第四章 研究結果與分析
本研究蒐集「探索廳」之成人觀眾參觀「追根究柢」、「穿越時空」
兩區受訪資料之目的，在於瞭解受訪者科學概念建構之歷程，並據以探 究成人觀眾科學建構之策略及影響因素，根據研究方法之設計，研究者 先針對展場脈絡進行分析，之後透過逐字稿的分析建立科學概念建構之 歷程圖，並在探討受訪者學習特性之後分析其科學概念建構之策略，並 彙整出影響因素。
第一節 展場脈絡分析
「追根究柢」、「穿越時空」兩區設計主要是以「try -＞look -
＞ why」方式為主軸引導參觀者學習，「追根究柢」分成七個小主 題，主要是以電磁學為主，包括安培、伏特、瓦特、電池內部構造、
直流電與交流電的差異、定滑輪與動滑輪組成的滑輪組等等科學概 念；「穿越時空」則分成八個小主題，包括測量物距與像距、眼球 的焦距、眼睛的成像原理、光纖通訊的使用原理等等（附件四，頁 116），以下將從說明文及操作裝置兩方面作內容分析：
一、說明文內容分析
（一）說明文的內容呈現
展示說明文大致可包括原理簡介、展示品簡介、操作示範或說 明、名詞界定、現象描述、操作結果的呈現方式（黃明月，1999），
其說明如下：
1.原理簡介：解說文字提供展示品呈現基本概念。
2.展示品簡介：解說文字提供展示品設計的簡介。
3.操作示範或說明：提供展示品操作說明或步驟。
4.名詞界定：提供名詞或科學詞彙的解釋與界定。
5.現象描述：解說文字提供展示概念所產生現象的描述。
6.操作結果：解說文字提供操作展示品之後產生的結果。
根據上述，研究者分析科學探索館「追根究柢」、「穿越時空」
兩區的說明文內容如下表所示：（打勾者表示此主題的解說文字包 含此項目）
表 4-1：展場說明文內容分析
說明文的內容呈現
展區主題
原理 簡介
展示品 簡介
操作示 範或說 明
名詞 界定
現象 描述
操作 結果
瓦特是啥？ ˇ ˇ ˇ ˇ
手電池 ˇ ˇ ˇ ˇ
電池多樣性 ˇ ˇ
人力電梯 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ
直流電與交流
電 ˇ ˇ ˇ ˇ
人力發電 ˇ ˇ ˇ ˇ
追 根 究 柢
電流急急棒 ˇ ˇ ˇ
潛望鏡 ˇ ˇ ˇ ˇ
相機 ˇ ˇ ˇ ˇ
眼睛焦距 ˇ ˇ ˇ ˇ
眼睛的成像 ˇ ˇ ˇ ˇ
光纖通訊 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ
來做一個「波」
吧 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ
望遠鏡 ˇ ˇ ˇ ˇ
穿 越 時 空
雙眼對抗 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ
由上表可知科學探索館「追根究柢」、「穿越時空」兩區的說明 文內容是以「操作示範與說明」、「現象描述」及「原理簡介」為主，
操作結果則是半數有呈現結果，半數沒有操作結果的說明，至於名 詞解釋則著墨最少。
（二）促進閱讀理解的策略
促進閱讀理解的策略方面可分為舉例說明、使用類比或譬喻、
使用現場展示操作的經驗、提示實際生活的運用及使用圖表的方式
（黃明月，1999），其說明如下：
1.舉例說明：舉出實際例子說明現象或原理或運用。
2.使用類比或譬喻：使用類比或譬喻，從已知概念來理解未知概 念。
3.使用現場展示操作的經驗：呈現操作說明或應用。
4.提示實際生活的運用：利用日常生活的經驗或應用。
5.使用圖表、公式的方式：利用各式圖片或表格。
根據研究者實地觀察科學探索館「追根究柢」、「穿越時空」兩 區的結果，分析其促進閱讀理解的策略如下表所示：（打勾者表示 此主題的解說文字包含此項目）
表 4-2：展場說明文促進閱讀理解之策略分析
促進閱讀理解的策略
展區主題
舉例 說明
使用類比 或譬喻
親身操作 的經驗
生活的 運用
使用圖 表、公式 呈現
瓦特是啥？ ˇ ˇ ˇ
手電池 ˇ ˇ ˇ
電池多樣性
人力電梯 ˇ ˇ ˇ ˇ
直流電與交流
電 ˇ ˇ ˇ
人力發電 ˇ
追 根 究 柢
電流急急棒 ˇ ˇ
潛望鏡 ˇ ˇ ˇ
相機 ˇ
眼睛焦距 ˇ
眼睛的成像 ˇ ˇ
光纖通訊 ˇ ˇ ˇ ˇ
來做一個「波」
吧 ˇ ˇ ˇ ˇ
望遠鏡 ˇ ˇ
穿 越 時 空
雙眼對抗 ˇ
總計（次數） 4 2 14 7 7
由上表統計可知科學探索館「追根究柢」、「穿越時空」兩區說 明文內容在促進閱讀理解的策略上以使用「現場展示操作的經驗」
為最多，其次為「提示實際生活的運用」及「使用圖表」的策略，
而「使用類比或譬喻」的策略最少。
二、操作裝置分析
研究者將操作裝置分為「是否與受訪者有互動」與「回饋方式」
兩類，前者是指裝置裝置是否可為參觀者操作，後者是指參觀者在
