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「探究式教學」對「學習環境偏好」及「學習」之影響─以溫度與熱單元為例

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Academic year: 2021

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(1)國立台灣師範大學科學教育研究所 碩士論文. 指導教授:張俊彥博士. 「探究式教學」對「學習環境偏好」 及「學習」之影響─ 以溫度與熱單元為例 The Influences of the 「inquiry-based」 teaching on Students' Preferred Learning Environment and Science Learning Outcomes-A Case Study of 「Temperature and Heat」 研究生:陳柏宇. 中華民國 101 年 7 月.

(2) 摘. 要. 本研究目的在探討「探究式教學」對學生「學習環境偏好」及「學習」之 影響。本研究試圖瞭解學生的學習環境偏好、探討學習偏好是否會改變、探究 式教學是否符合學生學習環境偏好、學習環境偏好若與學習環境相符是否有助 於學習,最後探討探究式教學是否有助於學習。 本研究採準實驗研究法,對象為花蓮縣光復鄉某縣立國民中學國二學生, 該校學生接近 70%為原住民學生。研究於現行的自然與生活科技課程中「溫度 與熱」單元進行準實驗教學,分為進行「探究式教學」的實驗組與進行「傳統 式教學」的對照組,最後收集學生「自然科學習環境量表」、「自然科學習態度 量表」及「自然科段考成績」進行相關資料分析。 經由研究後,結果顯示:(1) 學生的「學生中心」學習環境偏好增加,且 實驗組顯著高於對照組; 「教師中心」學習環境偏好減少,且實驗組減少程度達 顯著。(2) 實驗組學生在「自然科學習態度」、「學習自然科的興趣」及「自然 科學價值的信念」上明顯提升,且在「自然科學習態度」及「學習自然科的興 趣」上顯著高於對照組。而實驗組「自然科段考成績」進步,對照組則退步。 (3) 「理想與實際距離」與「自然科學習態度」、「學習自然科的信心」、「學習 自然科的興趣」及「自然科段考成績」成高度負相關。(4)學生學習環境偏好為 「學生教師中心」 ,且與「探究式教學」學習環境相符。根據研究結果,本研究 提出下列幾點建議:(1) 教學上,適時並適度的使用「學生中心」學習環境教 學,有助於學生學習。(2) 學生的「學習環境偏好」與「學習環境」越符合, 則有助於提升學生的學習態度與學習成效。(3) 「探究式教學」符合學生的學 習環境偏好,可適時適度使用。(4) 未來可朝向大樣本及長時間的研究,與本 研究結果進行對照。 關鍵字:探究教學、學習環境、學習態度.

(3) Abstract The study aims to examine the influences of the inquiry-based teaching on senior high students' preferred learning environment and science learning outcomes.The researcher designed 「Inquiry-based teaching」 instructions which was based on inquiry experiments .There were four eighth-grade homogeneous classes that were sampled to be the subjects.Two of them were assigned to be the experimental group that received 「Inquiry-based teaching」 instructions while the other two classes were control group that received. 「Traditional teaching」. instructions.Data collection instruments includes:(1) The Science Classroom Learning Environment Inventory (2)Learning Attitude in Science Learning that including confidence,interest and belief sub-instrument(3)The test of Science Achievement.The statistical methods were analyzed to test their significant.The resaults have shown that (1)the preferred student-centered subscale significantly rised and the experiment group had significant better than control group;the preferred teacher-centered subscale decreased and the experiment group decreased significantly(2) experiment group's learning attitude in science learning,confidence and belief rised significantly,and were significantly better than control group on learning attitude in science learning and interest subscale.The test of science achievement revealed that the achievements of experiment group progressed but the achievements of control group decreased(3)the distance of preferred and perceived is high negativelly related to the Learning Attitude in Science Learning, confidence,interest and Science Achievement(4)Students preferred student-centered and teacher-centered learning environment that was matched the inquiry-based teaching learning environment. The suggestion of this study is that inquiry-based teaching is matched of the preferred learning environment of students and can improve the attitude and achievements of science.So timely using inquiry-based teaching could be the modification of our science course. Keywords: Inquiry-based teaching, Learning environment, Learning attitude.

(4) 目 錄 第一章 第一節 第二節 第三節 第四節. 第二章 第一節 第二節 第三節 第四節. 第三章 第一節 第二節 第三節 第四節. 第四章 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節. 第五章 第一節 第二節 第三節. 緒論.........................................1 問題背景與研究動機.................................1 研究目的與問題.....................................5 名詞介紹...........................................6 研究範圍與限制.....................................8. 文獻探討.....................................9 探究教學...........................................9 學習環境...........................................16 學習態度...........................................23 學習理論與教學策略.................................25. 研究方法.....................................31 研究架構...........................................32 研究對象...........................................34 研究設計...........................................35 研究工具...........................................37. 資料分析.....................................45 「自然科學習環境量表」分析.........................45 「自然科態度量表」分析.............................50 「自然科段考成績」分析.............................56 自然科環境量表「理想與實際距離」分析..............58 「X Y 散佈圖」分析.................................59. 結論與建議...................................65 研究結果...........................................65 研究結論...........................................67 研究建議...........................................69. 參考文獻...............................................71.

(5) 第 第一章 緒論 緒 研究者因 因就職於花 花蓮縣某國中 中,校內學 學生天性活潑 潑,因此在 在校內中永遠 遠都 充 充滿著學生歡 歡樂的笑聲 聲。但是在歡 歡笑聲的背 背後,研究者 者也發現了 了學生的學習 習態 度 度與學習狀況 況似乎並不 不理想。因此 此,研究者 者希望藉由本 本研究瞭解 解國二學生的 的學 習 習環境偏好,並試圖分 分析探究式教 教學對學生 生學習環境偏 偏好及學習 習之影響。研 研究 者 者於現行國二 二自然與生 生活科技課程 程中進行探 探究式課程,藉由分析 析學生的學習 習環 境 境偏好、學習 習態度及學 學習成效三者 者間關係,以作為未來 來相關課程 程設計之參考 考。 本 本章內容包含 含「問題背景 景與研究動 動機」 、 「研究 究目的與問 問題」 、 「名詞 詞介紹」與「研 究 究範圍與限制 制」。. 第一節 第. 問 問題背景與 與研究動 動機. 一 一、探究式教 教學的重要 要性 目前學界 界中許多研 研究都指出探 探究式教學 學的優點,探 探究式教學 學不僅可以協 協助 學 學生將以往著 著重事實記 記憶的學習轉 轉為對科學 學知識與技能 能進行深層 層理解與應用 用的 學 學習(Hodsonn,1990,199 92;Gibsonn & Chase,2 2002)。Sandoval & Mi llwood (20 003) 的 的研究也顯示 示,科學探 探究教學能啟 啟發學生對 對科學本質的 的理解,提 提升學生科學 學學 習 習成就,並增 增加學生的 的科學過程技 技能,進而 而增進學生知 知識建構及 及溝通對話的 的能 力 力。另外在蔡 蔡執仲、段 段曉林、勒知 知勤(2007 7)的研究也 也發現經過 過探究式的教 教學 後 後,學生的科 科學學習動 動機顯著優於 於傳統的科 科學教學,特 特別在於主 主動建構知識 識的 認 認知策略上特 特別明顯。以上研究中 中都顯示出 出探究式教學 學的重要性 性。 探究式的 的教學可以 以提升學生學 學習成效、過程技能、知識建構 構、認知策略 略… 等 等,因此在美 美國國家教 教育研究委員 員會(NRC)在 在 1996 年所 所規劃的教 教育標準中也 也強 調 調在學習方面 面,教師與學 學生互動時 時必須注重並 並支持探究 究活動;在學 學習環境方面 面, 應 應該安排可運 運用的時間 間使學生能夠 夠從事深入 入的研究,並 並且為學生 生開創一個有 有助 1.

(6) 於科學探究的活動;在學習社群方面,必須形成及建立科學探究的技能、態度 與價值。而我國也在國民中小學九年一貫課程「自然與生活科技領域」課程綱 要中揭示自然與生活科技之學習應以探究與實作的方式進行,強調手腦並用、 活動導向、設計與製作兼顧及知能與態度並重(教育部,2003b)。. 二、探究式教學是否有效? 探究式教學對於學生學習有相當好的效果,從文獻中可看出探究式教學可 以提升學生許多知識與技能,而且對高層次認知能力相當有幫助。但是大部分 的研究都強調探究式教學的成效,探究式教學是否真的有效呢?探究式教學是 否對於所有面向或是所有學生有效呢? 張菊秀(1997)以地球科學「氣象」單元為例,比較探究式和講述式教學 法對學生學習態度、概念學習成效以及解釋資料的影響,同時也比較科學過程 技能較優與較弱學生在不同教學模式下學習成效的差異,結果顯示在學習興趣 方面並沒有顯著差異。而蘇麗涼(2002)針對國二個案班學生在國中理化科「力 學」單元進行探究導向教學的探討,結果顯示仍有部分學生存有另有概念,且 在動機方面呈現下降。王敏祝(2004)針對國二案班學生在國中自然與生活科 技領域「光學」單元進行探究導向教學探討,並與另一實施傳統講述式教學的 國二班級進行比較。研究結果顯示在「科學態度」上兩班學生均無明顯上升, 且在「學生對科學課程的態度」上,實施探究導向教學的班級呈現些微下降趨 勢。金葉葦(2002)針對國二學生進行開放性探究實驗,探討學生對此教學模 式下的知覺感受以及會遭遇的困難,並分析不同學習成就及創造力學生在開放 性探究實驗課程進行中,其「設計實驗」及「應用概念能力」方面是否會有差 異。結果顯示多數學生雖認定探究式實驗可以促進思考,但是卻要花費較多時 間。. 2.

