以引導式探究教學提升特殊需求學生科學過程技能之研究

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(1)國立屏東大學特殊教育學系. 碩士論文. 以引導式探究教學提升特殊需求學生科學過程技能之研究. Promote Scientific Process Skills for Students with Special Needs Through Guided Inquiry Teaching. 研究生：賴孝隆指導教授：黃玉枝博士. 中華民國一○五年七月.

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(3) 誌謝能夠完成這本論文，真的要非常感謝我的指導教授黃玉枝老師，若不是她時刻叮嚀論文的進度，提供研究的方向與資料，引領我探索科學教育的領域，恐怕我早已因生活中的壓力放棄論文寫作了。也要非常謝謝洪振方教授、雅齡老師在論文寫作的過程中給予指導與鼓勵，我也一定不會忘記鈕文英老師在論文寫作的過程中，有如燈塔般的存在。這三年的學習歷程，讓我的教師專業更加精進。更要感謝我的家人，在我寫作的關鍵時期，給了我非常大的支持；若不是他們辛勞的陪伴我那兩個精力旺盛的雙胞胎兒女，我也無法持續的寫作。特別要謝謝退休後就馬上來幫忙顧小孩的外婆，她連悠閒的生活都還沒享受到，就得接下每天早上送孫子去保姆家，連後再帶孫女四處遊玩，打發時間的任務。也要謝謝我的爸媽，在學業與工作忙得不可開交的時候，幫忙搞定我那黏人的寶貝兒子，我才有辦法維持規律的作息，也才能騰出時間在深夜整理文獻為論文寫作奠下基礎。最後，要感謝我的老婆，她把兩個寶貝照顧得無微不至，讓我無後顧之憂的完成我的學業。還有許多在論文寫作的路上提供協助的朋友與同學，又菁、筱梅、耘睿… 等，謝謝你們的陪伴。我終於能為這階段性的任務，暫時劃下句點了。. 孝隆 i.

(4) 摘要本研究的目的為發展適合國小特殊需求學生的引導式探究教學方案，並探討教學方案的實施歷程，及引導式探究教學對國小特殊需求學生之科學過程技能學習成效。研究參與者為南部某國小不分類資源班二位五年級的特殊需求學生。本研究採個案研究法，共設計三個探究單元，教學實施 10 週。蒐集教學過程的影音資料，以了解學生在各單元的科學過程技能學習表現。研究結果發現：（1）針對特殊需求學生進行引導式探究教學時，宜先介紹科學概念，並提供充分探索的機會，再透過探究活動的流程，以形成問題、進行推理、形成假說、辨識變因、進行實驗、解釋結果的順序，來學習科學過程技能。（2）設計探究活動時，需視學生的探究技能表現，就實驗裝置操作的複雜性、觀測實驗結果的難易度，以及影響實驗結果因素的多寡這三項要素，把握由簡至深的原則來安排。（3）不同特殊障礙類別的學生在引導式探究的過程中學習的時間不同，所需提供的鷹架也有差異。（4）引導式探究教學有助於提升國小特殊需求學生形成假說和控制變因做實驗的科學過程技能，但不同障礙類型的學生在表現上會有差異。. 關鍵字：引導式探究教學、過程技能、特殊需求學生 ii.

(5) Abstract This case study was conducted to develop a proper lesson of a science unit on the scientific process skills for students with special needs to explore the the influences of guided inquiry teaching. Participants are consisted of two students with special needs in grade 5 in the resource-classroom at a elementary school of southern Taiwan. The teaching were three science inquiry units with a 10- weeks program. Audio and video data of the teaching process has been collected to understand students' scientific process skills in the academic performance of each unit. The research findings suggested： 1.When guided inquiry teaching is adopted, scientific concept should be introduced to students with special needs in advanced, and opportuniti to inquire should be fully provided.introduce scientific concepts and provides the opportunity to fully explore, and through the process of inquiry in sequence of question formed, deduction progressing,hypotheses formulated,variable identified,experimental undergoing,and result explaining,students will learn scientific process skills. 2.The designingof inquiry activities should be bases on the performance of students' inquiry skills, the complexity of the experimental device operation, and the degree of difficulty of the experimental results observation. 3. Students with intellectual disabilities need more assistance than students with iii.

(6) learning disabilities ; students with learning disabilities had great learning outcomes.. Key words: guided inquiry teaching, scientific inquiry skills, students with special needs. iv.

(7) 目次誌謝 .............................................................. i 中文摘要 ......................................................... ii 英文摘要 ........................................................ iii 目次 .............................................................. v 表次 ............................................................ vii 圖次 ........................................................... viii 第一章緒論 ....................................................... 1 第一節研究背景與動機......................................... 1 第二節研究目的與問題......................................... 7 第三節名詞釋義............................................... 7 第二章文獻探討 .................................................. 11 第一節科學過程技能.......................................... 11 第二節探究教學的內涵........................................ 14 第三節特殊教育需求學生探究教學的成效........................ 20 第三章研究設計與實施 ............................................ 27 第一節研究設計.............................................. 27 第二節研究場域和研究參與者.................................. 29 第三節研究工具.............................................. 31 第四節資料分析與處理........................................ 36 第五節研究品質.............................................. 39 第六節教學方案.............................................. 44 第七節研究流程.............................................. 50 第四章研究結果 .................................................. 53 第一節引導式探究教學方案之內容.............................. 53 v.

(8) 第二節引導式探究教學方案實施歷程............................ 65 第三節科學過程技能之學習成效............................... 100 第四節綜合討論............................................. 121 第五章結論與建議 ............................................... 131 第一節研究結論............................................. 131 第二節建議................................................. 134 參考文獻 ........................................................ 139 附錄 ............................................................ 144 附錄一引導式探究教學方案檢核表............................. 144 附錄二學生學習表現觀察記錄表............................... 145 附錄三引導式探究教學教案................................... 146 附錄四省思日誌............................................. 152 附錄五國小自然科任教師訪談題綱............................. 153 附錄六行動方案實施過程觀察指引............................. 154 附錄七非干擾性測量資料蒐集指引............................. 155 附錄八「引導式探究教學」方案邀請函......................... 156 附錄九「引導式探究教學」方案家長同意書..................... 158 附錄十「引導式探究教學」方案三角查證紀錄表................. 160 附錄十一「引導式探究教學」方案同儕簡報紀錄表............... 161 附錄十二引導式探究教學觀察紀錄分析表....................... 162 附錄十三引導式探究教學方案學習單........................... 163 附錄十四審核者意見報告..................................... 165. vi.

(9) 表次表 2-1 探究教學的形態 ............................................. 16 表 4-1 引導式探究教學方案內容摘要表 ............................... 54 表 4-2 公道杯單元提供之協助一覽表 ................................. 79 表 4-3 不定時炸彈單元提供之協助一覽表 ............................. 88 表 4-4 旋轉杯單元提供之協助一覽表 ................................ 100 表 4-5 公道杯單元探究階段學生學習表現 ............................ 122 表 4-6 不定時炸彈單元探究階段學生學習表現 ........................ 123 表 4-7 旋轉杯單元探究階段學生學習表現 ............................ 124 表 4-8 學生科學過程技能表現摘要表 ................................ 125 表 4-9 於引導式探究教學方案實施過程提供之協助一覽表 .............. 127. vii.

(10) 圖次圖 2-1：引導式探究教學實施流程圖 ................................. 19 圖 2-2：科學探究模式的架構 ....................................... 20 圖 3-1：研究場域資源班座位圖 ..................................... 30 圖 3-2：引導式探究教學方案活動架構 ............................... 48 圖 3-3：研究流程圖 ............................................... 51 圖 4-1：公道杯單元探究過程 ....................................... 66 圖 4-2：調整公道杯吸管短側長度的水量記錄表 ....................... 71 圖 4-3：調整公道杯最高點與杯底距離的水量記錄表 ................... 71 圖 4-4：不定時炸彈單元探究過程 ................................... 80 圖 4-5：旋轉杯單元探究過程 ....................................... 89 圖 4-6：S2 製作的旋轉杯 ........................................... 95 圖 4-7：S1 不定時炸彈實驗記錄 .................................... 112 圖 4-8：S2 不定時炸彈實驗記錄 .................................... 112 圖 4-9：S1 製作的旋轉杯 .......................................... 115. viii.

