應用問題引導學習以提升國小自然 與生活科技學習成效之行動研究

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國立臺東大學教育學系 學校行政碩士在職專班

碩士論文

指導教授：廖本裕 博士

應用問題引導學習以提升國小自然 與生活科技學習成效之行動研究

～以廚房的科學為例

研 究 生： 方雅齡 撰

中 華 民 國 一○四年 八 月

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國立臺東大學教育學系 學校行政碩士在職專班

碩士論文

應用問題引導學習以提升國小自然 與生活科技學習成效之行動研究

～以廚房的科學為例

研 究 生：方雅齡 撰 指導教授：廖本裕 博士

中 華 民 國 一○四年 八月

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誌謝辭

終於完成了！回想為了參加碩士班考試，還特地跟學校請假，買機票回臺 灣。當知道獲取學校的錄取通知，心裡非常的雀躍，但也開始擔心暑假的學習生 活。為期三個暑期的碩士課程內容非常豐富精采卻也異常忙碌，老師們竭盡所能 的教導，上完他們的課使我獲益匪淺。在求學期間認識很多良師益友，讓我有堅 持到最後的勇氣。

本論文能順利完成，需要感謝大家的協助、支持與鼓勵。首先，要感謝指導 教授廖本裕博士的耐心與細心的指導，雖然我人在海外，老師仍是安排進度，讓 我沒有鬆懈怠惰的機會。感謝陳木金老師以及鄭耀男老師在論文計畫和口考時，

百忙中仍撥冗審閱我的論文，並細心的指出不足之處，使論文更臻完善。

研究期間，感謝學校的同事在我做研究時給予我意見與協助，還有我所教導 的那群可愛的學生們，感謝你們的認真學習和熱情參與，以及所有曾經幫助過我 的人，我才能順利完成碩士論文。

最後，感謝我的家人在背後給予支持及鼓勵，我才能無後顧之憂，感謝你們 的相伴，有你們真好！

方雅齡 謹誌

104 年 8 月

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應用問題引導學習以提升國小自然 與生活科技學習成效之行動研究

～以廚房的科學為例

作 者 ： 方 雅 齡

國 立 臺 東 大 學 教 育 學 系

摘 要

本研究是以問題引導學習融入行動研究應用在課堂上的行動歷 程，並探討學生的轉變以及研究者的成長，以訪談、工作任務單及文 件分析等方式，對國小三年級學生進行教學的研究結果如下：

（一）在外來因素方面：藉由多與家長溝通教學理念及教養觀念，促 使家長能在家多要求學生不足之處。

（二）在教師教學方面：教師須熟悉每位學生的學習狀況、熟悉問題 引導策略、能自行設計教材、掌握教學時間等，以提升自我的 教學成效。

（三）在學生學習行為方面：學生彼此之間能溝通協調進行任務分配，

展現小組互動能力，達到同儕合作之目的。

（四）提升學生態度轉變的因素有：教材能引起學生學習興趣、小組 討論的教學 方式促進學習和教師教學態度的轉變能使學生的 學習更有活力。

（五）教學省思：教師是輔助者，應從旁幫助學生學習；能適時的將 真實情境中的經驗與學習做連結，使學生樂於學習，讓學習更 生動、有趣；能反省教學歷程，並找出解決策略。

研究者依據研究發現，提出相關建議，以作為未來研究之參考。

關鍵字：行動研究、問題引導學習、學習成效

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Action research on the effectiveness of

problem-based learning to improve academic achievement in Natural Science in Elementary

School : A Case Study on the Learning Unit of“Science of kitchen“?

Ya-Ling Fang

Abstract

The main purpose of this study is to understand how the

problem-based learning teaching strategy is applied in classroom, what the difficulties of practice are and how to find the solution. Moreover, the research also aims at investigating the changes of schoolchildren‟s study attitudes towards Science and the acquistion of researcher from the whole research.

Action research is undertaken in this study, with the methods, data gathered from class observation, interviews, feedback sheets, document analysis, etc. Based on 16-period observation of third graders in

international school in Indonesia, the outcomes of the study are as follow.

1. External factors

With more frenquent communication of teacher‟s teaching ideology and the notion of parents‟ child-rearing, parents were prompted to ask their children to have the basic capability.

2. Teachers‟ Instruction

Teachers should be familiar with students‟ individual academic performance and guidance strategy. Furthermore, instructors should be able to design teaching materials on their own and to control the sharing hour of whole class in order to enhance the effects of teaching.

3. Students‟ learning behavior

In order to achieve peer cooperation, students should be able to

assign tasks with effective communication, to demonstrate team

interaction and to work together

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4. the cause of the transformation in students‟ attitudes - Matrials enhance pupils‟ interests.

- Group discussion improves atmosphere of learning.

- Teacher‟s teaching manner makes schoolchild to learn happily and to feel confident.

5. Feedback upon teaching

5.1 Teachers should play a role of „helper‟ to assist pupils.

5.2 Students‟ experience in daily life shoud be connected with their learning, as a result, pupils are willing to learn.participate in activities.

5.3 Teacher should be able to reflect on instruction process and to find strategies.

Based on the findings of this research, suggestions are given for the teachers who intend studying in problem-based learning and relevant study in the future.

