第二章 文獻探討
本研究主題為「實境導引教學模式的運用」，欲了解教師的教學設 計如何影響學生物理概念的學習和改變學習態度與行為，因此，本章第 一節從認知心理學的觀點和學習的態度去探討科學概念的學習，第二節 由建構主義的觀點去探討教學策略與教學活動設計，並檢視一般常見教 學法的特性，第三節則是探討國內外一些教學法的特色，可作為本研究 教學設計的參考依據。
第一節 科學概念學習理論的探討
概念的學習應該跟心理層面的因素有很大的關係，所以本節首先由 認知心理學的觀點去探討學習，希望藉由探討學生概念的學習而瞭解一 個好的教學法所需具備的條件；另外，筆者也認為學習的態度是影響學 生學習的一個很重要的因素，所以本節第二單元探討學習態度與學習的 關連性。
（一）由認知心理學去看學習
人們對外在世界的觀察，產生「認知」的意識，詮釋其意義，
並做出自己認為合理的反應，這是人的生存本能。在這些個體的 個別反應中，有成功的也有失敗的，有合理的也有荒謬的，研究 人們如何去知覺、記憶與思考過程各個層面的知識就是認知心理 學。
1、由「概念改變」看「學習」
概念可定義為：當用一個概括的名稱或符號以代表具有共同 屬性一類事物的全體時，我們稱此名稱或符號所代表者為概念
（Concept）（張春興等，1988）。而概念的學習是新概念與個人舊 有經驗的互動，並從而建構與擴大新的知識基模（Osborne
Freyburg 1985，Driver 1988）。當學生遇到新的概念時，會對原有 的概念發生影響，Appleton 提出四種可能的結果：(1)藉由同化 (assimilation)新概念，而將新概念納入原有概念架構中。(2)重新 建構原有的概念架構，做正確的調適(accommodation)以納入新概 念。(3)接受新概念，但僅將新概念用於課堂的情境中，但不能應 用到日常生活的情境中。(4)放棄新概念，學生原有的概念不改 變。那麼要如何成功地改變學生原有的概念呢？在科學教育中，
有關概念改變的理論，較為大家所熟知的是 Posner，Strike，Hewson 和 Gertzog（1982）所提出的概念改變模式（conceptual change model，CCM），這概念改變模式是根據 kuhn（1962）和 Lakatos
（1970）認識論的論證所發展的（Duschl ＆ Gitomer，1991）。
Posner 等人所提出概念改變的四條件為：
（1）學習者必須對現有概念感到不滿意(dissatisfaction)，亦即人們 除非感受到自己的概念不具功能性，否則是不會改變他們所 用以思考的概念。換言之，當同化(assimilation)仍然合理時，
人們是不會調適(accommodation)的。
（2）新的概念必須是可以理解的(intelligible)：根據 Strike 和 Posner(1985)的觀點，新的概念通常不是反直覺
(counter-intuition)，就是不可理解(incomprehensive)，所以很 難形成概念改變，因此新的概念必須是可理解的，個體才可 能進行概念改變。
（3）新的概念必須是合理的(plausible)：雖然新的概念未必一定為 真，但它至少具有成真的可能性。
（4）新的概念必須是豐富的(fruitful)：它不僅有可能解決現有的 問題，而且也應該提供未來探索的途徑及作為產生思考的工 具。
符合上述四個條件再透過調適的過程，才能使概念重組以達 概念改變的目的。Lawson 與 Thompson(1988)指出大量的概念改 變可以發生是因為聯結到學生的推理層次(Andrew，1955)。
Roth(1991)也提出與 Posner 等人類似的觀點，他指出學生必須明 瞭他們個人的理論與實驗證據是不足夠的(inadequate)，是不完整 的(incomplete)、或是不一致的(inconsistent)；反之科學性的解釋 可作為一個更具說服力且更合理的取代物，如此概念改變才有可 能發生。然而，教師無法在教學過程中教所有的概念，所以可以 針對教材提出一些中心問題要學生去思考與回答；或不斷提供一 些足以讓學生應用教科書中的知識去解釋中之現象的機會；如此 由教師提出問題情境，再由學生自我質疑以達概念改變的活動值 得推動於教室教學(邱美虹，1993)。
2、由「資訊處理過程模型」看學習（圖 2-1-1）：
資訊處理過程模型主張用類比於電腦資訊處理歷程的方式 分析認知歷程，其將人類認知分成感覺記憶、短期記憶和長期記 憶三個系統，透過辨識、編碼、操作等動作進行問題解決、推理 等各種心理活動。從感覺器官得到的訊息被選擇性轉送到短期記 憶區中，短期記憶區是我們用來建構意義和操弄心象或符號的一 個重要系統，因此又稱為工作記憶區。短期記憶的容量大概是七 個獨立的「集組」（chunk）。短期記憶中的訊息如果經過編碼的 歷程，便可將訊息存於長期記憶裡，便被永久保留下來。基本上，
如果我們能夠有系統、有組織的儲存訊息，長期記憶的容量應該
是無限的。
長 期 記 億 短期記憶
或 工作記憶 訊息
輸入
（刺激）
感
官
收
錄
注 意
儲 存
回 溯
回 饋
圖 2-1-1 資訊處理過程模型
根據資訊處理過程模型對人類行為所做的詮釋，正啟示我們 應對其所隱含的教育意義予以重視：
(1)感覺器官的正常發育與先前學習經驗的良窳，是直接影響感官 記憶發展訊息學習能力的主要因素。
(2)學習如何適當的分段技巧與如何組織訊息的策略或方法，是增 進記憶能力的良好途徑。
(3)有系統、有組織、有意義化的統整新訊息於既存於長期記憶中 的知識裡，是永久儲存新訊息的最佳方法。
在人類的記憶系統中，與學習最有關聯的部份，非長期記 憶莫屬，而長期記憶又建立在短期記憶的基礎之上。短期記憶 在人類的問題解決上扮演重要的角色，它是連結個人過去已習 得並儲存在長期記憶中之認知結構與目前所欲學習之未知事 物間關係的橋樑，透過這項連結，人類可以修改已儲存在長期 記憶的認知結構，進而立即有效解決問題（余民寧，民 86）
許多物理概念是抽象的，如果長期記憶區中沒有可以讓新 訊息連接的舊訊息的話，那麼新訊息可能不被儲存或以單獨的 個體被儲存下來，但若存在一些新訊息可以連接的舊訊息，則 會使學習更有效率，因此物理教學應該是奠基於學生們所熟悉 的巨觀層次（Gabel，1999）。
3、「教學」的成功要件：
