國立臺中教育大學科學應用與推廣學系
科學教育碩士學位夜間在職進修專班碩士論文
指導教授：吳穎沺 博士
實作探究課程對於職前科學教師探究教學概念發展
之影響
The Effects of Hands-On Inquiry Course on Pre-service
Science Teachers’ Conception of Inquiry-based
Instruction.
研究生：林銘傳 撰
致 謝
感恩！感謝這五年來師長們的辛勤指導、家人的大力支持和同事好友們的情義相 挺，才能圓滿完成碩士學位進修，心中的感恩無法用筆墨來形容。 感謝恩師吳穎沺博士的耐心指導，在我茫然無助時指引方向，在我灰心失志時鼓勵 我繼續努力，您的種種指導對學生的為人處事及研究方法等啟發甚多，相信您的身教及 堅持到底的研究精神，會是我一輩子受用無窮的寶藏。也要感謝系主任許良榮老師和彰 師大的溫微純老師，為學生的論文提供許多專業指導與建議，讓研究內容能更臻完備、 更具參考價值。 感謝一路支持我與幫助我的研究夥伴：朝升、依珮、玉萍和世銘，以及穎慧、榮俊、 佩潔…等，有你們的鼎力相助，我才能堅持到最後。還要謝謝這碩士生涯五年來我所任 教的東山國小的校長、主任和同事們，尤其是明德校長和維仁老師，謝謝你們的鼓勵與 支持，我才能順利完成論文。 而今滿懷感謝與喜樂的我即將從研究所畢業，尤其要感恩我的父母親，不眠不休的 幫忙照顧三個孫子，還時常惦記著我的身體健康。感謝一路相挺的親密夥伴--喻郁和可 愛的三個孩子：耕熏、庭語、庭瑄，感謝喻郁陪著我南北奔波與指導老師討論論文，獨 力完成家務讓我專心研究，孩子們爽朗的笑聲及甜美的睡容，也成為一路支持我繼續奮 鬥努力的力量。僅以此篇論文獻給我摯愛的親人與好友們，請一同分享我的喜悅。 林銘傳 謹誌 2012.06中文摘要
本研究目的在瞭解職前科學教師的探究教學概念，並探討實作探究課程對職前科學 教師探究教學概念發展的影響。研究對象共十七人，皆為國內某國立大學中有修習小學 教育學程的科學教育相關學系大四學生，課程的實施者為國內某大學之科學教育學者， 課程內容主軸為探究教學理論與科展探究活動實務。研究資料的收集分成兩個部分，分 別是教學前及教學後實施的「探究教學概念問卷」，以及課程結束前請研究對象填寫的 「學習省思」。資料收集完畢後，研究者先以現象學圖示法（Phenomenography）進行 「探究教學概念問卷」的資料分析，形成關於職前科學教師的探究教學概念類型，再透 過各概念類型描述次數相關資料的統計分析，探討本研究之實作探究課程對職前科學教 師探究教學概念發展的影響；而「學習省思」的分析則是透過資料的歸納與分類，呈現 職前科學教師對於此實作探究課程的觀點。 研究結果顯示，本研究之職前科學教師共有七種探究教學概念類型，分別是：「幫 助學生建構科學知識、發展學生『動手作(hands-on)』的能力、培養學生的思考能力、 引導學生進行問題解決活動、增進學生對科學學習的態度、培養學生的科學態度、鼓勵 社會互動與小組合作學習。」上述七種概念類型，依據其內涵特質可再歸納為三大面向 (dimension)：分別是「認知發展」、「情意與態度」及「互動與溝通」等面向。描述次 數平均數的t考驗結果顯示，經過實作探究課程後，整體職前科學教師的探究教學概念內 涵深度有顯著的增加，特別是在『情意與態度』及『互動與溝通』兩大面向的概念上； 研究結果同時也顯示，概念內涵深度增加的部分主要是在「增進學生對科學學習的態度」 及「鼓勵社會互動與小組合作學習」等兩種探究教學概念上。 關鍵字：教學概念、小學科學教師、探究教學、現象學圖示法Abstract
There are two major purposes of this study. The first one is to explore pre-service elementary science teachers’ conception of inquiry-based instruction; the second is to examine the effectiveness of a hands-on inquiry course on pre-service elementary science teachers’ conception of inquiry-based instruction. The participants were 17 pre-service elementary science teachers. In this study, a hands-on inquiry course was developed to promote the participants’ conceptions and abilities regarding inquiry-based instruction. In this course, the participants were introduced with inquiry and inquiry-based instruction; then, they were asked to complete science fair projects in groups; finally, they were asked to discuss on the practices of inquiry-based instruction. Before and after the course, the participants’ conception of inquiry-based instruction was assessed with an open-ended questionnaire developed based on previous research. Their responses on the questionnaire were analyzed with the “Phenomenographic method.”
This study revealed seven categories of conception of inquiry-based instruction: “guiding
scientific knowledge construction”, “facilitating hand-on ability for practical work”,
“developing thinking skills”, “and guiding problem-solving ”, “ promoting positive attitudes
toward science”, “promoting scientific attitudes”, and “encouraging social interaction and collaboration.” The seven categories can be further divided into the following three
dimensions: promoting cognitive development, improving positive science-related affective
outcomes, and facilitating interaction. Also, this study found that the hands-on inquiry course
did help the participants develop their conception of inquiry-based instruction in both quality and quantity of their conception. In particular, the hands-on inquiry course facilitated the development of the participants’ conception of inquiry-based instruction in science-related affective outcomes and interaction dimensions. Implications for educational practices and further research were also discussed in this study.
Keywords: conception of teaching, Elementary science teacher, inquiry-based instruction, Phenomenographic method.
目次