Keywords：actionresearch, problem-based learning, learning effectiveness

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目 次

目 次... iv

表 次... vi

圖 次... vii

第一章 緒論... 1

第一節 研究背景與動機 ... 1

第二節 研究目的與研究問題 ... 5

第三節 名詞釋義 ... 6

第四節 研究範圍與限制 ... 8

第二章 文獻探討... 11

第一節 問題引導學習的內涵及意義 ... 11

第二節 問題引導學習的理論基礎 ... 18

第三節 自然與生活科技領域 ... 24

第四節 問題引導學習的教學歷程與相關研究 ... 33

第五節 教師成長 ... 45

第六節 科學態度概要 ... 49

第三章 研究設計與實施 ... 53

第一節 研究方法 ... 53

第二節 研究流程與架構 ... 53

第三節 研究背景資料 ... 58

第四節 問題引導學習教學設計 ... 61

第五節 研究工具 ... 70

第六節 資料蒐集與處理 ... 71

第七節 研究信度與效度 ... 73

第四章 研究結果與討論 ... 75

第一節 運用問題引導學習的行動研究歷程 ... 75

第二節 應用問題引導學習對學生的學習態度的表現 ... 91

第三節 研究者的反思與成長 ... 109

第五章 結論與建議 ... 117

第一節 結論 ... 117

第二節 建議 ... 120

v

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參考文獻... 123

壹、中文部分... 123

貳、外文部分... 130

附錄... 123

附錄一 自然與生活科技教學活動設計 ... 137

附錄二 廚房裡的科學工作任務單 ... 145

附錄三 廚房真有趣 ... 145

附錄四 調味粉大不同 ... 148

附錄五 調味粉大不同 ... 149

附錄六 美味 BASO 湯 ... 150

附錄七 如何觀察溶解的現象 ... 151

附錄八 溶解量比一比 ... 153

附錄九 點心時間 ... 155

附錄十 食物保存 ... 157

附錄十一 海報製作 ... 159

附錄十二 教師研究日誌 ... 160

附錄十三 自然科學習態度調查表 ... 161

附錄十四 訪談提綱 ... 162

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表 次

表 2-1 「問題」的定義 ... 12

表 2-2 傳統學習模式與問題引導學習模式之差異 ... 16

表 2-3 問題引導學習定義表 ... 17

表 2-4 「廚房裡的科學」單元與科學素養中各能力指標關係表 ... 27

表 2-5 「廚房裡的科學」單元與九年一貫相關之十大基本能力關係表 ... 28

表 2-6 「廚房裡的科學」單元與九年一貫相關之教材內容 ... 28

表 2-7 溶解之相關研究 ... 29

表 2-8 問題引導學習與十大基本能力、自然與生活科技分段能力指標參照表 .. 30

表 2-9 問題引導學習與學習成效、學習態度、學習動機、問題解決能力的相關研 究... 39

表 2-10 問題引導學習相關研究 ... 42

表 3-1 教學分組名單 ... 58

表 3-2 本學習活動與九年一貫課程之十大基本能力、分段能力指標的對照關係 ... 64

表 3-37-11 歲兒童之認知及人格發展分析表 ... 65

表 3-4 資料編碼 ... 72

表 4-1 第一組自然態度調查表 ... 92

表 4-2 第二組自然態度調查表 ... 93

表 4-3 第三組自然態度調查表 ... 93

表 4-4 第四組自然態度調查表 ... 94

表 4-5 第五組自然態度調查表 ... 94

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圖 次

圖 2-1 問題引導學習的教學設計模式 ... 34

圖 2-2 問題引導學習的教學設計模式 ... 35

圖 3-1 研究流程圖 ... 54

圖 3-2 研究架構 ... 57

圖 3-3 三年級教室平面圖 ... 59

圖 3-4 自然實驗室平面圖 ... 60

圖 3-5 校園平面圖 ... 60

圖 3-6 問題引導學習教學系統設計模式 ... 61

圖 3-7 生態問題問題引導學習活動學習目標圖 ... 62

圖 3-8 問題引導學習的教學流程示意圖 ... 67

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第一章

緒論

本研究旨在探究運用問題引導學習於九年一貫課程自然與生活科技領域，藉以提 升學生學習成效及教師專業成長。本章共分四節，第一節說明研究背景與動機；第二 節說明研究目的與待答問題；第三節闡述名詞釋義；第四節陳述本研究的範圍與限制。

第一節

研究背景與動機

壹、

科學來自於生活

科學具有悠久的歷史，無論是多麼簡單的道理，也是先人們歷經無數次的思考實 驗與失敗才得出的成就。大自然隱藏著許多秘密，而科學就是解開這些祕密的鑰匙。

大自然的現象是科學研究的對象，而從人們對自然現象的觀察、好奇與問題解決等研 究過程中探究出科學知識（教育部，2008）。因此，科學來自於生活。Dewey 指出有效 的教學則是人在經驗中學習，他主張知識是一種工具，學習過程應與實際生活相連結，

才能有學習成效（伍振鷟主編，2010；Dewey，1938/1998）。Delisle（1997）也指出，

要作為問題引導學習（Problem-Based Learning）的學習議題，無論是學校內或校外的 任何突發事件或日常生活事件，只要與學生生活上有所相關皆可。

科學本該是多麼開心的課題，更應經由主動思考而尋求解答。但是，目前大部分 學校的教學仍是以知識的傳遞為主，教師在教學過程中應用各種教學方法教學，而未 確實瞭解學生是否吸收理解，使得學生只會死記知識，而沒有充分理解及應用，以致 學生自我推理思考的機會減少，沒有養成主動思考的習慣與解題動機，在面對生活中 的問題也無法自行解決（林漢良，2005）。研究者多年以來在教學現場也觀察到相同的 情形，是以不斷思索改善之道，此為研究動機之一。

貳、

尋求適合的教學方法

81B

一、突破傳統教育

過去，傳統講述教學法是以教師為中心，重點在於知識的內容，知識只是單方面 的由教師給予學生，教學只是知識的傳授，而忽略了學生的自我建構、自我學習，無

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對知識內容不懂得如何分析及應用，導致教學無法與生活相聯結，也降低學習興趣。

學生只會安靜的接收老師所傳遞的知識，養成學習被動的心態，無法對自己的學習負 責任。認為來學校就只要坐著聽老師上課就好，不論是否學會，回家後就把書本放一 邊，無法建立主動學習、主動思考及解決問題的能力。甚至試卷中若出現平時練習沒 有見過的題目，連思考都沒有，就直接反應以老師沒教過認為自己一定不會。上課時 間完全是教師的個人秀，學生只是接受教師所給予的，將之模仿或強記下來以應付考 試，學生獲得了知識卻不一定理解，逐漸地也失去學習的興趣。因此，學生成為被動 的知識接受者（Barrows, 2000；Guerrera, 1995）。當學生在生活中遇到老師沒教過的問 題時，不知道該如何解決真實問題，只會考試、讀書。

九年一貫的課程目標著重培養學生獨立思考、解決問題的能力，以及主動探索和 研究的精神，為達成各項課程目標，國民教育階段的課程設計應以學生為主體，以生 活經驗為重心，培養現代國民所需的基本能力。在「自然與生活科技」領域中，基本 能力的培養特別重視帶著走的能力（教育部，2008）。

多年來問題引導學習在各領域的推展，其教學成效受到各方肯定。因此，王千倖

（1999）指出「問題引導學習」強調以「問題」為學習的起點，而非傳統的教學方式-- 先學習學科內容，再嘗試解決問題。Frederiksen（1984）則指出，學校教育應注重認知 技能的教學與知識的傳授，而在認知技能中最重要的是問題解決的能力。

82B

二、問題引導學習的教學之當前狀況

1960 年代中期興起於 Medical school，1966 年哈佛大學採用，1968 年加拿大 McMaster 學醫學院開始施行，1990 約 40％Medical school 採用問題引導學習，1988 年 臺灣大學醫學院自美國哈佛大學引進，2000 年約 50％engineering school 採用問題引導 學習。問題引導學習原是為醫學院設計的，但以被許多中小學用來提升學生成就。二 十一世紀受教育的學生必須發展思考、研究、解決問題等習慣，以便成功邁入快速改 變的世界。然而大多數兒童仍在傳統教育裡，尚未發展這些重要性與日俱增的能力（周 天賜，2008）。

吳琬瑜（2014）亦指出，現今社會需要的是經由適性發展，培養有溝通力、解決 問題、創造力、同理心以及獨立思考的未來人才。而十二年國教的使命是為臺灣培育 符合未來需求的人才，因為當臺灣經濟轉型，從製造代工轉型創新經濟時，過去以考

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試制度為規準，篩選出不會犯錯的人才已不符時代需求。李隆盛（2000）也提到自然 與生活科技的教學強調應教導學生將所學科技應用在當前及未來社會，教導學生善用 材料、機具和知識解決問題。Gever Tulley 指出動手做才是真學習，不僅讓孩子長知識，

更培養他們的創意與問題解決能力，要讓學生「使用真工具、真材料，解決真的問題」

（林韋萱，2015）。

83B

三、世界趨勢

陳一姍 （2011）研究指出有鑑於美國公民參與度愈來愈低，美國公民教育開始改 變教學方式，建構解決問題為導向的參與式課程「自己作主」，重建美國為真正的「民 主」國度。大前研一（2015）也將「問題解決力」列為新世代菁英的必備能力之一。

芬蘭教育體制非常成功，吸引各國頻往取經。蕭富元（2015）指出芬蘭在 2014 年 12 月也完成了新課綱規劃。世界環境變動太快，學校應該教孩子未來生活所需，而不是 提高考試分數所需，新總課綱目標之一就是培養學生思考與學習的能力。

