透過資訊融入小組合作學習以增進國小學童科學探究能力之行動研究

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(1)國立台中教育大學科學應用與推廣學系科學教育碩士學位暑期在職進修專班碩士論文指導教授：黃鴻博博士. 透過資訊融入小組合作學習以增進國小學童科學探究能力之行動研究 An Action Research about How the Infusing Information Technology into Cooperative Learning Enhanced the Scientific Inquiry Capability. 研究生：廖紋章撰. 中華民國 100 年 10 月.

(2) 謝誌終於完成了。為了兼顧學業、工作、家庭，扮演角色不停的轉換，本論文的完成要感謝的人實在太多了。首先要感謝黃鴻博教授，從碩士班入學第一天，就不斷給予觀念的引導，研究方向的指引。在研究過程中教授更是以極大的耐心與寬容不斷給予指導，為學生釋疑與解惑，全方位的思考以及謙和的態度更是我們學習的榜樣。教授以其創新的思考，不只引導我們完成研究，更為我們在教學工作上樹立標竿。其次要感謝游淑媚教授及謝秀月教授，以其敏銳的思考與精闢的見解，開啟學生思考的另一扇窗，使本論文更臻完善。同時還要感謝系上所有教導過、照顧我們的老師。老師們在課堂傳授的學問充實了我們的專業知識，使我們更加精進。十分感謝各位師長們的引導與鼓勵。感謝同學們，你們年輕有衝勁，常常帶給我不同的思維，有您們當同學真是一種幸福。感謝洪楨祥、劉一霖，在論文寫作的過程中互相鼓勵與切磋，雖然我們各有不同的主題，但因共同討論而激盪出火花。感謝在完成學業過程中幫助我、支持我的人，謝謝您們。最後要感謝家人，在研究過程中因忙於學業而忽略你們，謝謝你們的體諒與支持。廖紋章謹識中華民國一○○年十一月.

(3) 透過資訊融入小組合作學習以增進國小學童科學探究能力之行動研究中文摘要從個人多年教學經驗中發現：分組討論在學生的科學探究歷程中提供知識吸收與分享的平台，但學生常因對於探究主題缺少相關先備知識，而使討論無法順利進行；在探究過程中蒐集之資料，學生也常因沒有適當之工具而難以統整形成結論。而透過資訊融入合作學習中，或可改善上述困境。本研究旨在透過行動研究探討資訊融入合作學習對增進國小學生科學探究能力之歷程與結果。行動研究在一所台灣中部地區鄉鎮型國民小學實施，六年級有三個班學生參加為期一個月的研究。每組學生在課程進行期間，可使用電腦及網路進行資料收集、心智圖及線上發表。研究歷程透過課室觀察、討論區、心智圖、晤談、撰寫教師日誌、探究能力檢核表等收集資料，以質性研究方式進行資料分析並以三角校正法提高信效度。在實施成果上發現：研究之初，學生受限於先備知識不足，在「形成問題」、「設計實驗」、「圖表解釋」、「分析結果」等四個探究能力面向能力普遍較低落，其中最感困難的部分是「形成問題」及「設計實驗」。在實施資訊融入教學後，經檢核發現學生在探究四個面向上有進步，學業成就高者進步尤為明顯，然對於學業成就較低者進步不明顯之可能原因則須進一步探討。研究歷程中發現：教師在實施探究教學過程中遭遇到的困難有：「教學計畫設計困難」、「學生習慣性問老師尋求解決方法」、「學生討論容易偏離主題」、「尋找單一標準答案的習慣」、「學生參與發表的動機低落」、「學生缺乏實驗設計能力」、「學校進度壓力」等問題。針對上述困難，本研究透過網路蒐集相關知識、利用心智圖找出核心知識、網路討論區發表等方法使學生參與討論意願提高。教師因與學生互動增加，有助於解決學生探究之困境。但對「學生缺乏實驗設計能力」此一困難或因研究時間太短，因而沒有具體的改善成效。本研究對於教師透過資訊融入合作學習以提升學生科學探究能力之教學設計歷程與所遭遇問題、解決策略有所掌握，此一教學行動之成果亦獲得正向之肯定，對於教學者及未來進一步研究方向提出具體建議。關鍵詞：合作學習、資訊融入、科學探究. I.

(4) An Action Research about How the Infusing Information Technology into Cooperative Learning Enhanced the Scientific Inquiry Capability Abstract Based on the researcher’s several years of teaching experience, the researcher discovered: Group discussion provides a platform for students to gain and share knowledge during the process of scientific inquiry. However, students often lack related background knowledge, and thus the discussion can not be carried out successfully. In terms of the data collected during the process of inquiry, students often do not have appropriate tools, and this makes it difficult for them to summarize the results. The above problems can be solved if information technology was incorporated into cooperative learning. This study aims to conduct an action research to explore the incorporation of information technology into cooperative learning for the improvement of elementary school students’process and results of scientific inquiry. This action research was conducted in a country-town elementary school in central Taiwan, and three classes of sixth graders participated in this study for one month. During the class time, every group of students was able to use computers and internet to collect information, use mind maps, and publish information online. Data was collected from classroom observation, forum, mind maps, interviews, teachers’ journals, and inquiry ability evaluation chart. Data was analyzed following qualitative research approach and using triangulation to improve its reliability and validity. According to the results, the researcher discovered: In the beginning of this study, students were constrained by their lack of background knowledge. Their abilities in question forming, experiment design, graph interpretation, and result analysis were generally poorer, and the most difficult parts for them are especially question forming and experiment design. After technology was incorporated into teaching, the researcher found that students have improved in the above categories, especially significant among those who have better academic achievement. However, a further discussion is needed to explain the less significant improvement among students who have poorer academic achievement. In this study, the researcher discovered: The difficulties teachers encountered during the implementation of the inquiry are：(1)It was difficult to design the handouts. (2)Students are habitually asking teachers for solutions. (3)Students are often off the topics while doing discussion. (4)The habit of searching for a single correct answer. (5)Students have low motivation to do presentations. (6)Students lack abilities to do experiment design. (7)The pressure of school’s scheduled progress. To overcome the above difficulties, the use of internet search for information collection, the use of thinking maps for core knowledge, and the use of online forum for presentation can increase students’ motivations to participate in discussions. The increase of interactions between teachers and students can also help to solve students’problems while making inquiries. This study demonstrated a decent control of the instructional design, the problems and solutions of technology involvement in cooperative learning that leads to the improvement of students’ abilities for scientific inquiry. The outcomes of this teaching application receive positive feedback, and can also provide concrete suggestions for educators and for further research in the future. Key words：Cooperative Learning,Infusing Information Technology into Teaching, Scientific Inquiry Capability. II.

(5) 目次第一章緒論 ........................................................................................................................................... 1 第一節問題的背景 ........................................................................................................................... 1 第二節研究動機 ............................................................................................................................... 2 第三節研究目的與問題 ................................................................................................................... 3 第四節名詞解釋 ............................................................................................................................... 4 第五節研究限制 ............................................................................................................................... 6 第二章文獻探討 ................................................................................................................................... 7 第一節科學探究能力 ....................................................................................................................... 7 第二節透過合作學習達成知識的建構 ......................................................................................... 17 第三節資訊融入運用於合作學習中 ............................................................................................. 24 第三章研究方法 ................................................................................................................................. 31 第一節研究方法與架構 ................................................................................................................. 31 第二節研究情境與對象 ................................................................................................................. 34 第三節研究流程與實施 ................................................................................................................. 43 第四節研究工具 ............................................................................................................................. 45 第五節資料蒐集、整理與分析 ..................................................................................................... 49 第四章研究結果與討論 ..................................................................................................................... 52 第一節目標的形成與教學策略的運用 ......................................................................................... 52 第二節資訊融入合作學習教學實施歷程與反思 ......................................................................... 56 第三節資訊融入合作學習對增進科學探究能力之成效 ............................................................. 84 第四節教學省思 ............................................................................................................................. 89 第五章結論與建議 ............................................................................................................................. 94 第一節研究結論 ............................................................................................................................. 94 第二節建議 ..................................................................................................................................... 98. III.

