以「專題研究」培養國小職前教師科學探究過程與教材開發能力之研究

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(1)師大學報：科學教育類民國 91 年，47(2)，105-126. 以「專題研究」培養國小職前教師科學探究過程與教材開發能力之研究樊. 琳. 李賢哲. 國立屏東師範學院自然科學教育學系. 九年一貫課程的推動，強調教師能對課程內容進行研究，以編撰較具特色之教材；同時注重學生基本學習能力的培養，藉著基本能力養成，使學生由被動的聽講者成為主動的學習者，進而發展其對科學學習之興趣。本研究以執行科學專題研究，培養職前自然科學教師熟稔基本科學探究歷程，來強化未來師資實際執行自然課程教學之理念，繼而能引述當代科學發展的新義，應用於教學中。本研究對象以師院學生為主，先進行專題研究來訓練職前教師對科學探究流程之熟稔，進而探討科學探究過程與其教材開發間之關聯。筆者觀察、記錄並歸納職前教師於專題研究過程中之表現；研究對象成為初任教師後，再以開放式自評問卷，了解專題研究對於實際教學之影響。結果發現，專題研究對初任教師之課堂教學及接受科學知能，皆有正向之幫助；同時，初任教師藉專題研究中重視「發現問題」之訓練，對日後科學教學主題的認知、表達、與教材教法的選擇呈現正面之影響。筆者建議於師資培育過程，應再加強職前教師切實體認科學探究的過程，以養成九年一貫課程統整之優良勝任教師。關鍵字：專題研究. 科學學習. 科學探究. 師資培育. 教材開發. 緒論九年一貫課程已於九十學年度全面實施，其中. 性化、生活化、適性化、統整化與現代化」的課程改. 「自然與生活科技」的學習領域，需傳授學童基本的. 革，以培養身心充分發展的健全國民與世界公民。筆. 學科整合知識，並著重於養成學童終身之學習能力；. 者以為，欲達此目標應可從「在職教師進修」和「職. 而欲達時代教育使命，教師應具備研究課程、編撰教. 前教師培育」著手。藉著師資養成教育與再教育，雙. 材的能力。若以自然科學課程而言，學科內容隨著學. 管齊下，相輔相成，必能落實九年一貫教育的精神。. 術研究蓬勃發展快速增長；因此，郭重吉（2000）指. 九年一貫課程強調各學科間縱向與橫向之. 出，科學教師於專業發展上，也應具有終身學習的體. 整合，以「自然與生活科技」為例，與科教學者. 驗與能力，並藉科學教育研究來改進教學實務。. Yager （ 1990 ）提倡的科學、技學與社會. Gunstone(2000)也指出，自從科教學者（Stenhouse,. （Science-Technology-Society, STS）三位一體模式有. 1975）首先提倡「教師亦是研究者」(Teachers as. 異曲同工之處，主要希望學生將教室所學，能運用於. Researchers)，類似的理念如「Science Teachers as. 日常生活之中。因此，教授予學生之科學課程，應不. Researchers 」 (McGonigal, 1999) 和「 Researchers as. 只是片段的科學知識，而應具備「統整科學（integrated. Teachers」 (Tobin, 1999)等研究與行動日漸普遍。各. science）」的內容，以符合 STS 之精神。. 國中小學的科學教師從事各種科學教育研究，已逐漸. 為達成國民科學教育目標，國小職前教師和在職. 形成一股潮流。目前，九年一貫教育著重於實行「人. 教師對於統整科學的認識與了解，並將統整理念融入.

(2) 樊. 106. 琳. 李賢哲. 教學，具有舉足輕重之影響。教師具備科學探究過程. 活動，應能“真確符實＂（authentic）的反應從事科. 的經歷與養成，對於其在科學教室中之表現，扮演著. 學研究的精神，期能以較符合科學學習過程來培育學. 重要的角色（National Science Council, 1998）。科學學. 生優良的科學素養（顏瓊芬和黃世傑，1999；Rithchie. 習過程中，學生面對著浩翰的學科資料與科學界目不. ＆ Rigano, 1996；Roth, 1995）。但就現實層面，若教. 暇接的事件，如何選擇對教學有益的事件，知悉其問. 授實際的科學探究過程，應考量下列因素：時間較長. 題的癥結、分析其與科學概念間之關聯、並如何尋求. （至少半年或一學年）、資源分配（指導教授僅能指. 與獲取解決之道，藉此增長個人科學知能；繼而將此. 導少數學生、實驗材料的消耗等）、與精力（不斷的. 求知過程與精神融入國小科學教室，這是本研究的主. 腦力激盪、重覆的實驗步驟等）。因此，曾有學者認. 要動機之一。. 為這是一個值得提倡但似不易確實施行的教學方式. 教師學習傳承過程中，對於提昇整體國民教育水. （顏瓊芬等，1999）。但是，教育乃一項長期投資；. 準具有舉足輕重的影響。以美國「科學教育」為例，. 以國小師資培育而言，經過實際科學探究過程訓練的. Yager（1992）認為其目標應以培育具有“科學素養＂. 職前教師，是否較能體會科學探究的精神，並能反映. 的現代國民為中心；而美國國家科學委員會（National. 在實際的教材開發與設計之教學活動中？這是筆者. Science Council, 1999）研究顯示「具有科學探究能力. 欲探討的焦點之二。. 的教師較能指導出具科學素養的學生」。因此，美國. 本研究以指導師範學院學生（或稱職前教師），. 國家科學院院士 Alberts 在二十世紀末，展望新世紀. 進行基礎科學專題研究來訓練其對科學之探究過. 科學教育之願景時（Alberts, 1999），曾呼籲「鼓勵具. 程；藉著親身體驗，使師院學生具備基本的科學探究. 備科學研究能力，有親身體驗且了解科學過程的各個. 經驗，並探討應用這經驗對其科學教材統整、開發與. 自然科學領域的博士們，積極投入 5 至 18 歲的科學. 設計之影響。. 教育工作」。許多科教學者，主張學校內的科學教學. 文獻探討式。許多相類似的科學教育理論也衍生出更多的研究. 一、科學教育理論與教學. 主題，尤其以 STS 之研究發展影響科學教育最鉅（王澄霞，1995；王澄霞和劉奕昇，1995）。其中強調 STS. 探究式教學. 素養的重要性，應可從傳統科學教育引發的問題入. 科學教育的蓬勃發展，除了與基礎科學研究發展. 手，見解頗發人省思。關於探究式教學法與傳統處事. 的盛衰有密不可分之關係外，「教育」的部分更是不. 教學法對於學生學習成效之比較研究顯示（毛松霖和. 可忽略。也因此，國內學者鄭湧涇（1981）就曾針對. 張菊秀，1997；毛松霖和張俊彥，1998），學生於特. 類似於科學活動中探索（inquiry）式的討論活動於科. 定單元概念學習成效、學習態度和解釋資料能力方. 學教育上之應用，提出寶貴的看法，其中分成：發. 面，實驗組皆優於控制組。洪榮昭（1997）曾就探究. 溝通—討論活動的要. 式教學法，提出模組化設計策略，試讓學習者成為教. 素；發展創造性的討論教學等，承先啟後國內對於. 學的中心；教學者必須與學習者隨時互動，並藉此產. 探究式教學於科學教育中扮演的角色及其應用方. 生最大之學習效果。國外學者（Gerber, Cavallo, &. 問—一種促進學習之方法；.