蕭富元（2014）報導說到，以色列是世界各國最喜歡去「淘人才」的地方，而此 原因正是因為以色列人很會解決問題。許芳菊（2013）也指出學生是自己課表的主人，

校園的上下課沒有鐘聲，教師是每個孩子的學習教練，而不再只是以授課為主。

綜合以上所述，職是之故，如何翻轉「被動地聽教師講述」為「主動學習、主動 思考及解決問題」的課堂學習方式，也就是教師怎樣透過「問題引導學習」來提升學 生問題解決的能力？此為研究動機之二。

參、

發現問題

研究者在海外國際學校任教逾十年，常感於學生因生長環境過於優渥，以致學習 非常被動。此外，學校的華文教材都是依照臺灣教育部的規定，選用臺灣的康軒版本，

所以對於大部分非臺灣籍的學生而言，華文並非他們的母語，因此在學習上更顯困難，

與臺灣籍的學生相較都會有所落差。在自然領域，有很多專業的詞語，考試時學生光 是閱讀理解題意，就要花很多時間，對學生造成極大的負荷，以致學生對於上自然與 生活科技的課程總是憂喜參半。喜的是自然課程很有趣，憂的是自然課程雖有趣，課 程內容都是以華文來敘寫，對於大部分非臺籍的學生而言咸感到困難，以致影響到學 生學習的意願。再加上學生家裡的經濟情況都很不錯，也沒有競爭壓力，以致學生主 動學習的意願低落。大多數的學生在課堂上遇到問題，不會自主學習、獨立思考進而

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設法解決問題，只會等著老師給答案。而不懂華文的父母也無法自己教，很多都須依 賴當地會講華文的補習老師，可是他們都不太瞭解臺灣的教材內容，學習效果仍然有 限。Coker 和 White（1993）研究指出：「教師應為學生提供一個讓學生可以主動參與 的環境，與教師教學有緊密的交互作用，學習自我評量並改變自己的學習過程，從中 獲得期待、技巧、展望、洞察力、成果以及思考模式；這些價值觀的建立，能幫助學 生變為一位能獨當一面的問題解決者。

因此，研究者希望針對學生不足之處，經由設計相關課程，貼近學生的生活，引 發學習意願。透過課程的實施，除了幫助學生能提升主動學習、思考及解決問題的能 力，並能積極參與、實際觀察、主動探索和研究。研究者也能藉由審視自己的教學，

進而自我省思。反省，是教師自我成長和專業發展的核心因素。我們正處於教育改革 的浪尖上，身為最前線的在職教師們，教師時時都應反省自己的教學，主動建構符合 社會檢驗的教學觀，並發展出一套屬於自己的教學模式（林淑美，2000） 。

國內九年一貫課程強調帶得走的能力，即能力學習，問題本位學習亦符合此理念。

九年一貫課程重視培養學生的基本能力，學習生活化，期使學生能樂在學習，而不再 是只會吸收繁重知識教材的機器，不懂得應用（教育部，2003）。此外，教育部在九年 一貫課程綱要中強調「運用科技與資訊」、「主動探索與研究」、「獨立思考與解決問題」

為十大基本能力之一。自然與生活科技領域的課程目標強調應以生活為中心，配合學 生身心能力發展歷程，以培養學生獨立思考與解決問題的能力；而在分段能力指標中 更列出「思考智能」與「科學應用」兩項能力指標，以作為選編教材、實施教學與學 習評鑑之依據（教育部，2006）。

研究者在進行文獻探討後發現，問題引導學習（Problem-Based Learning）的優點 能增進學生在分組學習中的溝通能力、分享能力以及團體合作的能力，也能學習問題 解決的能力，更能提升主動探究的能力。問題引導學習應用在自然與生活科技領域的 教學，能增進學生解決問題的能力，讓學生在自我探究的過程中習得知識（賈伶悌，

2005；吳耀明，2005；吳信義，2012；連簡淑麗，2014；溫嘉榮、鄭國明、郭勝煌，2010；

陳淑齡、陳裕政、鄭君儀、林文琪、李佳純、吳逸生，2010）。

有鑑於此，研究者嘗試以九年一貫課程中的自然與生活科技領域三年級康軒版之

「廚房中的科學」單元為例，希望藉由「廚房」中較生活化的例子，實施問題引導教 學的課程設計，探討透過教學方案，引導學生主動學習，經由討論、查詢資料的過程，

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提高學生學習興趣，期能提升學生對於「廚房的科學」單元的學習成效。也就是說，

研究者希望透過實施問題引導學習，利用九年一貫課程中的自然與生活科技領域的教 科書中設計自然課程，以行動研究的方式實際運用於教學中，讓學生從課程中尋找問 題，經由教師適時的引導及協助，進而提升問題解決的能力、學習的成效及教師教學 成效，以提升整體課程品質，作為問題引導學習修正依據及增進教師專業能力，促進 教師專業成長，此為研究動機之三。

第二節

研究目的與研究問題

壹、

研究目的

由於研究者在教學實務中，長期觀察到學生受限於華語文的理解程度，對於自然 領域的學習不是很積極，也感受到學生只是被動接受老師所教授的知識，而學生坐在 教室內對老師所講述的內容反應不大，也不知道他們是否有思考及理解。因此研究者 希望藉由問題引導學習的教學方式，引導學生主動思考及學習，並能主動地建構知識，

進而提升解決問題的能力。同時，在此教學過程中，教師（研究者）也得以專業成長。

本研究目的如下：

一、探討問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科學」

的教學，其行動研究的歷程。

二、探討實施問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科 學」的教學，對於三年級學生的轉變與學習成效。

三、瞭解運用問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科 學」的教學，教師的收穫與專業成長情形。

貳、

研究問題

根據研究動機與目的，本研究的待答問題如下：

一、實施問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科學」

的教學，其行動研究歷程為何？

二、運用問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科學」

的教學，學生的轉變與學習成效的表現為何？

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三、運用問題引導學習教學策略融入國小自然與生活科技領域之「廚房的科學」

的教學，教師的專業成長為何？

第三節

名詞釋義

84B為使本研究所討論之範圍與內容更加清晰明確，茲將本研究所出現的重要名詞定 義如下。

85B

一、行動研究

行動研究是針對情境中的問題，遵循「計畫—行動—觀察—反省—修正」循環式 的研究流程。教育上的行動研究，教師即研究者，其在教學情境中真實所遇到的問題，

要敏銳的觀察教室課堂中學生的學習表現，探究自己的教學，試驗自己的想法，改善 現狀，時時進行反省。也就是教師對於自己的教學不斷的反省、檢討與改進的歷程。

本研究即是秉持行動研究之精神，教師（即研究者）在教學現場發覺到學生對於 自然領域的學習不是很積極，往往只是被動地接受老師所傳授的知識，而且對老師所 講述的內容反應不大，教師很難掌握學生是否有思考及理解。是以展開行動，藉由文 獻閱覽與探討，自然與生活科技領域教師同儕共同討論與設計「廚房中的科學」之課 程與教學方案，教室觀察記錄以及教師省思日誌等等資料分析，以瞭解經由問題引導 學習的實施歷程，學生在自然與生活科技「廚房中的科學」單元，其學習表現及學習 成效是否提升，並增進教師的教學專業能力。

86B

二、問題引導學習

問題引導學習是以「問題」為學習的起點，並以「非結構性問題」為學習內容的 主軸，重視小組合作學習，並以學生為中心，教師為促進者與觀察者。問題引導學習 不同於傳統之教學，除了教師扮演的角色大為不同之外，它著重在以真實生活遇到的 問題做為學習的開始，問題的來源可從課程綱要、學生特性、教材內容…等，依照教 學需要進行設計。學生在解決問題的過程中，必須學習相關學習領域的知識、表達、

