探究式學習對於提升高中地理科核心素養學習成效之研究

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(1)國立臺灣師範大學文學院地理學系. 碩士論文 Department of Geography College of Liberal Arts. National Taiwan Normal University Master’s Thesis. 探究式學習對於提升高中地理科核心素養學習成效之研究. Promoting Learning and Achievements of the Core Competencies for Geography in Senior High School Through Inquiry-based Learning. 藍振皓 Lan, Chen-Hao. 指導教授：陳哲銘博士 Advisor: Chen, Che-Ming, Ph.D.. 中. 華. 民. 國. 1. 0. July 2020. 9. 年. 7. 月.

(2) 探究式學習對於提升高中地理科核心素養學習成效之研究摘要本研究旨在針對高中地理科進行探究式學習課程設計，檢視實施探究式學習對於核心素養的學習成效，以及其對於不同程度的學生之核心素養學習成效之差異，以期培養具備核心素養的主動終身學習者。本研究採用「5E 探究式學習模式」來設計教學流程與學生活動，而教學設計的主軸則依照探究的路徑，將每個地理議題以一連串有難度層次、由淺至深，並具有邏輯順序的「關鍵問題」方式來呈現。本研究使用準實驗研究法，於課程前後進行核心素養的前後測，同時輔以質性訪談與學習歷程資料等分析，以綜合檢視核心素養的學習成效。研究結果發現本研究設計之探究式學習課程適用於十二年國教的高中地理科，而實施探究式學習不但有助於提升高中地理科的核心素養，同時也適用於不同程度的學生，但對於認知能力的提升則與講述法沒有顯著差異。探究式學習相較於講述法的主要優點在於有利營造自由討論的學習環境，進而達到以「學生為中心」的教學願景。. 關鍵字：探究式學習、核心素養、高中地理科、十二年國教. I.

(3) Promoting Learning and Achievements of the Core Competencies for Geography in Senior High School Through Inquiry-based Learning Abstract The purpose of the study is to design an inquiry-based learning course for geography in senior high school. The learning effects of the core competencies and the difference between students of two different levels were examined. This study uses the "5E Inquiry-based Learning" to design the teaching process. Each geographical issue is presented in a series of "critical questions" with a difficulty level, from easy to hard, and with a logical sequence. The quasi-experimental design, was adopted and the pre-test, and post-test were conducted to the students. Meanwhile, the semi-structured interview and the documentary about the learning process were also used to analyze and explain the research results. The findings of this study shown that the inquiry-based learning course is suitable for geography in senior high school. It not only promotes the learning effects of the core competencies, but also benefits for the students of different levels. However, there is no significant difference in cognitive ability between the group of inquiry-based learning and the group of didactic teaching. The major merit of inquiry-based learning is creating a learning environment of free discussion, so that the vision of "student-centered" learning can be achieved.. Key words: inquiry-based leaning, core competencies, Senior High School Geography, 12-Year Basic Education. II.

(4) 目錄第一章. 緒論............................................................................................................1. 第一節. 研究背景與動機 .................................................................................1. 第二節. 研究目的 ............................................................................................6. 第二章. 文獻回顧 ....................................................................................................7. 第一節. 探究式學習（Inquiry-based Learning）.............................................7. 第二節. 地理教育與探究式學習 ................................................................... 15. 第三章. 研究方法與教學設計 ...............................................................................24. 第一節. 研究流程 .......................................................................................... 24. 第二節. 研究對象 .......................................................................................... 27. 第三節. 研究工具 .......................................................................................... 31. 第四節. 探究式學習設計 ...............................................................................40. 第四章. 研究結果與討論 ...................................................................................... 82. 第一節. 高中地理科核心素養前後測分析 .................................................... 82. 第二節. 學生學習成果分析 ...........................................................................92. 第三節. 學生課程滿意度分析 ..................................................................... 110. 第五章. 結論與建議 ............................................................................................ 136. 第一節. 結論 ................................................................................................ 136. 第二節. 建議與檢討 .................................................................................... 140. 參考文獻 ............................................................................................................... 144 附錄 ....................................................................................................................... 149 附錄一. 高中地理科核心素養前後測預試試題分析 .................................. 149. 附錄二. 高中地理科核心素養前後測試題 .................................................. 150. 附錄三. 學生態度評量表 ............................................................................. 167. 附錄四. 探究式學習單暨參考答案 ............................................................. 172. III.

(5) 附錄五. 探究式學習單評量表分析 ............................................................. 194. 附錄六. 學生態度量表分析 ......................................................................... 200. 附錄七. 小組探究過程評量表分析 ............................................................. 206. IV.

(6) 圖次圖 2-2-1. 教學與學習光譜 ..................................................................................... 19. 圖 2-2-2. 地理探究的路徑模式 .............................................................................21. 圖 3-1-1. 研究流程 ................................................................................................ 26. 圖 3-4-1. 探究小組座位排列 ................................................................................. 77. 圖 4-2-1. 探究式學習單各主題小組總平均 .......................................................... 96. 圖 4-2-2. 探究式學習單核心素養總平均 .............................................................. 97. 圖 4-2-3. 小組討論與分享活動 ........................................................................... 105. 圖 4-2-4. 小組探究過程....................................................................................... 107. 圖 4-2-5. 臺灣要不要廢核？小組探究活動過程 ................................................ 109. 圖 4-2-6. 臺灣要不要廢核？小組探究活動成果 ................................................ 109. V.

(7) 表次表 2-1-1. 5E 探究式學習模式各階段的教學活動 ............................................... 11. 表 2-1-2. 《探究與國家科學教育標準》探究式學習的五個共同階段................ 12. 表 2-1-3. 教室情境脈絡中實施探究式學習的基本特徵和型態的變異..............13. 表 2-2-1. 地理探究路徑與學習階段的關鍵問題 ................................................ 20. 表 2-2-2. 地理探究路徑中關鍵問題的一般層次結構.........................................22. 表 3-2-1. 甲班與乙班學年成績獨立樣本 t 檢定 ................................................. 28. 表 3-2-2. 甲班與丙班學年成績獨立樣本 t 檢定 ................................................. 29. 表 3-2-3. 乙班與丙班學年成績獨立樣本 t 檢定 ................................................. 29. 表 3-2-4. 107 學年度上學期研究者於甲、乙、丙班之課表 .............................. 30. 表 3-3-1. 試題效度審查之專家一覽表................................................................ 32. 表 3-3-2. 高中地理科核心素養前後測預試試題雙向細目表 ............................. 32. 表 3-3-3. 探究式學習單評量規準 .......................................................................37. 表 3-3-4. 小組探究過程評量規準 .......................................................................38. 表 3-3-5. 學生態度量表的內部一致性分析 ........................................................ 39. 表 3-3-6. 學生課程滿意度半結構晤談問卷訪談大綱.........................................39. 表 3-4-1. 5E 探究式學習流程..............................................................................41. 表 3-4-2. 教學內容的探究問題 ...........................................................................43. 表 3-4-3. 水資源課程設計架構 ...........................................................................48. 表 3-4-4. 水資源單元學習教案 ...........................................................................49. 表 3-4-5. 糧食資源課程設計架 ...........................................................................52. 表 3-4-6. 糧食資源單元學習教案 .......................................................................53. 表 3-4-7. 能源開發課程設計架構 .......................................................................57. 表 3-4-8. 能源開發單元學習教案 .......................................................................58. 表 3-4-9. 自然災害：洪患課程設計架構 ............................................................ 61. VI.

(8) 表 3-4-10. 自然災害：洪患單元學習教案 ............................................................ 62. 表 3-4-11 自然災害：崩塌及土石流課程設計架構.............................................66 表 3-4-12. 自然災害：崩塌及土石流單元學習教案 ............................................67. 表 3-4-13. 氣候變遷：全球暖化課程設計架構 .................................................... 71. 表 3-4-14. 氣候變遷：全球暖化單元學習教案 .................................................... 72. 表 3-4-15. 探究式學習課程規劃表 .......................................................................76. 表 4-1-1. 高中地理科核心素養前後測成對樣本 t 檢定...................................... 83. 表 4-1-2. 107 學年度第一學期第一、二次期中測驗成對樣本 t 檢定 ...............84. 表 4-1-3. 高中地理科核心素養前後測獨立樣本 t 檢定...................................... 85. 表 4-1-4. 107 學年度第一學期第一、二次期中測驗獨立樣本 t 檢定 ...............87. 表 4-1-5. 第二次期中測驗高分組的單因子共變異數分析 ................................. 87. 表 4-1-6. 第二次期中測驗高分組的單因子共變異數分析估計的邊際平均值 .. 87. 表 4-1-7. 高中地理科核心素養後測試題答對率 ................................................ 89. 表 4-2-1. 探究式學習單評量表分析 ................................................................... 93. 表 4-2-2. 探究式學習單小組評量分析................................................................ 95. 表 4-2-3. 探究式學習單核心素養總平均 ............................................................ 96. 表 4-2-4. 探究式學習單學習表現總平均 ............................................................ 97. 表 4-2-5. 探究式學習單表現優異與待加強的範例 ............................................99. 表 4-2-6. 學生態度量表分析 ............................................................................. 103. 表 4-2-7. 學生態度量表小組分析 ..................................................................... 104. 表 4-2-7. 小組探究過程評量表分析 ................................................................. 106. VII.