(3) 專題研究學習與國小師資培育. Marek, 2001）對 7-10 年級的學生研究顯示，經由探. 107. (顏瓊芬等，1999)。. 究式教學之樣本，於資料解釋能力部分有明顯的優於. 科學專題研究過程強調「從做中學」，學習者較. 非探究式教學之學生。而探究式教學的在職訓練對於. 能以親自體會的學習歷程，進行知識內化與統整，成. 中學老師之影響研究指出（Luft, 2001），歷經探究式. 為自我的學科教學知識 (pedagogical content. 教學訓練後，新任教師似乎較容易改變成以學生為中. knowledge, PCK)。關於 CK 如何轉化成適用之 PCK，. 心之教學信念（belief）；而教學經驗豐富之教師似乎. 國內科教學者已累積相當豐富的研究成果，對於科學. 對於以學生為中心之教學方式駕輕就熟許多。. 教學與學習的指標性影響，成效更是有目共睹。舉例. 許多科學教育學者，兢兢業業藉專業科學知能與. 來說：施惠(2000)曾以 STS 精神設計「教學模組」，. 專業教育知能的提昇，試著達成目前科學教育改革的. 對職前和在職教師同時進行教學，藉學員之學習歷程. 使命，再以探究式教學為例。最近，王國華（2002）. 檔案來分析其教學專業知能成長情況。研究結果顯. 研究指出，要讓學生了解科學的本質和科學探究的方. 示，從學習中不僅可提供學員們親身經歷學習的機. 法，最好的方式還是用探究式教學方式較佳。基本. 會，並且能從其中感受到教學所需具備之教學專業知. 上，以這種探究科學的方式，需要讓學生自己提出科. 能，成就學員們教學專業能力之發展。這種藉由研究. 學議題，發展探究的方法，蒐集和解釋數據，分析比. 主題的選擇以及相關面向的相互配合，正符合了美國. 較獲取之結論等。如此的教學方式，對學生來說，不. 科教學者 Yager(1992)提出的－「教師本身必須經歷. 但讓他們有機會了解科學是什麼，如何探討科學等面. 實際的學習與體驗，才有能力進行教學」。對於科學. 向，更能對整合其所學知識多有助益。. 教育的教學與學習，職前或是在職教師，需具備設計不同種類實驗之能力，方能實踐不同的教學目標。欲. 科學學習經驗與教學 Van Zee 和 Roberts (2001)曾調查職前國小科學教. 達成此要求，或能以科學探究式的實驗教學來達成 (張惠博，1993)。. 師與具備正向的科學學習經驗對於其科學教學的影. 但是，在以往的師範教育中“學科＂與“教育＂. 響，研究結果發現，這些對於科學學習抱有正向態度. 經常是分開的，很少將兩者連結在一起(邱美虹和江. 的職前教師，擁有的科學知識，在科學學習與科學教. 玉婷，1997)。然而，學科教學知識所具有的獨特性，. 學部份，較能符合美國國家教學的標準（National. 相對的應用於教學上的方法也應有其不同之處。教師. Science Education Standards）。顯示教師本身於科學教. 單有學科知識，還是不夠的，必須能夠配合教師本身. 學與科學學習的經驗，對於未來教師於課堂中的科學. 的教學知識及學科教學知識才能於教室或教學過程. 教學有直接之影響。. 中，有效的提昇學生對修習的科學概念之理解。關於. 美國國家研究委員會(National Research Council,. 如何培育職前教師與其教學知識的發展，國內學者. 1996)曾建議學校應提供學生可能之學習機會，並使. (張惠博，1996；賴慶三，1997；Tuan, 1997；Tuan, 1996). 學生親身體驗豐富多元的自然物質科學世界，並欣賞. 等，對此課題頗多著墨，歸納其中之精義，筆者或能. 與判斷人類的發明與科技的發展。為營造適合之培育. 簡要引述：希能擺脫以往實証主義的論點，應重視學. 環境，符合科學教育中探索(pedagogical inquiries)的. 習者的差異性，提供學生主動學習，了解與解釋自己. 需求；因此，在教學過程中，教師也應具有懷疑. 的學習歷程，以及參與教師學習教學的機會。學員在. (wonder)、好奇(curiosity)和探險(exploration)的特性. 這種教學情況之下，進行科學的學習，其所獲的科學. (Mackenzie, 2001)。如何兼具這些特性，或可藉由執. 知能較能符合人類追求科學知識的層面（張惠博，. 行真確符實(authentic)的科學專題究過程來學習獲得. 1996）。.

(4) 樊. 108. 琳. 二、科學探究歷程與教學許多綜論自然科學之教科書，例如 Campbell, Mithell 和 Reece （1997）與 Trefil 和 Hazen（1998），提及科學探究進行的步驟，起始於觀察，發現問題，提出假設（hypothesis），規劃實驗，憑據實驗結果進行資料分析進而提出理論與建議，流程如圖一所示。這過程與近年來許多科學教育學者（張惠博，1993； Haury, 1993; Kuhn, Amsel, & O’Loughlin, 1988），所主張的探究式科學教學與學習的內涵有著相同之精神；亦即將較完整的科學研究流程，涵蓋在實際的教學與訓練中。以師範學院而言，這應可藉由修習“專題研究＂的課程來獲得訓練與執行。 Marx, Blumenfeld, Krajcik, Blunk, Crawford, Kelly 和 Meyer （1997）曾分析以專題研究為基礎的教學與學習 (project-based science learning)，包括特色如下：. 李賢哲. 動手做的機會。因此，以專題研究為基礎的科學學習，不僅可以培養學生的學習基本能力，同時也對於闡述科學概念及統整現代科技發展的成果有正面的效果。關於專題研究對學習者在科學學習的影響，李姿嬅（2000）曾以國小學童為研究對象，比較藉專題研究進行實驗教學與傳統式的教學與學習之差異。結果發現，以專題研究方式進行教學之國小學童，學習成就優於接受傳統式教學與學習的學童表現。Stratford 和 Finkel（1996）則發現學生在歷經以專題方式的科學學習後，對於科學課程內容的想法、科學態度及科學學習動機皆有明顯的改變。整體而言，學生在接觸、探索、並為一個科學專題尋求解答過程中，較能明確展現其對相關科學概念的了解程度。. 三、專題研究與師資培育. 驅動問題（driving question）：對於主題進行發現、界定、並分析問題，繼而提出有意義、值得探討並能以實際行動解決之方案。探索及模擬成果（investigation and artifact）：學習. 在師資培育及教學改革上，Marx 等人（1994）曾以個別執行專題研究的方式，對四位中年級的國小教師，進行科學教學與學習個案研究。這四位老師分. 者先透過計畫與設計並以計畫執行獲得解答；因. 別選擇任教學區域所遭遇到的生活問題，例如水源污. 此，研究成果也應以具體的模型、程式、或壁報等. 染與酸雨，以專題研究方式於教室中進行教學活動。. 方式，適當展示學習者於研究中的歷程、方法與了. 結果發現，這四位老師經由研究活動中，了解到進行. 解之具體成果。. 專題研究於教室中教學與學習過程扮演的角色，其影. 共同研究（collaboration）：專題研究過程中，學習. 響程度明顯超過於僅從理論或命題知識. 者或以小組成員方式進行，組員間的討論與意見分. （propositional knowledge）進行的學習。Krajcik 等人. 享更可刺激彼此靈感及相互學習。這種共同研究方. （1994）針對學習以專題為基礎的教學活動中，尋求. 式甚可延伸許多學習情境與對象，例如，指導教. 與解答問題的流程，培養學員彼此互助合作的默契；. 師、社區相關專業人士和網路學習，藉著觸腳廣詢. 強調面對困難時，如何互相扶持，繼而從學員的學習. 並提供問題的解決方案。這種共同研究強調群策群. 過程建立 “ 老師學習模型＂（ Model of Teacher. 勵，與合作學習（cooperative learning）較偏重過程. Learning）。Ramey-Gassert (1997)強調科學教育的改革. 中小組成員間角色工作的分配，有各異其趣之處。. 應著重學生有動手（hands-on）的能力，並且能從日. 科技工具（technological tool）：科技的蓬勃發展與. 常生活的材料，進行實際調查與探究，改革實施的對. 演進，改變了人類學習與認知的層面，適當的使用. 象可先從學生和實習教師，再擴及正式教師。教師與. 科技工具更可增加對問題探索的深度。以專題研究. 學生具備這基本的能力，促使學習的方式與範疇，不. 而言，學習者可藉使用適當且具相當精密程度的設. 再侷限於教室與課本，而且學習的過程也不會因為學. 備及工具來解決問題，不同於一般教學課程，較少. 校的生涯而中止，因為全體已具「終身學習」的能力。.