促進「學習」行為發生的方法，即是教學法。我們在此只是 依據「如何引入新訊息，使新訊息的進入引發對認知結構體的衝 擊，促成延拓、修改、或重建認知結構體的活動」此一觀點來解 析一項成功的「教學」必備的條件：
(1) 進入的訊息涵義明確。
即確認教師與學生說的是同一件事。確認「概念」符號 化之後，表達的內容沒有折損或增填。或採用多重情況來界 定一個概念，或運用一個概念去詮釋許多現象，以便勾勒出 概念的適用範圍，使傳送的訊息「明確」。
(2) 確保訊息的有效進入。
每位學生在進入教室之前，已經從日常生活或其他的經 驗中獲得許多先備知識，而且這些先備知識往往與學生在物 理課程中所學習的的概念是互相衝突的。教師應該要避免前 備知識可能產生的閉鎖作用： 如果因為前備知識的影響認為 此一新訊息是無關的，學生很容易因而忽略掉它，也就是無 法引起學習動機，或是新訊息背離原有的知識體系太遠的情 形，學生很容易認定新訊息沒有價值或是無法接納而立即放 棄。在教學時，「引起動機」與「提供合適的訊息」是很重要 的，唯有如此才能確保訊息進入時，能引起對原有知識體系
的衝擊。關於「提供合適的訊息」方面，一般講述式教學只 利用文字和數學公式來傳達物理概念，但是物理概念裡面包 含了抽象及複雜的主題，單純只靠文字或是數學公式是很難 讓學生了解其中的涵義，所以教師要傳達給學生的訊息自然 無法引起學生的共鳴，學生也就很難對物理概念有深入的了 解。物理概念的傳達最有效果的方式應該是「實景實物的呈 現」，「實景實物的呈現」可以將物理概念化抽象為具體，比 文字或是數學公式更能有效地印入學生的腦海中，讓學生更 容易了解教師所表達的物理概念，而且物理概念和學生所見 到的畫面緊緊地結合在一起，形成一個基模（schemes），當 學生下次遇到相似的情境，腦海中的基模就會出現，學生就 可以使用既有的基模或把原有的基模略加調整來解釋，讓學 生更容易將其所學到的物理概念應用到其他情況下。關於「引 起動機」方面，一般講述式教學法之教學活動只在黑板上進 行，教學過程以教師講述為主，學生則是被動接受知識，教 學重點大多偏重於知識的記憶，透過不斷反覆的解題練習，
以達到教學目的，這樣單調的上課方式，比較難引起學生的 學習興趣；然而透過具體事物的呈現或是讓學生親自動手操 作，增加學生感官的刺激，使上課內容更加生動活潑，就能 提高學生學習的興趣，學生就更能貫注精神在老師所傳達的 訊息上。
(3) 凸顯原先認知結構的不完整或矛盾，並促求修改。
有時，人們只看得見他想見的事物，甚至於把看到的事 物都想成是他想看到的那個樣子。要使新訊息進入時能觸動 原有的知識體系，使學生必然的、不可避免的要去面對它。
由於前備知識的不完全或不適用，新訊息的進入引發的「衝
擊」也是啟發「學習」的動力。Tiberghien（1980）曾討論認 知衝突與概念改變的關係，他認為增加衝突的效果與增加衝 突的次數，才能影響到學生的深層概念。因此，教師若是事 先洞察學習者可能會有的迷思概念，或是容易矇蔽的地方，
適時安排概念的衝突，使學生發現原有的概念存在矛盾，以 改變其深層概念。在課堂上，教師可以針對學生容易發生錯 誤的地方提出一些中心問題要學生去思考與回答，讓學生了 解自己腦海裡已經存在的概念無法解釋眼前的現象，驅使學 生去改變自己舊有錯誤的知識接收新知識。
(4) 導引「認知結構體」發生延拓或改組的變化。
當學習者發現舊的知識體系無法詮釋新的經驗時、或是 體系內的概念關係發生不協調矛盾的情形，由學生（或教師）
提出新的觀點（新概念），並發現新概念（或想法）更能圓融 的解釋現象，且更具說服力及發展性，於是發生了概念的轉 變。例如在教學時，要求學生提出自圓的說法、或對學生的 論點提出詰難、或由現有的資料要求學生詮釋，這些策略均 可促成對原先認知結構的修改。
(5) 設法穩定且強化新概念。
學生在接受新概念之後，對於新概念或許還不是了解的 很透徹或是雖然已經懂了但是還不是非常熟練，這時候教師 可以設計一些跟上課所學的物理概念有關的題目，讓學生當 成作業在課後練習，使學生可以練習運用所學的新概念詮釋 其他相似的現象，或是要求學生利用新概念作一系列的演 講、辯論或寫報告，透過這些活動讓學生在接收新的概念之 後馬上應用練習可以幫助學生對於新概念能有更深刻的印象
和更深入的了解，達到穩定且強化新概念。
小結－由以上的討論可知，一個好的教學法，應該包含下列幾個重點：
（1）教材內容從學生已知的知識著手：
由「資訊處理過程模型」我們可以知道，如果長期記憶區 中沒有可以讓新訊息連接的舊訊息的話，那麼新訊息可能不被 儲存，但若存在一些新訊息可以連接的舊訊息，則會使學習更 有效率；也就是説想引導學生學習一個新概念時，最好是從學 生舊有的知識開始著手，這樣可以讓學生學習更有效果。
（2）實景實物的呈現：
教師傳達的訊息要能有效地被學生接收，提供合適的訊息 是很重要的。對於提供合適的訊息而言，因為物理概念裡面包 含了抽象及複雜的主題，單純只靠文字或是數學公式是很難讓 學生了解其中的涵義，最好有具體的影像讓可以學生直接觀察 或是有實驗儀器讓學生可以親自動手操作，「實景實物的呈現」
可以將概念化抽象為具體，比文字更能有效地讓學生瞭解物理 概念。
（3）「討論」的教學方式：
在概念改變的文獻中提到，要促使學生概念改變的前提，
必須讓學生察覺到他們個人先前存在的概念是不完整的、不適 當的，而要使上面的情況發生，教師可以利用討論的方式來引 導學生思考，讓學生運用舊有的知識去解決問題，進而察覺自 己先前概念的不完備，進而驅使學生產生概念的改變。
（4）課後作業：
學生在接受新概念之後，對於新概念或許還不是了解的很
透徹或是雖然已經懂了但是還不是非常熟練，這時候教師可以 設計一些跟上課所學的物理概念有關的題目，讓學生當成作業 在課後練習，使學生可以練習運用所學的新概念詮釋其他相似 的現象，透過這些活動讓學生在接收新的概念之後馬上應用練 習可以幫助學生對於新概念能有更深刻的印象和更深入的了 解，達到穩定且強化新概念。
（二）學習科學的態度 1.有關「態度」的涵義
態度是指個人對人、事、物以及周遭世界，憑其認知及好惡 所表現的一種相當持久一致的行為傾向（張春興，1992）。
