進行「巢狀探究教學模式」對國二學生學習環境感知之影響

屏東教育大學學報-理工類 第二十九期 2009年9月 頁79－112

進行「巢狀探究教學模式」對國二學生

學習環境感知之影響

蔡 執 仲

段 曉 林

靳 知 勤

摘 要

本 研 究 是 探 討 在 國 二「 自 然 與 生 活 科 技 領 域 」課 程 中 進 行「 巢 狀 探 究 教 學 」 ， 學 生 在 學 習 環 境 知 覺 上 的 改 變 。 參 與 研 究 的 學 生 共 有 360 位 ， 其 中 實 驗 組 有 5 個 班 級 (192 人 )， 以 「 巢 狀 探 究 教 學 模 式 」 進 行 教 學 ， 對 照 組 有 5 個 班 級 (168 人 )依 照 現 行 教 科 書 內 容 進 行 講 述 式 教 學 ， 共 歷 時 3 個 月 。 問 卷 採 用「 科 學 教 室 學 習 環 境 量 表 (What Is

Happening In this Class? ,WIHIC)」收 集 成 果，在 研 究 前 後 對 實 驗 及

Investigating the effects of

Nested-based inquiry instruction on

the 8th graders’perceptions about

learning environments in the physical

science class

Chih-Chung Tsai

Hsiao-Lin Tuan

Chi-Chin Chin

Abstract

The purpose of thi s study was to inv estigate the effect of Nested-based inquiry instruction on 8t h graders ’perceptions about leaning environments in the ph ysical sci ence classes. Th ere were 360 8t h graders participated in the stud y, in the experimental group included five class es (n=192) were t aught with three units of nested-based inquiry instru ction for three months. In the control group, teach ers used the tex tbook to teach five classes of s tudents (n=168). The” What Is Happenin g In this Class? (W IHIC)” questionnaire was i mplemented in both groups b efore and after three months to collect students’ perceptions about the learnin g environments.

Results showed, the nested-based inquiry instruction should significantl y in creas e students’ perceptions positivel y. Am ong five scales, “Cooperation”and “Investigation”scales related the Personal Growth dimension; “Teacher Support” and “Student Involvement” scales related the Relationship dimension and “Equit y”scale related the S ystem maintenance and Change dimension. At last, the results show the Personal Development Dimensions and the Relationship Dimensions that affected b y inquiry-based instruction. In sum, nested based inquiry instruction can chan ge the situations of teaching as well as constructivism emphasizes.

Key words: inquiry instruction, inquiry learning, learning environment, nested-based inquiry instruction

Chih-Chung Tsai：Postdoctoral Researcher, Department of Science Application and Dissemination, National Taichung University

Hsiao-Lin Tuan：Professor, Graduate Institute of Science Education, National Changhua University of Education

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壹 、 前 言

或 是 探 討 教 學 成 效 前，必 須 先 對 學 習 環 境 進 行 瞭 解，並 且 在 複 雜 的 教 學 與 學 習 的 互 動 中，培 養 問 題 解 決 的 能 力，延 伸 出 可 供 探 究 的 議 題 。 待 答 問 題 有 二：第 一 是 探 討 學 生 對 探 究 教 學 與 教 科 書 教 學 在 環 境 知 覺 上 的 差 異。第 二 是 歷 經 探 究 教 學 後，學 生 對 環 境 知 覺 在 社 會 心 理 層 面 上 的 轉 變 。

貳 、 文 獻 探 討

本 研 究 主 要 是 藉 由 學 生 對 學 習 環 境 的 知 覺，得 知 達 到 有 效 探 究 教 學 在 社 會 心 理 層 面 上 所 應 呈 現 的 樣 貌。因 此 擬 從 建 構 主 義 與 探 究 的 關 係，探 究 教 學 的 理 念 與 學 習 環 境 所 涵 蓋 的 社 會 心 理 層 面 來 加 以 論 述 。

