such concept is highly based on division of labor, but after engaging in knowledge building, they were able to gradually develop a more creative view of collaboration. Keywords: knowledge building, Knowledge Forum, scientific collaboration, scientific inquiry, nature of science. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. iii . i n U. v.

(7) . 目錄摘要……………………………………………………………………………………………i 目錄…………………………………………………………………………………………iv 表目錄…………………………………………………………………………………………v 圖目錄…………………………………………………………………………………………v 第一章緒論…………………………………………………………………………………1 第一節研究動機與研究目的……………………………………………………………1 第二節重要名詞釋義……………………………………………………………………4 第三節研究問題………………………………………………………………………6. 政治大第二章文獻探討……………………………………………………………………………9 立. 第四節研究範圍與限制…………………………………………………………………7. ‧ 國. 學. 第一節科學探究與科學合作…………………………………………………………9 第二節合作學習…………………………………………………………………………14. ‧. 第三節電腦支援合作學習………………………………………………………………18 第四節知識翻新教學……………………………………………………………………22. y. Nat. 研究方法…………………………………………………………………………27. sit. 第三章. n. al. er. io. 第一節研究設計…………………………………………………………………………27. i n U. v. 第二節學習環境…………………………………………………………………………31. Ch. engchi. 第三節資料蒐集與分析…………………………………………………………………34 第四章. 研究結果…………………………………………………………………………39. 第一節課堂中活動的改變………………………………………………………………39 第二節知識論壇上的活動………………………………………………………………42 第三節在論壇中進行的科學探究活動…………………………………………………45 第四節學生對「合作」概念的轉變…………………………………………………54 第五章. 討論與建議………………………………………………………………………60. 第一節結論……………………………………………………………………………60 第二節建議……………………………………………………………………………62 參考文獻……………………………………………………………………………………66 iv .

(8) . 表目錄表 2-1. 合作學習小組和傳統學習小組之差異………………………………………16. 表 3-1. 蒐集資料一覽表…………………………………………………………………34. 表 3-2. 問題與其對應的知識建構活動…………………………………………………36. 表 3-3. 半開放式訪談大綱………………………………………………………………37. 表 3-4. 小學生的課本知識觀與科學合作觀之概念編碼………………………………38. 表 4-1. 知識論壇中社群活動的描述性分析……………………………………………42. 表 4-2. 社會網絡分析顯示的學生社群中互動的連結與密度…………………………44. 表 4-3. 問題類型統計表…………………………………………………………………45. 表 4-6. 小學生對課本知識本質「暫時觀」的瞭解……………………………………55. 表 4-7. 科學家合作與否與合作觀………………………………………………………58. er. io. sit. Nat. 圖目錄. y. ‧. ‧ 國. 表 4-4. 學. 表 4-5. 治政問題回答比例表…………………………………………………………………50 大立問題串長度統計表………………………………………………………………50. 圖 1-1 KF 平台首頁…………………………………………………………………………3. al. 圖 3-3. 學生登入知識論壇學習平台之介面………………………………………………32. 圖 3-4. 知識論壇學習平台發表文章之介面………………………………………………33. 圖 4-1. 整體分析時間分配圖………………………………………………………………39. 圖 4-2. 單堂分析時間分配比較圖…………………………………………………………41. 圖 4-3. 社會網絡分析中顯示的知識論壇中的線上活動和互動模式……………………43. 圖 4-4. 學生提出事實型問題之貼文………………………………………………………46. 圖 4-5. 其中一名學生回答之貼文…………………………………………………………46. 圖 4-6. 學生提出理解型問題之貼文………………………………………………………47. n. 圖 3-2. v i n 科學鷹架學習單……………………………………………………………………29 Ch engchi U 教室平面略圖………………………………………………………………………31. 圖 3-1. v .

(9) . 圖 4-7. 其中一名學生回答之貼文…………………………………………………………47. 圖 4-8. 學生提出統整型問題之貼文………………………………………………………48. 圖 4-9. 其中一名學生回答之貼文…………………………………………………………49. 圖 4-10. 另一名學生回答之貼文…………………………………………………………49. 圖 4-11. 一名學生提出問題………………………………………………………………51. 圖 4-12. 僅得到一名學生回答……………………………………………………………51. 圖 4-13. 學生提出問題之貼文……………………………………………………………52. 圖 4-14. 一位學生回答之回文貼文………………………………………………………53. 圖 4-15. 學生架構於問題上之問題貼文…………………………………………………53. 圖 4-16. 一名學生回答架構於問題上之問題回文貼文…………………………………54. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. vi . i n U. v.

(10) . 第一章緒論第一節研究動機與研究目的 . 壹、動機一、資訊和傳播科技對傳統科學教育的衝擊資訊和傳播科技的突飛猛進已使我們所處的社會從資訊社會逐步地邁進了知識社會 (Drucker, 1986; United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization [UNESCO], 2005)，同時也讓傳統視「學習為個人知識成長」這樣的. 政治大. 教育觀點，逐漸演化成視「學習為集體知識合作與共構」的新觀點(Scardamalia,. 立. 2002; Hong, Scardamalia, & Zhang, 2007)。在這樣趨勢的影響下，台灣小學的自然. ‧ 國. 學. 科學教室也開始漸漸重視能提供合作學習的科學教室環境（楊榮祥、Fraser， 1998）。例如，我們可以發現學生座位的安排從五零、六零年代的劇場式座位，. ‧. 到八零年代開始出現小組式排列。. 因應此一轉變，教學科技研究領域也開始逐漸瞭解到設計有效電腦支援合作. y. Nat. sit. 學習(computer-supported collaborative learning, CSCL)環境的重要。CSCL 的概念. er. io. 主要是強調利用數位學習平台以促進知識的合作與共享，希望透過小組互動以促. n. 使成員對知識的基本單位─ a「意義」(meaning)－間的分享與互動能有更深入的了 v. i l C n 解。CSCL 的獨特設計即在於能促成學習社群中各種不同知識、觀念或想法間的 hengchi U. 交流(Stahl, 2007)。. 如前所述，科學教室的座位排列強調要以能促進科學合作的方式來安排以有助於進行教學。而 CSCL 在當中能扮演怎樣的角色呢？其主要角色即在於透過網路使得學習成為更具有社會性，更可以與社群成員互動的學習活動，而不再只是個人對電腦或網際網路的單向學習(Koschmann, 1996)。本研究所關注的主要議題之一即是在利用知識合作與共享的 CSCL 學習環境下，知識翻新教學是否能協助學生發展更成熟的科學「合作」與「探究」的概念。. 1 .