(9) 第一章第一節. 緒論. 研究背景與動機. “Tell me and I forget, teach me and I may remember, involve me and I learn.”― Benjamin Franklin 班傑明·富蘭克林曾說：「告訴我知識，我會忘記；教導我知識，我可能會記得；讓我深入其中，我才能真正的學習到知識並能運用。」一直以來，教育的理念與思潮不斷的推陳出新，皆以期培養及孕育學生能夠擁有與符合在面對未來社會時，其所需的綜合能力。而近年來，以「學生中心」的教學策略則成為興盛的教育主流，其浪潮襲捲全球，並改變教學的方式，期許能讓學生成為學習的主動者，掌握學習的主導權。台灣的教育潮流也自民國 18 年訂定國家課程規範起，隨著整體國際趨勢而持續修訂與進步，以求課程能與時俱進。民國 57 年起實施九年國民教育，以培養健全國民為宗旨。而至民國 88 年〈教育基本法〉欲延長國民基本教育之年限，以因應社會發展之所需。終於至民國 100 年正式啟動十二年國民基本教育（以下簡稱十二年國教），參考世界先進國家國民教育發展經驗，並融入各項原則，以期符合世界教育發展潮流（教育部，2014）。《十二年國教實施計畫》表示其主要精神為「成就每一個孩子」，並以九年國民教育為基礎，進而採取五大理念推動其發展，如：有教無類、因材施教、適性揚才等（教育部，2015）。其中，因材施教強調面對不同類型的學生，應透過不同的課程與分組教學方式施教。而教育部（2014）提出十二年國教之課程發展本於全人教育的精神，以「自發」、「互動」、「共好」為理念，並強調學生是自動自發主動的學習者，學校教育應善誘學生的學習動機與熱情，引導學生妥善開展與自我、與他人、與社會、與自然的各種互動能力，協助學生應用及實踐所學、體驗生命意義，願意致力社會、自然與文化的永續發展。因此，十二年國教的理念與課程發展皆強調將學習的焦點聚焦於學生本身，學生為主動的學習者，教學 1.

(10) 應以「學生為中心」；而教師的教學方法應將依其教學對象、教學目標等不同而有所轉變，並以分組互動討論等多元教學方式，培養學生擁有各項綜合能力。此外，其理念所強調之人與社會、自然、文化等互動能力，以及其所致力之永續發展等，皆與地理科所重視人地互動傳統的學科本質相當有關，亦可顯示地理科在十二年國教發展中的重要性。然而一直以來，台灣的教育環境長期處於考試領導教學的升學主義氛圍，教學內容多以記憶性的知識為主，甚至僅聚焦於提升考試技巧與解題方法，造成學生的學習與生活環境脫節，學生缺乏解決生活問題的能力。而教師在教學上也主要為採取傳統講述式的教學策略。毛松霖、張菊秀（1997）表示傳統的教學方式是以「教師為中心」，教學的重點偏重在學生對於事實的學習，學生只是被動地接受教師灌輸的知識，而將知識儲存於短期記憶之中。因此，傳統以教師為中心的講述式教學，在 21 世紀這個知識爆炸且資訊隨手可得的時代，已無法培養學生習得面對未來的全面能力，更與十二年國教全人教育的理念相左。所以，在十二年國教的實施理念與免試入學、特色招生等政策推動之下，希冀過去以升學主義、考試領導教學的現象將逐漸式微，教學應回歸正常化。而以「教師為中心」的傳統講述式教學也應開始轉變，改變為符合十二年國教理念－以「學生為中心」，學生為主動學習者的教學方式。而教學模式與學習模式為一體兩面的關係，Joyce 與 Weil(1996)強調教學模式實際上就是學習模式，當我們幫助學生獲得訊息、觀念、技能、價值、思考方式、以及表達的方法，我們亦同時在教導他們如何學習。而臺北市在推動十二年國教的策略中更加注重「教師教學」及「學生學習」，並聚焦於「課程與教學」面向，期許透過其設計，讓學生真正成為學習主體，裝備 21 世紀應具之核心能力（丁亞雯，2012）。由此可知，教師的教學模式與策略，以及課程設計與規劃等面向，為具體落實十二年國教願景的關鍵重點。為落實十二年國教課程的理念與目標，教育部（2014）茲以三大面向、九大項目的「核心素養」作為課程發展之主軸，強調培養以人為本的「終身學習者」。 2.

(11) 而教育部（2014）提出的《十二年國民基本教育課程發展指引》中則表示核心素養為呼應十二年國教「成就每一個孩子」的願景，以全人教育為理念，透過結合生活情境、整合性學習和運用、探究與解決問題，讓學生潛能得以適性開展。同時，教育部（2014）公布的十二年國教的總體課程目標中也傳達課程需要啟迪學習的動機，培養好奇心、探索力、思考力、判斷力與行動力，願意以積極的態度、持續的動力進行探索與學習，進而啟發生命的潛能。而陳慧蓉（2015）也表示 21 世紀為知識經濟的時代，如何能夠掌握知識，用於問題解決，將是致勝的關鍵。然而，知識的掌握，取決於個人的探究與思辯能力。因此，藉由綜合十二年國教課程發展目標與指引皆可發現，探究能力與問題解決的學習為十二年國教核心素養，以及課程發展等目標所亟欲培養之重要能力。探究式學習（Inquiry-based learning）是透過發現問題與解決問題的一種學習方式，強調學生自主積極的投身學習。其主要目的在於教導學生以探究的精神來學習，擔負起自己的學習責任，選擇想探究的問題，並多方找尋資訊來解決這些問題（Berghoff et al. , 2000; Kuhn, 2008; Loyens and Rikers, 2011）。而探究式學習法則以此學習精神為基礎，強調以「學生為中心」，並在教師的引導下，讓學生通過觀察、閱讀、實驗、思考與討論等途徑去主動的探索，進而掌握與尋求解決問題的方法。是一種有系統、有組織的教學策略，並利用循序漸進的問題技巧，設計周密的教學歷程，以培養學生明確的認知概念、客觀的處事態度、獨立的思考能力，以及正確的價值觀念（國家教育研究院，2000）。因此，使用探究式學習法的教師認為學生是學習的主體，特別關心學生探究與解決問題的學習過程，並透過互動討論等方式激盪學生的思考與探究能力，以期培養學生習得自主行動與多元思考的學習態度，進而能夠實際應用於解決生活問題的目標。再加上近年來各國教育，也均相當重視學生的探究與問題解決能力。所以，探究式學習與教學法的內涵相當符合十二年國教的精神與願景－培養富含核心素養的主動終身學習者。探究式學習的發展歷史大約一百年，其在學校科學課程中已佔有一席之地 3.