(6) 參考文獻 ............................................................................................................................................. 100 中文部分 ......................................................................................................................................... 100 英文部分 ......................................................................................................................................... 104 附錄一：探究能力檢核表 ................................................................................................................. 106 附錄二：探究能力教師評分表 ......................................................................................................... 110 附錄三：訪談大綱 ............................................................................................................................. 111 附錄四：教室觀察紀錄表 ................................................................................................................. 112 附錄五：教案設計 ............................................................................................................................. 113. IV.

(7) 圖次圖 1-4- 1：行動研究流程圖 ...................................................................................................... 5 圖 2-1- 1：建構教學 5E 模式 .................................................................................................... 8 圖 3-1- 1：研究架構圖 ............................................................................................................ 32 圖 3-2- 1：自然專科教室佈置圖 ............................................................................................ 36 圖 3-2- 2：討論區首頁 ............................................................................................................ 37 圖 3-2- 3：FREEMIND 繪製心智圖範例 ................................................................................... 38 圖 3-2- 4：教學流程圖 ............................................................................................................ 40 圖 3-3- 1：研究流程圖 ............................................................................................................ 43 圖 4-2- 1：與學習無關的活動 ................................................................................................ 57 圖 4-2- 2：61D 學生作業 100.02.21 ........................................................................................ 59 圖 4-2- 3：62E 學生作業 100.02.21 ......................................................................................... 59 圖 4-2- 4：63B 學生作業 100.02.21......................................................................................... 59 圖 4-2- 5：61D 組討論區 100.02.24 ........................................................................................ 61 圖 4-2- 6：62E 組將蒐集到的資料貼在討論區 100.02.24 ..................................................... 62 圖 4-2- 7：63B 討論區 100.02.24............................................................................................. 63 圖 4-2- 8：61D 學生作業 100.02.25 ........................................................................................ 64 圖 4-2- 9：62E 學生作業 100.02.25 ......................................................................................... 65 圖 4-2- 10：63B 學生作業 100.02.25 ....................................................................................... 65 圖 4-2- 11：61D 組討論區 100.03.04....................................................................................... 68 圖 4-2- 12：62E 討論區 100.03.04 ........................................................................................... 69 圖 4-2- 13：63B 討論區 100.03.04 ........................................................................................... 69 圖 4-2- 14：61D 學生作業 100.03.07....................................................................................... 71 圖 4-2- 15：62E 學生作業 100.03.07 ....................................................................................... 71 圖 4-2- 16：63B 學生作業 100.03.07 ....................................................................................... 72 圖 4-2- 17：61D 學生作業 100.03.14....................................................................................... 74 圖 4-2- 18：62E 學生作業 100.03.14 ....................................................................................... 75. V.

(8) 圖 4-2- 19：63B 學生作業 100.03.14 ....................................................................................... 75 圖 4-2- 20：61D 討論區........................................................................................................... 77 圖 4-2- 21：62E 討論區 ........................................................................................................... 78 圖 4-2- 22：63B 討論區 ........................................................................................................... 78 圖 4-2- 23：61D 組討論區....................................................................................................... 80 圖 4-2- 24：62E 組討論區 ....................................................................................................... 80 圖 4-2- 25：63B 討論區 ........................................................................................................... 81 圖 4-2- 26：發射水火箭 .......................................................................................................... 82. VI.

(9) 表次表 2-1- 1：促進科學探究的教學變項 .................................................................................... 11 表 2-1- 2：科學探究能力的三個層面 .................................................................................... 13 表 2-2- 1：合作學習分組與傳統學習分組比較表 ................................................................ 17 表 2-2- 2：合作學習法之比較 ................................................................................................ 19 表 2-2- 3：知識建構歷程與資訊工具對照表 ........................................................................ 20 表 3-2- 1：學生使用資訊情形調查 ........................................................................................ 39 表 3-2- 2：教學計畫表 ............................................................................................................ 41 表 3-2- 3：教學目標檢核表： ................................................................................................ 42 表 3-4- 1：第一循環探究能力評分題目 ................................................................................ 45 表 3-4- 2：第二循環探究能力評分題目 ................................................................................ 46 表 3-4- 3：第三循環探究能力評分題目 ................................................................................ 46 表 3-4- 4：探究能力教師評分表 ............................................................................................ 47 表 3-5- 1：資料分析與待答問題對照表 ................................................................................ 51 表 4-2- 1：第 1-1 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 57 表 4-2- 2：第 1-2 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 58 表 4-2- 3：第 1-3 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 60 表 4-2- 4：第 1-4 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 64 表 4-2- 5：第一循環教學歷程省思及改進策略 .................................................................... 67 表 4-2- 6：第 2-1 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 68 表 4-2- 7：第 2-2 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 70 表 4-2- 8：第 2-3 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 73 表 4-2- 9：第 2-4 次上課教學檢視表 ..................................................................................... 74 表 4-2- 10：第二循環教學歷程省思及改進策略 .................................................................. 76 表 4-2- 11：第 3-1 次上課教學檢視表 ................................................................................... 77 表 4-2- 12：第 3-2 次上課教學檢視表 ................................................................................... 79 表 4-2- 13：第 3-3 次上課教學檢視表 ................................................................................... 79. VII.

(10) 表 4-2- 14：第 3-4 次上課教學檢視表 ................................................................................... 82 表 4-3- 1：第一循環探究能力檢核統計表 ............................................................................ 84 表 4-3- 2：第二循環探究能力檢核統計表 ............................................................................ 86 表 4-3- 3：第二循環遭遇問題與解決策略 ............................................................................ 87 表 4-3- 4：第三循環探究能力檢核統計表 ............................................................................ 88 表 4-4- 1：教學標準 A 達成程度統計表 ............................................................................... 89 表 4-4- 2：教學標準 B 達成程度統計表 ............................................................................... 90 表 4-4- 3：教學標準 C 達成程度統計表 ............................................................................... 91 表 4-4- 4：教學標準 D 達成程度統計表 ............................................................................... 91 表 4-4- 5：教學標準 E 達成程度統計表................................................................................ 92. VIII.

(11) 第一章緒論本章共分為五節，第一節問題的背景，第二節研究動機，第三節研究目的與問題，第四節名詞解釋，第五節研究限制。茲分述如下：. 第一節問題的背景多年來我國國中學生在數理科比賽，固然成績表現優異，但反觀教育現場，學生的數理表現呈雙峰現象。歷經多次的教育改革，在課程結構與教材教法方面有很大的改變，但學生對科學的態度依然改變不大。我國各級學校科學教育現況存在許多問題(教育部， 2002)：考試升學壓力使然，中小學的科學教育忽略了創造力、科學態度的培養及探究能力等多元評量，低成就學生放棄學習而使我國各項國際性的學習成就評量結果呈現雙峰化的曲線。我國教育一直都是以個人本位的學習方式，使得班級同儕間的關係傾向競爭、爭排名、為分數斤斤計較。對於學生的社會互動技巧之培養、學習興趣之提升，都有不利的影響，使學生演變成「學得無助感」的嚴重地步(張春興，1994)。雖然教育部早在民國六十四年公布的自然與生活科技課程標準中就指出「教育的目標在使兒童能自動探究自然現象及周圍事務，養成隨時發現問題、探究問題及正確解決問題的習慣和正確的科學態度」。但是目前的學生還是只在意紙筆測驗中如何解題，或是參與實驗活動只為了好玩而不是想要深入探索其中的奧秘。周裕欽(2010)在研究中，從教育的角度來看，兒童的探究並不等同於成人的探究活動，兒童的探究歷程也不完全等同於科學家的實驗與探究過程。因此國小學生的探究學習，不該、也不能僅限制在科學知識與律則的發現上，它應被視為一種兒童用以理解這個世界及其個人用以發展其獨特認識社會及其週邊環境要素能力之方式。如果在課堂中只重視知識的傳達與記憶，而忽略創造力及科學態度的培養，學生的成就表現就會兩極化。科學教育的成就似乎只出現在少數的菁英身上，對大部分學生而言科學只是一項負擔。如果在學校營造適合進行科學探究的環境，學生在這種環境下學習科學，學生所學到的不僅是科學知識，更重要的是主動發現問題、設計方法，並透過同儕之間的溝通和合作解決問題，在這一歷程中學生的思考是具有創意性和邏輯性。 1.