(11) . 二、學生對科學探究過程與合作本質的理解什麼是科學「探究」與「合作」呢？科學「探究」與「合作」之概念包含我們對於科學知識理解與追尋的過程與方法。較成熟的觀念將科學知識的產生與探究，視為一個集體社會建構的過程，然而過去的研究卻指出，多數學生並不瞭解科學探究是這樣的一個社會建構的過程，以及科學家之間的協同合作對科學知識創造的重要性。如同 Driver、Leach、Millar 與 Scott(1996)的研究指出，多數學生對「科學之社會本質」(social nature of science)的瞭解仍停留在科學家都是在封閉的研究環境中獨自進行其科學探究的觀點上。同時，我們也知道，在「科學本質」(nature of science)的理解中，「科學知識」. 治政大此，科學知識才能同時在社會中具有影響力，卻也同時在科學社群中能不斷被翻立新，讓科學家能夠不斷創造新的理論以解釋更多新觀察到的現象。而科學探究活同時是具有其權威性與暫時性的特質(McComas, Clough, & Almazroa, 1998)，因. ‧ 國. 學. 動包括：擬定問題、設計實驗、進行實驗、解釋結果、引出結論等；在一系列的探究過程中，學生也同時學習到關於主題的科學內容、理論等概念知識，所以科. y. Nat. 1996)。. ‧. 學探究活動基本上即是建構主義教學理論的一種具體實踐(Ritchie & Rigano,. sit. 而現在的小學生對於課本中的科學知識，在九年一貫課程的實施下，強調「科. er. io. 學本質」的學習後（教育部，民 90），是否對課本中的科學知識是深信不疑，還. n. al 是也能理解其暫時性的特性，亦是本研究所關心的議題之一，因為學生對科學知 iv C. hen hi U 識的認識也會影響其對於科學合作與概念的理解。 gc. n. 工業革命後泰勒化的分工強調個人精熟一部份的工作，以達最高的效率、最. 大的產出。合作學習則是給予學生分派工作，各自精熟各自部分後在小組內合作（黃正傑、林佩璇，1996）。這些以任務與產出為中心的合作觀念在傳統社會中深植人心。然而，近來合作的觀念也在轉化。例如，Karl Popper (1972)在其知識論所提出所謂的「第三世界」知識觀，是一個視「概念實體」(conceptual objects) 為知識主體的世界，在這樣的知識論中，合作主要是以想法或概念為中心，透過人們（特別是科學家）不斷增加對概念的瞭解，與不同概念進行互動的一種合作方式。但學校的自然科教學應如何幫助學生發展以「探究」、「建構」與「創作」為中心的合作觀呢？根據 Carey 與 Smith(1993)對科學本質的研究建議可知，提昇學生科學本質瞭解的一個有效方法是讓學生直接從事集體「理論建構」 2 .

(12) . (theory-building)。而目前發展較成熟的「理論建構」教學法是利用「知識論壇」 (Knowledge Forum)學習平台（如圖 1-1 所示）所進行的「知識翻新教學」(knowledge building) (Scardamalia & Bereiter, 2006)。根據這一系列的研究，本研究旨在瞭解知識翻新教學當中，學生的科學探究歷程是否能幫助學生建立一個更成熟的科學合作觀。. 圖 1-1 KF 平台首頁. 學. . ‧ 國. 立. 政治大. ‧. 貳、研究目的. y. Nat. io. sit. 近 20 年的研究指出，知識翻新教學能幫助學生進行更建構式的學習方式. a. er. (Hakkarainen, 2003; Hong, Scardamalia, Messina, & Teo, 2007; Scardamalia, 2002;. n. iv Zhang, Scardamalia, Lamon, Messina, & Reeve, 2007)。儘管如此，近來的研究較少 l. n U engchi 探討知識翻新的教學設計，如何影響學生對科學探究過程與合作的理解，特別是. Ch. 科學的社會化本質的理解。因此，本研究的目的主要為探討知識翻新教學對小學生科學探究活動與科學合作概念的轉變。課程活動主要則是以「知識論壇」 (Knowledge Forum)學習平台來輔助進行。研究過程所關注的議題包括學生在平台中的科學探究歷程，以及在進行知識共構當中，是否能進而發展較成熟的合作觀。. 3 .

(13) . 第二節重要名詞釋義本研究針對一個自變項「知識翻新教學」，對兩個依變項「科學探究(science inquiry)活動」與「科學合作(scientific collaboration)」之影響。在本論文中將頻繁出現此三變項，以及另外兩個重要名詞「知識論壇」與「電腦支援合作學習」，共五個重要概念。研究者欲先建立其基本定義，以求對後方章節之名詞意涵能有初步瞭解，並使研究名詞前後一致和便於陳述說明，本研究將重要名詞界定如下，並將於第二章中作深入的探究。科學探究(science inquiry). 治政大好奇與主動參與，進而提出對自己而言最有解釋力的假設，再根據假設收集並分立析所有的證據，設計研究方式與進行研究的過程，取得結果後修正自己的假設，科學探究主要強調學生應該從觀察一個現象所產生的問題開始，透過學生的. ‧ 國. 學. 而非只是被動的學習自然現象的條列化知識而已(American Association for the Advancement of Science[AAAS], 1989)。. ‧ y. Nat. 科學合作(scientific collaboration). sit. 本研究所稱的科學合作主要是指，以想法或概念為中心的合作。透過二人以. er. io. 上的科學研究者，無論是位在同一時代、同一地點，或是跨越時代、地域的隔閡，. n. al 甚至彼此並不認識，而不斷增加對同一個概念的共同瞭解，並在不同概念間進行 iv 互動辯證的一種合作方式。. Ch. n U engchi. 知識論壇(Knowledge Forum, KF) 知識論壇為一新進之數位學習平台，為 Bereiter 與 Scardamalia(2003)團隊所研發之電腦支援合作學習平台(Sardamalia, 2004)其中所支援之教育理論基礎為知識翻新(knowledge-building)，希冀透過這樣的學習環境幫助學生建構知識，達到知識翻新之目的。本研究之知識論壇乃指使用於 A 小學 97 學年度 18 週中所使用之數位學習平台。電腦支援合作學習(computer-supported collaborative learning, CSCL) CSCL 為近年來受學術界注目的一個新興領域。CSCL 關切學生在科技輔助 4 .

(14) . 下如何進行不同於傳統之學習(Stahl, Koschmann, & Suthers, 2006)，為一跨教育、資訊等等學科之科技整合領域。希望在 CSCL 平台的協助下，學生們可以超越時空限制，進行同儕互教、小組討論與練習以及小組建構知識等具有合作性、社會性的學習活動。CSCL 使不同年齡、在不同時間、地點的小組成員都能很容易的展開知識翻新的合作學習，並使學生所學習的知識緊密地統整起來。知識翻新(knowledge-building, KB) 知識翻新為小組成員共同建構意義、深化理解意義的過程(Scardamalia & Bereiter, 2003)，它認為意義(meaning)的產生不能單純視為個人能力的表達，而是在一種社群互動中形成的。知識翻新的基本意義單位是知識訊息或想法，透過對. 治政大 2004)。在 CSCL 環境的輔助下，小組成員可藉由對同一問題不斷討論和論辯，立產生不同的看法和理解(Stahl, 2006)。知識翻新理論認為知識是暫時的說法，可以知識訊息或想法的建構，以促成社群成員集體合作並共構知識(Scardamalia,. ‧ 國. 學. 不斷被改進的(Scardamalia & Bereiter, 2003)，先進研究同時指出運用知識翻新理論與科技，可以有效幫助學生創建集體知識(Hong, Scardamalia, Messina, & Teo,. ‧. 2008; Scardamalia, 2002; Scardamalia, Bereiter, & Lamon, 1994)。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 5 . i n U. v.