探究、溝通、分享、規劃……等技能（鄭宇樑，2006）。

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本研究之問題引導學習，係指研究者商請本校自然與生活科技領域教師同儕，共 同討論與設計「廚房中的科學」之課程與教學方案，除教學設計以外，還包括工作任 務單，以及前、後測自然態度調查表。

87B

三、對科學的態度

「對科學的態度」是指與自然科學思考或方法有關，常被視為是影響學生學習科 學的重要因素，它包含了人們對科學的感受、興趣和意見，通常分為認知及情意兩方 面（林世娟，2001）。認知方面指的是問題解決的方法、如何做決定、評估情境與訊息、

資料蒐集。在情意方面，樂趣、興趣及滿意度對學生的學習至關重要。本研究所欲探 討的「對科學的態度」，是指學童「對廚房的科學活動的態度」。

88B

三、廚房的科學

本研究所進行的「廚房的科學」課程是康軒版三年級上學期第四單元的教材內容，

本單元主要是討論廚房裡會應用到的科學相關知識。教案設計如何以廚房裡的科學為 出發點，運用問題引導學習之教學策略，藉由教師引導，學生在調味小廚師、做果凍 高手、食物的保存等實做活動（實驗）的過程中，培養觀察和分辨能力，進而達到主 動學習，自我解決問題的能力。

89B

四、學習成效

學生是接受教育的主體，教育之成敗繫於學生學習成效。一般而言，學習成績是 衡量學生學習成效的重要指標。以多元評量的觀點來看，「學習成績」包括有：能在規 定的期限內完成指定的作業，能專注於課堂上的學習，能參與課程的討論，能理解、

熟記並應用學科知識，能正確回答問題，在紙筆測驗上能得到高分等等。

本研究之學習成效，主要是指學生在課堂上熱烈參與討論並且言之有物，工作任 務單的敘寫具有概念及組織性以及學生的自然學習態度。

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第四節

研究範圍與限制

壹、

研究範圍 一、

研究場域

本研究的學校為研究者任職的海外國際學校 A 學校，其於 1991 年 5 月奉印尼政府 許可設立，並於 1992 年 1 月經僑委會立案。1998 年 1 月歸建臺灣教育部輔導，2002 年 8 月經印尼國民教育部核准招收印尼籍及外國籍學生。其學制依臺灣課程標準制定，

以中文為主（約 2∕3），英文及印尼文為輔（合約佔 1∕3）。課程與教材內容大部分與臺 灣相同，國中、小為九年一貫課程。中文授課教師幾乎全來自臺灣，並具有教育部核 發之合格教師證。英文授課教師則為歐美籍，印尼文教師為印尼籍。

本校是一所從幼兒園到高中的學校，全校學生約有 400 人；學校建地不大，建築 物呈ㄇ字形，中間是籃球場。小學部班級數 11 班（一至五年級各有 A、B 二班，六年 級一班），合計約 300 位學生。學校已有 20 多年歷史，學生來源主要為華人子弟，但 大多數年輕一輩的家長不會說中文。每班皆有電視、DVD 等視聽設備，班班有電腦及 單槍投影，網路尚稱順暢。

二、

研究對象

本研究對象為研究者任教的海外國際學校國小三年級 B 班學生。由於印尼當地的 華裔家長總希望子女能懂一點中文，從而認識中華文化，並與祖父母溝通。因此，華 裔家長通常會送孩子到學校學習中文。加上近年流行中國熱，一些外籍家長也選擇以 中文作為孩子的第二或第三語言。所以本班的學生組成，有 6 位為臺籍生，1 位為中國 大陸籍，23 位為印尼籍；男生 12 人，女生 18 人，合計 30 位學生。

三、

教學時程

本校國小自然與生活科技領域教學時間為每週 3 節，每節 45 分鐘。不過，為了讓 動手操作（實驗）或小組討論的活動課程能夠流暢進行，只在 2 節相連的自然課堂上 進行本研究之課程。依照教學進度之規劃，自 2014 年 11 月 24 日至 2015 年 1 月 16 日，

進行為期八週共 16 節的「廚房的科學」單元教學。

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四、

研究內容

本研究以現行九年一貫「自然與生活科技領域」康軒版三年級第四單元「廚房的 科學」為參考並進行教材改編，課程設計部分則運用問題引導學習策略，教師引導學 生發現問題、對於問題做探討、分析可能的答案、實作及成果報告的過程，學生以分 組合作方式，進行觀察、自我探索，練習如何發掘問題，分析問題，進而解決問題。

教學期間，教師（即研究者）根據課室觀察，學生觀察記錄，研究日誌，學生的學習 檔案評量等研究工具，進行資料收集與分析。

貳、

研究限制

一、

研究對象的限制

本研究因囿於研究者之時間、精神與物力有限，復因考量班級教學與評量的整體 一致性，故無法運用隨機抽樣，而採方便取樣，以研究者任教班級的學生作為研究對 象。

二、

研究推論的限制

由於本研究對象僅限於研究者任教班級的學生，有其國情與文化背景，家庭經濟 環境，以及學習動機等等因素的差異，故研究結果不適推論至印尼其他國際學校的學 生，亦不宜與臺灣的國小學生作過度推論。

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第二章

文獻探討

本研究旨在以實施問題引導教學法探究三年級學生於自然領域「廚房的科學」的 學習成果。本章分成五節進行文獻探討，第一節為問題引導學習的內涵及意義；第二 節為問題引導學習的理論基礎；第三節為自然與生活科技領域；第四節為問題引導學 習的教學歷程與相關研究；第五節是教師成長；第六節是科學態度概要。

第一節

問題引導學習的內涵及意義

問題引導學習（problem-based learning, PBL）是一種以鼓勵學生運用批判思考、問 題解決技能和內容知識，去解決真實世界的問題和爭議的教學方法（Levin，2001）。本 節先就問題引導學習的意義與特色作說明。

壹、

問題的意義

人類有著滿滿的好奇心，也因而想要尋求答案。在課堂上，學生是教學的主體，

教師只要稍微提問，學生個個爭相舉手、甚至站起來搶著回答，學生從中學習解決問 題的方法，有瞭解決問題的能力，也就學到了令其終身受用的學習方法。本研究是想 經由問題引導學習的教學，促進學生的學習成效，因此首先需探討何謂「問題」，近代 有不少學者提出其個人看法，如表 2-1：

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表 2-1

「問題」的定義

學者 對「問題」的定義

Solso（1998）

「問題」是介於兩種狀態－早已存在的狀態 A 和所期望目 標的狀態 B 之 間的差異。狀態 A 須經歷某些特定的轉換，

才能等同於狀態 B。

Gagné 等（1993：209） 認為「當某人有一目標，卻尚未決定用什麼方法來達成目標 時，便構成一個問題」。

張春興（1991） 當個人處於一種自己覺察到的「有目的但不知如何達到」的 心理困境中，即形成了問題。

蔡培村（1999） 當應有（should be）或期望（expectation）的現象與實際

（actual）或現況（is）之間產生差距，就是問題。

林奕宏（2000）

「問題」的存在表示產生一種特定的情境；在此情境之中，

個人或群體 產生某種企圖完成、達到或擁有的目標狀態，

此目標狀態與當前狀態存 在著差異；個人或群體須建構某 種行動來消除此種差異，但此行動並非 存在於當前狀態之 下。

鄭昭明（1993） 「問題」是兩個狀態（呈現狀態與目的狀態）之間的衝突或 差異。

黃茂在、陳文典（2004）

「問題」是一個人在事情發展的過程中，意識到新的目標、

情境不如預期或有新的因素介入引發情境改變的情形時，產 生一種企求處理、解決的心態。

資料來源：研究者整理

所以，問題取決於個人的認知，對某些事件，有些人覺得這是問題，但對其他人 而言或許完全沒有問題。而日常生活中所遭遇的問題對於學生而言感受較深，教師可 從真實情境中的問題，引導學生探究、思考。因此，如何藉由在日常生活中的問題，