Rosenberg 和 Hovland（1960）認為態度由情感、認知、行動等三 個成分組成：情感的成分包括一個人對某物或某人的評價、喜愛 或情緒的反應；認知的成分就是對某物或某人的信念(belief)或實 際認識；行動的成分牽涉到一個人直接對某物或某人的外顯行為
（李政茂，1987）。另有人將行動改成意向(conation)，意向指的 是個人對態度對象的反應傾向，而非行為本身。（蘇懿生，1998）
國內學者對於態度的研究亦為數不少，如陳英豪、李坤崇、
李明淑和邱美華(1990)認為態度是指一個人關於特定主題的傾 向、感覺、評價、認定與行為的總和。李美枝(1994)認為態度應 具有以下幾項重要的特性：
（一）態度是一種行為傾向。
（二）態度是由經驗學習而得，是社會化的結果。
（三）態度必有其特定對象，如環境中的人、事、物。
（四）態度是一種信念的組織體系，包括認知、情感與意 向。
（五）態度是一種內在的結構，不能直接觀察，必須藉著 個人外顯行為推知。
（六）態度是人格的一部份，具有相當的持久性、一致性、
統整性，所以態度不易改變。
綜合以上看法，態度為針對某一個特定的對象，在行動之前 的一種心理的準備狀態，此心理狀態雖然無法直接觀察，但會由 個人的外顯行為表現出來，並且會影響其行為的發生。
2.「對科學的態度」
對科學的態度之意義有很多不同的解釋，包括了學習科學課 程的滿意度、對科學家的態度、對於科學本質的了解（Fraser，
1978）；科學的態度、對於科學家的態度、對於科學的教法之態 度、對於科學的興趣、對於課程部分內容的態度、對於科學科目 的態度（Haladyna ＆ Shaughnessy，1982）；對於學習科學的滿 意程度、對科學家的態度、對科學本質的了解（White ＆ Tisher，
1986）；對科學的態度、對學期自然科學相關主題的態度、對科 學家的態度（Koballa，1955）。
學生對於某一科目的正向態度會使他們更願意加強該科目的 學習，而且態度似乎與成就有關，並且可能會增進認知的發展
（Mager，1968）。因此，在科學教育教學的過程中，如何幫助學 生培養對科學及科學家正面而積極的態度是科學教育最重要的任 務之ㄧ。影響「對科學的態度」之因素很多，Haladyna 和
Shaughnessy(1982)提出一個簡要的模式，以說明影響學生「對科 學的態度」的因素（如圖 2-1-2）。其中教師特質與學習環境因素 可以由教師本身所控制，而學生特質可以改變的則十分有限，其 中的環境因素最能預測學生的「對科學的態度」。因此，教師可以
藉著改進教學環境，採取不同的教學策略，增進學生主動參與課 程的學習，以提升學生對於科學的態度。就本研究的一個目的而 言，即是欲藉著教學模式的改變(實境導引教學)，藉以了解此種 教學模式對學生「學習科學的態度」所產生的影響。
外 來 的 (exogenous)
學 生 對科學的態度 教 師
學習環境
學 生
學習環境
教 師
學 生
內 部 的 (endogenous)
圖 2-1-2 影響「對科學的態度」之因素
3.「學習科學的態度」
綜合以上的探討，本研究的其中之ㄧ目的是對學生「學習科 學的態度」之影響，其中「學習科學的態度」應包含對學習的對 象本身的態度以及對進行學習過程所經歷的歷程的態度，並包括 對學習科學的看法和喜好與否。因此，筆者認為：「學習科學的態 度」應包含以下三個向度：
（一）對科學價值之評價：指的是學生對各項與科學相關事物之 評價。
（二）對學習科學的喜好：指的是學生學習科學時，參與的意願 高低。
（三）對參與科學探討活動的意願：指的是學生對參與科學相關
活動的意願高低。
4.「學習科學的態度」的評量
在過去科學課程中態度目標不受重視的主要原因是：一方面 一般教師都認為情意的成就就是隨認知成就而獲得的（莊嘉坤，
民 80）；另一方面則是因為不知如何評量學生是否達到態度的教 學目標，即發展評量工具的困難度較高（張郁雯，民 88）。
因為科學態度是一種潛在變項，故不能像物質科學一樣做直 接測量，只能用間接測量法從個人的反應來推測。葛樹人(1996) 也指出態度是一種內在的心理歷程，無法對它加以直接觀察，僅 可從個體所表現的外在行為（口述、文字、行動）來加以判斷。
Cizek(1997)認為情意態度的評量，可採取自陳量表、問卷、檢核 表、晤談、觀察進行自我評量與同儕評量；若要瞭解學生的學習 成長與改變，則可以彙集學生的各項作品進行檔案評量。
簡茂發(1999)認為科學態度方面的評量技術較難達到客觀 衡鑑的要求，必須同時並行用行為觀察法、評定量表、自陳量表、
項目檢核表及個別晤談等方式，設法蒐集多方面的資料，以便比 較分析與綜合研判。
由綜合以上得知，由於態度是一種潛藏的傾向反應，是一種 內在的心理歷程，無法對它加以直接觀察。學生對學習科學的態 度並不一定真實地反應在量表中，欲瞭解學生真正的態度，應設 法蒐集多方面的資料，由各種不同的資料分析與綜合研判，方能 更客觀地瞭解學生的態度。
本研究關於「學習科學之態度的評量」參考＂對生物學的態 度量表（鄭湧涇、楊坤原，1995）＂和＂ 化學科學態度評量表
（莊嘉坤，1991）＂，決定採用質、量並重的評量方式，包括
了問卷、量表、觀察、晤談，以研判學生在活動前後態度是否 有轉變。
另外，文獻中也提到，學習態度會影響學習的成效，良好 的學習態度可以加強學生學習的意願，所以對於一個好的教學 法，能否提升學生的學習態度也是很重要的一個評量項目。
第二節 教學策略與教學活動設計
本節從科學建構論的觀點去討論科學概念的學習和教學策略，希望 藉由建構主義教學策略的討論，能對於設計新的教學法有所幫助。所以 本節首先討論科學建構論的學習和教學的觀點，第二單元是討論建構主 義的教學策略，第三個單元是討論幾種一般常見教學法的特性。
一、科學建構論
科學教育的目標不僅僅是讓學生學習到課本的知識以及拓展 經驗而已，尤其重要的是期望學習者能以不同的方法來思考和解決 問題，進而培養豐富的創造力及適應環境的能力。以建構論為基礎 的科學教育理念，強調認知者的主動性及過去經驗與認知目的對認 知的影響（Von Glasersfeld，1989）。
1、建構論的學習觀點：
(1)強調學習者的經驗：學習者在學習某個概念之前對所要學習的 材料已存在許多「先前概念」（preconception），所以學習者學習 新的材料的時候並非是一張“白紙＂，存在於學習者腦海中的 相關概念有多也有少，此即個別的差異，而新知識的學習則是 構築在這存有個別差異的先前概念中。