(11) 第一章緒論本章首先描述研究背景與動機，之後說明研究目的與問題，接著呈現本研究的重要名詞釋義，以引領讀者對整個研究有初步了解。. 第一節研究背景與動機科學是人類賴以適應環境、改善生活、解決問題的知識與技術。學習科學的過程中，學生可以習得各種能力，以進行探究；透過實驗及實地觀察，而增進解決問題的能力，並且培養正確的態度（教育部，2011）。自然與生活科技領域的課程，不只是充實學生的科學知識，還要提升學生思考智能，以及科學應用的能力，是相當有教育價值且實用的教學目標。不僅對於一般學生如此，對於特殊需求學生更是重要，習得科學的方法及知識有助於他們自行解決問題、改善生活，減少依賴他人的情況，促進自我決策的實現。其中講述式的教學配合食譜式的實驗操作，是一般教師指導自然科學習的主要方式；透過教師的講述，可以將科學知識傳遞給學生，再配合食譜式的實驗，學生可以實際操作科學技能，並觀察到科學現象，也可利用教學媒體補充科學現象在生活中的應用實例。講述式教學法有利於教師掌握學習進度，提示重點，累積學生的科學知識，學生也能夠配合教科書上的實驗進行操作，學習科學技能。然而，何華國（1990）指出，特殊需求學生有智能發展遲滯、注意廣度狹隘、歸納、推理與概念化能力的短拙，及不善於利用思考策略等學習特質。而 1.

(12) 這些特質，常導致特殊需求學生在學習自然與生活科技領域的課程時，難以從講述式教學或自然領域的文本中獲取科學知識；於一般課堂中分組進行實驗操作時，也因為無法獨自按照指示依序執行實驗步驟，若沒有人給予協助，往往淪為旁觀者的角色；又或者雖然能從看到實驗的變化或結果中得到一些樂趣，但卻很難在科學過程技能或應用科學知識方面有較佳的學習成效。科學知識對於特殊需求學生而言，只是應付考試的內容，而實驗只是依照指示將科學現象做出來，並未與日常生活中的應用進行聯結，難以產生有意義的學習，不利於維持學習動機；再加上評量又著重科學知識的記憶，學生常因此遭遇失敗與挫折，而因為害怕遭遇失敗的痛苦，學習動機變得更低，形成惡性循環（吳秉叡、易世為，2004）。這些因素會對特殊需求學生在自然科的學習產生不利的影響。而特教班的教學輔導多著重在語文、數學方面，或是一些欠缺組織系統的社會技巧課程（盧台華，2011），對於自然與生活領域的學習較少以有系統的方式來進行教學。就自然與生活科技領域的認知層面而言，其中所包含的專有名詞、科學知識、技能，以及相關的生活應用，對特殊需求學生都需要進行調整。所以在閱讀自然與生活科技領域的文本或聽取老師講述科學知識時，就算特殊需求學生具備識字或句型結構…等基礎的語文能力，還是需要視個別差異給予指導（例如：解釋語詞的意思、以動作示範…等），他們才能理解其中的內容。而技能方面，進行實驗時所需使用到的器材、操作方式，以及實驗流程， 2.

(13) 也考驗到特殊需求學生的記憶以及動作協調能力；在進行小組合作時，更是需要他們發揮團隊合作的人際互動技能。就情意而言，一般班級最常使用的紙筆評量方式，在自然領域中同樣佔重要的地位；然而，對於科學專有名詞的記憶困難，科學概念的理解不佳，再加上應付紙筆評量時的技巧不足，這樣的評量方式成了打擊學習熱情的頭號殺手。老師和學生雖然在上課時不覺得有困難（也可能是並未察覺到困難），可是評量的結果常讓他們感到學習表現不如預期。其實在科學教育的領域中，探究式教學一直受到重視。教育部（2011）在《高中職以下階段之認知功能輕微缺損學生實施普通教育課程領域之調整應用手冊》中指出，自然與生活科技之學習應以學生為本體，以探究和實作的方式來進行，強調手腦並用，以及活動導向。探究式教學是一種以學生的探究活動為中心，引導學生發現及解決問題的教學方法，經由問題解決的過程，可以充實科學探究的經驗，並學習到科學的過程與技能（張清濱，2000；劉宏文和張惠博，2001 ）。楊秀停和王國華（2007）的研究發現，探究式教學可以提升學生在認知、能力與態度的學習成效。其強調動手做的特性，更可引起身心障礙學生在學習科學的興趣（黃玉枝，2013）。由學生親身動手進行探究活動，也符合 Piaget 的心智發展理論，國小階段的學生正處於具體運思期，實際操作有助於達到概念的理解，進而提升學習的成效（張春興，1996）。 3.

(14) 然而，有些教師則認為探究教學僅適用於心智成熟、智能優異的學生（Patatay-Ching & Roberson, 2002）。而 Byers 與 Fitzgeral（2002）提到，多數教師在實施探究教學時，經常因為學生缺乏足夠的背景知識、相關的探究技能，在不熟悉科學探究的情況下，需要較多時間才能達到教學目標，以致於影響探究教學的成效。有學者則認為當學生對探究的進行流程較為陌生時，若欠缺教師適當的指導，學生會落入漫無目標的自由探索活動，且教師在指導開放性探究時，採被動消極的態度或是捨棄身為專家角色的方式並不符合 Vygotsky 所提潛在發展區的理論（許素，2002；Rogoff, 1994）。 Herron 認為探究式教學可以分為四個層次，除了前述所言，探究過程全由學生自行主導的開放式探究外；還包括由教師提供問題、研究方法和答案，學生只需通過此過程去驗證答案的驗證式探究；以及教師提供問題與探究方法，而學生自行去回答問題的結構式探究；另外就是教師只提供問題，但由學生去發展研究方法並找出答案的引導式探究（引自黃玉枝，2016，65 頁）。而開放式探究對於特殊需求學生的挑戰較高，需要較長的時間才能獲得教學成效；但驗證式探究以及結構式探究，在實驗設計方面所能提供的思考訓練較為不足；因此，針對特殊需求學生實施探究教學時採用引導式探究教學的模式，不但可以學習科學過程技能，也可增進思考的能力。然而，針對特殊需求學生執行引導式探究教學的過程中，他們的學習表現會如何？在設計探究活動時，要如何因應學生的學習特質、背景知識與技能，提供合適的教學活動與內容？而以引 4.

(15) 導式探究教學進行自然與生活科技領域的過程技能學習時，能達成怎樣的學習成效？我期望能透過對此主題的研究，改進學生的科學過程技能的學習成效，教導學生以科學的方式學習，提升他們適應未來的能力，並促進個人的專業成長。目前研究者所面臨的困境主要有四：第一、目前我所服務的特殊需求學生，雖然在自然科學領域的學習上需要輔導，但受限於以往資源班授課內容多以語文及數學領域為主，學生對於自然科學探究的經驗，較為缺乏。第二、觀察學生的學習態度時，感覺到學生對於問題解決的主動性表現不佳、視問題的答案只有唯一的標準，害怕失敗或是犯錯，面對問題時沒有追根究底，積極解決問題的態度，常依賴教師給予提示或答案，只想快速得到解答。如此一來，我不禁擔心，未來學生能否有足夠的信心與能力進行自主學習或解決問題，以達成終身學習以適應社會變化的教育目的。第三、在進行教學輔導時，發覺學生在面對部分文本內容時，常因欠缺相關的經驗，造成理解困難，或是因不了解這些知識與生活的具體關聯，而難以對學習產生意義；學生多視這些學科知識，只是為了應付考試，沒有其它的價值。學科知識若無法對學生產生意義，將不利於學習成效的保留效果。第四、在進行發表及討論時，學生常常出現有口難言，不知如何傳達他們的想法或問題，或是表達的內容無法讓人理解，影響到與人溝通合作，共同解決問題的表現。以上所述的困難，若能以引導式探究教學的模式，依學生不同的起點能 5.

(16) 力，視學習者個別的需求及課程需要，提供適合的鷹架，就可以讓每一位學生的能力得以向上提升，達成教學目標；不但符合個別化、適性教育的目標，也容易與個別化教育計畫結合，幫助特殊需求學生學習。此外，相較於講述式教學在引起學習動機方面的弱點，若能採用動手做的學習活動，透過教學者的引導進行探究，或許能藉由新奇的科學現象，引起學習興趣，並從中培養科學探究技能。而特殊需求學生在講述式的教學活動中，因缺乏真實經驗，而對文本內容出現理解困難的問題，也能透過實驗的過程中，獲得實際的經驗，有益於學生學習相關的文本知識，增進科學過程技能，並將科學知識加以應用，解決問題，發掘事件與現象的關係。此外講述式教學大多以教學者為主，引導式探究可以透過討論及發表的活動，使學生可以有更多的機會學習表達，與人溝通。在進行研究的同時，也能增進學生的學習效果。人類天生就有針對未知的世界去進行試探，驗證想法是否正確的本能；而科學家最常進行的工作就是去做實驗以驗證假說是否正確，形成知識；兩者間的差異在於科學家擁有較佳的技術，能更精確的去控制變因，以了解事物間的困果或相關。故本研究希望調整探究的步驟，配合教科書之單元主題，發展出引導式探究教學方案，以培養學生探究所需之形成假說及控制變因做實驗的技能，增進學生問題解決與科學應用的能力，並分享研究結果作為實務教學之參考。. 6.

