亞太科學教育論壇，第六期，第一冊，文章五(二零零五年六月)
鄭美紅、蔡慶麟
初中科學探究活動的設計與推行模式
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科學探究的設計

一般來說，學生是透過教科書內的實驗活動經歷科學探究的過程。這些實驗活動多是環繞特定的主題，讓學生認識與主題相關的科學概念。教科書內的實驗活動主要是教授科學概念，透過問題引導學生進行分析，一步一步地讓他們歸納出預期的答案。這樣，學生能集中地進行探究階段的工作，令他們達致相同的學習成果。不過，該種模式限制了科學探究的自主性，忽略了科學本質的問題，這與真實科學研究情況矛盾：

科學探究是自主學習的模式，應給予學生較大的學習空間，亦應強調完整科學探究的歷程。Solano-Flores and Shavelson (1997)介紹了比較探究活動中基礎及進階兩種層次。這兩個層次的探究活動均會牽涉學生提出、解決及驗證科學問題或假設的能力，另外亦會要求他們報告相關的驗證結果。在推行基礎層次的探究活動時，教師一般會提供較詳盡的工作指引，需要較多的準備工夫；他們會為學生提供準備，包括書面指引、活動示範等，並說明要進行的步驟及其原因。在進階層次的探究活動中，教師給予較少的指示，增加他們的思考空間，要求學生進行獨立思考、計劃及完成有關的工作。教師可就學生的學習經驗，考慮選用哪一種探究模式。

科學過程技巧(Colvill & Pattie, 2002)是進行科學探究時必須的技巧。在一般的情況下，學生是透過科學活動學習有關的技巧，或是運用所學的技巧於實際的探究中。後者可讓學生進行自主的科學探究，不須受已有的知識限制，使活動更具靈活性。

Bouillion & Gomez (2001)、Seiler et al.(2001)及Tobin et al.(2001)亦明確指出，教師須因應學生的學習需要，將課堂內容連繫到日常生活中，運用適當的對話增加學生的參與，以及調節課堂的學習步伐。在設計科學探究活動時，主要涉及活動內容、教師角色和學生角色三方面。活動內容是指探究主題和內容要求，而教師及學生的角色則是在活動中所負責的工作。活動內容、教師角色和學生角色決定了活動的自主性。活動的自主性愈大，學生的參與部分及內容要求的規定會有較大的自由度；同時，教師亦會提供較少的指引。為了讓學生經歷科學探究的各個階段，所以所需的時間亦應較長。在過程中，著重學生的意見交流，因此班上討論及意見分享是十分重要的部分。

根據上述探究自由度的闡述，現以三份習作示例作的分析，由低至高排列它們的自由度，分別為“甲學校：水火箭活動”、“乙學校：水火箭活動”及“丙學校：酸鹼度與骨頭的測試”。雖然甲學校與乙學校都是推行水火箭活動，但活動的自由度有著明顯的差別。甲學校的教師會給予較明顯的提示；而乙學校只是給予一些注意事項，例如水火箭設計規定、測試過程的考慮等，而訂定量度範圍則由學生自行決定。丙學校的教師給予學生更大的自由度，學生須自行設計實驗步驟及訂立測試過程。以下會簡單闡述各活動中教師在設計上給予學生的自由度：

甲學校：水火箭測試活動
根據圖二所示，教師給予學生實驗報告的格式指引，指出了整個探究過程所需的部分，以及各部分的要求。圖三的學生示例指出，教師根據實驗報告的格式，就各部分的要求，給予學生詳細的指示，如背景資料、探究目的、探究問題、假說、實驗設計、實驗結果、結論、檢討／建議等部分。另外，教師亦會給予提示，讓學生運用合適的科學過程技巧。該設計的活動內容含有較多的指引，教師規範了活動的自主性，學生只須跟隨指示便可完成活動要求。這是屬於基礎的科學探究活動。圖三的提出假說及探究目的兩部分，雖然教師給予清晰的指示，但學生未能按指示完成。因為該兩部分的問題屬於思考性的，如學生沒有經歷思考過程，會較難掌握當中的重點，所以未能達到所需的要求。

圖二：甲學校的學生指引

圖三：甲學校的習作示例　〔節錄自學生習作樣本〕

乙學校：水火箭測試活動
該學校的教師給予詳細的活動指引（見圖四），包括教學目標、評分準備、注意事項及實驗報告格式等，學生須全面地思考整個活動。但是，教師亦因應學生的學習情況，提供適當的指示，例如水火箭的噴口設計、測試所用的水壓數值等。水火箭的噴口設計要配合發射裝置的設計，水火箭才能安裝到發射器上。提供測試所有的水壓數值的目的是減低活動的難度，讓學生更容易掌握學習重點。圖五的習作示例指出，學生能按教師提供的指示，有效地完成各部分的要求。當中，學生須根據自己已有的知識及對實際情況的了解作出思考。與甲學校的水火箭活動相比，乙學校的活動要求較高，在沒有工作紙的幫助下，學生須自行完成各部分，如分析實驗數據。這表示學生需要有較佳的科探究能力方能達到教師的要求。

圖四：乙學校的學生指引

圖五：乙學校的習作示例　〔節錄自學生習作樣本〕

丙學校：酸鹼度與骨頭組織的測試
在活動中，學生須將整個探究過程詳細地記錄在實驗報告中。圖六為教師提供的實驗報告格式。根據指引的內容，教師給予的指引都是環繞報告格式，與甲、乙學校的指引不同，沒有提供任何有關探究活動內容的提示，目的是讓學生提出自己的獨立見解，設計實驗、解釋觀察現象及實驗結果。這才能達到開放、自主的探究過程。其實，任何探究的主題都可讓學生體會科學探究的開放性、自主性，以探究過程主導學習。根據學生的習作樣本（見圖七），教師給予適當的回饋，指出可改進的地方，讓他們作進一步的思考。在進行的過程中，學生只是依據報告的指引，完成各部分的要求。報告內容反映出學生努力的成果。

圖六：丙學校的學生指引

圖七：丙學校的習作示例 〔節錄自學生習作樣本〕

根據甲至丙學校的習作示例，指出了不同自由度的探究方式。探究自由度的大小主要取決於學生已有的知識或經驗。探究的自由度應逐漸提升，對於從未進行此類活動的學生，可參照甲學校的活動模式；對於有經驗的學生，可參照乙學校的活動模式；對於己掌握探究活動要求的學生，可參照丙學校的活動模式。換言之，甲學校採用了指導式探究，乙學校採用了引導式探究，丙學者採用了開放式探究。

從該三間學校的習作示例的分析來說，各間學校的教師都給予學生進行科學探究的框架，分別在於提供協助的程度。為了說明上述三種探究模式的特點，本文探討了各校高等級習作示例之間的分別（高、中、低三級評分標準），以比較學生的學習成效。

 

Copyright (C) 2005 HKIEd APFSLT. Volume 6, Issue 1, Article 5 (Jun., 2005). All Rights Reserved.