與操作裝置互動之後的回饋方式，其又可區分為直接給予對錯答案 的「簡易刺激與反應式」與須經過思考或情境脈絡的引導才能得知 真正科學原理的「有序列步驟與反應式」，分析結果如下：
表 4-3：操作裝置互動性與回饋方式分析
是否與受訪者有互動的展品 回饋方式
裝置分析
展區主題 有（操作方
式）
否 「有序列步 驟與反應」式
「簡易刺激 與反應」式
瓦特是啥？ ˇ（轉動按鈕） ˇ
手電池 ˇ（手掌放金屬
盤） ˇ
電池多樣性 ˇ
人力電梯 ˇ（拉動繩索） ˇ
直流電與交流
電 ˇ（按鈕） ˇ
人力發電 ˇ（轉動手把） ˇ
追 根 究 柢
電流急急棒 ˇ（手持鐵棒繞
迷宮） ˇ
潛望鏡 ˇ（下壓手把） ˇ
相機 ˇ（轉動模擬相
機） ˇ
眼睛焦距 ˇ（下壓手把） ˇ
眼睛的成像 ˇ（轉動按鈕） ˇ
光纖通訊 ˇ（面對話筒發
聲） ˇ
來做一個「波」
吧 ˇ（轉動手把） ˇ
望遠鏡 ˇ（轉動鏡片） ˇ
穿 越 時 空
雙眼對抗 ˇ（眼睛直視影
像） ˇ
總計（次數） 14 1 10 4
由上表可知，科學探索館「追根究柢」、「穿越時空」兩區大部 分的裝置多設計為觀眾可操作的方式，在回饋方式方面，除了「電 流急急棒」、「潛望鏡」、「光纖通訊」、「來做一個波吧」等四項的回 饋方式屬於直接給予對錯答案的「簡易刺激與反應式」，其餘裝置 的回饋皆須經過思考或情境脈絡的引導才能得知真正科學原理的
「有序列步驟與反應式」。
第二節 科學概念建構歷程與學習特性分析
研究者為科學概念建構策略做資料分析與命名的過程中發現
（附件五，p.124），受訪者在使用策略時似乎遵循著某一種特定的學 習模式，因此，研究者將＜A 先生＞、＜B 先生＞、＜C 媽媽＞此三 位受訪者之科學概念建構的歷程與學習特性做如下的說明與分析。
一、科學概念建構之歷程圖
研究者根據收集之資料進行編碼與分析，建立＜A 先生＞、＜B 先生＞、＜C 媽媽＞受訪者的科學概念建構歷程圖，內容如下圖所示：
（一）＜A 先生＞科學概念建構之歷程圖
1.歷程說明：
＜A 先生＞在科工館內參觀時，不論是操作裝置、觀察變化或 是閱讀說明文皆是以先備知識、經驗為基礎，透過快速的聯想、比 較以掌握關鍵概念，並能列舉一、二個與主題相關的範例，此時雖 然已建構出新的科學概念，但＜A 先生＞仍然繼續不斷的再回到操 作、觀察、閱讀及先備知識、經驗的循環檢索路徑中進行更多的概 念串連，此學習特性使得＜A 先生＞得以提出更多相關或類似的例
觀察變化
先備知識、
經驗
操作裝置
閱讀說明文
舉例說明 引伸舉例
建構個人的科學概念
聯結 聯結
互 相 驗 證
比較、推論 比較、推論
聯想、驗證
互相驗證 互相驗證
聯 想 聯
想
聯 想 聯
想
圖 4-1：＜A 先生＞科學概念建構之歷程圖
子，並且能在眾多例子的比較與推論中建構出較精緻之個人的科學 概念。
2. ＜A 先生＞之學習特性
研究者根據歷程圖與上述說明，針對＜A 先生＞學習歷程歸納出 以下特性：
（1）先備知識、經驗的檢索與聯結快速
不論是觀察「探索廳」中所提供的情境脈絡線索或是操作、閱 讀說明文，＜A 先生＞皆能快速的檢索並做出判斷，以辨別新 舊科學概念，進而透過比較差異搭起學習新知的橋樑，例如：（代 號 Q 表示訪員提問，代號 A 表示受訪者的回答）
Q：這五種電池你都知道嗎？
A：我們以前有學過碳鋅電池（手指著裝置），這個伏打電池也有學過，
只是以前我們叫它鋅銅電池，另一個是太陽能電池，這個我以前就 沒有看過，（手指最左邊的燃料電池），那這個？（看文字說明，沒 有說話）
Q：你看了文字說明後能理解它的意思嗎？
A：可以，這個就是….，寫得有點簡單，這個就是類似電解水發電….，
我記得有看過，如果沒有記錯的話，這個好像是太空梭的原 料，….。（電池的多樣性， A 先生）
（2）科學術語的表達頻繁且精準
不論在說明科學現象或舉例時，皆善於使用正確、精準的科學 術語或關鍵字詞表達或推論科學現象，例如「槓桿原理」、「核 分裂」、「電解水分解」等用語，由此可知受訪者的先備知識豐 富，例如：
A：滑輪可以省力，省一半的力氣。
Q：你是說例如原本用一百公斤的力變成用五十公斤的力嗎？
A：跟距離也有關係，例如手拉一公尺，但電梯只上升五十公分，所以 跟滑輪的數目有關係，….，這跟槓桿原理是一樣的，只是它變成 是用滑輪來當支點。（人力電梯， A 先生）
像火力發電就是把水加熱，產生蒸汽，在利用蒸汽的力量去噴發電機 來產生電能，核能發電也是這樣，它是利用核分裂的能量把水加熱來 產生動能。（直流電與交流電， A 先生）
（3）善用舉例、推論以幫助科學概念建構
受訪者操作館中裝置後，能善用不同的例子來做比較，這些例 子有些是日常生活可見的，有些是課本上的知識，其說明的過 程甚至比說明文更詳細、更生活化，例如：
A：善用舉例、推論
直流電和交流電，就是小時候我們有做過磁鐵馬達嘛，…我們在發電 的過程是利用線圈轉動來產生電，…..，譬如說電池裝上電線和燈泡這 樣的組合會產生電流，它的方向是一樣的，但是我們使用的電器卻往