(7) 探究式教學對學生的學習具有相當程度的幫助,但探究式教學並非對所有 的學生都有效,且探究式教學也不是對所有面向的學習均有效。事實上,探究 式教學對某些面向的學習並沒有幫助,有時還會對學習造成負面影響。但是造 成這樣的結果,其原因或許並非來自於教學本身,而是源自於其他因素。因此, 探究式教學有效與否,還必須探討其他相關因素是否搭配得宜。. 三、學習環境偏好對學習的影響 影響探究式教學成效的原因很多,而其中一個因素很少被提及,就是「學 習環境偏好」對學習的影響。 黃台珠等人(1998)則將教室環境定義為在教室中老師和學生共享的感受。 除了對於教室環境的知覺外,每一個學生所偏好的學習環境並不完全相同。以 李旻憲與張俊彥(2004)所設計的「地球科學教室學習環境問卷」(Earth Science Classroom Learning Environment Instrument,ESCLEI)為例,問卷中就以「學 生中心」與「教師中心」的知覺為切入點,將學生的學習環境偏好分為「學生 中心」的學習環境偏好以及「教師中心」的學習環境偏好,則學生對於「學生 中心」的學習環境以及「教師中心」的學習環境將有不同程度的偏好。 學生如果偏好「學生中心」的學習環境,則其在「學生中心」的學習環境 中或是在「教師中心」的學習環境中學習,學習的狀況可能就會不同。因此, 「學 習環境偏好」很有可能會是影響學習的一種原因。. 四、學生在喜好的學習環境下學習,成效較好 學生如果在喜好的學習環境中學習,其學習成效將會比較好。也就是如果 偏好的學習環境和實際體驗的學習環境相符合,則學生學習效果會更好。 Chang C, Y. & Tsai, C. C.(2005)的研究就指出,以「教師中心」的教學 3.

(8) 模式教學,對於偏好「教師中心」的學生有較正面的影響;若以「學生中心」 的教學模式教學,則對偏好「學生中心」的學生有較正面的影響。蕭建華(2004) 的研究也發現,若學生在符合其偏好的學習環境下學習,其學習態度及學習成 效會越好。 若學生在偏好的學習環境下學習,其學習成效與態度會更好。那麼教師是 否應該使用符合學生偏好的教學模式呢?探究式的教學模式是否符合學生的偏 好呢?. 五、學生是否喜愛探究式的學習環境? 探究式教學有許多的優點,但學習環境的偏好又會影響學習,因此學生是 否喜愛探究式教學的學習環境就會影響學生的學習。 Tsai(2000)的研究指出,台灣地區學生似乎傾向於非建構式的學習環境, 而且不喜歡以學生中心的學習環境。而藍秀茹(2002)的研究結果也顯示台灣 地區高一學生較不能接受學生中心的教室學習環境,並認為傳統上以老師為中 心直接進行教學的教學策略較能提高學生的學習成就。 台灣屬於升學壓力或是競爭壓力大的國家,因此學生常希望可以直接從教 師那直接獲得解題的步驟或是答案,也可能是造就學生偏好教師中心學習環境 的原因。. 六、結論 依據以上所述,本研究試圖探討: 1、學生的學習環境偏好為何? 2、學生的學習環境偏好是否會改變? 4.

(9) 3、探究式的教學是否有助於學習? 4、若學習環境的偏好與學習環境相符,是否有助於學習? 5、探究式的教學是否符合學生的學習環境偏好?. 第二節 研究目的與問題 一、 研究目的 (一) 了解學生的「學習環境偏好」。 (二) 了解「學習環境偏好」是否會改變。 (三) 了解「探究式教學」是否有助於學習。 (四) 了解若「學習環境的偏好與學習環境相符」是否有助於學習。 (五)了解「探究式教學」是否符合學生的「學習環境偏好」。. 二、 研究問題 (一) 學生的「學習環境偏好」為何? 1.. 準實驗前實驗組的「學習環境偏好」為何?. 2.. 準實驗前對照組的「學習環境偏好」為何?. (二) 「學習環境偏好」是否會改變? 1.. 實驗組在準實驗前後學習環境偏好差異為何?. 2.. 對照組在準實驗前後學習環境偏好差異為何?. 3.. 實驗組與對照組在後測學習環境偏好差異為何? (三) 「探究式教學」是否有助於學習?. 1.. 實驗組在準實驗前後「自然科學習態度量表」分數差異為何?. 2.. 對照組在準實驗前後「自然科學習態度量表」分數差異為何? 5.

(10) 3.. 實驗組與對照組在「自然科學習態度量表」分數差異為何?. 4.. 實驗組與對照組在「自然科段考」分數差異為何? (四) 「學習環境的偏好與學習環境相符」是否有助於學習?. 1.. 學習環境「理想與實際距離」與學習態度關係為何?. 2.. 學習環境「理想與實際距離」與學習成效關係為何? (五) 「探究式教學」是否符合學生的「學習環境偏好」?. 1.. 實驗組的學習環境偏好是否與實際體驗的學習環境相符?. 2.. 對照組的學習環境偏好是否與實際體驗的學習環境相符?. 第三節 名詞介紹 本研究中提到下列重要名詞,定義分述如下:. 一、科學探究 科學探究是一種獲取科學知識的過程,藉由邏輯分析以及證據之建立來進行 問題解決的過程,其中包含提出問題與假說、計畫、蒐集資料進行實驗與解釋並 結論等。. 二、科學探究課程 依據 Tamir(1991)以及 Colburn(2000)的定義,探究式課程可分為三類,其 分類分述如下: 1、結構式探究:提供學生研究問題、研究方法、研究器材,但未告知預定的實 驗結果。 2、引導式探究:只提供學生研究問題、研究所需器材,要求學生自行設計研究、 發展方法以解決研究問題。 3、開放式探究:從研究問題的形成、研究方法及所需器材皆由學生自行提出, 6.

(11) 而從研究過程中歸納出研究結果。. 三、傳統式教學 傳統式教學的教師認為自己是知識的傳輸與提供者,並將定義好的「真理」 給予學生,嚴格控制時間以達到有效率的傳輸知識。教學主要以「講課」來傳達 學科內容及要點,教導學生需用到的技巧,並將科學視為事實與理論,要求學生 加以記憶與練習。. 四、教室學習環境 教室學習環境包含各種構念,例如同學親和、教師支持、學生參與、探究、 工作取向、合作、評等等向度的感受(黃台珠等,1998)。本研究依據李旻憲、 張俊彥(2004)所設計之「地球科學教室學習環境量表」所修改之「自然科學習 環境量表」,將學習環境分為「教師中心」的學習環境以及「學生中心」的學習 環境。 「學生中心」的學習環境包括:重視學生自主、促進同儕合作學習、融入情 境式的學習、以問題解決為中心而教師僅是一引導者、協助者;「教師中心」的 學習環境包括:教師是一知識的傳輸、提供者,會嚴謹的要求學生專心聽講及控 制教學的時間,以求有效率的傳輸知識,並掌控整個教學活動的進行。. 五、學習態度 學習態度指的是對於知識參與的表現,學生追求知識時,會有許多不同且複 雜的心理歷程。將內心所持有的情感或是評價轉化為外顯的行為就稱為學習態度。 因此學習態度是一個對於學習的心理歷程,一般包含學習的動機、興趣、價值等。 本研究所探討的「學習態度」包含三個主要部分,分別為「學習自然科的信 7.

(12) 心」、「學習自然科的興趣」以及「自然科學價值的信念」,而此三個學習態度由 「自然科學習態度量表」來測得。 「學習自然科的信心」是指:對於學習自然科的自信與把握;「學習自然科 的興趣」是指:對於學習自然科的熱情與意願;「自然科價值的信念」是指:對 於自然科學本質的理解。. 第四節 研究範圍與限制 一、參與研究的對象為台灣地區東部某縣立國中國二學生,研究樣本不具普遍代 表性,因此本研究結果不宜全面性推論至其他所有年級與所有學校之國中生,研 究推論範圍應與本研究設計類似之學校與學生。 二、本研究所進行的是兩週的學習課程,並非是以整學期長時間的教學,且本研 究所進行之實驗教學教材內容為「溫度與熱」單元,因此不宜對結果作過度推論。. 8.