(17) 第二節研究目的與問題依據上述研究背景與動機，本節呈現研究目的與問題如下。. 壹、研究目的一、發展特殊需求學生自然與生活科技領域引導式探究教學方案。二、檢視特殊需求學生自然與生活科技領域引導式探究教學方案的實施狀況。三、分析引導式探究教學方案提升特殊需求學生自然與生活科技領域科學過程技能之成效。. 貳、研究問題 1. 引導式探究教學方案的內容為何? 2. 引導式探究教學的實施狀況為何? 3. 引導式探究教學對於提升特殊需求學生科學過程技能的成效為何? 3-1 引導式探究教學方案對於提升特殊需求學生形成假說的成效為何？ 3-2 引導式探究教學方案對於提升特殊需求學生控制變因做實驗的成效為何？. 第三節名詞釋義本研究之相關名詞包括引導式探究教學、特殊需求學生以及科學過程技能，茲解釋如下。. 壹、引導式探究教學 7.

(18) Herron 認為引導式探究是指由教學者提供學生問題，由學生自行決定探究的過程，並找出答案（引自黃玉枝，2016，65 頁）。Furtak（2006）主張教師在科學教學中的引導程度是連續的，開放式探究教學與傳統教導式教學分屬科學教學的兩個極端，在這兩種教學方式之間，皆屬引導式探究教學的範疇。探究教學並沒有固定的形式，只要能掌握其精神，鼓勵學生針對問題，運用證據回答，皆屬探究教學的範疇（Howes, Lim, & Campos, 2009）。本研究所指引導式探究教學，參考 Herron 對引導式探究教學的定義，以「概念介紹」、「動手探索」、「探究活動」三個步驟，設計習得過程技能之教學方案。在教學過程中，教學者提出問題，由學生自行決定探究的過程，以及找出答案。教學者於過程中視學生的學習狀況，採取調整提問，提供示範，共同討論與合作…等策略及協助，都是幫助學生在探究的過程中學習科學過程技的鷹架。有關教學方案之內容，於第三章進行說明。. 貳、特殊需求學生鈕文英（2008）認為特殊需求學生包含身心障礙學生、資賦優異學生與危險邊緣學生。《特殊教育法》（2014）第 3 條指出身心障礙是指「因生理或心理之障礙，經專業評估及鑑定具學習特殊需求，須特殊教育及相關服務措施之協助者」。第 11 條則說明高級中等以下各教育階段學校設立特殊教育班，辦理特殊需求學生教育的方式為「一、集中式特殊教育班；二、分散式資源班；三、巡迴輔導班。」其中，資源班即是分散式資源班。 8.

(19) 本研究所指特殊需求學生，乃經高雄市特殊教育學生鑑定及就學輔導會鑑定，符合身心障礙資格，且接受森林國小資源班服務之兩名高年級學生。. 參、科學過程技能美國科學促進會的 SAPA（Science-A Process Approach）課程中提出 13 項過程技能，其中包含形成假說（formulating hypotheses）和控制變因（controlling variables），形成假設可以解釋為根據知識經驗的猜想，而控制變因則是指管理某項調查的情況或條件。教育部（2011）在《高中職以下階段之認知功能輕微缺損學生實施普通教育課程領域之調整應用手冊》的自然與生活科技領域裡的過程技能中，於「組織與關連」這個次領域中包含的能力指標有：1-2-3-2 能形成預測式的假設；12-3-3 能在試驗時控制變因，做定性的觀察；1-3-3-1 實驗時，確認相關的變因，做操控運作；1-3-3-2 由主變數與應變數，找出相關關係。亦與 SAPA 所提的形成假設及控制變因兩項過程技能的目標相同。本研究所指的過程技能是指學生在形成假說與控制變因做實驗的表現。「形成假說」係指學生針對欲探究的問題提出可供驗證之暫時性解釋的表現；而「控制變因做實驗」是指學生辨識實驗中的相關變項，操作一項主變項，並維持其它變項不變，觀測依變項之變化，以驗證主變項是否對依變項產生影響的表現。. 9.

(20) 10.

(21) 第二章文獻探討本研究旨在以引導式探究教學法提升特殊需求學生之科學過程技能。本章乃探討與此主題相關的文獻，首先說明科學過程技能，而後呈現探究的內涵，探究教學的類型與模式，最後討論探究教學成效與特殊需求學生的相關研究。. 第一節科學過程技能科學過程技能可以說是科學家從事科學探究時，所使用的技能。進行科學探究時，在特定的規範下進行觀測，來確保所獲得資訊與現象一致，以及以符合科學思維的方式進行歸納或推理，讓得到的想法不被曲解，這些技術就是科學過程技能（甘漢銧、陳文典，2006）。也可以說科學過程技能指得就是科學的方法。美國科學促進會提出的 SAPA 課程中，就指出科學過程技能和科學知識一樣重要，並列出 13 項學童所應學習的科學過程技能，包括：觀察、分類、運用時空關係、測量、預測、運用數字、控制變因，推理、形成假說、下操作型定義、解釋資料、傳達、做實驗。其中八項基本過程技能中： 1. 觀察（observation）是指運用感官來辨識物象的特徵。 2. 分類（classifying）是利用屬性的差異及分類基準將事物編排，以表示出相關性、相異性或彼此的關係。 3. 測量（measuring）是將觀察進行量化的技能。 4. 運用時空關係（using space/time relationship）包含辨別及描述方向、空 11.

(22) 間排列、移動速度、變化率等的能力。 5. 使用數字（using number）是在進行測量、分類等活動時，使用數字的能力。 6. 傳達（communication）是用口頭、文字、圖表…等方式進行溝通。 7. 預測（predicting）是根據已知或現有的資料，對未被觀察到或未發生的事提出說明。 8. 推理（inferring）在國小階段較重要的是因果關係的推理，指的是由已呈現的結果，去推想造成這種結果的原因。而另外五項統整過程技能，則是： 1.. 形成假說（formulating hypotheses）可以簡單解釋為根據觀察的結果，先做推理，然後做暫時性的解釋。. 2.. 控制變因（controlling variables）是指在提出假說後，找出操縱變因，維持不變變因，觀測應變變因的表現。. 3.. 下操作型定義（defining operationally）是對所欲探究的對象進行界定，以幫助他人了解研究者是如何接觸所要研究的對象。. 4.. 解釋資料（interpreting data）是對觀察或實驗的結果給予合理解釋的過程。. 5.. 做實驗（experimenting）指的是運用所有基本與統整過程技能的綜合能力。 12.

(23) 我國自然與生活領域的課綱裡也有列出過程技能的分段能力指標，包含：觀察、比較與分類、組織與關連、歸納與推斷、傳達，五個項目（教育部， 2011）。其中觀察與傳達二項的內涵與 SAPA 所提相同。而比較與分類涵蓋了數項基本過程技能，像是透過觀察指出事物的相異或相同處，描述改變的情形會使用到量化的能力，或是運用自訂標準與工具來量化並分類。組織與關連包含了從資料中整理出通則性或因果關係的歸納推理能力，以及提出假說、進行預測，設計控制變因，對資料做出合理解釋等。歸納與推斷主要是由各種不同的來源資料，整理出一整體性的看法，與因果關係的推理、預測、解釋資料、提出假說都有雷同之處。而過程技能並不只是一種技能（skill），而是包含思維運作的能力（ability），我們在進行觀察時，不是單純用眼看，更要決定看什麼?如何看?由課綱中所列的能力指標中，也可以看出，過程技能是包含思維能力和技術兩方面。甘漢銧和陳文典（2006）認為，科學過程技能的培養不宜使用分項練習的方式來學習，必須配合過程脈絡才有意義。學生在探究的過程中，不只是學習技能本身，還要判斷何時該採用何種技能，在科學活動中，隨機應變以及綜合判斷的能力更是重要。由文獻探討中發現，過程技能的評量，有使用行為檢核表（陳金珠， 2007）、實作測驗（徐慶雲，2008）、認知測驗卷（陳博文，2007）、調查表（林哲正，2006）或問卷（陳仁杰，2008；陳姿妙，2005）。我認為過程技能的評 13.