(15) . 第三節研究問題 . 本研究之目的為探討在「知識論壇」學習平台上進行知識翻新教學，是否會為自然科學學習帶來學習上的轉變，與學生在平台中之科學探究歷程與知識共構，是否會幫助他們進而發展較成熟的科學合作觀。基於此研究目的，所衍生的研究問題如下：. （一）在知識翻新課堂中教學改變為何？ 1.在課堂活動中教師主導的活動的時間是否增減？ 2.在課堂活動中學生獨立活動的時間是否增減？ 3.在課堂活動中師生互動的時間是否增減？. 政治大. 4.在課堂活動中學生與學生的互動時間是否增減？. 立. ‧ 國. 學. （二）知識論壇上的活動情形為何？ 1.學生個人在社群中發文的數量為何？. ‧. 2.學生在社群中透過閱讀瞭解他人的想法的行為次數為何？. 3.學生進行共同作者共創及在他人想法上建構知識的次數情形為何？. y. Nat. al. er. io. 5.學生在社群互動中貼文鏈結的密度與連接為何？. sit. 4.學生在社群互動中貼文閱讀的密度與連接為何？. n. v i n Ch （三）學生在知識論壇中的科學探究活動情形為何？ engchi U 1.實驗組學生在知識論壇中探究問題提出的類型為何？ 2.上下兩學期中各類型探究問題的比例改變為何？ 3.實驗組學生在知識論壇中上下學期所提出的問題被回答的情形改變為何？ 4.實驗組學生在知識論壇中問題討論串的形成為何？. （四）學生對「合作」概念理解的轉變為何？ 1.學生對課本中知識本質的瞭解是否有改變？ 2.學生對科學家會合作的概念是否有改變？ 3.學生以分工為基礎的合作觀是否有改變？ 4.學生以創新為基礎的合作觀是否有改變？ 6 .

(16) . 第四節研究範圍與限制本研究在有限的時間、人力、經費、受試者等因素影響下，僅就以下研究範圍進行研究限制的討論，而無法達到全面性、普及性之推論效果，但仍能展現一定的現象以及其背後所蘊含的價值。. 壹、研究對象本研究以台北市某小學之五年級學生為研究對象。由於台北市屬經濟發展較為興盛，住民素質較高之地區，且該學校位於台北市著名之文教區所在（宋祖慈，. 政治大. 2008），故不宜過度推論到所有學生。 . 立. 貳、研究內容. ‧ 國. 學. 本研究內容以了解學生整學年在進行電腦輔助合作學習教學後，對於「科學. ‧. 探究活動」與「科學合作觀」之改變為主要議題。分析研究對象在前後測訪談與平台記錄以及研究者之課堂觀察，但是不包含學生對平台之興趣、與同組成員的. y. Nat. n. er. io. al. 參、研究方法. sit. 友誼等，因此對於研究結果不宜過度推論。. Ch. engchi. i n U. v. 本研究囿於時間因素，無法針對學生進行個別訪談，因此改採小組訪談，使訪談資料非常有限。然而因為本研究之對象為小學五年級的學生，對教師或研究者有一定的疏離感，可能產生無法問出所以然的狀況，同時在強調「學習為集體知識合作與共構」的本研究中，透過集體訪談所產生之想法，更能貼切本研究之核心價值。同時研究者亦無法進行完全之課程改革，改採每週一小時之知識創新課程，因此在研究結果的推論的深度上有其限制，不宜推論至最佳之狀況。. 7 .

(17) . 肆、研究工具本研究使用電腦作為學生進入知識論壇之學習工具，然而經費並不足以達到一人一台電腦，因此本研究使用小組制進行。因此每人發表之文章篇數常因小組內成員使用時間分配不均，而有多寡之差異。然而，此一狀況勢必在未來若於課堂中推行知識翻新教學時必經的過程，同時，在學生共同發表與溝通的過程當中，亦能產生知識的交流、合作與共構，對於本研究亦能產生一定之助益。. 伍、研究變項. 治政大風格，或是對於資訊科技使用的素養等都會造成影響，但限於時間及人力，無法立一一探討，僅選擇研究變項科學探究活動與科學合作概念的轉變加以研究。然影響學生觀念的因素非常多，如學生自然之成熟、學生內在動機、學生學習. ‧ 國. 學. 而，以本實驗之準實驗設計之性質，強調學生與教師在真實情境中之表現，因此無法控制所有研究變項，而保有其未來真實應用於教學現場之價值。. ‧. io. sit. y. Nat. n. al. er. . Ch. engchi. 8 . i n U. v.

(18) . 第二章文獻探討第一節科學探究與科學合作本研究透過一電腦支援合作學習與知識翻新系統進行教學，目的在幫助學生進行更成熟的探究活動以瞭解科學的合作本質。本節將先探討科學探究之本質，並論述傳統之合作概念，最後討論科學合作之本質。. 壹、科學探究. 政治大. 邁入二十一世紀，教育改革已是一項全球性的運動，各國不僅嚴格地檢視本. 立. 國教育的缺失，同時也試著找尋新世紀的教育方向和作法，以預備這一個世紀所. ‧ 國. 學. 面對的全球性競爭。其中「讓每一位學生學習思考」即為教育改革的主軸之一（教育部，1995； Anderson et al., 1994），同時亦有研究發現，提倡學生進行科學探. ‧. 究活動，是促進學生發展思考能力的良方(AAAS, 1989; Schwab, 1963; Tamir & Lunetta, 1978, 1981)。因此，許多以探究作為理論基礎的課程，例如在美國發展：. sit. y. Nat. 強調概念架構及培育科學家的物理課程 (Physical Sciences Study Committee,. io. er. PSSC)，之後，生物課程(Biological Sciences Curriculum Study, BSCS)、化學課程 (Chemical Education Materials Study, CHEMS) 及小學的科學課程 (Elementary. n. a. iv. l C Science Study, ESS)、與科學─活動過程教學(Science-A n Process Approach, SAPA). hengchi U. 等科學課程也陸續誕生。他們希望，教師應提供學習者能真正參與並進行科學探究的學習情境，幫助學生能像科學家一樣的思考科學與做科學（顏瓊芬、黃世傑， 2003）。科學應是一種「探究」的歷程(Collette & Chiapetta, 1994)。況且，科學家所採用從觀察、假設、印證到修正假設的程序沒有一定正確的方法，而是對問題採取最有組織的方式進行。因此，科學探究的主要目的並非要學生記憶背誦自然科學知識，而是發展學生科學思考與探究技巧的能力。在進行科學教學的同時，其精神便與前述科學探究精神一致，也就是說在從事教學時，應強調學生該從觀察一個現象的產生問題開始，藉由主動的參與，進而提出自己的假設，再根據假設收集並分析證據，設計研究方法與進行研究的過程，並非只是記憶背誦自然現象的現存知識而已（AAAS, 1989，引自顏瓊芬和黃世傑，1997）。另一方面，Popper 9 .