(5) 專題研究學習與國小師資培育. 觀察. 發現問題. 109. 提出假設. 提出可被測試之預期結果. 結果. 設計實驗並. 分析. 測試可否達到預期結果. 發展理論. 原理建立. 圖一科學探究的過程 Riquarts 和 Hansen(1998) 曾規劃實施整合科學課. 學的表現。本研究限於篇幅，未聚焦於學科知識認知. 程，其中結合教師、研究者與在職進修培育者. 與改變部份，而實證則植基於研究對象在學習歷程的. （in-service trainer）的共同努力，研究結果發現，整. 表現，其中包括三位專門學科教授對其研究成果報告. 合科學課程（integrated science curriculum）對於學員. 的評量以及參與大專校院創意教材設計比賽的成績. 彼此溝通技能有明顯的提昇，而且教師與教師之間的. 表現等，希望透過專家的評量效度，能窺見本專題研. 心得交換與討論更顯得頻繁與自在。這種相互學習的. 究歷程展現其內化與統整的功能。簡言之，本研究主. 模式，有如科學研究過程中，注重表達研究成果的能. 要藉專題研究，實證來論述於師資培育教育應用之案. 力，有助於推動國小科學教育的推廣與整體的發展。. 例，探究影響基本研究能力之因素，以及專題研究經. 從以上之相關研究，發現透過專題研究的學習，. 驗如何影響職前教師於教學與教材開發，應是強調之. 不僅使學習者實際體驗並了解科學探究之過程，並能藉其對科學探究之了解，進一步正面影響其學習與教. 重點。.

(6) 樊. 110. 琳. 李賢哲. 研究目的一、透過個別指導的專題研究過程，訓練國小師資具備科學探究過程之實際經驗。. 因素。三、探討國小職前教師實施真確符實的科學探究過程. 二、探討藉專題研究的執行，影響科學探究過程之. 後，於教材開發和實際教學的影響。. 研究方法一、研究架構. 屏東師範學院數理教育學系（目前已分為自然科學教育學系及數學教育學系）四年級學生，自行選擇筆者. 本研究透過研究對象自行選定的五個專題研究. 擔任「專題研究」指導老師。七位對象共分為五組，. 主題（如表 1），進行為期一年之科學研究過程訓練；. 依本系規定每專題參與研究人數不得多於三人，且學. 指導之流程，如圖二所示。筆者希望職前教師能藉著. 生可自行編組，故其中有二組的成員各包含二位同. 自身體驗專題研究的歷程，將指導流程中「發現問題」. 學；因此，七位對象選定了五個不同研究主題。為避. 與「實驗設計」的理念，融入與專題研究相關的教學單元設計中。藉專題討論過程，筆者於實驗設計當中主要強調理念如下：研究歷程：對專題作深入研究與了解，應用適當的儀器設備，以獲取足夠的實驗數據，並依數據資料試建立自己的研究模型，以效法專業科學研究之典範。. 免「霍桑效應」（Hawthorne effect）（李美華，孔詳明，林嘉娟和王婷玉譯，Babbie, E. 原著，1998），筆者於指導過程及填寫問卷時，並未明白告知此研究之設計。. 三、研究工具. 化繁為簡：將複雜的實驗流程，以較簡易且具體的. 本研究中使用之開放式自評問卷，為筆者自行研. 方式來傳達。例如，以實際培養來模擬水中微生物. 擬之問卷，主要評估專題研究的訓練過程對對象教學. 之生態，俾利於教學活動設計之應用，各組之實驗. 上的實質影響，並藉以探討專題研究為基礎的教學與. 研究與教學活動設計之分析如表 2 所示。. 學習，對職前教師學習科學本質、科學技能及科學知. 對於研究對象之科學探究過程與教材開發統整. 識的影響，問卷題目如表 3。. 的評量，主要以三個層面來進行：由筆者及任教系所之三位教授，對對象之專題研究報告內容進行評分；以筆者自行設計之開放式問卷，由對象自評；筆者於專題研究過程中對對象之觀察記錄。研究之主要架構如圖三所示。. 四、資料收集與分析為達研究目的，資料收集途徑如下：專題討論會議：每一至二星期與研究對象各別進行，了解對象對研究主題採取的策略、執行進度、所遭遇之困難及其可能之解決方式。. 二、研究對象本研究之個案對象（或簡稱對象）共有七位國立. 實地參與執行：不定期參與實驗，指導並觀察其執行過程。.

(7) 專題研究學習與國小師資培育. 111. 規畫研究方向. 發現問題找尋具體研究目標. 提出待解決之問題. 實驗研究. 提出假設. 修. 結. 設. 正. 果. 計. 實驗. 分. 實. 析. 驗. 設計教學活動. 統整. 析. 圖二專題研究指導流程. 完整與創新. 域. 分. 多元化評量. 領. 念. 教學模式應用. 概. 試教與評估.

(8) 樊. 112. 琳. 李賢哲. 選定專題研究主題. 培養. 訓練. 自評. 科學探究歷程. 紀錄分析. 專題研究執行過程. 開放式問卷. 評量. 教學能力. 研究成果報告. 行. 態. 思. 為. 度. 考. 模. 動. 方. 式. 機. 式. 資. 實. 數. 教. 料. 驗. 據. 學. 搜. 執. 分. 設. 集. 行. 析. 計. 圖三. 解決問題. 教材開發. 教. 評. 資. 創. 主. 引. 學. 量. 料. 新. 題. 導. 模. 方. 搜. 應. 界. 思. 式. 式. 集. 用. 定. 考. 以專題研究訓練科學探究歷程之架構.

