國小高年級自然科教師學科教學知識之個案研究

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(1)第一章. 緒. 論. 民國八十三年二月由政府頒佈「師資培育法」,自此師資培育的重責 大任不再是由師範院校一肩挑,而走向多元化的局面。讓更多有志從事教 育工作的人,更有機會一同來實現春風化雨的夢想,然而教育是百年大 計,作育英才的重責大任有賴優良的師資來擔當。教學是一門專業技術, 亦是一門藝術。教師在學校修畢教育學程後,邁入實地教學中,將面臨教 學環境的考驗。是否能將所學展現在教學中,攸關教學的品質的良窳,教 師在學校的教學呈現,是眾所關心的焦點,而教師如何將所學所知應用在 教學之中,值得學者研究與探討。. 第一節. 研究背景. 近年來由於社會快速的變遷,國內各界要求教育改革的呼聲,以及對 教師的期望與日俱增,隨著教育改革的浪潮,因應社會變遷、科技與資訊 的爆發,教育改革的巨輪不可稍有遲滯,在一片教育變革呼聲中,民國九 十年起,實施九年一貫課程,進行新課程教材規劃,而發展出具有前瞻性、 國際性與本土性的「九年一貫課程綱要」(教育部,民 89)。教師的教學將 脫離舊有單一「課程標準」的規範,朝向更活潑更多元的教學。教師如何 發展教學活動,達成教學目標,運用何種方式呈現於教學之中,影響的因 素甚多,對於教學的研究,從早期的教師應該教什麼來定義教師特質的研 究,到教師應該作什麼的教師效能研究,轉趨探討教師在教學前、中、後 思考如何做決定得教師思考研究,教師擁有何種的學科教學知識基礎研 究,到教師在教學中實際運用的知識之教師實務知識研究(Richardson, 1.

(2) 1990) ,不難發現教學的研究從表面的、單純的研究,到真實與複雜的研究, 事實上教學活動本來本就是一種複雜的活動,教學是動態的過程,在教學 環境中,面對不同的學生,在教學互動之中會遇到各式各樣不同的問題, 教師必須同時去面對與處理教學所產生的人事物的變化,常需立即性的決 定,有著不可預期的情形。因此,從教學互動中,教師持續的發展教學表 徵,且不斷的對教學實務現場情境互動從而建構個人的教學實踐知識。本 研究探究個案教師學科教學知識內涵,瞭解教師教學表徵,希望能有助於 任教國小自然科學的科任教師在教學過程中反省與惕勵,對其往後教學生 涯有所裨益。更期望將研究心得提供師資培育機構作為參考。 教師是否能有效的傳達知識給學生,一位教師需具備哪些知識?一直 是教育上所關心的問題,關於教師知識的研究,試圖從學生測驗分數,預 測教師知識與學習成就的關係,但結果並無法取得一致的發現(Wilson, Shulman & Richert,1987)。因為受到這種對測量方法上的限制與教師知識 的定義,很難深入了解教師知識的特性以及教師實際應用知識的情況。因 此,學者開始反省這種量化的限制。真實教學的實務中可以觀察教師,除 了有各種知識基礎之外,更依循主觀知覺與個人經驗,進行教學情境的問 題解決及意義的重新詮釋理解,這種歷程其實就是一種專業的活動(陳美 玉, 民 85;Sternberg & Horvath,1995;Ritchie,1999)。教師本身具有思考能 力,不僅會隨著複雜的教學進行思考,更體會到教師教學表徵,是與現場 的教學環境產生密切的互動,不斷的對教學實務進行反省與行動,從中建 構個人的教學實踐知識,這教學的實踐知識是從教學經驗中得來的,同時 也不斷的回饋到教學中(謝秀月,民 90) 。 其實,教學的主要目標之一應該是幫助學生啟發智能與潛力,並能利 用習得之學科概念,處理日常生活中種種實際問題,不只是傳授課本內的 事實知識而已。近幾年來,許多研究者(Chen & Ennis,1995;Cochran,l993 ; Shulman,1986),分別指出教師本身除了要有豐富的專門領域學科知識(subject 2.

(3) matter knowledge or content knowledge)外:更要具備學科教學知識(pedagogical content knowledge),才能在教學中勝任愉快。國內學者簡紅珠(民 83)更進一 步說明,學科知識是學科教學知識的先備條件,如果教師想對學科有教學 上的瞭解,則必須先有紮實的學科基礎、學科教學知識較有可能隨著教學 經驗發展出來。因此不管是從哲學或一般常識的觀點,皆認為教師的學科 知識會影響學生學科的學習效果。 在一些實證性的研究(Hashweh,1987; Kennedy,1990;Wilson,1994)亦 顯示,學科知識較豐富的教師.能綜合教科書中的概念,在實際教學。學 科知識較弱的教師在課堂中常只發問一些回憶教科書內容的問題、另外在 Lederman, Gess-Newsom and Latz(1994)的研究中亦曾指出,職前教師的知 識結構是缺乏連貫的線性結構,且以教師自我取向為主、很少考慮到學生 的因素,由以上研究可以瞭解,學科知識確實是影響教師教學品質的重要 因素之一。. 第二節. 研究目的. 國小自然科教學是一門專業的教學領域,教師是科學教學活動的引導 者。教學效益的產出與教學目標的達成,有賴科學教師專業的知識的實踐。 瞭解國小教師任教自然科的學科教學知識內涵,及教學中呈現的教學 表徵方式與特質,並探討影響個案教師的教學表徵的因素是本研究的主要 目的,期望研究結果能提供具體建議,對師資培育機構有所幫助;並希望 對個案教師在教學上有裨益。. 3.

(4) 基於研究動機與目的,本研究主要探討的研究問題如下: 一、個案教師的學科教學知識(包含學科知識、教學策略知識、對學習者 知識、教學情境知識及對評量的知識等)內涵為何? 二、個案教師在自然科教學所呈現的教學表徵為何? 三、影響個案教師施行教學表徵的因素為何?. 第三節 名詞釋義. 為使讀者更清楚地瞭解本研究的用語,本節對本研究涉及的幾個特定 名詞提出定義如下: 一、國小自然科學教師 本研究所稱國小自然科學教師,指任教自然科學之科任老師。 二、教學表徵(instructional representation) 依 Shulman(1987)的看法,如何教學才是最好的,必須仰賴學科教 學知識和教學知能的交互作用來達成,通常對於特定主題的教學必須瞭解 令這主題容易或困難瞭解的是什麼?學生對這主題擁有的先前概念是什 麼?哪些策略在重組學生的瞭解,以減少他的迷思概念可能是最有效的。 呈現這主題概念各種不同的有效方式,有類比、例證說明、例子、理由、 示範、展示。呈現概念的方式就是教學表徵,教學中要利用這些不同方式 的教學表徵呈現教材,使教材具有可教性,讓學生容易接近。 總括言之,教學表徵是指教師在教學前、中、後為達成教學目標傳達 正確之科學知識,經由思考、組織、設計....等,所呈現的教學活動. 4.

(5) 方式。運用各種教學技術,適當的調整教學方法以幫助學生概念理解,如 舉例(example),類比(analogy),隱喻(metaphor)、討論(discuss)、家庭作業 (homework)、問答(question & answer) 、報告(report)、比較(compare) 、示 範(demonstrate)等。教學表徵的類別很多,為有效的歸納與解釋之,以 本研究之相關主旨呈現為主。教學表徵內容舉隅如下: 舉例(example):教師為解釋某科學概念,舉出一例或多例以說明之。 例如:家庭生活中如何應用電動機原理?老師可請學生或自行舉例說明 之:電風扇、吹風機皆運用電動機原理。 類比(analogy):在引導初階層科學概念的發展進入高一階層時,可用 類比的方式,例如:教導眼睛的功能,提到水晶體與視網膜的功能,教師 可作類比: 「水晶體好比照相機的鏡頭,而視網膜好比是照相機的底片」 。 隱喻(metaphor):講解鐵的生鏽原理,教師以生鏽的鋼棉給學生傳下去 觀察,並以「你看鋼棉像魔術師一下子就換上黑色衣服」隱喻鋼棉表面快 速生鏽。 討論(discuss):通常以小組合作的方式,教師佈題後,分小組討論。在 經由小組報告,教師歸納總結。 家庭作業(homework):屬於形成性評量,在課後教師規定的作業,以 了解學生的學習情況。 問答(question & answer):教師在教學中以口頭或揭示題目於黑板,請 學生回答的教學方式。 報告(report):教師令學生以口頭或書面將學習內容或心得呈現,可 個人為之或小組共同創作。 比較(compare):兩個或兩個以上的概念之間其異同分析。 示範(demonstrate) :在學生實作(含實驗)之前,由教師先行操作一 次讓學生觀摩學習。. 5.

(6) 第四節 研究限制 本研究樣本僅對個案教師做詮釋性研究。主要是探討兩位國小自 然科學教師,教學中其教學表徵如何呈現?因為個案的背景與其人格 特質不同,教學思考的方式與體悟也有其獨特性,因此本研究自然有 其獨特性,研究結果不能直接類推。 本研究僅對個案教師實施一學期的課室觀察及訪談,限於時間及 人力因素未能做長期的資料蒐集。. 6.