往是交流電，……..像紅綠燈在閃爍一樣，…，但是電器會透過變壓器 成為直流電，也就是把不要的一端切掉。（直流電與交流電， A 先生）
B：說明淺顯易懂又生活化
應該是在說眼睛在看 P、F 的大小不管兩個的遠近，我們從眼睛看到的 都是一樣的吧！但是事實上這兩個字在我們視網膜上看到的是不一樣 的大小，因為當 P 比較靠近眼睛時，應該看起來比較大，如果遠離眼 睛，看起來就會比較小，但是當我們真正看到這兩個字母時，會覺得 好像差不多，…..，所以我說我們常會被眼睛給騙了。（眼睛的成像， A 先生）
（4）學習具有主動性與反思性
受訪者具有主動學習的特性，會先主動思考然後再透過觀察、
操作或是閱讀說明文來檢證學習結果，而這樣的歷程是反覆不 斷的循環、進行著，另外，＜A 先生＞亦會在建構個人的科學 概念之後進一步反思結論的正確性，例如：
A:學習具有主動性
就自己先想，有時候用看的，有時候會操作看看，這樣比較有趣，如 果在操作之後還是不知道這是什麼，就會去看一下文字說明，不過就 是要分成自己可以理解的和自己沒辦法理解這兩種情況，如果操作後 還是沒辦法理解，就只好看文字，不然我不會一下子就趕快去看文字 說明。如果一開始就趕快去看答案這樣不就很無趣了嗎？（A 先生）
B:學習具有反思性
我在想亮度應該不見得是瓦特數的關係，也有可能是電壓、電阻、電 池的關係，我在想我眼睛觀察出來的亮度是不是就是它要表達的瓦特 數（瓦特是啥，A 先生）
像在這裡我就會一直想，看到什麼裝置我就會想以前是不是看過或學 過，有時候會想它是和我以前學過的哪些原理有關，或是這樣設施是 運用哪些原理設計的，感覺就是一直得思考就對了。而且如果我心中 的答案和說明的不一樣，我也會想一想，是不是真的是這樣。（A 先生）
（二）＜B 先生＞科學概念建構之歷程圖 受訪者認為
情境線索明確 先備知識、
經驗
釐清情境線索
再次操作
運用反思 監控學習
建構個人的科學概念
推論、假設、
控制變因
受訪者認為情 境線索不明確
操作 閱讀說明文
運用反思 監控學習
運用後設認 知監控學習 圖 4-2：＜B 先生＞科學概念建構之歷程圖
聯結 相互驗證
1.歷程說明：
＜B 先生＞在科工館內參觀時非常強調裝置設計的娛樂性及操 作的簡便性，其次，當他認為情境線索明確時，會先進行裝置的操 作；但是，當他認為情境線索不明確或無法掌握關鍵概念時，則會 轉而先閱讀說明文，而不論先操作或是先閱讀說明文，＜B 先生＞
在此階段皆會不斷的與自我的先備知識或經驗做聯結、檢視，然後 再進行有意義的操作行為，最後，＜B 先生＞運用比較差異、控制 變因、推理等策略進行個人科學概念的建構，而整個學習歷程中，
＜B 先生＞不斷運用反思或後設認知以監控科學學習的歷程。
2.＜B 先生＞之學習特性
研究者根據歷程圖與上述說明，針對＜B 先生＞學習歷程歸納出 以下特性：
（1）重視操作裝置的娛樂性與簡便性
＜B 先生＞認為操作裝置的過程首重娛樂性與簡便性，具有上 述兩種特性的裝置較能引起學習動機，若缺乏這些特性的裝置 則在操作的過程會影響學習的興趣，例如：
喔！原來是在講電流的喔！我原來不是這樣想的，我只是覺得很有 趣而已，有娛樂性，我只是從玩的過程覺得很有趣。（電流急急棒，
這個感覺上沒有其他的好玩，因為玩這個好費力，你看像其他的都 只要輕輕按按鈕就好了，這個還要用這麼大的力氣就覺得不好玩，
這個太費勞力了。（人力電梯，B 先生）
（2）依賴情境線索
＜B 先生＞對於館中所提供的情境脈絡具有高度的敏銳性，當 覺察到情境線索足夠時，則會進行裝置的操作，一旦覺察情境 線索不足時，則採取閱讀說明文的方式以補足線索的不足，例 如：
A：（拉動人力電梯的繩索），我要先看一下說明（仔細的唸讀完說明 文）。
Q：你為什麼想先去念說明文呢？
A：因為這個繩索旁邊有寫說要「內外各一個人去拉」，我就想說我 只有一個人要怎麼去操作呢，所以我就先看說明一下，我就想說 沒有哪個地方可以讓我操作，像剛才的東西都有按鈕或是手把，
我一看就知道要去操作那裡，這個我就看不出來要從哪裡下手。
（人力電梯，B 先生）
（3）聯結先備知識、經驗
＜B 先生＞擁有豐富的先備知識與經驗，對於館內陳設的裝置 若曾見過或曾操作過，在放聲思考的過程就顯的很有自信，說 明也很清楚，例如：
最左邊那個碳鋅電池（手指著）我有拆過這種電池，所以我有看過，
那個蓄電池我也有看過，就是車子裡面就有這個東西，這個鋅銅電 池就是透過電解水，銅片會放電，透過電解水產生電，這個和乾電 池不同，這個可以持續使用。（電池的多樣性，B 先生）
國中的理化有學過呀！就是電流、電壓都會互相影響。….還有那裡 面的電磁鐵轉動會產生電流，所以轉的速度越快燈泡就會越亮。（直 流發電機，B 先生）
（4）運用反思或後設認知以監控學習