(9) 專題研究學習與國小師資培育. 113. 表 1 對象專題研究之主題組別. 研. 究. 主. 題. A. 以觀察和實驗為主之自然科教學導向---花和葉的教學活動設計。. B. 國小自然科課程研究之紅斑粉蝶的一生。. C. 屏東縣泰武鄉萬安村萬安溪石蠶蛾幼虫的研究及自然科鄉土教學活動設計。. D. 東港溪水生態研究及教學活動設計。. E. 改善兒童飲食研究－－藉包裝食品分析與科學活動設計探討之。. 表 2 各組之實驗研究與教學活動設計分析組別 A. 教材單元名稱與工作項目單元：葉的外形、葉脈葉面觀察與結構葉序的分辨與功能探討葉與光合、蒸散作用花的結構與功能工作項目：活動單 ∼. 教學實驗研究進行方式從文獻中找尋待答問題，直接設計融入教學活動中。教學實驗進行試做與修正。葉片、葉序教具模型製作. 教學活動設計特色涵蓋植物花與葉的型態觀察比較，訓練學童觀察能力。設計植物生理功能分析測試實驗，引導學童分析變因及控制變因。內容豐富多元，統整性高，實驗多屬驗証性質。. 以文獻探討為主，所有教學活動只限於紙上作業。. 著重蝴蝶飼養經驗及其生活史之觀察與紀錄。以觀察為主，缺乏可測試之實驗設計。. 單元：實驗室石蠶蛾幼蟲觀察戶外教學觀察河川中長鬚蠶蛾幼蟲及生長環境飼養石蠶蛾幼蟲工作項目：作業單 ∼. 實地觀察、紀錄、分析紀錄資料，實際飼養。設計簡單實驗，測試動物行為及生存條件。. 由水棲昆蟲特徵觀察（教室內），到棲息地之實地勘測（戶外），規畫合適環境，藉飼養以了解生物與環境之關係。統整自然科學、環境教育與鄉土教育，進行動手實驗。但教學因時間限制，實施難度較高。. D. 單元：東港溪與微生物工作項目：電腦教學、問題討論、發表和自評. 實地觀察、採樣、分析採樣地點微生物種類、數目之差異；水質之檢測，並進行生態環境的模擬。. 介紹微生物，實習採樣，觀察分析不同採樣點微生物分布，尤其是種類與數目之差異實驗以採樣、觀察、分析為主，提高角色扮演於教學情境的比例，並融入網路教學。. E. 單元：脂質與醣類的檢定工作項目：測定挑戰書. 實際分析包裝零食中醣類、蛋白質及脂質之含量。. 實驗中要求定性與半定量之測量；設計主題生活化，易行且結果明確。. B. C. 單元：紅斑粉蝶的飼養不同蝴蝶幼蟲之比較工作項目：作業單 ∼.

(10) 樊. 114. 琳. 李賢哲. 表 3 自評式問卷評量結果問卷題目摘要專題研究經驗對你實際教學於「主題界定」（針對處理相關教材時，或能分析整理，並把握想傳達給學生的主題）之幫助為何？. 各組學生（N＝ 6）自評摘要有助於掌握教學主題與流程。（A, D1）實際教學時，能直接掌握並整理單元之重點，並具延伸主題之能力。（A）能以主題之目標著手，自行建構概念圖，並發展教學活動。（E2）教學以主題為中心，擴展相關觀念和融入，繼而能進行統整及創新教學。（C）界定主題範圍時，學生學習程度能納入考量。（E1）. 專題研究經驗對實際教學之「資料搜集」（處理相關教材時，為獲取進一步的參考資料，以做為教學之輔助工具）之具體的幫助？. 較知道如何搜尋所需資料，例如資料類別及其搜尋方法。（D1, D2, E1）體會多搜集參考資料能提高教學品質，增加對主題的了解，故查資料是教學前的必備動作。（A, E1）處理題材時，即使對教學教材沒有問題亦會找尋資料，以豐富教學內涵。（A）資料的篩選能力增加，較能配合教學對象及教學目標。（D1, E2）. 驗對實際教學之「開發新教材」（對同一個教學單元目標而言，依時間、地點、社會背景的不同，重新選取教材資料，以利學生的學習）之幫助？. 在自然科教學上，若實驗結果不如預期，能權變替代方案行之。（E1）對教材的因地制宜教學有助益，以「飼養小動物」單元為例，能對不同地區選擇學童較熟悉的動物。（A）較能掌握戶外教學及相關活動的策劃執行。（C）. 專題研究經驗對實際教學之「教學模式之應用」（對不同單元的教材或能以不同的教學模式來闡釋）之幫助？. 較能統整教材內容。（E1）能將不同的概念以多樣的傳達方式引導學生，例如觀察、實驗、問答、討論、類比等，並加以融合，尤以「情境教學」學習成效最顯著。（A）能配合建構主義之教學原則，以提供適當訊息，由學生自行發掘問題。（D1）. 專題經驗是否能有幫助你指導學生參加科學展覽？（若已有協助指導的經驗，請詳述專題經驗在實際指導學生的影響）。. 目前學生尚未有實際經驗，但皆認為專題研究的經驗提供正面的幫助，尤其於探究問題的過程與解決途徑部分。（C, D1, D2, E1, E2）. 專題進行期間，與下列工作項目相比，優先順序如何排列？（’1’表示第一優先，依此類推，可加入其他適用之項目）。 □考試□報告及作業□專題研究 □家教□約會□社團□其他. 第一優先：考試（C, D1, D2, E1）第二優先：作業（含報告）與專題並列（A, C, D1, D2, E1, E2）第三優先：家教（C, D1, D2, E1, E2）第四優先：社團（C）第五優先：約會（C）（註一）. 整體而言，專題研究經驗，對提昇你負責教授課程的生動、活潑，及創意啟發有無影響？. 肯定專題研究的影響，但限於教材內容太多,為符合進度而影響揮灑的空間。（A）能勇於嘗試新的教學模式，並於授課後改進教學或調整課程內容深度以符實際所需。（A）以小班教學為例，應用專題研究所設計之教學內容與策略，能帶動上課班級同學主動發現問題並解決問題之氣氛。（E2）. 教學評量的方式可，專題研究經驗對你實際教學評量（指引導學生的思考方式與思考範疇）的設計上，有何影響？. 只有集中實習經驗的對象，進行實際評量不多、較沒把握；但肯定多元化評量的優點。（D1, E1）紙筆測驗仍是目前國小教學評量的主流，家長的看法與接受程度及行政人員的態度是多元化評量不易施行的主因；而評量者的主觀立場，不易使多元化評量公平。若要全面實施多元化評量，需學校、家長、老師三方面共同努力。（A）專題研究中設計學習單之經驗，可應用於評量學生對課業內容之瞭解程度。（C）. 你在實際教學時，是否曾面對教材內容有疑義的情況？學生若提出沒有明顯解答的問題？. 學生有疑義時，試以學生的想法為出發點，引導學生找出合理適當的答案，並鼓勵學生追求多元之答案，提供學生較自由的思考空間。（C）.