(2)注重以學習者為中心：知識並無法像貨物般直接傳輸給學生，
因此，學習科學的概念必須由學生主動的參與整個學習歷程，
再建構自己的意義，傳統的老師「說」學生「聽」的學習方式 已不復存在。
(3)製造衝突的學習環境：學習的發生在於解決認知的衝突
（cognitive conflict）或不平衡（disequilibration）時基模所做的 改變，於是個人的學習被視為現有的概念與新經驗的交互作用
的成果，並非只是概念的堆疊。
(4)尊重個人意見或原始想法：科學知識已有人類價值參與的空 間，不再是絕對的價值中立，學生的科學概念可反映出學生在 這社會大環境下所形成的理念（許榮富；黃芳裕，1995），因此，
科學知識的學習必須與學生的生活社群有關，且必須是社群成 員互動協調所形成的共識才具意義。
(5)注重互動的學習方式：科學的學習必須透過對話、溝通的方式，
大家提出不同看法以刺激個體反省思考，在交互質疑辦證的過 程中，以各種不同的方法解決問題，澄清所生的疑慮，並且逐 漸形成能夠在科學社群中互動的正式科學知識。
2、建構論的教學觀點
(1)從學習者的經驗出發：教師在教導科學知識之前應該認真考慮 學習者先前的（原有的）知識背景，以及現有的認知概念，亦 即呈現的教學內容應在學生可能的建構區範圍之內，與學生的 經驗緊密結合才能引發學習者有意義的學習。因為新的知識必 須依靠學生原有的知識才能穩固地成為學生知識的一部份（郭 重吉，1992）
(2)角色的調整：教師在教學的歷程當中已不再是一個知識的提供 者，而是一個「協助者」，適時給予學生機會由學生自己去組合
（combine）、批判（criticize）和澄清（clarify）新、舊知識的 差異，進而再搭建起自己新的認知。
(3)佈置良好的學習環境：教師是學習環境的建構者，以建構論為 取向的教學應注重調整現有的教學材料、佈置適當的問題情 境，製造學習者在認知上的衝突以引起學習者的反省及思考出 解決問題的門徑，並非只是照本宣科而已。
(4)鼓勵學習者反省與思考：科學課程教材的安排雖無法兼顧多樣 性的個別差異，但建構論取向所提供的教學則希望學習者能將 昔日一直被視為理所當然的知識，例如：課本的知識，能夠再 加以思考。教學時則提供較適合學生經驗背景的教材次序以促 學習者對學習對象有建設性的理解。
(5)重視合作的學習方式：建構論的教學方式乃是異於傳統以教師 或教材為主的教學，而是整個教學活動乃藉由師生、同儕充分 的溝通互動、辯證協調、澄清以及再建構的過程以導引學習者 非正式的先前概念更接近正式的科學想法，雖然整個教學歷程 可能必須花費相當多的時間讓學習者自己去建構知識，但卻是 值得嘗試的。
3、建構主義在教學上的意義
在教學設計實務上，建構主義具有以下幾項意義（朱則剛，民 82）： 1.教學設計的內涵由教學活動設計轉為學習活動設計導向。
2.教學設計由傳統的以知識區分學科、小單元教授，轉為注重學 科整合的整體性知識導向。
3.強調學習情境的重要性，由教學事件的設計轉換為學習環境的 設計，並強調真實化學習環境，以利學習成果的轉換。
4.強調學習者的主動性，重視主動參與式的學習。
5.強調賦予學習者更大的自主權或學習者控制（Learner Control）。 6.教師或教學系統的角色由知識的傳授者轉為學習的促進者或教
練的地位。
7.尊重學習者在學習成果上的個別差異，強調學習過程的重要 性，而不刻意注重特定的教學成果，教學目的由成果導向轉換 成過程導向。
二、建構主義的教學策略
建構主義強調學習是個體與環境互動的歷程，因此在自然科學 的教學過程中，應該儘量安排一些實際的學習環境，給學生有機會 去經歷真實世界，去操弄實際的教學活動（熊召弟，民 85）。黃世 傑（1997）指出建構論的教學策略，就是以學生為主的教學策略，
在活動過程中強調學生與學生、學生與情境以及學生與老師的互動 關係，讓學生主動參與。在這種學習歷程中，學生在原有的經驗為 基礎來進行新事物的學習，亦即透過同化與調適的認知歷程而達到 真正的學習。林甘敏（2001）提出以下應用建構主義有效的教學策 略：
（一）以問題為中心的教學策略
Wheatley（1991）提出適合數理教育的問題教學模式。
他認為教師安排工作（問題與情境）、合作分組、討論及觀點 分享是問題中心學習三要素，也是教師教學應保握的要項。
教師可以設計豐富的學習情境，引導學生從不同的角度去評 估問題而獲得知識。教師的主要任務是安排呈現合適的學習 情境，適時給予關懷、鼓勵和支持，以利協助學生主動成功 地建構知識。
（二）合作學習的教學策略
合作學習就是由學生共同合作來解決問題，透過解決問 題的過程來達到學習目標。學習過程中，同學們互動、討論、
一起工作，增進了學習的動機與成就。雖然知識是由個人自 己建構出來的，但是別人的意見或看法也會影響個人建構的 知識；因此善用學生互動，將可幫助彼此建構知識或概念。
但是，教師在操作過程中，應多注意個別學生的差異性，以
免有部分學生在合作過程中有互動不平等以及認知依賴性的 問題（楊文金，1997；曾守恆，1997）。
（三）情境學習
建構主義主張有意義的學習，不可脫離學習者的經驗世 界，而情境學習理論認為知識存在於我們所生存的環境及我 們所從事的活動中，且認為學習者欲習得知識，便應進入情 境的脈絡中，二者有其相容之處（林甘敏，2001）。Brown、
Collins、Duguid(1989)認為知識是情境化的，強調學習應在 真實情境中進行，倡導「從做中學」（Learning by doing）與
「實踐智慧」（Practical intelligence）的觀點來說明知識的形 成與意義。論者認為知識只有在他所產生及應用的活動與情 境中去了解，才能產生意義。透過實際的活動或情境來學習 知識技能，易將學習成果轉移到其他類似的情境運用中運 用。知識絕不能從他本身所處的脈絡環境中孤立出來，因此，
應儘量提供一個實際的情境而非抽象式的符號邏輯環境。故 情境學習論的主要意義包括有：
1.學習是個人與情境互動的歷程
情境學習論強調學習是一種社會互動的過程，知識、
技能、與情境之建構發生於學習者與情境之間的互動，因 此若欲抽離情境，而預先指導各種原則性的知識（如學校 的各種學科知識），讓學習者因而可以適用於各種情境，這 種學習方式是徒勞無功的（Winn，1993）