(19) . 在探討科學知識的增長過程時，也提醒我們學習和知識的增長繫於發現謬誤或思想與預設的侷限性，學習往往透過個體對自身關於實體之既有期望的修改與拒斥；當個體發現自己的期望受到經驗所拒絕，並且渴望以某種方式來解決存在於期望和現實間的衝突或矛盾時，便會產生問題，問題觸發個體尋求解答，解答的創造則產生一套新的期望。這些期望後續可能還會受到實徵經驗的否證，而推動新的問題解答活動。是以所有的學習都涉及先前立場、預設、或知識的修改（見 Swann, 1998）。同時，就算是看似正確無誤的研究方法，未必能「真正完全」的解決科學問題，而僅是有一個較有解釋力的解答(Collette & Chiapetta, 1994)。上述與 Wheatley(1991)所提出對建構主義的知識論有異曲同工之妙。認為知識是認知主體主動建構的結果，而無法經由被動的灌輸而獲得知識；認知功能在. 治政大社群之間的協商、折衷、和解的社會化歷程所集體共構的。運用這樣建構主義觀立點來探究學生在科學探究中的學習過程，可以幫助教師與研究者更加理解科學學於適應與組織經驗世界的訊息，不是用於發現客觀存在的現實；知識是由個人與. ‧ 國. 學. 習的複雜性。而透過科學探究中「動手做」的經驗，學生能學習到科學探究活動的實務經驗，包括前列常提到的：擬定問題、設計實驗、進行實驗、解釋結果、. ‧. 引出結論等；再者，在一系列的探究過程中，學生也同時學習到關於主題的科學. y. Nat. 內容、理論等概念知識，所以科學探究活動基本上即是建構主義教學理論的一種. sit. 具體實踐(Ritchie & Rigano, 1996)。. er. io. 科學探究並不是一種單純的方法、技巧訓練，而是一種提升學生科學素質，. n. al 「學科學」的主要途徑（黃鴻博，2000）。而在探索過程中，科學的實務知識與 iv C. n. hen hi U 概念知識在其中以各種不同的形式互動，促進學生對於科學的認知，進而主動建 gc. 構對於科學知識的理解(Hodson, 1993)。然而在過去的科學教學課程中，偏重於. 以科學知識的複製為核心，在教學中，教師通常都以將教科書內的概念、原理或原則的教授給學生背誦為主，對於科學探究技能的學習、對科學的態度及問題解決能力的培養都較為匱乏（黃善美、黃萬居，2003）。 Friedler 與 Tamir(1990)主張應鼓勵學生參與真正的探究活動，以發展有關探究的知識與技能，並將探究活動作為科學教學的最基本要素。而鄭美紅與蔡慶麟 (2005)更指出給學生自主性愈大的科學探究課程，學生對科學探究的本質掌握愈加理想，也就是在自然課堂中探究活動的自由度愈高，學生的自主參與愈多，有較多的機會能思考探究過程的實際意義。學生高自主的科學探索活動，對其建構科學知識，解答問題，有莫大的幫助，亦能幫助其建立更成熟的科學探究觀。然 10 .

(20) . 而，怎樣的探究過程是較接近科學家所在進行的探究歷程呢？「科學合作」即是一個在科學知識探究重要的方法（傅雅秀，2002）。. 貳、科學合作合作(collaboration)一詞最早出現於 1860 年（引述自 Huang, Trappery, & Yao, 2003），以往常與 cooperation 交相混用，然而二者之意義不盡相同。 Cooperation 乃一般所謂彼此志同道合的同質合作，參與成員切割工作，個別地解決一部分任務，然後聚合這些部分成果為一個最終的產出(Lorna Idol, 1993/2008；Huang et al., 2003)可稱為分工合作。在學習領域中 cooperation 是指學習由個人完成，之後每. 治政大 cooperation 為概念的合作型態的合作學習中，學習是以個體為中心的成果展現立 (Dillenbourg, 1999)。. 個成員貢獻個別的結果，然後呈現出個別結果的總合作為小組的成果。在. ‧ 國. 學. Collaboration 乃是指大家為了一個共同的目標，面對各種不同的問題、甚至衝突的見解，要在異中求同的異質合作，並達成既定之目標，是一種不斷嘗試對. ‧. 一個問題進行建構與維持的共有概念的過程，常用於形容較高階的活動行為. y. Nat. (Lorna Idol, 1993/2008；Huang et al., 2003)，可稱為協同合作。在 Roschelle 與. sit. Teasley 所界定的 collaboration 合作下，學習發生在人與人間合作的知識建構之. er. io. 下，學生是以團體成員的方式在學習活動中與他人互動，並非獨力地完成工作，. n. al 進行個人化的學習活動，而是進行以協商與分享的團體互動(Dillenbourg, 1999)。 iv C. n. hen hi U 現代的合作觀念的一項基本特徵可以說是重視「分工」(division of labor)， gc. 此早在十八世紀的歐洲便已萌芽。在亞當史密斯(Adam Smith)的研究中指出勞動分工(division of labor)與專業化(specialization)是提高勞動生產力及擴大商品與勞務生產的關鍵，尤其勞動分工幾乎是經濟成長的唯一動力。其原因有三：（1）熟練程度的增加。當一個工人單純地重複同一道工序時，其對這道工序的熟練程度會大幅增加。表現為產量和質量的提高。（2）如果沒有分工，由一道工序轉為另一道工序時會損失時間，而分工避免了這中間的損失。（3）由於對於工序的了解和熟練度的增加，更有效率的機械和工具被發明出來，從而提高了產量。亞當史密斯在其國富論的大作中便注意到英國當時尚在家庭手工業階段的製針廠，如由一個人製作，一天大約只能生產十五枚的針。然將製作程序分作十八個步驟，由十人分工製作，一天便能生產四千八百枚。史密斯對此印象極為深 11 .