(13) 第二章 文獻探討 本章共分四節討論,分別以「探究教學」 、 「學習環境」 、 「學習態度」及「學 習理論與教學策略」進行文獻探討。. 第一節 探究教學 一、九年一貫 (一)課程目標 我國自民國九十年起由國民小學一年級開始實施「國民中小學九年一貫課 程」,其中包括了基本理念、課程目標、基本能力、學習領域及各領域實施要點 等部分。而其中所指兩大教育目標為「培養國民生活能力和學習能力」 ,以及「以 兒童為學習的主體」(教育部,民 90)。為了實現國民教育目的,九年一貫課程 需引導學生達成的課程目標如下: 1. 增進自我了解,發展個人潛能。 2. 培養欣賞、表現、審美及創作能力。 3. 提升生涯規劃與終身學習能力。 4. 培養表達、溝通和分享的知能。 5. 發展尊重他人、關懷社會、增進團隊合作。 6. 促進文化學習與國際了解。 7. 增進規劃、組織與實踐的知能。 8. 運用科技與資訊的能力。 9. 激發主動探索和研究的精神。 10.培養獨立思考與解決問題的能力。. 9.

(14) (二)課程綱要 為達成以上課程目標,在課程總綱要中揭示課程設計應「以學生為主體」 、 「以 生活經驗為中心」 ,並希望培養學生能帶著走的「十項基本能力」 ,而其中多項都 與建構主義的理念有相符之處 (吳俊憲,2000) 。由此可看出,近年來政府已 經開始注重學生的自我學習。學生需要靠自己建構知識,而學生在建構知識的過 程中,又需要具備一些特定的能力。在我國最新發布的「97 年國民中小學九年 一貫課程綱要」中,明確指出學生應具備的基本能力中包含「問題解決能力」及 「獨立思考能力」(教育部,2008): 「問題解決」:運用已知知識,透過組織與整合知識和資料,找出解決問題的方 法與策略。在問題解決過程中,會需要學生針對問題自己作推理以解決他所面臨 的問題,這個過程就是「獨立思考」的表現。 「獨立思考」:透過自我推以來解決問題的歷程,推理是一種思考的歷程,它包 含了基本的思考、批判性思考以及創造性思考。 (三)自然領域 自然科屬於九年一貫課程中的七大領域之一,而自然科有許多內容都需要運 用問題解決以及獨立思考的能力,這些能力常需要教師在課堂上的教學中協助學 生學習。教育部(民 90)在九年一貫課程綱要中提及教師在自然與生活科技領 域的教學中,要盡量以日常生活中的事例作為導引來進行探究的活動,並經由解 決問題的過程中獲得相關技能的學習,進而運用科學方法去解決日常生活的問題, 如此才能提升學生對科學學習的喜好。 近代科學教育目標是要培養學生科學探究的能力,而科學探究能力的養成就 必須使用探究教學法而非傳統式(講述式)教學法。在我國九年一貫課程中,科學 課程教材的編寫式要以學生為中心及活動為導向的。在教學方法上,教育部也臚 列了九項準則性指導綱領(教育部,民 90): 1、應以啟發方式替代知識的填鴨。 2、透過解決問題的過程,學習科學概念、科學過程技能及科學態度。 10.

(15) 3、應提供學生充分發揮自主性的學習環境。 4、應引導全班,或分組討活動,培養學生表達、溝通能力。 5、應隨學生的能力或經驗,隨時改變問題的層次,誘導學生的思考能力的發展。 6、教師應定期教學計畫、單元教學計畫,並能根據教學所需修正教學計畫提升 學生的學習成效。 7、教學時應以學生生活經驗,及既有知識或經驗為基礎,多舉實例引起學生學 習動機。 8、教學活動應式教學所需進行戶外現場教學。 9、教學時應培養學生環保意識及實踐的習慣。 以上九項綱領中有多項與建構主義的理念不謀而合,而探究式教學又是建構 式教學中常使用的一種教學模式,因此之後將進行建構主義以及探究教學之文憲 探討。. 二、建構主義 (一)建構主義的內涵 近年來有些教育家發現以往的教育中,只要求學生學習客觀真實的知識,而 忽略學生的興趣,而這時也造就了建構主義的興起。建構主義認為知識是人類建 構而來的,學生是主動的知識建構者,並不是被動的接受或吸收者。 (二)建構論 持建構論觀點的學者對於知識的建構有許多不同的觀點,張世忠(2000)綜 結文獻知識將建構論非為下列三類,簡稱建構三元論: (一)個人建構主義:人類知識的形成,是個人主動建構,不是被動的接受或 吸收。 (二)急進建構主義:知識是個人經驗的合理化或實用化,不是記憶真理或事 實。 11.

(16) (三)社會建構主義:知識是個人與別人互動與磋商形成共識的。 綜合來說,知識的建構在學習上,就是強調學習者主動將新知識融入本身知 識體系內,並非受迫而接受的,而是經過互動、磋商,最後形成個人的知識。當 然在教學上,更應著重以學生為主體的教學。建構主義教學下,教師的角色是─ 引導者、協助者,這種教學方式是一種「以學生的想法為中心」的教學,不同以 往「以傳授給學生教師中心的想法」為主的教學(潘世尊,1989)。Chang 和 Barufaldi(1999)曾提到根本(急進)建構主義之下的教學可以說是一種以問題中 心的教學,無論是推論學生的知識、激發學生產生困擾的感受、促進學生進行反 思、亦或是引導學生建構的方向等,都可以運用向學生提出問題或是請學生互相 提出問題的方式做為切入的工具。 (三)建構論的教學原則與策略 張靜嚳(1996)指出建構主義的教學原則如下: (一)學生為學習主體。 (二)知識是個體自己建構而來,不是被動接受。 (三)知識要可以用來解是日常生活所見的事實。 (四)教師應該使用多元的手段,如實驗、討論以及認知衝突等,以求學生解構自 己的概念,進而重構自我概念。 (五)培養學生自動求知以及發現解決問題的能力。 依據建構主義的教學原則,則可發展出建構主義的教學策略。張柏強(2004) 將文獻中所提及建構論的教學策略整理如下: (一)引起興趣: 以生活中的例子,並以學生所具有的先備知識為出發點,使學生注意到這個 問題,並且提出一些可以思考,有討論價值的問題,使學生融入這個環境。 (二)傾聽學生想法: 就之前所提的問題,讓學生討論後,講出他們的想法,以瞭解他們的建構模 式。 12.

(17) (三)不同想法的解構與重構: 同一班的學生對於一件事情的看法一定有不同的情況發生,讓他們有機會發 表自己的想法以及接受別人的質疑,造成認知上的衝突,如此可以幫助學生解構 自己的架構,並藉由討論,再重新架構屬於自己的新想法。 (四)應用新的想法: 讓學生用新的想法,來推想一些實際發生事件的原理,並由此來預測推理一 些事情發生的可能性。而學生也要回想自己的架構是如何改變的,使後設認知能 力可以增強,並讓學生比較瞭解整體架構。 (四)小結 綜合以上,建構主義最重要就是知識的建構是主動的,在教學上需要讓學生 主動發現問題,並試圖解決問題,而探究式教學正是因應建構主義設計的教學模 式。因此在後面的文獻探討中,將繼續探討探究式教學。. 三、探究教學 (一)探究的本質 Abd-El-Khalick(2004)提出,以科學中探究的角度來說:探究式一種教學的 方法與過程,可幫助學生發展科學概念;以探究科學的角度來說:探究式教學的 成果,學生學習在科學內容中探究,發展出對科學本質及科學知識的認知及有意 義的探究技能。 探究根本上指的是找尋問題以及解決問題的過程。也就是在人類遇到問題時, 解決問題的過程,在此過程中,探究者會運用一些技巧,如:確認問題、描述假 說、設計實驗、收集資料、分析資料及形成結論等,經由這個過程來找出有關問 題的答案(引自王敏祝,民 93,頁 8)。英國的表現評量(Assessment of Performance Unit)(1989)將探究定義為「學生進行無法立即找到的答案,或無 現成或具體規則性、可供參考套用的活動(task)」。 13.

(18) Herron(1971)提出,探究活動是一種動態的過程,過程包括可以用來做為判 別假設成立或正確與否的科學知識、用來解決問題的可能方法、針對學科內容所 產生特定問題的內容、問題的形成過程、實驗方法的選擇、數據(資料)的收集與 詮釋、假設的成立以及最後形成知識等不同階段。 (二)探究的教與學 學生的學習最常在課室內,因此課室內的教學活動就變得相當重要。探究式 教學由學生提出問題,並尋找該問題可能的解釋與答案(NRC,2000)。探究式教 學法強調透過時作的過程來引導學生學習(黃仕棋,民 93) 。探究教學由尋找問 題的解答開始,重視學習歷程,學生是學習過程中的主角,在學習過程中,學生 主動建構知識,因此學生的角色是主動的探求者,而不是被動的接受者,學生的 探究能力也從學習過程中慢慢培養起來(王敏祝,民 93) 。而在科學領域中,首 要的過程就是探究。洪振芳、賴羿蓉(1997)提出,科學探究是一種發驗問題與 解決問題的循環過程,在進行探究的過程中,必須與他人互相討論,針對所欲解 決 的問題,提出可能的解決方案、產生一個最有效解決問題的理論。 (三)探究的類型 在教室的學習環境中,學生進行探究時會經歷提問、計畫、分析、詮釋、溝 通等流程,而在每個階段的型態可能不同,因此會有好幾種不同的型態。如果依 據學生主導(學生中心)或是教師主導(教師中心)的程度,探究的活動可分為幾種 變異型(NRC,2000,P.29)。如果學生主導的程度較多,則教師主導的程度就會較 少,探究型式就越開放;反之,如果教師主導的程度越多,則學生主導的程度就 會較少,則探究型式就越封閉。 Lisa(2002)就教師的介入情形,將探究分為下列幾個類型: 1、開放式探究:完全以學生為中心的探究,從學生自己主動提問開始,自己設 計實驗、與同儕溝通,而這通常需要較高階的思考。 2、引導式探究:教師學助學生發展研究,通常由老師選擇研究的問題。分組中 14.