(12) 李秋芳(2002)的行動研究指出，傳統教學使學生學習低落原因有，教師整節課都用講述法教學、師生缺乏互動、以考試主導教學等。研究者擔任國小自然與生活科技課程多年，學生看似獲得很多科學知識，但行為態度卻甚少受科學的影響。是以在課堂中進行探究教學，可以讓學生自行觀察並形成問題，繼而解決問題。從每一次的學習延伸至下一次學習，使學習不但達到面的擴張，也可以往深度發展，最重要的是學生不會因為要死背知識而討厭科學。雖然教育部(2003)國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技領域(自 1-3-5-5，能傾聽別人的報告，並能清楚的表達自己的意思)，將學生之間的學習互動列入能力指標，但在課堂中卻受限於民族性、學生個性及班級環境等因素影響，學生之間的討論甚少。尤其是學習成就中等以下的學生常常不敢發言，或是發言常常脫離主題。如果有討論現象也是集中在少數幾個學習成就較高學生身上，學習成就低者常因怕被譏笑而不敢發言，因而使討論過程缺乏多樣性，結論也沒有創造性。. 第二節研究動機在教學過程中發現，學生學習的意願高，但是小組活動卻常常無法進行。仔細觀察學生的對談，發現學生對於進行活動的相關知識非常缺乏，因而缺乏討論的素材。在一次利用網路的教學活動中，全班利用網路的討論區討論氣候變化的問題。一些原本不愛發表的學生也都能說出自己的意見，而且不是抄襲別人的意見，使整個討論過程出現不同觀點。因而使研究者聯想到是否可以利用網路討論的情境來改變學生對科學的態度，進而提升創造力及探究能力。楊奕農、柴蕙質(2002)指出，有許多網路教學所帶給學生的潛在效益不易評量，例如師生間互動可能性的增加、對時事的了解、增加運用網路資源的能力等外部效益或潛在效益皆難以用傳統考試方式來衡量。學習科學，讓我們學會如何去進行探究活動：學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實驗或實地觀察的方式去進行學習，使我們獲得處理事務、解決問題的能力，也瞭解到探究過程中，細心、耐心與切實的重要性(教育部，2008)。基於上述，我們了解到科學教育不應該僅止於觀察與記憶，在課堂中國小學童除了要知道觀察對象的名稱與特性外，更應該要嘗試去了解相關知識，以建立完整的知識體系，而不是片段的知識記憶。. 2.

(13) 在課堂中進行分組教學時，最常遇到的問題就是學生不會陳述問題、不會分工合作、害怕上台報告。更有部分學生常常是不動手也不動口，只是等待同學的結果，或是期待老師的安排，一個口令一個動作。陳美玉(2002)指出「九年一貫課程不只是推行一些新的課程理念，也更新教學內容和技術，更重視教師知識觀與個人理論的重建。」帶好每位學生是教育的重要目標，因此對於學生的個別差異而造成學習上的困難，教師應該要發展各類教材、教法與評量工具，教師對於自己的教學更應該要不斷的反省與精進。資訊科技發展快速，現今的資訊環境所能提供教學工具比五年前更加豐富，更是十年前難以想像。教師如果能善用現有的資訊資源，將可以改變現有的教學面貌，提供學生一個新的學習情境。. 第三節研究目的與問題基於問題背景與研究動機，本研究嘗試以行動研究方法，透過利用電腦繪製心智圖、電腦網路等資訊輔助科技，結合小組合作學習、情境學習及實驗活動等教學策略於國民小學自然與生活科技學習領域課堂中之科學探究活動，以提升學生的科學探究能力，研究者在此一歷程中持續計畫、行動與反思調整，促進本身之專業成長。待答問題：一、如何妥善運用資訊科技融入小組合作學習以提升學生探究學習成效？二、資訊融入小組合作學習對提升學生科學探究能力成效為何？三、在行動研究過程中遭遇到哪些問題？如何解決？研究者有怎樣的專業成長？. 3.

(14) 第四節名詞解釋本節針對待答問題中的名詞進行定義：. 壹、資訊融入財團法人資訊工業策進會對數位學習的定義是以數位工具，透過有線或無線網路，取得數位教材，進行線上或離線之學習活動。本研究中數位學習的目的在於吸引學生學習，並引導學生學習利用網路收集資料、整理資料、發表結果。資訊融入教學是透過資訊科技來達成各領域的教學目標，並培養學生利用資訊學習的能力。本研究中資訊融入重點在培養學生運用資訊技術解決實驗活動的問題，不適用於教師的教學行為。. 貳、合作學習(cooperative learning) Slavin(1987)指出合作學習乃一種教學策略，讓學生在一合作的小團體或小組中，共同工作以精熟學習教材(蕭錫錡、張仁家、黃金益，2000)。因此教師運用合作學習策略時，將學生分組，安排學習任務，並設計適當的情境，引導學生發揮合作，增進彼此的學習成效。本研究中之合作學習是指研究對象被分組後，小組成員從工作分派、資料收集、設計實驗、進行實驗、統整後報告等探究活動，共同建構單元學習概念。在本研究中，合作學習為設計教學計畫之主要策略。. 參、科學探究學習歐陽鍾仁(1987)指出，人類尋找問題與解決問題的過程就是一種探究。探究是一種思考的方式，是一種解決問題的過程，是一種瞭解事物的過程。學生藉由探究的過程練習科學的方法，因而科學探究學習就是學生透過探究理解科學知識的本質與知識形成的過程。探究的過程包含了預測、操作、觀察、溝通、解釋、結論…等過程。. 4.

(15) 本研究中科學探究學習是一教學策略，學生應用所學到的過程技能理解現象並加以解釋，而不是只是學習自然現象的答案而已。. 肆、行動研究行動研究是教師在教學現場自我觀察與反思，並進而找出解決問題的策略與途徑。林生傳(2003)定位教師行動研究應實踐於下列諸行動：一、精緻化的教學反思。二、正視理論的應用過程。三、建構(小型的)教育專業實踐理論的過程。四、自求發展的行動歷程。又提到，行動研究採用的研究法應靈活有彈性，例如實驗法、觀察法、調查法…等，只要研究者認為適合皆可加以應用。本研究即研究者在進行國小高年級自然與生活科技教學時，因學生對實驗相關知識不足，導致分組學習成效不佳，而對教材教法進行研究之歷程。而其研究流程如圖 1-4-1：行動研究流程圖。. 計畫. 行動. 觀察. 圖 1-4- 1：行動研究流程圖. 5. 評鑑. 修正.

(16) 第五節研究限制國小自然與生活科技涵蓋的學科包括物理、化學、生物、地球科學等，各科在教材教法上皆有差異，學生在學習興趣上亦有差異。因受研究時間的限制，本研究僅以康軒版國小自然與生活科技課本六年級第二學期第一個單元「簡單機械」為限。包含物理及生活科技兩個科別。國小資訊融入教學在使用者介面應以活潑逗趣為佳，比較容易吸引學生的注意，因而須設計專用軟體或專用系統。受限於時間、人力、物力等因素，本研究不以設計軟體或系統為目的，所採用的資訊設備皆以現有設備及普及化的軟體為主，目的在於更貼近教學現場。行動研究的目的在於研究情境中，研究者能同時解決問題。因此可經由本研究情境及過程中仔細地描述與探討，作為讀者選擇資訊融入教學策略之參考。至於研究結果不宜作過度之推論。. 6.