(21) . 刻，肯定了分工對生產力提升的重要性。而美國汽車大王亨利．福特於 1913 年在其底特律的汽車工廠推出第一條活動生產線(assembly line)，採用了許多為單一和特定功能而設計的機器，兼容了零件規格化和製程標準化的要求，使工業生產有了更細緻的分工，大幅提高了工業生產的產量和效率，也大幅降低了工業生產的成本。不過，亞當史密斯也敏銳地指出，細密的分工會破壞人們在工作上的樂趣和創意，不利於公民社會的發展。史密斯的這一項憂慮和馬克斯契合，誠如史密斯和馬克思所憂慮的，細緻的分工剝奪人在工作上的自主性和創意，使人變得異化和疏離。福特的生產線固然增加了效率和降低了成本，卻將原來的工藝性 (craft-based)生產變成僵化固定的裝配性生產，工人覺得工作變得被動而瑣碎無. 政治大. 聊，於是形成高離職率和高缺席率的現象，甚至醞釀出勞工情緒不安的嚴重狀況 (Warsh, 2006)。. 立. 亞當史密斯主張的「分工制度」，藉著將複雜的事務簡單化，促成高產能的. ‧ 國. 學. 勞工，而工業革命之後，將組織工作也予以任務分工，在政治上的影響促成了現代官僚化組織的建立。同時也影響了各個層面，都期待能以分工的方式達成最高. ‧. 的產能。過去，合作的理論就是這種圍繞於個人角色對於小組的貢獻(Dillenbourg,. y. Nat. Baker, Blaye, & O'Malley, 1996)，應用於教育當中，即產生合作學習的理論。在合. sit. 作學習理論中，關心學生在小組合作學習中的角色，每位小組成員所需要負責擔. er. io. 當的職務，可能是組長，可能是記錄者、報告者、資料收集者等（林秀玉，2006；. n. a lT., 1999; Wiles & Bondi, 1993） Johnson, D. W. & Johnson, R. iv 。 C. n. hen hi U 然而這種以個人對一個小團體的貢獻的觀點已無法解釋橫跨時間與空間的 gc. 知識合作。Beaver(2001)指出，傳統的科學合作模式是二個人或二個實驗室間的. 合作，但「科學合作」除了為教育學生的師生合作，最主要的是對等的同行間的合作，乃至跨學科、跨國家的合作。甚至科學研究者參考他人著作，相互「引用」，但不一定彼此認識，「科學合作」即是科學家人際關係的一項明證（傅雅秀，2002）。「科學合作」如前段所說，原指二人以上的科學研究者在一時一地共同合作，一起解決科學上的問題，然而隨著知識論的演進，知識的產生有了不同的觀念。Karl Popper(1972)的知識論中提出的「第三世界」知識觀中，就是一個視「概念」為知識主體的世界，在這樣的知識論中，合作主要是以想法或概念為中心，透過人們（特別是科學家）不斷增加對概念的瞭解，與不同概念進行互動的一種合作方式。更進一步，科學研究者參考他人的論述，相互引用「概念」，卻不一 12 .

(22) . 定彼此認識彼此，產生了對「科學合作」的新觀點。這樣的觀念來自於科學是一個社會建構歷程的觀點，而並非單一科學家個人獨自的創見(Latour & Woolgar, 1986)。在其中強調有效的交換訊息、彼此貢獻、互相聯繫、共享興趣和資源，在科學研究的過程密切的互相溝通，以及允許不同觀點，創造解決方案的過程。這種科學家的互動，長久以來是科學的重要本質，在科學知識的生產上扮演重要角色（傅雅秀，2002）。到了 2008 年，Shah 將合作(collaboration)和其他四個以 C 字母開頭的相關詞彙(communication, contribution, coordination, cooperation)加以區分，並將「合作」比喻為一個膠囊，其中包含四層相關詞彙，其核心是溝通(communication)，負有遞送或交互訊息的功用；外層包裹著貢獻(contribution)，是合作團隊的個體在一. 治政大連結團體成員以達成和諧行動的過程；第四層協力(cooperation)，是一種團體的立關係，成員間分享共同的興趣，並共同參與計畫活動、資源共享，以達到共同目種非正式關係中，彼此幫助，以達成個體的目標；第三層協同(coordination)，是. ‧ 國. 學. 標；合作是團體成員分別從不同觀點，提供意見和貢獻，共同創造解決方案，其功效大於個人努力的總合(Shah, 2008)，在現場的科學合作上也是如此進行。. ‧. Richard Zare 提出，這樣跨越有形界線的「科學合作」在未來將支援解決大型的. y. Nat. 全球性問題，而這樣的合作活動是一種「分散智慧」(Finholt, 2002)。在科學合作. sit. 的社群中，成員信守相同的研究規範，因而產生明顯的共識，互相交換資訊，組. er. io. 成科學共同體（傅雅秀，2002），在一處之科學知識與經驗可被他處科學家分享。. n. al 此模式異於歷史上知識是由一小群核心精英掌控之科學組織所形成的(Finholt, iv C. n. hen hi U 2002)。然而在現代的教室中是否有提供促進科學家式的科學合作的教學？抑或 gc. 只是提供基於工業化的分工合作式合作學習教學呢？. 13 .

(23) . 第二節合作學習本研究中所使用之電腦支援合作學習系統，其目的在藉著科技幫助教師進行更有效能的合作學習，亦能幫助學生瞭解科學的社會本質，進行更成熟的科學探究與科學合作。因此本節欲先探討合作學習的理論基礎，與其可以改進的空間，並於下一節接著探討電腦支援的合作式學習如何讓合作學習變得更有效能亦更貼近更成熟的科學探究與合作本質。. 壹、合作學習之定義. 治政大應被視為經過合作共構過程而得的產物。合作學習(collaborative learning)其最主立要的內涵即為當團體針對一學習目標進行學習時，過程中面對問題，藉著彼此分. Vygostky (1978)認為認知是由社會互動和文化背景整合而成的，因此「學習」. ‧ 國. 學. 享意見、想法，進而討論出一個符合大家共同想法的答案。然而，過去主要對合作學習的研究多圍繞在前面所提的強調於個別的貢獻結果總合作為小組的成果. ‧. 的分工合作學習(cooperative learning )。. y. Nat. Vygotsky 提出在一個合作的情境中，當有共同的目標時，學習者會交換他們. sit. 彼此相異的觀點以分享知識與學習(Puntambekar, 2006)，因此當有問題產生時，. er. io. 易引起學習者間的討論(Vygotsky, 1978)。Johnson, D. W. 與 Johnson, R. T. (1994). n. al 和 Slavin(1995)在提到成功的合作學習時，須包含一個明確的目標，小組成員合 iv C. n. hen hi U 力地將它完成，合作成果同屬於小組全體，並強調每位小組成員都對小組的成敗 gc. 有一份責任，在合作過程中強調社會技巧的培養。然而，教師在合作學習當中亦. 扮演參與者的角色，加入討論分享和取得知識(Barros, Verdejo, Read, & Mizoguchi, 2002)。在這種所有成員之間所發生互動以及一些學習的過程本質上就是合作學習(Dillenbourg, 1999)。 1960 年以降，合作學習開始被相關學者廣為討論與發展，至今已有許多普遍為大家所知合作學習的類型，如 Slavin 的學生小組成就區分法(Student’s team achievement division, STAD)、DeVries 與 Slavin 的小組遊戲競賽法(Team-game tournament, TGT)、Aronson 的拼圖法(jigsaw, JIG)及由 Slavin 翻新調整的拼圖法第二代(jigsaw II, JIG II)、Slavin 的小組協力教學法(team-accelerated instruction, TAI)、Sharan 團隊的團體探究法 (group-investigation, GI)、Johnson, D. W.與 14 .