(12) （Bybee and DeBoer, 1993）。在 1909 年，由 John Dewey 對美國科學促進學會提出其重要性。因此，科學教育是最早採用也最推崇探究式學習的學科，甚至有學者認為探究式學習就是源自科學實驗（Loyens and Rikers, 2011）。而國內對於探究式學習的相關研究，也幾乎集中於數學與自然領域的學科。因此，無論是國外還是國內，對於科學教育的探究式學習研究皆已相當充足，如：《美國探究與國家科學教育標準》和台灣教育部皆強調探究式學習可增進學生科學知識的深度理解、科學概念的遷移和生活問題的解決（NRC, 2000；教育部，2003）。而雖然科學領域為使用探究式學習的先驅且已臻成熟，但強調發現問題與解決問題的探究式學習也可應用於各領域的教學與學習。美國教育學者 H. Tuba 及 J. Bishop 將 1960 年代 R. Suchman 在自然學科的探究教學法加以修改，便成為社會科的教學方法之一（國家教育研究院，2000）。而林菁等（2014）發現社會學習領域的教學近年來也逐漸朝向探究式學習的方式改革。Biddulph et al.（2015）則表示地理探究式學習一直是英國地理教育的特點，其影響 1955 年的國家地理課程，以及 1970 至 1980 年代的課程發展計畫，甚至成為學歷證明的測驗內容試題。並在 2007 年的國家課程中也相當突出，進而於 2014 年成為普通中等教育證書1（GCSE）國家地理標準中的關鍵特徵。此外，澳洲統一課程評估與報告管理局（2011）確定地理課程的關鍵目標之一即是發展學生的求知慾及好奇心，並賦予學生建構、計劃和進行探究的能力。再者，吳育臻（2012）說明香港新高中地理科課程設計的特色是，必修部分全部以探究式學習的教學法，讓學生對當今世界的重大地理議題有充分的了解和討論。因此，透過綜覽國外課程發展與研究，即可了解探究式學習與教學法在國外的地理教育及國家課程發展等層面皆早已行之有年且相當完備。然而，國內研究與課程發展對於探究式學習的關注，在十二年國教前僅限於數學與自然等科學領域，其他學科幾乎難以得見其發展，更遑論社會領域中的地 1. 普通中等教育證書（General Certificate of Secondary Education, GCSE）為國際認可的學歷證明，為英國學生完成第一階段中等或中學教育的重要考試證書。課程時間為兩年，為中等教育的最後強制性課程。完成該課程後，學生可以繼續升讀 A Level 課程、大學預科課程或其他同等課程。 4.

(13) 理科。然而直至十二年國教的發展，社會領域課程才關注到探究的相關概念。但是，國外的地理教育早已長期結合探究式學習法，Matt（2008）表示地理科特別適合探究式學習方法，因其具有跨學科的性質，使地理科的學習目標與探究式學習的目標一致，讓學生能夠在學習過程中整合不同的知識體系。並且又以在自然地理課程中使用探究式學習能夠帶來非常多的優勢（Petra et al. , 2016）。因此，本研究將以十二年國教欲培養主動的終身學習者之願景為主軸，輔以核心素養的精神理念，並以「學生為中心」的探究式學習為教學軸心，應用於高中地理科的內容，進而聚焦於教師教學策略的改變－使用探究式學習法對於學生學習成效等影響。. 5.

(14) 第二節. 研究目的. 十二年國教秉持著全人教育的精神，並期望培養具備核心素養的主動終身學習者。而探究式學習與教學法以「學生為中心」等目標也與十二年國教的理念相符，成為適合培養符合十二年國教願景的學習與教學方法。而國外的地理教育也早已使用其內容於課程發展及教學策略中，甚至成為測驗試題。因此，本研究基於上述研究動機，欲以探究式學習法實施於高中地理科的課程。並透過相關的量化與質化資料分析學生的學習成效，進而檢視其核心素養的成效差異。故本研究目的歸納如下：一、設計一份高中地理科的探究式學習課程。二、探討實施探究式學習是否有助提升高中地理科核心素養的學習成效。三、檢視實施探究式學習對不同程度的學生地理科核心素養學習成效之差異。. 6.

(15) 第二章. 文獻回顧. 本章主要欲回顧並探討探究式學習的意涵與形式，及其實施內容，進而聚焦於地理教育在探究式學習的發展及特性，並藉此梳理及確立本研究的探究式學習之操作與實施形式。本章共分為兩節，依序為「探究式學習」、「地理教育與探究式學習」，分述如下：. 第一節. 探究式學習（Inquiry-based Learning）. 一、探究式學習的意涵探究（Inquiry）為一連串相關的智力活動，並使用各項方法去解決與問題有關的隱含關係，為定義和研究問題的過程，其包含形成問題、構思假設、設計解決方法等（轉引自楊秀停、王國華，2007）。雖然現在 Inquiry 常被認為與 Enquiry 同義，但若更仔細來看 Enquiry 為英式英語，其本義上較僅屬於問問題的層面；而 Inquiry 則為美式英語，其為較主流、較正式之用法，為探究問題的層級。而重視學生探究能力的探究式學習（Inquiry-based learning）即以此探究概念讓學生進行學習活動，為透過發現問題與解決問題的方式，強調學生自主積極的投身學習。其主要目的在於教導學生以探究的精神來學習，擔負起自己的學習責任，選擇想探究的問題，並多方找尋資訊來解決這些問題（Berghoff et al. , 2000; Kuhn, 2008; Loyens and Rikers, 2011）。而探究式學習法（Inquiry-based Learning）則以此學習精神為基礎，被視為一種引導學生發現問題及解決問題的教學方法。強調以「學生為中心」，並在教師安排適合的學習環境與引導下，讓學生通過觀察、閱讀、實驗、思考與討論等途徑去主動的探索，發現問題、確立問題，並提出可能的假設，進而掌握與尋求解決問題的方法（Trowbridge and Bybee, 1986；張靜儀，1995；張清濱，2000；劉宏文、張惠博，2001）。因此，學生在獲得知識的過程中學習，其角色不應該僅是知識的接受者，而應是主動的探究者（歐用生，1989）。探究式學習是一種有系統、有組織的教學策略，並利用循序漸進的問題技巧，設計周密的教學歷程， 7.

(16) 以培養學生明確的認知概念、客觀的處事態度、獨立的思考能力，以及正確的價值觀念（國家教育研究院，2000）。所以，由過去的文獻可知，實施探究式學習的教師著重於關心學生探究與解決問題的學習過程，認為學生是學習的主體。並透過完整課程的發問教學策略，引導學生互動討論等各種形式，激盪學生的思考與探究能力，進而能夠解決問題。而很容易與探究式學習法混淆的是問題導向式學習法（Problem-based learning），儘管兩者對於以學生為主的學習成效都有許多助益，然而在其本質與原則仍有不同。問題導向式學習法很早及主要是運用於醫學教育，以假設患者具有疾病問題的前提來解決複雜龐大的真實問題，如：醫學的臨床診斷；而探究式學習法最早則是起源於科學與實驗室的教學，並透過觀察真實的探究問題之演繹過程來直接的獲取知識，擁有較彈性、較多變化的教學模式，並對於問題具備較少的假設與前提，所以相較問題導向學習法能獲得更開放、更廣泛的知識（Feletti, 1993; Ayse and Sertac, 2011）。因此坊間許多早已運用核心問題等進行教學的學習法，其本質上都應屬於探究式學習的範疇。. 二、探究式學習的起源與發展探究式學習的發展歷史大約一百年，其在學校科學課程中已佔有一席之地（Bybee and DeBoer, 1993）。因此，科學教育是最早採用也最推崇探究式學習的學科，甚至有學者認為探究式學習就是源自科學實驗（Loyens and Rikers, 2011）。在 1990 年以前，教育學者多將科學視為知識的主體，並以直接的教學來教授知識。而在 1909 年，John Dewey 對美國科學促進學會提出批判，他指出科學教育不應過於強調訊息的累積，缺乏思考路徑與心智態度的學習。並認為知識存在於個體與環境的交互作用之中，強調學生在問題情境中藉由「做中學」（learning by doing）來學習。進而表示學生學習科學不只是學習知識而已，同時也應學習過程及方法（Dewey, 1933）。而到 1950 至 1970 年代，探究式學習已逐漸成為科學教學的趨勢，多位學者. 8.

(17) 所提出的理論如雨後春筍般出現，如：Bruner（1960）提出發現學習（discovery learning），強調應鼓勵學生藉由探究科學的活動來發展直觀和分析的技巧；心理學家 Gagne 也強調探究方法，他主張學習層階（hierarchy of learning levels），並針對不同年級學生培養不同階層的過程技能（Gagne, 1963）；同一時期，Schwab （1966）則鼓勵教師教學要用「探究過程」，並提倡一種開放式的「動手做」實驗研究上課方式，亦即「探究如何探究」的科學學習。因為他認為學校的科學只是將科學研究的結果轉至教材及學生身上，而忽略了邏輯、分析、和探究自然的過程。而其先驅性的做法，被後來的課程發展者及教科書作者所仿效，如化學、地球科學、物理、及中小學的綜合性自然科（洪振方，2003）。 1990 年代，探究式學習的內涵產生轉變，美國國家研究委員會（2000）指出不強調「演示和證明科學內容的活動」、「作為探究和實驗的科學」及「學生只將想法和結論告訴教師」，而更重視「調查和分析科學問題的活動」、「作為論證和解釋的科學」及「將想法和結論與同學公開交流」。洪振方（2003）認為此轉變建立在學習與教學的基礎上，其核心在於「探索」、「解釋」與「交流」，更有利於學生的科學學習。而台灣的教育發展長期以來於自然領域相當重視探究能力的培養，台灣自 2004 年 9 月全面實施九年一貫課程，其中《國民中小學九年一貫課程綱要》中對「自然與生活科技學習領域」的基本理念特別明確指出科學探究的重要性。並且在教材選編、教學實施、教學方法等實施要點中皆強調與建議探究式學習與教學的使用（教育部，2003）。至於國內對於探究式學習的相關學術研究，也幾乎集中於數學與自然領域的學科。並聚焦於從國小至高中職的學生，在實施各項探究式學習與教學模式的影響下，其探究、認知與批判思考等能力的變化，或者學習動機、成效、態度等學習的改變。因此，無論是國外還是國內，對於科學教育的探究式學習發展及學術研究皆已相當充足，如：《美國探究與國家科學教育標準》和台灣教育部皆強調探究式學習可增進學生科學知識的深度理解、科學概念的遷移和生活問題的解決（NRC, 2000；教育部，2003）。 9.