(7) 第二章. 文獻探討. 教育改革的腳步不會停下來,教師身負改革實踐的重擔,人類邁向二 十一世紀之際,教育改革是影響國家進步很深遠的一環,所牽連的範圍也 是最為廣泛的一項重大改革。我們姑且不論改革以後是否「明天會更好?」 我們最要緊的任務是要問「你是否實踐了改革?」因為站在原地不動,鐵 定要落伍, 「前進」才有空間; 「前進」才能讓視野不同。 我國最近實施九年一貫課程將於九十三學年度全面實施,自然科學也 納入自然與生活科技領域。教師在教學中如何有效的兼顧教學目標,展現 教學技巧?具備的學科教學知識為何?教師如何進行教學,教學表徵為 何?是本研究的課題以下分節探討之。. 第一節. 學科教學知識. Shulman(1986)提出教師所需要的教學知識包含學科內容知識(subject matter content knowledge)、學科教學知識、課程知識,他接著在 1987 年提 出七項領域的知識範疇茲列述如下: 一、學科內容知識(subject matter content knowledge) :是指教師任教學 科的專業知識,如自然科、數學科。 二、一般的教學知識(pedagogical knowledge):指的是教師在教授學 科的內容時,所運用的教學方法和教學策略等等。 三、課程知識(curriculum knowledge):指教師在課程教材的知識。 四、有關學習者的知識(knowledge of learner):是指教師了解學生如 何學習的知識。 7.

(8) 五、教育情境的知識(knowledge of educational context) :指教師對於學 習環境的了解。 六、學科教學知識(PCK):Shulman 認為學科教學知識是教師知識基 礎中最為重要的部分,是區分生手教師專家教師的知識。 七、教育目標的知識(knowledge of educational aims) :包括教育的目標 教育哲學歷史背景等的知識。 Grossman(1988)認為學科教學知識包含四要素:(a)教師對於任教某 特定科目的信念;(b)了解學生在不同學科中某些主題的先備知識;(c) 對用來教導某學科的課程教材,包括:水平課程(與各相關科目的聯接) 與垂直課程(了解學生所學過與將學之事物)(d)教師必須熟悉對於教導 某些概念或主題時,最有效的教學與表徵方式,並能在適當時機運 用。在此 Grossman 認為學科教學知識應加入對課程知識的重視。 Tamir(l988)認為學科教學知識應強調「特定的學科」(subject matter specific)教學知識,這包含了教師需了解學生的學習動機與興趣,在某一 學科之特定主題下,教師必須了解校外的教學環境(如:博物館),對於 如何教特定的主題有所助益;對於學科領域知識中,有關測驗與注重學 生學習的知識,例如:在科學中實作。他強調學科教學知識中診斷、評 量學生與教學資源的重要性。 Reynolds(l992)綜合出不同學者對 P.C.K.所持不同的解釋為對於一群 特定學生,為了達到傳授某一特定學科內容,概念和技巧所使用的教學 法。如何選擇、批判、接受和使用課程教材和資源以便教授某一學科 (Marks,1990)。 教導一群特定年級的學生時,考量學科領域中的概念與技巧之範圍 和先後順序(Hewson & Hewson,1989)。 8.

(9) 了解學生在學習某一學科知識時,先備具備之知識、技巧、能力和 興趣。例如:在某些學科領域單元中,學生已具備的概念或可能有的迷 思概念、在學科領域中學生對於自己能否成功之自信心以及學生的學業 自我概念(academic self-concept)、學生對學科領域的概念如何隨著時間改 變、學生的認知、情意和外在的身體型態(Physical styles)和學生的非口語 和社會語言方面的背景,亦即潛在的社會背景、於教育方面,家長對學 生的期望及學生從家庭中得到的支持、和學生的個人經驗 ( Greenwood,1986;Confrey,1990;Corno & Snow,1986;Swisher & Deyhle,1987; Wal1ace,1986)。 對於特定的一群學生,如何使用最適當的方式呈現學科內容。例如: 類比、圖解、舉例、解釋等,使學科內容呈現的讓學生瞭解且有興趣 (McDiarmid,Ball & Anderson,l989;Willson,Shulman & Richert,1987)。是指一 種教學策略與方法,目的在使學科內容易於被學生瞭解且能夠引起其興 趣,培育學生對科學內容做概念性的瞭解(Grossman,1989;Leinhardt & Smith,1985)。對於學科領域及學生而言,其為最適當的評估策略與方法 (Tamir,1988;張惠博等,民 86)。 然而 Cochran , DeRuiter & King(1993)等人則提出建構主義的觀點強 調教師知識的本質,是主動的不斷發展的,是不斷建構的動態歷程與內在 外在因素不斷的產生互動的結果,知識本身隨時會被修正或推翻。因此學 科教學知識所展現的靜態特質,不足以說明此一歷程的複雜性,因而提出 「學科教學知識知覺」 (pedagogical content knowing,簡稱為 PCKg),強調 教師應考慮教學與對象的真實性與獨特性,發展學科內容知識和教學方法 的知識。 Corchran 等人所提出來的「學科教學知識知覺」(PCKg)模式共包. 9.

(10) 含四個主要的要素(一)教育學的知識(二)學科內容知識(三)有關學 生的知識及(四)有關教學情境的知識。 Geddis, Onslow, Beynon, and Oesch(1993)以初任與有經驗教師為研究對 象,探討教師教授特定單元時之教學知識,發現教師的學科教學知識有四 個向度,包含學生的先前知識、有效的教學策略、學科教學知識的表徵方 式和課程重點。. 第二節 有關教師學科教學知識的實徵研究. Gess-Newsome and Lederman (l993),探究職前生物教師在最後一年的 培育學程中學科與教學知識之結構與改變,研究者探究以下四個問題,職 前生物教師的生物知識本質為何?這些知識的從何而來?學科知識在最 後一年的學程中是否穩定不變?職前教師學科知識與教學之間的關係為 何?經訪談與問卷收集資料後,發現職前生物教師本身未具有完整之學科 知識架構。而此種知識的來源大都是參與者在大學中研修習的生物專業課 程,其專業知識也非穩固而不可改變,事實上會受教學、自我反省、所修 課程等經驗影響。此外,存在於職前生物教師的生物知識架構是模糊、片 段的,正如同他們在學校中研習的學科知識亦屬片段的知識一樣。研究結 果亦顯示,教師們所擁有的片斷學科知識結構,仍對其教學及其組織教學 的方式有所影響。 Magnusson, Borko, Krajcik, and Layman (l992)探究教師的學科與教學 知識和學生知識的關聯。研究者對六位有經驗的八年級自然科教師,與 二十二位學生進行半結構式晤談,之後按教師與學生的學科知識,學科 教學知識(教師提到有關學生「有困難的」、「要知道的」、「可能知道的」 10.

(11) 等)做分析。結果顯示:當教師的學科知識很豐富,但能呈現的機會不多 時,學生的學科知識沒有增加。如果教師的學科知識很好且能有充分的 機會展現,則學生的學科知識有所進展。反之,教師的學科知識不足而 能展示的機會非常的多,則學生的學科知識不但沒有增加反而有錯誤的 概念形成。(Tobin, Tippins, and Gallard, 1994) McDiamid, Ball, and Anderson(1989)的研究指出,教師的學科知識不但 影響自身對教材內容的詮釋,同時在教師選擇教學策略與教學表徵時, 學科知識架構較好的教師,有較充裕的決策空間,可以因應教學情境用 各種方式表徵,教材彈性較大,因此教師的學科知識直接影響學生的學 習機會。 林曉雯(民 83)探究教師教學表徵的研究結果,個案教師的教學表 徵有教師中心的教學表徵:類比(analogy)、隱喻(metaphor)、因果說明 ( explanation )、 名 詞 定 義 (definition) 、 範 例 說 明 (example) 、 圖 表 說 明 (illustration)、展示說明(exhibition)、示範說明(demonstration)。教師與學 生中心的教學表徵:問答引導(question & answer)、問題討論(discussion)。學 生中心的教學表徵:學生操弄(manipulation)、模擬遊戲(simulation game)、 家庭作業(homework)等。而教學表徵的形成過程具備理解、準備、產生、 教學考驗、評鑑、反省的循環過程。影響教學表徵的知識有教學內容知 識(也就是學科教學知識)、學科專門知識、一般教學信念(教科書的角色、 教師角色、學生學習、教學情境等方面的信念)。 王國華、段曉林、張惠博(民 87)在進行國中學生對科學教師學科教 學之知覺研究中,列出的教師教學表徵有:慣用熟悉的事件描述科學概 念、用熟悉的例子、適當的圖解、圖表、錄影帶、示範活動、實物、說 故事、類比與比喻、使用學生能瞭解的語言來解釋科學概念。謝秀月和 11.

