![]() |
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 |
上一頁 內容 下一頁 | |
|
科學探究的推行
雖然科學探究沒有既定的進行程序,但大致可分為三個階段進行:發問、探究、檢討及延展(見圖八)。在發問階段,教師應盡量引導學生思考,要求他們表達自己對問題的見解及想法,同時亦應鼓勵他們主動交流意見,以擴闊思維及增加投入感。在探究階段,學生須運用科學過程技巧,如提出假說、界定變因、記錄數據、作出結論等。在檢討及延展階段,檢討探究結果是否完全解決提出的問題,或是須進行跟進的探究。雖然學生能根據實驗結果而作出結論,但所得出的結論是否與提出的問題相關,還須作進一步的探討。從這個階段所得出的結果,一方面可助進一步的探究,另一方面可助擬訂延展問題。延展問題是推動學生自主學習的重要工具。科學探究的過程是循環的(Hackling and Fairbrother, 1996),一個探究問題的總結是另一個探究問題的開始。
圖八:推行科學探究的階段
在進行期間,以下的問題可幫助學生掌握科學探究的不同階段:
- 為什麼要進行實驗?
- 透過實驗,我們想證明什麼?
- 實驗需要哪些材料和儀器?
- 進行實驗的步驟是什麼?
- 如何記錄測試結果?
- 根據測試結果,能解答提出的問題嗎?
- 實驗有沒有需要改進的地方?
- 從今次實驗經驗,我們還可探究哪些問題?
上述的問題,其實是代表了探究過程中的不同階段。學生很多時都只會為做實驗而實驗,而不會深究實驗的意義,令活動只流於表面。問題1及2是在發問階段提出的,用來幫助學生思考實驗的目的。在探究階段,學生可根據問題3至5的提示進行。完成探究後,須檢討得出的實驗結果是不是已解決了提出的問題(問題6)。因為解決問題的先決條件是沿正確的方向出發,然後再配合正確的方法,所以必須具備兩者才可找出正確的答案。至於延展問題,是因應檢討結果而產生的,主要分為兩類:第一類是根據提出的問題與探究結果的差別,修正原來的探究方向,重新擬訂探究問題(問題7);第二類是探究問題的延展部分,根據探究結果,進行深層次的探究(問題8)。總括而言,這種探究過程不停地重複出現,因為一個問題的終結是另一個問題的開始,所以學生必須清楚每一階段的意義,方可掌握科學探究的要素。
根據該三份習作示例的分析,該三個活動都是屬於自主學習模式的活動,較著重學生的參與。透過製作實驗報告,讓學生清楚知道活動的運作過程及要求,務求讓他們能自主地學習。圖九比較了各實驗報告的結構,各報告內容的架構大致上是相同的,報告都包括實驗目的、假說、界定變因、實驗設計、實驗記錄、結論等主要部分。其實,實驗報告的內容已對應了上述的六項問題,詳情請參照圖十。根據圖十所示,研習的背景資料、研究動機及研究目的都是解答問題1及2。問題3至5是關於探究階段的工作,包括提出假說、界定變因、實驗設計、量度及記錄數據等,例如乙學校的列出水火箭發射原理、列出今次須研究的因素、列出所有影響水火箭升空高度的因素、列出控制變因、提出假設、例出製作水火箭所用物料、測試時的假設及表列研究結果。完成探究工作後,便是作出實驗結論(問題6)。最後,問題7及8是關於探究後的檢討部分,例如檢討/建議、改良方法和評論。
圖九:各實驗報告的結構比較
圖十:問題 1 至 8 與實驗報告結構的對照
綜合各例子的內容,實驗報告可包括以下部分:
- 封面及目錄
- 研習動機
- 實驗目的
- 所涉及的科學理論
- 界定變因及提出假說
- 實驗設計(材料、儀器、步驟)
- 數據記錄
- 數據分析
- 作出結論
- 評論/檢討
- 參考資料來源
- 感想
- 自我評估