(19) 同學間彼此互相協助引導,而當學生遇到困難時,教師再給予協助,提供學生可 行的方案,使學生能由教師引導,逐漸走向開放式探究。 3、並行探究:教師引導與開放探究的混合。在特殊議題或是概念下,先由教師 引導學生,再逐漸形成以學生為中心的探究。 4、結構探究:由教師主導學生探究,是屬於一種教師為中心的探究,類似食譜 式的教學。學生跟隨教師的方向參與活動,學生較沒有主動參與的感覺。 (四)探究的優點 在探究的過程中,學生可以習得與多不同的知識、技能或是問題解決能力。 而探究式教學法與一般教學法最大的不同,在於學生藉由探求問題答案的過程獲 得知識,並且從探究的過程中培養解決問題與批判性思考的能力(蘇麗涼,民 91) ,而這些能力就是科學中產生理論的方法。美國國家科學教育標準(NCR,1996) 中,指出探究是學生用來獲得知識,了解科學家的思想觀念,以及了解科學家研 究自然環境所使用的方法而進行的活動。因此學生經由探究的過程,可以學習使 用科學方法(王美芬、熊召弟,民 84)。 探究式教學除了可以使學生了解及培養科學的方法, Abd-El-Khalick,Boujaoude,Duschl,Ledeman,Mamlok-Naaman,Hofstien,Niaz,T reagust 和 Tuan(2004)指出"探究"不僅是一種科學方法,同時也是一種重要的精 神。透過探究教學除了能幫助學生學到科學知識及技能外,同時也能夠使其經歷 科學家探究自然界以形成科學知識的過程,從中理解科學的本質,促進科學態度 的正向發展,以進行有意義且主動的學習,並能將所學應用到日後的生活經驗 中。 探究教學可協助學生將以往著重於事實記憶的學習轉為對學科知識與技能 進行深層理解與應用的學習(Hodson,1990,1992;Gibson & Chase,2002)。另外, 探究式教學模式較有利於培養較高層次的認知能力(包括歸納性、擴散性思考能 力),也可進一步發展其創造性、以提高學生科學素養(楊榮祥,1986)。. 15.

(20) (五)小結 近年來,一些專家認為探究教學除培養學生具有基本的科學技能與理解外, 亦能達成培養學生具有批判性思考、問題解決、觀察自然以及提升科學素養等教 育目的(教育部,2000;American Association for the Advancement of Science[AAAS],1993;National Research Council,[NRC],1996,2000)。 但是,Abd-El-Khalick 等人(2004)指出,有關探究教學的研究大多著重學 生成就、認知及技能的發展,較少著墨學生理化學習的意願,亦少有學者評估進 行長時期的科學探究教學之實施成效。. 第二節 學習環境 一、學習環境定義與內涵 (一)學習環境定義 對於學習環境的定義非常的繁雜,包括教室內擺設、學習單、師生互動、教 材、教學內容…等,都屬於學習環境的範疇。教室學習環境包括各種構念,例如 同學親和、教師支持、學生參與、探究、工作取向、合作、評等等向度的感受(黃 台珠等,1998)。 Orion,Hofstein,Tamir and Giddings(1997)指出,科學教學的學習環境主要 分為戶外教學、實驗式教學及一般教室教學等三種類型。而學習環境又常被視為 一種社會心理的情境,其受教師、學生、課程或是許多內外在因素影響。學習環 境最主要是由教師與學生共同參與、聯繫。Walker(1990)也指出教室是正式課程 實施的主要場所,課程的主體為老師與學生,而課程的實施又與學習環境相關。 不管是一般的教室教學、戶外教學,或是實驗室都是學生所處之學習環境, 這些都是屬於實體上的學習環境。除了實體的學習環境外,學生心理感受的環境 亦是學習環境的一環。 教室是學生學習的主要場所,而教室學習環境是由內在與外在條件中,學生 16.

(21) 與教師所共同決定的。學習環境是指班級中具體事物所組成之物理環境、班級中 師生間的互動以及班級同儕間的互動所形成之社會心理環境。一般普遍認為學習 環境為教師與學生所共同參與建構,黃台珠等人(1998)就將教室環境定義為在 教室中老師和學生共享的感受。 (二)學習環境的向度 Taylor 和 Fraser(1991)所發展的 CLES 量表及根據其所修訂之 Chinese-version Constructivist Learning Environment Survey Instrument(Tsai,2000)中針對學習環境有以下四種分量: (一)社會建構(Negotiation):同儕間的觀念討論與想法溝通。 (二)先備知識(Prior knowledge):學生的先備知識包含與實際生活的結合。 (三)主動學習(Autonomy):學生主動學習的自主性。 (四)學生中心(Student centredness):學習活動以學生為中心而非以教師為中 心。 黃台珠等人(1998)從事之台澳教室環境研究中,所使用的教室環境量表 (What is Happening in the Class,WIHIC)中包含以下七個向度: (一)同學親和(Student Cohesiveness):是指同學彼此認識幫助並彼此支持 (二)教師支持(Teacher Support):是指學生感受到教師的關心與幫助程度 (三)學生參與(Student Involvement):是指在課堂中學生與同儕互相討論、主 動提出看法與意見及其意見被接納的程度 (四)探究(Investigation):是指學生在課堂中發現的問題或老師給予的問題, 以研究、探究的方式尋找答案的程度 (五)工作取向(Task Orientation):是指學生專注於學習的程度 (六)合作(Cooperation):是指學生與同學合作完成工作的程度 (七)平等(Equity):是指班上的同學獲得教師公平的關懷、幫助、鼓勵及發言機 會的程度。 以 Fraser 於 1981 年所發展的「個別化教室環境問卷」(Individualized 17.

(22) Classroom Environment Questionnaires,ICEQ)為例,此量表分為四向度,分別 為學生對教室學習環境的真正知覺、老師對教室學習環境的真正知覺、學生對比 較喜歡的教室學習環境的真正知覺、老師對比較喜歡的教室學習環境的真正知覺 (Fraser,1981)。 (三)「學生中心」與「教師中心」的學習環境 本研究依據李旻憲、張俊彥(2004)所設計之「地球科學教室學習環境量表」 所修改之「自然科學習環境量表」,將學習環境分為「教師中心」的學習環境以 及「學生中心」的學習環境。 「學生中心」的學習環境包括:重視學生自主、促進同儕合作學習、融入情 境式的學習、以問題解決為中心而教師僅是一引導者、協助者;「教師中心」的 學習環境包括:教師是一知識的傳輸、提供者,會嚴謹的要求學生專心聽講及控 制教學的時間,以求有效率的傳輸知識,並掌控整個教學活動的進行。 「學生中心」的學習環境指的是以學生為主體的學習環境,Ven Secker 和 Lissitz(1999)曾提到教師以學生為中心的教學扮演的角色包括:提供主動探索 的機會、作為學生反省及關鍵思考的啟發者、提供同儕合作學習的機會等。學生 可以在學生中心的學習環境中,主動探索、主動建構知識、並培養日後的生活技 能和科學態度。 「教師中心」學習環境指的是傳統的學習環境,Taylor 和 Fraser(1991)曾 對「傳統」(traditional)教學做了簡短的定義,傳統的教師認為自己是知識的 傳輸、提供者,希望學生吸收教師所傳授的知識及自身經驗,他們會給學生已經 定義好的「真理」,並會嚴謹的要求學生專心聽講及控制教學時間,以求有效率 的傳輸知識。Campbell 等(2001)和 Chang(2003)在研究中曾提到教師引導的教學 方法(teacher-directed approach),主要為教師在課堂上針對重要概念做直接 的導引傳輸、清楚的講解、偶爾進行實物操作及要求學生演練等。Ven Driel 等 人(2001)提到傳統教師的教學以講課來傳達科學內容的重點,教導學生需要用到 的技巧,將科學視為事實、理論與法則加以記憶及練習。 18.