(12) 姜滿(民 88)分析四位國小教師於教導國小自然相同的單元,發現教師 在教學上由於教學重點、問題引導的呈現有所不同,可能影響學生的學 習成效。其實教師在教學中的教學重點、問題引導的選取與採用,乃是 教學表徵的方式,深受學科教學知識的影響,在自然教學的專業上乃是 「轉化」的能力,因為老師關心哪些概念、認為哪些概念要教給學生、 要選怎樣的重點切入、要用怎樣的問題引導與問題呈現的方式,來自於 老師所掌握學生學習特質與善用教學表徵方式,其中與學生互動的實質 內容是影響學生學習不可忽視的一環。 Carlsen (1991);Tobin, Tippins & Gallard (l994)的研究,指出教師 擁有的學科知識豐富與否會影響教師的教學表徵,若是教師對該學科內 容很清楚很豐富,較喜歡使用講述的方式來進行教學,若是教師對該學 科內容不很清楚,通常會採用以學生為中心的教學方式,有相同的研究 結果與看法。 Roth (l996)探討有經驗的教師在教學中提問題的形式,與教師的學 科知識、當時情境、學生反應交互影響,同時影響學生的學習。 Hadzigeorgiou(1999)的研究指出,教師教學中所提的問題焦點、問題 的引導方式對學生的學習有很大的影響。他並說明從學童迷思概念的研 究,建議教學要針對學生的迷思概念提出認知衝突的問題來教學,但他 的研究發現,學童並不一定對引起認知衝突的問題感興趣,反而是好奇 和神秘的問題最能引起學生思考,因此建議從這樣的問題開始科學的教 學與學習。事實上,教師認為有認知衝突的問題,學童並不一定認為是 有認知衝突,如此當然引不起學生的思考。如果所提的問題的確對學童 來說是他的認知衝突,相信必能引起某種程度的好奇,再善加引導,相 信也是進入科學學習很好的起點。 12.

(13) 第三節. 教師的學科教學表徵. 教師是教學的引導者、教學活動的重要決策者,在科學教學活動過程 中科學教師是控制教學品質得關鍵者。教師要將他的科學教學實務的知識 具體的在教學中實踐,最能具體看到的教學行為就是教學表徵。就訊息處 理與社會互動的觀點言之,教學乃是師生對某一科學概念或內容進行溝通 的歷程(黃永和,民 86),在此歷程中教師擔任教學專業發展的核心,將 學科內容適當的轉化(transform)成語言、符號、圖片具體事物、肢體語 言或活動等形式的訊息,亦即教學表徵作為學生學習的目標,或建構概念 的來源。因此,教師能夠針對各種情境的需求,創新並靈活採用不同的教 學法,佐以教學行動研究的實施,機動性的調節教學行為,掌握教與學的 狀況,尋求高品質的教學效果,是一個高專業能力的教師,所不可或缺的 條件。一位成功的專業教師,不僅能在教學過程發展出適用於各種情境的 教學方法,而且能靈活運用,使各種教學方法都能發揮到最高效果,儘管 是採用最簡單的一對多的集體講述法,也能在不變中找到變通的法則,教 學方法隨這課程的需要而有不同的表現形貌(陳美玉,民 87)。教師的主要 任務應該是幫助學生以其已經具有的概念、想法為基礎,來詮釋所要學習 的新知識,為了達成這樣的教學任務,教師不只要具有呈現學科概念以供 學生學習的能力,而且要有能力透過學生的角度來看待這些知識 (Kapln,Yamamoto, and Gginsburg,1989)。 教學乃是指教師針對某一科學內容與學生進行溝通的歷程,教師將學 科內容知識適當地轉化成口語解說、模型、圖片、肢體語言等表徵形式的 訊息,以做為學生學習或建構知識的來源。為達教學目標,教師運用各種 不同方式呈現學科內容以幫助學生建構科學知識,而形成課室教學的整體 面貌。茲針對教學表徵的內涵;研究者將分別由教學表徵的定義、來源、類 13.

(14) 別、特性與影響教學表徵決定的因素進行相關文獻探討。 教學表徵是表徵的形式之一,在瞭解教學表徵之前我們須先瞭解表徵 的基本意涵。廣義的表徵(representation)乃指能用事物或事件的一些元素 或現象來傳達事物的形體或本質。例如呈現事物的圖形或以文字、口語、 心像作為訊息。表徵的存在形式:依表徵的形式我們將之區分為外在表徵 (external. representation)與內在表徵(internal. representation)兩類,這. 二類表徵分別在人類的溝通活動與心智思考中扮演著重要的角色(Hieberrt & Carpenter,1992)。外在表徵乃指以語言文字符號圖片具體物、活動或 實際情境等形式存在的表徵。透過外在的表徵我們可以表達出自己的想法 而與他人達到溝通的目的。而內在表徵乃指存在個人心中或腦海裡無法直 接觀察的心智表徵。通常它可以與心像(image)一詞交互使用。透過內在 表徵個體可以進行想像、構思、推理等思考活動。 何謂「教學表徵」?教學表徵是指教師為達教學的目的,以最佳的型態、 有力的類比、圖解、隱喻、解釋、示範及家庭作業等,轉換自己的學科內 容知識(subject. matter. knowledge)以傳達給學習者,即是讓學生可以瞭解. 學科內容知識的所有呈現方式(Shulman,1986)。. 教學表徵的類別 根據參與學習的感官及表徵呈現的內容來區分教學表徵的類別,如有 些教學表徵屬於視覺的,有些則屬於聽覺的,其它則可能是空間的或動態 的;而若由教學表徵呈現的內容加以分析,則包含名詞、概念、概念間之的 關係及知識形成的方法及過程等(Ball, 1990)。李憶萍(民 85)對高中生物教師 的教學表徵做一詮釋性研究,並針對表徵的主角與進行的型式類別分類。 教師為中心的教學表徵 解說(含類比、隱喻、範例、說明、名詞定義、因果說明)、圖表說 明、展示說明、示範說明;其次為教師與學生的教學表徵,例如問題引導、 14.

(15) 問題討論,以及分為學生為中心的教學表徵,例如學生操作、家庭作業; 和其他教學表徵。. 教學表徵的來源 Ball(1990)指出,教學表徵的來源不一定完全由教師建構產生,教材內 容、教學方法等就包括了教學表徵。因此教師、學生、教科書都可能是教 學表徵的來源。黃永和(民 86)綜合 Grossman ,Lortie , Marks, and McDiarmid 等人的觀點,指出教師在實際教學情境中,所使用的教學表徵做下列五種 來源產生與獲得。(一)、課程教材,包括教科書、習作、教師指引、測驗 卷、以及其他教學用的補充教材等,這些課程教材本身便是一種教學表 徵。(二)、師資培育課程及在職進修課程,師資培育課程及教師在職進修 中的各科教學研究等課程,常提供了各學科的教學方法與表徵策略,另一 方面協助職前及在職教師,自己創造學科教學表徵的能力。(三)、學習經 驗,許多教師對於某一特定主題該如何教學與表徵的概念,可追溯自他在 學生時代的老師是如何去教這些主題的,以及他自己在學習過程中所獲得 的經驗。(四)、創造,教師也從自己對學科、教學、學生、情境脈絡的理 解與想像來創造自己的教學表徵,包括對其他表徵的修正,或是原創性的 發明。(五)、其他,包括同事問的經驗分享、學術性的教育研究報告、教 育性的期刊文章、教學觀摩所獲得的經驗等。. 教學表徵的特性 以教學表徵看教學,可展現教學某些層面的特性,首先我們應瞭解學 科專一性,是指教學表徵的形成、選擇及評鑑之過程,都需以學科專門知 識為素材,並以學科專門知識為基礎來判斷「教學表徵」是否恰當,這種 學科特性並不是每個學科都相同的,因為教學表徵具有學科專一性。易言 之,科學教學的表徵具備其獨特性。 15.

(16) 其次,教學內容與教學型式為不可獨立區分的一體;教學表徵包括教 材內容與呈現的型式,型式增加了內容的可理解性,而內容與型式本身都 可能傳達一些計畫中的或潛在訊息。另外,教學表徵具有可轉換性,為因 應學生需要、時間、環境等因素考量,相同的教學內容可以許多不同的型 式呈現,如類比、圖表、問答與解說等,且各類型式間可交替變換使用。 此外,學生在多重教學表徵的刺激下,也發展個別的知識表徵。教學表徵 亦含有不完備性(incompleteness),每一種教學表徵都有其侷限性,沒有所謂 的完美教學表徵。「教學表徵」就像一把雙刃劍,用它來幫助學生學習的 同時,也可能誤導其學習。而此特點正可提醒我們:以教學表徵的觀點來 檢視教學,可促使教師有效地掌握不同教學表徵的限制(林曉雯,民 83)。. 16.