中文摘要 ... Ⅰ 英文摘要 ... Ⅱ 目次 ... Ⅲ 表次 ... Ⅴ 圖次 ... Ⅴ 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究背景和動機 ... 1 第二節 研究目的... 3 第三節 研究問題... 3 第四節 名詞解釋... 4 第五節 研究範圍與限制 ... 6 第二章 文獻探討 ... 7 第一節 探究與探究教學 ... 7 第二節 教學概念 ... 15 第三章 研究方法 ... 25 第一節 研究對象... 25 第二節 研究架構與流程 ... 26 第三節 實作探究課程 ... 28 第四節 資料蒐集與分析 ... 30 第四章 研究結果與討論 ... 41 第一節 職前科學教師的探究教學概念 ... 41 第二節 教學前後職前科學教師的探究教學概念分布情形及比較 ... 53 第三節 實作探究課程對職前科學教師探究教學概念之影響 ... 64 第四節 職前科學教師對實作探究課程的觀點 ... 73 第五章 結論與建議 ... 81 第一節 研究結論... 81 第二節 研究建議... 88 參考文獻 ... 90附錄 ... 94 附錄一 實作探究課程教學計畫大綱 ... 94 附錄二 職前科學教師的探究教學概念描述次數統計結果 ... 96 附錄三 職前科學教師在全部探究教學概念中的主要面向及主要概念類型分析結果 ... 98 附件四 職前科學教師在各探究教學概念面向中的主要概念類型及最高階概念類型 分析結果 ... 99
表次
表 2-1-1 Lee, Buxton, Lewis 與 LeRoy（2006）提出的探究架構 ... 10
表 3-3-1 實作探究課程內容規劃表 ... 28 表 3-4-1 探究教學概念問卷題目 ... 31 表 3-4-2 職前科學教師對於實作探究課程的學習省思題目 ... 33 表 3-4-3 研究資料編碼原則及範例 ... 34 表 3-4-4 全部探究教學概念中的主要概念類型分析實例 ... 39 表 3-4-5 在各探究教學概念面向中的主要概念類型及最高階概念類型分析統計實例 .. 41 表 4-1-1 職前科學教師探究教學概念架構 ... 47 表 4-2-1 職前科學教師探究教學概念的主要概念面向比較 ... 54 表 4-2-2 職前科學教師在七種探究教學概念中的主要概念類型 ... 56 表 4-2-3 教學前後各探究教學概念面向中的主要概念類型及最高階概念類型分布情形 ... 59 表 4-3-1 整體職前科學教師所涵蓋的概念類型數 t 考驗結果 ... 65 表 4-3-2 全部探究教學概念類型的描述次數 t 考驗結果 ... 67 表 4-3-3 職前科學教師在各探究教學概念面向之描述次數 t 考驗結果 ... 68 表 4-3-4 職前科學教師在各探究教學概念類型之描述次數 t 考驗結果 ... 70 表 5-1-1 在全部探究教學概念中的主要概念面向及主要概念類型分布人次比例最高者 ... 84 表 5-1-2 教學前後描述次數統計有達顯著差異之項目彙整 ... 86
圖次
圖 2-1-1 Kember 提出的教學概念架構圖 ... 17 圖 3-1-1 研究架構圖 ... 26 圖 3-1-2 研究流程圖 ... 27 圖 5-1-1 職前科學教師的探究教學概念架構圖 ... 82第一章 緒論
本章共分為五節，分別敘述研究背景與動機、研究目的、研究問題、研究範圍與限
制，並進一步對於研究中所提及之重要名詞予以定義與解釋。
第一節 研究背景和動機
探究（inquiry）是現代科學教育的共同核心。美國國家研究委員會（National Research
Concil，以下簡稱NRC）在2000年出版的『探究與國家科學教育標準（Inquiry and the
National Science Education Standard）』一書中指出，探究是美國國家科學教育標準的核
心，探究活動的目的有三：第一、發展學生的科學探究能力；第二、增進學生對科學探 究的理解；第三、讓學生瞭解如何透過探究形成科學知識（NRC, 2000）。 我國教育部在民國92年所發表的科學教育白皮書中也提到，探究活動是我國科學教 育的核心，其說明如下： 「科學教育是經由科學性的探究活動，使學生獲得相關的知識與技能，養成科學 思考的習慣，依照科學方法從事探討與論證，運用科學知識與技能解決問題，進而形 成對科學本質的認識，並建立科學精神（科學態度）」（引自教育部，2003，頁1-2） 我國九年一貫新課程也重視問題解決導向的探究式教學內涵，希望學生能將科學知 識與技能應用到日常生活的問題解決中。雖然新課程重視探究，但受到紙筆測驗及「考 試領導教學」的觀念影響，部分科學教師在進行教學時仍偏重科學知識的記憶，忽略了 以思考問題、對話討論進行的探究教學過程，這樣的觀念及教學方式也影響了我國學生 在近幾年參與國際學習成就調查（例如2006年及2009年的國際學生能力評量計畫
學教育成就趨勢調查（Trends for International Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS）的表現。綜觀PISA2006、2009和TIMSS2007的結果，雖然我國學生在學科知識 的成就測驗或整體科學能力的評比上表現不錯，但是在推理能力、閱讀能力、辨識科學 問題、對科學的正向態度、科學學習自信等與科學探究能力有關層面上的表現卻有待提 升（OECD, 2010；林煥祥，2008）。因此，教師的教學觀念及教學方式確實會影響學生 的學習成效。 過往的研究也指出：教師的教學概念（conceptions of teaching）會影響其教學行為
（Ho & Hau, 2004; Kember, 1997）；教師對學科知識的理解及信念與其教學成效有密切
的相關（Magnusson, Krajcik, & Borko, 1999; Trigwell, Prosser, & Waterhouse, 1999）。因
此，若以提升學生科學探究能力的層面來看，科學教師是否具有良好的探究教學概念扮
演了關鍵性的角色。
科學教師的探究教學概念對學生的探究能力發展有直接的影響，以科展專題活動
（science fair project）為例，科展活動是科學教室中常見的開放式探究活動（Colburn,
2000），在我國中小學也行之有年。黃鴻博（2000）曾調查台灣中部地區的國小科展活 動運作實施情況與問題，調查結果指出學校教師普遍缺乏足夠的科學探究指導能力。因 為現職的中小學科學教師，大多沒有真實體驗過科學探究活動，普遍在指導學生科學探 究上發生問題（黃鴻博，2000），推究其原因，可能是以前的師資培育階段缺少以實作 的科展探究活動課程來發展科學教師的探究教學概念。另外，根據詹秀玉和郭靜姿 （2007）的調查研究報告，科展指導教師普遍認為師資培育課程對其指導科展幫助並不 大，科展指導能力的成長需要靠自我長期摸索。 上述的研究結果也在提醒我們，師資培育機構應該重視以實作探究課程發展科學教 師的探究教學概念，並檢討此課程的實施成效。基於此研究背景，如何促進職前科學教 師的探究教學概念發展，是本研究關注的議題，也是本研究的研究動機。
第二節 研究目的
基於上述研究背景與動機，本研究旨在探討實作探究課程對職前科學教師探究教學 概念發展的影響，而本研究探討的研究目的有二：第一、瞭解在接受實作探究課程前及 課程後職前科學教師之探究教學概念；第二、探討實作探究課程對職前科學教師探究教 學概念發展的影響。第三節 研究問題
依據上述研究目的，本研究之研究問題有三： 一、職前科學教師的探究教學概念為何？ 二、在經過實作探究課程後，職前科學教師探究教學概念的改變情形為何？ 三、職前科學教師對實作探究課程的觀點為何？第四節 名詞解釋
一、探究（inquiry）與科學探究（scientific inquiry） 根據NRC (2000)，本研究中的「探究」指的是「在科學教室中進行的科學性探 究活動，能促進學生發展科學知識及科學理解，並瞭解科學家如何研究自然世界」； 而「科學探究」指的是科學家的研究工作，也就是科學家研究自然世界的過程。 二、探究教學（inquiry teaching） 依據NRC（2000）的定義，本研究的「探究教學」是指：「教師設計一個以 探究為基礎的科學課程活動，協助學生熟悉科學探究技能並增進學生對科學探究的 理解。」 三、實作探究課程 本研究的「實作探究課程」是指：透過探究教學相關理論，以及分組實際動手 做完成一個科展探究的課程，課程目的為發展職前科學教師探究教學的專業知能。四、科展專題製作（science fair project）
本研究的「科展專題製作」指的是以分組合作方式進行的科展專題製作活動， 活動步驟包含發現問題、收集資料、澄清問題、提出研究假設、設計實驗（調查）、 進行實驗（收集資料）、獲得結論並將成果展現出來（完成科展報告）。 五、教學概念（conceptions of teaching） 「教學概念」（conceptions of teaching）一詞在本研究中指的是「教師用來看 待、詮釋教學環境及與之互動的架構」，也可視為是「教師反映其教學經驗過程的 另一種表徵」。