(24) . Johnson, R. T.的共同學習法（learning together, LT）、協同合作法（Co-op）、合作統整閱讀寫法(cooperative integrated reading and composition, CIRC)等（引述自黃政傑、林佩璇，民 85）。這些的合作類型大致可分為兩種典範，其一：以 Slavin 為主，重視小組與小組的競爭，在組內則重視成員合作，強調提供學習者誘因及學習動機，透過合作學習可以提昇學業成就。此典範的重點是學業成果的提升，而分組則成為提升學業表現的手段；其二，以 Johnson, D. W. 與 Johnson, R. T.為代表，重視學生在團體中的歷程，強調藉由社會化的方式、或人際互動可以提昇學生學習效果 (Sapon-Shevin & Schneidewind, 1992)。然而，這兩個典範的合作學習觀點仍停留在前段中提到，強調個人角色的分工式的合作。. 貳、合作學習的優點. 政治大. 立. ‧ 國. 學. Johnson, D. W. 和 Johnson, R. T (1975、1994) 根據教室中學生之間的互動關係提出三種目標結構：個別式(individualistic)、競爭式(competitive)和協作式. ‧. (cooperative)。從學習者的角度而言，目標結構即為學生為達成學習目標所採用. y. Nat. 的策略，以及其在教學環境中和教師、同儕間所形成的結構關係。傳統的教室中，. sit. 多為個別式與競爭式的學習，教師透過教室內的對談、討論進而了解各個學生的. er. io. 學習狀況(Morrison & Lederman, 2003)，以做為課程調整及個別指導的依據，而. n. al 學生可藉由教室的討論活動，得到鷹架協助而增進知識的建立。然而大教室的教 iv C. n. hen hi U 學與互動容易使學生無法達到立即性的回答，並且，太多問題於同一時間出現， gc. 而使學生對課程失去興趣及學習動機(Nicol & Boyle, 2003)。. 反之，在合作學習的分組中，學習動機主要來自於回饋及目標結構，在小組的學習過程中，個人的表現會受到成員的立即肯定，給予讚美或肢體語言上的鼓勵，這種回饋機制提供了社會性增強(social reinforcement)，讓學生樂在學習而且能勇於表現自己。此外，小組的合作學習設定了共同的學習目標，為了達成這個目標，每位成員將盡最大的努力以獲得團體最佳的成就表現，因此學生有較高之學習動機(Slavin, 1980, 1995)。小組成員具有共同的目標，同儕之間可以共同討論、互助合作，彼此關係更加親密。另一方面，小組為了達成共同的學習任務，彼此會給予鷹架的協助，因此小組的總體表現亦比個別學生的表現總和優異 (Johnson & Johnson,1999)。同時在小組的合作中，成員的溝通、對談較班級上課 15 .

(25) . 多，因此較容易激刺學生的語言、認知的發展(Slavin, 1980, 1995)。而在小組合作學習的過程中，成員之間有頻繁的互動且具有共同的學習目標，因此，彼此之間的關係將更加緊密，不僅破除學生對於族群、性別、學業成就上的偏見，更改善個人對於他人的態度(Slavin, 1980, 1995)。因此，在過去十數年間出現無數合作學習的研究，包含各個年齡層與學科，研究皆顯示使用合作學習的效果遠勝於其他的教學法 (Johnson, Johnson & Holubec, 1990; Johnson & Johnson, 1994; Sharan, 1990; Slavin, 1995)。. 參、合作學習之特質. 政治大. 關於合作學習的特質有下列六項（黃政傑、林佩璇，1998; Johnson & Johnson, 1975）：. 立. 一、異質分組：要依學生的學習能力、性別等將學生分配到不同的小組之中，. ‧ 國. 學. 學生才有更多的機會分享彼此不同的看法和經驗，以達成學習目標。二、積極互賴：指導小組中的每一成員都需共同努力以達成任務，而每一成. ‧. 員藉由資源的分享、相互的鼓勵與協助來擴大小組成員的學習。. y. Nat. 三、面對面的助長式互動：讓學生產生積極的互賴，促使學生能產生助長式. sit. 的互動關係，相互關心彼此的學習是否導向成功。. er. io. 四、評鑑個人績效：雖然是由小組學生共同學習，但評鑑學生時則必須讓學. n. al 生個別表現成果，要建立學習的模式為「共同學習、獨自表現」的形式。 iv C. n. hen hi U 五、重視團體歷程：學生們必須定期地思考團體工作應該如何進行，並分析 gc. 怎麼做才可以增進團體的效能，如此，學生們可以繼續學習以尋求問題的解答。. 六、良好的鷹架：教師在教學前應該精心設計及安排，促進學習小組的社會性互動與交談，並提供必要的專業知識及誘導。從以上合作學習特質之描述我們可以發現合作學習有其獨特性，並不如將學生置於小組中那麼簡單，重要的是要組織合作小組，促進小組的合作學習。 Johnson,Johnson 與 Holubec(1990)曾提到，傳統的學習小組和合作學習小組之間存在著許多的區別，如表 2-1 所示（黃善美，黃萬居，2003）。. 16 .

(26) . 表 2-1 合作學習小組和傳統學習小組之差異合作學習小組. 傳統學習小組. 正向相依. 無相依. 個別的責任. 無個別的責任. 異質的組員. 同質的組員. 分享領導. 指定的領導者. 彼此負責. 只為自己負責. 強調作業和維護. 只強調作業. 直接教導社會技巧. 想像的和忽視社會技巧. 教師觀察和介入. 教師忽視小組. 無小組處理治政資料來源：黃善美、黃萬居（2003）。以問題為中心的合作學習策略對大立國小學童科學學習之研究。科學教育研究與發展。. 小組處理. ‧ 國. 學. 然而，如同前節所述，舊有觀念中仍認為，合作學習是透過學生分工合作以. ‧. 共同達成學習目標的一種學習方式（林天祐，1996；蘇育任，1997；Watson, 1991）。也就是以強調於個別的貢獻結果總合作為小組的成果的分工合作學習. Nat. sit. y. (cooperative learning )。. er. io. 許多研究發現，透過網路合作學習的輔助教學可以增進學生的概念 (Fishman &D’Amico, 1994)、提升學生的後設認知(Park, 1999)、提出更多的問題. n. al. iv. n 進行「理論建構」解決策略 (Gallupe, Bastianutti, C & Cooper, 1991) hengchi U. (theory-building) ，此一教育理論強調鼓勵學生透過集體反思對科學問題提出一些可能解決的想法（如科學假設或理論）。這樣的合作定義已由傳統分工合作(cooperative)進入以小組共同建構的協同合作(collaborative )，認為並藉由「合作」是以不斷驗證並改進這些想法，以促進個人知識增長及整體學習社群在科學理論上的不斷革新進步的過程。而研究顯示，目前發展較成熟的「理論建構」教學法應是「知識翻新教學」(Scardamalia & Bereiter, 2006)。「知識翻新教學」可以透過利用「知識論壇」—一個以電腦支援合作學習的學習平台—進行輔助。因此，研究者欲對電腦支援合作學習此一學門進行澄清，作為瞭解「知識翻新教學」應用此一工具之原理原則。. 17 .