(17) 第三章. 研究方法. 結合教室環境的定量測量與使用定性的資料蒐集技術於同一研究有 其價值(Fraser,1993) 。第一、定性觀察的資料與定量的教室資料相結合, 可以增加資料的多元性。第二、由深度訪談的內容提供,對教室研究很重 要的觀點,有助於了解整個研究。第三、經由資料的三角校正,使得研究 的結果更有可信度。本研究採質的研究法,研究者在自然情境中觀察「整 體」來進行研究。研究者將親自進入個案教師教學環境做觀察,並有計劃 性的與個案教師做深度訪談,並蒐集有關文以提升研究品質。. 第一節. 研究個案. 一、個案教師 在執行此研究之前,研究者分別與自然科教師商談,從中篩選符合 下列研究條件之個案,並徵求個案教師的同意,最後決定個案的對象。 研究者考慮參與研究之個案教師必須符合的條件如下: (一)個案教師願意接受長時間的教室觀察,以及每堂課之課後晤談、和 研究前、研究後之長時間晤談。 (二)個案教師具有教學熱誠並有極大的學習空間與意願來改進教學。 (三)個案教師具有條理分明、流暢的口語能力,能提供研究者豐富、完 整而有意義的資料。 (四)個案教師具有反省、認知的能力,對其自然科學的教學呈現願意和 研究者共同研究的動機。 本研究審慎選擇兩位自然科學教師進行研究。研究個案之一是達仁 老師(化名),中興大學土木工程研究所畢業,民國八十八年八月調入本 17.

(18) 校服務迄今,擔任自然科學教師兼任學校行政工作,年輕的他每天很早到 校,負責學校的工程、修繕工作,做事負責,得到同事及長官的誇讚,今 年已是他第四年兼任組長工作。 另一位是文田老師(化名) ,台中師院語教系畢業從八十五年調入服 務,今年剛接任自然科任,他目前是自然科任老師,教六年級共五個班級, 每個班有四節自然課共教了二十節課,今年第一次擔任自然科任。並且負 責科展的推動。去年參加教學媒體製作比賽榮獲佳作。. 表 3-1 個案教師基本資料表. 達仁老師. 調入本校日 畢業系所. 擔任自然科 曾任教自然 備註. 期. 年資. 之年級. 88 年 8 月 1 中興大學土 3 年. 三年級. 日. 木工程研究. 兼任組長工 作. 所畢業 文田老師. 85 年 8 月 1 台中師院語 剛接自然科 無. 指導學生科. 日. 展. 文教育學系 任. 二、個案班級. 本研究經獲得達仁老師、文田老師兩位同意後,選取達仁老師教的 班級一班,和文田老師任教的班級一班,作為觀察的對象。個案班級為台 中市郊區的一所學校, 個案班級五年甲班,學生為學區內家長從事商業、工業。學生單純, 因為學區位於市郊所以沒有都市喧囂之氣,另外附近缺乏大型圖書館、表 18.

(19) 演場地,如:中山堂、文化中心、博物館等,學生的文化刺激有待提升。 另一個案班級為六年甲班學生素質大約和前述相同。. 第二節 研究情境 一、學校情境 研究個案之學校為台中市某區之一所國民小學,今年已經創校滿四十 週年,本來屬於農業區,但緊鄰工業區,所以有不少家長在工業區上班, 近來由於市政建設西移,所以馬路拓寬,車流量增加、交通便利,學區大 樓興起,人口快速增加,因為校長努力辦學,學校教師認真教學,因此鄰 近的台中縣之家長慕名而來,所以班級數量也快速增加,目前逐年約增加 三個班級。學校規模如表 3-2。. 表 3-2 學校班級規模表 年級別 資源班 一年級 二年級 三年級 四年級 五年級 六年級 合計 班級數 1. 10. 9. 9. 9. 8. 7. 53. 學校後方尚有農田,綠意盎然水稻成熟時迎風的金黃稻穗搖曳生姿, 非常壯觀。面對 30 米寬大馬路交通方便,教室共分五棟,三層到五層樓不 等,新建大樓可容納五、六年級學生上課,另外有專科教室 3 間和教師研 究室 3 間,個案班級即在此新建大樓中。學校發展一人一藝,五育並重, 歷年參加各項體育及學藝活動含科學展覽屢獲佳績。 二、班級情境 班級課表 達仁老師課表共有十節課,因為兼任行政工作,所以基本上有減課; 19.

(20) 擔任兩個班五年級的自然課共八節加上美勞兩節,補足授課節數。 文田老師課表共二十節,擔任六年級五個班的自然科科任教師。. 硬體設施 A 班位於新建大樓二樓,為五層大樓之二樓,雙面走廊前面面對前庭 後面僅連圍牆圍牆後面是一所規模蠻大的幼稚園,因為剛搬進來不久,所 以教室內外環境非常乾淨。教室有一台 29 吋電視機和放影機一台。教室後 面牆面有師生共同創作的教室佈置。 B 班亦位於新建大樓,但是在第三層,教學硬體設施不如 A 班,因為 目前市府經費緊縮,沒有足夠經費購買視聽設備。教室內有學習角,放置 課外圖書供學生方便取用。教室內之牆面有豐富的各科教學佈置,學生課 桌椅仍為舊式課桌椅,雖較老舊但很堅固。. 講. 台. 講. ▲觀察者. 台. ▲觀察者. 圖 3-1 六年甲班觀察位置圖. 圖 3-2 五年甲班觀察位置圖. 學生背景 學生家庭位於學區內屬於工、商、農業混合之社區,家長社經地位不 20.

(21) 同,對學校對子女要求程度不同,學生抱負水準也有個別差異。但是學生 素質較樸實,然而屯區學校的文化刺激不如市中心學校,隨著學校的努 力,以逐年將差距縮小。. 三、研究者角色 研究者屬於完全觀察者,不介入其教學活動,由於研究者必須兼顧教 師與學生的觀察,所以的研究者不參與教學活動,僅對教室發生之事件作 現場的紀錄與觀察教室觀察期間,研究者自然的進入教室不打擾教學的進 行,屬於完全觀察者。除了教室觀察錄影筆記之外,也利用下課時間進行 與學生的晤談,利用課餘的時間或個案空堂的時機做較長時間的晤談。研 究進行之初,研究者先告訴個案教師研究目的、研究進行的方式、以及研 究者的角色,在不介入教學的情況下,進行錄影觀察,並說明課後晤談以 及研究前、研究後較長時間約晤談的錄音與轉錄資料之應用限制,並基於 研究倫理,採用匿名來呈現研究結果等。在一邊觀看教學錄影帶,一邊晤 談的過程當中,研究者只引導個案教師反思,對特定教學事件與情境下之 思考,提出說明,研究者不會提供任何建議與線索。. 21.

(22) 第三節 研究設計 本研究採質性研究,研究設計是依據研究目的設計而成,主要針對個 案教師進行下列各項研究。. 教室觀察(錄影、田野劄記) 研究者實地觀察個案教師的教學,平日在校園中與同事、學生間之互 動情形。觀察的重點有:個案教師呈現的教學表徵為何?影響個案教師的 教學表徵因素為何?從教學表徵的觀察歸納教師的教學知識內涵。實地觀 察教師的教學,方能察覺整個教學情境的豐富,才能體認個案教師在教學 實務的技巧與教學的效果,研究者方能依當時教學情境詮釋教師的教學。 教室觀察從九十二學年度第二學期開始,完整地且實際完成三個單元的觀 察。為期觀察的時間為十週,個案教師每週各四節課,扣除放假、定期考 查外,文田老師共三十四節課,達仁老師共三十節,合計六十四節課。 在實地觀察中,能進一步探究個案教師教學實踐,從課室中發現教學 表徵從課室中發現教學表徵,作為資料分析的依據。. 晤談(錄音) 在取得個案教師同意之後,於學期初及進行和教師面對面的晤談,晤 談的主題,在深入瞭解個案教師的背景,受過自然科學教育的訓練及所修 習的學分,對個案教師於進行教學的幫助。 研究者針對研究主題,與個案教師以開放式或半結構式的方式進行訪 談(如附錄一)。根據研究目的晤談參與教師之觀點,以便瞭解其教學理 念、學科教學知識、以及對某些特定主題的看法。例如,你曾經修習過何 種有關自然科學的課程?你認為哪一個科目幫助最大?您如何將科學的 22.

(23) 概念呈現於教學中?為確立訪談內容的效度,請指導教授及本校多位資深 教師作審查修正之。 學期初的晤談包括教師的背景資料與教學經驗,例如,你曾經修習過 何種有關自然科學的課程?你認為哪些科目幫助最大?為什麼?為何選 擇擔任自然科科任教學?現在您兼任何種行政工作?會不會影響您的教 學?請您談談您的教學經驗。 在教學後聯絡個案教師進行教學後的晤談,例如,進行教學活動時您 會讓學生動手操作嗎?您如何將科學的概念呈現於教學中?在教學過程 中,您如何適當的運用教具,以幫助教學的進行?請問您於實驗後對學生 不同的實驗結果,您是如何向學生說明?在上課中你喜歡學生上台嗎?在 課堂,通常您都用什麼方式來呈現您所要教的概念?實驗課時,您會先說 明實驗結果嗎?你是如何來安排的?在本單元中,你運用何種教學方式進 行教學活動?關於本單元教學您如何延伸學生的學習經驗?您是否達成 預期的教學目標?教完本單元後您有何心得?. 文件蒐集 將個案教師的教學計畫、講義、家庭作業、學習單、聯絡單,蒐集以 利持續比較分析研究。學生的部分為成績表、習作,學習單等。. 觀察紀錄 選擇個案教師有關本研究的資料,如板書、肢體動作、表情等。此方 法適用於一些可以直接觀察到的教學表現。本研究中有關教室的觀察著重 於:陳述、名詞定義、問答引導、圖表說明、學生上台演示、使用錄影帶 教學、示範實驗、講解實驗、生活實例說明、比較、問題討論、學生自由 討論、因果關係講解、課堂測驗、習作指導等。. 23.