2.學習是從真實活動中主動探索
情境學習論強調知識的學習必須建構在真實的活動 中，在真實的活動中學習，因為學習者唯有在真實的情境
中學習並使用其所學的知識技能，才能了解所學知識的意 義與價值，並能成為解決問題的工具（吳宗立，民 89）
3.學習是共同參與的社會化過程
情境學習論注重學習成員間參與互動，強調學習是一 種共同參與的社會化過程。Brown、Collins 及 Duguid（1989）
認為，在學習情境之下，學習者不在扮演傳統的學生角色，
而是「實行者」，在其領域文化中經由社會互動與合作，發 展概念的理解。
4.學習是從週邊參與擴展至核心
學習者在學習過程中猶如拜師學藝，需經過不斷的觀 察、模仿、嘗試、練習，一步一步的漸進學習，逐漸地從 一個只能參與邊緣的「生手」層次進入到參與核心的「專 家」層次，是一種「涵化」的過程。Brown、Collins 及 Duguid
（1989）把情境學習中的學習過程當成邁向完全參與的一 種學習路徑。
情境學習理論的主張包括：強調學習活動的真實性、
重視情境中的觀察、示範、解說、提示與備詢等學習方式 及重視從邊際參與到核心參與的學習過程；亦即情境學習 強調知識是學習者與情境互動的產物。學習應該安排真實 化的學習社群，透過實際的參與及專家的從旁引導，使學 習者在這個實務社群（community of practice）的環境中能 夠真正的學習。
關於建構學習的具體實施過程，國內、外學者也提供了許多建 議，簡單介紹以下十項原則（Von Glasersfeld）（張靜，1996）
1.了解學生有什麼：如果我們認同建構主義，即假設學生必須建構 自己的知識，我們就不能再假設學生是一張「白紙」，什麼都不知
道。根據皮亞傑的說法，即使是嬰兒也不是一張白紙。學生已有 的知識是他們用來建構更多知識的唯一基礎。所以，對教師而言 最重要的是了解學生有些什麼知識和經驗。
2.認真聆聽和應對學生的回答：對一個問題，不管學生的回答是什 麼，對學生而言都有其意義。因此，學生的答案對教師而言，不 論有多離譜、多奇怪或「多錯誤」，教師都應認真解讀和應對。教 師若只簡單說它錯了，對學生是莫大的氣餒和壓抑。此外，讓學 生解釋問題和答案也是一個不錯的策略。
3.了解學生怎麼想：教師若想改進甲生的概念及其概念的結構，教 師須先試著去建構甲生的思考模式。甲生的思考模式是可以被一 般化的，但是在假設學生適合這個一般模式之前，教師應該先有 一些足夠的證據來支持此一特例的假設是可行的。絕對不要任意 假設徐生的想法是簡單或是顯而易見的。
4.問得要有建構：「問學生」是如何得到他們的答案是一個發現學生 思考事物的好方法；它開啟解釋為何某一特定答案在不同的情況 未必管用之門。所以，教師要多問學生：為什麼？如何得到？什 麼意思？有何不同？舉個例子？而少問學生：會不會？懂不懂？
對不對？
5.造勢讓學生對解題有食髓知味的經驗：通常一開始學生對解題不 會有太大的興趣。若要培養學生對問題有深入研究的興趣或動 機，教師就要去創造局勢或形勢讓學生有機會去體驗或經驗和解 題有關的樂趣。如果學生對問題本身沒興趣，而教師又只是簡單 的告訴學生：「你答對了」，這種教學對學生的概念發展可以說是 毫無助益的。
6.獎勵耕耘甚於收穫：成功的思考是比「正確」的答案重要。成功 的思考即使是基於無法接受的前提也應給予鼓勵。
7.欣賞學生的思考：為了去了解和欣賞學生的思考，教師要有幾乎 是無限彈性的心靈，因為學生有時會從教師幾乎難以接受的前提 開始。
8.給學生有獨立搏鬥成功的機會：讓學生和他們所選取的問題搏 鬥，只在他們要求幫助時才給予幫助，而且只幫助他們建構知識。
頂多，教師能引導學生在有效的方向上建構；但永遠不能逼他。
這樣當然很費時，但是只要學生有過一、二次自己成功思考出答 案的樂趣之後，他們就差不多可以去做教師建議的問題了。
9.了解與熟練並重：區分訓練與教學並不表示沒有訓練的空間。我 確信某些訓練是有用的，但是，訓練本身並不導致了解。然而，
有許多經驗需要熟練到成慣例，否則他不可能成為數學家。但是 他只是把一些基本的運算自動化而沒有抓住背後的概念，那麼他 也不會成為數學家。訓練與教學要並進。
10.可貴的失敗經驗：影響學生的解題技巧是讓學生去發現解題的樂 趣。如果教師ㄧ直看著學生要他們用「正確」的解法去得到「正 確」的答案，則解題將變得沒有樂趣。學生常常會使用一些預料 之外和常規之外的方法解題，這是十分可行的，只是它的應用性 或許有限。如果教師不尊重這個，那只是反映出教師本身對科學 發展歷史不了解而已。
小結：根據「科學建構論」的理論，科學教學應注意下面幾點：
1.從學習者的經驗出發：
學生在學習某個概念之前對所要學習的材料已存在許多「先 前概念」，所以教師在教導科學知識之前應該認真考慮學習者先 前的（原有的）知識背景，以及現有的認知概念，亦即呈現的教 學內容應在學生可能的建構區範圍之內，與學生的經驗緊密結合 才能引發學習者有意義的學習。因為新的知識必須依靠學生原有 的知識才能穩固地成為學生知識的一部份。
2.學習是個人與情境互動的歷程、是從真實活動中主動探索：
情境學習論強調學習是一種社會互動的過程，因此學習一定 要在適當的情境下，這樣學習方式才是對學習者有幫助的。情境 學習論也強調知識的學習必須建構在真實的活動中，在真實的活 動中學習，因為學習者唯有在真實的情境中學習並使用其所學的 知識技能，才能了解所學知識的意義與價值，並能成為解決問題 的工具
3.以問題為中心的教學策略：
教師可以設計問題情境引導學生從不同的角度去評估問題 而獲得知識。「問學生」是如何得到他們的答案是一個發現學生 思考事物的好方法，因為它開啟解釋為何某一特定答案在不同的 情況未必管用之門。而且教師也要適時給予鼓勵和支持，以利協 助學生主動成功地建構知識。
4.合作學習的教學策略：
合作學習就是由學生共同合作來解決問題，透過解決問題的 過程來達到學習目標。學習過程中，同學們互動、討論、一起工
作，增進了學習的動機與成就。雖然知識是由個人自己建構出來 的，但是別人的意見或看法也會影響個人建構的知識；因此善用 學生互動，將可幫助彼此建構知識或概念。
三、教學策略與活動設計
本單元是討論一般常見的教學法的一些特色，來作為本教學設 計的參考。本單元總共討論三個教學法，講述式教學法、討論教學 法和合作學習法。