(23) (四)小結 在教育歷程中,學習環境、教師特質及學生特質皆會影響學生對科學的態度。 由於教師是教師特質及學習環境的主要控制者,若教師能有效改進學習環境,便 能提升學生對於科學的態度(蘇懿生、黃台珠,1998),即使學生自發的改變有 限,教師也能藉由主動營造良好環境來提升學習效果。莊雪芬和鄭湧涇(2003) 也指出教學相關設施、教學環境、教師個性、教材內容、教學方法和策略等,是 學校和教師在安排教學環境時可以著力營造之處。 以學生為中心的活動可以幫助學生提升概念,尤其是學生以實際操作的方式 學習,比以電腦模擬或由教師操作、模擬的成效高(何玉婷,2004)。但在實際 層面的研究發現,台灣高中學生理想中的教室環境則多為「教師中心」的環境(李 旻憲等,2004;洪翠屏,2004)。在學習環境中,教師比學生擁有更多的專業知 識,若教師掌握問題主導權,則學生將無太多能參與研究、論證的空間。教師應 設計、提供適合學生小組討論的主題,有效安排學生活動與內容,讓學生可以發 展出交談(黃翎婓、胡瑞萍,2006)。 綜合以上文獻,教室學習環境是學生學習的主要場所,而學習環境又可經由 教師特定的安排與營造。因此,教師應本著教學專業,發展以「學生中心」的學 習環境,以提升學生的學習興趣及學習成效。. 二、學習環境之研究工具 (一)學習環境研究工具 根據過去有關學習環境研究文獻,大多數的研究都偏重於班級氣氛。原因是 班級是學生最能直接、深切感受的環境(黃素秋,1998)。對於班級氣氛上的定 義,學者普遍認為班級氣氛是形成師生團體動力的過程,班級內各份子在社會交 互作用下產生特有的社會心理環境。為了研究此特有的心理環境,學者也開始設 計與開發許多針對「班級氣氛」的量表。 19.

(24) 就「班級氣氛」的角度來研究學習環境,陳茜茹(1995)指出,學者隨研究 方法和研究重點的不同,對班級氣氛產生不盡相同的定義,歸納而言可分為兩個 主要方向。 1、從心理學觀點:主要探討班級內成員的需求、經驗、情感關係等內在的 心理活動。 2、社會學觀點:主要探討班級成員的人際關係、角色、地位和期望,以及 班級結構和組織。 (二)學習環境量表之相關研究與分析 蕭建華(2004)整理過去常見的科學教室(實驗室)學習環境量表之分析與相 關研究如下,並總結出科學教室學習環境量表的研究向度大多以研究學生心理為 主,並將學習環境的內涵加以分化並進行進一步的分析。 表 2-2.1 學習環境量表之分析與相關研究(蕭建華整理,2004) 工具. 向度. 原創者. 適用對象. 相關研究. 「科學(理化、. 為同學親和、教師支持、. Fraser、. 中學. 黃台珠、. 生物)教室環境. 學生參與、探究、工作取. McRobbie&Fis. 量表」(What Is. 向、合作、平等、自主性、 her(1996). 98),將 WIHIC 翻譯為. Happening In. 獨立性、理解. 中文,並採用前七個. Aldridge&Fraser(19. This. 向度,以比較台澳兩. Classroom,. 國科學教室學習環境. WIHIC). 的差異性,並探討在 不同文化社會背景因 素下如何影響科學教 室學習環境。. 「建構式教室. 個人生活相關性、之是不. Taylor、. 中學. 陳忠志、. 環境量表」. 確定性、關鍵性意見表. Dawson&Frase. Taylor&Aldridge(19. (Construct. 達、師生共同營造教室氣. r(1995). 98)中學物理教師科. Learning. 氛以及同學諮商. 學本質及科學教學信. Environment. 念對李畫教室環境影. Servey,SLES). 響的研究。. 「科學實驗室. 團結、開放性、統整性、. Fraser、. 環境量表」. 規則明確與物質環境. Mcrobbie&Gid. 高雄市立高中實驗是. ding(1993). 氣氛與學生對科學態. (Science. 20. 高中、大學. 1、蘇懿生(1994)研究.

(25) Laboratory. 度的關係。. Environment. 2、黃雲淨(1995)用. Inventory,. SLEI 評量 Vee 圖實驗. SLEI). 教學前後的實驗是氣 氛是否有所差異。. 「我的教室量. 量表分為「實際式」 、 「理. Fraser&Fishe. 小學. 王素香(1995)利用. 表」(My Class. 想式」兩種:團結、衝突、 r(1983). MCI 研究國小自然科. Inventory,. 滿意、競爭與困難. 教室的班級環境。. MCI) 「個別化教室. 學生對較式學習環境的. Fraser(1981). 中學. 環境問卷」. 真正知覺、老師對教式學. 的教室對象,將老師. (Individualiz. 習環境的真正知覺、學生. 與學生在真正的與較. ed Classroom. 對比較喜歡的教室學習. 喜愛的班級氣氛知覺. Environment. 環境的真正知覺、老師對. 上的差異進行比較。. Questionnaire. 比較喜歡的教室學習環. s,ICEQ). 境的真正知覺. 「教室環境量. 投入、親和、教師支持、. Trickett&Moo. 表」(Classroom. 工作導向、競爭、秩序與. s(1973). Environment. 組織、規則澄清、教師控. 年級及學生性別與班. Scale,CES). 制與革新. 級氣氛的關係。. 中學. Fraser(1981)開放式. 1、項必蒂(1979)利用 CES 研究高中教材、. 2、陳密陶(1981)利用 CES 研究國小級任導 師領導類型對於班級 氣氛及學生行為的影 響。 「學習環境量. 團結、衝突、偏愛、派系、 Anderson(198. 中學. 1、鐘紅柱(1983)以. 表」(Learning. 滿意、冷淡、進度、困難、 6). LEI 研究高中班級氣. Environment. 競爭、多樣信、班規、物. 氛與國文、英文、數. Inventory,. 質環境、目標導向、民主. 學三科學習成就的關. LEI). 與組織散亂. 係。 2、李彥儀(1990)利用 LEI 研究台北是國民 中學導師人格、領導 行為對班級氣氛及學 習環境的影響。. (三)小結 學習環境是藉由師生團體動力互動的歷程,並藉著班級中學生間的社會互動 21.

(26) 而產 產生。而學習 習環境形成 成之後,又會 會在影響班 班級中的各種 種互動關係 係與行為。因 因此 藉由 由一些學習 習環境量表可 可以了解學 學生的科學學 學習狀況,進 進而作為改 改善科學學習 習環 境的 的依據,以 以提升學生學 學習的態度 度及學習成效 效。 Haladynaa 和 Shaugh hnessy(19882)提出一簡 簡要的模式 式如下圖,說 說明影響學生 生對 科學 學態度的因 因素包括了學 學習環境、 教師及學生 生。 圖 2-2.1 影響科學態度因 因素(Halad dyna&Shaug ghnessy,1 982). hnessy(19882)綜合分析 析教室環境 境的相關研究 究結果發現 現,認 Haladynaa 和 Shaugh 為教 教師變項(如 如:教師特性 性、教學專 專業素養、教 教學風格、態度等)與 與學習環境變 變項 (教 教室環境)對 對學生科學的 的態度影響 響最大。學習 習環境對學生 生的學習影 影響極大,學 學生 對科 科學態度與 與對學習環境 境感受間有 有顯著關係存 存在(Frase er & Fisheer,1982 ; Gerrmann ,19888 ; Lawrenz z , 1976 ; MMyers & Fou uts,1992)。莊雪芬和 和鄭湧涇(20 003) 亦指 指出教室學 學習環境與學 學生的科學 學學習成就有 有密切相關。因此藉由 由學習環境量 量表 探討 討學習環境 境,並藉此瞭 瞭解其對學 學習態度與學 學習成效之 之關係。. 22.

(27) 第三節 學習態度 一、學習態度的定義 依據張春興(民 78)將態度定義為: 「個體對人、對事、對周圍的世界所持有的一種具有持久性與一致性的傾向, 此種傾向可由各體的外顯行為去推測,但態度的內涵並非單指外顯行為,一般認 為態度包含認知、情感與行動三種成分」。 從諸多學者的研究中,李美枝(民 83)發現態度具有下列六項重要特 性: (1)態度是一種行動傾向,會導向偏好反應。 (2)態度是由經驗學習而得,是社會化的過程。 (3)態度必有其特定對象,如環境中的人、事、物。 (4)態度是一種信念的組織體系,包括認知、情感和意向。 (5)態度是一種內在的結構,不能直接觀察,必須藉由個人外顯的行為而推 知。 (6)態度是人格的一部分,具有相當持久、一致的統整性,所以態度是不易 改變的。. 二、學習態度的內涵 科學學習態度是指學生在學習科學的過程中,在情意方面的表現。陳秀惠 (1984)認為學習態度之內涵應包括:對課程的態度、對教師的態度、自動學習、 課業學習等。蔡擇文(2003)和王春貴(2000)界定科學態度為:對科學課程的 態度、對自然科教師的態度、自然科學習動機、自然科學習策略四個層面。 學習態度的內涵因研究主題不同而有不同的界定。國外學者 Towel(1982)認 為學習態度,如讀書技能、方法等是一種潛在的課程,會影響學生的學習效果。 23.