六、探究教學概念（conceptions of inquiry teaching） 「探究教學」是科學教學中主要的教學方式，而本研究之「探究教學概念」指 的是教師對於「探究教學」的「教學概念」。 七、現象學圖示法（Phenomenography） 「現象學圖示法」最早是由瑞典學者Marton（1981）所提出，原先用以探查學 生的「學習概念」（conceptions of learning）；後來也被教育研究者應用在探討教 師的教學概念以及人們對於某些事物或現象的觀點（例如對網路學習或創意教學的 觀點），藉以具體呈現被研究者對某議題的概念。在本研究中，「現象學圖示法」 是用來分析職前教師探究教學概念的一種質性分析法。 八、職前科學教師 本研究之職前科學教師是指在大學中有修習教育學程的科學教育相關系所大 四學生。
第五節 研究範圍與限制
受限於研究規模及時間、人力等因素，本研究範圍限定在某國立大學有修習教育學 程的科學教育相關系所學生，研究對象共有17人。本研究以開放式問卷進行資料收集， 雖然開放性問卷可以收集到研究對象關於本研究主題（探究教學概念）的相關想法或描 述內容，但無法針對研究對象的回答內容進行深入追問，以及受限於研究對象本身的文 字表達能力及作答意願影響，本研究無法收集到研究對象的全部想法。不過本研究仍盡 力提高研究工具（開放性問卷）的效度，例如在進行開放性問卷填答時在場說明問卷實 施目的，提高研究對象的作答意願，並且給予充足的填答時間等。 另外，由於本研究是以質性方式探討我國職前科學教師之探究教學概念，而質性研 究原本就不宜進行概括性的推論，因此本研究雖有助於瞭解職前科學教師之探究教學概 念，但應注意研究結果推論之限制性。第二章 文獻探討
本章分成兩節，分別針對「探究與探究教學」、「教學概念」等相關文獻進行探討。 第一節的探討重點為：探究與科學探究的意涵、探究教學的意涵、探究教學模式、探 究與科學專題製作等四個層面；第二節的探討重點為：教學概念的意涵、教學概念相 關研究、現象學圖示法等三個層面。第一節 探究與探究教學
壹、探究與科學探究的意涵 無庸置疑的，探究是現代科學教育的共同核心。但辨別探究（inquiry）與科學 探究（scientific inquiry）這兩個名詞卻是科學教師邁向探究教學的第一步。在1996年的美國國家科學教育標準（National Science Education Standard）中，探究指的是
能促進學生發展科學知識及科學理解，並瞭解科學家如何研究自然世界的活動；而
科學探究指的是科學家所進行的研究工作，也就是科學家運用各種方法研究自然世
界並基於研究證據提出解釋的過程，例如地質學家研究海岸森林死亡原因的過程，
或研發新藥的過程（NRC, 1996；NRC, 2000）。接著要瞭解的是，探究的內涵為何？
包含哪些活動？
美國國家研究委員會（National Research Concil ，以下簡稱NRC）在2000年出
版 的 『 探 究 與 國 家 科 學 教 育 標 準 (Inquiry and the National Science Education
Standard)』一書中指出，探究是美國國家科學教育標準的核心（NRC, 2000）。NRC
對「inquiry」一詞的內涵說明如下：
知的知識、設計實驗、使用工具收集資料、分析和解釋數據、提出答案、解釋與 預測、和他人溝通與分享結論等。（引自NRC, 1996, p. 23）。 在上述的活動中探究是一種學習目標（learning goal），也是一種教學方式 (teaching method）；NRC在定義課室探究活動的內容標準時提到，若將探究視為一 種學習目標，則探究活動的目的有三：第一、發展學生的科學探究能力；第二、增 進學生對科學探究的理解；第三、讓學生瞭解如何透過探究形成科學知識（NRC, 2000）。這裡的科學探究指的是科學家的工作方式，即科學家研究自然現象的過程。 從另一個角度來看，探究也是一種教學方法（teaching method），即教師設計一 個以探究為基礎的科學課程活動，協助學生熟悉科學探究技能並建立科學態度（NRC, 2000）。在此，探究（inquiry）的意涵也可視為「科學教室中的探究教學活動 」， 與我國科學教育白皮書中所用的「科學性探究活動」一詞意義相近。 我國教育部在民國92年所發表的科學教育白皮書中表示，科學性探究活動是我國 科學教育的核心，科學性探究活動能協助學生獲得科學知識及技能，進而運用科學 知識與技能解決問題。其原文說明如下： 「科學教育是經由科學性的探究活動，使學生獲得相關的知識與技能，養 成科學思考的習慣，依照科學方法從事探討與論證，運用科學知識與技能解決 問題，進而形成對科學本質的認識，並建立科學精神（科學態度）。（引自教育 部，民92，頁1-2）」 綜合上述觀點，在本研究中的探究指的是「在科學教室中進行的科學性探究活 動，能促進學生發展科學知識及科學理解，並瞭解科學家如何研究自然世界」；而科 學探究指的是科學家的研究工作，也就是科學家研究自然世界的過程。
貳、探究教學的意涵 探究教學即教師設計一個以探究為基礎的科學課程活動，目的在協助學生熟悉科 學探究技能，同時增進學生對科學探究的理解（NRC, 2000）。 探究教學的活動設計必須配合學生的認知能力，因此隨著各年段學生認知能力的 發展差異，教師需要安排不同形式的探究教學活動或給予不同的教學引導策略，若要 各年段詳細論述，可能會過於廣泛而失去焦點，因此為了讓教師更能把握並瞭解不同 年段探究教學的共同內涵，NRC列出了課室探究教學的五個基本特徵，這五個基本特 徵涵括在美國K-12年級的科學教室探究活動中，分述如下（引自NRC, 2000, p.25）：
一、學習者能積極投入科學導向問題（Learners are engaged by scientifically oriented
questions）
二、學習者能蒐集現有資料證據，藉以發展並評估關於該科學導向問題的初步解
釋。（Learners give priority to evidence, which allows them to develop and
evaluate explanations that address scientifically oriented questions.）
三、學習者能從實驗證據形成各種解釋，以回應最初的科學導向問題。（Learners
formulate explanations from evidence to address scientifically oriented questions.）
四、學習者能評估各種解釋，特別是關於該科學問題的另類解釋。（Learners
evaluate their explanations in light of alternative explanations, particularly those
reflecting scientific.）
五、學習者能與他人溝通並說明所提出之解釋。（Learners communicate and justify
熟悉上述的特徵除了可以更瞭解探究教學的基本內涵，也可以協助教師或研究
者依據上述五個特徵設計探究教學活動或編擬探究架構。例如：Lee等人（2006）為
了強調學生在學習活動中的主動性和責任感，設計了以第一人稱（我）描述的探究架
構，幫助學生在探究過程中進行思考和組織。架構說明如表2-1-1所示：
表 2-1-1 Lee, Buxton, Lewis 與 LeRoy（2006）提出的探究架構 形成問題 （Questioning） ＊描述問題 a.我想要探查什麼？（以問題的形式寫下來） ＊進行假設 b.我認為可能會發生什麼情況？ 設計計畫 （Planning） ＊藉由以下問題擬訂計劃（思考、討論、記錄） a.我需要什麼資料？ b.蒐集相關資訊時，我要進行什麼程序或步驟？ c.我如何觀察和記錄結果？ 執行 （Implementing） ＊搜尋資料 a.為了執行計畫，我需要哪些工具？ ＊依照程序 b.執行計畫需要什麼步驟? ＊觀察並記錄結果 c.在計畫執行後發生了什麼？ d.我觀察到了什麼？ e.如何展示執行結果？（用圖形、表格） 寫結論 （Concluding） ＊提出一個結論 a.我發現了什麼？ b.這些證據支持我原來的假設嗎？ 報告 （Reporting） ＊分享我的結果（非正式的） a.我想要告訴他人關於這次探究活動的哪些事情？ ＊產生一份報告（正式的） b.記錄探究過程，以便他人學習。 c.考慮以不同的方式來展示研究資料。