(11) 專題研究學習與國小師資培育. 你如何處理這些狀況？專題研究經驗對你處理這些狀況有無影響？. 115. 遇有爭議的問題時，較有勇氣把握真理而有自信。例如「檸檬汁」的單元中會以實驗結果，試說服資深老師，加糖並不會減弱檸檬汁的酸度。（A）當疑問出現，又沒有明顯答案時，會與學生以搜集資料，設計實驗等方式共同求得答案。（E2）. 其他方面，包括與教學不相關的情況，受到專題研究經驗的影響？請好好想一想，你的心得是很寶貴的資料。. 能分析整個相關課程及架構，使學生更易了解整體與個別內容之關聯。（E2）撰寫類似的研究報告時，較能掌握格式與流程，並使用精簡但詳實之敘述。（E1）能使用合適的電腦軟體進行資料分析。（D1）資料處理流程能有整理、分析、比較，並做推論。（A, D1, E1）了解“嘗試＂的重要，增加自信和對事物組織能力。（A）毅力與努力的磨練。（D1）具有能力指導學生對專題進行較深入之探討。（A）註一：順序第一計 1 點，第二計 2 點，依此類推，總點數除以對象數（N＝6），平均點數用以排定項目順序。. 成果報告：對象於專題完成後撰寫之成果報告。開放式自評問卷：對象於實習一年後，填寫有關教學與專題研究經驗之開放式自評問卷。對象學業成績：對象在生物相關課程之學業成績。筆者收集之上述資料，先予以分類編碼，進行歸. 五、研究限制本研究之對象侷限於屏東師院四年級學生，並追蹤對象於實習時之教學成效與表現。因對象之教學資歷較淺，其實際教學經驗（尤其是自然科領域）或. 納與互相比較；並於資料之間進行三角校正（黃瑞. 有不足，對接觸之實際教學問題可能會不夠多樣化。. 琴，1991），藉以探討對象在專題研究的過程中，科. 由於個案對象只有七位，故研究成果不宜做過度推論。. 學探究技能的整體表現與教材開發間之關聯。. 研究結果與討論一、專題執行觀察與分析筆者依據從事科學研究及教學之經驗，擬定專題研究指導流程，如圖二。觀察對象於各階段之發展，結果與分析如下：. 規畫研究方向. 發現研究問題生態部份生態是範圍廣泛的主題，如何引導學生找到一個較具體且可著手進行研究之問題，應屬科學過程中「發現問題」基本且重要的的訓練之一；以目前生物研究過程，實地觀察可激發研究的靈感與構思，因此扮演著重要角色。有鑑於此，筆者要求 A. 首先與對象進行開放式對談，討論各自有興趣之. 組，B 組，C 組和 D 組對象先尋找各別的生態觀察. 大方向，其中有四組（A, B, C, D 組）對生態較有興. 點，做為期三個月的觀察與記錄。這期間，須完成. 趣，E 組較想了解學童飲食與健康之關聯。影響對象. 至少兩項重要工作：. 決定研究方向之普遍原因有：對特定領域涉略較多；與國小教學關係較密切之領域；對象認為特定領域較容易進行研究。. 發現了什麼；那些是可被追蹤的。由於對象初接觸研究問題，較缺乏經驗，往往不知「觀察」何物種或現象，因此筆者建議對象試著縮.

(12) 樊. 116. 琳. 小觀察範圍，並儘可能鎖定一種生物的生態作為探究 1. 主題。各組選定的主題逐一浮現，分述如下：. 李賢哲. 歸納出結論如下： A 和 B 兩組最初選擇較為熟悉的課題作為研. A組. 究主題，發現大部份的相關議題可由文獻中查閱。因. A 組對植物生態有興趣，遂於自行覓得之觀察點. 此收集相關文獻後，對象會直接接納文獻中提及之資. （屏東縣泰武鄉萬安村，東港溪上游），規畫直徑約. 料，較不會以質疑或挑戰的態度重新檢視文獻的內. 50 公尺之調查範圍，進行植物觀察。對象原規劃欲探. 容。但是選擇一個已被研究多年的議題，受限於對象. 討在此生態觀察區內，植物種類與生長環境之相互關. 之專長與技術的支援，往往較不容易找到新的或更深. 係及其消長變化，但是對象發現其中植物種類繁雜，. 入的主題。. 若普查後再逐一記錄其消長變化恐非短期（8~10 個. C 與 D 兩組分別選擇「長鬚石蠶蛾」及「水. 月）內所能達成。故放棄野外觀測之部份，直接選取. 中微生物」作為研究主題，因為對象對主題較不熟. 植物的花與葉，作型態上的觀察比較與生理功能之分. 稔，反而可以提出相關待探討之問題。雖然其研究重. 析及測試。 B組 B 組成員對蝴蝶甚感興趣，於初步的觀察過程中，對象認為受到實驗器材及地理上之限制，不易完成飼養實驗，折衷以文獻資料取代實地的追蹤，而搜尋之資料則著重在蝴蝶飼養及其生活史之記錄。 C組 C 組對象於上述東港溪上游觀察點的清澈水域中，發現一種水棲昆蟲；經查閱相關資料後，得知它是長鬚石蠶蛾之幼蟲。由於相關的研究資料較少，遂決定進一步了解此昆蟲的生活史及其生活之環境，並藉飼養來進行此昆蟲與所處環境關係之研究。 D組 D 組對象從觀察點（東港溪：港西抽水站及潮州. 心著重在直接可以肉眼或顯微鏡“觀察＂的巨觀事物，屬直接具體，較少含抽象概念部份，但對於日後擔任國小教職，反而較具有實用的價值。 A 組原本選擇「瞭解植物消長與環境」，E 組原本選擇「零食成分定量分析與學童偏好之關聯」為研究主題，經文獻探討後，發現受限於時程和設備之因素，其執行度或有實際之困難，因此必需再另尋替代方案。而其方案可再藉由大眾科學書籍來發掘，例如 A 和 E 組使用之實驗策略，但斟酌後之策略通常較簡單易行，精密度及準確度較低。而能提供支援之研究設備，往往影響擬定研究問題的重要因素之一。研究對象於決定計畫目標的同時，就必須對此目標進行分析，瞭解欲達成此目標，那些待答問題須要. 大橋下）的水域，採集多次水樣；由於水質的差異，. 解決。影響目標的修訂，往往取決於無法提出具體的. 發現於不同的水樣中含有之微生物種類分佈，與水質. 待答問題，或是待答問題不易解決，甚至放棄原本之. 呈現明顯相關。因而，研究主題遂集中於“水中微生. 研究目標。因此，確定研究問題，提出待答問題和找. 物與環境之關係＂，繼而引進微生物之概念、實習採. 尋解決策略，三者應全盤考量，彼此之間相互支援。. 樣、觀察並分析不同採樣點微生物分布的情形（例：. 而對象的學習意願，對於研究策略的擬定，亦有舉足. 種類與數目等）。. 輕重之影響。意願較高者採「先試一下」，才會放棄. 飲食與健康部份. 一個可能是較困難的策略；但意願較低者恐會使大多. E 組對象在此階段己將研究範圍縮小，於飲食議. 數的策略胎死腹中。由於筆者與對象計畫執行，採不. 題中選擇零食，針對國小學童偏好之種類做成份探討。. 介入之原則，而對象決定採行之策略，盡量給予支. 從以上五組對象選擇研究主題的過程中，可初步. 1. 持、鼓勵，並試著以輔導的角色協助其完成。. 筆者之一專長領域為分子生物，生態方面之指導原則是歸納生態研究相關文獻而擬定。.