(24) 第四節 資料蒐集與分析 將教室觀察及相關資料,如課室錄影資料轉換為文字資料,參照現場 資料,經過重複檢視與閱讀,進行篩選、分類與編碼,以得到初步的資料 單位或類別,作為以後觀察和晤談聚焦的重心。 在新資料不斷增加的過程中,研究者一方面以持續比較法(constant comparison method)繼續比對前後資料間的一致性;另一方面繼續閱讀分 析後續收集的新資料,依照不同的特性增減或修改適當的類別,最後交予 個案教師進行參與者查核研究發現,以提昇研究的可靠性(credibility) ,而 能真實呈現個案教師教學表徵的真正原貌。 教學活動本身內容甚為廣泛,有些顯而易見,有些則需做主觀的判斷。 本研究將教室觀察錄影與晤談錄音內容作轉譯,並參考觀察記錄及文件資 料作三角校正(triangulation) ,將觀察資料與晤談內容作交叉比對並經重複 閱讀分析歸類後分類編碼(coding),發展出教師的教學看法。 研究者自行設計教學表徵記錄表,以利教室觀察各項教學表徵的紀 錄。內容有教學單元名稱、教學者及教學詳細的時間。為了有效的分析觀 察記錄,並作統整與分類,記錄如附錄二。本表於課室觀察錄影中記錄之, 並與錄影資料相互加比對,以確立教師教學表徵內涵,至於超出本表分類 之教學表徵,則於「其他」欄位中加添。本表增加「摘要」欄位設計,以 便研究者隨時記錄觀察心得,或補充錄影未迨之處,必能幫助資料之分析。 教學表徵的細目乃綜和文獻列舉陳述、板書、掛圖說明、投影片展示、 錄影帶教學、類比、故事、比較、小組討論、示範實驗、講解實驗過程、 請學生上台發表、隱喻、問答等項目,另設有「其他」欄,以補充為列出 之項目。在課室觀察時除打鉤註記外,並將重要之內容摘要描述,便於研 究分析。 24.

(25) 總括而言,本研究的資料分析模式分析步驟如下: 研究者將訪談資料的錄音、教室觀察的筆記,轉成詳細的逐字稿和田 野札記,以作為比對依據。重複閱讀逐字稿和田野札記,歸納每段文字呈 現的主題為何。將蒐集的文件與研究者本身的田野札記,於整理完後予以 編碼和分類,已找尋類別之間的關係。嘗試從資料中建構分類之架構發展 個案教學過程之邏輯,逐漸發現主題且歸納「過程」之研究結果。在研究 過程中不斷與個案教師印證,或與同儕討論,請教專家和指導教授以釐清 盲點。與相關文獻或理論作相互比對以佐證本研究待答問題。最後撰寫個 案教師之總結研究報告。. 25.

(26) 第五節. 研究流程. 選定主題. 文 獻 探 討. 擬定研究計劃. 確定個案教師. 發展研究工具. 課室觀察與晤談. 蒐集資料. 分析資料. 綜合歸納. 撰寫論文報告. 圖 3-3. 研究流程圖 26.

(27) 第六節 信效度 質的資料之信度和效度,相當大程度取決於研究者的方法論技巧、敏 感度和誠實,藉由觀察、訪談和內容分析,以產生有用和可信賴的質性結 果(Michael, 1990) 。在研究進行以後,著重對研究過程進行可靠性的稽核, 以便使研究的可靠性提昇。至於考量研究者的偏好對研究結果易產生偏見 的問題,研究進行中我們必須加強三角校正,實施反省,並在研究進行以 後,著重對研究成果進行稽核,以便使研究具備可驗證性。 針對提出提高本研究信度的方法,以三角校正法將研究者所收集不同 來源之資料(教室觀察、訪談、文件分析)將所得資料交互檢證;對個案 的描述詳細、錄音錄影並編碼、訪談錄音、降低研究情境的干擾;研究者 收集資料過程不斷自我反省,盡量避免主觀意識過重;個案教師檢核:在 訪談和觀察之後邀請個案教師對研究者的蒐集資料或逐字稿進行提供回 饋與檢核,以確認能掌握和反應其真實之想法;充實、豐富的描述:儘可 能詳細描述個案的想法、特質、研究情境等。. 27.

(28) 第四章 研究結果. 本研究針對研究問題收集的資料處理有兩個主要的來源:課室觀察及 晤談資料。有關訪談的資料,著重分析個案教師學科教學知識的內涵,包 含學科知識、教學策略知識、對學習者的知識、教學情境的知識和評量的 知識等,有關課室教學觀察資料的分析,著重探討教師實際教學為達教學 目的,以最佳的型態,例如類比、圖解、隱喻、解釋、示範及家庭作業等, 轉換自己的學科內容知識(subject matter knowledge)以傳達給學習者,即 是讓學生可以瞭解學科內容知識的所有呈現方式(Shulman,1987) 。研究 者綜合個案的教學表徵,依其型態分為:陳述、定義說明、科學史故事、 板書、示範、圖表(圖形說明)、類比和隱喻、引起動機、問答、上台發 表、小組討論、實作(含實驗)、故事、補充資料、形成性評量、家庭作 業和習作指導等;並從訪談中分析影響個案教師教學表徵的因素。研究者 並以三角校正法將不同來源所收集之資料交互檢證,以提升研究之可靠 性。 針對探討的問題,本章內容將依序呈現研究的發現。第一節至第五節 分別呈現個案教師的學科教學知識內涵,其分類除了依據 Shulman(1987) 所提出的學科教學知識(PCK)知識範疇為基礎外,並參考王盈丰,民 91 「小學初任科學教師的教學內容知識與專業成長之探究」,綜合成為本研 究探討個案教師之學科教學知識內涵之架構,並且根據課室教學的觀察結 果作分類說明,分為個案教師之學科知識、教學策略知識、對學習者的知 識、教學情境知識和評量的知識及教學表徵。第六節探討影響個案教師施 行教學表徵的因素。. 28.

(29) 第一節. 個案教師的學科知識. 教學是師生互動的過程,在產生教學活動之前,老師如何蒐集教材、 設計教材及其對教學的看法,都是影響教學的因素,另外教學中教師如何 呈現教學,將科學概念有效傳達給學生,其對學習者的認識、教學評量的 知識及瞭解教學情境知識,都是影響產生教學表徵的重要因素。研究者歷 時十週的課室觀察,在瞭解教師的自然科教學表徵上有很大的裨益,然而 教師如何建構他的教學,及其背後的思考,例如對自然科學的觀點卻不易 在教室觀察中察覺,有時可能隱藏於教學中不易發現,因此訪談個案教師 是釐清個案教師教學知識的有效方法。在歷經多次的訪談,含課後與個案 教師閒聊與正式訪談,得到豐富的資料。這些資料在研究者編碼分類後, 以教師的學科知識、教學策略知識、科學過程的知識、教學情境知識、對 學生的知識和評量的知識,分別詳列說明之。. 一、個案教師的對學科知識的認知 (一)兩位個案教師認為自然科學與人文互相關連,並強調自然科學應與 日常生活相結合 黃榮村(民 83)指出科學教育,應深切體認 21 世紀急切追求生存與 品質的特性。最近電視有一則手機的流行廣告用語:科技始終來自人性。 的確,一切的科技發明或科學的發展無不以服務人群,造福人類為優先。 而創造的本身其思考的終極目標,乃以符合人性為考量,請教個案教師對 自然科學本質有何看法,個案老師亦指出科學應與人文密切結合,……. 自然不只是科學還有人文的成分在裡面。(訪談文田 920325) 有理工背景的達仁老師,提到自然科學與日常生活密切相關,他在上 課中常常會舉一些日常生活的例子,讓學生瞭解自然科學是很重要的,而 29.