(28) 學習態度是對指導者、教材與一般學習情境作贊成或反對的傾向,亦可分為積極 與消極兩種。積極的態度包括興趣與動機;Fishbein 和 Ajzen(1972)認為學習態 度是指學習者對學習活動的認知、理解及情意,並表現出認同或反對的行為傾向; Thompson(1977)認為學習態度應包括動機、學習方法、考試技巧,對功課的專心; Weinstenin(1982)認為學習態度應包括動機、時間管理、焦慮、專心、訊息處理、 選擇等。 國內許多學者對於學習態度內涵向度亦有許多不同的界定。王秀槐(1984) 將學習態度分為學習慾望、學習過程、學習計畫、學習習慣、準備考試、應考技 巧及學習方法等七個向度。張德銳(1986)認為學習態度包括:對課程的態度、 上課態度、準備功課情形、考試態度及閱讀範圍的意見;另外,對於學校的態度, 則認為應包括:對學校活動的看法、對老師的態度、對校園的態度、學校認同及 對學校儀式的態度。秦夢群(1992)認為學習態度可分為對課業學習的態度與對 學習環境態度。對課業學習的態度為:學生對所學內容的動機與興趣;對學習環 境的態度為:周圍環境的變數,所造成學生主觀的看法。曾玉玲(1993)將學習 態度界定為學習者對學習活動或學習環境所持正向的或負向的評價或感情,包括: 對讀書的態度、對課程的態度、對同學的態度、對教師的態度及對學校學習環境 的態度。姚如芬(1993)認為學習態度的研究內涵應包括學習方法、學習計畫、 學習習慣、學習欲望、學習過程、準備考試等。張新仁(1982)將學習態度界定 為學習者對於學習活動或學習環境所抱持的正向或是反向的評價或感情,以及積 極行為或者是消極應付的行為傾向,其認為學習態度的內涵應包括:對學校課程 的態度、對學校環境的態度、主動學習等。. 三、小結 就學習態度而言,會因為研究主題不同而有不同的定義。綜合以上個學者之 界定,學習態度可以是學習的本身;也可以是對課程本身的態度;也可以是對學 24.

(29) 校的態度。但就張新仁(1982)歸納有關心理學理論和研究結果,發現教室氣氛 會影響學習的知覺和態度,因此學習態度是後天環境塑造而非遺傳,是現象而非 本質。因此學習態度具有可變性,學校教育可透過適當輔導措施,培養學生建立 積極的學習態度。. 第四節 學習理論與教學策略 學習環境中最重要的了解「學生如何學習?」以及「教師如何教學?」因此 學習理論與教學策略在學習環境中就顯得格外重要。而本研究根據所選定的單元 進行兩種不同模式的教學,因此於本節進行學習理論與教學策略之文獻探討。. 一、學習理論 溫世頌(1997)指出,學習是經由經驗或練習而獲得相當持久性行為改變的 歷程,所以對學習做如下定義:學習是新行為的獲得,經過經驗或練習相當持久 的改變。學習非成熟的結果,成熟是遺傳基因活動的達成,亦不是因疲倦或藥物 刺激而引起的短暫改變。學習與表現有別,表現是學習加上動機而表露的外顯行 為。有關學習的歷程,依學習方式與對學習解釋上的差異,通常可分為古典制約、 操作制約、社會學習、認知學習與資訊處理學習等歷程。在教室進行的學習活動 包括五種歷程的一部分或是全部。而五種學習理論分述如下: (一)古典制約: 俄國生理學家巴夫洛夫首先對古典制約作系統研究,其基本歷程包括行為獲 得、影響制約的主要因素、習得行為的消止與自然恢復、制約刺激與反應的類化、 制約刺激的辨識。古典制約的歷程為中性刺激與非制約刺激經過多次匹配後,引 起類似非制約反應的制約反應,而最典型的例子是餓犬學會聞鈴聲而垂涎。 (二)操作制約: 一行為呈現後,若隨即增強,該行為呈現的機率將會增加,此即為操作制約 的歷程。行為主義者史金納以老鼠或鴿子做實驗,將此種制約做系統研究。史金 25.

(30) 納的基本概念與桑代克在學習論上的效果率類似。桑代克認為行為因其後果的快 樂與不快樂而決定其增減。而使金納認為人類行為不論好壞,都是由增強而習 得。 (三)社會學習: 班度拉重視行為、認知與環境對學習的影響,批評操作制約過分簡化學習歷 程,因此提倡社會學習理論。他認為學習為個人對其特殊的社會環境相互作用的 歷程。 (四)認知學習: 認知包括知覺、記憶、理解、思考、推理、領悟、創新與問題解決等內在心 智活動。認知學習論有五個主要特徵,包括以人為對象、重視有意義的學習、強 調學習者的主動角色與有目的之行為、學習者所得的知識不是片段而是經過組織 後儲存的,並根據新舊知識的關聯而不斷建構出新的知識。學習理論的發展,由 於不斷對學習進行研究與了解,從主張「反應的獲得」,變遷到「知識的獲得」 而進步到今日「知識的建構」。對學習實務有較多建樹的認知論者有布魯納與奧 薩波。 (五)資訊處理學習: 資訊處理學習是一種重視認知歷程的學習論,根據米勒的看法,認知經歷編 碼、儲存與提取三步驟。記憶可以分為:時間極短但涵蓋面很大的感覺記憶、時 間短與容量有限的短期記憶以及時間長久、容量龐大且有組織結構的長期記憶。 認知與學習是非常的複雜的活動,而在其進行過程仍會參雜其他的活動,包 括與他人互動、操弄物體、觀察記錄、建構心智模式…等。因此沒有任何一種學 習理論能夠論盡學習的複雜性。因此,特定的理論指闡述特定情境。學習是一套 複雜的歷程,可隨學習者的發展程度、事物的本質以及學習的情境而有所變化(吳 幸誼,1999)。. 26.

(31) 二、教學策略 (一)教學的意含與策略運用 教學是為了幫助學習者而刻意安排的活動,簡單而言就是傳授知識、技能、 態度或是價值觀,並促成學習者改變。林生傳(1988)指出教學是一種策略,教 學不僅是施教者與受教者之間多樣的、複雜的、一連串的互動,而且是經由設計 與選擇,利用一連串的技巧,用以達成目的的一種策略行動。 楊龍立(2000)提出常見的自然科教學法有講述法、闡釋法、講演法、提問 法、討論法、示範法、發現探究法、組織因子法、編序增強法、戲劇法與建構法 等。事實上持不同理論的學者對教學策略的運用有不同看法,行為主義者著重學 習者外在行為的控制;而認知學者則強調內在的或遊學習者主導的心理過程。行 為主義者仔細訂定行為(表現)目標,然後將教學集中在為達成這些目標必須的一 切活動上。認知心理學為基礎的教學設計在結構上則較不嚴謹,其容許學生運用 自己的認知策略,同時鼓勵學生間的互動,以問題解決、創造能力或是合作性的 相關學習任務來進行教學(李文瑞,1995)。 張春興(2000)指出,近年來教育心理學流行有關教學策略的兩種取向:一 為教師主導的教學策略;其二為學生自學取向的教學策略。由教師主導的教學策 略運用在教室內,大致遵循五個步驟:「從舊經驗引導新學習」、「明確地講解教 材內容」、「輔導學生做即時練習」、「從回饋中做錯誤校正」」以及「讓學生獨立 完成作業」。而由學生自學取向的教學策略運用在教室內,其特點大致包含「在 教師引導下發現學習」 、 「在合作學習中追求新知」以及「寓求知於生活的教學活 動」。 (二)教師中心的教學 林生傳(1988)曾綜合學者對直導教學的看法後指出,直導教學是一種教學 策略,其特色為大量時間專注於課業學習,利用結構性教材來進行課桌上活動。 無論教師提出問題或作業習題問題,均直接提問並要求答案明確具體,而學生在 27.

(32) 教師督導下進行學習活動,很少自由活動。 直導教學是由教師決定學習目標,隨時嚴密評量學生的進步情形,在班級中 講述教材,說明如何做好指定課業,以教師為中心,提供高結構性教材,少給予 學生自由選擇的機會,嚴密監視學生的表現,低推論性問答,回饋與控制性練習, 而且為大班教學,並具有相當傳統色彩。因此,直導教學就是一種傳統式的教學。 Nattiv(1986)也曾對傳統教學做如下描述: 1、教師將班級視為一整體,而非個別或小組的。 2、每位學生獨自完成作業,當教師誇獎該班時,通常不是誇獎他們合力完成工 作,而是指個別表現的總和。 3、教師主動決定、決策班級活動的進行。 4、教師支配教學,不是在前面教學,就是進行小考。 5、學習者很少主動和他人或教師進行互動,爭取主動參與學習的機會。 6、許多學生沒有足夠時間完成分配的工作或不能完全瞭解教師的教學。 7、缺少誇獎讚美,對下次如何改進,也很少提供修正及指導意見。 (三)學生中心教學 林清山與林天祐(1996)指出建構教學是由建構主義學者所提倡,他們認為 個體和外界環境互動過程中,會根據自己已有的知識來理解周遭的環境,所以個 體知識的形成是主動建構而不是被動接受。因此,教師應提供有利學生主動建構 知識的環境,藉此幫助學生自我學習與成長。 由上所述,建構教學的教師角色並非教學活動的主控者,而是教學活動的促 進者。其任務為協助學生自我建構知識,也因此在評量方式上不再只有紙筆式評 量,還應包括實作評量、真實評量或是卷宗評量…等。蕭建華(2004)也提出, 建構教學的教師必須不斷的反省及調整自己的教學內容、方式和評量,才算是在 從事建構教學,也才足以讓學生培養自我學習能力。 (四)學習單 鄧運林(1998)指出,學習單是依據教學目標所設計,以學習者為本位的自 28.