(13) 專題研究學習與國小師資培育. 實驗研究實驗設計乃針對研究問題與欲達成的目標進行規劃，當對象確定研究目標並提出待答問題後，筆者扮演協助角色，鼓勵對象試從參考文獻中自行設計實驗來解答問題；而對象考慮的問題往往較偏重於生活化與實用化，例：植物生態部分－葉面為何會有毛、刺與蠟質之結構；國小學童零食偏好部分－學童喜愛之零食中，主要成分為何？如何測定？筆者於專題會議討論過程會持續鼓勵、引導學員之思考方向，並建議以定性和/或定量化的方式來描述與處理實驗，例：植物生態部分－以模型操作來解釋葉序的形成功. 117. 來之構想相異其趣，例：B 組逕以文獻分析及歸納取代，以作為下階段「課程設計」之藍本。對象在資料收集與分析過程用心之程度，直接影響專題討論會議與筆者的互動關係。資料收集較完備且用心歸納整理者，較能藉助會議討論，萃取（extract）資料中的重要訊息，並精鍊與做必要之修改，進而內化形成新的實驗策略（例：C 和 D 組）。A 組雖未建立一個明確特定的主題，但在植物部分搜集了許多關於葉與花的文獻資料，從參考這些資料中設計教學實驗，並執行實驗來探究葉與花之功能和形態之關聯。. 教學活動設計. 能；國小學童零食偏好部分－通過吸油面紙的層數來作零食中油脂含量之半定量分析。由於專題研究實驗與對象修課時經歷的傳統食譜式實驗課程大異其趣，因此，對象於實驗研究階段花費頗多時間與精力，其成因可歸納如下：實驗機制：專題實驗流程往往是由許多個單一實驗步驟組合而成，且其前後本末有重要之關連性。資料解讀：專題實驗結果必須自行解讀，沒有所謂的「標準答案」。對結果判讀的可信度與準確度，必須靠實驗過程中對變因的掌控。結果分析：從實驗數據對結果的綜合分析，這是對資料的歸納並擷取重要訊息的重要步驟；實驗之價值乃在於能提出結果與數據間有意義的關連。問題產生：進行專題研究最具挑戰的任務之一，在於實驗過程中，發掘出新的問題。由於對象對研究主題的專業素養，尚在建構階段，面對新的問題時，會出現裹足不前的心態，較不願意見到問題愈做愈多，因而直接影響到思慮之層面與廣度。五組對象實驗之主要研究進行方式，分別敘述於表 2。其中對象與筆者每星期進行研究專題會議，討論實驗進度和研擬解決策略。遇到問題時處理的態度，對. 歷經科學研究訓練後，教學單元設計與實施應是成果之展現與驗收；由於師範教育傳統以培養國小師資為職志，師院學生也受到相關課程薰陶。因此，教學活動設計對各組而言，比前三階段執行情形駕輕就熟許多。對各組教學活動設計，為配合目前九年一貫自然與生活科技之課程目標，強調重點如下：完整的單元：專題研究的成果應以縱的連貫或橫的統整來呈現，設計完整之教學單元，內容應求豐富且鼓勵創新，執行方式也應與圖一之科學探究過程相輝映，以紮實國小學童科學研究之理念。符合學習程度：教材內容須能符合受教學童的學習程度，配合臨場可運用之教學方法（王美芬和熊召弟，1995），期能發揮最大的學習成效。科學問題主軸：各教學單元應把握特定之科學問題為主軸，以發展自然科學相關領域之概念與研究方法為輔，並將語文、美勞、數學、資訊等學科基本能力培養融入教學中。多元化評量：教材學習成就評量應採多元化，例如：參與討論程度、學習單。強調以鼓勵、肯定等方式，期受教學童能有多面向的適性發展。. 各組進度出現明顯之影響；劍及履及嘗試改進實驗策略. 教學單元設計之內容，主要以各組專題研究之歷. 者，常較快發現問題癥結所在，較滿意的結果也可能於. 程及成果為主，並將各組相關的科學概念融入教學單. 歷經多（二或三）次實驗修正後獲得。而推拖之組別，. 元，以配合未來國小師資具備之需求。以「發現問題」. 較不願嘗試新實驗策略，因此進度逐漸延宕，導致與原. 為例，問題層次以淺顯易察進階至思考性，前者屬於.

(14) 樊. 118. 琳. 李賢哲. 經驗性思考，而後者較屬於概念性延伸。藉此腦力激. 評量其創新性、可行性及效能之表現。鑒於研究時程. 盪使學生瞭解其前置概念與可能之迷思概念，並立足. 限制，只有 D 組和 E 組分別於高雄市甲國小及乙國. 於此機制，歸納學童應學習之正確概念與運用合適之. 小實際進行試教。試教的過程，分別以作業單、討論. 工具，將其融入教學活動之中。例如，教導學童如何. 及動手操作等方式來進行評量，並全程錄影。從教學單元設計之前後測，教學過程中學童對於. 觀察與測量幼蟲，若以眼睛觀察與使用簡單儀器測量，資料之描述之異同。以「實驗設計」為例，影響水中生態的因素：水流的速度與河流的曲度之關係，. 教學內容之接受程度及課後作業單之評閱，發現如下：參與感：90%以上學童認真聽講並參與實驗。. 水的品質、優氧化程度，水流速度與河床的石粒大小. 討論活動：70%以上學童參與小組討論。. 形狀對生態造成之影響等。這些考量對於研究對象資料收集完整性的考量，有正向的影響；而這些訓練也一併融入課程設計之中，讓學童能接受科學研究的思維與洗禮。由於研究對象以探究方式執行專題研究過程，因此教學活動設計能秉承師徒間教學相長過程，利用探. 學習成就：從 D 組和 E 組專題研究成果顯示，學童對教學單元強調之科學概念，了解程度於前後測呈現明顯之差異；顯示設計之教案應能傳授國小學童與科學概念相關之訊息。美中不足之處，卻是對象在教室實驗教學過程，對偶發事件的掌控與處理，尚待磨練。C 組設計之教材雖未進行試教，但其教學活動. 究式的教學（inquiry-oriented instruction）風格為主導. 曾獲三位資深國小自然科教師評估，這些教師的肯定. （Haury, 1993）。活動設計之豐富程度與各組投入專. 教材與活動之結構性、教學流程和對學生科學態度的. 題研究程度之心血，出現明顯之關連；對象於專題實. 訓練。. 驗研究階段投入較多者，其設計之教學單元內容與坊間流行之教材內容相比，前者具有較高之獨創性，這應歸於親身動手做（hands-on）研究之經驗與體會；直接表現於對自行設計之教學主題的了解程度。反之，以參考文獻為主要研究方法之組別對象，由於較缺乏實際動手做實驗之經驗，設計教案之內容較流於常見坊間教案的格式。與教材內容搭配之教學過程學習評量單，其內容與各研究小組投入實驗研究的程度與獲得之成果多寡亦呈正比；從實驗中獲取的訊息愈. 二、專題研究報告分析對研究計畫執行者而言，成果報告的撰寫，應能具體呈現這段時期的研究成果，同時驗證參與專題研究者之資料搜集、統整實驗數據、進行分析、與撰寫文章表達之能力，而研究報告更可做為經驗傳承的重要智慧結晶。從研究報告的內容發現，報告之可讀性與研究對象在整個研究過程投入程度有正比關係；投. 豐富的組別，設計的評量單變化較多，展現之內容也. 入較多精力與時間的組別（A 組、C 組和 D 組），呈. 較多元化；課堂中，對受教學童的回饋表現及遭遇之. 現報告的資料較豐富，內容可讀性也較高，並能對所. 問題也較能掌握。五組教學活動設計之特色，歸納與. 設計之教學單元其中涉及之科學概念及教學理念提. 分析如表 2。. 供較完整的分析，以 D 組為例、如圖四所示；相同之趨勢亦可從筆者服務單位，由三位教授組成的評審委. 試教與評估本研究對象設計之教學單元，曾進行實際教學來 2. 員會之評分中窺見 2。五組報告中，D 組將其教學單元內容整理精煉後，參加民國八十九年由淡江大學主. 專題研究課程至 89 學年度止，為國立屏東師院自然科學教育學系四年級學生之必修課程，每年自科系舉辦學生畢業論文比賽。. 逢機指派三位不同學科領域教師組成評審委員會。筆者指導之 A、C、D 三組論文評審成績明顯高於 B、E 組，其中 D 組同學獲得 88 學年度學生論文比賽第二名（參賽論文總共 24 篇）。.