＜B 先生＞在整個學習歷程經常運用反思或後設認知來促進知 識的推理與建構，並監控學習結果的正確性，從下面的對話中 可以清楚的瞭解＜B 先生＞透過聯結先備知識、觀察操作變 化、控制變因，進而推論出結果的過程是不斷的運用反思與後 設認知來監控每一段學習，最後建構出屬於個人的科學概念，
對話如下：
Q：你知道水晶體的位置，但是卻不知道這個裝置有什麼科學道理在 其中，是嗎？
A：…..有可能它的設計錯誤，也有可能是我觀察的重點或是地方不 對，因為按照我以前學過的認知跟操作的結果是不一樣的，這個 水位的變化是因為？是因為我壓下桿子震動到，還是有別的原 因？（操作、觀察）
Q：你在想其中的原因嗎？
A：….重點應該是擺在水晶體經過這樣會變薄，而不是去注意水位
都放在水位的升降而忽略了去看水晶體的變化，我會去忽略這個 地方實在是因為這個模擬水晶體的變化實在太小了，小的讓我很 容易視而不見，反而都只是去注意水位的變化，因為相較於水晶 體厚薄的變化，水位的變化是比較大的。（眼睛焦距，B 先生）
（三）＜C 媽媽＞科學概念建構之歷程圖
訪員檢證其 結論不正確
訪員檢證其 結論正確 摸索：
隨意操作、觀察、觸摸物件
釐清關鍵概念：（反覆 2-3 次）
1.猜測主題 2.瀏覽說明文
喚起並聯結經驗、先備知 識
反覆操作，嘗試錯誤，建立假設
有新發現 沒有新發現
質疑物件是 否設計不良
尋求訪 員的協
再次確認發現結果的 正確性
建構出個人的科學 概念
增長科學概念 迷思依然存在
圖 4-3：＜C 媽媽＞科學概念建構之歷程圖
1.歷程說明：
＜C 媽媽＞在科工館內參觀時，其科學概念的建構起於操作、
觀察、觸摸能讓自己感到有趣味性的物件，接著依據館中所提供的 情境脈絡找尋線索以假設關鍵概念。同時，透過假設關鍵概念協助 喚起經驗或是聯結先備知識，此時的目的有二：1.釐清並確認關鍵 概念；2.確認物件的操作規則。在＜C 媽媽＞確認關鍵概念之後開 始嘗試操作物件，經由反覆嘗試錯誤後可能產生新的發現或一直沒 有新發現。當持續沒有新發現時，＜C 媽媽＞會質疑物件是否設計 不良或轉而詢問訪員意見；當有新發現時，＜C 媽媽＞會因為產生 新的科學概念而想確認其正確性，此時則透過瀏覽說明文，或是從 情境脈絡中找線索，再與先備知識、經驗進行相互檢驗，最後建構 出個人的科學概念，但從受訪資料顯示＜C 媽媽＞所建構的科學概 念有可能是正確，也有可能是不正確的，當建構出不正確的科學概 念時，＜C 媽媽＞亦無法從情境脈絡或館中提供的資源檢核出錯誤 所在而進行修正。
2.＜C 媽媽＞之學習特性
研究者根據歷程圖與上述說明，針對＜C 媽媽＞學習特性歸納 出以下特性：
（1）確認關鍵概念
特別重視關鍵概念確認後才能進行下一步學習，透過與先備知 識、經驗、情境脈絡線索反覆的猜測、相互檢核，慎重確認關 鍵概念後，學習才得以開始進行，以「手電池」為例：
這個？我好像也不知道，就是好好玩的樣子！不過現在腸病毒正在 流行，這個盤子那麼多人摸過，好像有點髒。不過這個說明好像是 在講通電的吧？上面好像是說人的手有汗，所以會通電吧？（手電 池，C 媽媽）
我…我…我不是很清楚耶，會不會是手上有什麼東西才會這樣？這 個上面好像是說人的汗水是酸的，應該是吧？像我先生夏天很會流 汗，身上都有個汗酸味，所以這裡寫說汗是酸的，應該是這樣吧！
（手電池，C 媽媽）
（2）覺察情境脈絡提供的線索
當受訪者尚未閱讀說明文，或自認為說明文過於冗長或難以理 解時，常會依賴情境脈絡所提供的線索來進行學習，以「手電 池」和「人力電梯」為例：
（一邊看訪員嘗試，一邊也一起玩）這個可能不是隨便玩的，一定 有什麼規定，只是我不知道，一定和汗水有關，不然怎麼會這樣設 計，你看這個右邊有兩條線連在一起，左邊也有兩條線連在一起，
那是不是中間也要有線連在一起，這個線是不是掉了？如果我把手 放在這兩個盤子（沒有線連在一起的兩個盤子）會不會怎樣？（手
電池，C 媽媽）
Q：你知道為什麼用一根繩子就可以拉動這麼重的東西嗎？
A：這個原理我不太清楚，我…我不太懂，好像跟輪子有關吧？你看，
那個電梯上面有裝好幾個輪子。（人力電梯，C 媽媽）
（3）採用「嘗試錯誤」之學習行為模式學習
＜C 媽媽＞接觸新的科學概念時，多採用「嘗試錯誤」的行為 模式學習，也就是直到操作物件得到的反應如說明文或是情境 脈絡提供檢核機制的答案時，則可確認自己操作成功，以「手 電池」為例：
我也不知道，隨便試試的啦！我就想說中間是不是少了一條線連 著，然後就把手放上去，結果也沒有變化，後來就想說上面寫說一 手放在鋁盤，一手放在銅盤，我也不知道哪一個是鋁盤哪一個是銅 盤，不過這個上面的盤子有兩種顏色，所以可能是兩手要放在不一 樣顏色的盤子裡才行，所以就兩手都放在右邊，可是也沒有什麼變 化，所以就換成右手放在右邊銀色的盤子，左手放在左邊紅色的盤 子，這樣盤子的顏色也會不一樣，結果好像是通電了，不過好像沒 有觸電的感覺，我是看指針才知道有通電的，所以說這個是不是要 講的是人會通電啊！ （手電池，C 媽媽）