去引導學生，提升對問題解決的興趣，進而從解決問題的過程中學習科學知識，是本 教學行動研究的重要課題。

貳、

問題引導的起源

「教學法在正式教育之所以能有永久的良效，是回到校外日常生活情境，以喚起 學生的省思。給學生事物去做，而非給事物去學；在做的本質中要求學生思考，或有 意地找出其中的關聯，自然地產生學習。」

Delisle（1997）認為問題引導學習的根源追溯自進步主義運動，尤其是杜威（John Dewey）的信念：教師應引出學生探究與創造的自然本能。杜威在書中寫道：「當學生

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在學校最初接觸一科目，若要換起他的思維而不只是學得文字而已，就要極力避免咬 文嚼字的流弊」（Dewey 1916,1944）。杜威認為我們可以從學生的日常生活經驗，根據 學生的興趣調整課程使學生積極參與。

傳統醫學院教導學生時，會要求他們背一大堆知識，然後再將這些知識應用於臨 床情境，但卻無法培養學生在面對實境情境時指出自己症狀或有多種症狀的病患，而 且無法將知識運用於實際生活中，也很快就忘了。問題引導的學習方式則發源於 1960 年代加拿大安大略省漢彌頓的麥馬斯特大學（McMaster University in Ontario,Canada）。

醫師及醫學教育者豪維•貝羅斯（Howard Barrows），有鑑於學生雖然習得很多的知識與 技術，卻缺少臨床診斷的經驗，當面對真實病例時常不知所措，以至於他秉持杜威的 理念，首先將問題引導學習（problem-based learning）應用在醫學教育，培養學生對日 常生活省思的潛能。貝羅斯認為醫學教育最終的目標是：培養醫生有能力以合於人性 的處理方式尋求服務者的健康問題。因此，醫生必須具備知識及運用知識的能力

（Barrows，1985）。他認為醫生必須具備專業知識及有運用知識的能力，包括：

（一）基礎知識。

（二）有效運用知識去評估及照顧病患的健康問題。

（三）有能力擴展、增進知識及對未來必須面對的問題提供適當照顧（Barrows, 1985）。

巴羅斯及唐伯琳（R.H.Tamblyn）將問題引導學習，定義為「由努力瞭解及解決問 題的歷程而造成結果之學習」（Barrows & Tamblyn 1980）。他們將這一歷程歸納如下：

（一）在未有任何準備及研究前，學習中最先處理的是問題。

（二）呈現給該生的問題情境與真實環境中的一樣。

（三）該生處理的問題適合其學習程度，讓他能推理及應用知識，接受挑戰及 評鑑。

（四）就問題的處理過程找出所需學習的領域，並引導作個別化研究。

（五）將本研究所學得的技術及知識回頭應用於該問題，以評估學習效率並增 強學習動機。

（六）在處理該問題及個別化研究中的學習，進而歸納統整於該生已有的知識 及技能（Barrows & Tamblyn, 1980）。

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參、

問題引導學習的特色

問題引導學習是一種教學方法，藉由讓學生解決實際問題的過程訓練學生從事自 我導向的學習活動，使其獲得整體性知識，甚至養成終身學習的觀念（Martyn & Joanne 2008）。

Barrows（1996）指出問題引導學習具有以下特質：學生是學習的中心、以小組分 組的學習方式、教師扮演促進者和引導者的角色、以實際問題用以刺激學習、能自我 引導、以實務工作者臨場的問題為學習之議題。

黃琡惠（2002）指出問題引導學習的特色在於強調：

（一）以「結構鬆散的問題」為組織中心。

（二）學生以領域專家的角色探究問題。

（三）學生中心的學習方法，重視建構學習、自我導向學習，藉此提升自學能力。

（四）學生大都以小組學習參與。

（五）教師是以後設認知的教練角色來協助學生學習（引自黃琡惠、吳耀明，

2010）。

Walton 和 Matthews（1989）認為問題引導學習之主要特徵：

（一）課程統整。

（二）課程內容以問題為導向。

（三）著重認知技巧與知識並重的課程。

（四）以小組引導教學、主動學習、學生中心教學、獨立研究等促進問題引 導學習之活動。

（五）能發展自我評量之能力、著重基礎知識、培養並發展繼續學習的技巧與 動機的問題引導學習之成果。

Savoie 與 Hughes（1994）指出，問題引導學習的教學具有以下特徵：

（一）從單一問題開始：教師可從生活周遭的問題來取材，或依照教學目標設 計開放式的問題，在課堂上供學生討論、探究或辯論。

（二）問題須與真實世界相關聯：問題必須是真實的問題，並與學生的日常生 活經驗相連結。

（三）以此問題為中心來組織教材，而非環繞學科組織教材：問題引導學習的 教學是在激發學生學習，並且提供真實世界的內容來探究問題。

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（四）給予學生塑造及導引其學習的責任。

（五）利用小組作為學習的背景。

（六）要求學生將結果或工作情形，用來證明其所學習到的東西。

總括來說，可以將問題本位學習的優勢歸納如下（引自吳耀明，2005）：

（一）經由真實生活中的問題引起學生學習動機及興趣，產生積極正向之回應，

進而提升學習成效。

（二）學生是主導者，較少依賴教學者及教科書，增進其資訊的蒐集、分析、綜 合與生活應用的能力，所以進而增進學科統整的機會。

（三）學生經由建構主義的理論進而有實務練習之機會，促進自我導向學習並培 養為自己的學習負責的態度。

（四）使學生更精熟學習內容，並對所學知識加以推理連結、統整組織，進而內 化於心，進行更深度之學習。

（五）提供學生理論結合實務，知道問題緣由，強化批判思考，提升表達及問題 解決能力。

（六）使用小組合作學習方式進行，組員豐富彼此的知識，並將學習步驟具體化，

養成學生主動合作與終身學習之習慣。

綜合以上所述，因為問題引導學習是強調以學生為中心，所以不稱為教學，而稱 為學習。其特色歸納為：教師是學習的促進者、是以真實世界的非結構化問題為主、

是以學生為中心的自我導向學習以及以小組合作學習為主、。

肆、

傳統講述式教學與問題引導學習的教學之差異

Casey 與 H（1993）認為要瞭解其差異的最好方式是教學時，讓學生體會這兩種不 同的學習經驗。例如：上美勞課做紙飛機時，教師先用傳統講述式教學，強調內容的 呈現，使用直接教學法，逐一展示正確方式的使用，將紙摺成飛機，然後要學生依樣 畫葫蘆摺出紙飛機。其次，教師改用問題引導方式，將學生分組學習，提出如何讓紙 飛機飛得更遠的假設，進而試驗，最後展示他們設計的模式，並且設法辨識飛最遠的 飛機具有哪些相同的特性。當學生接觸並體驗到這兩種不同方式的教學時，易於發現 兩者之差距。此兩種教學的方法、目標及師生的角色均不相同。