一 、 建 構 主 義 與 探 究 的 關 係

許 多 研 究 皆 指 出 以 建 構 主 義 為 理 念 的 探 究 課 程，是 進 行 良 好 教 學 與 學 習 的 有 效 方 式 (Bybee, 1997, 2000; Gibson & Chase,2002) 。 Tjosovold 和 Marino (1977)指 出 探 究 教 學 能 夠 幫 助 學 生 去 調 查 、 探 索、發 現 問 題，運 用 直 覺 去 發 掘 問 題 並 進 行 理 解，培 養 獲 得 科 學 知 識 的 方 法 與 策 略，因 此 學 習 並 非 僅 限 於 既 定 的 學 科 內 容，而 是 培 養 解 決 問 題 的 能 力。在 探 究 的 學 習 過 程 中，學 生 經 歷 到 科 學 家 發 現 與 創 造 知 識 的 過 程，其 策 略 包 含 透 過 閱 讀、寫 作、動 手 做、論 辯 與 溝 通 等 方 式 。 若 教 師 能 以 符 合 建 構 主 義 為 理 念 的 方 式 進 行 探 究 教 學，並 輔 以 小 組 合 作 學 習 的 方 式，則 能 建 構 出 有 意 義 的 學 習 環 境，建 立 如 同 科 學 家 般 的 實 務 社 群，透 過 社 會 磋 商 將 知 識 合 法 化，在 生 活 化 的 情 境 中 學 習 到 真 實 的 科 學，以 有 意 義 的 方 式 來 理 解 科 學，助 於 提 升 學 習 意 願 與 動 機 ， 加 強 對 科 學 的 正 面 態 度 (蔡 執 仲 、 段 曉 林 和 靳 知 勤 , 2007； Gibson & Chase, 2002； Straits & Wilke, 2002)。

進行「巢狀探究教學模式」對國二學生學習環境感知之影響 8 3 激 的 來 源 。 而 Vygotsky 強 調 社 會 因 素 的 重 要 性 ， 認 為 知 識 是 無 法 由 個 人 獨 自 建 構 而 來，而 是 藉 由 對 話 或 互 動 的 過 程，加 以 組 織 後 形 成 有 意 義 的 知 識，學 習 是 溝 通 互 動 後 文 化 涵 化 (Enculturing)的 成 果。Piaget 與 Vygotsky 對 獲 得 知 識 的 觀 點 雖 有 不 同，但 兩 者 皆 認 為 心 智 的 結 構 與 功 能 是 從 互 動 中 所 獲 得 的，同 時 重 視 建 構 過 程 中「 個 人 」與「 社 會 」 的 層 次 。

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其 主 動 建 構 意 義，營 造 出 喜 好 的 學 習 環 境，讓 學 生 運 用 更 多 的 探 究 策 略 來 解 決 問 題 (Dart et al.,1999; Henderson, Fisher & Fraser, 2000; Hofstein & Lunetta, 2004； Taylor, Fraser & Fisher, 1997)。

二 、 研 究 工 具

本 研 究 以 所 使 用 的「 科 學 教 室 環 境 量 表 (WIHIC)」，結 合 Dorman (2003)對 於 社 會 心 理 層 面 進 行 歸 類 ， 問 卷 分 為 7 個 向 度 ， 每 一 個 向 度 有 8 題 共 56 題 。 填 答 是 以 李 克 特 式 五 分 等 第 法 進 行 評 分 ， 分 為 非 常 同 意 (5)、 同 意 (4)、 無 意 見 (3)、 不 同 意 (2)、 非 常 不 同 意 (1) 。 問 卷 中 「 同 學 親 和 」、「 教 師 支 持 」與「 學 生 參 與 」等 三 個 向 度 屬 於「 關 係 」 層 面，「 探 究 」、「 任 務 取 向 」與「 合 作 」則 屬 於「 個 人 發 展 」層 面 ， 「 平 等 」則 屬 於「 系 統 維 持 與 系 統 改 變 」的 層 面，向 度 內 容 敘 述 如 下 ： 1.「 同 學 親 和 (Student Cohesiveness)」 向 度 ： 目 的 是 瞭 解 同 儕 相 處 的 狀 態 。 2.「 教 師 支 持 (Teach er Support)」 向 度 ： 目 的 是 瞭 解 教 師 是 否 會 主 動 幫 助 、 友 善 對 待 、 信 任 學 生 ， 並 對 學 習 狀 況 能 加 以 關 注 。 3.「 學 生 參 與 (Student Involvement)」向 度：目 的 是 瞭 解 學 生 的 參 與 興 趣 與 投 入 程 度 。