(27) . 第三節電腦支援合作學習本研究進行知識翻新教學時主要輔以使用知識論壇電腦支援合作學習系統作為教學工具，其理論建構在合作學習理論發展和資訊科技的基礎下，因此，本節欲針對近年所出現的此一教育新興領域進行說明。並於下節中，特別對知識論壇平台所蘊含之教學理論進行剖析。. 壹、電腦支援合作學習的發展資訊科技的突飛猛進促進了各個產業展開科際整合，教育也試圖讓科技成為. 治政大會性的活動，而非個人化的學習歷程，CSCL 正是在網路時代下所開展出新的學立習典範，這個學門關注的是人們在電腦的幫助下如何一起進行學習(Koschmann, 支援學習的利器(Kirschner, 2002)，特別是網路的發展，使得學習成為一種具有社. ‧ 國. 學. 1996)。Gallaudet 大學的 ENFI 計畫(Bruce & Rubin, 1993; Gruber, Peyton, & Bruce, 1995)、Toronto 大學的 CSILE 計畫(Bereiter & Bird, 1985; Rauenbusch & Bereiter,. ‧. 1991)，以及加州 San Diego 大學的第五項修練(the Fifth Dimension)計畫(Cole,. y. Nat. 1996)是 CSCL 三個早期的先驅研究計畫，開始企圖使用科技來幫助學生學習有. sit. 關讀寫的能力(Koschmann, 1996)。. er. io. CSCL 與當前許多熱門的科學研究領域一樣，與許多跨領域學門有複雜的關. n. al 係，並以一種潛移默化的方式演化，締造出許多看似互不相容卻又息息相關的重 iv C. n. h e是由電腦支援的合作工作(computer-supported 大貢獻(Koschmann, 1996)。CSCL n hi U gc. collaborative work, CSCW)與合作學習理論與方法相結合的典範，包含電腦技術，資訊技術，教育學，心理學，社會學等融為一體，在 CSCL 平台的協助下，學生們可以超越時空限制，進行同儕互教、小組討論與練習以及小組建構知識等具有合作性、社會性的學習活動。 CSCL 關切的範圍甚廣，從 K-12 到研究所各種年齡層級的正式教育，以及像是博物館、社會團體中的非正式教育（Koschmann, 1996）。CSCL 可以使不同年齡、在不同時間、地點的小組成員都能很容易的展開知識翻新的合作學習，並使學生所學習的知識能夠緊密地統整起來。而這種電腦與學習的關係中，符合 Jonassen(2000)所認為用電腦學(learning with computer)的關係層次，也是今日社會運用電腦的關係層次，而不僅止於學電腦。 18 .

(28) . 貳、電腦支援合作學習的內涵電腦輔助合作學習與「遠距 E 化學習(e-learning)」內涵有所不同。在初期電腦進入學習領域飽受質疑，認為會促成孤立學習以及訓練式教學(Koschmann, 1996)。而網際網路的出現促成了遠距 E 化學習的實現，支持者認為教師只要花極少的成本即可進行教材製作，透過電腦設備進行儲存，課程的內容就可以透過同步或非同步的方式散佈給大量的學生，進行個人化的學習活動。這樣的方式可以突破時空與地域的限制，並降低學習的成本。同樣是「使用電腦」的印象，使遠距 E 化學習觀念常與電腦支援合作學習的概念產生混淆。事實上， CSCL 建基於一個更成熟的願景：CSCL 更主張發展新的軟體和應. 治政大育科技研究的典範中，注重使用資訊溝通科技(information and communications 立 technology, ICT)做為合作學習的媒體，促進學習者的社會互動與學習，並在互動用以便促成共同學習，並能提供心智探索的創意活動以及社會互動。CSCL 在教. ‧ 國. 學. 歷程中逐漸形成意義的共識。在前段中所提到 CSCL 的研究都擁有一個共同的目標，就是希望教學更能朝向為團體對事物賦予共同意義的方式，在三個先驅計畫. ‧. 中，都將電腦與資訊科技視為達成目標的工具，並且在教學上都引介了營造學習. y. sit. 學型態。. Nat. 社群進行社會活動的創新方式(Koschmann, 1996)，而非延續教師是知識權威的教. er. io. 特別的是在 CSCL 的研究領域中認為知識並非權威的由教師教導而來，而是. n. al 以電腦網路為媒介，提供了溝通媒介、鷹架以及有效的學生互動，透過與他人協 iv C. n. h e n h研究領域日漸擴大，注重學生如何同合作而獲得(Stahl et al., 2006)。今日，CSCL i U gc. 在科技的輔助下進行有別於傳統的學習(Stahl et al., 2006)，其獨特性之處在於藉著電腦支援的合作環境促進小組與參與者對於意義所產生更深層的理解(Stahl, 2007)。 CSCL 成功的幫助小組合作學習的進行，有別於傳統上以個人為研究單位， CSCL 的研究以小組做為研究單位，使得研究上變得更加複雜。研究者觀察其中社會互動與知識翻新過程。網路跨越時間與空間的限制，使學習者可以隨時隨地分享觀點，進行一對多、多對一、甚至多對多的互動方式，也增加彼此腦力激盪與批判的深度與廣度(Hong et al., 2007)。. 19 .

(29) . 參、Bereiter 和 Scardamalia 所主導之 Knowledge Forum 團隊目前在全球有許多致力於 CSCL 研究之團隊，以不同概念來支援網路上的團體學習。從如前所述最早的研究計畫：（1）加勞德特大學(Gallaudet University) 的 ENFI，（2）加拿大多倫多大學(Toronto University)的電腦支援意圖學習環境計畫(Computer Supported Intentional Learning Environment, CSILE），（3）加州大學聖地牙哥分校(San Diego University)的第五項修練(the Fifth Dimension)。到近期的四個重要研究團隊，（1）加拿大多倫多大學 Bereiter 和 Scardamalia 所主導之知識論壇(Knowledge Forum)團隊（2）美國印第安那大學 Barab 等人領導之電子探究學習論壇(Electronic-Inquiry Learning Forum)團隊（3）美國柏克萊大學 Marcia. 治政大 WISE)團隊（4）卓克索大學(Drexel University)之虛擬數學團隊(Virtual Math 立 Team,VMT ) 團隊 (Stahl, 2006) ，本研究所使用之教學平台為 Bereiter 和. Linn 主導之網路為主的探究式科學環境(Web-based Inquiry Science Environment,. ‧ 國. 學. Scardamalia 所主導之知識論壇(Knowledge Forum, KF)，以下就此團隊作一簡單介紹。. ‧. 該團隊早期主導一個以網路系統連結學生的文字與圖像筆記的資料庫（電腦. y. Nat. 支援意圖學習環境計畫），主要是提供可以更具策略性思考的工具，一種促進學. sit. 生跨越一般線性結構的討論區。該環境即為知識論壇之前身，知識論壇期望運用. er. io. 科技將教室重新建構成視學習為「知識建構」的社群(Hewitt, 2004)。. n. al 知識論壇關切 CSCL 幾個重要的概念：（1）合作的小組學習（2）除非學生 iv C. n. hen hi U 積極自主追求知識，否則學習不會產生（3）學習是以想法為中心(idea-centered) gc. 的「知識翻新」(Scardamalia & Bereiter, 1994)。學習是在探究中不斷的創造. (innovative)，將原先的知識擴展與深化。而每一個知識或想法可以視為真實的實體，學習者可以觸碰它、翻新它，同時知識也能在學習社群中分享與翻新，而且學習社群中每個成員都致力此目標。教育的理想在於能夠使知識在社群成員間產出與享用，而知識翻新意味知識是藉由合作經歷社會化和精緻化概念後的文化器物(artifacts)。教師應該建立一個適於合作分享的氣氛，不只是學東西，而是發展超出腦中存在的知識與理解，並致力於解決、翻新知識問題。. 20 .