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在傳統教學中，最主要的教學方式以示範為主，教師只問特定答案的問題或直接 給予指示，而學生只需注意教師的只是即示範，並能正確做出與模型一樣的紙飛機，

教學強調結果，而教學目標著重內容取向。

問題引導學習的教學目標著重過程，並注重發展學生的推理過程，教師提出開放 式且精心設計的問題，供學生做預測，並深入問題重點，進而引導學生解決問題。教 師要求學生仔細觀察飛機的結構改變後，驗證預測，並依據結果評估預測。

以下表 2-2 是傳統學習模式與問題引導學習模式之差異：

表 2-2

傳統學習模式與問題引導學習模式之差異

模式項目 傳統學習模式 問題引導學習模式

教師角色 教師是教學專家、授業者、解惑者 教師是設計者、引導者、評鑑者 學生角色 被動的學生（看中學、聽中學） 主動的學生、知識的建構與製造者

（做中學）

學習方式 以教師為中心、以教為主軸以學生

為中心 以學生為主軸

學習資源 教科書是主要學習資源 整合的學習資源及媒體 學習內容 主要學習內容是事實，通常是有標

準答案的「結構性問題」

主要學習內容是解決問題，為沒有 標準答案的「非結構性問題」

學習過程 先學習學科內容，再嘗試解決問 題，偏重個人學習、單向式的對話

以問題為學習起點，偏重小組學 習、以對話為主軸

教學目標 教學目標在獲得主題領域的知識 主題領域知識與關鍵能力的養成 教學特質 過度強調分科學習，無法因應真實

世界複雜的工作或問題所需

強調科技整合取向的跨領域學 習，理論與實務並重

資訊來源 教師提供整套資訊 資訊必須自己發掘、歸納整理 評鑑方式 單純式紙筆測驗評量 多元化（含真實性評量、檔案評

量、學習日記、學習成就檢核表 資料來源：引自黃富昌、鍾愛、張陳基（2010）

如表 2-2 所示，問題引導學習與傳統學習的主要差異有四點：（1）師生角色的轉變，

教師扮演協助、催化和提供資源的角色，學生從被動的接受知識，轉為主動的建構知 識；（2）以學生學習為中心的教學方法，從教學情境的營造讓學生學習解決問題；（3）

以合作學習取代個人的單打獨鬥；（4）對學生學習成效的評估，涵蓋著整個學習過程。

（引自王惠如，2008）。

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伍、

問題引導學習的意義

論語述而篇，子曰：「不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也。」孔 子的教育重在啟發，要求學生要能舉一反三，勉勵學生自動自發。羅馬哲學家 Seneca 與 Comenius 則認為學生可以從教別人與被教歷程中得到啟發因而受益（黃政傑、林佩璇，

1996）。論語，子曰：「獨學而無友，則孤陋而寡聞」；「三個臭皮匠勝過一個諸葛亮」，

這都是告訴我們學習要能互助合作，也就是「問題引導學習」中所著重的合作學習與 自主學習。下表 2-3 是從文獻中整理有關問題引導學習的意義：

表 2-3

問題引導學習定義表

學者 年代 內容

Barrws,& Tamblyn 1980

問題引導學習是由努力瞭解及解決問題的歷程而造成結 果之學習。問題引導學習是以學生為中心，且鼓勵他們 突破傳統學科之界線，並透過一特殊問題進而整合相關 知識的方法。

Walton,& Mathews 1989 問題引導學習之原則是將學生放置在特定之情境中， 提 供他們學習任務與挑戰及相關資源。

Creedy,Horsfall,&

Hand Rankin 1992

問題引導學習是一種教學方法，一種高結構並以學生為 中心之教學方法（methodology），且如hitehead 所言為

「自由引導式教育方法」，但並非自由形式之發現學習，

而是具嚴謹性、實踐性之教與學的過程。

Newman 1993 問題引導學習最純粹的形式為教學者提供小組問題，後 由小組決定相關之知識與解決步驟。

Duch 1996 問題引導學習一種以問題為根基的教學方式，它利用真 實問題培養學生的思考與問題解決能力，並獲得課程內 之重要概念。

King et al. 1997 問題引導學習是一種催化批判與創造思考技巧的教學策 略，也是一種催化後設認知之教學策略。

Albion,& Gibson 1998 問題引導學習為一種教學設計。

Camp

1999

問題引導學習是一種影響學生「全人」的教學模式，是 屬於派典上之轉變（paradigmshift），亦是教育方法與哲 學的組合。整個學習方式是以學生為主體，而學習焦點 集中於所欲探討的問題之上。

Tam 2001

問題引導學習為一種教學形態，其特徵是透過真實生活 形成的問題，在班級內進行小組教學及促進學生之自我 導向學習，在此一學習過程中，教學者居於催化、引導 之角色。

（續下頁）

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Levin, 2001

問題引導學習是一種以鼓勵學生運用批判思考、問題解 決技能和內容知識，去解決真實世界的問題和爭議的教 學方法，強調學習以「問題」為中心，由學生主動發現 問題，進而蒐集資訊，得到問題解決方法的過程，而非 一昧被動的接受知識。

林平勺 2003

問題引導學習 的基本要素側重於以學生為中心發展學 習與教學活動，強調於學生的內在動機與主動學習，並 藉由合作學習與問題解決，培養自我導向的終身學習技 能，及資訊管理與應用的能力。

黃琡惠 2007

問題引導學習提供學生真實世界中的問題作為課程內 容，透過學生中心學習歷程，激勵學生主動探索精神，

進而養成終身學習的觀念。

資料來源：易國良（2005）及研究者自行整理

綜合以上所述，研究者認為問題引導學習一方面是透過小組合作學習方式，由教 學者設計真實世界中的問題並尋求解決方式，進而與生活經驗相連結，經由這些問題 可以引起學生參與的好奇心，使其產生興趣，讓學習變得更有意義，進而培養他們分 析及批判的思考能力，使學生成為自我引導的學生，而不只是記憶操弄而已；另一方 面尊重孩子的差異性，學生依其能力，提出不同的解決方法，讓學生經由分組討論，

找出共識，提出適當的解法，最後，經由全班的討論，學生互相提出疑惑，教師從旁 協助，學生再自我整理，加以解釋說明，從中學習並欣賞別人的解決方法並分享成果，

因此，問題引導學習是以學生為中心，主導整個學習的進行，在學習過程中是問 題解決者，教師在整個教學環境中只是扮演引導者，擔任輔助的角色，從旁給予協助，

學生則是扮演積極參與的解決者。所以，問題引導學習著重於問題解決能力的培養，

讓學生能更深入探究問題，而非僅止於知識的培養。

第二節

問題引導學習的理論基礎

問題引導學習是由教師拋出問題，再經由學生解決，著重在經由問題解決的過程 中，學生經由小組合作能自我建構出知識。為了在教學中能順利實施問題引導學習的 教學設計與課程發展，對於問題引導學習所涉及的理論基礎需再做一番了解，始有利 於本行動研究的實施。藉由文獻探討後發現問題引導學習符合多種學習理論，是一理 論非常紮實的學習法，其理論背景奠基於以下五種（吳耀明、楊坤原、張賴妙理，2005；

張杏妃，2001；鄭宇樑，2006）：

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壹、

建構主義

建構主義並不是一個新興的派典，它的起源可追溯至十八世紀 Kant 所提出的批判 主義以及 Vico 所主張的「人類的真理是人類行為的建構和塑造而來的」（Von Glaserfeld, 1984）。