(15) 專題研究學習與國小師資培育. 119. 東港溪. 生命. 非生命. 思考環境污染的影響東港溪污染的成因發表. 觀察與操作. 微生物種類與環境的. 訓練收集、統. 認識東港溪. 關係. 整資料的能力. 學習採樣. 訓練說話的. 觀察微生物. 能力養成尊重別人的習慣養成合作學習的習慣. 觀察東港溪中下游的欣賞. 環境. 珍惜大自然. 微生物之消長. 尊重生命團隊與分工合作. 生活哲學藉親身體驗能將環境保護的觀念融入生活中. 圖四. D 組樣本擬定之教學活動單元發展流程.

(16) 樊. 120. 琳. 李賢哲. 辦之國科會科學創意教學設計競賽，獲得大會創意獎. 究，但於實踐「發現問題」關鍵步驟之層次，則因對. 之榮譽，這或可作為專家效度之參考。. 象接觸臨床教學較少（自然科部分），較不易評估；. 專題研究過程中，研究對象於教學活動設計部份. 這與張惠博（1996）對於 23 位職前科學教師學科教. 較容易掌握，但實驗研究部份，因參與時間（一年）. 學知識發展之研究的發現有相類似之處，亦即「大多. 較短，侷限於研究設備，專業學術訓練接觸不夠多元. 數的職前教師對其教學的見解是否有所改變的問. 化，比較不容易針對主題做更深入的探討，相形之下. 題，皆感無法回答」。然而問卷結果顯示，對象皆自. 也顯示出科學素養與專門知識有待加強的部份。. 認“發現問題＂的能力有實質提昇，且願意、主動、勇於嘗試此歷程。. 三、開放式自評問卷分析. 對象於專題研究付出的時間與心力，與教學過. 筆者參考問卷設計原則（李美華等譯，1998），. 程中獲得之正面回饋互相輝映。. 設計自評式問卷，目的為了瞭解經過一年接受指導的. 專題研究訓練過程中可培養師院學生在一般. 專題研究對象，科學探究過程經驗對其學科教學之影. 科學研究的組織能力，培養自信與毅力等正向的學習. 響。問卷發出七份，分別由七位筆者指導之專題研究. 態度。. 對象填答，回收的問卷中（B 組並未作答），二位（A. 學生體認到科學研究過程是多變的，對於實驗. 組和 C 組）具有一年的實習經驗，另四位（D 組和 E. 結果的解釋方式也可能會隨著進一步之研究所得結. 組）有一個月的集中實習及試教經驗，故以「初任教. 果而有修正。. 師」來評量其教學及教材開發能力。問卷內容主要對. 因此，自然科學教學中，教師可藉實際經驗傳達. 學生教學與教材開發作整體評估；而科學探究基本能. 親身體會的過程，對於培養學童科學態度的啟示有正. 3. 力部分，則以質性描述為主，著重於研究過程中筆. 面助益。這與研究者曾以 STS 教學模組對「國小教師. 者觀察研究對象之記錄。問卷題目及六份自評結果，. 教學專業智能成長的探究認知的學習歷程」所得結果. 整理歸納如表 3。. （施惠，2000），有相同之處。學生在歷經其 STS 教. 從自評結果顯示，專題研究經驗於研究對象之自然科教學影響如下：. 學模組學習後，影響可歸納成兩方面：1. 於創造領域部分，學會如何去研判事件可能之原因，以及體會觀. 課程教材處理較能掌握主題與教學流程，並會主動搜集相關資料。. 測操作對結果的影響；2.於科學態度部分，學生對學習更加感到興趣，對問題的了解也更為深刻（施惠，. 對於國小自然科教材的科學原理較願意去探. 2000）。. 結論本研究主要藉由指導師範學院學生進行真確符. 教師較欠缺「發現問題」的能力。但是，在學習科學. 實的科學學習之專題研究過程，發現參與研究之職前. 的過程中，發現問題是科學進步的動力之一，筆者認. 3. 鑒於目前並未有關「科學探究基本能力」的標準評定試題，故權變以「質性描述」為主。.

(17) 專題研究學習與國小師資培育. 為這發現問題之能力，應可從幼年時以有效之教育方. 121. 進一步努力去排除。. 式來激發與培養。例如美國國家科學教育標準. 試教與評估設計之教學單元過程中，對象對其作. （National Science Council, 1996）已將「能規劃以問題. 品面臨之挑戰，表現興奮與期待之心情。而這階段性. 探究為導向的科學課程」（ The planning of. 的成就展現（以教學單元設計為例），使對象能獲得. inquiry-based science programs），訂為每一學校階段. 研究過程中曾經努力付出的實際回饋，也藉此進一步. 中，科學教師必備的重要能力之一。筆者於專題研. 提高其學習動機與興趣。應證專題研究的過程，可達. 究的指導過程中，嘗試著培養師院學生科學探究之. 到 Minstrell 和 van Zee（2000）所持有之理念－我們. 基本技能，以期作為提昇未來國小教師科學探究能. 應該鼓勵與支持個經由個人自發產生之好奇心，但對. 力的參考。. 於無法自動自發發生的好奇心，就須靠教學者的刺激. 本研究結果顯示，科學探究與教材設計確可經由. 與引導（We need to encourage and support personal. 執行專題研究的過程中，來培養並增進其實用之內. curiosity when it occurs spontaneously and stimulate it. 容。從選擇適切的研究主題，並且經實際操作之後，. when it doesn’t occur naturally）。專題研究能以實際的. 師院學生亦可呈現一定層次的科學研究成果。整個研. 行動鼓勵與激發學生於學習過程中所展現的學習興. 究過程中，對象能否完成研究目標，與指導教授之間. 趣與好奇心，呼應與 Ausubel 提倡之有意義學習之理. 的互動亦是值得考量的因素；能藉著專題討論會議，. 論機制。. 達到意見分享與腦力激盪，不僅能激發靈感，且與學. 資料收集：研究過程中，對象需收集為數可觀的文. 者（Marx, et al., 1997）所提出之共同研究之情境相. 獻資料，經過相互的比對與審視；雖然未必可從其. 符。研究對象與指導教授間之互動，會受到下列因素. 中設計出具原創性的實驗，卻能整合出具有驗證性. 影響：. 的實驗。因為從執行過程中，對象可學習到實驗操. 學習動機：筆者曾以問答方式來探知對象之學習動. 作、數據分析和建立模型（model）等科學過程技. 機，項目如下：. 能。因此，筆者以為執行一個規畫適切之驗證性實. 對象是否對自己所決定的主題有真正的興趣？. 驗，也應會有新的發現。許多研究結果顯示，國小. 是否願意耗費心力去完成研究主題？. 教材中所涉及之範圍，大部分也都可藉上述方式展. 是否認為只需獲得必修學分即可？. 現所謂「探究式教學」的理念（張惠博，1993；Haury,. 是否真的想在研究中發現一些新的問題？. 1993）。. 以第三題（反向題）為例，回答若是「肯定」則. 動手做：歷經規畫研究方向、發現研究問題、資料. 表示「正向」的學習動機。. 收集等前置作業，對象在實驗研究階段，必須親自. 學習動機於專題能否順利進展扮演著推動的重. 動手做，專題研究方能持續進行，從其中亦能培訓. 要角色，而學習動機也可能於執行過程中呈現增強趨. 科學過程技能；而這也是許多科學教育學者強調動. 勢，例如，A 組、C 組、D 組和 E 組在研究過程，出. 手作實驗在科學學習中扮演重要角色之原因（張惠. 現「愈做愈有興趣」情況。各組在初步實驗中處理數. 博 1993；Haury, 1993; Ramey-Gassert, 1997）。筆者. 個基本問題後，肯定自己的研究能力，遂設計並嘗試. 觀察對象於專題研究過程，對資料處理與動手做實. 新的實驗；若實驗結果與對象的前備學科知識相衝突. 驗間之互動，發現對象於研究開始對資料處理呈現. 時，對象也會主動搜尋並試著分析影響結果之因素，. 模式如下：.