綜合上述內容，探究教學是美國科學教育標準中的核心概念，科學教師應依據課 程內容及學生需求安排合適的教學引導策略，協助學生發展科學探究能力。易言之， 科學教師對於探究教學的內涵必須有清楚的認識及理解，例如對於課程活動設計、教 學策略、討論引導技巧等的理解，才能因材施教、因地制宜。因此無庸置疑的，科學 教師的探究教學概念在科學教育中扮演了關鍵性的角色。 参、探究教學模式 教學模式（instructional model）起源於觀察人類如何學習，根據皮亞傑（Piaget） 的觀點，學習開始於個體經驗的失衡（disequilibrium），即個體的舊經驗與新經驗產 生衝突（個體已知概念與觀察或經驗所得結果不符），個體必須透過與環境的互動 （interaction）來調適（adapt）或改變（chang）舊有的認知結構，使個體的經驗回復 平衡（equilibrium）（NRC, 2000）。 Karplus和Butts（1977）提出的學習環（learning cycle）教學模式就是在上述理論 的基礎上建立的，學習環教學模式包含三個階段，分別是探索（Exploration）、概念
引介（Concept Introduction）與概念應用（Concept Application）；探索指的是讓學生
進行觀察或實驗藉以蒐集新資訊（產生經驗的失衡）；概念引介指的是向學生介紹新 概念，以新概念解釋觀察或實驗結果（調適或改變認知結構以獲得平衡）；概念應用 指的是將新概念應用在新情境中以解決問題（Karplus ＆ Butts, 1977）。 學習環教學 模式重視學生在過程中的主體性，因為新概念的學得必須透過學生與環境進行有意義 的互動，例如與同學、教師進行討論或自我省思，如此學生才能重新組織、定義原有 的想法，藉以獲得對新概念的理解。因此，學習環教學模式是以有組織次序、有結構 性的教學活動促使學生重新建構概念或理解新概念。 上述學習環教學模式概念也影響了近代的探究教學模式發展，例如強調學生在學
習活動中的主體性、重視與環境的互動及教學模式的結構性等。NRC在關於探究教學 模式的說明中清楚表示，科學教師或課程設計者在設計教學活動時應考慮學習者的需 求、學習目標及學習情境等因素的差異，安排結構性的教學活動促使學生投入學習， 並彈性給予不同的教學引導以適合學生需求。因此，針對不同課程或學習者的需求， 探究教學的實施者也發展出了許多不同的模式，例如食譜式探究、結構式探究、引導 式探究、開放式探究等。Colburn（2000）曾以教師在教學活動中提供引導協助的多寡 來分，將探究教學分成四類，分別是1.食譜式探究：提供研究問題、研究方法和結果； 2.結構式探究：提供問題、方法；3.引導式探究：僅提供問題；4.開放式探究：不提供 問題及方法，研究結果由學生自行提出。上述四種探究教學模式並無優劣之分，端賴 教師如何彈性運用、因地制宜。 雖然模式名稱不同，但NRC主張不同的探究教學模式都應該包含以下五個共同 的成分或階段（components or phase），分述如下（引自NRC, 2000, p.35）： 一、安排情境使學生投入科學性問題或現象的探究中，此問題或現象要能連結到他們
已知的事實，造成學生的認知衝突，促使學生願意深入學習（Students engage with
a scientific question, event, or phenomenon. This connects with what they already
know, creates dissonance with their own ideas, and/or motivates them to learn
more.）。
二、學生經由實作（hands-on）經驗探索各種想法，形成假設並測試，解決各種問題，
針對觀察結果提出各種解釋（Students explore ideas though hands-on experiences,
formulate and test hypotheses, solve problems, and create explanations for what they
observe.）。
三、學生分析並詮釋實驗數據，綜合各種想法，建立解釋模型。再與教師或其他科學
and interpret data, synthesize their ideas, build models, and clarify concepts and
explanations with teachers and other sources of scientific knowledge.）。
四、學生擴增他們對科學的理解和探究能力，並應用所學到新的情境中（Students
extend their new understanding and abilities and apply what they have learned to new
situations.）。
五、學生與教師共同檢視與評估，在這次的探究課程中他們學到了什麼以及他們是如
何學得的（Students, with their teachers, review and assess what they have learned and
how they have learned it.）。
要注意的是，一般教師容易將上述的五個成分或階段簡化為探究教學的固定流
程，實際進行教學時，教師或課程設計者還是要考慮學習者的需求、學習目標及學習
情境等因素的差異，因地制宜，彈性調整階段並選擇合適的教學活動及引導策略。
肆、探究與科學專題製作（inquiry and science fair project）
科展專題製作（science fair project）是科學教室中進行開放式探究的最佳範例，
藉由科展專題製作能真實呈現出學生的科學探究技能（Abd-El-Khalick et al., 2004; Colburn, 2000）。 我國教育部為提升全民科學素養、推行科學教育，委託台灣科學教育館推行科學 展覽活動已經行之有年。從事科展製作的科學探究活動，能讓學生有機會從實際生活 中發現問題、收集資料、澄清問題、提出研究假設、設計實驗（調查）、進行實驗（收 集資料），進而解決問題，獲得結論並將成果展現出來，這整個的科學探究活動過程
對學生充滿教育意義與價值（黃鴻博，2000；Bencze & Bowen, 2009）。從許多方面
2007；卓月香，2008）。但根據黃鴻博（2000）的研究指出：『教師若缺乏帶科展製 作的經驗和對科學探究活動過程陌生，在知識與能力不足之下，指導學生會遭遇相 當大的困難。』 根據研究者於小學擔任教職十餘年來之觀察，小學每年一次的科展製作比賽大多 淪為指定行政工作，可能由校內初任教師或全校教師輪流進行指導，在缺乏科學專業 背景及指導經驗下，產出的科展作品水準普遍不高，甚至有抄襲的情事發生。既然現 職教師每個人都有機會指導學生進行科展專題製作，但相關的專業知能發展機制卻不 足，只有靠教師自行摸索或請教有經驗的老師。因此，從師資培育的角度來看，發展 職前科學教師的探究教學概念有其重要性。
第二節 教學概念
科學教師在課室裡的探究活動中扮演了關鍵性的角色。過往的研究也指出：教師的
教學概念（conceptions of teaching）會影響其教學行為（Ho & Hau, 2004）；教師對學科
知識的理解及信念與其教學成效有密切的相關（Magnusson, Krajcik & Borko, 1999）。
因此，不論是從師資培育或科學教育成效的角度而言，瞭解科學教師的探究教學概念有 其重要性。 壹、教學概念(conceptions of teaching )的意涵 Marton（1981）認為概念反映了人對某現象或事物的經驗及理解方式，而且概念 可能會因情境、內容不同而有差異。依據Pratt(1992)對概念一詞所下的定義： 「概念指的是個體對於現象所持有的特定意念，此意念主導著個體對於現象情境的 各種反應。我們對於所感知的世界形成了各種抽象的概念，藉由這些抽象表徵我們將世 界的各個面向進行區別或關聯。實際上，我們是透過概念的鏡頭去觀看這個世界，同時 按照個人對世界的理解來進行各種詮釋及行為反應。」（引自Pratt, 1992, P. 204） 在教學概念的相關研究中，「概念（conceptions）」與「信念（beliefs）)」兩名 詞常被交互使用，但根據Kember（1997）進行的文獻分析，「概念」一詞較常在文獻 中被使用，相對的「信念」一詞則較少使用，但當此名詞(信念)被使用時，其代表的 意涵與「概念」一詞的定義幾乎是一致的。因此在某些研究中雖然使用的名詞是「教 學信念」，但與「教學概念」的意涵其實是相近的。 綜合Marton（1981）、Kember（1997）與Pratt（1992）的說明，本研究將教學 概念定義為「教師用來看待、詮釋教學環境及與之互動的架構」，教師的教學概念可 視為教師反映其教學經驗過程的另一種表徵，而且教學概念可能會因情境、內容不同
教師可能會持有不同類型的教學概念。
貳、教學概念研究
在教師教學概念研究上，許多研究致力於定義教師教學概念的類型（Kember,