(17) 第二章文獻探討本章一共分為三小節，第一節科學探究能力，第二節透過合作學習達成知識的建構，第三節資訊融入運用於合作學習中。. 第一節科學探究能力. 壹、科學探究教學探究教學是以建構主義為取向的教學方法。建構主義因理論背景不同而區分為四個派別：個人建構主義(personal constructivism)、根本建構主義(radical constructivism)、社會建構主義(social constructivism)和情境建構主義(context constructivism)。個人建構主義學者 Kelly(1965)認為，知識是學習者本身的探究而建構的，他認為知識是個人與環境的互動而賦予外在世界的意義，強調學習的主體是學習者。根本建構主義學者 Von Glasersfeld(1981)認為學習者的主動性與學習者所學習的新知識是奠基於舊有知識上。社會建構主義學者 Vygotsky(1962)從社會認知心理學的角度，主張個人知識應包含自發的知識和正式的知識，也就是學習者自己建構的知識和學校或團體介入建構的知識。情境建構主義學者 Cobern(1993)強調個人對知識的建構必須發生在情境脈絡之中。綜合上述學者之主張，建構主義應該包括下列各點：一、知識不是被動的接受，而是主動建構。二、新知識必須建立在已有知識的基礎上。三、知識是個人與周遭環境互動產生的。(引自林正發，2008) 目前中小學教師採用的教學模式仍是講述式的教學模式為主，教師依課程進度表將其準備的教材內容講給學生聽或演示給學生看，學生是被動地聽講或觀看。雖然教師在備課過程會考慮學生的先備知識，但大都是根據其教學經驗，很難以個別學生的先備知識為基準。講授式教學是以教師為主學生為客的一種教學模式，學生處在被動的地位，並不合乎知識建構的精神。為使學生在學習階段能夠建構自己的知識，教師需以建構知識的教學模式為主。Bybee 的建構教學 5E 模式分述如下：. 7.

(18) 一、參與(Engagement)階段：扮演學習任務的起始階段，主要以預先設計的活動或任務，將學生過去和現在的學習經驗加以連接，其設計流程著重在學生在學習過程的思考歷程。二、探索(Exploration)階段：本階段希望藉以學生在「參與」階段所得到的新知識與概念作為經驗基礎，讓學生對問題進行解決的過程中，基於過去的這些經驗基礎，對所學到的新概念和過程技能重新加以確認並發展。三、解釋(Explanation)階段：本階段是讓學生能夠在進行問題解決時，針對特定面相讓學生有機會歸納資料，協助其概念上的理解。四、精緻化(Elaboration)階段：這個階段是對學生新形成的概念重新加以挑戰，讓學生能夠將其概念延伸發展外，還能夠去應用並產生新的想法。五、評鑑(Evaluation)階段：本階段鼓勵學生去評估他們自己的理解和能力，另一方面提供機會讓老師去評鑑學生在學習過程所獲得的成就。(引自林正發，2008) 整理上述，如圖 2-1-1：建構教學 5E 模式。. 參與. 探索. 解釋. 精緻化. 評鑑. 圖 2-1- 1：建構教學 5E 模式 5E 教學模式的第一個階段即要學生能夠參與而不是被動接受，在國小階段透過實驗或科學活動是能夠吸引學生參與的教學方式，從實驗或科學遊戲中，學生可以從形成問題、設計實驗步驟、蒐集資料、分析結果等過程中，不斷練習探究技能。建構主義的教學模式強調，教學活動必須考慮學生的基本能力、概念知識，強調新舊知識的連結。建構主義是科學探究教學的理論基礎(顏弘志，2004)，因為建構主義觀點對於教師在理解學生在科學探究活動中學習的複雜性有幫助，也能幫助教師重新理解與連貫相關教材，並用於科學探究教學中。教育部(2008)國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技領域也明白指出探究活動是學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力。. 8.

(19) 探究教學雖然是以學生為主的教學活動，並非意味著放任學生自由學習，或教師依個人習慣或興趣毫無目的的教學，探究教學仍是一個系統化、結構化的教學模式。美國國家科學教育標準(National science education standard)(NRC，1996)指出，科學探究是一個過程，包括問問題、計畫和使用適當的工具與技術收集資料，批判的思考和邏輯的分析證據與解釋，建構和分析二選一的解釋，和溝通科學上的爭論。並據以訂出教學標準：教學標準 A：科學教師要為學生制訂一個以探究為基礎的科學大綱。為此，教師一、要為學生制訂一個年度目標和短期目標的計劃。二、選擇科學內容，修改與設計課程，使之適應學生的興趣、知識水平、理解力與其他能力和他們的經歷。三、選擇教學與評價的方案，使之有助於提高學生對知識的理解、有助於把學校變成學科學者積極參與學習的場所。四、與不分年級與科別的教師同儕共同工作。教學標準 B：科學教師要會引導學習，會將學習活動化難為易。為此，教師一、在與學生相互促進、教學相長的同時，要把注意力集中到探究上，堅持進行探究。二、要先組織好有關科學思想觀念並引導學生進行討論。三、要設法使學生們認識到並擔負起他們在自己的學習中所應擔負的那份責任，並且努力達成。四、要認識到學生們存在的巨大差異並能採取相應的做法和措施，鼓勵全體學生人人都充分參與到科學學習之中。五、不僅要鼓勵和培養從事科學探究的一些典型性格，例如有追根究底的好奇心、樂於接受新思想與新信息以及對事物常常持懷疑態度，而且要鼓勵和培養探究科學所需要的種種技能。教學標準 C：科學教師要參與對他們的教學以及對學生們的學習所進行的不斷評價。為此，教師一、要使用多種方法，要系統地收集關於學生的理解與其他能力的數據。二、要指導學生分析評價數據，。三、要指導學生自我評價。. 9.

(20) 四、要利用學生的數據、相關人員對教學工作的評議，以及與教師同儕間進行的交流，總結和改進教學過程。五、要利用學生的數據、有關人對教學工作的評議，以及與教師同儕間進行的交流，向學生、教師、家長、決策人員，以及廣大公眾報告學生的成績及其學習的機會。教學標準 D：科學教師要營造和管理好學習環境，為學生們學習科學提供必要的時間、空間和資源。為此，教師一、要安排好可以利用的時間，使學生們有機會參加擴展性研究。二、要創造一種靈活的，有助於科學探究的學生學習環境。三、要確保學習環境的安全性。四、要使可以利用的科學設備、學習材料、視聽媒體，以及教學技術能夠為學生們所用。五、要能鑒識和利用校外的學習資源。六、要使學生參與學習環境的設計。教學標準 E：科學教師要把全班學生培養成科學探究推理嚴謹填密、思想方法與行為方式以及社會價值觀念都有助於科學學習的科學學習者。為此，教師一、不僅應表現出，而且一定要對所有學生的各種不同見解、技能和經驗部有所尊重。二、要使學生們在決定應該教什麼內容和應提供什麼學習環境的時候都能夠有真正的發言權，要使學生們都能擔負起社會中每個成員都應擔負的那份學習責任來。三、要使學生之間培養合作精神。四、要組織學生們，基於對科學交流原則的共同認識而不斷進行的正式與非正式的討論。五、要使學生們知道科學探究所需要的應是什麼樣的技能、思想方法、行為方式和價值觀念，教師應把這些作為重點加以培養。綜合上述，研究者認為所謂的「科學探究」必須從兩個面向來探討，一是對「科學知識本質」的理解，另一是對「知識形成過程」的理解。因此學生必須知道科學知識的面向是多元的其架構是複雜的。另外學生也必須了解知識的形成與獲取的過程。所謂的探究就是讓學生從一現象問題開始，須歷經觀察、預測、詢問、規劃、實驗、溝通、歸納、研判、結論…等過程，而不是只有學習或是記憶自然現象的答案而已。. 10.