(18) 三、探究式學習的形式與特性探究式學習基於認知學習理論，其形式有許多種，如：發現式學習、以問題本位的學習，以及以專題本位的學習等，而 Anderson（2002）則表示即使有一些特定的教學範例，但目前仍沒有確切統一的操作型定義，並未達到通用的模式，所以不同學者所提出的探究式學習模式也不太相同。然而，探究式學習法多數都擁有學習環（learning cycles）的型態，如：Atkin 和 Karplus（1962）參考 Piaget 的認知發展理論與科學發展的模式，設計出學習環三階段模式－探索、概念發展、概念應用的探究式學習法；而 Bybee 與 Landes （1988）所提出的 5E 學習環教學模式也成為探究式學習的重要策略。其以探究為本，並加入建構主義的概念，將學習環的階段分為：參與（Engagement, E1）、探索（Exploration, E2）、解釋（Explanation, E3）、精緻化（Elaboration, E4）、評量（Evaluation, E5）等五個階段的教學活動，國內研究一般都稱為「5E 探究式學習」。各階段均有教師與學生應遵守的規則及扮演的角色，如表 2-1-1。而林建隆、徐順益（2007）認為其模式較為詳細完整，教師易於施行，也能讓學生透過親身參與合作學習的互動過程中，體驗概念的轉變、建構新的概念，獲得有意義學習。因此，教師的角色必須由過去「課程執行者」、「知識傳授者」，轉變為「課程設計者」及「知識引導者」，並注重學生主動學習，協助學生參與探究，才能達成教學目標。. 10.

(19) 表 2-1-1 順序. 1. 教學處理. 參與.     . 2. 探索.     . 3. 解釋.     . 4. 精緻化.  .    5. 評量.  . 5E 探究式學習模式各階段的教學活動. 教師的角色引起興趣。引發好奇心。提出問題。引出學生的回答，藉以了解學生對概念的了解。鼓勵學生一起學習而不直接教導。觀察與聆聽學生之間的互動。提出探討的問題，引導學生探究方向。讓學生有充分思考的時間。扮演諮詢者的角色。鼓勵學生以自己的話語解釋概念。要求學生提出證據。提供正式定義與解釋。利用學生原有經驗來解釋概念。預期學生應用正式的定義與解釋。鼓勵學生應用與擴充概念與技術。建議另外的解釋。針對已知證據問學生：你已經知道什麼？為什麼你認為如此？觀察學生如何應用新的概念與技術。評估學生的知識與技術。注意學生的了解是否有所成長。讓學生評估其個人及團體的學習技巧。利用開放式的問題，如：為什麼你認為…？你如何解釋…？. 學生的角色             .     .    . 提出問題，如：對於此事我已經知道哪些？從這裡我可以發現到什麼？對所教的課題感興趣。在活動範圍內自由思考。提出新的預測、假說並加以檢驗。嘗試其他的方式並與同學討論。記錄觀察及想法。暫不作判斷。向其他同學解釋可能的解答。注意聆聽他人的解釋。質疑別人的解釋。聆聽並設法了解老師的解釋。提及先前的活動。解釋中應用到由觀察所做的記錄。學生應用與擴充概念與技術。應用先前的資訊來提問、提出解答、做決定和做實驗。根據證據下結論。對觀察與解釋做紀錄。用觀察的紀錄來解釋。. 利用觀察、證據和先前已接受的解釋來回答。顯現出對概念的理解。評估學生自己的進步。所問的問題能鼓勵學生進一步的探究。. 資料來源：Bybee 與 Landes（1988），轉引自林建隆、徐順益（2007）. 此外，美國國家研究委員會所提出的《探究與國家科學教育標準》一書也將探究式學習分為五個共同階段（NRC, 2000），如表 2-1-2。其共同階段之概念即符合學習環之型態，並與 5E 探究式學習之各階段的內容均大致相符。. 11.

(20) 表 2-1-2. 《探究與國家科學教育標準》探究式學習的五個共同階段. 共同階段階段一. 階段二. 階段三. 階段四. 階段五. 內容. 學生從事科學性. 使學生接觸問題、事件、或現象，讓學生與原有知識或自身經. 問題的探究. 驗進行連結，從而創造新的問題，讓學生有機會學得更多。. 學生根據問題來. 讓學生動手進行調查與探究，蒐集資料，形成假說，並且測試. 蒐集有關的證據. 假說，也就是對自己提出的假說進行探討，檢視其合理性。. 學生由證據形成解釋. 讓學生分析及詮釋調查所得的數據，形成合理的解釋，並且建立模型；在此階段，學生藉由與教師討論及使用其他知識釐清概念及解釋。. 學生將解釋連結. 讓學生將解釋與科學知識及科學理論連結，並且能將所學應用. 到科學知識. 到新的情境。. 學生為他們的解. 讓學生透過與其他人溝通的過程中，學習思辨並且也接納其他. 釋作交流及辯護. 人的批評，回顧與評估學到什麼及如何學到。. 資料來源：NRC（2000），統整自洪振方（2003）；陳慧蓉（2015）. 因此，雖然探究式學習的模式各有些許差異、並未統一，但 Hammer（1997）指出這些形式共同強調在教學過程中，必須包含不同的問題及任務，讓學生在解決問題或完成學習任務的過程中，將所學的課程概念延伸應用。所以，透過綜合探究式學習的形式，其本質大致可分為：先引起動機、探知學生的先備知識；再經由小組討論、合作學習的方式進行觀察、討論、實驗等方法，提出解釋或解決的策略；最後將所學的新概念應用到新情境中。這種學習正和建構主義以學習者為中心的理念相符（林建隆、徐順益，2007）。. 四、探究式學習的實施雖然探究式學習有共同強調的形式本質與實施階段，但是由於各個學校與教室的情境脈絡皆有所差異，如：學校資源、教師特質、學生年齡與素質、課程內容等因素。所以，實施探究式學習的實際執行方式會有所變異，而洪振方（2003）指出在實際課室教學過程中，探究式學習可以而且應該與其它傳統的教學方式結合，這種結合其本質仍可以視為是探究式學習，其間的差異僅是在於「學生導向與教師導向」的程度上不同而已。美國國家研究委員會（2000）即以探究式學習的基本特徵為基礎，將探究式學習型態的變異依據學生導向程度，以及教師或教. 12.