1997; Samuelowicz & Baiz, 2001; Gao & Watkins, 2002），且上述研究大都是以現象學
圖示法進行研究。例如Kember（1997）曾綜合分析十三篇探討教師教學概念的論文，
提出探討教師教學概念的五個研究範圍，分別是：
(1) 教與學的本質（the essence of learning and teaching）。
(2) 學生與教師的角色（the roles of student and teacher）。
(3) 教學的目標及預期的教學成效（the aims and expected outcome of teaching）。
(4) 教學的內容（the content of teaching）。
(5) 所喜好的教學風格及教學方法（preferred styles and approaches to teaching）。
Kember認為可以透過這五個範圍的資料來呈現教師的教學概念，之後的研究也
大都依循上述的範圍來進行教師教學概念研究。Kember（1997）除了提出上述的研究
範圍外，在以現象學圖示法綜合分析十三篇大學教師教學概念的研究論文後，提出了
包含兩個高階傾向（higher-level orientations）、五個低階概念（lower-level conceptions）
的教師教學概念模式。分別說明如下： 兩個高階傾向： 1. 教師中心/內容取向（teacher-centered/content-oriented） 2. 學生中心/學習取向（student-centered/learning-oriented） 五個低階概念： 1. 給予訊息（imparting information）
3. 學生與教師的互動/學徒制（student teacher interaction/apprenticeship）
4. 幫助認知（facilitating understanding）
5. 概念改變/智能發展（conceptual change/intellectual development）。
圖 2-1-1 為 Kember（1997）所提出的模式架構圖：
Kember 認為「學生與教師互動」是一個必須存在的中間 (intermediate) 概念，是
連接「教師中心」與「學生中心」的橋樑，而且各個概念之間具有連續性的關係。
而 Samuelowicz 與 Bain（2001）針對大學教師的教學概念研究也提出了與 Kember
類似的研究結果，其概念架構也是分成教師中心與學生中心兩個高階傾向，但比較特 別 的 是 ， 在 他 們 的 研 究 資 料 中 找 不 到 證 據 來 支 持 Kember 所 提 的 中 間 概 念 (intermediate)，他們認為並不存在所謂的中間概念，因此他們主張教師中心與學生中 心這兩個傾向分屬兩種完全不同的性質，而且是不連續的。上述兩個研究的對象都是 給予訊息 傳遞結構 性知識 幫助認知 概念改變/ 智能發展 學生與教師 的互動/ 學徒制 學生中心/ 學習取向 教師中心/ 內容取向 圖 2-1-1：Kember 提出的教學概念架構圖（引自 Kember, 1997, p.264）
大學教師，但研究結果卻有差異，有可能是因為 Kember 所分析的論文研究對象包含 了許多不同的國家，而 Samuelowicz 與 Bain 的研究對象只有一個國家，因此情境或文 化因素可能影響了研究結果。 上述的兩個研究都是針對教師（特別是大學教師）的一般教學概念進行探討，根 據 Marton 的觀點，概念可能會因情境、內容不同而有差異，因此有部分研究開始針 對不同階段、或不同學科的教學概念進行探討，例如中國的學者 Gao 和 Watkins（2002） 想瞭解文化因素及教師層級的差異對中國的高中物理教師教學概念的影響，以及針對 中國高中物理教師的教學概念研究結果會與針對西方大學教師的教學概念研究結果 有何差異，因此進行了兩階段的中學科學教師教學概念研究，第一階段的研究訪問了 18 位高中物理教師，第二階段依據晤談結果編製教學概念問卷，然後以量化方式調查 了 450 位高中物理教師的教學概念。資料分析的結果顯示中國中學科學教師的教學概 念可分成兩大傾向（orientation），分別是製模（modeling）與養成（cultivating）， 上述兩個傾向內又包含了共五個面向（dimension），分別是： 一、製模（modeling） （一）知識傳遞（knowledge delivery） （二）準備考試（exam preparation） 二、養成（cultivating） （一）能力發展（ability development） （二）態度提升（attitude promotion） （三）行為引導（conduct guidance） 其中「製模」的教學概念傾向，比較接近於傳統以教師為中心的講述式教學取向， 重視學科知識的傳授及紙筆測驗的成就表現；而「養成」的教學概念傾向比較接近於 以學習者為中心的建構式教學取向，強調認知能力的發展及學習興趣的培養（Gao &
Watkins, 2002）。根據 Gao 和 Watkins 的研究結論，中國教師呈現的教學概念模式與 西方社會研究結果之所以有差異，極可能是文化因素（cultural factors）及學校情境所 造成的；例如受文化的影響，中國教師較強調具有情感的、道德性的教學觀點，如「態 度提升」；而受到學校情境重視考試的影響，中國教師也特別強調「準備考試」，這 兩個概念類型在西方社會的教師中比較少見。 Yung等人（2007）曾經以Kember（1997）的架構設計課程來促進科學教師的科
學教學概念（conceptions of good science teaching），該研究請職前科學教師在不同的
課程階段觀賞預錄好的科學教學示範影片共三次，並要求職前教師在每一次的影片觀 賞後寫下省思，省思主題為「甚麼是良好的科學教學？」，藉以瞭解此課程對職前科 學教師科學教學概念的影響。研究結果表示，教學示範影片及省思活動確實促進了職 前科學教師在科學教學概念上的改變，例如讓職前科學教師認識了更多種不同的教學 方法與策略，而這些方法與策略可能是他們在正式的師資培育課程中未曾見過的；示 範影片及省思活動同時也有效的促使職前科學教師進行關於「良好科學教學」的概念 反思，並加速了職前科學教師的社會化歷程，例如由學生角色轉換為教師角色，使他 們能逐漸發展為一位優良的科學教師（Yung et al., 2007）。 而國內針對科學教師之科學教學概念進行的研究則不多見，目前所知只有吳穎沺 （2010）主持的國科會計畫（區塊研究：以學習者為中心的數理教師專業成長之研究 －國民小學職前科學教師之專業成長與支持環境之建構）中有針對國小科學教師的科 學教學概念進行探討。該研究共訪談了78位在職國小科學教師及20位就讀科學教育相 關系所的職前科學教師，再利用「現象學圖示法（phenomenography）」進行資料分 析。其研究結果發現，國小科學教師的科學教學概念可分成「增進認知發展」、「發 展跟科學相關的正向情意」與「促進溝通」三大面向，而這三大面向中又包含了共九 種概念類型（引自吳穎沺，2010，頁2-3），分列如下：
一、增進認知發展
（一）給予科學概念（imparting scientific concepts）
（二）傳遞系統化與結構性的知識（transmitting structured and systematic
knowledge）
（三）發展動手操作能力（facilitating hand-on ability for practical work）
（四）培養思考能力（developing thinking skills）
（五）引導探究與進行問題解決活動（guiding inquiry and problem-solving）
（六）鼓勵應用與創新（encouraging application and creation）
二、發展跟科學相關的正向情意
（一）促進對科學的正向情意（promoting positive affective outcomes
regarding science）
（二）連結科學與日常生活（connecting science and our daily life）
三 、 促 進 溝 通 : 鼓 勵 社 會 互 動 與 合 作 （ encouraging social interaction and
collaboration）。 第一類的增進認知發展中，又可分為「增進低階認知發展」及「增進高階認知發 展」兩個層次，其中『給予科學概念』、『傳遞系統化與結構性的知識』、『發展動 手操作能力』屬於增進低階認知發展；而『培養思考能力』、 『引導探究與進行問 題解決活動』、 『鼓勵應用與創新』屬於增進高階認知發展。 上述研究在瞭解我國小學科學教師的科學教學概念上扮演了領航員的角色，因為 根據研究者以「科學教學概念」為關鍵字搜尋國內的博碩士論文及科學教育學刊，目 前尚無研究者發表以現象學圖示法進行科學教學概念研究的相關論文或著作。 「探究」是現代科學教育的核心，而科學教師的探究教學概念會影響其教學方式 及策略，進而影響學生的科學學習成效。礙於人力及時間的限制，本研究擬採用現象