（一）講述式教學法
講述式教學法（didactic instruction）或稱為演講法，可以 算是最傳統的教學方式。幾乎自有教學活動以來，身為「教」
者就習於採用這種以演講為主的教學方法。正式的講述方式，
有些以演講的型態出現，大部份則採用口頭講解也就是書面資 料（教科書）的闡述，並以問答及學生練習和教學媒體呈現的 方式來進行講述教學。講述式教學法上課要點：
（1）從學生舊有的經驗或日常生活的現象切入主題：
老師能依照學生目前的學習經驗和能力安排上課的內 容。且教師在教導科學知識之前應該認真考慮學習者先前的
（原有的）知識背景，以及現有的認知概念，亦即呈現的教 學內容應在學生可能的建構區範圍之內，與學生的經驗緊密 結合才能引發學習者有意義的學習。因為新的知識必須依靠 學生原有的知識才能穩固地成為學生知識的一部份。所以教 師在解釋概念時應該儘量從學生已經熟悉的概念切入或舉一 些學生日常生活常見的例子來說明，都可以幫助學生更有效
的學習。
（2）避免照本宣讀，擅用教學媒體：
老師在講述的過程中，不應該照著教科書的內容從頭到 尾、逐字宣讀，也不宜指定學生照課本宣讀。在講述時，教 師常使用板書並利用各種教學輔助教材，包括單槍、投影機 等。如此可使教學活動生動而富有變化，可增加學生的注意 力，而且對於一些物理現象的描述，圖像也會比文字讓更加 具體、更加容易被學生接受。
（3）適時地提出問題，供學生思考討論：
於課堂期間，老師可以針對學生可能會有的迷思概念，或是 容易矇蔽的地方提出問題讓學生思考，或是讓學生之間彼此 討論，在學生思考或是討論期間，老師可以循序漸進地引導 學生，使學生發現原有的概念存在矛盾，以改變其原有錯誤 的概念。
（二）討論教學法
1、討論教學法的特徵
學者認為討論教學法的意義是：「一群人為了達到某種教學 目標，齊聚一起，經由說、聽和觀察的過程，彼此溝通意見。」
所以討論法是由團體中的每一個成員共同參與的活動，教師和 學生就某一主題進行探討，以尋求答案或能為多數成員所接受 的意見。因此，在討論的過程中，所有成員的意見可以充分的 溝通，教學成為師生雙向交流的活動，而非由教師獨占的過程。
此外，在討論的過程中，學生更能針對問題深入思考，有助於 學生思考訓練和價值判斷能力的發展。而且，學生有機會養成 接受不同想法、意見的民主風度，對於培養未來社會的公民頗
有助益。
2、討論教學法的活動設計
（1）討論教學法並無一定的型態或模式，一般而言，學者認為 其教學過程可分為三大過程：『引起動機』、『進行討論』、『整 理結果』。如係分組討論，可分為五大過程：『準備』；包括 教師對討論問題與討論環境的準備，以及學生對討論問題 的準備。『創始』；包括引起學生興趣即師生共同策劃。『討 論』；包括正式或非正式的討論，為學生最感興趣的階段。
『報告』；指由各小組代表分別報告討論結果及所遭遇的困 難或問題。『總結』；通常由教師作最後之總結，並提示應 行注意的事項。（李祖壽，1980）
（2）另有學者主張，若以教師為主持人的討論法，其實施過程 如下：
◎ 引起動機：討論個人的體驗與意見。
◎ 提示研究問題：輔導學生尋求答案。
◎ 閱讀課文與參考資料：參觀訪問、觀賞影片。
◎ 討論：提出主題→進行討論→綜合檢討→結論 ◎ 報告與討論
◎ 總結：歸納大家解答問題的意見，並進行綱領式的複習 （3）在運用討論法於班級教學的實施過程中，除了依循討論的 程序外，教師必須善加計畫與輔導，事前更需要充分的準 備。透過討論法的教法，可以提供學生表達及溝通意見的 機會，也可以使教學過程更加生動活潑，而在討論過程中，
教師的發問、學生的爭辯、主持人的仲裁與引導，可使學 生對於討論的主題有深入的瞭解，更可以培養學生獨立思
考批判的能力，而進一步尊重容忍他人的想法，增進團體 合作的精神。
（三）合作學習法 1.合作學習的意義：
Johnson（1975）認為合作學習是一種教學策略，藉此教學 策略，學習小組可以經由小組互動、相互依賴和彼此切磋的過程 中，獲得個人績效，並達成小組的共同目標。合作學習是一種有 系統、有結構的教學策略，將異質能力的學生分配在同一小組，
在合作的情境下，讓學生可以溝通、互動、分享，以增進個人的 學業成就，並達成團體的共同目標。
2.合作學習的特色：
「合作學習」提供學生「愛」與「支持」的學習環境，除去 學生心中的焦慮和恐懼；藉由同儕的合作和彼此的分享，豐富學 生的學習經驗，從自我表達和聆聽他人觀點的過程中，開拓學生 的視野，學生藉由批判性的思考，從眾多的觀點中，選擇最合理 而恰當的論點，同時學習人際互動所必須的傾聽、接納與尊重的 溝通技巧；尊重學生表達自己的想法和觀點的權利，學生有更大 的自由空間從事學習活動（李錫津，民 79），鼓勵學生適時而合 宜地提出他人的錯誤，並提出建設性的建議，幫助學生以誠懇的 態度接納建設性的批評，其最終目的在於解決問題，達成共同的 學習目標，給予學生成就感，使學生不會自我放棄。所以，藉由
「合作學習」可以讓學生在「愛」與「支持」的學習環境中磨練 個人批判性思考及創造性思考的技巧（Downs-Lombardi, 1996）。
「合作學習」除了讓學生在「愛」與「支持」的學習環境中，
透過討論活動，培養學生的批判思考能力之外，更需要提供學生 具有挑戰性與創造性的問題，以「問、想、做、評」的教學策略
（中華創造力中心，1997），讓學生從解決問題的過程中磨練創 造性及批判性的思考，方能真正提升學生的科學創造力。因此，
教師必須安排問題情境，從師生的問答互動中，讓學生澄清自己 的思緒；讓學生有充分的時間傾聽他人觀點及思考，以增進學生 思考的深度及廣度，同時，提供「做中學」的學習經驗，讓學生 將思考的成果化為實際行動，從實際的執行中驗證推論的正確性 及縝密性，最後要求學生運用批判性的評鑑，自我評鑑，提升自 己的批判創造思考能力。然而，國內的科學教育長久以來都是「先 教內容，再做實驗」，實驗只是為了求得與課本裡的理論相同的 結果，因此，實驗必須照著課本所描述的步驟進行，毫無任何的 創造空間，也無任何的挑戰性，實驗所探究的問題也不一定與學 生的生活有密切的相關。
第三節 國內外一些教學法的研究
本節是討論國內外一些教學法，希望藉由探討一些重要的教學法能 對於設計新的教學法有所幫助。本節第一單元討論實驗室教學法，第二 單元討論 DOE 教學法，第三單元討論 5E 教學法。