示 ， 如 226-4a 所 代 表 的 意 義 為 ， 226 為 次 主 題 的 編 碼 (酸 、 鹼 、 鹽 )， 4 代 表 為 學 習 階 段 (1： 國 小 一 至 二 年 級 、 2： 國 小 三 至 四 年 級 、 3： 國 小 五 至 六 年 級、4：國 中 一 至 三 年 級 )，a 為 概 念 流 水 號 (由 實 驗 探 討 金 屬 與 非 金 屬 氧 化 物 在 水 溶 液 中 的 酸 鹼 性，及 酸 性 溶 液 對 金 屬 與 大 理 石 的 反 應 )， 226-4a 代 表 為 在 「 酸 、 鹼 、 鹽 」 單 元 中 在 國 中 階 段 的 概 念 編 號 （ 教 育 部 ， 2000） 。 現 將 各 情 境 的 設 計 敘 述 如 下 ： 圖 一 「 巢 狀 探 究 教 學 模 式 」 實 施 流 程 (蔡 執 仲 ， 2 00 7 )

共 同 分 享 。

II、 情 境 II (Contex t II)： 屬 於 B yb ee 的「 建 構 教 學 模 式 」的「 解 釋 」階 段，在 本 情 境 中 學 生 所 進 行 的 活 動 是 屬 於 知 識 的 共 同 建 構，因 為 經 由 「 情 境 I」 中 小 組 內 所 形 成 的 結 論 ， 結 果 未 必 符 合 科 學 社 群 的 規 準 。 因 此 在「 情 境 II」中 ， 讓 各 小 組 呈 現 其 成 果 ， 再 透 過 組 間 論 證 的 過 程 達 成 共 識。此 過 程 主 要 讓 學 生 經 歷 知 識 的 產 生 與 合 法 性 確 立 的 歷 程，另 外 透 過 論 證 的 過 程 亦 可 形 成 後 續 探 究 的 議 題。此 情 境 讓 學 生 在 解 決 問 題 時，是 自 行 設 計 與 收 集 資 料，並 將 所 面 臨 到 的 特 定 面 向 或 探 索 的 經 驗，藉 由 小 組 間 討 論 以 公 開 發 表 及 辯 論 的 形 式，讓 學 生 的 想 法 接 受 挑 戰，培 養 對 談 的 技 巧。從 討 論 中 學 生 能 再 次 的 檢 視 與 歸 納 資 料，教 師 協 助 其 在 科 學 概 念 上 的 理 解 與 澄 清，將 先 前 形 成 的 概 念 體 系 再 度 重 組 。 本 情 境 中 議 題 的 設 立 ， 是 以 「 情 境 I」 的 成 果 讓 學 生 進 行 論 辯 ， 教 師 必 須 提 出 既 定 的 議 題 引 導 學 生 討 論，但 能 加 入 學 生 自 行 形 成 議 題 強 化 參 與 程 度。教 師 所 設 定 的 議 題 是 從「 情 境 I」中 觀 察 學 生 的 學 習 ， 認 為 有 待 澄 清 的 概 念 來 設 計 產 生。教 師 希 望 學 生 能 對 於「 酸 性 物 質 」、 「 鹼 性 物 質 」以 及 鹽 類 特 性 來 進 行 定 義，並 且 希 望 對 定 義 的 詮 釋 是 以 自 己 的 話 所 形 成 的 論 述。但 除 了 討 論 教 師 所 進 行 引 導 的 議 題 外，尚 能 討 論 延 伸 出 來 的 問 題 ， 促 進 議 題 的 多 元 性 ， 符 合 學 生 真 正 的 學 習 需 求，並 從 中 得 知 學 生 依 然 存 有 的 另 有 概 念，對 學 習 成 效 進 行 檢 核。在 本 階 段 還 以 回 家 作 業 的 方 式，讓 學 生 進 行 後 設 學 習，作 業 所 提 出 的 問 題 是 需 要 學 生 由 先 前 的 學 習 經 驗 重 新 對 概 念 進 行 歸 納，並 與 教 科 書 中 所 提 出 的 理 論 進 行 比 較，透 過 自 行 查 詢 及 閱 讀 相 關 的 資 料，理 解 不 同 理 論 在 解 釋 上 的 差 異 後，才 能 回 答 作 業 中 的 問 題。此 外 教 師 在 課 堂 中 與 學 生 討 論 的 過 程 ， 綜 合 學 生 的 學 習 狀 況 後 ， 形 成 可 供 在「 情 境 III」 的 探 究 議 題 。