(30) 且處處是學問,以學生開汽水瓶來說,開瓶為什麼要使用開瓶器?為什麼 開瓶器如此好用?其應用的科學原理是什麼?以此事例顯明生活與科學 之間的密切關係。而且達仁老師與文田老師有一致性的看法,同樣認為自 然科學和人文應相互結合,另外,他還特別提到自然科學的廣泛,當視個 人如何在生活中去體會,如何去應用,懂得運用的人才可解決問題,在生 活中去體會科學的人,所學的才會對本身有助益。. R:請問您同意「自然就是科學」的說法嗎? 達仁:就我而言的話,感覺自然科學的東西是無所不在的,在日常生活 中或是身體的狀況中,你大概都會牽涉到自然科學。在我個人的 觀點,我要教給學生的話,我都是教比較切身的東西,日常生活 之中或是你的健康情形,或是你在運用當中用得到的為主,很多 東西是用不到的,但是藉由你要知道一些入門的話,你在日常生 活中的一些東西,都可以迎刃而解。比如日常生活中很多牽涉力 學、結構學,比如力學的東西,我們日常生活中的東西懂的話, 我們日常生活中的東西,都是省力的裝置,可以利用省力或省時 的方式作功來完成。(訪談達仁 920327). (二)強調自然科學可驗證性: 觀察兩位個案教師的教學及詳細查閱所使用的教科書,兩位分別使用 不同出版商的教科書,但它的編排同樣以六單元為一冊,每個單元以分概 念陳述,並安排觀察或實驗活動。以文田老師上課所使用的教科書為例, 第一單元有兩個實驗活動,一是比較白紙和黑紙在陽光下吸熱的差異,另 一個是操作有色的透明片,看物體對色光的反應有何不同。. 文田:我自然認同自然課強調實驗的驗證性,強調實驗和讓學生去操 30.

(31) 作。從小學就學習求真理,動手做,然後去發現問題的概念。 (訪談文田 920325). 觀察文田老師的教學,起初多在自然專科教室上課,以六個人為一組, 在專科教室每組有一張大的實驗桌,可供學生實驗,方便學生操作,而講 台前有張更大的實驗桌,可讓老師當講桌和實驗示範。所以在實驗課的實 施非常方便,文田老師也經常讓學生實驗操作。 以達仁老師任教的五年級選用的教科書來看,第一單元共安排五個不 同的實驗操作,同樣顯示自然課非常強調讓學生操作及實驗。 達仁老師同樣認為,讓學生從事科學實驗的很重要,但是他另外補充 學會了科學的概念,應該盡可能的應用在日常生活中,達仁老師認為如果 學而不用則枉然。學會後不思考其原因,或來龍去脈則枉費學習。思考之 後會融會貫通,再加以應用才是學習的最終目的。. 達仁:我覺得應用是很重要的,你學了這個東西一定要應用,如果你學 了這個東西不運用的話,學了這東西事實上是垃圾。放在頭腦裡 面而沒有用。如果你學到自然科學的東西,把他運用在日常生活 上才叫做學到了,所以我覺得自然科學很重要的就是應用。(訪 談達仁 920327). (三)自然學科的教學強調讓學生「主動探索」重於知識的「直接灌輸」 根據教育部最新公布的自然與生活科技領域綱要內容(教育部,民 92) ,自然與生活科技領域列有以下六項課程目標。1.培養探索科學的興趣 與熱忱,並養成主動學習的習慣。2.學習科學與技術的探究方法及其基本 知能,並能應用所學於當前和未來的生活。3.培養愛護環境、珍惜資源及 尊重生命的態度。4.培養與人溝通表達、團隊合作以及和諧相處的能力。 5.培養獨立思考、解決問題的能力,並激發創造潛能。6.察覺和試探人與科 31.

(32) 技的互動關係。其中第二項指出,應培養學生學習科學與技術的探究方法 及其基本知能,並能應用所學於當前和未來的生活。觀察文田老師的課室 教學發現,他善加安排分組實作,讓學生能親自動手操作,教師則在一旁 當引導者;而達仁老師的教學也以讓學生操作為主,兩位教師同樣示範實 驗,然後就讓學生分組做實驗,實際操作。訪談文田老師,他表示學生學 習自然的過程,應該要能理解整個概念,所以在探究的過程應該有抽絲剝 繭般的探究精神。. R:國小自然課根據課程的精神強調「探究過程」,從實驗中讓學生 去理解概念,從你的教學中試著舉例來說說看(以一到三單元為 例)。 文田:像習作都是把學生觀察的結果記錄下來,學生都想直接看答案 抄解答或看別人的,我常跟他們講你這樣抄解答,一點意義都 沒有,因為你只知道結果而不瞭解過程我舉光那個單元(第一 單元)為什麼蘋果會更紅,這個ㄚ看紅的會更紅,黑的會更黑, 習作也是會一步一步引導他去寫,很多(小朋友)只會寫結果, 用紅色(玻璃紙)看紅蘋果是紅的,用綠色看紅蘋果是黑的,中 間過程寫不出來,我發現習作很多這種情形,我在教我有發現這 一點後來我再補充就會一層一層抽,就會請他們探討光的吸收和反 射,有什麼樣的情形會讓光透不過去透得過去,然後為什麼會變成 紅色,我就跟他們這樣子抽絲剝繭,讓他們自己慢慢的想,至於我改 變方法是說我倒返回來讓他們想,他們像走迷宮從終點倒著走回去, 能夠理解出來後,再把他們的思緒整理一下子。(訪談文田 920325). (四)個案教師認為科學知識並非一成不變,強調科學知識具有可變性 科學家在科學方面的發展一日千里,達仁老師認為自然科學的知識有 32.

(33) 些是定理不易改變,但是有一些科學觀念是具有可變性,例如基本物質的 探究,常常有新的觀念和新的知識產生,以前認為物質是由質子和電子所 組成,後來發現中子,科學家後來又發現更小的物質稱為「夸克」 。因此, 個案教師也常鼓勵學生,人人都能成為愛因斯坦、牛頓,只要從小多多養 成思考及動手做,並細心觀察去體會科學原理,將來說不定就能成為偉大 的科學家喔!. 達仁:自然科學的東西是幾百年來的知識累積,事實上舊有的不容易變, 而尖端的東西有可能會改變。例如我們原本認為原子核裡面是電 子、質子、中子,但最近有科學家發現原子和有一種東西叫「夸克」 , 所以,自然科學是可變的,但事實上改變量不是很大。(訪談達仁 920327). 二、有關學科知識的教學表徵. (一)陳述------用口語解說的方式以傳達科學的概念 教學過程中「陳述」是個案教師呈現最豐富的教學表徵,在整個自然 科學教學中,教師必須在整個過程中扮演輔導者的角色,教學前要瞭解學 生起點行為,以學生舊經驗為基礎,帶入新的知識。然而,整個教學活動 必須針對新的定義,佈置一個適合學生探索的教學流程,讓學生從探索中 建構新的觀念。在本研究中發現,文田老師單元教學中,在不同的教學階 段,有不同的對陳述表徵方式,例如在引起動機階段,多以介紹舊經驗試 圖引起學生的學習興趣,以對話式的方式,試圖喚起學生的舊經驗;之後, 進入發展階段的教學,個案教師則轉變陳述的方式,多以發問的方式來澄 清學生的概念,試著讓學生去發展自己的學習模式,並從問題的探討,檢 視自我瞭解的程度。至此學生已形成新的概念,最後由教師作統整性的陳 述,讓整個概念能更清晰。 33.

(34) 定義陳述 文田老師在解說新的定義時,通常不直接將課本的定義直接說明,因 為在學生並未瞭解新概念前,直接的下定義常阻礙學生自主的思考,況 且,填鴨式的教學為人詬病。因此引導式的教學,是個案教師所採取的方 式,對於定義的解說,也應該是學生瞭解的情況,適時的解說才能使學生 理解。 文田老師指導學生黑色和白色對光反射的溫差,說明白色和黑色的定 義。……因為白色會全部反射、黑色會全部吸收…… 。 文田:34 號為什麼? S34:白色會全部反射色。 文田:既然色彩是藉由光反射才看得到物體,那麼黑色不反射色,怎麼 也看得到黑色呢?18 號為什麼? S18:…。 文田:因為黑色是一種沒有顏色的顏色,不反射、沒有色彩就是黑色(定 義黑色)你晚上看不見東西,黑黑的,就是覺得看到黑色。 (觀察 92/02/17). 當剛開始介紹新的定義,文田老師通常不直接說出定義的內容,他會 先抽問學生,先瞭解學生的程度,視學生回答的狀況再進行定義陳述。 文田:什麼是「宇宙」? 3 號,什麼是宇宙?有聽過吧? S3:宇宙的意思和世界是不是差不多?(摸著自己的頭) 文田:根據字面上來解釋,宇是所有的時間的總和;宙是空間的總和。 (觀察 92/03/03). 教師是站在輔導者的立場,知識是由學生主動建構的,而知識並非堆 棧式的累積,應該建立讓學生的頭腦靈活思考,成為工廠式的頭腦,即能 組織、消化吸收,並充分運轉達成創新的目的。為了有效的傳達給學生, 兩位個案教師的教學使用板書來配合定義的陳述,。 34.