由上述可知受訪者並非從說明文得知何者為鋁盤、銅盤，
因此自己變通為依據顏色來辨別不同的金屬盤，經過再次嘗試
置的方向，終於產生新發現，但卻不符合自己的經驗，所以尋 求物件是否有設計回饋的機制，最後從移動的指針檢核出通電 的結果。
（4）偏好「明顯的提示與標示」或「直接提供答案」的學習
＜C 媽媽＞認為如果直接在情境脈絡中做出明確的提示、圖 示，便可以更便利、快速學習科學概念，以「手電池」為例：
A：應該是這樣子吧！不過如果一開始就在這裡（指著兩個沒有線連 在一起的盤子）做一個記號，還是說有一個箭頭要我們就直接把 兩手放在正確的位置上，這樣我就不用亂試了，不然今天如果我 沒有一直試的話，我也不會發現要怎樣放才會通電啊！
Q：所以你希望科工館可以做個標示在這邊來提醒你嗎？或是一開始 就馬上給你正確的答案嗎？
A：對呀！這樣比較方便啦！不然我怎麼有那麼多時間一個一個慢慢 看，這裡那麼多東西，我又不可能一個一個慢慢試，哪有那個時 間。你看它上面寫的鋁盤和銅盤，我怎麼知道哪一個是鋁盤，哪 一個是銅盤，又沒有標示。（手電池，C 媽媽）
第三節 科學概念建構策略之分析與討論
研究者根據＜A 先生＞、＜B 先生＞、＜C 媽媽＞三位受訪者之 科學概念建構歷程與學習特性，發現其科學概念建構策略可分為「基 本策略」與「變通策略」兩種類型，「基本策略」可能是在整個科學 概念建構歷程不斷運用的策略（例如＜A 先生＞），也有可能是每次 接觸新的展示裝置時皆會出現的策略（例如＜B 先生＞、＜C 媽媽
＞）；而「變通策略」則是三位受訪者在參觀過程個別發展出來的科 學概念建構策略，其策略分析與討論詳述如下：
壹、科學概念建構策略之分析
一、＜A 先生＞科學概念建構之策略
（一）基本策略：「聯結、檢索先備知識、經驗」之策略
＜A 先生＞先備知識、經驗非常豐富，在科學概念建構的整個歷 程，其不斷反覆的運用「聯結、檢索先備知識、經驗」之等策略，
快速的與情境脈絡、說明文等聯結、推論以驗證出科學概念：
這個就像剛才的碳鋅電池，只不過現在變成銅和鋁，然後是直接利 用桌上的線路和自己的手來產生電流，可是因為它產生的電流變化 很小，你看！它寫的是 micro 安培嘛（手指著安培計上的小文字）， 所以這是比較小的安培計，很難看出人也可以產生電流。（手電池，
A 先生）
（二）變通策略：＜A 先生＞遇到不同狀況所採取之因應策略說明如 下：
1.當無法掌握關鍵概念時，採取「快速瀏覽說明文」之策略 當＜A 先生＞操作、觀察裝置，並與先備知識、經驗聯結之後仍 無法掌握關鍵概念時，「快速解讀說明文」的策略才會開始運作，
由於＜A 先生＞在閱讀文字資料非常快速，因此能在最短的時間 內摘取文字板上的重點，再快速聯結先備知識、操作與觀察，因 此「快速瀏覽說明文」策略成為＜A 先生＞最佳的輔助學習利器：
這個我以前沒看過，不過它上面寫的好像是光纖（一邊閱讀說明文 一邊解釋說明文內容），這個好像跟我們使用的電話原理是一樣 的，像我們說話會產生聲波、產生振動，會使裡面很細的碳粉跳動，
然後產生電阻，電流就會產生變化，再把這樣的變化記錄下來再轉 化成光，最後利用光纖來傳遞。（光纖通訊，A 先生）
2.當先備知識、經驗比展示資源豐富時，傾向採取聯結相關實例之
「學習遷移」策略使學習內容更顯豐富：
當＜A 先生＞先備知識或經驗比展示資源豐富時，其傾向提出更 多相關實例作為補充，而且針對同一個主題便可以列舉數個類似 的實例做說明，並進一步比較彼此的差異，其「學習遷移」策略 運用非常靈活，讓訪員覺得其說明淺顯易懂，就如同經歷一場生 動的導覽，例如：
像電風扇的插頭有兩支，插座也有兩孔，它就會有所變換。像水力 發電就是用轉動利用水的力量去沖發電機，讓發電機旋轉而產生能 量，而只要是轉動就會有交流電的現象，然後經過變壓或整流而成 為我們要用的直流電。像什麼？像隨身聽，當它裝上電池就是直流 電，如果換成插座式的插頭就變成交流電，只是隨身聽裡面有裝一 個變壓器，所以直流和交流電就都可以用。（直流電與交流電， A 先生）
3.為達到快速累積科學知識的目的，善用「推論」策略縮短學習的 時間
＜A 先生＞理解科學概念可驗證性與可重複性的本質，因此利用 推論策略將已學過的概念推論到館中類似的裝置設計，此種學習 策略使得概念可以進行類推，達到快速累積知識的成效，例如：
……就是指揮棒如果碰到鐵線，就會產生類似通電的情形，這個時 候就會發出聲音，就像電池接了電線，然後連接燈泡，燈泡就會亮 一樣，只是這裡改成是會大聲的發出聲音。（電流急急棒，A 先生）