(33) 主學習活動。李坤崇與歐慧敏(2001)也指出適切運用學習單可讓教學更活潑、 生動,並可將知識轉化為能力,進而促使學生由消極被動的學習轉為積極的學習, 而教師也必須了解學習單的角色使之適切發揮功能。 陳炳煌(2002)綜合有關學習單文獻,提出學習單的功能如下: 1、提供學習活動架構,包括提供學習導引的架構、提供學習導覽的工具及介紹 不同學習途徑及經驗,導引學生進行學習活動。 2、拓展學習領域,補充課程知識的不足,使之加深加廣,讓學生在思考、討論 及操作中學習。 3、真實記錄學生活動的過程和結果,尊重學習者個別差異,讓每個學習者都能 適性發展,因此適時的使用學習單更可以滿足學生的需求。 4、促進師生良好互動。 5、培養學習者自發性學習態度及互相合作的行為,啟迪學習者主動學習及獨立 思考,批判、創造、求新及解決問題的能力達成合作學習的目的。 6、統整課程內容,引導學生思考主題架構的脈絡及佈下主題學習網路。 7、評量學生學習狀況,展現學習成果,並提供引導者了解教學得失,作為改進 教材教法之參考。 8、創新教材,統整教學內涵,提升學習效能。 然而應該要如何設計才能得到好的學習單呢?鄧運林(1998)認為學習單設 計須注意下列幾個原則: 1、認清學習單的功能,勿將其等同於習作或測驗卷。 2、確認學習單使用的時機,選擇適切的學習單類型。 3、學習單的內容必須具備教育意義,活動流程活潑、生動、有趣、生活化。 4、對於如何完成學習單的內容,必須有適切的提示說明,配合課程進度,釐清 學習目標,依據活動內容大綱排定細部活動流程。 5、應針對不同學習型態或不同程度的學生設計不同的學習單,並依據學習者身 心發展及舊經驗,擬定活動內容大綱。 29.

(34) 6、多設計探索性和活動性的學習單。 7、評量性學習單的設計,採開放性的答案,避免大量的知識記憶或背誦。 8、學習單除了由學生個別完成外,也可以設計由同儕合作完成或親子共同完成 的學習單,兼重團體學習與個別學習。 9、學習單的大小、規格最好能夠便於收藏,以方便日後成為學生的學習檔案。 10、依據學習者的回饋,適度修正、補充學習單,而內容設計應多元化、人性化。. 30.

(35) 第三章 研究方法 本章共分為四節,第一節是研究架構;第二節是研究對象;第三節是研究設 計;第四節是資料蒐集與分析。 本研究針對國二自然與生活科技「溫度與熱」單元設計「探究式教學」課程 以及「傳統式教學」課程。參與「探究式教學」的學生為實驗組,而參與「傳統 式教學」的學生為對照組,以此進行準實驗與分析。 本研究使用「自然科學習環境量表」 、 「自然科學習態度量表」兩項研究工具, 並搭配學生在準實驗前後的兩次「自然科段考成績」進行各項分析。 本研究依據分析結果進行討論及結論,最後再依據討論及結論對未來的研究 方向提出建議。 依據本研究之動機、目的、問題與假設,研究者蒐集有關學習環境、學習態 度及探究式教學之文獻,設計「探究式教學」及「傳統式教學」學習環境,藉由 瞭解決學生的「學習環境偏好」後,探討「探究式教學」對「學習環境偏好」及 「學習」之影響。本研究並以「傳統式教學」的學習環境作為對照,與「探究式 教學」的學習環境進行比較與分析。. 31.

(36) 第一節 節 研究 究架構 一 一、研究流 流程: 圖 3--1.1 研究流 流程圖. 本研究試 試圖探討「探 探究式教學 學」對「學習 習環境偏好」及「學習 習」之影響,因 此研 研究蒐集「自 自然科學習 習環境量表 表」 、 「自然科 科學習態度量 量表」及「 「自然科段考 考成 績」 」作為本研 研究分析之依 依據。 本研究於 於準實驗教學 學前先蒐集 集學生的「自 自然科段考成績」(第二 二次),並針 針對 實驗 驗組與對照 照組進行「自 自然科學習環 習環境量表」 」及「自然科 科學習態度 度量表」前測 測及 成績 績之蒐集。 本研究以 以現行自然與 與生活科技 技「溫度與熱 熱」單元,進 進行為期兩 兩週的準實驗 驗教 學, ,並將受試者 者分為兩組 組,分別為接 接受「探究 究式教學」的 的實驗組與 與接受「傳統 統式 教學 學」的對照 照組。 32.

(37) 於教學後 後,再蒐集學 學生的「自然 然科段考成 成績」(第三 三次),並針 針對實驗組與 與對 照組 組進行「自然 然科學習環 環境量表」及「自然科學 學習態度量 量表」後測及 及成績之蒐集 集。 待所有資 資料蒐集完成 成後,進行數 數據分析,最後根據數 數據分析結 結果進行研究 究結 果之 之結論與討 討論,並對未 未來研究方 方向提出建議 議。. 二、研究架構 構 圖 3--1.2 研究架 架構圖. (一 一)設計課程 程 研究者在 在文獻探討及 及教學服務 務的經驗,根 根據所教學之 之年級設計 計相符合之「探 究式 式教學」學 學習課程,試 試圖探討「 探究式教學 學」對「學 學習環境偏好 好」及「學 學習」 之影 影響。. (二 二)準實驗教 教學 本研究所 所設計之學習 習環境可分 分為二,分別 別是以「探究 究式教學」的學習環境 境以 及以 以「傳統式教 教學」的學 學習環境。準 準實驗教學 學以國二自然 然與生活科 科技的「溫度 度與 熱」 」單元進行教 教學,並以 以接受「探究 究式教學」的學生為實 實驗組,以 以接受「傳統 統式 33.

(38) 教學」的學生為對照組,進行為期兩週的準實驗教學課程。 表 3-1.1 探究式教學與傳統式教學比照表: 探究式教學(實驗組). 傳統式教學(對照組). 提出研究問題. 計算熱量、比熱與混合溫度. 計算熱量、比熱與混和溫度. 設計實驗. 引導學生依步驟完成假設之. 依據實驗記錄本之步驟進行. 影響因素,獲得實驗所需之. 實驗,公式由實驗記錄本直. 公式,最後運用所獲得之公. 接提供。. 式解決問題。 執行/實測. 學生中心為主. 教師中心為主. (小組合作). (依據實驗步驟進行實驗). 紀錄與分析資料. 學生按提示整理資料. 制式表格填寫與處理. 問題討論與結論. 引導式提示. 預先訂定的問題. 教師角色. 適時給予引導. 全程控制實驗步驟與進度. 撰寫總結論. 無提示. 直接給予結論. (三)探討學生的學習環境偏好、學習態度及學習成效 本研究欲探討「探究式教學」對「學習環境偏好」及「學習」之影響。因此 本研究依據「自然科學習環境量表」 、 「自然科學習態度量表」及「自然科段考成 績」的分數進行分析與研究,以期在分析與結果中獲得能夠提升學生學習態度或 是成效之方法。. 第二節 研究對象 本研究在花蓮縣光復鄉某國中八年級進行。該校位於該鄉市中心,校內學生 接近 70%為原住民學生,學生大部分來自該鄉國小,家庭背景大多為中等左右。 該校每年級共五個班,包含一個體育班,屬於小型學校。各班依據智力測驗成績 34.