(21) 國內外有許多研究認為建構教學能有效提升學生學習興趣、學習成就等(葉倩亨， 1998)。但是在教學實務上，卻面臨許多困難與壓力。這些困難與壓力一方面來自於家長的疑慮，另一方面則是學校的教學環境。建構教學對很多教師而言是一項新的思維，有別於過去的學習經驗。新思維與舊學習經驗、傳統教學情境佈置互相衝擊，因而在教學實務上有很多的阻礙。美國國家科學教育標準(National science education standard)(NRC，1996)提出促進科學探究的改變如表 2-1-1：促進科學探究的教學變項。表 2-1- 1：促進科學探究的教學變項降低重視的部分. 增加重視的部分. 科學課程的證明與證實活動. 科學問題的調查與分析活動. 將研究限制在教室的區域. 研究可以無限延伸. 研究技巧被排除在課程之外. 研究技巧融入課程. 在觀察與討論時強調個人研究技巧. 使用混合的研究技巧：如操作、認知、程序。. 找出一個答案. 使用證據及策略來提昇或修正解釋. 科學就是探究與解釋. 科學是爭論與詮釋. 提供科學內容問題的答案. 科學解釋互相溝通. 學生個人及團隊的分析與綜合資料無法訂在決定一個推論之後，學生團隊才進行分析出推論做少數的研究以留下時間來概說大的內容做較多的研究去提升對於科學課程的理解、能力、探究的價值和知識當實驗結果出來的時候就結束探究. 增加有成效的實驗在科學的爭論與解釋上. 材料與器材的經營. 意見與資訊的經營. 學生觀念與老師推論的私下討論. 學生想法與班級工作的公開討論. 目前國小教學現場習慣性使用「課本」，學生進行科學活動後會將其獲得的結果與課本做比較，若結果相同則認為是對的，若不同則認為是錯誤的，很少引用所獲得的數據來驗證或解釋。因此要降低「找出一個答案」，而增加「使用證據及策略來提昇或. 11.

(22) 修正解釋」。另外在增加「意見與資訊的經營」方面，因資訊科技發達，國小學童可以透過網際網路獲得更多資訊，也可以利用討論區進行意見交流。. 貳、科學探究能力我國教育部(2008)國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技領域，所培養之國民科學與技術的基本能力，依其屬性和層次分成八個要項，並依階段訂定分段能力指標，以作為選編教材、實施教學與學習評鑑之依據：一、過程技能：增進科學探究過程之心智運作能力；二、科學與技術認知：科學概念與技術的培養與訓練；三、科學與技術本質：科學是可驗證的、技術是可操作的；四、科技的發展：瞭解科學如何發現與技術如何發展的過程；五、科學態度：處事求真求實、喜愛探究之科學精神與態度、感受科學之美與影響力；六、思考智能：對事物能夠做推論與批判、解決問題等整合性的科學思維能力，以及資訊統整能力；七、科學應用：應用科學知識以及探究方法以處理問題的能力；八、設計與製作：能夠運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品。另外。美國科學教育標準(NRC，1996)列出 K5 到 K8 應該具備的探究能力：一、確認可透過科學調查得到解決的問題：學生要發展能精緻和聚焦較大範圍和未定義的問題之能力。對問題加以澄清和調查，並經由調查引導朝向可描述、解釋或預測的事件和現象。二、設計和引導科學調查：學生應發展能力如觀察、精確的量測並確認和控制變數。發展這些能力來確認學生的想法，了解這些想法並和現行的科學知識做比較。學生可以學習如何規劃問題、設計探究、執行、解釋資料。並使用證據來產生解釋，選擇解釋，並對解釋過程做批判。三、使用適當的工具和技術收集、分析和解釋資料：使用工具及技術，其中包含數學。運用電腦來收集資料、整理並呈現證據，學生應該要能使用軟硬體來接收、收集、儲存、修正並組織資料。. 12.

(23) 四、使用證據來發展自記的描述、解釋、預測和模式：學生應基於觀察、發展認知技能，作為解釋基礎。從因果、證據和邏輯關係中分辨解釋，發展解釋的過程可以連結科學知識與學生探索知識的情境。五、透過嚴密的邏輯思考，來拉近證據和解釋關係：有關證據的批判思考，包含決定什麼樣的證據要被引用及評估不尋常的資料。學生要在單一實驗教學中能檢視、統整、總結資料，並形成有關實驗的因果邏輯敘述，學生應該描述變數間的關係，以進行解釋。六、認清並分析另有解釋與預測：學生應發展聆聽並尊重其他同學之解釋的能力。學生應該要保持心胸開放、並承認不同觀點的解釋、接受他人的懷疑，並考慮另有解釋。七、科學步驟與解釋的溝通：經由練習、學生能進行溝通實驗的方法，其中包含描述觀察，比較並總結他組結果，並與其他同學探討有關研究結果和解釋內容。八、在科學探究中使用數學：數學的使用在自然科學中是很重要的部分，因為數學能被用來提出問題、收集、組織和提出資料，並建構令人信服的解釋。比較教育部(2008)國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技領域與美國科學教育標準(NRC，1996)，在科學探究能力方面兩者都強調：1.觀察，2.形成問題，3.變項確認，4.設計並實施調查研究，5.資料收集與詮釋，6.科學社群的溝通，7.獲得結論和重新建構科學概念知識。研究者參考國內學者之研究、教育部(2008) 國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技領域及 NSES，將科學探究能力分為四個面向：1.形成問題或假說的能力。2.設計研究的能力。3.收集呈現數據的能力。4.分析解釋結果的能力。在這四個能力向度中，又包含了「科學知識的應用」、「溝通與傳達」、「科學探究的本質」三個層面，如表 2-1-2：科學探究能力的三個層面。表 2-1- 2：科學探究能力的三個層面層面科學知識的應用(a) 形成問題或假說的能力(F) 設計研究的能力(D). 溝通與傳達(c). 科學探究的本質(n). F-a.概念的應用. F-c.問題的形成. F-n.問題的適切性. D-a.變因的控制. D-c.步驟的完備性. D-n.數據的適切性. 13.

(24) 收集呈現數據的能力(P) 分析解釋結果的能力(A). P-a.數據的記錄. P-c.數據的組織. P-n.數據的轉換. A-a.分析解釋的結果. A-c.對主題的討論. A-n.檢視及評估. 參、科學探究相關研究國內關於科學探究的相關研究相當的多，研究的對象從小學一直到大學生都有。本研究是透過資訊融入小組合作學習以增進國小學童科學探究能力，茲列舉相關研究數例如下：王博賢(2009)以台北市某國小五年級學生為研究對象，利用「知識論壇」 (Knowledge Forum，一個以知識翻新(knowledge-building)教育思想為核心所建立的電腦輔助合作學習平台，進行教學並比較教學前後，在「科學學習歷程」與「科學合作概念」上的改變情形。其研究結論有：一、知識翻新教學有助於促進學生間的互動學習。二、在知識翻新教學後，學生有更多以合作為基礎的探究活動。三、研究中的小學生已普遍有合作的理念，但仍停留在分工合作的觀點。四、知識翻新教學可以有助於幫助學生形成以創新為主的合作觀。吳玲綺(2007)以高屏地區國小教師及其學童為研究對象。透過研究者所編「國小教師科學探究教學態度問卷」、「國小學童科學探究學習態度問卷」為研究工具，隨機抽樣 50 位自然與生活科技領域教師及 1750 位學童進行問卷調查。結果主要研究發現如下：一、高屏地區國小教師對科學探究本質認知與教學態度持正向肯定。二、年齡及年資自變項在科學探究本質認知達顯著差異(P＜.05)。三、年齡自變項在教學態度達顯著差異(P＜.05)。四、高屏地區國小學童對科學探究本質認知與學習態度持正向肯定。五、教師之科學探究本質認知與教學態度影響學生學習態度。唐偉成(2008)以紮根理論作為研究方法，探討老師、父母、同儕與物理環境等社會因素對於國小學童從事科學探究活動的影響。其研究發現：. 14.