(21) 材導向程度的高低，分成四種類型，如表 2-1-3：表 2-1-3 基本特徵 1.. 學生從事科學性問題的探究. 2.. 學生根據問題來蒐集有關的證據學生由證據形成解釋. 3. 4.. 5.. 教室情境脈絡中實施探究式學習的基本特徵和型態的變異方式 1 學生自己提出問題. 實施探究式學習型態的變異方式 2 方式 3 由教師或教材或其他學生從現有問題來源提供學生問題，但中作出選擇，據仍需學生自己去洞察以提出新問題或澄清問題的意義. 方式 4 由教師或教材或其他來源提供學生探究的問題提供學生數據並告知如何分析提供學生證據. 學生自己決定學生在指導下蒐給予學生數據並要求哪些可做為證集某些數據學生進行分析據並進行蒐集學生在摘要證學生在指導下由給予學生使用證據形據後形成解釋證據形成解釋成解釋的可能途徑學生自己對其學生將解釋學生在指導下朝他訊息來源作連結到科學向科學知識的領給予學生可能的連結－考察並與解釋知識域和來源形成連結學生為他們學生形成合理給予學生交學生在指導下發給予學生廣泛的指導的解釋作交的及邏輯的論流的步驟和展交流的方法以學習如何交流流及辯護證以交流解釋程序較多 ------------------------ 學生導向的程度 ----------------------------- 較少較少 --------------------- 教師或教材導向的程度 ----------------------- 較多資料來源：NRC（2000），統整自洪振方（2003）；陳慧蓉（2015）. 學生導向程度最高的方式，學生擁有完全的學習主導性，可主動的從問題的發想、提出與假設，到資料與證據的蒐集及篩選，形成解釋連結，進而延伸發展；而教師與教材導向最高的方式則為教師給予較多的指導步驟，並提供探究問題與資料等，讓學生進行思考與探究式學習；至於介在光譜中導向程度最高的兩者之間，則為較平衡之方式，不僅同時保持能讓學生擁有較多程度的學習自主性，也提高教師的引導與教材的輔助。Martin-Hansen（2002）則利用上述學生與教師或教材導向程度的不同，將探究式學習由學生主導程度的高至低，分為四個類型：開放式探究、引導式探究、並行探究、結構探究。而陳慧蓉（2015）建議在實施探究式學習時，應著重以學生經驗為基礎，並依照不同的情境及需求，給予學生適度的自主權進行探索，進而培養學生思考的能力，如：研究問題與變數仍由教師提供給學生，但是學生可以操控 1 至 2 個變數、並且自行觀察因變數。另外， Furtak 等（2012）發現，雖然探究式學習比傳統教學方法好，但老師主導的學習活動效果比「全然」由學生主導者為佳。 13.

(22) 此外，綜覽許多的研究曾指出，實施探究式學習法確實能提升學生的學習成就與學習表現，並能增進實驗、繪圖及解釋資料的能力，亦可比傳統的教學法更能提高學生的科學過程技能，均肯定在探究的過程中有助於培養高層次的思考技能與解決問題的能力（毛松霖、張秀菊，1997）。而楊秀停、王國華（2007）在統整過去研究的結果顯示，探究式學習對學生的學習成效有正面的影響，如：促進和他人溝通的技能、培養學生主動建構知識的能力、學生對科學的學習有更積極正向的態度、提高學生知識及技能方面的學習成效。因此，許多教師與研究者皆對實施探究式學習之成效抱持肯定的態度。另一方面，透過概覽過去的許多研究，林菁等（2014）發現探究式學習的成效可能與學生的認知發展或學業成就相關，即為不同程度的學生，對於探究式學習的成效高低可能會有所不同。但其成效之影響，仍較無統一的共識，如：Todd （1995）指出探究式學習對於概念與探究能力的影響，會因學生的學業成就不同而有差異。對於同質性較高的學生來說，其成效之變化可能較為明顯；而對學業能力差異性較大的研究對象而言，該課程可能無法滿足每一位學生的需求，造成程度較弱的學生進步成效較小。而 Cuevas et al.（2005）聚焦於是否可縮小不同學業成就學生在進行科學探究表現之差異，並發現若利用主題探究方式來學習，且在學習開始進行時，老師即提供較多的鷹架，低成究學生的科學探究進步程度還大於高成究學生。所以，探究式學習對於低學業成就學生仍是有幫助的教學策略。然而，許多類似的研究卻得出不同的結論，如：Chu（2009）表示學生對於自己在探究等方面學習的感知，不會因自身的學業成就高低而有差異。因此，實施探究式學習，對於不同程度的學生之影響，仍需進一步研究。. 14.

(23) 第二節. 地理教育與探究式學習. 一、地理教育使用探究式學習的優勢科學教育為使用探究式學習的先驅且已臻成熟，因此許多學者認為發現問題與解決問題的探究式學習也可應用於各領域的教學與學習，例如：美國教育學者 H. Tuba 及 J. Bishop 將 1960 年代 R. Suchman 在自然學科的探究教學法加以修改，便成為社會科的教學方法之一（國家教育研究院，2000）；林菁等（2014）也發現社會學習領域的教學近年來也逐漸朝向探究式學習的方式改革。更進一步的聚焦即可發現，地理教育長期以來早已相當重視探究式學習與教學法的理念精神，並且關注於在地理教育中使用探究式學習與教學法的優勢。 Matt（2008）表示地理科特別適合探究式學習方法，因其具有跨學科的性質，使地理科的學習目標與探究式學習的目標一致，讓學生能夠在學習過程中整合不同的知識體系。而 Spronken-Smith et al.（2008）認為教師可以從使用探究式學習中獲得的主要好處之一即是加強教學與研究間的聯繫。許多著名的高等教育專家，包括地理學家等，皆呼籲加強這些聯繫。再者，Roberts（2013）認為探究不僅僅是一套技能，而是作為一種教學和學習地理的方法。當學生透過探究學習地理時，能夠擴展他們的地理知識和理解，同時學習技能，以及與其他科目通用的能力。此外，Biddulph et al.（2015）說明任何地理探究都需要可用作探究中的資料，為學生提供使用和發展一系列探究技能的機會。而這些資料可以是地圖、圖表、數據、文本、圖像、影片、繪畫等組合，以便學生搜尋地理問題的答案或解決方案，並使用這些資料的資訊來開發、理解與建構地理知識。學生需要了解他們正在學習什麼，以及不同資訊之間的關係，並建立連結，進而將其與他們已經知道的內容聯繫起來。至於，Michael et al.（2002）則指出野外實察也是探究活動的一部分，但不論是在教室內部或是外部，問題或是議題仍是主要的焦點，學生不會感覺到野外實察和室內課堂作業之間的人為分離之差別。因此，Ferretti（2013）總結地理探究的意義：地理的探究方法從對一個有吸 15.

(24) 引力且有價值的真實問題開始，這激起學習者想要了解更多的興趣，並導致他們使用不同的訊息和技能來找到答案與建構知識。同時幫助他們評估訊息，以及強調尊重他人等觀點，其為一個非常有力的方式，使學習者能夠理解有爭議的問題和發展他們的地理知識。然而，與其他學科相比，使用探究式學習在地理中的研究文獻是有限的，這可能是因為探究式學習在最廣泛的意義中，事實上早已被地理大量使用。因此，需要進一步研究以確定地理課程中探究式學習的程度和性質（Spronken-Smith et al. ，2008）。另一方面，Petra et al.（2016）特別指出在自然地理課程中使用探究式學習能夠帶來非常多的優勢，例如：理解所提出的問題之基礎和支持有效的主動學習等。而自然地理的教學應概述過程之間的相互聯繫，並澄清其運作的原因和機制。但多數學生難以掌握各種地貌形態等術語及名詞，因此更加無法理解自然地理的連結和連續性。並且認為自然地理是一個要求嚴格的課程，有許多需要記憶的術語，而沒有獲得訊息和實際之間的連結，使學生對於自然地理的學習較無興趣且沮喪。因此，透過在自然地理課程中納入探究式學習，學生將變得更有動力，學習的形式和方法將會提高，自然地理課程將變得更具吸引力，自然科學能與學生更為相關，並將所獲得的知識進行整合，進而應用知識，可以激勵學生更多的學習和欣賞。. 二、國內外地理教育與探究式學習的發展國內的研究與課程發展等層面對於探究式學習的關注，在十二年國教之前僅限於數學與自然等科學領域，其他學科幾乎難以得見其發展。然而，許多國外的地理教育及國家課程發展等層面皆早已結合與使用探究式學習與教學法，並行之有年且相當完備。Biddulph et al.（2015）指出地理探究式學習一直是英國地理教育的特點，如：1955 年的國家地理課程，規定使用探究式內容；1970 與 1980 年代中學教委會地理科 16-19 計畫倡導探究式為地理的教學和學習方法，鼓勵學生積極的投入發問、議題，及問題等，而不僅僅是被動的接收他人的結論、研究. 16.