(30) . 肆、結語目前科學技術快速發展，資訊不斷的更新，CSCL 數位平台環境為跨學科、跨領域的學習提供了有利的條件，它和教與學是密切相關的，結合傳統教室中的合作學習，並強調反思批判和對知識翻新的能力，可以讓學生經歷與過去經驗完全不同的學習，透過這種合作式的知識翻新，對知識產生深層的理解。CSCL 最終希望學生對知識的翻新、以及學習到建構知識的社會過程。而目前發展較成熟的「理論建構」教學法是利用一名為「知識論壇」的 CSCL 學習平台所進行的「知識翻新教學」(Scardamalia & Bereiter, 2006)。因此下節將對此一學習理論進行探討。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 21 . i n U. v.

(31) . 第四節知識翻新教學本研究所使用的教學平台為 Knowledge Forum 線上教學平台，如上節所述，本平台功能之設計所蘊含之教學理論為「知識翻新」，因此，研究者在本節欲對此一學習理論作進一步之探討。. 壹、知識翻新學習理論科技和教育的結合，使得原有教育與學習的典範有了許多的轉變，也讓學習有了更多的可能性(Bransford, Brown, & Cocking, 1999; Paavola, Lipponen, & Hakkarainen, 2002)，營造出和過去的環境裡相當不同的學習模式。CSCL 近年的. 政治大. 發展，就讓「學習」朝向另一個新的方向，學者開始思考如何讓學生培養更成熟. 立. 的知識觀，達到有效率的學習。傳統教學的知識接收學習方式，使學生停留在權. ‧ 國. 學. 威與僵化的知識觀中，但 Whitehead(1970)認為學習不該只是僵化的知識(inert knowledge)的積累，更應是知識的創造、轉化、運用與不斷翻新。知識翻新理論. ‧. 認為，學習來自一個不斷對想法(idea)的提昇和翻新社會化的歷程(Scardamalia & Bereiter, 2003)，這種方式讓學生產生與過去完全不同的學習經驗(Scardamalia,. sit. y. Nat. 2002; Scardamalia et al., 1994)。. io. er. 知識翻新的基本意義單位是知識訊息或想法，透過對知識訊息或想法的建構，促成社群成員集體合作與共構知識(Scardamalia, 2004)是一個小組共同建構並. n. a. iv. l C 深化理解「知識意義」的過程。知識翻新的基本理念是知識可以不斷被持續改進 n. hengchi U. (Scardamalia & Bereiter, 2003)。化言之，產生知識意義不是個人能力的表達，而是在多人的互動中生成的，同時知識也不是固定不變而權威化的。舉例而言，針對同一問題每個小組員可能有不同的看法和理解，在 CSCL 環境下每個小組員能藉由不斷討論和論辯，最後建立一個團體認知(group cognition)(Stahl, 2006)，這就是知識的翻新。過去的研究亦指出使用知識翻新理論與科技，可以有效幫助學生創建集體知識(Hong et al., 2008; Scardamalia, 2002; Scardamalia et al., 1994)。 Scardamalia(2002)所提出知識翻新 12 項原則，對後進研究有重大之影響。其 12 項原則如以下（修改自陳斐卿譯）：一、關心學習者真正的想法，優先看重真實情境中發生的問題(real ideas, authentic problems) 22 .

(32) . 知識會在學習者想要瞭解真實世界的問題時產生，而這些對問題的想法就像實物一樣，是可以觸摸或感覺到的，而不是虛無的存在。所以學習應該是要關心學習者真正想法和他所想要解答的真實問題。二、想法是不斷翻新歷程中的暫時說法(improvable ideas) 所有的想法都是可以不斷被更新改進的暫時說法。學習氛圍應該是要讓學習者感到放心、沒有畏懼的，如此一來學習者才可以勇於表達自己不成熟的想法，可以放心接受別人對他有貢獻性的批判。三、想法可有多元的切入觀點(idea diversity). 治政大對想法的贊成意見或是批評指教，都可以幫助想法更加的成熟。立. 想法是多元包容的，就好像一個生物的系統能以不同的角度作切入。不管是. ‧ 國. 學. 四、做知識的自主追求者(epistemic agency). 學習者應要勇於主動追求知識。學習社群中的每一個成員都應該主動的提出. ‧. 自己的看法，不是靠著老師或是其他主導者的計畫來迫使學習者進行學習。. y. Nat. er. io. responsibility). sit. 五、知識是社群共創、成員負有共同責任 (community knowledge, collective. n. al 知識是社群成員所共有，對知識有共同責任。個人對組織的貢獻和個人學習 iv C. n. hen hi U 成就同等重要。每一位社群中的成員對知識翻新都有責任。 gc. 六、知識的平等參與、成員的貢獻無法切割(democratizing knowledge) 知識翻新活動中，每位社群成員都被賦予同等的責任與義務，每個人對社群的成長都很重要。七、互享共榮的知識翻新過程(symmetric knowledge advance) 知識翻新來自於成員間的互相交流，知識翻新理論相信，個人在貢獻知識的同時也在翻新自己的知識。八、知識翻新的無所不在(pervasive knowledge Building) 23 .

(33) . 知識翻新活動不侷限於特定時間、地點，而是無時無刻存在的。九、建構性的運用權威訊息(constructive uses of authoritative sources) 學習者想要了解一門專業知識的同時，除了要接觸和看重來自專家的權威知識外，同時也要對這些權威知識保持著批判的態度。十、知識翻新注重對話(knowledge building discourse) 知識翻新注重成員間的對話，認為對話不僅分享資訊，同時也在實踐中讓知識的內涵更加精緻化。. 治政大 transformative assessment) 立知識翻新注重內部的即時性評量，在學習過程中不斷的自我評量，可以發現隱藏在表面下的問題，有助於知識翻新。. 學. ‧ 國. 十一、內隱的即時性評量的精神有助於知識翻新 (embedded, concurrent and. ‧. 十二、統整有助邁向超越(rise-above). y. Nat. 在知識轉化的過程中致力將想法統整，以涵括更多的原則，解釋更多的事. er. io. 邁向更好的學習。. sit. 實，形成更高層次的問題。知識翻新者希望跳脫過度簡化或瑣碎的處境，. al. n. v i n Ch Scardamalia(2002)認為雖然小組的每個組員可能都有各自專精和特定的角 engchi U. 色，但每個成員也可以在關鍵時刻彈性(flexibility)的擔當彼此的工作，每個人有. 著區隔的角色和技能，但又可以機敏地合作，使小組在突發的混亂中仍可順利運作，構成集體的責任，這樣的集體認知責任是共構學習的中心概念。合作不僅是完成工作，也須集體擔負知識翻新的責任，隨時隨地進行知識翻新。處於知識經濟的二十一世紀，傳統的教學方法已不能滿足人們獲取知識與發展知識的動力，更限制了知識持續翻新的可能(Hong & Sullivan, 2009)，學習應該朝向知識翻新理論的方向前進，透過對知識的建構，促成社群成員集體合作並共構知識(Scardamalia, 2004)，這是未來的學校應該努力邁向的目標(Sawyer, 2006)。. 24 .

知識翻新教學對小學生 科學探究活動與科學合作概念之影響 - 政大學術集成

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