有些以前有做過實驗，而且有些道理是一樣的，就是說如果小的能 產生這樣的現象，那大的也就有可能也產生這樣的現象，….應該 是說所有的原理都是一樣的，只是會有不同的應用方式，像它這裡 都是應用的呀，像手電池還有電流急急棒，這些都有原理，只是把 它做成在日常生活中運用的樣子給你看。（A 先生）
二、＜B 先生＞建構科學概念之策略
（一）基本策略：「運用情境脈絡線索」策略
＜B 先生＞在接觸「探索廳」的各項主題時，因其學習特性而會 對情境脈絡線索是否充足先進行評估，當其覺察情境線索足夠 時，會採行「操作裝置」的策略，但是當其覺察情境線索不足時，
則會採用「閱讀說明文」的策略進行科學概念的建構。此外，除 了學習之初對於情境脈絡的依賴之外，在＜B 先生＞整個科學概 念建構的歷程中，情境脈絡線索仍扮演著與操作結果及說明文不 斷檢證的重要角色。
你看這裡有安培，（手指著裝置上有一個小刻度表）。我就先看這個 表，這個表很重要，你看如果我轉動的速度沒有到達一定的速度，
就是那個指針要走到一和二安培的中間的話，上面的燈泡就不會 亮，所以四十瓦和二十瓦的就要用不同的轉速才會達到一定的安 培，燈泡才會亮。（直流發電機，B 先生）
Q：當你面對一個新的裝置的時候你會怎麼樣展開學習？
A：如果我好像有看過這個東西，我就會先看一看，操作一下，如果 看起來讓我覺得一點概念也沒有的我才會看說明。（B 先生）
（二）變通策略：＜B 先生＞遇到不同狀況所採取之因應策略說明如 下
1.當有數個變因互相干擾時，會運用「控制變因」及「推理」之策 略歸納出合理結論：
當操作造成數個改變結果時，＜B 先生＞會將變因一一釐 清，並且聯結先備知識或經驗，運用「控制變因」策略及合 理的「推理」策略得到結論，例如：
Q：你知道水晶體的位置，但是卻不知道這個裝置要你知道什麼科 學道理，是嗎？
A：…..有可能它的設計錯誤，也有可能是我觀察的重點或是地方 不對，因為按照我以前學過的認知跟操作的結果是不一樣的，
這個水位的變化是因為？是因為我壓下桿子震動到，還是有別 的原因？（操作、觀察）
Q：你在想其中的原因嗎？
A：….重點應該是擺在水晶體經過這樣會變薄，而不是去注意水位 的上升才對。我想可能是水位的改變很容易看見，所以我把焦 點都放在水位的升降而忽略了去看水晶體的變化，我會去忽略 這個地方實在是因為這個模擬水晶體的變化實在太小了，小的 讓我很容易視而不見，反而都只是去注意水位的變化，因為相 較於水晶體厚薄的變化，水位的變化是比較大的。（眼睛焦距，
B 先生）
2.「後設認知」策略
＜B 先生＞在科學概念建構的歷程透過先備知識、經驗、操 作裝置、觀察變化等交錯的檢證，不斷且反覆的運用「後設 認知」策略以監控自我的學習，例如：
….重點應該是擺在水晶體經過這樣會變薄，而不是去注意水位的 上升才對。我想可能是水位的改變很容易看見，所以我把焦點都放 在水位的升降而忽略了去看水晶體的變化，我會去忽略這個地方實 在是因為這個模擬水晶體的變化實在太小了，小的讓我很容易視而 不見，反而都只是去注意水位的變化，因為相較於水晶體厚薄的變 化，水位的變化是比較大的。（眼睛焦距，B 先生）
三、＜C 媽媽＞建構科學概念的策略
（一）基本策略：「嘗試錯誤」之策略
＜C 媽媽＞在整個科學概念的歷程是不斷的以「嘗試錯誤」之策 略進行知識的補充或修正，即使閱讀說明文，但在無法理解的情 況下仍然採用「嘗試錯誤」之策略，以「手電池」為例：
我也不知道，隨便試試的啦！….結果也沒有變化，後來就想說上 面寫說一手放在鋁盤，一手放在銅盤，我也不知道哪一個是鋁盤哪 一個是銅盤，…..可是也沒有什麼變化，…..結果好像是通電了，
不過好像沒有觸電的感覺！（手電池，C 媽媽）
（二）變通策略：＜C 媽媽＞遇到不同狀況所採取之因應策略說明如 下：
1.當無法掌握關鍵概念之初，會先採用「假設」之策略進行主題聚 焦
「假設」策略的運作一開始是根據視覺或觸覺的第一印象進行假 設，之後，隨著「運用情境線索」策略及「聯結先備知識、經驗」
策略的使用結果，＜C 媽媽＞的「假設」才漸漸具有說服力，以「人 力電梯」為例：
Q：你知道為什麼用一根繩子就可以拉動這麼重的東西嗎？
A：這個原理我不太清楚，我…我不太懂，好像是要我拉繩子？好 像不是，好像要我坐在電梯裡面？好像跟輪子有關吧？你看，
那個電梯上面有裝好幾個輪子。（人力電梯，C 媽媽）
2.「運用情境線索」策略、「聯結先備知識、經驗」策略、「類比」
策略之運用：
（1）「運用情境線索」策略之運用情境
當＜C 媽媽＞認為說明文過於冗長或無法理解時，則會優先以
「運用情境線索」策略來解決問題，以「手電池」為例：
你看，它桌面上有那麼多手掌印，可是手掌印有兩種顏色，而且手 掌印之間還有線連著，所以應該不能像我們剛才這樣亂玩吧！這個 應該有規定要怎麼放吧！（手電池，C 媽媽）
（2）「聯結先備知識、經驗」策略之運用情境
當＜C 媽媽＞一方面以「運用情境脈絡線索」策略來解決問題 時，一方面「聯結先備知識、經驗」的策略也開始運作，以