這種實驗報告格式已包含了科學探究各階段的元素。研習動機、實驗目的和所涉及的科學理論都是屬於第一階段的工作;界定變因、實驗設計、數據記錄、數據分析和作出結論屬於第二階段的工作;評論/檢討、感想和自我評估屬於最後階段的工作。教師的工作主要是提醒學生各科學過程技巧的運用和重要性,引導他們完成各個項目。
撰寫實驗報告可讓學生重新思考整個科學探究,較單依工作紙形式佳,使學習目標更清晰。一般的實驗工作紙只著重實驗活動的內容,並沒有具體地引導學生思考科學探究的要素。不過,工作紙可作為輔導學習的工具,幫助學生有效地進行科學探究,減低探究過程的難度。
該三個活動的習作示例,大致上學生都能達到活動的要求。每個探究步驟都是有特定的目的。如果該步驟全是由教師或書本提供的,學生便不會加以思考。圖十一的示例正好說明這個說法,習作反映了學生並不掌握提出假說及探究目的的重點,這是由於教師已訂定了該部分的內容,並不要求學生作深入思考。相反,如果該步驟是學生自己設計的,他們便可注意到其重要性。圖十二的示例指出如何協助學生進行反覆思考。雖然學生清楚知道進行探究的原因,但並不能明確指出實驗目的。為了讓學生作進一步的思考,教師給予了回饋,以便他們指出明確的實驗目的。這正好說明了自由度愈高的探究活動,可讓學生更容易體驗科學探究的意義。
圖十一:甲學校習作示例的提出假說及探究目的部分
圖十二:丙學校習作示例的實驗目的及研究要素部分
另一方面,圖十三比較了各學校的學生反思部分,分別是甲學校的檢討/建議、乙學校的改良方法、丙學校的評論,指出丙學校的學生提出較具體、深入的建議。學生必須清楚理解問題,才能有效地提出建議。科學探究模式的自由度愈高,學生較的思考空間便愈大。
圖十三:各學校的學生反思部分
綜合上述對科學探究的設計與推行的分析,顯示了指導式探究、引導式探究和開放式探究的教學框架大致上相同,但在教學方式上有著不同之處,圖十四總括了上述三種探究模式的分別:
圖十四:指導式探究、引導探究和開放式探究的特點與分別
指導式探究 引導式探究 開放式探究背景資料 學習特點 根據圖二及三所示,該類探究方式讓學生跟隨教師提供的詳情指示,便可完成探究的各個階段。 根據圖四及五所示,該類探究方式只給了學生簡單的探究框架,但在一些複雜的部分提供適當的指示,盡量讓學生獨立解決問題。 根據圖六及七所示,該類探究方式只給予學生撰寫報告的格式,報告內容由學生自行決定,教師則擔任從旁引導的角色。 對象 對探究學習沒有經驗的學生 有探究學習經驗的學生 掌握探究學習的學生 推行過程 提問 以填充題及問題形式,協助學生回答提問部分。 以問題形式,引導學生思考探究的問題。 以情境討論的方式,讓學生思考當中的問題。 探究 給予學生具體的實驗步驟及記錄方法。 給予學生一些建議,以減低探究內容的複習性。 讓學生根據情境的條件,自行擬定實驗步驟及記錄方法。 檢討及延展 根據實驗結果回答相關的問題。 根據實驗結果回答相關的問題。 根據實驗結果回答相關的問題。 圖十四總結了該三種探究模式的特點與分別。根據習作示例的分析,該三種探究模式學習對象是不同學習能力的學生,教師須依據學生的己有知識及學習能力而選用合適的模式。指導式探究的對象是對探究學習沒有經驗的學生,他們須按部就班地進行探究,以提升他們對有關技能/技巧的掌握。引導式探究的對象是有探究學習經驗的學生,他們已初步掌握了科學框架,但在一些較複習的問題上,仍須要適當的協助。開放式探究的對象是掌握探究學習的學生,因為他們已掌握科學探究的技能,所以可對問題作深入的思考。由見及此,該三種模式代表了不同的成長階段,探究學習是須要循序漸進地發展。
Copyright (C) 2005 HKIEd APFSLT. Volume 6, Issue 1, Article 5 (Jun., 2005). All Rights Reserved.