(39) 採 S 型常態編班。由於原住民學生大多生性活潑,因此在實施準實驗教學時,更 能激發其探究能力。 本研究之研究對象因時間及人力限制,以研究者任教之兩班八年級樣本作為 實驗組,進行「探究式教學」課程。並以兩班其他老師任教之八年級樣本作為對 照組,進行「傳統式教學」課程。由於該校體育班自然科上課時數低於普通班級, 且該校體育班著重於學生體育專長訓練,因此本研究並未將體育班學生納入研究 之中。 另外,本研究將參與的兩組學生在 99 年上學期第二次段考自然科成績進行 比較,發現實驗組與對照組之間學業成就無顯著差異,故依據本研究的研究進行 準實驗研究。 本研究中實驗組與對照組學生人數如下: 表 3-2.1 實驗組與對照組學生人數 人數. 百分比. 有效百分比. 累積百分比. 實驗組. (探究式教學). 54. 51.4. 51.4. 51.4. 對照組. (傳統式教學). 51. 48.6. 48.6. 100.0. 105. 100.0. 100.0. 總和. 第三節、研究設計 一、準備階段 準備階段先廣泛閱讀與科學教育領域相關文獻開始,發現原住民的學習性喜 活潑、操作、討論及實驗的學習方式,並發現探究式教學在科學教育中的重要性, 因此確定本研究將以「探究式教學」為主題。初步確認方向後,針對相關文獻進 行多方收集與閱讀,從中找到有興趣且具可行性的研究問題。確認研究問題後, 再尋找文獻中相關研究工具,試圖在符合所欲探討之研究問題上加以修改,使其 成為本研究之研究工具。 35.

(40) 本研究之研究工具分為兩部分,分別為「學習工具」以及「測驗工具」 。 「學 習工具」為研究者依據「溫度與熱」單元自行設計之「自然科探究式教學學習單」; 而測驗工具為參考李旻憲與張俊彥(2004)所編製「地球科學教室學習環境量表」 (簡稱 ESCLEI)進行修改,而成為本研究所使用之「自然科學習環境量表」 。另外 參考謝真華(1999)所編製之「自然科學習態度量表」編制為本研究所使用之「自 然科學習態度量表」,最後蒐集準實驗教學前後兩次「自然科段考成績」作為評 斷學生學習成效之依據。 工具開發完成後,於準實驗教學前實施「自然科學習環境問卷」 、 「自然科學 習態度問卷」,而「自然科探究式教學學習單」則於準實驗教學期間,針對接受 「探究式教學」的實驗組實施。在準實驗教學後實施「自然科學習環境問卷」 、 「自 然科學習態度問卷」,並收集學生在準實驗教學前後兩次「自然科段考」成績進 行分析。. 二、資料收集階段 依據研究設計,本研究將於準實驗教學前後收集「自然科段考考卷」並記錄 其成績,並針對實驗組及對照組實施「自然科學習環境問卷」(理想版)及「自然 科學習態度量表」前測。 在進行準實驗教學的第一堂課前,先讓實驗組與對照組學生進行問卷的填答 再分組進行「探究式教學」及「傳統式教學」。於準實驗教學課程完成後,再進 行「自然科學環境問卷」(理想版+實際版)及「學習態度量表」後測。為確認本 研究建構之「探究式教學」與「傳統式教學」之差別,以及分析學習環境「理想 與實際距離」,在後測「自然科學環境問卷」中另外包含實際版本,也就是要求 學生填答實際體驗的自然科學習環境。 在整個探究式教學期間,會針對課室教學進行錄音,作為課室活動觀察依據。 另外在探究式教學活動進行期間,實驗組學生必須完成活動相對應之活動學習單 36.

(41) (自然科探究教學學習單)之填寫,並於教學後收回做為本研究的相關補充資料。. 三、結果分析階段 此階段工作主要為針對收集之資料進行資料分析,同時並進行論文的撰寫。 研究分析針對學生「學習環境偏好」在「探究式教學」課程中,對學生學習之影 響。 另外本研究更試圖分析「探究式教學」及「傳統式教學」對學生「學習環境 偏好」、「學習態度」及「學習成效」產生之差異及影響。 此階段除進行論文撰寫、資料分析,更會不斷閱讀相關文獻,針對論文內容 進行修正與更新。並針對既有資料進行交叉比對,試圖獲得更多具創新之成果。. 第四節、研究工具 一、研究工具 本研究之研究工具分為兩部分,分別為「學習工具」以及「測驗工具」 。 「學 習工具」為研究者針對「溫度與熱」單元自行設計之「自然科探究式教學學習單」; 而測驗工具為參考李旻憲與張俊彥(2004)所編製「地球科學教室學習環境量表」 (簡稱 ESCLEI)之「自然科學習環境量表」以及謝真華(民 88)所編之「自然科學 習態度量表」。 本研究使用的「自然科教室學習環境量表」包含教學方法、教學內容及教學 評量三個概念,此量表修改自「地球科學教室學習環境量表」(簡稱 ESCLEI), 將學生心目中(理想中)的教室學習環境;也就是理想版(preferred)的量表置於 前測問卷中。另外將學生心目中(理想中)以及實際經歷的教室學習環境;也就是 理想版(preferred)與實際版(actual)兩個量表置於後測的問卷中。量表中採用 李克特五分量表的形式,針對「學生中心」與「教師中心」兩種學習環境進行探 37.

(42) 討。 而本研究使用之「自然科學習態度量表」依據謝真華(民 88)所編之「自 然科學習態度量表」編製。 本態度量表共 30 題,分為三量表: 1. 「學習自然科的信心」(10 題) 2. 「學習自然科的興趣」(10 題) 3. 「自然科學價值的信念」(10 題) 本量表採四點量表方式填答,由受試者依實際情形從「非常不符合」 、 「不符 合」、「符合」、「非常符合」中勾選適合選項。 最後未配合調查學生的「學習成效」,本研究收集實驗組與對照組在進行準 實驗研究前後兩次「自然科段考成績」,作為「學習成效」的參考資料,並進行 「學習成效」與其他相關資料的比較分析。. 二、自然科學習環境量表 1、「自然科學習環境」之問卷設計: 「自然科學習環境問卷」為本研究用來收集量化資料的工具之一,此問卷 是修改自李旻憲與張俊彥(2004)所設計的「地球科學教室學習環境問卷」(Earth Science Classroom Learning Environment Instrument,ESCLEI)如附錄: 本問卷為了瞭解國中「自然科學習環境」所設計的問卷,問卷採「李克特 五分量表」(Likert-type)的形式,並針對學習環境探討「學生中心」與「教師 中心」兩種知覺。並探討學習環境應同時存在的教學方法、教學內容及教學評量 等內容。故本問卷各題所闡述的教學情形包含了教學方法、教學內容及教學評量 三面向,如之後例題所示。 問卷將理想版(Prefered,P)與實際版(Actual,A)兩個量表置於同一份問卷 中,主要是讓學生在填答時能細心區分出兩種情境的差異,並避免學生產生同時 間填答的混研。另外問卷亦將學生中心(Student-centered,S)與教師中心 38.

(43) (Teacher-centered,T)兩個量表置於同一份問卷中。本研究所使用的「自然科學 習環境問卷包含理想版學生中心分量(PS)、理想版教師中心分量(PT)、實際版學 生中心分量(AS)及實際版教師中心分量(AT)各 15 題敘述題,共計有 60 題單選題, 問卷設計及內容分析如下表所示。 理想版學生中心分量(PS)題意為:上自然科學課時,學生心目中的教室學習 環境特質是以學生為中心的學習環境,強調學生自主、主動建構;理想版教師中 心分量(PT)題意為:上自然科學課時,學生心目中的教室學習環境特質是以教師 為中心的學習環境,強調教師主導、傳統式的教學。實際版之題意則是將情境改 為學生實際經歷的學習環境。受試學生針對每一個敘述題表達「非常經常」 、 「經 常」、「有時」、「很少」、「從來沒有」等五種意見。 表 3-4.1 自然科學習環境量表說明 分量. 題數. 分量題意說明. 題號. 上 自 然 科 學 課 1、3、5、19、21、 時,學生心目中的 23、25、27、29、 教 室 學 習 環 境 特 43、45、47、49、 S. 15. 質 是 以 學 生 為 中 51、53 心的學習環境,強 調學生自主、主動 建構。. P. 上 自 然 科 學 課 7、9、11、13、15、 時,學生心目中的 17、31、33、35、 教 室 學 習 環 境 特 37、39、41、55、 T. 15 質 是 以 教 師 為 中 57、59 心的學習環境,強 調教師主導、傳統. 39.

(44) 式的教學。 上 自 然 科 學 課 2、4、6、20、22、 時,學生實際經歷 24、26、28、30、 的 教 室 學 習 環 境 44、46、48、50、 S. 15. 特 質 是 以 學 生 為 52、54 中心的學習環 境,強調學生自 主、主動建構。. A 上 自 然 科 學 課 8、10、12、14、 時,學生心目中的 16、18、32、34、 教 室 學 習 環 境 特 36、38、40、42、 T. 15. 質 是 以 教 師 為 中 56、58、60 心的學習環境,強 調教師主導、傳統 式的教學。. 例題中之敘述題亦屬於學生中心(S)且包含學習環境中之教學方法與教學內 容,其中又包含理想版(單數題)與實際版(偶數題)兩種情境。 例題: ●我能參與訂定醫學其中某些課程的教學活動 1、理想中、心目中希望的情形……… 2、實際經歷的情形是………………… 本問卷採畫卡方式,得分共計有理想版學生中心(PS)、教師中心(PT)、實際 版學生中心(AS)、教師中心(AT)之得分共計四個分數,除進行統計分析外,並以 EXCEL 進行圖表呈現。 2、「自然科學習態度量表」信度:. 40.

參考文獻

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