(35) 文田:那族群和群落有什麼關係?(板書族群、群落) 文田:4 號族群和群落有什麼關係? S4:…應該是……(聲音小,語意不清) 文田:同種類像螞蟻聚集在一起形成群落,不同群落聚集在一起形 成族群。 (板書) 達仁老師在教導物體受熱的影響,板書水的三態變化,以一邊說明一邊用板 書的方式,清楚的將物體受熱的變化介紹給學生理解。 冷. 冷. 水蒸氣. 水 熱. 冰 熱. (氣). (液) 冷. 蠟. (固) 冷. (液臘) 熱. (氣臘. ). 熱. 圖 4-1 水的三態變化. (觀察 92/04/01). 舉例陳述 陳述的範圍較廣泛,在文田老師的教學中舉例陳述,是常用的教學表 徵。文田老師經常以小朋友日常生活的經驗,來說明新的概念,為了幫助 學生容易理解,而舉例陳述是小朋友專注的時間,老師引用學生的經驗, 很容易引發學生的共鳴,因此更能使學生專注達到學習的效果,個案教師 舉例的範圍包含生活小故事,一般常識及生活體驗等。 例證 第一單元 1-5 大自然的顏色和生物的關係 文田:接下來,說明果實要吸引動物食用協助傳播繁殖…………像活 動中心旁邊屋簷上有一顆榕樹,是小朋友丟上去的嗎? 應該不是,應該是小鳥吃了果實,因為榕樹果實尚未成熟是灰灰 的,顏色成熟後是紅色,就吸引小鳥來吃,吃完後就投彈(排泄), 然後就慢慢長出(幼苗)。就是小鳥幫他繁殖,動物富有傳播的任 務,像松鼠會傳播種子一樣……。 35. (觀察 92/02/26).

(36) 同樣的,達仁老師舉例陳述的表徵內容使亦讓學生印象深刻,而 且學生較為專心。……抽煙造成肺部污染……(觀察 92/02/18). 科學史陳述 教師從閱覽書報或看一些科學性的頻道例如探索(Discovery)頻道及 學生時代的經驗修習科學史等,適當的補充科學史,說明定理定律、學說 等相關概念。 例證 宇宙像一個大袋子,將所有的時間和空間都裝進去,宇宙是大爆炸上次 大爆炸後現在往內收縮,有一派科學家認為不會收也不會張。有一派認為 宇宙不斷擴張(介紹科學史)。 但是,只是公式推算無法證明他們的正確性,早期認為物體不動,但是 愛因斯坦卻發現星體會改變,物質會改變會釋放能量出來相對論,後來有人 做出原子彈。所以他比別人更早走一步(在科學發現上)。 (觀察 92/03/03). 澄清陳述 當學生對兩個以上的概念產生混淆或模糊不清的時候,個案教師會呈 現澄清陳述的教學表徵。目的在進一步的解說和澄清,以減少學生產生迷 思概念(misconception) 。說明陽光的顏色有七彩,文田老師會澄清為何課 本寫六種顏色,加強靛色的解說,以澄清學生學習上的混淆。另外,澄清 陳述也常使用於預防學生對概念的模糊,個案教師教好幾個班級,所以能 夠瞭解學生哪些地方較容易產生迷思概念,這是一位有經驗的教師自然而 然的在教學中所磨練出來的教學技巧。 文田:複習一下陽光應該是什麼顏色? Ss:白色。 36.

(37) 文田:老師上過是白色可是(板書)實際上是七種顏色。 文田:好,是哪七種顏色?(老師停下來,看看同學,面帶微笑等著同學的 回答) ,17 號同學請問你知道是什麼顏色嗎?(沒有同學舉手,老師 點名 17 號同學回答)。 S17:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。 文田:好,我們寫下來(板書) 。總共有這七種顏色,雖然靛色沒寫, 為什麼你們四年級教只有六彩,………不用懷疑,我已翻過你 們的書,看過只有六彩而已。為什麼你沒有問你們老師呢?你 們只有教六彩,為什麼突然跑出七彩?為什麼三稜鏡是六彩彩 虹?有七種顏色,平平是陽光為什麼差那麼多?你們為什麼沒 有問你的老師呢?為什麼有沒有發現。 Ss:因為老師就教這樣阿?!(有多人如此回答) 文田:其實是因為你們小時候不懂事,怕教得太複雜,所以靛色 就省略,因為靛色介於藍和紫色,所以所以也不會特別說 是靛色,大部分都說是藍紫色。所以省略了靛色,事實上他 有七彩,你們都看過彩虹,彩虹有七種顏色。 (觀察 92/02/17). 綜合言之,個案教師對科學教育的理念尚稱一致,認為自然科學強調 探究的過程,科學應與人文結合,並且強調自然科學知識的可驗證性及可 變性(並非一成不變)。在教學上皆重視應由學生主動學習,科學概念的 雖然以講述為主,但是在教學過程中,由學生操作實驗來探究科學概念。 如果學生產生迷思概念,教師會以澄清的陳述來幫助學生釐清觀念,建構 正確的科學知識。兩位教師在自然科的教學年資很少,然而在自然科學的 教學論其不同之處,文田老師在上課的講述時間比達仁老師多,而達仁老 師通常以示範實驗及解說實驗的時間比較多。. 37.

(38) 第二節. 個案教師的教學策略知識. 一、個案教師的教學策略知識 (一)教師應扮演「引導者」的角色 在布魯納的發現式教學法提出後,講解式教學法(expository)常被批 評為傳統的、不良的、抑制學生思考、導致被動學習的教學法。奧素柏 (Ausubel,1963)極力闢除這種誤解,強調發現式學習,可能帶給學生無 意義的學習,而講解式的學習若善加規劃,可提供有意義的學習。文田老 師認為學生是學習的主體,並以建構主義的觀點來看教學,他贊成是由學 習者主動建構的,教師是「引導者」。因此這個理念反映在他的課室教學 中,當學生有不同的答案,他也不急著去說明教科書所提出的定論,總是 經由師生共同討論後,由學生來歸納出共同的結論,除了知識上的引導 外,在啟發學生自我創造與增進思考的能力,也不遺餘力,個案教師依教 學需求,請學生依教學主題分組查閱資料,並上台報告使學生共同創作與 小組討論。. R:自然科教學上教師通常扮演什麼角色? 文田:我比較會傾向引導者的角色,學生是學習的主體,由他們建構知識。 所以老師應該當引導者的角色,以亦師亦友的觀念,自我啟發創造 和思考力。課間和學生聊聊天拉近一些關係。(訪談文田 920328). (二)教師在教學過程中,要善盡保護學生安全之責 達仁老師則認為教師應教導基本知識,以此知識為基礎引導學生學 習,但是他更強調基礎知識的重要性,若牽涉到學生日常生活知識則更為 重要,教師應善盡教師的本質,例如教導學生如何分辨有毒性或是無毒性 38.

(39) 的蛇類,則應讓學生確實瞭解,他認為教師必須善盡保護學生的責任。. 達仁:老師在自然科教學應該是引導的作用,你至少告訴小朋友最基本的 常識先有以後,再來最重要的東西就是引導,引導的過程很多東西 也要告訴小朋友,因為他們很多都不知道,小朋友是有好奇心想要 去嘗試,但是老師雖然有一點多嘴,但是那個東西很重要你要盡到 保護的責任,小常識些牽涉到安全問題的話,我一定會詳細講。 (訪談達仁 920331). (三)教學流程的安排 1.掌握住基本的教學模式 教學過程的安排可參照教學指引課本及習作與補充教材,補充教材指 五年級統一購買的「自然探索」 ,六年級統一購買的「自然學習廣場」 ,然 而文田老師教學流程依照以下模式進行圖 4--1 教學流程圖: 引起動機. 發展活動. 綜合活動. 回. 教學評量. 饋. 圖 4-2 教學流程圖 根據訪談得知,文田老師受四年的師院教育,其教學理論、教學方法 深受在師院學習自然科教材教法影響。訪談文田老師教學準備的過程得 知,自己先瞭解所要教的內容,在尋找補充資料或與同事交換意見,並且 在教學前將實驗預先做一次,及早發現問題並設法解決之。. 文田:在上課前會先看看課本,找出自己比較不熟悉的部分,再參照指 39.

(40) 引以及找尋其他相關的資料來補足,或藉由請益學校主任或擔任 本科較多年的資深教師,以解決自己的問題。若是有用到實驗的 部分,我自己會先準備教材,自己先做一遍,以發現問題並改進。 (訪談文田 920328). 因此,整個教學過程的安排已經先構想好了。一般教師在幾年的教學 經驗後會逐漸建構出一套模式,文田老師也不例外,雖然他今年第一次擔 任自然科的教學,但是根據他教學五年的經驗,認為這種教學模式也適合 用於自然科教學之中,只是自然科的教學和國語科不同,它比較強調實驗 及讓學生動手操作。 2.重視引起動機,提昇學生學習的興趣 在文田老師認為他會先思考如何讓學生對這個主題有興趣,因為在課 本內容鮮少覺得良好的引起動機,所以他會講一些跟這單元有關的有趣的 東西,也認為滿不錯的東西,譬如講到宇宙行星之間,會講到天狗蝕月, 天體之間的排列,利用農民曆,講到犯太歲、太歲星,因為教的班級不一 樣,他會放幾個例子在課堂上試試看,如果必要調整的話再做適度的修 改。他認為教任何科目引起動機相當重要。文田老師常以故事的方式來引 起動機,他認為這樣子比較能引發學生的注意和學習興趣,例如講到星體 的運轉和排列,他會用「天狗蝕月」的故事來引起動機,這樣的效果不錯, 因為文田老師教了五個班他可以嘗試不同題材,如果需要修改的話再加以 改變。 R:在第一單元講到光有七色,上課前你是否有瞭解他們以前曾上過的 觀念來引起動機? 文田:我說光有七種顏色,而你們以前只說六種我有這樣講過,我說靛這 個字叫他們上來寫(黑板)沒有幾個人會寫,因為靛這個字在日常 生活中很少見這個顏色,所以(編輯教科書者)因為這個考量,因 40.