(25) 和意見。此外，探究模式甚至成為學歷證明的測驗內容試題，如：評估學生將地理知識和理解應用於特定地理議題和問題的分析能力。另外，學生也可以透過一些外部考試所需的野外實察，積極的參與探究過程。而探究式學習在 2007 年的國家課程中相當突出，進而在 2014 年成為中等教育普通證書（GCSE）國家地理標準中的關鍵特徵。Rawling（2000）則表示英國國家地理課程現在提供教師更大的自由，利用新的想法和方法，成為更具活力的地理課程。而除了課程變得更加靈活，國家課程促使探究作為地理學習和教學的過程。地理探究被視為一種積極的、問題導向的教學和學習方法，其中包括價值探究，以及地理技能等發展。並進而解釋地理探究與技能不能分開使用，地理學中的所有內容都應包括地理探究的一些要素。而澳洲統一課程評估與報告管理局（Australian Curriculum, Assessment and Reporting Authority, ACARA）公布在新的澳洲課程中，地理科將使用基於探究式的學習來培養學生的自我管理能力。並確立地理課程的關鍵目標之一即是發展學生的求知慾及好奇心，並賦予學生建構、計劃和進行探究的能力。因此，這使學生主導自己的學習，並規劃和進行調查，使他們成為獨立的學習者，他們可以應用地理的理解和技能去幫助他們將來要做的決定。並通過在課堂和野外實察中與他人合作，發展他們的人際關係技能，進而學習欣賞其他小組成員的不同見解和觀點。此外，地理科的性質在於探討人們如何感知地方、如何體驗地方、其對地方的意義，以及人們的身份和文化等是如何由他們成長的地方所形成。因此，藉由澳洲的地理課程讓學生調查他們自己的地方，以及其對他們的意義，學生可以發展個人的身份認同感，進而成為澳洲人的身份認同（ACARA，2011）。而 Lou Preston et al.（2015）則認為探究方法是人文和社會科學課程領域的基礎，例如：在澳洲地理課程中，課程內容分為地理探究和地理技能。而探究式學習作為澳洲地理教師的教學方法核心，並被視為能讓學生進行持續終身學習的方法。而香港近年來，在許多教育改革中也提出探究式學習的優點。吳育臻（2012）指出香港新高中地理科課程設計的特色即是，必修部分全部以探究式學習的教學 17.

(26) 法，讓學生對當今世界的重大地理議題有充分的了解和討論，並同時搭配有地理實察的時間安排。所以，在香港課程發展議會（2006）所提出的教學指引裡即清楚說明探究式學習的操作方法：「在地理課堂中採用探究式學習的主要目的，是為發展學生成為主動學習者及問題的解決者。……在探究式學習裏，教師應鼓勵學生自行設定自己的地理問題及尋找答案。……為了探討及解決問題，學生須要經常與同儕討論和合作。透過這樣的訓練，學生的思想會變得更為開闊，並能忍受和尊重不同人的不同觀點。另外，他們亦更能自我主導個人的學習。當地理教師在課堂中運用探究式學習時，他們的角色亦會由知識的傳遞者變為學習的促進者。教師應提供適當的指引，以協助學生檢証及探討問題或議題。……教師應為學生製造一個環境，令學生能掌握概念、實習技能、及朝著正確的探討和研究方向前進。……」（香港課程發展議會，2006）因此，香港地理課程設計的主要配套是建立在「探究式學習」的教學方法上。並直接以探究式學習法來結合教材，進而設計教材的內容，讓教師教學與學生學習皆以探究方法為核心主軸，以達其地理課程的主要目標中，重大地理議題探索之目的與精神。至於國內在社會領域課程當中關注到探究的概念則始於 2018 年 10 月所確立之《十二年國民基本教育課程綱要》，其中於社會領綱的基本理念提到：社會領域的主要教育功能為傳遞文化與制度，培養探究、參與、實踐、反思及創新的態度與能力。並於課程目標中指出欲增進社會學科及領域知識的探究與理解能力，同時透過多元的探究學習、探究與實作選修課程等，強化課程整合與應用。進而於國中及高中的部定必修課綱中提出重視學生自主探究和小組合作學習，以及學習內容具備深化探究能力、陶養系統思維和豐富生活智能的功能。並於每一項目均提出「問題探究」作為教師設計小組合作學習的基礎。此外，在高中加深加廣選修課程中更進一步提出「探究實作：地理與人文社會科學研究」課程，強調將地理學的研究方法應用在不同的人文社會與環境議題，讓學生以分組探究、實作 18.

(27) 的方式進行學習，並以多元的方式展現研究成果（教育部，2018）。因此，探究的概念在十二年國教當中為課程發展之主流，包含其課程發展、教材編撰、教學實施等，皆相當重視探究的角色。. 三、地理教育中探究式學習的形式與特性許多學者建議在地理教育中實施探究式學習時，也應與科學領域相同，以介於完全學生導向或完全教師導向的光譜之間較為適合，如：Michael et al.（2002）指出英國中學教委會地理科 16-19 計畫中，建議使用探究式學習與學習法進行 16-19 級的地理科教學。並集中於圖 2-2-1：教學與學習光譜中間的「結構化問題解決」與「開放式發現」的特徵。學生學習活動接受式學習. 問題解決假設檢驗. 開放式發現. 創造性活動. 增加學生自主權. 解說和敘述. 提供探究結構. 提供有關結構的. 提供鼓勵和支持，. 和調查方法. 建議和諮詢. 但沒有方向. 教師活動圖 2-2-1. 教學與學習光譜. 資料來源：轉繪自 Michael et al.（2002）. 至於在地理科使用探究式學習時，其課程設計與教學流程等部分，Michael et al.（2002）認為在教學活動中應遵循探究的順序，從發問、議題，及問題等開始確定明確的探究焦點，以達有意義的方式呈現使用智力技能的機會。心理學家，如 Ausubel，Bruner 和 Gagné等皆認為此問答過程之間的聯繫在學習中非常重要。而 Slater（1982）在她的《透過地理來學習》一書中也表示問題識別是透過地理來成功學習的關鍵，其為可以有效的作為規劃學習活動的初步程序。因此，問題是最初和不斷引導探究的路標，幫助我們組織與規劃帶領學生透過地理而有意義 19.

(28) 學習的路徑。此外，Margaret（2002）指出包括英國中學教委會 16-19 計畫，以及 1995 年的國家地理課程皆表示地理學對問題的重視，導致在課程規劃的早期階段即使用關鍵問題當作學習的起點，而不是使用學習的最終成果來規劃課程。由此可知，運用問題來發問，以及透過問題來組織教學內容等，為地理科的探究式學習與課程設計中不可或缺的要素。因此，中學教委會地理科 16-19 計畫，以及 1995 年的國家地理課程在「學習課程」中提出一連串在探究地理問題與回答時的路徑，如表 2-2-1。其中顯示這些學習過程中的階段與探究不同的路徑，以及國家課程中概述的關鍵問題之間的關係。並涉及事實和價值探討，以及鼓勵學生發展和證明自己的價值觀和反應等，可幫助教師設計與規劃課程與活動，也進而成為許多考試測驗的大綱（Naish et al.，1987）。此外，Rawling（2007）也提出地理探究的路徑模式，建議在調查地理議題或問題時，可使用一連串的問題來引導學生進入一系列的階段，並強調態度和價值的探究會影響人類對於環境之決策，如圖 2-2-2。再者，Gill Davidson （2002）則表示須將課程結構與關鍵問題置於有難度層次的邏輯順序中，以便在課程中有明顯的學習進展，如表 2-2-2 所示的範例：表 2-2-1. 地理探究路徑與學習階段的關鍵問題. 探究路徑意識／感知. 關鍵問題 What do I think about it?. 定義. What is it?. 描述. Where is it? What is it like?. 分析／解釋. How and why is it changing? What are the implications? What do different people think about it?. 預測／評估. What is likely to happen? With what consequences?. 學習過程中的階段刺激. 處理資訊. What do I think should happen? 做決定. 儲存. What have I learned? What will I do? 資料來源：Naish et al.（1987） 20.

(29) 事實探究較客觀資料. 探究路徑與關鍵問題. 價值探究較主觀資料. 發覺出人與環境間的問題或議題. 觀察和感知. 發覺對問題或議題存在著不同的觀點. 定義問題或議題，決定需要什麼資訊，然後收集和描述資訊分析和判讀資訊試著去得到解釋是否需要更多資訊？. What? 定義和描述 What? and Where?. 分析和解釋 How? and Why?. 收集不同權益關係團體的價值、行動和聲明等資訊比對不同團體對你的事實探究結果所抱持的意見有誰因為偏見或歧視而扭曲事實嗎？誰最有權力，於是對. 以你的解釋和理解，試著預測不同的決策會發生什麼後果. 預測和評價 What might? What will? With what impact?. 決策會產生最大的影響力？有什麼其他可能的決策？哪個會更好嗎？. 什麼是最有可能的決策？對人與環境會造成什麼影響？. 做決定 What decision? With what impact?. 對最有權力團體所做決策抱持不同意見的團體會有何回應？. 個人評價和判斷 What do I think? Why? 在此議題中你支持哪個觀點？你偏好什麼決策和行動？如何行動？請證實你所篇好行動方針是正確的？個人反應 What next? What shall I do? 決定是否要透過採取直接或間接的行動，或透過改變自己的生活習慣和決策來嘗試改變事實圖 2-2-2. 地理探究的路徑模式. 資料來源：轉繪自 Rawling（2007）. 21.