「人力電梯」為例：
……像之前我們買了一台鋼琴，結果樓梯間太窄，工人說扛不上 來，所以就從一樓用吊的吊到四樓，…，我就想說這個是不是就是 利用這個省力的輪子，不然用吊的那個鋼琴也是很重的，工人也沒 那麼笨吧！（人力電梯，C 媽媽）
（3）「類比」策略之運用情境
在閱讀說明文後，若內容與日常生活經驗有關連，則＜C 媽媽
＞會運用「類比」策略來聯結科學概念，幫助自我對說明文 的理解，以促進科學概念的學習，以「眼睛焦距」為例：
對呀！近視不是遠的看不清楚，近的才看的到嗎？這個好像和人的 水晶體還是視網膜有關係吧？就是水晶體吧！這個在做調整的時 候有問題，不能正確的調整，就是有點像是橡皮筋沒有彈性了，沒 辦法拉長又縮回來那樣，就像這樣子，所以會看不清楚。（眼睛焦 距，C 媽媽）
貳、科學概念建構策略分析之綜合討論
根據＜A 先生＞、＜B 先生＞、＜C 媽媽＞三位受訪者學習特性 與科學概念建構策略分析之資料，以及與文獻相互驗證，研究者作了 以下綜合討論與小結：
一、學習的主動性與被動性
＜A 先生＞、＜B 先生＞依據自身豐富的先備知識與經驗作為基 礎，在科學概念建構的過程將自我置於學習的主體地位，透過仔細的 觀察、有意義的操作及不同策略的運用建構出相互主觀共識的科學概 念。因此，兩者在建構知識歷程的行為方面皆具有主動性。
而＜C 媽媽＞科學概念建構的歷程偏好「明顯的提示與圖片標示」
或「直接提供答案」的方式，並且假設館中的裝置設計都有其既定的 使用規則，因此操作時必須要遵守規則才能找到答案，當不瞭解操作 規則時採用「嘗試錯誤」行為模式學習，其缺乏主動思考、探索的行 為，因而扮演一個被動學習的角色。
二、有意義學習的產生
余民寧（1997）提出有意義的學習必須具備三種條件，分別為：
學習材料必須是有意義的、學習者必須具備相關的先備知識、學習者 必須顯示出有意義學習的心向。依據上述三種條件，研究者發現：
（一）「探索廳」所展示材料具有意義
研究者根據展場脈絡分析可知「探索廳」所展示主題是以
「try-look-why」為設計主軸，將科學概念鋪陳成一系列有結 構的學習材料，因此符合有意義學習的第一項條件。
（二）受訪者之先備知識多寡具有差異性
科學概念是由七種概念在知覺上逐步累積而成（黃明月，
使用科學專業術語，對說明文的理解速度迅速，並能與操作結 果進行交叉驗證，由此可知其先備知識豐富，已具有許多高層 次的科學概念（係指定律、原理、理論）。
＜B 先生＞在科學專業用語表達頻率或理解說明文的速度 不如＜A 先生＞快速，但＜B 先生＞對判斷情境脈絡線索具有高 敏銳度，利用此優勢迅速喚醒先備知識以做聯結、檢視，所以，
使得先備知識在科學概念的建構歷程中亦能扮演重要的角色。
＜C 媽媽＞可能是因為教育程度為高職，所以相關知識所 學有限，訪談過程極少使用科學專業術語表達，對說明文的理 解稍有困難，因此偏好閱讀圖例，對情境脈絡所提供的線索有 時無法覺察，有時判斷錯誤，對於在館中所學的科學概念亦無 能力進行檢核與反思。
（三）受訪者學習心向強度具有差異性
＜A 先生＞在參觀過程對每項展示皆保持高度的興趣，尤其在 毫無操作設計的「電池多樣性」主題上亦顯出高度的學習心向
（附件五，p.122，電池多樣性）；＜B 先生＞的學習心向容易 受到展示內容是否有趣味性及操作便利性影響，而「探索廳」
內不只可操作的裝置多，而且操作方式具多樣性，因此提高＜B
先生＞的學習動機，所以也展現出高度的學習心向；＜C 媽媽
＞的學習心向易受到展示內容是否具有趣味性影響，但是否具 有趣味性則取決於是否為「簡易刺激與反應式」的回饋裝置，
若裝置回饋是需要經過思考或情境脈絡引導的「有序列步驟與 反應式」則會感到無趣而降低其學習心向。
由上述可知＜A 先生＞與＜B 先生＞擁有較豐富的先備知識及高 度的學習心向，因此較能成功的創造出有意義的學習，而＜C 媽媽＞
擁有有限的先備知識，喜好較不需思考的「簡易刺激與反應式」的回 饋裝置，因此，有意義學習的產生機會也相對的降低。
三、科學過程技能的熟練度
從＜A 先生＞科學概念建構的歷程中可知不論在「基本科學過程 技能」或「統整科學過程技能」都已具備基本的熟練度，尤其在「傳 達」、「預測」、「推理」、「解釋資料」等技能方面更具熟練度；＜B 先 生＞則是運用「推理」與「控制變因」等技能協助自我建構科學概念，
因此其科學過程技能亦具有熟練度；＜C 媽媽＞在科學概念建構歷程 最常運用的技能為「觀察」，「假設」技能的使用比較偏向「隨意猜測」
的方式，雖然「觀察」技能經常使用，但有時卻引導出錯誤的結論，
原因在於無法正確觀察操作所產生變化，因此做了錯誤的解釋，因而 導致錯誤的結論。
第四節 影響科學概念建構因素之分析
探討受訪者學習特性及策略的運用之後，研究者進一步探究影響