(41) 為很少見把靛色就沒有講,但是乙版本沒有講所以據我推測知道還 是有七色,我在講的時候還是講七色。(訪談文田 920328). 3.提早做好教學準備,根據個人專業知識,重新構思教學順序 學期初做教學準備是非常重要的,在教師接到一個新的科目他必須先 熟悉教材,做好課程準備,如此教學才能有計畫性的安排,兩位個案教師 有相同的見解,他們通常會先把課本和習作及教學指引看一遍,然後調整 教學內容,甚至配合實驗材料的取得,或課程進度調整實驗的順序,讓整 個課程更加順暢。. R:以一到三單元為例,你如何教學安排? 文田:我還要跟主任你學習,通常我會先把課本習作還有教學指引先看 一遍,看完整個流程,然後我覺得某些地方不太好,我就會做一 些調整,因為畢竟我們不可能完全照指引上課,因為它大部分都 安排十節、十二節課,礙於現實因素會濃縮一二節,所以有一些 會想,要先怎麼做,例如課本有些實驗要先做,但是我可能先把 前面的實驗先放著,先做後面的,會在腦袋先想一下。 (訪談文田 920328). 4. 教學特別注重基本知識的培養,強調複習、澄清觀念的重要性。 達仁老師也是一樣,他不一定按照課本的編排,實驗的順序是可以調 整的,如果先找到某一部份的實驗材料,則先進行該實驗,實驗做完將實 驗結果寫在習作簿上,把課本整個單元講完,和把實驗完成後,再進行複 習,班上統一購買的補充教材是很好的複習教材,其內容以課本為基礎, 再以重點式的說明,讓學生更清楚科學概念。每個單元有複習考題附在後 面,通常老師都會請他們上課中利用時間寫一寫,然後老師公布答案,當 41.

(42) 作一次的平時考。. R:以一到三單元為例,你如何教學安排? 達仁:我會注意這一單元有幾個重點應達到,幾節課的數量不一定。我教 的不一定按照課本的編排,事實上我先找到什麼東西我會先來做, 做完實驗講了實驗結果後,我們再來看課本,然後把這整單元弄完 了後,我們才看自然探索(補充教材),它是屬於複習的作用,我 通常讓他們寫完然後他們自己改,我收回來是給你打幾分我重點是 每個小朋友都是一百分,我不希望給你打不及格,重點我已經講過 了,你錯的地方一定要改並且把重點畫起來,自己知道錯哪裡,分 數其次。最重要的地方是讓學生懂了,以懂為原則,分數沒什麼關 係,因為平常分數我都打很高,我覺得每一個都是很棒的小朋友。 R:你如何安排複習 達仁:複習是教完一單元後做複習,但是常在教的同時反覆去提到。我教完就會 複習,月考前複習有時來不及。(訪談達仁 920331). (四)自然學科在教法上與其他學科之差異------特別強調學生動手做 文田老師有六年的教學經驗,其中有五年當級任老師,國語、數學才 是主要的教學科目,並沒有教過自然,今年第一次擔任自然科任,是因為 他目前每個星期必須請一天公假,到師院國教研究所進修,因此學校安排 他當科任教師,以免影響班級事務的推動。當然,不管安排級任或是科任, 個案教師對教學都很投入,也很願意去學習。他們皆體會自然科的教法與 其他科目有所不同,就如文田老師說所言:「自然科不同的地方就是很強 調學生要動手做」老師不能照本宣科。. R:你教過其他科目嗎?請問自然科學與其他學科在教學上有些什麼差異? 42.

(43) 文田:我畢業至今教七年,含實習一年,教自然科與教級任不同的地方就 是,很強調學生要動手做,……很多科都要老師講,講完學生就可 以照著模仿,就可以獲得知識,………,教乘法只要懂這個道理就 會用,……自然科學很多知識即使你知道結果,而不知道過程;答 案會寫而不知道原理,會寫也是沒有用。這是跟教自然科學差別滿 大的地方,………你需要去瞭解,真正去操作,瞭解他整個原理才 能夠瞭解,不能像其他課一樣。老師也是不能照本宣科,………(訪 談文田 920328). 土木工程研究所畢業的達仁老師,具有很好的理工背景,幾年的教學 經驗累積,使他更有自信,小學教材對他而言,似乎再簡單不過了。只是 教學方法是一門專業,師資班一年的進修比一般師院四年修業來得短,因 此教學方法仍須依賴實務經驗的充實,今年是達仁老師任教的第四年,在 教學的專業成長上他充滿著自信。誠如達仁老師所說的,剛開始教比較不 懂,但現在慢慢的比較懂了。. 達仁:我幾乎都教自然,我實習一年教四年自然,剛開始教比較不懂但現在慢慢 的比較懂了。(訪談達仁 920331). (五)自然科教學需求及改變 對學校的教學設備尚滿意,能遷就場地克服困難。除了廠商配發的教 具之外,會以學校現有的教具補充或提出購買申請,強調課前的準備。上 年度教科書選購有時不甚合己意,上課會做調整。 學校的教室安排,目前因逐年增班,因此無法提供足夠的專科教室供 各年級使用,目前僅一間自然專科教室提供六年級使用,其他年級皆在教 室上課,大多採取分組的方式有時為了做實驗,會將課桌合併,臨時充當 實驗桌,有些班級長期以分組的方式來編排座位,則更有利於自然科的教 43.

(44) 學,在教室的安排上兩位個案教師認為,沒有專科教室上課也沒關係,都 能夠進行實驗。. R:在教學需求上:教室安排、設備、教科書、教具、教學技術或方法 的需求座位的安排……對學校有什麼要求? 文田:我是個認命的人,所以對學校沒有什麼要求。只拜託書商像有一些 掛圖,我不可能畫,………有一些課本放大圖我可以拿著做一些比 較,因為有時候你叫學生自己拿著書這樣看,可能看不出所以然 來,如果有掛圖就可以由老師直接講解做一些比較。 R:老師可以指著掛圖來說明?. (訪談文田 920328). 出版商為了具有較好的競爭力,目前皆提供配套的教具供老師使用, 但是品質及數量有待加強,文田老師認為放大的掛圖很好用,他常使用於 教學。學校有一間很大的教具室,提供全校老師借用,今年已重新將櫃子 粉刷及教具分類整理,但是消耗品及較老舊的教具仍有待汰換,然而數量 龐大無法一一清點補足,所以老師若提出申請,學校會全力配合購置滿足 教學的需求。 R:教室的安排你沒意見嗎,萬一你要做實驗呢? 文田:沒有,我在哪裡都能夠上。做實驗就是併桌ㄚ。分組式的座位學生互動 較強,但秩序不容易管理。分行座位剛好是相反。之前到專科教室上課 是考量比較需要學生做實驗,……後來也有一些老師說希望在那邊上(因 為老師沒課若想改作業,沒有其他比教室更適合的地方了,因為作業簿 很多搬來搬去不方便。)後來發現有一些班級,………會花較多時間去 管理他們的秩序,後來不如回歸班級教室上課。教具不足的話,自己再 想辦法。如果學校能購買的話,當然學校購買,我想在教具方面學校應 該會供應。 (訪談文田 920328) 44.

(45) 達仁老師認為出版商所提供的教具室不夠的,因為個案老師兼任事物 組長,所以對學校資源比較清楚也比較知道,有需要使用的話,也比較清 楚物品的置放處。 R:出版商供應的教具夠不夠? 達仁:出版商提供的不太夠,但是學校事實上還是有很多東西,不夠的 話可以提出申請。 R:為什麼你知道學校有很多東西? 達仁:你平常就要下去看ㄚ。因為我兼任行政工作,我大概會知道東西 會在哪裡,如果沒有,我大都知道要怎麼買,可以提出申請。一 般的老師可能不太清楚。現在我們的教具室經過整理…井井有 條,不像以前不知道塞哪裡,…………。(訪談達仁 920331). (六)自己從實習到任教至今的改變 達仁老師體會到不同的年級教法不同,教具的使用也要改變 達仁老師強調教學相長的觀念,訪談時一開頭就指出「學生就是我的 老師」的觀念,由於任教過二年級和三年級的自然科,與目前任教的五年 級有所不同,因此在教法上也做了一些改變,他認為使用視聽媒體方便教 學,但不同年級的學生應改變教具的使用,最主要的目的要能引起學生的 學習興趣。. R:你的教學需求是什麼,不同單元有什麼不變的原則或教法?有什 麼改變的地方? 達仁:學生就是你的老師,慢慢在成長之中你今年教得不好………如果再 教同樣的年級,某些方法再做改變。我教過三年級、二年級、五年 級………我覺得教學態度和教學方法會改變,……像中年級投影 機、錄影帶是很好用的;但是高年級的話,這方面比較沒有用,在 45.

數據

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參考文獻

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