(30) 表 2-2-2. 地理探究路徑中關鍵問題的一般層次結構關鍵問題. 探究路徑. What is happening in the rainforests?. 定義. Where are the rainforests and how extensive are they?. 描述. How quickly are they being destroyed?. 描述分析／評估. What is the value of the rainforests? Should we do anything to protect the rainforests?. 決定. 資料來源：Gill Davidson（2002）. 透過上述探究式學習的文獻爬梳，發現國內的地理科過去甚少探究式學習的相關課程發展與研究，而十二年國教則開始於社會領域中強調探究的概念。因此，本研究將綜合國內外的探究式學習內容，將以學習者為中心的本質概念作為教學流程之主軸，並運用 5E 探究式學習模式設計各階段教學流程的教師角色與學生活動之實施細節，以期達到探究式學習的精神與目標。同時在實際各個不同的教室情境脈絡中實施探究式學習時，不能完全的選擇特別偏向學生導向或是教師與教材導向的任一邊，應使用介於兩者之間的方式，讓探究式學習在真實的教學現場達成最佳的實施成效。因此，本研究將雜揉表 2-1-3 中導向程度介於中間的方法 2 與方法 3 之內容，設計探究式學習課程，並且同時關注與檢視不同程度的學生其學習成效之差異。再者，本研究在使用探究式學習時的地理課程內容，將聚焦於整合能力較高的應用地理主題，並以內容與自然地理為相關基礎的章節為主，以期幫助學生在統整性主題及自然地理的學習有更佳的成效。此外，許多國外的地理教育及國家課程發展等，均已結合並長期使用探究式學習與教學的內涵與方法，以期達成培養學生擁有符合 21 世紀所需能力的教育目標。而國內在十二年國教於社會領域課綱開始注重探究概念，然而課綱中所提及其探究之概念與操作皆處於較籠統、較寬鬆之敘述，並沒有配合或指出較明定之教學方法，以及其課程規劃等皆仍在發展當中。因此，本研究期望藉由借鏡這些國外地理教育與探究式學習的範例，來設計一份符合台灣高中教學現場的地理. 22.

(31) 科探究式學習課程。進而希冀能在面對十二年國教以「學生為中心」的課程轉變浪潮中，對於國內的地理科探究式學習研究進行些許初探的貢獻與回饋。而地理科在使用探究式學習時，其課程設計與規劃，以及教學流程與活動等內容，皆應依循探究路徑的順序，並且運用關鍵問題來發問與組織教學內容。其探究過程則應使用一連串的關鍵問題進行發問，並將關鍵問題與課程結構等置於有難度層次的邏輯順序中。因此，本研究將遵循上述所總結之內容與特性等，來進行高中地理科探究式學習的課程設計、教學規劃，以及輔助教材或作業單等編製。以符合地理教育中探究式學習的形式原則，期許達到地理探究的最佳學習。. 23.

(32) 第三章. 研究方法與教學設計. 本章根據前面章節所鋪陳之研究動機與目的，以及藉由文獻的爬梳與探討，進而規劃本研究之研究方法與教學設計，以期達到教學之成效。本章共分為四節，依序為「研究流程」、「研究對象」、「研究工具」，以及「探究式學習設計」，詳細分述如下：. 第一節. 研究流程. 過去關注於探究式學習的研究者，往往僅偏向於量化分析的研究，其缺點是無法深入了解學生概念轉變或形成的歷程（毛松霖、張菊秀，1997）。因此，本研究即以「量化分析」為主，並輔以「質性分析」之方式。其為同時擷取量與質兩者之優點，進行教學實驗之資料收集與研究分析，以期了解本研究所設計之課程的整體性實施成效，以及記錄學生概念改變等歷程。在量化分析方面，本研究主要採用準實驗研究法（Quasi-Experimental Design），並考量研究者的任教年級，選取以社會組常態編班之高中三年級學生的兩個班級，並以不相等前測－後測控制組設計（nonequivalent pretest-posttest control group design）來進行教學與研究。實驗組為實施探究式學習與教學方法，而對照組則為使用傳統講述式教學。探究式學習的課程主題為高中三年級的應用地理，並以內容與自然地理為相關基礎的章節為主。教學實驗期間共佔兩次期中考的授課時間，兩班的教學進度相同。在實驗教學前後，兩組均接受地理科核心素養的前後測，以及兩次的期中測驗的成績。並將實驗組與對照組的成績分別進行成對樣本 t 檢定，以及獨立樣本 t 檢定，以比較分析實驗組與對照組自身的學習成效，以及實驗組與對照組之間在進行不同教學之後的地理科核心素養學習成效與差異等變化。另外，本研究為因應十二年國教「成就每一個孩子」的願景，亦欲同時檢視實施探究式學習對不同程度的學生，其地理科核心素養學習成效之差異。因此欲將實驗組及對照組的學生依照高中地理科核心素養前測的成績取其前、後三分之 24.

(33) 一的學生，分為高分組與低分組，進一步進行比較分析。另一方面，在質性分析的部分，則以研究者根據研究目的與觀察判斷等，在實驗教學後，自實驗組中選取數名調查對象。以半結構晤談法（semi-structured interview）進行訪談，並同時配合文件分析法（documentary research）進一步了解學生的學習情況與學習成效，包括：探究式學習單、小組探究過程、學生態度量表等學生學習過程的資料，以補統計分析不足之處。根據上述說明，將研究流程整理如下圖 3-1-1 所示：. 25.

(34) 圖 3-1-1. 研究流程 26.

(35) 第二節. 研究對象. 本研究之教學實驗進行於研究者所任教之高雄市立中山高級中學，簡稱中山高中，本校創立於民國七十九年，至今已成立二十九年，位於高雄市北疆，是一所高雄市楠梓區的市立高級中學。中山高中一到三年級各有 14 個班，皆為普通班，全校共 42 班。在過去國民中學基本學力測驗時本校的最低入學成績約為 PR=77，而在實施十二年國教的升學制度之下，本校的入學管道主要則為免試入學，入學成績主要介於 1A4B 至 5B（21~15 點）。學生近年的主要來源為高雄市楠梓區、左營區、橋頭區等，以北高雄之學生為主；新生的主要來源國中則為鄰近學校的市立國昌國中、右昌國中、楠梓國中等，顯示學校以社區型高中為主。而學生大多背景單純，熱衷於社團活動等多元發展活動。而本教學研究之對象則由研究者的任教班級中挑選，研究者於 107 學年度之任教班級為一個高一普通班、三個高三社會組。因此綜合考量實際任教班級數量、研究流程操作需求，以及學生學習之能力階段等因素，本研究對象選擇為 105 學年度入學的高三社會組學生。研究者任教的三個高三社會組的班級皆為常態分班，且自 106 學年度升高二社會組起就皆由研究者任教至今，所以研究者與各班級皆已建立熟悉的教學及互動模式，並且對於各班的學生性質與習慣皆有所了解與掌握。而各班於高二的教學方式皆相同，都以傳統講述法授課為主，因此在三個班級中挑選實驗組與對照組的基礎條件皆為相同一致。實驗組與對照組班級的選擇方式則以綜合各班於 106 學年度時高二的學習成果，以及班級特性、學生特質等因素。而基於研究動機與目的之期望，高二的學習成果則採用學生的「學年成績」，因其除了有以認知能力為主的紙筆測驗之外，更包含能顯示其多元學習的平時成績，以期更符合及代表學生的完整學習歷程。因此先將三個班級之學年成績相互進行獨立樣本 t 檢定分析，以比較各班的學生程度是否有所差異，其假設檢定之設置，以及檢定結果如下（本研究的三個班級以下則以甲班、乙班、丙班為代號）：. 27.