一、實驗室教學法
「實驗教學法」或稱「循環學習法」（Learning Cycle），是以實 驗或現象來引導學生注意、觀察與思考（Exploration），接著由老師 介紹必要的概念和關鍵名詞來詮釋（Term Introduction），最後為擴 充應用這些新的觀念來解決週遭一些新問題（Concept Application）。 （1）實驗教學的特性
Hickman 探討皮亞傑和布魯納兩人的學習理論對科學教 育的影響，討論各種教學方式所產生的效應時，強調實驗教 學的特性如下：（鄭挺穗，民 84）
1. 對於具體操作時期的學生而言，實驗是必須的。
2. 當將各種符號轉化成具體的模式時，實驗是十分有效的。
3. 個化的實驗經驗，可以幫助學生獲得並熟練各種操作技 能。
4. 實驗可以增進學生人際關係的調整、學習科學的興趣、適 應工作的條件、引起動機等。
（2）實驗教學的功能
實驗教學在科學上有其應有的功能，這些功能是其他教 學法難以達成的。Millar 提出實驗教學的功能如下：（林陳 湧，民 84）
1. 應用實驗活動的進行，使學生瞭解某些抽象概念的意義。
2. 實驗教學可以使學生學習科學研究歷程中的實用技術及 一般策略。
3. 實驗使學生能有嘗試問題解決的方式。
4. 實驗教學可以避免學生形成知識論上的偏失。
（3）實驗教學的內涵
在科學教育上，教學方法大致被分為兩種，一為直述式 教學法（Dictation）：將科學概念和原理直接灌輸給學生之傳 統教學法。二為探討式教學法（Inquiry）：建立在發現之上，
學生要像專業科學家一樣，用科學方法去探討問題。或於其 下再細分為發現式探討問題、理性式探討教學和實驗式探討 教學（Inquiry by Discovery，Rational Inquiry，and Inquiry by Experimentation）。而所謂發現，就是一種特殊設計的學習活 動，使學生能在適當的學習情境中，運用其心智，以發現新 的概念或原理。有時「探討」與「發現」常不作區別。循環 學習法不以老師講述來灌輸科學觀念，而以實驗帶領學生去 發現問題、探討問題，自然是屬於探討式教學法的一種。由 於每當欲向學生引進重要的科學概念時，均以此三段層次，
逐步牽引，當學生完成一新概念的學習時，再以相同的三個 法，去學習下一個概念，如此一步步地，擴充循環下去，為 自己建立起完整的科學思想架構，故謂之循環學習法。又由 於在初探層面中，是以操作實驗、觀察現象為主，在術詞介 紹層面則是欲給此實驗結果合理詮釋，而在概念應用層面 上，則為擴充此觀念於其他的實驗或可觀察的現象上。全部 層面都以實驗和現象為其導源、基礎、主幹與依歸，故且以
實驗教學法（Inquiry by Experimentation）名之。
初探－實驗教學法的第一個層次：在此層面中，學生藉著對 新的情況下所引起的反應來學習，並在最少的指導 下，探討新的材料與新的觀念。在摸索或操作當中，
要讓他們體會一些新經驗，一些無法引用他們過去慣 常使用的思考方法所可解決的問題或困惑，另外此活 動還要導向對現象中規律性圖像的辦認。
術詞介紹－實驗教學法的第二個層次：在此層次中，引：進 一些新名詞，如氣壓、分子模型、焦距……等等，
一些可以用來詮釋或直接聯繫在初探層次中所發 現的圖像模式。此術詞可經老師、教科書、影片 或其他媒體來介紹。在此專門術詞被介紹給班上 前，學生們應受鼓勵，儘可能多去辦認或形成圖 像，但期待學生們能發現出所有複雜的科學圖 像，則是不夠切實的。
概念應用－實驗教學法的第三個層次：最後學生應用新的術 詞或思考圖像到更多的例子上，這是擴大學生利 用新觀念能力所必要的。若無各式各樣的應用，
這些概念可能仍滯留或被限制在當初所定義或討 論的例子上，多數的學生因此無法從具體的例子 加以抽象，推廣至其餘狀況。應用的活動可協助 那些概念組織力較慢的學生，或未能將老師最初 的解釋與他們自己的經驗做適當和充分銜接的學 生。
（4）實驗室教學
Anderson(1968)和 Simpson(1971)對實驗教室教學的目 標及功能分別提出說明：
一、 實驗室教學目標
1. 培養學生瞭解人類在科學領域的知識及強化學生智力與審美 的理解能力。
2. 培育可以轉移到解決問題的探究能力。
3. 幫助學生模仿科學家的角色。
4. 幫助學生科學知識的成長及瞭解科學理論、模型的暫時性。
二、 實驗室的教學方式 1. 學習科學的本質。
2. 學習解決問題的技能。
3. 學習操作的技能。
4. 學習科學的概念與原理。
5. 發展學生的興趣、態度與科學觀。
二、DOE 教學法
（1）學習的困難與動機
1.前備知識(preinstructional knowledge)的探討：
在學生進入教室之前，學生的腦海裡不是空白的等著老 師灌輸新的知識，而是已經帶著根深蒂固的先前「經驗」
(firmly embedded theories)，像是「重球會比輕球先著地」、「物 體不受力就一定會靜止」等等來學習，以致於發生學習上的 困難。在物體移動的描述中，研究的結果發現大部分的人會 根據「經驗法則」，較傾向亞里斯多德而非牛頓的觀點。就像
亞里斯多德的世界觀「透過觀察大自然的過程，以演繹、推 論所產生的觀點，肯定了感官經驗在認知上的價值，但以近 代科學的觀點來看，其嚴謹性較為不足(科學方法新論 p.304u)。」由積極面說：這種前備知識(preinstructional knowledge)與正規觀點(canonical view)之間的衝突 (conflict)，也正是引發學習動機的有力之處。
2. 陳述性知識(declarative knowledge)
○1 陳述性知識：
a.事實(facts)(例如海平面的重力加速度=9.8 m/s) b.概念(concepts)(加速度)
c.主張(proposition)(加速度與的淨力成比例)：通常發生在 兩個概念之間
d.理論(theories)(只有透過力的作用運動才會發生)：可以 用現象及事件來解釋陳述性知識
○2 陳述性知識中有兩個重要特徵：
a.元素(elements)：概念、主張、方案(schemata) b.組織架構(structural organization)：
往往這些概念結構的特徵沒有被明確的標示出來，因此陳 述時常發生模糊的現象。
（2）DOE 探測流程