(25) 一、老師的影響：在科學探究活動中，老師是學生模仿的對象、答案的提供者與評價者，也是給予獎勵與懲罰的人。二、父母的影響：父母親的職業提供了孩子早期的認知環境，也形成了學生對特定領域的興趣以及探究傾向。三、同儕的影響：同儕之間存在著競爭、合作、批評、接納與肯定等互動行為。同儕的批評降低了學生的自我效能，讓學生面對問題裹足不前或是順從與眾人的意見。四、物理環境的影響：電視、網路與書籍中的各類資訊是學生搜尋資料、吸收新知的重要途徑，所以是學生產生問題、解決問題的重要基礎。李佩倫(2006)以網路資源在國小五年級進行科學探究教學，主要的目的在於探求利用網路資源進行探究教學活動之行動研究歷程、發掘網路教材呈現的問題及教學中解決方法、以及利用網路資源進行探究教學的學習成效。研究結果顯示，資訊科技支援探究教學的模式在國小實施是可行的。而利用網路資源進行科學探究教學時，教師主要面臨的困難，包括資訊設備管理使用的限制、學生缺乏利用資訊學習經驗、以及網路教材的一些問題。而學生經由本研究的教學後，在知識學習上有顯著的進步；在技能方面，雖然探究能力沒有顯著差異，但質性資料分析發現學生間的溝通合作及展示成果能力有所進步；在態度方面，學生對科學教育網及教學方式皆持較肯定的看法。張維佐(2002)以國小五年級中選取 12 人，探討如何將網路化歷程檔案融入科學探究活動中，其中科學探究活動是讓學生學習如何去進行科學的學習；而發展網路化歷程檔案系統，則可讓學生將學習成果呈現於 WWW 上，透過 WWW 來製作、更新自己的歷程檔案或是與同儕共享學習成果。研究過程透過現場觀察紀錄、晤談、網路化歷程檔案、及問卷等多元化的資料來源做質的分析，反覆進行分析歸納、持續比較與三角校正。研究的主要發現有二，即：一、網路化歷程檔案系統，可讓學生有足夠的時間、空間、和勇氣，彼此討論、思考、分享而呈現出個人的學習成果。而教師也可據此瞭解學生的努力、進步的情形和達成多少學習的目標。二、網路化歷程檔案融入科學探究活動時，在教學策略上，可先讓學生現場觀察探索後，其次在網際網路上進行發表與討論，再配合口頭的方式做更深入的互動。. 15.

(26) 科學探究教學不應只是一種教學方法與策略，它應包含教師的「教」與學生的「學」。在教師的部分，除了教學的基本知能外，對於「科學本質」和「知識形成」兩方面都必須清楚理解。而教師的核心信念，對於表徵於外的教學方法有決定性的影響。因而在實施探究教學時，必須對於原以目標或內容為導向的教學理念作出改變，以建構主義作為實施探究的基本精神。在學生方面：探究學習可以讓學生體會，如何透過科學方法解釋科學現象，利用收集證據來解釋問題。透過探究的歷程，使新舊知識得以連結，並以討論的方式形成主張。此一過程，學生並不只是學到科學的內容知識，對於科學本質、過程技能及探究能力都有影響。. 16.

(27) 第二節透過合作學習達成知識的建構. 壹、何謂合作學習合作學習是一種具有結構性、系統性的教學策略。合作學習是一種將個別學生組成小組或團隊，然後藉由成員間的合作已達成特定教學目標的策略(Ellis，2001)(引自王金國、張新仁，2003)。目前已有很多的研究證實它比競爭式學習或個別式學習，更能提升學生的學習動機、學習成就及合作技巧的表現，它是一項值得教師在教學中採用的教學策略(Johnson, Johnson & Stanne, 2000；Slavin, 1994)。合作學習常常被誤認為一般學習分組，合作學習分組方式與一般學習分組的分組方式有很大的不同，在教學過程中組員的互動、師生的互動也有很大的差異。比較其差異性如 2-2-1：合作學習分組與傳統學習分組比較表。表 2-2- 1：合作學習分組與傳統學習分組比較表合作學習分組. 一般學習分組. 分組方式. 異質性分組. 任意或同質性分組. 組員人數. 2-5 人. 無固定人數. 組員互動. 分擔式領導. 指派式領導. 執行學習任務. 組員合力完成. 組員個別完成. 依賴程度. 注重團體聯合表現. 注重個別表現. 成員關係. 相輔相成，關係密切. 獨立學習，關係淡薄. 學習評量. 兼重團體與個別學習成就. 只重視個別學習成就. 學習活動. 團體指導、小組討論、分享資. 很少顧及他人學習情形，沒有互. 料、彼此溝通、支援協助. 動關係. 教師指導方式. 教導社會技巧. 不重視社會技巧. 教師地位. 監控小組工作、文件觀察. 教師不監控小組或提供回饋. 班級管理. 教師與學生共同解決問題. 教師建立規則並解決問題. 17.

(28) 合作學習教師必須計畫性的分組，而且在學生學習過程中必須不斷進行觀察與調整。學生則必須不斷透過分工合作，達成學習目標。教師與學生是互相合作，達成教與學的任務，不再是獨立的兩個群體。美國國家科學教育標準(NRC，1996)教學標準 E 亦規範教師與學生共同合作完成教學任務。合作學習分組既是一個具有結構性、系統性的教學策略，又必須要達成特定教學目標的策略，因此在進行合作學習時就必須遵循一定的規則。黃政傑、林佩璇(1996)整理出合作學習六個特質：一、異質分組：依照學生的學習能力、性別、社經背景等，分配到不同的小組，互相指導來學習。二、積極互賴：學生必須了解自己和小組的相互關係，每個小組都必須有共同的使命感來完成任務。三、面對面的助長式互動：組內學生可以經由彼此的討論與提供意見相互學習。四、評鑑個人學習績效：小組的成功必須是每個組員都成功。五、人際技巧：每一個成員都必須進行兩方面的學習，其一為學習有關的任務工作，其二為參與小組學習必備的人際溝通技巧。六、團體歷程：團體歷程式分析小組目標達成的程度，小組成員一起工作的成效，其行為的表現是否有助於目標的達成。從上述六個特質中可以發現，合作學習比一般學習分組更強調合作關係，更強調組員間的溝通。林達森(2001)指出，合作學習的運作原理大致包含 1.特長互補原理、2.個別績效計量原理、3.成功機會均等原理、4.群體目標、5.資源共用原理、6.團隊競爭、7.適應個別需求原理、8.任務結構原理。綜合上述，合作學習的方式多樣化，任何一種方式不一定要包含所有的特質與原理，因此在執行上差異度很大，只是共通點都是在小組中一起學習並且互相協助。. 貳、合作學習的教學策略教師欲進行合作教學時，應該要就學生的學習背景、教師的教學經驗選擇合作學習的教學策略。合作學習主要的教學策略有：1.學生小組成就區分法、2.團體探究法、3. 拼圖法(吳耀明，2005)。從學生在合作學習歷程面向，比較三種教學策略，如表 2-2-2：合作學習法比較。. 18.