(36) 一、甲班與乙班虛無假設：甲班與乙班的學年成績沒有顯著差異。對立假設：甲班與乙班的學年成績有顯著差異。兩班人數甲班 35 人、乙班 37 人，兩班的學年成績平均值皆為約 67 分。經過以 Levene 檢定來測試兩班的變異數同質性，其顯著性為.146，大於顯著水準.05，表示兩班的變異數相等、具有同質性，彼此之間沒有顯著差異，代表性相當。因此則採用相等變異數來解讀資料，其顯著性為.950，大於顯著水準.05，接受虛無假設。所以在 0.05 的顯著水準之下，甲班與乙班的學年成績平均數是一樣的，沒有顯著差異，如表 3-2-1。表 3-2-1. 甲班與乙班學年成績獨立樣本 t 檢定. 班級. N. 平均值. 標準差. 甲班. 35. 67.864. 5.823. 乙班. 採用相等變異數不採用相等變異數. 37 67.756 8.459 變異數等式的 Levene 檢定平均值等式的 t 檢定 F. 顯著性. t. 自由度. 顯著性. 2.160. .146. -.063 -.063. 70 64.077. .950 .950. 二、甲班與丙班虛無假設：甲班與丙班的學年成績沒有顯著差異。對立假設：甲班與丙班的學年成績有顯著差異。甲班 35 人，學年成績平均值約 67 分；丙班 37 人，學年成績平均值約 64 分，略低於甲班。而以 Levene 檢定測試兩班的變異數同質性，其顯著性為.351，大於顯著水準.05，表示兩班的變異數相等，沒有顯著差異。因此則採用相等變異數來解讀資料，其顯著性為.071，大於顯著水準.05，接受虛無假設。所以在 0.05 的顯著水準之下，甲班與丙班的學年成績沒有顯著差異，如表 3-2-2。. 28.

(37) 表 3-2-2. 甲班與丙班學年成績獨立樣本 t 檢定. 班級. N. 平均值. 標準差. 甲班. 35. 67.864. 5.823. 丙班. 37 64.932 7.583 變異數等式的 Levene 檢定平均值等式的 t 檢定. 採用相等變異數不採用相等變異數. F. 顯著性. t. 自由度. 顯著性. .880. .351. -1.832 -1.846. 70 67.215. .071 .069. 三、乙班與丙班虛無假設：乙班與丙班的學年成績沒有顯著差異。對立假設：乙班與丙班的學年成績有顯著差異。乙班 37 人，學年成績平均值約 67 分；丙班 37 人，學年成績平均值約 64 分，略低於乙班。而以 Levene 檢定測試兩班的變異數同質性，其顯著性為.595，大於顯著水準.05，表示兩班的變異數相等，沒有顯著差異。因此則採用相等變異數來解讀資料，其顯著性為.135，大於顯著水準.05，接受虛無假設。所以在 0.05 的顯著水準之下，乙班與丙班的學年成績沒有顯著差異，如表 3-2-3。表 3-2-3 班級乙班丙班. 採用相等變異數不採用相等變異數. 乙班與丙班學年成績獨立樣本 t 檢定平均值. N. 標準差. 37 67.756 8.459 37 64.932 7.583 變異數等式的 Levene 檢定平均值等式的 t 檢定 F. 顯著性. t. 自由度. 顯著性. .286. .595. -1.512 -1.512. 72 71.157. .135 .135. 綜合上述，甲班、乙班、丙班，三個班彼此之間的學生程度皆相同、沒有顯著差異。然而，根據研究者以在這三個班於高二時的一年教學經驗，以及其在升高三的暑期輔導上課概況來評估，甲班與丙班的上課出席狀況較不穩定，尤其是上午第一節課的時間；而甲班的平時作業繳交情形同時也較難在統一時間內皆繳交齊全。因為考量本教學研究需要進行數次的前、後測，以及許多學習單與量表 29.

(38) 的填寫等研究工具之資料蒐集，所以本研究的實驗組及對照組皆不選擇甲班。再者，依上述丙班的出席狀況與課表時間之影響，如表 3-2-4，因此排除選擇丙班為實驗組，以利教學實驗之順利進行。表 3-2-4. 107 學年度上學期研究者於甲、乙、丙班之課表. 時間. 星期一. 第一節. 甲班. 星期二. 星期三. 星期四. 星期五. 丙班. 第二節. 丙班. 第三節. 丙班. 第四節. 乙班. 第五節. 甲班. 第六節第七節. 乙班. 乙班. 甲班. 第八節. 丙班. 甲班. 乙班. 因此綜合歸納上述假設檢定及班級特性之觀察，本研究選擇乙班為實驗組，共計 37 名學生；丙班為對照組，共計 37 名學生；甲班為進行高中地理科核心素養前後測試題的預試班級，以臻試題之完整性。. 30.

(39) 第三節. 研究工具. 本教學研究欲透過探究式學習培養高中地理科的核心素養，因此並依據十二年國民基本教育課程綱要－社會領域的目標與內容來設計教學課程及編製各項研究工具。在完成擬定各項研究工具的初稿後，即邀請專家進行審查，並給予評估及建議等回饋，進一步並於測驗試題進行預試及試題分析，以利修正及確立各項研究工具之專家效度與完整性。而在教學過程則藉由各項研究工具進行多元評量，以利更客觀的操作教學評量，進而檢視學生的學習成效，欲符合核心素養之精神理念。綜合上述，本研究所使用的各項研究工具包括：高中地理科核心素養前後測試題、探究式學習單評量表、小組探究過程評量表、學生態度量表、學生課程滿意度半結構晤談問卷，分述如下：. 一、高中地理科核心素養前後測試題（一）試題內容與效度為遵循課程設計與教學評量之規準，以及符合本研究之目標，因此本研究根據十二年國教的內容進行探究式學習設計－以「學習內容」之條目為主軸設計教學內容。並參考郭生玉（2010）《教育測驗與評量》所提出編製測驗的過程、試題分析的方法等，進而依循教案內容，以及各主題之教材內容所對應之教學目標－「核心素養」、「學習表現」、「學習內容」，建立試題的雙向細目表，並完成預試試題之內容。在完成預試試題後，為確立試題內容與教學目標之正確性、適切性、客觀性、完整性等，遂邀請囊括北、中、南部各地，同時擁有多元經驗或跨領域等專業背景，並且熟稔十二年國教內容之專家教師，如表 3-3-1，一同進行專家審查。並對於試題內容給予評估、建議及回饋等，以建立試題之專家效度，進而完成修訂試題的雙向細目表，如表 3-3-2，以確定高中地理科核心素養前後測試題之內容。. 31.

(40) 表 3-3-1 編號. 職稱. 現職、背景與經驗. A.. 教師臺北市立高中國文科教師，具地理科教師證，曾任教學組長及導師. B.. 教師臺北市立高中地理科教師，曾任實研組長及導師. C.. 教師臺北市立高中地理科教師，曾任實研組長及導師. D.. 教師臺中市立高中地理科教師，曾任導師. E.. 教師高雄市立高中地理科教師，曾任訓育組長及導師表 3-3-2. 主題. 試題效度審查之專家一覽表. 高中地理科核心素養前後測預試試題雙向細目表教學目標與題號. 學習內容. 教學內容. Ja-V-1 一、世界的水資源充不充足？. Ja-V-2 二、水資源的分配有什麼問題？水資源. 核心素養. 教材內容. 社. 社. -U-A2. -U-B1. 學習表現地 1cⅤ-1. 地 2aⅤ-2. 地 3aⅤ-2. 2、3、4、 1、5、9、 3、9、10. 1、5、. 2、4、6、. 6、7、8、 10、11、. 11、15. 7、8、12. 12. 15. 17、18. 13、24、 24、36. 13、18、 17. 25、26、. 25、26、. 27、28、. 27、28、. 29、36. 29. Ja-V-2 三、傳統水資源有哪些開發方式？有什麼好處？. 14. Ja-V-2 四、現代水資源有哪些開發方式？. 16、19、 32、33、 16、19、 21、23. 20、32、. 20、21、 34、35、 22. 33、34、. 22、23. 35、40. Ja-V-5 3.承上題，並參考 2-3 的個案，有什麼具體且有效的解決. 30、31. 14、30、 31. 40. 37、38、 41. 38、39、. 37. 39、42. 41、42. 方法？主題. 糧食資源. 教學目標與題號. 核心素養. 教材內容學習內容 Kb-V1. 教學內容一、全球農業系統生產的糧食是否足夠供應目前人口所需？. 社. 社. -U-A2. -U-B1. 學習表現地 1bⅤ-1. 地 1cⅤ-1. 地 2aⅤ-2. 1、2、3、 5、6、8、 1、2、3、 8、9、. 5、7、. 4、7、. 11、12、. 9、10、. 12、13、 11. 4、6. 10、48. 13. 48. Kb-V-. 二、糧食供應和國民健康有何 32. 17、18、 14、15、 14、15、 22、23、 18、21、.