學圖示法針對職前科學教師的探究教學概念進行研究，相信此研究對於瞭解科學教師 的探究教學概念會有一定的幫助，也可稍微彌補國內在科學教學概念研究上的不足。 参、現象學圖示法（Phenomenography） 現象學圖示法（Phenomenography）是一種經驗主義式的質性研究方法，最早是 由 瑞 典學 者 Marton （ 1981 ） 所提 出， 用以探 查 學生 的學 習概 念 （ conceptions of learning），因為Marton認為概念反映了人對某現象或事物的經驗及理解方式，而學習 就是對某現象或事物的原有概念發生改變，變成另一個概念的過程。因此，研究者可 以透過分析個體的經驗陳述來瞭解個體對於某現象的概念，進而瞭解其學習概念的改 變情形。 現象學圖示法關切人對世界的直接經驗（immediate experience），研究方法上有
兩個關注焦點：第一、描述世界的各種面向 (describing various aspects of the world )；
第二、描述人們對於世界各種面向的經驗（describing people’s experience of various
aspects of the world ）（Marton, 1981）。Marton認為雖然許多質性研究都曾描述並分
析個人對於世界的經驗，但僅止於呈現個人觀點及經驗，忽略了這些中眾多描述中可
能 呈 現 的 共 同 觀 點 ， 現 象 學 圖 示 法 則 是 藉 由 找 出 這 些 共 同 觀 點 形 成 描 述 類 型
（categories of description）（Marton, 1981）。
Å kerlind（2005）認為現象學圖示法是在進行一種「不同個人經驗的綜合分析
（collective analysis of individual experiences）」，因為不同個體對同一現象可能有不
同的經驗感受及理解方式，現象學圖示法除了瞭解諸多個人經驗所形成的共同觀點
(描述類型)外，還試圖利用各種描述類型來辨別不同個體對於同一現象經驗方式的差
異變化（variation between different ways of experiencing the same phenomena）（Marton,
1981）。辨別的方法是透過找出不同受訪者對同一現象的各種描述，形成不同的描述
現出受訪者對於該現象的概念，這些概念正反映了個人對於該現象本質及意義的理解
（Marton, 1981；李孝聰，2004）。
現象學圖示法近年來也被教育研究者應用在探討人們對於某些事物或現象的觀
點，例如對網路學習或創意教學的觀點（Yang & Tsai, 2010；李孝聰，2004），藉以
具體呈現被研究者對某議題的概念。例如Yang與Tsai（2010）曾進行大學生線上同儕 互評的學習概念研究，該研究也是以現象學圖示法進行研究，經過第一階段的資料分 析後提出了六種關於大學生線上同儕互評學習的概念類型，但為了辨別受訪者的主要 概念類型及最高階概念類型，該研究使用了以下的量化分析步驟進行第二階段的資料 分析：先透過各概念類型的關鍵想法找出與各種學習概念類型有關的描述內容，再藉 由描述內容出現次數的多寡及分布情形，辨識個別受訪者學習概念的主要（main）概 念類型及最高階（achieved）概念類型。Yang與Tsai（2010）認為，個別學生的主要 概念類型與最高階概念類型之間的階層差距，正代表了該名學生在此學習概念上的
「近側發展區 (the zone of proximal development)」，瞭解此差距(近側發展區)，可以
協助教師調整教學目標及策略，藉以協助學生發展出更多的高階學習概念。 李孝聰（2004）的研究則是以現象圖示法探討中文教師的創意教學觀念發展情 形，研究對象為十名有修習教育學院課程的職前教師，透過晤談和課堂教學分析進行 資料蒐集。研究結果發現，職前教師的創意教學觀念可歸納為「生活創意教學、創意 變通教學、創意革新教學、創意思考教學和創意互動教學」等五種；研究結果同時也 發現，經過創意教學的培訓課程後，職前教師對創意教學的概念由原本較重視「教師 創意」，轉變為較重視「學生創意」，從偏重「創新」與「玩趣」轉而注意到「變通」、 「思考」、「流暢」等其他特徵，看法比接受培訓課程前更為多元（李孝聰，2004）。 在探討學生學習概念的同時，也有許多學者以現象學圖示法進行教師教學概念的 探討，例如Kember (1997)、Samuelowicz與Baiz（2001）曾針對大學教師的教學概念
進行探討，而Gao與Watkins（2002）則是針對中學物理教師的科學教學概念進行探討。
(詳細說明請參閱本章第二節--教學概念之討論內容)。由上述的討論可知，現象學圖
示法在近年來，經常被用來探討學生的學習概念或教師的教學概念，這樣的研究方法
第三章 研究方法
本研究的主要目的在探討實作探究課程對職前科學教師探究教學概念發展之影 響。本章將針對研究對象、研究架構與流程、實作探究課程、資料蒐集與分析等進行 說明。第一節 研究對象
本研究受限於研究規模及時間、人力等因素，因此以便利取樣的方式選擇中部某 國立大學有修習教育學程的科學教育相關系所大四學生為研究對象，其中男性7人，女 性10人，共17名。研究者認為有修習教育學程的科學教育相關系所學生，他們在畢業 後投入教育工作的意願及可能性較高，較符合本研究的樣本條件。第二節 研究架構與流程
依據研究目的及文獻分析結果，本研究之研究架構如下：以實作探究課程發展職 前科學教師的探究教學概念，並探討此課程對職前科學教師探究教學概念發展的影響， 課程結束後再透過學生的學習省思（回饋單）瞭解職前科學教師對此實作探究課程的整 體觀感，以作為課程回饋，提供課程設計改進參考。本研究之研究架構如圖3-1-1所 示： 圖3-1-1 研究架構圖 依據上述研究架構，本研究之研究流程共分為四個階段，分別是準備、實施、資料 蒐集與分析、結果與討論等。如圖3-2-1所示： 實作探究 課程 職前科學教師 探究教學概念 發展 回饋圖3-1-2 研究流程圖 文 獻 探 討 文 獻 探 討 準備階段： 1. 確定研究方向 2. 決定研究目的 3. 設計研究方法 4. 選擇研究對象 5. 問卷題目初稿請專家進行效度審查後再修改 實施階段： 1.職前科學教師探究教學概念問卷（前測） 2.進行實作探究課程 3.職前科學教師探究教學概念問卷（後測）、學習省思 資料蒐集與分析： 1.問卷資料整理 2.學習省思(回饋單)整理 3.質性資料分析（現象學圖示法） 結果與討論： 1.呈現結果 2.撰寫討論 3.完成研究報告 4.分享及報告
第三節 實作探究課程
關於實作探究課程方面，此課程為本文作者之指導教授在師資培育機構所開設的正
式課程，課程設計理論基礎為NRC在1996年提出的美國國家科學教育標準（National
Science Education Standard）與2000年出版的『探究與國家科學教育標準（Inquiry and the
National Science Education Standard）』。此實作探究課程希望能透過理論與實作的結合，
增加學生對探究活動的真實體驗，藉以發展職前科學教師之探究教學概念。課程目標有 三：第一、能瞭解探究教學的相關理論；第二、能實際以小組合作方式完成科學展覽作 品的製作；第三、能瞭解指導科學探究的要點。課程內容規劃如表3-3-1（完整的教學計 畫說明請參閱附錄一）： 表 3-3-1 實作探究課程內容規劃表 週次 教學內容 備註 1 科學展覽及其實施要點介紹 內容要項： 1. 科學展覽會簡介 2. 中華民國中小學科學展覽會實施要點介紹 3. 近年得獎科展作品介紹 4. 學生分組（原則上 3-4 人為一組） 探究教學 概念問卷 前測 2 探究教學相關教育理論介紹： 內容要項： 1.什麼是探究、科學探究與合作學習？ 2.探究教學與科學展覽製作 3 形成問題與假設（一） 1.尋找科學展覽主題方法介紹（自己原先有興趣的題目或從 歷屆作品尋找靈感） 2.如何才是一個好的科展題目（從主題的創新性、可行性及 可使用資源等面向考慮） 3.各組尋找科展題目（發現問題、蒐集相關文獻、評估可行 性、選擇探究問題） 4 形成問題與假設（二）