(24) 量，無論是以哪一種方式進行，都要兼顧其外顯行為的表現，以及其採取行動背後的思維，才能直正評估到學生的過程技能表現。人類從幼兒時期就對週遭事物充滿疑問，所產生之問題與科學家無分軒輊，從感覺動作期起，幼兒就會採取行動，運用感覺與肢體探索周遭環境，想知道周遭的事物「是怎麼樣？」以及「會怎麼樣？」，其行為與科學家的探究行為相似（周淑慧，1997）。由嬰幼兒的行為來看，從觀察的結果去推論，並測試想法是否正確，是人類的本能，其與科學家的差別僅是方法的精確性而已。特殊需求學生也同樣具有這些本能，若能透過教育的手段，提升這些能力，就可增進他們學習科學的成效，故本研究以形成假設與控制變因做實驗這兩個過程技能進行研究。. 第二節探究教學的內涵探究教學的提倡主要是針對 1900 年代科學教學太過重視訊息累積，而忽略教導學生學習方法的弊病所提出。Dewey 認為學生學習科學不只是學習知識而已，同時也應學習過程或方法（引自洪振方，2003，166 頁）。Carin、Bass 和 Contant 主張探究就是要培養學生擁有科學家觀察、測量、推論、實驗、溝通等的科學過程技能，透過教師的引導，讓學生在活動中體會科學探究的過程，培養學生主動探索的能力，且探究也提供學生機會運用知識（引自羅文璟， 2008，10 頁）。探究式教學是一種引導學生發現及解決問題的教學方法，以學生的探究活 14.

(25) 動為中心，教師安排合適的學習情境，並從中引導學生發現問題，提出假設，並擬定解決方案，接著進一步去驗證假設以獲致結論，經由問題解決的過程，不但可以體會科學探究的經驗，且學習科學的過程與技能（張清濱，2000；劉宏文和張惠博，2001）。林木村（2009）指出，探究教學主要是以學生主動學習為前提，在活動的過程中，逐步培養學生的科學探究能力；與以往教師為中心的講述式教學，著重學生知識的積累不同；是以學生的經驗出發，學習如何學習；探究教學有許多的模式，但是重點要把握探究的精神，教師可隨著課程的特性，使用不同的模式來因應。 Anderson（2002）認為，探究教學是教師提供能讓學生發展知識的活動，進而理解科學想法以及體會探究的本質；他更強調探究學習，要就自然界中的實體以及事件進行討論、提問，從中獲得知識，並對自然現象提出可能的解釋，且能以多樣的方式驗証這些解釋，以及將結果與他人溝通。在過程中，「動手做」還不夠，還要「用心想」，如此才能在探究議題的過程中建構知識。綜合上述的說法，探究教學是老師根據學生的起點能力，提供與生活相關的活動，讓學生能從中發現問題，習得科學知識與技能，培養科學態度，並進一步將探究的發現進行溝通與應用。 NRC（2000）出版之《探究與國家科學教育標準》一書中指出，探究教學應包含五個成份：（1）發現問題、（2）蒐集資料、（3）分析、（4）應用，以及（5）評估（引自洪振方，2003，頁 175）。並且依學生及教師在這五個成份中 15.

(26) 主導程度的多寡區分出不同的型態（表 2-1）。. 表 2-1 探究教學的形態基本特徵 1.問題的來源. 2.證據的收集. 3.根據證據形成解釋. 學生提出問題。. 學生自行決定要收集哪些證據以及如何收集。學生綜合證據，並據此提出解釋。. 變異程度學生從教師提學生的問題來供的數個問題自教師或教中進行選擇，材，但能自己或據此提出新改變題旨。問題。學生在教師的教師提供數指導下收集數據，讓學生進據。行分析。教師引導學生根據證據形成解釋. 教師提供方法，讓學生能根據證據形成解釋。教師直接告知學生科學解釋。. 學生探究的問題來自於教師、教材或其他途徑提供。教師提供學生數據，並告知分析的方式。教師直接提供學生證據。. 學生自行檢視教師引導學生證據，並將解提出科學解釋與事實結釋。合。 5.表達與說明學生以合理教師協助學生提供學生較多教師直接給予解釋的、符合邏輯闡明其所提出的引導，指導學生表達解釋的論點表達自的解釋。學生表達其所的程序與步己的解釋。提出的解釋。驟。多< ------------------------------以學習者為導向--------------------------------- >少少< --------------------------以教師或教材為導向------------------------------- >多 4.將解釋與科學知識相連結. 資料來源：轉引自洪振方（2003）。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師大學報，15，頁 181。. Colburn（2000）認為科學探究活動分成四類：1.證實式經驗（confirmation experiences）：即食譜式的實驗（cookbook labs），教師提供學生動手做的研究問題，告知學生研究方法並提供研究所需材料，也將預定的研究結果告知學生。 16.

(27) 2.結構性的探究（structured inquriy）：教師給學生一個他們不知答案的問題，告知學生研究方法和器材，給予學生一些步驟去完成探究，但學生並不知預定的研究結果。3.引導式探究（guided inquiry）：教師提供學生一個問題去研究，但是學生必須發展自己的研究方法去解決研究問題。4.開放式的探究（open inquiry）：教師允許學生去發展自己的問題，設計他們的研究，學生並未事先知道研究結果。 Martin-Hansen（2002）將探究教學活動分為四種類型：（1）開放式或完全的探究（open or full inquiry）、（2）引導式探究（guided inquiry）、（3）合併式探究（coupled inquiry）、與（4）結構式探究（structured inquiry）。 Windschitl（2003）則是依據教師所提供的探究問題、操作程序以及解答提供與否，將有關探究的教學分為四個模式，包含（1）確認探究（confirmation inquiry）、（2）結構性探究（structured inquiry）、（3）引導性探究（guided inquiry）、（4）開放性探究（open/independent inquiry）。林寶山（2001）依據學生和教師在探究過程中所扮演的角色，將探究教學法區分為引導式探究（guided inquiry）及非引導式探究（unguided inquiry）兩類。Furtak（2006）則綜合有關探究教學開放程度的文獻，採用更加廣泛的定義，主張教師在科學教學中的引導程度是連續的，開放式探究教學與傳統教導式教學分屬科學教學的兩個極端，在這兩種教學方式之間，皆屬引導式探究教學的範疇。 17.

(28) 除了完全由老師主導的講述式教學外，探究教學的類型可視老師在問題來源、操作以蒐集資訊、解釋相關數據、應用科學知識以及溝通這五個向度所提供指導的多寡，呈現出不同的開放程度；而開放的程度是連續的，因此研究者主張除了全由教師主導的講述式教學，以及全由學生主導的開放式探究外，皆可歸類為開放程度不同的引導式探究教學。探究教學是以學生為主的教學活動，教師為引導者，在教學中針對學生的背景、學習的單元與內容，提出問題或相關資料，引導學生主動進行探究、驗證、討論及解釋問題、應用所學之主動學習的歷程。在探究教學中，教師與學生可以是共同研究者關係，一起發現問題、尋找解決策略與提出解釋，不需要一定得讓學生獨立完成探究活動，教師必須瞭解不同開放程度的探究教學活動之差異與優缺點，配合學生的背景、學科本質與教學內容，以選擇適切的方式進行教學（陳均伊，2010）。林佳昌等人（2009）參考 Bybee 與 Trowbridge 的 5E 教學模式指出，探究教學應包括：參與（engagement）、探索（exploration）、解釋（explanation）、精緻化（elaboration）與評量（evaluation）等五個階段，（一）參與：目的在利用活動使學生能聯繫起舊經驗。主要以引發學生的學習興趣，主動參與教學活動，經由提問、定義問題等方式，引出主題。（二）探索：給予足夠的時間與機會進行探索，經動手操作，建構具體的經驗，引出學生想法，進行實際的活動。從中學習科學概念與過程技能。（三）解釋：能理解科學知識與過程技能， 18.