(29) 表 2-2- 2：合作學習法之比較學習類型學生小組成就區分法分組歷程. 學習目標. 任務難度. 團體探究法. 拼圖法第四代. 採異質性分組，以過. 採隨機分派，小組成. 分組可能是異質的、. 去的學業表現、性. 員對某一有興趣的主. 隨機的共同興趣或語. 別、種族等為依據. 題共同決定。. 言同質性的。. 所有成員都能精熟學. 透過全班參與所決定. 小組在學習情境具有. 習材料或是改進個人. 的合作計畫及各小組. 共同的目標. 的表現以獲得團隊的. 自己決定的研究所達. 表揚或獎勵. 成的共識. 需要討論和相互幫忙. 透過合作計畫建立. 才能成功學習資源. 資源平均分配. 學生必須相互依賴以完成工作. 供探究的資源被分配. 組內成員可分配不同. 在各組及組內. 資源，不同原屬小組也可使用不同教材. 同儕互動. 利用隊名來營造小組. 藉由合作的規範相互. 班級和小組共同努力. 氣氛. 的幫忙、分享觀念及. 營造氣氛. 訊息、小組結構. 小組的結構不是很明. 小組結構不全然是由. 分成員屬小組與專家. 確. 教師決定，而是由在. 小組. 不同探究階段中的學生來決定分組學生地位. 領導角色. 不特別注意學生在小. 注意學生可能產生的. 組中所受的待遇. 情況，但這並不是這狀況，但不是此方法. 沒有特定的小組長，. 關注可能出現的學生. 個方法要特別關心的. 的主要功能. 選擇組長是一種權力. 領導角色是透過不同. 的分享. 的結構和角色變換來分享的. 19.

(30) 基於學生第一次進行合作學習法，又須考慮資訊融入等因素，故本研究採用小組成就區分法作為主要教學策略。在教學過程中一直使用相同的策略，學生可能因此而失去學習動機，因此在整個教學歷程中會混用其他策略，如小組競賽。. 參、合作學習與知識建構社會建構主義認為知識是透過與別人磋商的社會建構歷程，而合作學習被視為一種社會建構的教學環境。建構主義學習為一種主動建構的歷程，強調讓學生產生多元化的觀點，並鼓勵學生主動思考，運用精進的學習技巧，如圖形或表格，主動將新知識與舊知識連結，並對新知識加以詮釋(Reigeluth，1983)(引自吳曜明，2005)。由此可知，學生在透過合作學習建構知識時，一方面要廣泛吸收知識，另一方面要學習精進的技巧，亦即要有適當的學習工具。本研究即嘗試以資訊融入合作學習的方式，提供學生適當的工具如表 2-2- 3：知識建構歷程與資訊工具對照表。表 2-2- 3：知識建構歷程與資訊工具對照表知識建構歷程. 資訊工具. 吸收多元觀點. 網路瀏覽器. 精進學習技巧. 電腦輔助繪製心智圖. 溝通技巧. 網路討論區. 國小學童在小組成員的討論過程中，常常因為沒有適當的工具或素材而變成一種閒聊，最後結果往往是沒有結論或是得不到學習成效。因此在國小階段進行小組討論，要先教會學生找資料及學會討論模式。網路搜尋資料是一快速而有效的方法，許意苹(2007) 整理多位學者論點整理歸納網路搜尋的四個步驟：一、了解與分析問題。二、形成關鍵詞。三、進行搜尋。四、提取資料與修正。如果有效教導學生透過網路搜尋資料，將有效堤供學生在討論時的素材，同時也增加學生的相關知識。黃建瑜(1999)認為合作學習是一種系統化、結構化的教學策略，將. 20.

(31) 不同背景的學生分配於不同小組，教學活動經過精緻化的設計，在分工合作和社會互動中共同完成學習目標。張敬宜(2001)在其研究中指出多元學習情境具有下列之特色：一、注重兒童遊戲玩耍的權益。二、注重在生活情境中的學習與運用。三、透過主題探索活動提升兒童的能力。四、多樣化的教學活動共教學者選取。五、具成長性、擴展性。然而學生收集很多資料之後，如果沒有加以整理仍是一些零散的資料，並不能成為建構知識的素材，心智圖提供學生在小組討論時一個良好的工具。心智圖有其他不同的名稱如：心智繪圖法、心智地圖、心靈繪圖、思緒構圖…等等。 Buzan 對心智圖的定義：一張集中了所有關連資訊的語意網路或認知體系圖像，以思緒綻放為本並運用思緒流動方法串聯相關概念性思考的一種輔助思考的工具。(羅玲妃譯，1997；孫易新，2002)。因而當小組在討論時，因為使用網路蒐集資料，而增加討論的素材；同時使用心智圖做為討論的工具，而使得合作有實質的內容與討論的框架。學生運用心智圖於課堂練習中，對學習是有幫助的(Budd，2004)。心智圖是多感官工具，可以幫助學生對資料的組織、整合及記憶(D’Antoni ,Zipp, & Olson ,2009)。運用心智圖作為寫作策略，對學生的寫作學習是有幫助的(Al-Jarf ,2009)。在商業上越來越多案例使用心智圖，因為心智圖對於解決問題和發展創意的活動相當適合(Gilhooly ,2006)。從以上的文獻，可以了解心智圖對於學生得學習具有正向效果，而且是用在各種領域。心智圖本身是一個工具，可以有各種不同的用法，以適應各種學習行為。. 肆、國內合作學習相關研究國內針對小學階段有關合作學習的研究有很多篇，所針對的教學領域包含了語文、社會、自然與生活科技領域，多數證明合作學習有助於學生學習效果、學習動機、學習態度等方面有正面之提升。茲舉例如下：周立勳(1994)以國小四年級三班144人及五年級三班139人，進行四週的實驗研究，探討同儕互動對學生學習動機、學業成就之影響。本研究獲致五項結論：1.國小班級分組合作學習對改善學生學習表現具有一定程度的積極效果；2.國小班級分組合作學習與. 21.

(32) 學生個人特質影響學習表現之交互作用仍不明顯；3.在國小班級分組合作學習中，團體互動經驗是影響學生學習表現的關鍵；在國小班級分組合作學習中，運用合作與競爭團體獎勵結構對學生學習表現無顯著積極的影響；在國小班級分組合作學習中，團體獎勵結果對學生學習表現的影響重於團體獎勵結構。李秋芳(2002)對國小六年級37名學生進行為期一年之行動研究。研究目的在瞭解國小高年級社會科合作學習對師生間社會互動的影響，學生在學習能力的反應，以及在學習動機的表現，並剖析教師進行研究對提昇教師專業知能的狀況。主要有下列發現：一、社會科合作學習對師生間社會互動的表現，有積極的效果。二、合作學習對學生學習能力的反應，有一定程度的效果。三、在輕鬆愉快的合作氣氛下，能增進學生學習的動機。四、研究者從行動中，獲得的專業成長不計其數；能提昇社會科教學知能、能設計適合學生能力的教學活動、能適當的調整教學策略、能轉變教師的信念以及從進修中增進自我成長，使教學更活潑更富挑戰性。王金國、張新仁(2003)針對國小六年級一班師生，包括一位教師及三十九位學生進行十二週國語科的教學研究。其研究目的旨在瞭解教師實施合作學習之主要活動、課後反省焦點、遭遇的問題與解決方法、及實施合作學習後師生之成長與回饋。其發現實施國語科合作學習後，師生均獲成長，並給予正面回饋。林保男(2010)以行動研究方式，在國小三年級語文課程中，以概念構圖教學策略配合合作學習的學習方式以期提升學生的閱讀理解能力，並增進學生學習的動機和興趣。其得到研究結果：1.以共同學習的方式能提升學生概念構圖的能力。2.以概念構圖教學結合合作學習能提升學生的閱讀理解能力。3.以概念構圖教學結合合作學習能提升學生學習的自信心。4.以概念構圖教學結合合作學習能提升學生學習閱讀策略的興趣。5.以概念構圖教學結合合作學習能提升學生口語表達能力之成效。徐玉萍(2009)以國小三年級學童為研究對象共 63 人，為期 6 週的準實驗研究中發現，在環境教育融入自然與生活科技領域教學的情形方面發現: 一、實驗組八成(80%)學童能體認環境教育課程目標。二、學童對菜圃種植興趣盎然。從上述的研究中可發現，合作學習可以提升學生的學業成就、注意力；促進學生的學習動機，提升學生主動學習的態度並互相學習模仿。所以它是一個練習社會學習技巧. 22.