1.分組報告該組科展題目 2.針對別組科展題目提出建議（評估可行性）。 3.各組修正，最後確定題目（評估可行性、選擇探究問題）。 5 進行科學展覽製作：設計研究方法（一） 1.什麼是控制變因與操縱變因。 2.研究方法設計介紹（提出研究假設、選擇適當方法證明）。 3.分組討論後報告研究設計。 6 設計研究方法（二） 7 資料蒐集與結果分析（一） 1.進行數據蒐集與分析 2.如何利用科技工具（如電腦）協助資料分析 3.如何根據收集的數據分析結果形成結論 8 資料蒐集與結果分析（二） 1.科展說明書撰寫格式說明。 2.圖表呈現方式說明。 9 資料蒐集與結果分析（三） 1.得獎科展說明書說明 2.撰寫科展說明書常見的錯誤說明。 3.各組科展說明書展示、報告。 10 大四集中實習 11 大四集中實習 12 結論與詮釋（一）： 科學展覽說明板製作 1.得獎科學展覽說明板說明。 2.如何利用 Powerpoint 排版。 3.各組科學展覽說明板 ppt 檔、報告。 13 結論與詮釋（二） 1.進行科展製作比賽 2.分組展演，除請三位專家或老師評分之外，也以同儕互評 方式進行提問、評分。 14 結論與詮釋（三） 1.進行科展製作比賽 2.分組展演，除請三位專家或老師評分之外，也以同儕互評 方式進行提問、評分。 探究教學 概念問卷 後測、學習 省思填寫
第四節 資料蒐集與分析
本研究以開放式問卷（包含探究教學概念問卷及學習省思）進行資料收集，如前文 研究限制中所述，雖然開放性問卷可以收集到研究對象關於本研究主題（探究教學概念） 的諸多想法或描述內容，但受到某些研究限制的影響，本研究並無法收集到研究對象的 全部概念內容，但本研究仍盡力提高研究工具（開放性問卷）的效度，例如在進行開放 性問卷填答時在場說明問卷實施目的，藉以提高研究對象的作答意願，並且給予充足的 填答時間等。 研究者依據研究問題對職前科學教師進行兩次探究教學概念問卷施測以蒐集主要 的質性研究資料，探討職前科學教師在接受實作探究課程前、後之探究教學概念改變情 形；並透過整理學習省思（回饋單）內容瞭解職前教師對此實作探究課程的觀感。資料 蒐集與分析流程說明如下： 壹、資料蒐集 一、職前科學教師探究教學概念問卷 （一）問卷題目編製 本研究擬採用現象學圖示法進行職前科學教師的探究教學概念研究，因為該 研究法經常被應用在探討學生團體之學習概念或教師團體之教學概念研究上，其 應用領域與本研究探討之主題一樣。本研究之問卷題目是依據Kember（1997）所 提出探討教師教學概念的五個研究範圍來編製，分別是：(1) 教與學的本質（the essence of learning and teaching）。
(2) 學生與教師的角色（the roles of student and teacher）。
teaching）。
(4) 教學的內容（the content of teaching）。
(5) 所喜好的教學風格及教學方法（preferred styles and approaches to
teaching）。 問卷題目初步編製完畢後，再請一位科學教育專家學者進行專家效度審查， 依專家意見進行修改後確定出六個問題，問題內容如表3-4-1： 表 3-4-1 探究教學概念問卷題目 題號 問題內容 研究範圍 一 就你的觀點，什麼是探究式教學？ （教與學的本質） 二 就你所知，探究式教學應該如何進行？ （教學方法） 三 相較於傳統教學，你覺得探究式教學有哪些特徵？ （教學的內容） 四 就你的觀點，老師在探究式教學中應該扮演什麼樣的 角色？ （教師的角色） 五 就你的觀點，學習者在探究式教學中應該扮演什麼樣 的角色？ （學生的角色） 六 就你的觀點，怎麼樣才是成功的探究式教學？ （教學的目標及預 期的教學成效）
（二）問卷之實施 依據研究問題一：「職前科學教師的探究教學概念為何？」及研究問題二： 「在經過實作探究課程後，職前科學教師探究教學概念的改變情形為何？」本研 究計畫進行兩次探究教學概念問卷施測，題目如表3-4-1所示，共有六題，請選修 本研究之實作探究教學課程的職前科學教師進行填寫，填寫時間分別為實作探究 課程的第一次上課（教學前），以及實作探究課程的最後一次上課（教學後）。 問卷填寫前，研究者會先向職前科學教師說明此問卷的目的僅作為學術研究用， 請研究對象依照個人經驗與想法盡量回答，每個題目的答案都是開放性的，並無 標準答案，個人的回答內容與其選修課程成績絕對無關。問卷填寫時，除了給予 充足的填答時間，研究者與課程實施者也全程在場，回答研究對象關於問卷題目 的疑惑，但僅限於說明題目涵意，並不會給予提示性的內容引導，例如提供探究 教學的理論或實施過程說明，以確保研究資料的客觀性。 二、學習省思（回饋單） 為了瞭解職前科學教師對整個實作探究課程的觀點，研究者計畫在實作探究課 程結束後（最後一次上課）請研究對象寫下學習省思（回饋單），除了讓學生進行 課程省思外，也可作為課程回饋，提供教學者及課程設計者做為檢視課程成效及改 進之參考。回饋單題目先請一位科學教育領域的專家學者進行審查後再修改，修改 後的回饋單問題如表3-4-2：
表 3-4-2 職前科學教師對於實作探究課程的學習省思題目 一 比較學期初及針對探究教學概念問卷中所做的回答，你覺得在經過將 近一個學期的課程後，你對探究教學的瞭解有哪些地方改變了？ 二 你認為這個課程的那些部分是有助於你對於探究教學的瞭解？ 三 寫下你對於本學期的課程的心得或感想。 四 寫下你對於本學期的課程或給老師的建議。 貳、資料整理與分析 一、資料整理 本研究資料共有兩類，第一類是問卷資料，第二類是學習省思。問卷的施測對 象共有十七人，分為教學前（前測）及教學後（後測）共進行兩次；學習省思每人 一份，共十七份。資料蒐集完畢後，先將各項資料編碼，編碼原則及範例如下：
表3-4-3 研究資料編碼原則及範例 項目 資料類型 前測後測 （前-後） 職前科學教師 (1-17) 編碼範例 職前科學教師探 究教學概念問卷 問卷 前 1 問卷-前-1 職前科學教師學 習省思 回饋 - 2 回饋-2 每份資料依照上述原則進行標示、分類後再進行後續的資料分析。 二、探究教學概念問卷資料分析步驟 （一）職前科學教師探究教學概念問卷資料之質性分析步驟 本研究關於職前科學教師探究教學概念問卷資料之質性分析方法為現象學 圖示法，希望能藉由此分析方法形成職前科學教師的探究教學概念類型。研究者 依照Å kerlind（2005）及Marton（1981）對現象學圖示法資料分析過程的說明， 整理成本研究之探究教學概念類型的分析步驟，說明如下： 1. 資料收集完畢後進行分類整理，多次反覆閱讀文字描述資料（包含教學 前及教學後）。 2. 找出某些意涵相似的描述內容，從描述內容中逐漸形成（emerge）關鍵 想法（key ideas）。 3. 歸納性質相似的關鍵想法後初步形成關於職前科學教師探究教學概念
的描述類型。 4. 重新閱讀全部的問卷資料，檢視初步建立的描述類型品質，例如是否能 從回答內容中找到支持描述類型的證據，各描述類型的特徵(包含的關 鍵想法)明確而且沒有重複或重疊的特徵（Åkerlind, 2005）。 5. 接著與一位曾經以現象學圖示法進行教師教學概念研究的科學教育專 家共同檢視全部描述類型的品質，若研究者與專家兩人對於某些關鍵想 法是否屬於該描述類型若有不同意見時，則進行討論並再次檢視原始的 問卷資料，待獲得共識後再進行關鍵想法的修正，或將該關鍵想法移至 另一個適合的描述類型中。 6. 分析上一步驟所形成的各種描述類型間的關係，將描述類型整理成具有 邏輯性及階層化的概念類型結構。 （二）職前科學教師探究教學概念問卷資料之量化分析步驟 另外，針對研究問題二，為了探討職前科學教師在教學前後的概念類型分布 改變情形，本研究參考Yang＆Tsai（2010）曾進行的大學生線上同儕互評學習概 念研究，該研究也是以現象學圖示法為主要研究方法，經過第一階段的資料分析 後提出了六種關於大學生線上同儕互評學習的概念類型，但為了辨別受試者的主 要概念類型及最高階概念類型，該研究使用了以下的量化分析步驟進行第二階段 的資料分析：先透過各概念類型的關鍵想法找出與各種學習概念類型有關的描述 內容，再藉由描述內容出現次數的多寡及分布情形，辨識個別受訪者學習概念的 主要（main）概念類型及最高階（achieved）概念類型。Yang與Tsai（2010）認 為，個別學生的主要概念類型與最高階概念類型之間的階層差距，正代表了該名