建構主義者認為知識是人類為適應環境而創造出來的產物，是人類經驗世界活動 的結果，所以認知係指認知者在世界上所經驗到的歷程加以組織，使其更具意義化，

於是認知主體就建構成了知識（林生傳，1998）。Von Glaserfeld（1990）對人類如何產 生知識有下列兩個看法：（一）知識是建構得來的，而非傳輸得來的。（二）學習是一 種個體經由心智組織所經歷的事件的適應過程。

近 40 年以來建構主義在教學上其教學方法產生顯著的影響力，尤其在科學教育或 自然方面（徐光臺，1999；鄭毓信，1998）。而建構主義理論的學習觀與教學論點主要 有五點：（一）學生經由創造個人價值的主動過程產生知識，將新的資訊與舊的知識相 融合；（二）學生經由建構與修正多種表徵方式，如多媒體作品或海報創作，以顯示是 否理解；（三）學生會應用先前所習得的知識、技能和資源於新情境規劃調查研究、反 省思考和採取行動；（四）學生致力解決的問題是與其生活有關的、是真實的、有情境 脈絡的；（五）運用學習社群協助學習，如與教師或同儕討論、與社區成員互動、或與 他人辯論等。在這樣的理念下，建構主義會使用並操弄先前習得的知識訊息來主動建 構其新知識使學習有意義，而非只是知識訊息的取得。此外，建構主義學習理論相當 強調知識與情境脈絡的關聯性，他們也相信學生習得知識與所處情境有關，即知識是 個人與社會互動下的結果。由此所獲得的技能和知識才能有效運用於真實世界以解決 生活中的真實問題（鄒慧英，2001）。

建構論者認為學習具有主動而複雜的特性，也是獲得新知的過程，這種過程是學 習環境與數種關鍵性認知歷程互相作用的結果。它包括了正確的知覺、想像、組織與 精緻化（elaboration），這些過程使得概念之間的關連與建構更有意義的完成（Duffy, Lowyck & Jonassen, 1993）。

Krajcik, Czerniak and Berger（1999）也指出：

（一）建構主義論者認為學習社群互動與合作學習，有助於學習。

（二）建構主義論者認為學生要運用多種知識表徵的方法來表達其學習結果。

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（三）建構主義論者認為學生的學習應該與生活有關連，具有情境的脈絡，解決 的問題應該是真實世界的問題。

（四）建構主義論者認為新知舊知識要互相融合，因為知識的產生是透過學生自 動的建構。

（五）建構主義論者認為學生的先前知識、技能會影響其對新知的學習。

建構主義者認為，經由建構出知識，是學生經驗的實用化或合理化。細究建構主 義的類型，個人建構主義主張，知識的形成是個人主動建構非被動的接受或吸收；社 會建構主義提出，知識是個人與他人互動、磋商，在社會文化的環境下達成共識建構 出來的（張世忠，2000）。

以建構理論為依據，在問題引導學習中，注重學生的學習可透過經驗性的（動手、

動腦）過程，建構自己的知識體系（Torp & Sage, 1998）。

綜合以上所述，建構主義者認為知識是由學生「做中學」，從經驗中主動建構，在 教學活動中將所學統整後建構自己的知識。Wheatley（1991）強調教室中應有能讓學生 共同討論的環境，學生經由彼此磋商、討論，從中建構出知識。此有別於傳統的教學 方式，學生只需將教師傳授的知識強記，一直不斷地複習，但考試後就忘記。而建構 主義者主張學習除了可以自我建構外，與同儕及老師互動的交流中所獲得的助益更 大。

貳、

後設認知

Costa（1984）認為：後設認知是計畫一種策略以生產所需資訊的能力，亦即有意 識以自己的步驟、策略，去解決問題，以及反省和思考結果的能力；後設認知是一種 瞭解自己知道什麼及不知道什麼的能力。如果能掌握腦子裡面的內在語言，能夠評估 自己做決定及解決問題的過程，則我們就曾體驗到後設認知了。

Piaget（1965）認為學習是一種生物過程，包含一連串的同化（assimilation）、調適

（accommodation）和平衡（equilibration）。

由 Piaget 的認知發展理論讓我們瞭解，教育必須提供學生與他人互動的機會，在 學習過程中與老師及同儕互動是不可或缺的（于富雲，2001）。師生應以合作方式來進 行科學推理的訓練，並幫助學生以科學方式來推論。為了使科學概念有意義，學生應 該在科學概念之間創造彼此的關聯性。當學生的腦海裡推出一個科學現象時，他就發

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展一種個人獨有概念。基本上學生要常常面對一個含有疑問、觀察和結論的問題解決 環境（problem solving environment）。學生要進行一些認知過程，並在他腦中的工作記 憶區創造出關聯性。當學生在推理時，他會描繪出適當的事實、原理和技能，並將它 們儲存於腦中的長期記憶區。學生這一連串的科學推理產物就是自有概念。科學學習 就是學生自有概念的建構和再建構的過程（Glynn，1989；熊召弟等譯，1996）。

目前在科學教育方面，學者們已在嘗試基礎科學各科教學理論的建立工作，希望 從為何能知與如何獲知的原理、原則轉化而得如何教知的方法才可以收到教師能教與 學生能學的效果（張春興，1988）。

由以上觀點可知，認知理論在科學學習是非常重要的，學生在釐清科學概念之間的 相關性，會經由反覆的建構、推論的循環過程，進行概念之間的連結，建立關聯性。

後設認知是個人自己認知歷程的認知，也是一種能自我反省認知過程、成果和自我調 適的能力。也就是說，從事認知活動時，自己要能明確瞭解所學知識的性質與內容，

而且也能知道如何應用知識，以解決問題。

參、

訊息處理理論

訊息處理理論是解釋人類在環境中，如何經由感官、記憶、感覺、注意、辨識、

轉換等內在心理活動，以吸收並應用知識的歷程（吳耀明，2005）。

依據訊息處理理論，人腦猶如訊息處理器，訊息經由外在環境透過接受器（receptors）

進入訊息處理器後，在感覺記錄器稍作停留後，被加以注意的訊息會到達工作記憶

（working memory）或短期記憶（short-term memory）。經過編碼過程後，短期記憶中 的訊息會轉變成適當的形式，送到長期記憶（long-term memory）中做永久的儲存（楊 坤原、張賴妙理，2005）。

而在進行問題引導學習的學習歷程時，學生經由小組合作並討論問題的方式，以 幫助學生活化先前知識為目的，促進知識的精緻化（elaboration），進而導致知識的調 整與重建（Schmidt，1993）。所以問題引導學習中學生與組員間經由知識分享及討論 的歷程，歸納出有用的訊息，並收集分類，進而歸納出線索來找出解決問題的方法。

由此可知，問題引導學習歷程確實與訊息處理理論有相關。

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肆、

杜威的實用主義

面對傳統哲學的形上學，實用主義者提出了在觀念論與實在論以外的第三個看法，

主張實體概念的意義，不在觀念界，也不是實在界，而是人類連繫著這二個界域的「經 驗」性嬰兒，在尚未有認知的內容，以簡單的啼哭或手足之舞動表達對外界的感受，

這些感受尚未有明確的意義，就是人類經驗的開始。經過與成人互動溝通之後，開始 建構自己的世界。經驗將會隨著個人成長，也跟隨著自己一輩子，因此，不論形上立 場是什麼，無法脫離「經驗」（郭實渝，2010）。

