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：

  1. 為什麼要進行實驗？
  2. 透過實驗，我們想證明什麼？
  3. 實驗需要哪些材料和儀器？
  4. 進行實驗的步驟是什麼？
  5. 如何記錄測試結果？
  6. 根據測試結果，能解答提出的問題嗎？
  7. 實驗有沒有需要改進的地方？
  8. 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：

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.