III、 情 境 III(Contex t III)： 包 括 了 B ybee 的 「 建 構 教 學 模 式 」 中 「 精 緻 化 」 以 及 「 評 鑑 」 階 段 。

(二 )、 探 究 教 學 對 「 個 人 成 長 」 層 面 的 影 響 ： 本 層 面 包 含 有 「 探 究 」 、 「 任 務 取 向 」 與 「 合 作 」 等 3 個 向 度 ， 依 序 呈 現 研 究 成 果 。 1. 在 「 探 究 」 向 度 上 的 轉 變 ： 本 向 度 在 統 計 上 有 顯 著 的 提 升 ( 見 表 一 )， 起 始 的 單 題 平 均 為 2.84(22.71/8)， 呈 現 出 學 生 以 往 所 接 觸 到 的 並 非 是 融 入 探 究 理 念 的 教 學，而 在 進 行「 巢 狀 探 究 教 學 」後 其 單 題 平 均 提 升 至 3.07(24.52/8)，顯 示 出 本 研 究 的 教 學 設 計 是 蘊 含 科 學 探 究 的 成 分 。 探 究 教 學 是 希 望 建 立 能 解 決 問 題 的 情 境，讓 學 生 具 有 主 動 尋 求 解 答 的 探 究 態 度，而 非 等 待 教 師 的 回 應 或 解 答。希 望 學 生 能 基 於 證 據 來 形 成 理 論 上 的 解 釋，詮 釋 的 可 信 性 是 必 須 由 探 究 過 程 進 行 檢 視，視 證 據 以 及 推 理 的 品 質 來 加 以 判 斷。對 數 據 的 分 析 或 從 網 路 或 是 書 籍 上 尋 找 資 料，必 須 探 求 證 據 之 間 的 相 關 性 並 審 視 其 正 確 性。此 外 對 結 果 的 表 達 若 能 將 數 據 與 資 料，轉 化 成 以 圖、表 的 方 式，表 徵 出 明 確 的 因 果 關 係，如 此 則 能 證 明 學 生 獲 得 較 高 的 後 設 認 知 能 力。因 此 對 於 探 究 過 程 與 技 能 的 理 解，所 包 含 的 不 僅 是 對 於 事 實 性 知 識 的 記 憶，還 能 提 出 假 設 並 以 實 驗 來 驗 證 自 己 的 想 法 。

因 此 進 行 探 究 教 學 時，除 了 重 視 對 於 學 習 任 務 的 設 計 外，還 必 須 重 視 社 會 的 溝 通 技 巧 ， 形 成 新 的 課 室 文 化 利 於 探 究 教 學 的 進 行 。 本 研 究 所 探 討 的 著 重 於 呈 現 實 務 社 群 的 面 貌 與 變 動，對 於 教 師 實 務 知 識 上 的 轉 變 並 未 多 加 探 討 ， 但 這 對 於 瞭 解 專 業 發 展 是 相 當 重 要 的 。 因 此 未 來 的 研 究 方 向 ， 將 針 對 教 師 的 專 業 成 長 進 行 討 論 。 但 如 Morge(2005) 所 指 出，對 於 教 師 的 教 學 信 念 的 理 解，必 須 透 過 觀 察 在 溝 通 互 動 的 過 程 中 所 採 取 的 實 際 策 略 ， 才 能 發 現 在 教 學 實 務 上 的 成 長。在 研 究 方 法 上 將 以 質 量 合 併 的 方 式，由 教 師 與 學 生 的 角 度，探 討 進 行「 巢 狀 探 究 教 學 模 式 」的 教 學 時，教 學 信 念 與 進 行 決 策 的 轉 變 歷 程 。

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