(29) 讓學生發表、示範對概念的了解或操作過程，教師可以引介科學概念，並視情況運用口頭、影片或教學媒體等方式。（四）精緻化：重視學生間互動，促使討論、合作的學習環境，重視學生是否能將所形成的解釋應用於新的情境或問題中。（五）評量：經由探索與提出解釋後，給予回饋。鼓勵學生去評估自己的理解和能力，瞭解學生的學習情況，做為教學改進的依據。楊秀停與王國華（2007）歸納 Crawford、Edwards、Germann、Phillips、張靜儀與張清濱等人所提出的探究式教學實施步驟，將其分為情境安排、引導學生發展問題及評估、協助學生設計解決方案、學生進行反省、發表及應用等步驟。並據此發展出引導式探究教學的流程（圖 2-1）。. 小組合作與競賽. 情境探究. 實驗發現. 查資料. 問題探究. 作品實作. 圖 2-1：引導式探究教學實施流程圖。取自楊秀停、王國華（2007，第 444 頁）。. 蘇詠梅（2006）為使學生能進行有效的探究，回應待答問題，以及展示科 19.

(30) 學探究過程及成果，設計出探究的模式（圖 2-2）。. 過程探究想法. 成果探討主題科學理解. 探究設計. 提出問題、訂定假設日常應用. 探究測試. 控制變因作比較反思學習. 數據闡釋. 搜集、整理及分析資料. 圖 2-2：科學探究模式的架構。取自蘇詠梅（2006，第 23 頁）。. 黃玉枝（2014b）則是依結構化的動手做科學模式，以簡化的探究教學為活動內容，將教學過程分為：1.看一看-教師演示與提問；2.做一做-引導學生動手做；3.想一想-引導學生思考待探討的問題；4.寫一寫-學生回答待探討的問題。讓身心障礙學生能夠從動手做科學的活動中，發掘學習科學的樂趣，體驗探究的過程，並學習到科學知識。探究教學並沒有固定的形式，不是一套具有特定模式的教學方法，只要能掌握其精神，鼓勵學生提出問題，並運用證據回答問題，皆屬探究教學的範疇（Howes, Lim, & Campos, 2009）。. 第三節特殊教育需求學生探究教學的成效 20.

(31) 現今的教育方向不只是著重知識的獲得，更重視知識的應用，以及習得學習的方法，學習態度更是被認為是未來能否持續學習以適應社會的重要指標。而大部份的研究顯示，探究教學所達成之教學成效較講述式教學佳（林木村， 2009；林美菊，2007；陳金珠，2007；陳博文，2007；鄒佳芬，2006），且探究教學能促進過程技能的獲得（邱榮章，2006；徐慶雲，2007；陳仁杰，2008；陳姿妙，2005；鄒佳芬，2006），並提升學習興趣及態度（林美菊，2007；林哲正，2006；徐慶雲，2007；陳姿妙，2005；陳博文，2007；陳智忠，2006；鄒佳芬，2006；蔡執仲、段曉林和靳知勤，2007）。此外，蘇詠梅（2006）針對國小十到十二歲學生，進行專題探究學習的研究結果顯示，探究學習能夠促進學生整理蒐集得來的資料，從中做出合理解釋的表現；並且能夠將所發現的知識應用於日常生活中。陳博文（2007）的研究中也發現到接受探究教學的學生在應用能力的表現上，進步幅度優於講述式教學的學生。蔡執仲等人（2007）的研究中更指出探究教學能促進學生後設認知能力的培養。顯示出探究教學有助於學生增進學習能力，以及在應用能力上的表現，而這正是特教學生所需要的能力。特教學生因為不知如何應用知識，或是習慣依靠他人指示解決問題的情況，使得學科知識與生活脫節，不利於知識的學習與保留，這樣的現象也許能從探究教學中獲得解決之道。然而，也有部分研究指出，講述式教學較有助於學生事實知識及記憶向度方面的表現，且對於發現問題、收集資料以及觀察記錄的能力與探究式教學相 21.

(32) 比，並無顯著差異（陳仁杰，2008）。並建議有意實施探究教學的教學者，宜規劃較長的時間，才能獲得預訂的成效（鄒佳芬，2006；羅文璟，2008）。梁松榮的研究更提到，有部分學生感覺到探究教學學習效率低、難度高、需要耐心，因此對探究教學不感興趣，甚至有人因找不到探究主題，而放棄探究（引自鄒佳芬，2007，頁 33）。蘇麗涼的研究則是顯示，探究教學對低成就學生而言難度較高，導致教學上較為困難，且學生的觀察、紀錄能力及動機均呈現下降的趨勢，知識建構的能力也比前測時低（引自鄒佳芬，2007，頁 33）。相關研究也建議，在實施探究教學時，教學者宜先了解學生的相關迷思概念，實作時才能協助學生進行理解，幫助學生建立正確的概念（林木村， 2008）。且剛開始由講述式教學轉換到探究式教學時，學生會有不適應或是探究能力不足的情形，老師需適時引導，並調整課程進行方式、提供相關策略來因應，如此才能逐步累積學生經驗，降低不適應的情形（邱榮章，2006）。在課程的設計與選擇上，最好能從學生有興趣的單元著手進行，活動內容能帶給學生驚奇的感覺，並與生活結合，讓學生有成功的經驗，以引起學生的共鳴（邱榮章，2006；陳博文，2007；蘇文義，2003）。對於探究教學時常遇到時間不夠的問題，教學者也要詳加規劃，多利用課前準備、彈性及早自習時段，甚至課後的時間，避免因時間不足，造成學生學習上的壓力（邱榮章，2006；陳金珠， 2007；陳姿妙，2005；陳博文，2007）。上述的研究中，教學的單元包括聲音、天氣、槓桿、靜電、磁力、奈米科 22.

(33) 技、肥皂製化、光學、生物、天氣、物質變化、浮力、溫度與熱、科學闖關活動、反應速率和化學平衡，其中天氣和生物較偏向培養觀察的過程技能，其它的單元，都可以進行動手實作及實驗控制；而實施的對象包含國小五年級至國中 9 年級，或許探究教學在過程技能的要求上較高，因此較適合高年級以上的學生；從科學探究技能的教學成效方面，研究結果大多顯示，探究教學較講述式教學的成效佳，皆有達到顯著的效果。綜上所述，探究教學在教學成效上對大部分的學生都有不錯的效果，但是仍要注意其中的特例，尤其探究教學對於學生探究能力的要求較高，可能會因為學習模式的不同，造成學生的適應困難，而產生動機下降的狀況。同時探究教學對於教學者的備課負擔較大，時間上的調配也需要特別安排，在進行課程規劃時，也要注意，才能達成探究教學的目標。然而，以上的研究對象都是以一般學生為主，未以特殊需求學生為研究參與者，也缺乏以資源班為研究場域的研究。特殊需求學生個別差異大，安排科學活動必須考量其學習特性。黃玉枝（2014b）投入充足的人力，針對特殊需求學生提供小組或個別的指導，減少大班級教學對身心障礙學生的不利影響，並依據學生的反應調整學習時間，以多元化的資訊設備提供充足的視覺線索，設計多元的方式評量學習成效，並視學生的需求選擇與調整教材，以因應其個別差異，讓身心障礙學生能從動手做科學的活動中獲益，不但成功提升學生學習動機，也培養其探究技能。 23.

(34) Scruggs、Mastropieri、Berkeley 與 Graetz（2010）以後設分析的方式研究各種教學法後指出，強調探究技能的實作取向科學教學，結合動手做和科學探究，對所有的學生學習科學普遍有效。只是有關動手操作的研究不多，還無法充份證明其教學成效。也有研究顯示對學生提供引導式探究、動手做科學的教學設計，可以讓在普通班級中的身心障礙學生有效地學習科學（Lynch, Taymans, Watson, Ochsedorf, Pyke & Szesze, 2007; Mastropieri, Scruggs & Butcher, 1997; Steele, 2007）。雖然研究成果顯示，透過探究教學無法讓特殊需求學生的表現跟上同儕，且需要花費較多的時間，但是學生的正確反應增加，而錯誤的反應減少了，更重要的是探究教學提供特殊需求學生一個機會，去挑戰科學學習，讓他們與人討論，進行推理。 Jimenez、Browder 與 Courtade（2009）利用自我指導的策略指導智能障礙的學生後，認為科學探究的方法可以使中重度智能障礙者成功習得探究技能和科學內容，並且類化至其它情境。我十分贊同在研究中提到一個的觀點：學習科學不是只有記憶科學名詞，更重要的是使用科學的策略。但是要使用這個方法，學生需具備一定的讀寫能力，否則的話要提供更多的引導。Lynch 等人（2007）更指出透過引導式探究、動手做科學，以及和異質分組的同儕合作，有利於在普通班級的身心障礙學生學習科學。黃玉枝和洪振方（2011）也以動手做科學的活動，配合引導式的探究學習單，成功提升聽障學生的科學概念理 24.