＜A 先生＞、＜B 先生＞、＜C 媽媽＞三位受訪者科學概念建構之因 素，因此，研究者根據訪談資料進行分析與歸納，列出以下影響科學 概念建構之因素：
壹、個人因素
一、先備知識不足
因先備知識的不足，缺乏使用科學專門術語來理解與解釋科學概 念，例如缺乏「定滑輪」、「動滑輪」先備知識，造成個人無法完 全理解說明文內容，因為說明文皆是以「定滑輪」、「動滑輪」等 科學用語為先備知識基礎進行解釋說明，因而使得個體與說明文 之間產生學習阻礙，以＜C 媽媽＞為例：
ㄟ….這個我也不知道啦！就是….就是在吊車上掛一個輪子，然後吊東西就 會比較省力啊！應該是這樣吧？（嘗試去看說明，一邊看一邊說）像上面那 個圖，好像是說輪子還分成兩種，一種會動，一種不能動的，會動的比較省 力，這樣那個吊車應該就是裝那個會動的輪子囉！這樣才能省力囉！（人力 電梯，C 媽媽）
二、科學過程技能不熟練
不瞭解如何正確的操作或觀察物件，由於無法理解物件的設計、
無法正確操作物件及無法觀察出其中的變化與差異，使得學習產 生錯誤，而導致錯誤的學習結論，以＜C 媽媽＞：
他設計的這個東西是要我們看眼睛裡面的長相嗎？那這個壓下去的東西是 幹嘛的？我看不出來這是做什麼用的。這個和上面講的有關係嗎（指著說明 文）？上面不是在講眼睛的焦距嗎？…..那這個眼球裡面最有可能的就是那 個有水在裡面的東西啦，可是也看不出來那個東西有什麼改變啊，頂多就是 把那個壓下去（意指壓下擺臂）水有點晃動，所以是說我們看東西時水晶體 是會晃動的囉！應該是這樣吧！（眼睛焦距，C 媽媽）
事實上該設備是要看出壓下擺臂後水晶體的厚薄變化，但 C 媽媽 一直都沒有觀察出這個變化，最後他從自己的觀察下結論，認為 眼睛焦距的改變使我們能看近看遠是因為水晶體內部會晃動造 成，這樣的結論是錯誤的。
三、展品關鍵概念無法掌握
個人無法釐清、確定展品設計的關鍵概念為何，因此，無法與先 備知識、經驗作聯結，當情境脈絡亦無法提供適當的線索時，便 成為阻礙科學概念建構之因素，以＜B 先生＞為例：
這個被玩壞了吧！它的設計意義再哪裡？這個裝置設計的很複雜，主要的學
習焦點在哪裡我弄不清楚。（眼睛焦距，B 先生）
貳、外在環境因素
一、展示說明輔助資源不足或過於冗長
說明板敘述過於簡化，對於較深度的科學概念並未說明清楚，以 致無法滿足先備知識或經驗豐富的參觀者的學習需求，例如＜A 先 生＞認為：
我覺得這些文字敘述好像講的不是那麼詳細，….我沒辦法從它的文字說明裡 知道原因…..就目前為止，我看過說明，的確沒辦法想出答案來，因為我沒 辦法從文字說明找到我想要的線索，它的文字說明只是很直線式的說明過 程，但是並沒有把如何轉化的真正原因說出來，…，我要學的應該是更深一 點，可是我在這裡好像沒辦法學到很多更深的知識。（光纖的傳導，A 先生）
對對對，我就是在研究這個，那個結構在哪裡？好像文字上也沒有說到這一 點，其實這個文字的說明只是要告訴我們眼睛的焦距會隨著水晶體變厚變 薄，成像會模糊或清楚而已，可是我想知道使水晶體產生變化的背後原因是 什麼，是哪一個地方或構造有改變。（眼睛焦距，A 先生）
字數的多寡會直接影響展示說明的吸引力予持續力（黃明月，
1999），因此，如果說明文過於冗長，會導致參觀者因而缺乏耐性 逐字逐句閱讀與理解，而失去其扮演輔助資源的角色，以＜C 媽媽
＞例：
看到那麼多說明就覺得應該要想很久吧！如果能幾句話就說清楚不是更好 嗎？講那麼多，要花很多時間研究真麻煩。（人力電梯，C 媽媽）
二、展品概念深度不足、操作方式過於單調
當展品關鍵概念設計過於淺白，操作方式過於簡易、單調，則無 法提高參觀者進行科學概念探索的動機與興趣，例如＜B 先生＞認 為：
就是去操作，然後我就知道有「波」，可是然後又能怎樣呢？好像可以再講 的更深入一點，不然會無法吸引我去學，因為學起來太容易，而且裡面要講 的道理又說的不夠深入，這樣是沒辦法吸引我去學的，我想學深一點的科學 理論，如果可以多設計一些應用性的，或是各式各樣的波的呈現，然後彼此 比較差異這樣會比較有意義。（來做一個波吧，B 先生）
三、展品學習之相關資源不足
對於習慣以查書或上網找資料方式來解決問題的觀眾，館中缺乏 提供此類搜尋資源的管道或資源來滿足學習的需求，以＜A 先生＞
為例：
Q：如果你在館中驗證出來的結果和你原來想的不一樣怎麼辦？
A：我就會回去找書，而且會多找幾本來確定答案，也許是我想錯了。
Q：還有別的方式嗎？
如果不一樣，我還會上網查查看。（瓦特是啥，A 先生）
當不斷的嘗試仍沒有得到新的發現，亦無法從情境脈絡、圖示說 明、經驗中獲得協助解決的線索或答案時，最後則以放棄學習的 態度去面對該物件，以＜C 媽媽＞為例：
（一直在觀察眼球裝置，後來發現）這個眼球上面有一個小洞耶！這是做什 麼用的？（不斷下壓擺臂）要我們往裡面看嗎？可是也沒有什麼改變呀！這 到底是做什麼的，真無聊，算了，不要看了，真無聊。（眼睛焦距，C 媽媽）