杜威哲學的基本內涵是：經驗即是生活，生活即是應付環境。而應付環境的最重 要工具就是知識思想，教育的最大目的也就是在培養那種「創造的智慧」（胡適，1983）。

知識要能付諸行動，能應用於生活中，如此才有價值，否則只是紙上談兵而已（林永 喜，1994）。因此，問題引導學習的理論基礎可溯自杜威的實用主義。

楊坤原與張賴妙理（2005）指出，教育性的經驗（an experience）是 Dewey 實用 主義的教育核心思想，而以問題為學習起點、開放的探究、以活動為基礎、使學校的 學習與生活經驗產生關聯等，對問題引導學習的發展都產生重大影響。杜威認為教學 除了知識、經驗的傳授，更重在思考的訓練，要使學生經歷科學的方法。教師應讓學 生藉由利用先備知識或經驗，除了增加知識，也讓學生能主動解決問題或適應環境。

由以上觀點瞭解，問題引導學習是以學生為中心，經由生活中之真實問題作為學 習的起點，學生經由解題思考的過程，養成學生問題解決能力與知識的獲得，也是符 合杜威之實用主義的原則。因此，應以科學的方法來處理生活中的問題，解決所遭遇 的困難，才是哲學最重要的任務。

伍、

合作學習

孔子曰：「獨學而無友，則孤陋而寡聞。」又云：「三人行，必有我師焉。」羅馬 科學家塞內加（Seneca）認為，當你教別人時，你等於學了兩次（黃政傑、林珮璇，1996）。

所以，古代學者相信人類可經由互助合作的過程中互相學習成長。「合作」加上「學習」

是人類賴以生存與發展的法則。合作學習與個別學習最大的差異在於學生是一個彼此 互助的團體，而教師在團體裡是一個監督者的角色，引導學生學習，而不是主導學生 學習（方冠中、朱耀明、吳承翰，2009）。

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合作學習的教學策略於 80 年代被廣泛的應用，在小組的合作學習中，學生能夠提 高創造力和學習的責任感、增進後設認知策略的應用、習得更好的學習成效、學生社 會技巧、溝通技能（Johnson & Johnson 1989；Lebow, 1993）。

合作學習是由教師將不同性別、種族及能力的學生分配於同一小組內，是一種有 結構、有系統的教學策略，結合了民主哲學、社會學及心理學等的一種分組教學設計

（Slavin R.E., 1995）。經由小組成員間的互相支援和分工合作，推展學習活動，使其成 為共同合作的活動，並透過個人的績效評量來決定團體的成敗（林生傅，1992），在過 程中也透過批判與辯證來修正彼此的觀點（Parker, 1985）。

由此可知，小組成員經由合作學習增加與其他人互動的機會，透過不斷的討論辯 證，強化了認知結構的同化與調適，對主題的探討有更寬廣的瞭解。

陸、

情境學習理論

情境學習（Situated learning）認為知識存在社會情境、文化脈絡中，知識不能孤立 於情境脈絡之外，所以教學者為了讓學生學習，應盡可能提供一個真實的情境。因此，

根據情境學習理論，經由真實的問題情境來進行學習，可以增強記憶及平緩遺忘曲線

（Godden & Baddeley, 1975 ; Claessen & Boshuisen, 1985）。邱貴發（1996）強調知識如 果脫離了使用的情境，學習就會變成玩抽象符號的遊戲。教師應讓學生親身經歷具價 值性的真實活動，讓學生能在個人及情境互動中應用所學知識、技能主動學習，並能 親自解決問題（姚乃慈，2004）。

因此，情境學習理論中強調知識應建構於學習情境的脈絡中。認為學生經由真實 情境產生問題，並對學習內容有更進一步的想法，同時避免「惰性知識」的學習方式。

學生經由主動積極的對話、思考以及與他人的互動來理解情境並解決問題。所以，學 生的學習是與環境產生互動，進而建構出自己的知識（張新仁，2003）。

研究者參照這些論點規劃教學活動，依據兒童已有的知識、經驗與技能，引導其 在學習活動中主動參與，促進其思考、反省、獲得概念、解決問題；經由教學活動期 望對兒童發展希望能有所助益，並促進兒童成長，察覺兒童的能力與經驗，引發其學 習興趣；以小組討論模式鼓勵兒童從合作中觀察別人、瞭解自己，並能尊重個別差異。

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第三節

自然與生活科技領域

教育部在九年一貫課程綱要指出「運用科技與資訊」、「主動探索與研究」、「獨立 思考與解決問題」為現代國民所需的十大基本能力之一 。所以，九年一貫課程強調應 培養學生「帶著走」的能力。問題引導學習正是讓學生以真實世界中的問題藉由小組 討論，從中找出問題的解決方法，讓學生具有自我引導學習的能力，是一種挑戰學生

「學會學習」(learning to learn)的教學活動，所以問題引導學習的學習目標不只是知識 的學習，而是能力的學習（吳清山，2002）。

壹、

自然與生活科技領域之基本理念

教育部規劃的九年一貫課程於 2001 年 9 月試行，2004 年 9 月全面實施，讓教師在 課程中有更大的教學空間。九年一貫課程目標乃為培養「國民生活所需的基本能力」，

課程設計則是為了達成此一目標。

自然、科學、技術三者一脈相連，前後貫通，依據以下的四點來規劃課程。

1.自然與生活科技之學習應為國民教育必要的基本課程。

2.自然與生活科技之學習應以探究和實作的方式來進行，強調手腦並用、活動導向、

設計與製作兼顧及知能與態度並重。

3.自然與生活科技之學習應該重視培養國民的科學與技術的精神及素養。

4.自然與生活科技之學習應以學習者的活動為主體，重視開放架構和專題本位的方 法。

自然與生活科技領域的總目標乃在於讓學生藉由自我探究，於學習科學時能開拓 視野，讓學生學會如何去進行探究活動，從中學會觀察、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。因此，教師應以此教育目標來調整教學。陳泰然（2001）指出，九年一貫課 程的教育目標由以往課程只著重知識的學習，轉變為現在課程綱要之注重能力培養。

此領域之課程目標及分段能力指標並依據上述之教學理念訂定，分別說明如下（教育 部，2003）。

一、課程目標

（一）培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣；

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（二）學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來的生 活。

（三）培養愛護環境、珍惜資源、尊重生命的知能與態度，以及熱愛本土生態環 境與科技的情操。

（四）培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。

（五）培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。

（六）察覺和試探人與科技的互動關係。

二、分段能力指標

（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。

（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。

以上所述，各學習階段的教學目標是依據分段能力指標，以讓教學有依據的準則。

Frederiksen（ 1984 ）也指出學校教育的首要任務是知識的傳遞與認知技能的教學，而 認知技能中最重要的一項即是問題解決的能力。陳文典（2003）指出，九年一貫課程 目標是由「擁有多少」轉移到「有多少能力獲得」，課程的目標直指「能力的獲得」。

陳泰然（2001）指出，在這知識來源與知識爆炸的多元化時代，培養獲取、分析、組 織、應用、及轉化知識的能力，遠比習得知識來得重要。所以，自然與生活科技領域 的教學目標應著重於培養學生的能力，並能依據課程目標與分段能力指標編寫教材。

貳、

自然與生活科技領域之「廚房的科學」教材分析

本研究的教材是以康軒版三上「廚房裡的科學」單元的內容為主，單元主要的科 學概念是調味粉的外形與溶解，本節分別敘述「廚房裡的科學」單元目標、「廚房裡的 科學」與九年一貫的關係、調味粉的外形與溶解之相關研究。