(18) 樊. 122. 收集資料. 萃取資料. 琳. 再收集更多資料. 李賢哲. 萃取資料. 捨棄部分資料. 再收集資料捨棄. 以上模式將反覆進行，若過程中，研究主題逐漸. 化為如下所示：. 浮現，這模式才會轉變為動手做模式，而研究進行轉. 收集資料. 萃取資料. 設計實驗. 執行實驗. 分析數據. 再收集. 捨棄部分資料研究結果發現，對象執行動手做模式之循環愈迅. 容，映射專題研究經驗對其教室教學的影響。結果顯. 速，計畫進度也愈順利，同時與筆者之互動良好，研. 示，透過這專題研究訓練後，對象皆肯定這經驗對其. 究成果也愈豐富。反之以 B 組為例，由於停留在資料. 教學助益良多，尤其是教學時如何引導學生探究科學. 處理模式，未能進入動手做之階段，因此專題研究之. 概念應抱持之態度。對象亦認為此經驗，對於在教材. 過程，進行並不順利。. 規畫與統整有助益，唯較缺乏足夠的臨床教學機會。. 筆者曾擔任對象修習「普通生物學」（大二）及. 主因乃在於目前之國民教育編制，礙於實際情況考. 「生物化學」（大三）授課教師，若評比七位對象之. 量，較不願安排初任師資擔任國小自然科教師，這現. 上課態度、教材領悟能力與課業成績（大眾認知聰明. 象或許也值得科學教育學者專家參考。從問卷中，對. 與否之重要條件）相對於專題研究之表現，發現上課. 象也認為進行類似專題研究中探究式科學教學時，教. 態度與專題研究的執行有相輔相成之效，而學業成績. 師受到的質疑並非來自對本身的教學能力與科學素. 與領悟力和專題研究的結果並無明顯之關聯。因此，. 養，而是任職學校行政單位的配合意願，同儕間的教. 筆者認為在入門層次的科學探究，較不易受到大眾認. 學理念衝擊和家長對探究式教學評量方式與傳統式. 知的「聰不聰明」之影響；具備強烈的學習意願及明. 教學之差異，提供教育學者與家長參考。而欲求教育. 確的學習態度，才是科學探究必備的重要因素。. 理念的落實，應需多方面的宣導與調適，方能營造多. 對象在投入職場後，開放式自評問卷填寫的內. 贏之局面。. 建議藉本研究之結果，筆者對於培育國小師資科學探究的課程規劃方向，謹提供如下之建議：學科專業知識：職前教師修習的科學專業課程. 之內容廣度與深度，對於進行科學探究所能達到之層次有直接之影響且兩者成正比關係。假使「包班制教師」仍是目前許多學校偏好之任用方式，以國小師資.

(19) 專題研究學習與國小師資培育. 之職前教育而言，對於非自然科學相關學系之學生，降低其修習自然科學學科之學分，應慎重考慮。. 123. 教學，或可觸類旁通。由於師院學生普遍仍有以擔任國小教師為已任. 科學探究歷程：這歷程有助於國小教師對課程. 的宿命論點，對於科學知識學習層面的廣度與深度的. 教材之選取與機動運用，並影響教師引導學童對相關. 自我要求，相對的應可更上一層樓之境界，面對二十. 科學議題思考之方式。因此，建議於師資培育的過程. 一世紀知識經濟的新局面，師院學生更需要加強科學. 中，可加強職前教師對於科學探究之經歷。進行之方. 本質學能，以發揚師院向來培育優良師資之傳統。. 式或可於修習相關課程時，藉小規模的專題研究方. 九十學年度開始實施的九年一貫課程，強調學生. 式，或以小組分別進行，由具備實際科學研究經驗之. 基本能力的培養，學生具備這基本能力，將不再只是. 教師提供指導與建議。. 被動的聽眾，而應成為主動的學習者。國小教師本身. 學習動機與態度：科學探究過程中，可激發學. 的主動學習探究能力，將是達成此目標的重要因素之. 習動機與培訓正向的學習態度，這兩者對終身學習也. 一。本研究對於職前教師科學探究與教材開發能力的. 具有重要的影響。國小教師擁有這些特質，受教學童. 培育模式，希望能提供師資培育機構之參考，以期我. 受其耳濡目染或可收潛移默化之效。而科學探究應用. 們的國小教師，能具備科學探究基本能力；在優秀教. 之探究式學習與教學，並不應只侷限於自然科學領. 學能力的搭配下，共同達成二十一世紀教育改革的神. 域，人文社會領域亦可斟酌使用。建議師資培育階. 聖使命。. 段，應考慮推廣類似的學習經驗於非自然科學領域之.

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(22) Journal 126of Taiwan Normal University: Mathematics & Science Education 2002, 47(2), 105-126. 樊. 琳. 李賢哲. Applying a Project-Based Learning Strategy to Facilitate the Understanding of Science and Scientific Inquiry among Pre-Service Primary School Teachers Lynn Farh. Shyan-Jer Lee. Department of Natural Science Education, National Pingtung Teachers College. Abstract During this period of continuous primary school curriculum reform, students’ basic learning skills and/or capabilities have been two key issues, especially in the science curriculum. Teachers’ ability to teach the new inquiry-based science program clearly plays a vital role here. In this study, a science- project-based training course was used to strengthen the pre-service primary teachers’ (PSPTs’) ability to understand the process of science. During the training period each PSPT group worked on a science project, and the PSPTs’ performances were recorded for further analysis. At the end of the program, the PSPTs were invited to fill out open-ended questionnaires to assess the effect of their training. The results show that the PSPTs’ ability to handle science-related materials, understand scientific topics, understand the basic experimental process (or method of scientific inquiry), and choose teaching models for primary school science courses was significantly enhanced. These capacities are crucial if the PSPTs are to fulfill their mission in this time of science education reform.. Keywords:. project research. science learning. teacher education. curriculum design.

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