解此差距（近惻發展區），可以協助教師調整教學目標及策略，藉以協助學生發 展出更多的高階學習概念。 本研究第二階段的資料分析工作擬採用上述研究的資料分析步驟，先找出問 卷內容中與各探究教學概念類型有關的描述內容，接著依據第一階段的研究成果 --職前科學教師的探究教學概念類型分類表進行標記，藉由描述內容出現次數的 多寡及分布情形，辨識個別受訪者在各探究教學概念面向中的主要（main）概念 類型及最高階（achieved）概念類型，並瞭解整體職前科學教師在各面向中之主 要概念類型及最高階概念類型分布的改變情形。詳細的資料分析步驟如下： 1. 閱讀每一名受訪者的全部問卷資料（包含教學前及教學後），仔細找出資料 中與上述探究教學概念類型之關鍵想法有關的描述內容。 2. 將與各概念類型相關的描述內容（key words）劃線標記（coding），並在該 描述內容旁以代表各概念類型的代號進行標示，例如與「幫助建構科學知識」 有關的描述內容以代號「C1」標示，與「提升學生科學探究技能」有關的 描述內容以代號「C2」標示。 3. 接著與上一個質性分析步驟中合作過的科學教育專家共同檢視全部問卷資 料標記的品質，若研究者與專家對於某些已標記的描述內容是否屬於該描述 類型有不同意見時，則進行討論並再次檢視原始的問卷資料，待獲得共識後 再重新進行標記。（為了提高問卷資料標記的品質，本研究共進行過四次全 部問卷資料的標計工作，確認每一個標記資料都能正確對應到各探究教學概 念類型的關鍵想法中。） 4. 完成全部的問卷資料標記後，統計每一位職前科學教師在各概念類型的描述 次數，並輸入excel試算表中，製作成全部受訪者的探究教學概念描述次數
統計表。 5. 以個別職前科學教師描述次數最多的類型，定為其探究教學概念的主要概念 類型，接著辨識出每一個研究對象的主要概念類型。 6. 以個別職前科學教師描述次數總計數最多的面向（dimension），定為其探 究教學概念的主要面向，辨識出每一個職前科學教師的探究教學概念主要面 向。 7. 求出個別職前科學教師所涵蓋的探究教學概念類型總數，以作為後續比較分 析之用。 8. 最後再分別進行個別職前科學教師在三個探究教學概念面向中的主要概念 類型（描述次數出現次數最多的概念類型）及最高階概念類型（描述內容中 曾出現的最高階層概念類型，即使只有一次）之辨識工作。進行辨識時，如 果該面向中有兩個概念類型的描述次數一樣多時，則以較高階層的那一個概 念代表其主要概念類型或最高階概念類型（原因請參閱下一段之實例說明 四）。 (三)職前科學教師探究教學概念問卷資料之量化分析實例及說明 為了更清楚呈現資料分析過程，茲以本研究部分資料進行分析實例說明： 例一：教師3在回答問題三『相較於傳統教學，你覺得探究式教學有哪些特徵？』 時表示： 「探究式教學比較重視啟發學生思考（C3）、討論（I1），較少填鴉式教學， 而且要讓學生多思考與主題有關的各個面向（C3）。」（問卷-前-教師3） 上述的回答中，與「培養學生的思考能力(C3) 」概念類型有關的描述
內容出現2次，而與「鼓勵社會互動與小組合作學習 ( I1 )」概念類型有關的 描述內容則是出現一次。 例二：教師14在回答問題一『就你的觀點，什麼是探究式教學？』時表示： 「探究教學重視以疑問(A2)、實証的精神(A2)，對週遭的事物保持存疑的態度 (A2)，一步一步親自(A1)做實驗(C2)，用實驗的數據分析(C3)、討論結果(I1+C4)， 慢慢建立想要了解的知識(C1)。 上述的回答中，與「培養學生的科學態度（A2）」此概念類型有關的 描述內容共出現三次， 其餘「幫助學生建構科學知識（C1）」、「發展學 生『動手作(hands-on)』的能力（C2）」、「培養學生的思考能力（C3） 」、 「引導學生進行問題解決活動（C4） 」、「增進學生對科學學習的態度 （A1） 」、「鼓勵社會互動與小組合作學習（ I1）)等概念類型各出現一 次。 例三：表3-4-4為職前科學教師在全部探究教學概念類型中的主要概念類型分析實 例。 說明：C1至I1欄內之數字表示該名職前科學教師在所提出與各概念類型有關 的描述內容出現次數，例如以下表中的職前科學教師2為例，該名教 師在所有的回答內容中，以C3概念類型的描述次數出現最多，共有八 次，因此將C3概念類型定為該名職前科學教師在全部探究教學概念類 型中的主要概念類型。
表 3-4-4 在全部探究教學概念類型中的主要概念類型分析實例 概念面向 (dimension) 認知發展 情意與態度 溝通與 互動 概念類型 C1 C2 C3 C4 A1 A2 I1 主要概念類型 教師 2 3 5 8 3 1 1 0 C3 例四：表3-4-5為職前科學教師在各探究教學概念面向中的主要概念類型及最高階概 念類型分析實例。 （1） 例如職前科學教師2在「認知發展」面向中，描述次數出現最多的是C4， 共有6次，因此職前科學教師2在「認知發展」面向中的主要概念類型為C4； 另外從C1到C4這四個由低階到高階的概念類型來看，職前科學教師2在問 卷資料中有出現與C4概念類型有關的描述內容，因此職前科學教師2在「認 知發展」面向中的最高階概念類型也是C4。 （2） 職前科學教師2在「情意與態度」面向中，A1的描述次數是2次，A2的描 述次數是1次，因此以A1代表教師2在「情意與態度」面向中的主要概念類 型。另外從A1到A2這兩個由低階到高階的概念類型來看，職前科學教師2 在問卷中有出現與A2概念類型有關的描述內容，因此他在「情意與態度」 面向中的最高階概念類型代表為A2。 （3） 職前科學教師2在「溝通與互動」面向中I1的描述次數是0，表示在該名受
訪者的回答內容中找不到與「鼓勵社會互動與小組合作學習」此教學概念 類型有關的描述內容，因此以0來表示該名受訪者不具有與「溝通與互動」 面向有關的概念類型。另外，因為此面向內只有一種概念類型，所以只要 職前科學教師出現一次以上與此面向概念類型有關的描述內容（例如教師 8），其主要概念類型和最高階概念類型都是I1。 表 3-4-5 在各探究教學概念面向中的主要概念類型及最高階概念類型分析統計實例 概念面向 (dimension) 認知發展 情意與 態度 溝通 與互 動 認知發展 情意與態度 溝通與 互動 概念類型 C1 C2 C3 C4 A1 A2 I1 主要概 念類型 最高階概 念類型 主要概 念類型 最高階概 念類型 最高階概 念類型 教師 2 4 3 3 6 2 1 0 C4 C4 A1 A2 0 教師 8 2 2 0 11 3 0 1 C4 C4 A1 A1 I1 三、職前科學教師學習省思分析方式 在詳細閱讀全部職前科學教師的學習省思後，研究者依照題目順序進行省 思內容的歸納與整理，將性質相似的學習省思描述彙整後，以文字討論方式呈現 整體職前科學教師對此實作探究課程的觀感及回饋。
第四章 研究結果與討論
本研究問題有三，分別是：ㄧ、職前科學教師的探究教學概念為何？二、在經過實 作探究課程後，職前科學教師探究教學概念的改變情形為何？三、職前科學教師對實作 探究課程的觀點為何？ 本章將依據上述研究問題分成四節依序呈現研究結果並進行討論，第一節說明依據 本研究問卷資料分析所得之職前科學教師探究教學概念類型及其內涵；第二節說明職前 科學教師探究教學概念之主要概念類型與最高階概念類型在接受實作探究課程教學前 後的分布改變情形；第三節則是透過平均數差異檢定(t考驗)，探討職前科學教師在經過 實作探究課程後，其探究教學概念是否有顯著差異；第四節則是透過學習省思(回饋單) 的分析呈現職前科學教師對此實作探究課程的觀點。第一節 職前科學教師的探究教學概念
本研究以現象學圖示法進行職前科學教師關於「探究教學概念問卷」的資料分析工 作，經過研究者多次反覆閱讀問卷資料及歸納分析後，形成七種職前科學教師的探究教 學概念類型，分別是：「幫助學生建構科學知識、發展學生『動手作（hands-on）』的 能力、培養學生的思考能力、引導學生進行問題解決活動、增進學生對科學學習的態度、 培養學生的科學態度、鼓勵社會互動與小組合作學習。」其內涵說明如下。 壹、 職前科學教師的探究教學概念類型內涵 一、幫助學生建構科學知識：職前科學教師教師認為探究教學就是在鼓勵或幫助學生 建構科學知識或是科學概念，這裡的幫助指的是引導學生從探究學習活動中獲得 新知識或新概念，比較類似鷹架模式，而非傳統單向式的知識傳輸模式。例如受訪教師表示： 「探究式教學應屬於引導式學習，不直接有正確答案，而是去發現與討論，從中 獲取研究知識及討論結果（問卷-後-教師2）」。 「探究教學就是由教師提出一些事，讓學生想想生活的經驗，學生可能會發生認 知衝突，再引導學生建立新的概念（問卷-前-教師4）」。 「探究教學重視以疑問、實証的精神，對週遭的事物保持存疑的態度，一步一步親 自做實驗，用實驗的數據分析、討論結果，慢慢建立想要了解的知識。（問卷-後-教師14）」。 也有部分職前科學教師認為探究教學就是在引導學生找出問題的答案，或發現 問題的答案，而非由教師直接給予答案。例如有些職前科學教師表示： 「在探究式教學中要讓學生主動去找尋答案，而不是給予固定的答案。（問卷-後-教師8）」。 「教師扮演引導者的角色，並不主動提供答案，而是引導學生發現答案。（問卷-前-教師7）」。 「讓學生利用實驗或科學研究的方式發現問題的答案（問卷-後-教師7）」。 （上列的問卷內容中，粗黑字體如「獲取研究知識」、「引導學生建立新的概 念」等都是與「幫助學生建構科學知識」概念類型有關的描述內容，這些描述內容 都能對應到最初形成此探究教學概念類型的關鍵想法，如 「發現答案」、或「建 立新知識」等。其它概念類型描述內容的說明方式與此類型相同） 二、發展學生『動手作（hands-on）』的能力：職前科學教師認為探究教學就是在發展