(35) 解和對科學學習的興趣。 McGinnis（2013）綜合各研究結果，建議可以以探究及活動本位取向的科學學習內容為主，並在教學活動中進行反覆教導科學詞彙、動手做活動、多感官教學，檢視學生的理解情形…等方式因應身心障礙學生的需求進行調整，以達到較佳的學習效果。對於特殊需求學生的學習成效，也不能單一紙筆或是口頭的方式進行評量，必須要進行多元化、多方位的檢測，才能確切了解學習成效。鈕文英（2003）建議透過各種不同且有趣的活動，練習新技能，並採小步驟的教學，可以引發特殊需求學生的學習興趣和參與度，使他們獲得成功的經驗，以提升自信心。以探究式教學介入特殊需求學生學習科的研究究不多，除了黃玉枝和洪振方（2011）是以國小資源班為研究場域外，國外的研究場域也多以普通班為主，是否特殊需求學生在學習科學方面的重要性還未被相關相單人員重視，又或者在教學中遭遇困難無法解決，以至於教學成效受到影響，而乏人問津呢？然透過相關的結果結果，還是可以看出探究教學對於特殊需求學生學習科學是有正面成效的，若教學者要進行引導式探究教學時，可以搭配新奇有趣的動手操作活動，並視特殊需求學生之學習特性，針對課程內容及步驟、教學時間進行調整，以團體或小組的方式進行教學，如此可以提升他們對科學學習的興趣，並增進科學技能及知識的學習成效。 25.

(36) 26.

(37) 第三章研究設計與實施我在教學實務工作中發覺國小特殊需求學生在自然與生活科技領域之學習表現和一般生有落差。參考相關文獻，發現探究式教學可以透過學習者主動建構的模式，形成學生的知識，並在過程中，增進過程技能，提升問題解決的能力，因此進行引導式探究教學研究。本章說明研究設計、研究場域和研究參與者、研究工具、資料分析與處理、研究品質與信賴度、教學方案及研究流程。. 第一節研究設計研究設計為個案研究，以下說明採用個案研究的理由及蒐集資料的方法。. 壹、採取個案研究的理由本研究的目的，是要探討引導式探究教學對國小特殊需求學生實施的狀況，以及增進科學過程技能的成效。研究者不只是想知道研究方案執行的結果，更想了解研究進行時的歷程。本研究為了解特殊需求學生在資源班場域中，接受引導式究探究教學方案的學習情形，這是多元而複雜的現象，會因時間、個人、環境等情境脈絡而有不同，這些情境脈絡無法呈現線性因果關係，而是互為因果的關係；而且研究者採取的教學策略會因個人價值觀而有不同。再者研究者與研究參與者的互動充滿著許多不確定性，包括研究者對研究參與者的觀感會影響對其行為或語言表達內容的解釋，研究參與者的語言理解和表達能力會影響到與研究者的互動方式等。引導式探究教學須視學生在探究過程中的需要提供適合的鷹架，以協 27.

(38) 助他建構科學知識，教學者與學生的互動，以及情境的佈置，會影響學習的成效，故進行引導式探究教學時，須不斷地檢視課程中的活動對學生產生的影響，隨時因應實際狀況調整，以提升國小特殊需求學生的科學過程技能。由此可知本研究適合質性研究，鈕文英（2014）認為個案研究除擁有在自然情境下做研究、重視整體的情境脈絡和形成過程的特性外，還強調研究個案的獨特性和特殊性，並可運用多元而彈性的方法蒐集資料，且可詳盡深入了解研究個案，以掌握個別差異，個案研究的特性適合研究者對此研究的想法。綜合上述，本研究採取個案研究。期盼透過分析情境脈絡歷程與個別的差異對學習表現的影響，提升學生科學過程技能及精進教師專業。. 貳、蒐集資料的方法本研究採取訪談、觀察、非干擾性測量資料的蒐集三種方式蒐集資料。在訪談上，採取個別半結構性的深度訪談，訪談對象是研究參與者的自然科任教師。訪談於研究方案實施前針對自然科任教師進行，目的在了解特殊需求學生在自然領域的課堂中學習的狀況，自然科任教師在教學時如何因應特殊需求學生的特質，提供協助，以及在教學時所遭遇的困難。在實施的過程中，也會針對研究參與者進行訪談，以釐清學生表達內容的意涵和了解其學習表現。在觀察方面，採半結構式觀察，在引導式探究教學方案實施的過程中，由研究者擔任教學者進行參與觀察，觀察學生參與研究方案的情形，在科學過程技能方面的表現，以及研究者針對學生需求進行調整的情形，並透過錄影的方 28.

(39) 式記錄教學過程。非干擾性測量資料以檔案資料為主，包括：學生作品、訪談和觀察分析記錄表、省思日誌、同儕簡報記錄與審核者記錄。. 第二節研究場域和研究參與者本節詳細說明研究場域和研究參與者的特徵，茲先介紹研究場域，再說明研究參與者。. 壹、研究場域研究場域是研究者任教學校的資源班教室。本校為總班級數 10 班以內的中小型學校，學區內的學生家長多以農工為主，且校內超過半數以上的學生都有申請社福團體的補助。校內有一班資源班，編制一名特教教師，班上共有 9 名學生，年級分佈由二年級至六年級，每次上課的人數 3 至 6 人不等。分組方式是依學生需求及年級進行分組，其中特殊需求領域，會同時有二、三、四、五年級的學生一起上課，其餘的課程則是依高中低三個年段進行分組上課。排課是採早自習外加，或國數全部抽離至資源班的上課方式進行，特殊需求課程及國數的上課教材皆由教學者視學生能力及需求，參考原班的教科書進行改編，或是自編。研究方案是利用早自習的時段在資源班教室執行與評量，空間分配見圖 31。. 29.

(40) 攝影機. 電子白板工具檯. 電腦. 研究者. 攝影機. 電腦. 學生. 工具檯. 學生. 圖 3-1：研究場域資源班座位圖。. 貳、研究參與者研究參與者為資源班學生，茲說明研究參與者的選取過程和特徵。. 一、研究參與者的選取過程我任教的資源班共有九名學生，其中二名是低年級學生，三名是中年級學生，四名高年級學生，高年級中有一位將於今年六月畢業。其中高年級及中年級組的學生在自然領域的學習表現皆不理想。考量到研究者的能力限制，無法關注到太多學生的學習需求，且高年級學生在自然科學方面的經驗較多，故研究參與者以高年級組二位五年級的學生為主。原本是邀請三位學生參與，但其中一位學生因參與足球隊練習，時間上無法配合，只好放棄。. 二、研究參與者的特徵茲先介紹研究參與者，芩芩、阿鑫的優弱勢能力，以及其在自然與生活科 30.

(41) 技領域課堂上的學習狀況。（一）芩芩女生，五年級，智能障礙學生。其優勢能力為與老師課堂上的互動反應較佳，面對老師的提問及挑戰，皆能主動回應。她也喜歡動手操作的活動，例如：剪貼圖卡、操作教具。雖然會主動與老師進行互動，但是如果遇到困難，卻會因不知如何解決，而很快就放棄了。她喜歡上自然課，尤其是實驗的活動，自然科任教師也覺得給予她一些引導，她也可以參與活動，但是若沒有給予協助，她就會淪為觀眾；雖然上課表現不錯，但是定期評量的表現卻都未達及格的分數。（二）阿鑫男生，五年級，學習障礙學生。其優勢能力在數學計算，他的四則運算速度快；但是他在語詞理解及口語表達方面的表現較差，常需要老師針對文本內容中的專有名詞進行說明或舉例，才能了解整段文章的意思，對於專有名詞的使用常有混淆不清或錯誤的狀況。他的學習態度也較為被動，除非是他有把握的任務，否則反應大多都很冷淡，沒有熱情。他對於自然課的反應不佳，對於動手實驗不感興趣，進行活動時需要老師督導，若沒有注意，他就會與同學聊天；定期評量的表現也都未達及格水準。. 第三節研究工具質性研究的工具中，研究者為主要的工具，另外，也使用輔助性工具和記 31.