1.基於以上對學習困難的分析，發展出一個探測的流程：
演示(demonstrate) 觀察(observe) 詮釋(explain)，
簡寫成 DOE。
2.DOE 的流程分成三個部分
(1) 簡單的描述或示範儀器操作方式
(2) 提出問題：a. 預測實驗的結果；b. 說明預測的依據 (3) 觀察演示完畢後，學生需描述事前預測與觀察結果的衝
突點
（3）DOE 教學策略
○1 多樣化例子的對話(interactive dialogues using multiple instances)：
主要在建立學生物理思維的基模及物理定律的涵義的認識。
○2 多樣化對話的呈現(interactive dialogues using multiple representations)：
著重在物理性質的分析、釐清概念。
○3 概念上的對應(ideational confrontation)：
利用相同的物理概念引用到每一個事件，以引導學生發現其 共通性。
○4 問題性質上的分析(qualitative analysis of problems)：
透過方法分析問題的結構。
○5 教學上(instructional issues)主張技巧：
(a) 注重物理問題及性質相關的分析，若利用實驗形態必須在 實驗架構中討論一些基礎觀念。
(b) 考慮科學的陳述，可利用適當的比喻來呈現其架構。
○6 「實驗經驗」所扮演的角色(role of laboratory experiences)
在一般實驗活動中，學生遵守某些步驟取得資料、分析結果，
目的在印證物理的定律。Gagne and White(1978, p.214)主 張實驗可連接「想像力」與「前備知識」，在某些特定的事件 及原則中，延長了學生的想像力及記憶。
○7 比喻的角色和形式(analogies in instruction)
利用比喻的方式解釋一個不容易被分析的問題時(例如電流 vs. 水流)，可簡化問題、浮現概念，但要特別注意其潛在危 機，比喻不當或過度延伸反而造成該概念的混淆。
Gentner(1980)主張比喻方式的學習常會忽略了事實的呈現，
於是提出應用「比喻」要有：
(a) 要清楚明確(clarity)比喻與事實之間共同具有的「特質」
要相當，要具有相同的功能。
(b) 抽象的(abstractness)是概念、關係等抽象性的同質。
(c) 豐富性(richness)此共通「特質」在兩者之間居於主要地 位，且可用來預測相當多共通的性質。
(d) 組織性(systematically)預估的延伸，可以顯現出另一個系 統的延伸。
三、5E 教學環
Landes（1988）和 Bybee（1997）提出的 5E 教學模式強調知識 的主動建構，並且在教學設計上必須與學生的先前知識加以連結，
強調情靜脈絡等要點，因此可做為教案的設計依據。Bybee（1997）
所提出的 5E 教學模式五個階段分述如下：
1.參與(engagement)階段：本階段主要引起學生的學習動機，並讓 學生確定未來探討的方向，在整個教案中扮演學習任務的起始階
段。
(一) 教學目的－
培養學生基本的實驗技巧以及理化概念，激發學生的 學習興趣，以預先設計的活動或是任務將學生過去和現在 的學習經驗加以連結，並使學生了解下一階段任務，準備 進行以學生為主的探究活動。
（二）教學方法－
a.實驗活動 b.教師的示範 c.錄影帶
2.探索(exploration)階段：學生投入活動後，須有足夠的時間進行 探索，經由動手操作，建構共同的、具體的經驗，以引出學生 的想法。教師應以學生的共同經驗為基礎，給予充分的時間與 機會，協助學生進行探索，並從中學習科學概念與過程技能。
（一）教學目的－
促使學生將原先舊有的想法和新知識連結，以問題引 導學生思考並構思如何解決。學生在解決問題的過程中，
基於過去的經驗，對所學習到的新概念、過程和技能能夠 重新建構。
（二）教學方法－
a.實際的活動 b.分組討論 c.分組報告
3.解釋(explanation)階段：將學生置於衝突情境，使學生察覺到和 自己原先觀念不同的科學觀點，而能以此種科學的觀點來修 正、擴充或取代原先的想法。
（一）教學目的－
本階段希望藉由學生所形成的科學知識及概念，做為 經驗上的基礎，讓學生在對問題進行解決的過程中，基於 過去的這些經驗基礎，對所學習到的新概念、過程和技能 能夠重新加以確認而進行發展。藉由小組的相互報告及討 論，將學生置於衝突情境，並透過實際的活動和分組討 論，讓學生想法進行重組，建構出屬於自己的知識。
（二）教學方法－
a.教師的示範 b.分組討論 c.分組報告
4.精緻化(elaboration)階段：本階段主要讓學生其所建構的想法進 行重組，以便精緻其所建構出的概念。使學生可以於實際的生 活情境中，應用新的想法。
（一）教學目的－
本階段的進行重視學生間的互動，營造能促使學生討 論以及互相合作的學習環境，分享想法並給予回饋，以建 構個人的理解。此外，此階段亦重視學生是否能將其所形 成的解釋，應用於新的情境或問題中，學生將其所學習到 的概念運用於技能的展現與成品的製作上，強調科學知識 與過程技能的實際應用，啟發學生更深層的理解。
（二）教學方法－
a.實際的活動 b.解決問題 c.專題研究
5.評鑑(evaluation)階段：
在學生經由探索與提出解釋後，給予回應與歸納統整，回 顧想法的改變。經由上述的階段學生建構新知識，於本階段中 鼓勵學生去評估他們自己理解與能力。另一方面提供老師機會 去評鑑學生在學習過程中所獲得的成就，並且讓學生能夠注意 到其想法的改變以及其學習歷程，而教師在每個階段的活動 後，提供學生應用科學知識與過程技能的機會，教師評估學生 的理解，瞭解學生的學習狀況，作為教學改進的參考。
（一）教學目的－
讓學生評估他們對概念的理解程度和技能的應用能 力，進行想法重組，建構出屬於自己的知識讓學生能夠注 意到其想法的改變以及其學習歷程，使學生能省察其想法 改變的程度。
（二）教學方法－
a.個人的寫作 b.測驗評量
以建構主義理念為基礎的 5E 探究學習模式，營造一個讓學生 主動進行探究以及主動建構知識的學習環境，以生活化的問題情境 提升學生進行探究的動機，所產生的新概念可以應用在日常生活的 特定環境，不同概念適合不同情境。而學生概念之改變不僅是個人