(33) 的良好教學策略。美國國家科學教育標準在其教學標準 B 指出，要設法使學生們認識到並擔負起他們在自己的學習中所應擔負的那份責任，並且努力達成(NRC，1996)。所以合作學習不僅提供一個良好的學習環境，共重要的是把學習責任回歸給學生，符合以學生為主體的教學趨勢。國小學童在學習動機上雖然非常強烈，但是學習的基本方法卻是很薄弱。在實際教學上，教導學生使用正確的學習方法，可以延續學生的學習動機，以及獲得比較好的學習成效。因此本研究嘗試以行動研究的方式探討實施資訊融融入合作學習的歷程，藉由研究者的省思與發現，將研究結果做為改進自然與生活科技領域教學之參考。. 23.

(34) 第三節資訊融入運用於合作學習中. 壹、何謂資訊融入在資訊化的社會中，培養每個國民具備運用資訊科技的基本知識與技能，已為世界各國教育發展的共同趨勢。傳統的讀、寫、算基本素養已不足以因應資訊社會的需求，具備資訊科技的能力儼然成為現代國民應具備的第四種基本素養(教育部，2008)。同時教育部(2008)國民中小學九年一貫課程綱要重大議題(資訊教育)中明訂課程目標為：一、導引學生瞭解資訊與網路科技與日常生活的關係。二、培養學生使用資訊與網路科技的基本知識與技能。三、增進學生利用各種資訊與網路科技技能，進行資料的搜尋、處理、分析、展示與溝通的能力。四、培養學生運用資訊科技進行邏輯思維的習慣，以有效解決日常生活與學習的問題。五、導引學生瞭解資訊倫理、資訊安全及資訊相關法律等相關議題。六、培養學生使用資訊與網路科技的正確態度，應用資訊科技提升人文關懷，增進合作、主動學習的能力。課程目標第三項中，資料的搜尋、處理、分析、展示與溝通的能力與科學探究能力有密切的關係。美國科學教育標準(NRC，1996)列出 K5 到 K8 應該具備的探究能力中的第三項，使用適當的工具和技術收集、分析和解釋資料：運用電腦來收集資料、整理並呈現證據，學生應該要能使用軟硬體來接收、收集、儲存、修正並組織資料。資訊化雖然非常重要，但在資訊與教學結合的過程中，並不是一股腦全部電腦化。王全世(2000)即指出資訊化不等於電腦化，但是以電腦與網路作為資訊的主要來源。從早期的電腦輔助教學、多媒體教學進步至今的網路教學時代。透過遠距離教學可不受時空的限制，教師不一定要自己開發程式，卻可讓學生得到學習上的協助(李忠謀、邱瓊芳，1999)。. 24.

(35) 貳、資訊融入合作學習中在過去的教學環境中是以教師為中心，因此對於教學方向及進度都能有良好的掌握，而學生通常是單純的接受知識並進行個人學習。在學生方面，容易養成僅記憶教師所傳達知識的習慣，而不去了解知識的脈絡。在教師方面，面對不同學習背景及程度的學生時，必須遷就大多數的學生，無法兼顧低學習成就或有特殊能力的學生。在資訊融入的教學活動中，則由學生主動進行學習，教師僅是扮演引導者；因此學生可以擁有個人化的學習進度，對學習方式也具有高度的自主性(吳俞民,2003)。教育部(2008)於中小學資訊教育白皮書中列舉資訊教育的目標：一、培養學生應用資訊科技解決問題的能力。二、培養學生使用資訊科技的正確觀念。三、保障並促進師生的數位機會均等。四、培訓具備資訊科技應用能力的教師。五、發展多元的數位教學資源。六、提升教室和校園的軟硬體設備與網路服務。七、發展並推廣各校在教學上應用資訊科技的特色。八、建立健全的資訊科技教育行政機制。學生獲得科學常識的管道多元化後，教師如果只是採用講述式教學，以知識傳輸的方式進行教學，無法滿足學生的好奇心與期待。即便是上實驗課程，若只是按規定操作，學生亦無法學習到相關的科學知識與技能，同時也使得學生的學習動機低落。蔡執仲、段曉林(2005)指出，學生在整體動機的差異上，只要教師進行以學生及探究為主教學改變，其學習理化動機應有顯著成效；傳統的講述教學，使學生對理化的學習動機不斷下降，而教師利用課本內原本的素材，進行探究式實驗教學，便能對學生的動機有正向的影響，能夠提升並維持學習動機。許暉東(2010)指出：根據本實驗質化研究結果顯示，資訊科技融入合作學習有助於學生增加其學習的自信心，並透過小組內及小組間的觀摩，促進積極的學習態度及創造一個學習氣氛良好、師生互動頻繁的環境；此外，教師若能選擇數位化的學習環境，有助於實施資訊融入合作學習的課程進行，並能善用動態的資訊素材及團體績效制度，激勵學生學習企圖心，使小組合作學習的狀況更良好，學習成效亦會更顯著。. 25.

(36) 在教學過程中，若能採用適當的教學策略吸引學生，學生學習動機強，則事半功倍學習效果也會較佳。莊淑如(2002)在其研究中指出學生對於資訊融入自然與生活科技科領域的教學抱持正向、肯定的態度，認為增加對自然與生活科技領域、電腦學習活動的興趣與能力，學生的相關資訊素養得到提升，最喜歡與滿意試算表軟體相關的學習活動。而楊詩潔(2004)在「資訊融入自然與生活科技領域教學之影響－以南勢國小為例」研究中發現：一、資訊科技融入自然與生活科技領域教學對科學態度的影響 (一)、學生在科學態度轉變上會因採用不同的教學法而有所差異，資訊融入教學組的學生表現會高於傳統教學組的學生。 (二)、在採取不同教學法的情況下，不同性別的學生在科學態度上並沒有差異，亦即性別並不影響不同教學法下的科學態度。 (三)、在採取不同教學法的情況下，不同能力水準的學生在科學態度上並沒有差異，亦即能力水準並不影響不同教學法下的科學態度。二、資訊科技融入自然與生活科技領域教學對學習成就的影響 (一)、學生在學習成就改變上會因採用不同的教學法而有所差異，資訊融入教學組的學生表現會高於傳統教學組的學生。 (二)、在採取不同教學法的情況下，不同性別的學生在學習成就上並沒有差異，亦即性別並不影響不同教學法下的學習成就。 (三)、在採取不同教學法的情況下，不同能力水準的學生在學習成就上並沒有差異，亦即能力水準並不影響不同教學法下的學習在自由度越來越高的學習環境中，自發性低的學生往往不會安排時間及運用學習策略，導致學習效果不彰。而自發性高的學生除了會安排時間及規劃學習目標外，也會督促自己為達成目標而努力，因而會有較好的學習成效。因此教學者在教導學生知識的同時，若能讓學生養成良好的自律學習習慣，對於提升學習成效將有莫大的幫助。王長青 (2008)在「透過群組教室進行資訊融入合作式學習對國小學生自然與生活科技領域學習成效之研究」中發現：在群組教室進行資訊融入合作式學習，對學生在自然與生活科技領域學習成就方面是有正面幫助的，且對提升學生對自然與生活科技領域的態度方面也. 26.