(42) 錄的工具（鈕文英，2014，第 531 頁）。以下分別就研究者、本研究的輔助性工具和記錄工具進行說明：. 壹、研究者在質性研究中，以研究者為主要的研究工具，我積極參與行動研究的過程，並不斷反思研究者的角色、過程中遇到的問題及因應方式。以下分別就研究者的個人特徵、個人經驗性知識、研究參與者間的關係、研究者在研究過程中扮演的角色來描述：. 一、研究者的個人特徵研究者畢業於國立臺北教育大學特殊教育學系，曾修習過智能障礙和學習障礙的課程。自民國九十年起，至今已有八年的集中式特教班、三年資源班教學經驗。相關的特教專業訓練有利於我在行動方案的實施過程中因應特殊需求學生的學習特性調整課程內容及教學策略；在自然與生活科技領域的專業訓練方面，我在大學時修過自然科教材教法，也曾參與 2013 年「身心障礙學生 Fun 心玩科學活動」的動手做科學培訓課程，現正參加 2015 年屏東大學特教系「自然科學探究式教學工作坊」；也持續學習自然科學教學方面專業知識，參與相關研討會，向有經驗的自然科任教師及專家學習，並閱讀相關書籍文獻，充實科學知識與技能。. 二、個人經驗性知識研究者在進行學生的需求分析時，常會發現特殊需求學生不只是語文和數 32.

(43) 學領域的學習會有困難，在自然領域中也需要協助。但我發覺不管任何領域都有三個共同的問題；第一、學生總是在等待老師提供示範或答案，他們缺乏科學的方法去探究問題的答案，以及學習的主動性。第二、學生的經驗缺乏，對各領域的背景知識不熟悉，影響到他們對學習內容的理解。第三、學生的語文能力，使得他們在面對學習評量時，總是挫折多過成就，對學習態度與動機產生不良的影響。參與「身心障礙學生 Fun 心玩科學」活動的過程中，我發覺到科學實驗能帶給學生驚奇感，並且引起學生參與的動機。而部分教師認為特殊需求學生因其認知及語文方面的弱勢，不適合學習自然科學，或因此降低對他們的期待及標準，我認為此舉不妥，不是所有特殊需求學生都無法學習自然科學，而是要視環境是否給予支持，若是在教學中的輸出或輸入，沒有辦法針對其教育需求提供協助，那他在學習上的失敗是必需的，但透過特教教師的專業訓練，將學習材料進行調整，才能促進學生的學習表現。因此，我希望以個案研究的方式，探討特殊需求學生接受探究教學後在科學過程技能的表現。特教班的教學以及科普活動的經驗知識有利於我執行研究方案；但可能受限於以往沒有探究教學的經驗與知識，影響到教學方案的設計，為因應此狀況，我會在教學前，事先擬好教案，且提供引導式探究教學方案檢核表（附錄五），請在自然領域有經驗的教師及特教教師協助審查，並根據他們提供的意見修改後再執行；在教學過後，進行同儕簡報，同時提供教學過 33.

(44) 程的錄影及引導式探究方案教學方案檢核表（附錄五），請他們審查並提供意見，以提供我省思及改進教學的參考。. 三、研究者和研究參與者間的關係研究者是參與研究的特殊需求學生的資源班教師，研究者較容易了解研究參與者的現況能力。並且與學生的關係融洽，有著容易與學生溝通的優勢；但弱勢是可能會因為對研究參與者過於熟悉，會有先入為主的概念，而忽略了重要的意見，也因為研究方案的教學方式與過去的上課模式不同，會影響到學生的學習表現，及教學者本身執行方案時能否掌握引導式探究教學的重點。對此，研究者透過省思日誌，隨時提醒自己保持開放的態度。. 四、研究者在研究過程中扮演的角色研究者在本研究中有多重角色，既是教學方案的實施者，也是資料分析者；而且研究者和參與研究的特殊需求學生是師生關係，學生在老師面前會希望有好的表現；而我也期望學生能表現出較佳的學習成果。在研究的過程中，為避免多重角色的問題，研究者在方案實施過程透過省思日誌（附錄四）持續檢視。. 貳、輔助性工具本研究的輔助性工具包含訪談題綱、觀察指引、非干擾性資料蒐集指引，茲說明如下：. 一、訪談題綱 34.

(45) 研究者與自然科任教師進行面對面訪談，目的在於了解學生在自然領域上課聽講、小組合作進行實驗、課堂中發表，以及定期評量的表現情形。並且從自然科任教師的觀點了解實施自然與生活科技領域的課程會有什麼困難。此訪談於研究方案介入前進行，經受訪者同後，以錄音方式記錄，而後謄寫訪談記錄分析（國小自然科任教師訪談題綱，詳細內容請見附錄五）。. 二、觀察指引為了解研究參與者接受引導式探究教學的過程，故參考鈕文英（2014）觀察過程的準備事項，依據研究目的與問題，與指導教授討論後擬訂「引導式探究教學方案實施過程觀察指引」（附錄六）引導觀察過程。本觀察指引的目的在了解方案實施過程中，特殊需求學生在科學過程技能的表現，包括形成假說以及控制變因兩個向度，以及研究者在方案實施的過程中，針對學生的特殊需求提供協助。研究者在課程結束後，根據當天上課情形與錄影內容謄寫觀察記錄。並提供引導式探究教學觀察紀錄分析表（附錄十二）及課堂上的錄影，請審核者審核觀察記錄的可靠性，提升研究品質。. 三、非干擾性測量資料蒐集指引「非干擾性測量資料蒐集指引」（附錄七）由研究者參考鈕文英（2014）「非干擾性測量的蒐集指引舉例」，依據本研究的研究目的和問題，由研究者與指導教授討論後編製。內容包含檔案資料和簡易觀察。第一部分是檔案資料蒐集指引，檔案蒐集的類型包括研究參與學生於行動 35.

(46) 方案中所產出之作品、學習單。蒐集學生檔案資料的目的，是要了解特殊需求學生在方案實施過程中科學過程技能的學習表現，並提供後續觀察、訪談之情境脈絡及資料相互比對分析。蒐集的方式是在研究期間，方案實施的過程中，蒐集與本研究相關的資料，依不同資料類型的編碼原則整理資料，統整重要訊息，作為分析的資料。第二部分是簡易觀察，主要配合觀察與訪談進行。蒐集的目的是要了解對國小特殊需求學生實施引導式探究教學的執行狀況。蒐集在行動方案中進行觀察時，對學生的表情動作、身體反應，和語言、行為方面的觀察。由於是研究者也是教學者，無法一邊進行教學又一邊記錄，故研究者是使用錄影的方式，幫助完成記錄。除補充訪談和觀察資料，也用以了解訪談或觀察資料間的一致性。. 參、記錄工具記錄工具包括實地筆記、錄音筆、錄影機，在研究方案執行的過程中進行觀察時使用錄影機，於訪談時則使用錄音筆及實地筆記。. 第四節資料分析與處理本研究分析的資料包含訪談記錄、觀察記錄、省思日誌、相關文件資料。資料蒐集後的一個星期內完成謄寫與建檔的工作，遇到人名或相關單位的名稱，都匿名處理，以維護研究參與者的隱私。. 壹、資料編碼原則說明 36.

(47) 依據研究目的向不同的參與人員蒐集所需資料，為使研究過程中所有參與人員的資料皆符合隱密處理的原則，將以不同的編號表示不同的人員。研究者設定資料編號的原則為：第一碼是「參與研究的人員」；第二碼是「蒐集資料的方法」；第三碼是「蒐集資料或建立資料的日期」；連字號之後第四碼是「話題單位號碼」，詳細說明如下：. 一、資料代號（一）參與研究人員的代號 1.參與研究的學生代號 S1、S2 S（學生身份）1、2、3（參與學生代號） 2.參與同儕簡報教師的代號 T1、T2 T（教師身分）1、2（教師代號） 3.研究者本身的代號 R （二）蒐集資料的方法 1. 觀：行動方案執行的過程中所進行的觀察紀錄。 2. 訪：面對面的正式訪談。 3. 省：方案實施過程的觀察省思記錄。 37.

(48) 4. 檔案資料（1）作：研究參與學生於行動方案實施的過程中所產出之作品。（2）照：於方案實施的過程中，所拍攝的照片。（3）單：於方案中使用的學習單。. 二、資料引用編號說明舉例說明如下，其它以此類推： 1. S1 觀 1050930-2：S1 民國 105 年 9 月 30 日之上課觀察紀錄第 2 個話題單位。 2. S2 訪 1051009-5：於民國 105 年 10 月 9 日對 S2 訪談紀錄的第 5 個話題單位。 3. S1 檔（照）1051101-3：S1 於民國 105 年 11 月 1 日所拍攝的第 3 張檔案照片。以上為資料蒐集方式的編號原則。. 貳、謄寫與整理研究資料研究者在每一次蒐集完資料後立即依上述的編號及編碼原則進行整理，以利後續進行資料分析。謄寫及整理時都會注意匿名原則，包含所有研究參與人員的姓名、訪談過程中提及的特定人名或地點名稱……等。訪談及觀察過程中若出現非語言的線索，如肢體動作、表情……等，以《》方式表示。若訪談內容或觀察內容有其他補充說明的情境脈絡時，則以【】做表示。在配合簡易觀 38.

(49) 察進行肢體語言方面的描述時，以〈〉做表示。其它增進讀者理解實際情況，進行補充說明的部分，則以（）表示。. 參、分析研究資料謄寫好的研究資料將依據鈕文英（2014，第 236 頁）整理 Bogdan 和 Biklen 2007 年的文獻所提出的「持續比較法」進行整理，其進行方式為閱讀和註解資料以單位化話題，而後統整話題以形成類別，並進行反面或變異案例的分析，接著連結類別以形成主題……最後視資料蒐集的充足情形，決定是否擴展和繼續資料的蒐集。資料彙整完成後，研究者將依謄寫好的資料，依上述原則進行單位化資料的分類。. 第五節研究品質本研究的所有行動將致力於符合教育、專業和倫理的原則。研究者參考鈕文英（2014）所提的研究倫理，採用以下的方法以確保研究符合倫理標準：（1）研究者將以誠實且尊重的態度對待研究參與者，並和研究參與者之家長詳細解說本研究之目的，若有允諾研究參與者的事項都將盡最大努力遵守承諾；（2）進行研究前擬先發放邀請函（附錄八）讓研究參與者瞭解本研究之實施及資料蒐集的方式，確認研究參與者的參與意願及知情同意再簽署同意書（附錄九），並讓研究參與者了解研究過程中有自由選擇退出的權利；（3）研究過程中會注重研究參與者的隱私，所有個人資料都會採用匿名及保密的方式處理；（4）本研究將致力於讓研究參與者受惠，關心他們的個人感受，避免研究參與 39.

(50) 者受傷害；（5）所有和研究參與者個人相關的資料，包含訪談紀錄、錄音、錄影檔案等，都將確保研究參與者擁有資料和得知研究結果的權利，若資料需刪除也都將尊重研究參與者的意願；（6）研究者會小心拿捏和研究參與者的關係，如有衝突產生將以確保研究參與者受惠為原則。此外，在研究開始時會先告知家長研究期程，當資料蒐集達到飽和和欲結束研究關係時，家長若覺得有需求，研究者仍提供持續的諮詢服務。上述所提及之倫理標準，研究者擬透過省思日誌、同儕簡報以及可靠性審核等技術來達成。以下再將質性研究品質的評鑑指標與技術，以及研究者所採取的作法分述如下：. 壹、質性研究品質的評鑑指標質性研究的品質主要為信賴度和確切性兩方面（鈕文英，2014），在信賴度方面可分為四個向度：. 一、可信性在可信性方面，研究者採取長期投入和持續觀察、三角查證、同儕簡報、省思日誌的方式來確保研究品質。在研究結果的撰寫上，會利用觀察紀錄、訪談紀錄，以不同方法進行三角查證，且於研究過程中共進行三次同儕簡報，提供課堂中的錄影、觀察記錄分析表（附錄十二），請同儕審核內容的正確性。審核一致性皆超過 80%。. 二、遷移性 40.

(51) 本研究為立意取樣，考量到高年級學生的基本能力較佳，且有豐富的探究經驗，研究者以深厚描述的方式，盡可能詳細敘本研究目的、資料收集的方法，研究者的角色與能力。對於研究參與者的背景、研究場域等情境脈絡，也做詳細的描述。使讀者能獲得充分足夠的解釋，判斷研究在自然情境脈絡的限制內可複製的程度。以確保本研究的遷移性。. 三、可靠性在可靠性方面，我會以省思日誌及可靠性審核的技術來確保研究的可靠性，研究者於報告撰寫完後，邀請審核者就報告中研究方法的適當性、研究者的價值觀，研究參與者的描述，以及資料分析的適當性進行審核。審核者對於研究方法及資料分析的適當性皆表示認同。. 四、可驗證性在可驗證性方面，我會以可驗證性審核的技術來確保研究的可驗證性，研究者於報告撰寫完後，邀請審核者就研究結果進行審核，以確定研究結果是依據資料的蒐集，而非研究者本身的想法。審核者就報告的內容與相關的記錄進行比對後，確認研究結果的撰寫皆與記錄相符。在確切性方面，我會在研究報告中具體呈現研究者在引導式探究教學實施後，對於特殊需求學生在學習自然科學所需協助的了解，並如何因應學生的學習需求提供協助；且研究參與者也能透過本研究，在過程技能的學習有所助益。 41.

(52) 貳、確保研究品質的技術提升研究品質指標的技術包含：長期投入與持續觀察、省思日誌、三角查證、同儕簡報以及可靠性審核。茲說明如下：. 一、長期投入與持續觀察研究者本身為教學實務工作者，長期身處研究場域，熟悉研究參與者的能力，亦與研究參與者建立信任感及和諧的關係。教學方案於 105 年 4 月起展開，至 105 年 6 月結束，每週上課二節，每節是 40 分鐘，原本預計進行 20 節，但因端午連假，少了一節，故實際教學時節數為 19 節。每次教學過程皆進行錄影，且於教學結束後立即謄寫觀察紀錄及省思，研究者於省思日誌、觀察紀錄表等資料中詳細記載研究活動之過程及相關事件，以獲得正確寬廣的資料，有助於完整的呈現本研究的面貌。. 二、省思日誌本研究的省思日誌主要為研究者針對教學內容及過程，進行的個人省思，記錄的內容範圍包含研究方案的發展歷程、教學過程、學生學習情形的觀察、其他特殊情形…等。研究者透過不斷的省思為研究問題帶來新的視框和啟發，其敘寫範例如附錄四。. 三、三角查證本研究擬採用的三角查證方法為不同方法的三角查證。因本研究將使用觀察、訪談、非干擾性測量，來蒐集相關資料紀錄，因此可採用不同方法的三角 42.

(53) 查證來交叉比對，如：研究者想了解進行「引導式探究教學」方案後，研究參與者是否能根據假說的內容進行變因的控制，便可透過觀察紀錄表及檔案資料針對同一焦點進行交叉比對，有關三角查證紀錄表將另載於附錄十。例如，研究者欲確認 S1 是否能根據假說的內容，控制變因做實驗，便可針對觀察紀錄的對話內容與學生作品進行比對。. 四、同儕簡報研究者在研究過程中採用同儕簡報的方式進行研究過程的外部檢核，共計三次，分別在研究方案的每個單元結束後各一次，每次時間不超過 50 分鐘。研究者邀請玲老師（化名）及安老師（化名）擔任。玲老師為國小自然科教師，擔任自然科任教師有 20 年的經驗。安老師為他校資源班教師，屏東大學特殊教育系研究所畢業，已有十三年的資源班教學經驗。本研究主要執行教學的教師為研究者，玲及安皆無參與此研究課程，因此無利害關係。同儕簡報的情形將記錄於附錄十一。玲老師及安老師對於我所實施的探究教學皆表示相當支持，認為此教學方案能引導學生學習控制變因做實驗，也建議我在提供教材時，可以先進行處理，以減少學生在操作教材時，產生太多變數的意見。. 五、可靠性及可驗證性的審核研究者對研究場域實施的相關歷程採取深厚描述，盡可能說明研究者與研究參與者間互動的情境脈絡，來確保研究過程中所採取的設計、方法和決策，以及調整的適當性。我邀請的審核者為國立屏東大學特殊教育系碩士畢業，目 43.

(54) 前任教於屏東市國小資源班，碩士論文的研究方法是採用行動研究。審核者的資歷足以對本研究的主題及方法有充分了解，且研究者和審核者間沒有利害關係，能夠以公正、平等的關係提出觀點及討論。審核前，研究者明確告知審核者的職責和期限，並提供審核者研究計畫、省思日誌、原始資料、資料分析和統整的結果，以利於審核程序的進行，審核者意見報告如附錄十三。. 第六節教學方案本節說明「引導式探究教學」方案的內容，以下針對研究方案發展流程及引導式探究教學的內容分別說明。. 壹、引導式探究教學方案發展過程本研究是為解決特殊需求學生在科學過程技能的學習上的問題，故參考九年一貫自然與生活科技課程目標與內容，並閱讀相關文獻後，決定以科學過程技能為主軸，透過引導式探究教學方案，提供學生實際動手操作的活動，促進學生形成假說與控制變因做實驗的技能，以增進他們學習科學的能力，此為研究者所希望達成的目標。. 一、了解特殊需求學生學習科學的困難透過訪談、觀察及研究者個人省思，特殊需求學生在科學過程技能的學習上有以下困難：. 44.