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研究生: 白佩宜
Pei-I Pai
論文名稱: 探討不同探究式教學法對高一學生科學探究能力成長之影響
指導教授: 許瑛玿
Hsu, Ying-Shao
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 127
中文關鍵詞: 科學探究探究式教學法學習環境地球科學教育
英文關鍵詞: Scientific Inquiry, Inquiry-Based Instruction, Learning Environments, Earth Science Education
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:288下載:63
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  • 本研究主要探討不同的探究式教學法對於高一學生科學探究能力成長的影響,包含「提出問題與假說」、「計畫」、「實驗與資料蒐集分析」與「詮釋與結論」四個向度。本研究採準實驗研究法,對象為台北縣某國立高級中學高一學生,在現行的基礎地球科學課程中,以「校園氣象觀測」為主題,進行結構式、引導式及開放式三種不同類型的探究教學。
    分析學生於探究課程前後科學探究能力及地球科學教室學習環境偏好的變化情形,結果顯示:(1)平均而言,學生在探究課程前後的整體科學探究能力沒有明顯成長,但在「提出問題與假說」向度有明顯成長,且不同探究能力的學生接受不同探究式教學法後的效果稍有不同。(2)起始科學探究能力低分組的學生在課程前後探究能力的成長情形優於中、高分組。(3)結構式探究對於「提出問題與假說」能力的增長最有幫助,也能幫助低分組學生增長其「實驗與資料蒐集分析」能力。(4)引導式探究可幫助中、低分組增長其「提出問題與假說」能力,也對中分組學生在「計畫」向度、低分組學生在「詮釋與結論」向度有所助益。(5)開放式探究能幫助高分組增長其「計畫」能力。
    本研究證明為期兩週的探究課程,可以提升起始科學探究低能力學生各向度的能力,並受到大部分學生的喜愛,且多數學生認為探究課程所營造的學習環境較符合他們的理想。然而,在現實環境中,學生較少機會從事以學生為中心的探究活動,需要教師適時指導。教師可以考量學生的探究能力,採行合適的探究式教學法,以呈現最佳效果。

    This study aims to examine the influences of three different methods of inquiry-based teaching on senior high school students’ scientific inquiry abilities including posting questions and hypothesis, planning, experimenting, data collecting and analyzing, and interpreting and concluding. The three inquiry-based teaching methods used in this study were based on the different amount of teacher guidance including structured inquiry, guided inquiry, and open inquiry in a topic related to weather observation. The participants on this quasi-experimental research were three classes of tenth graders in Taipei County. The results showed that: (1) overall, students’ scientific inquiry abilities didn’t have a significant difference before and after the inquiry-based lesson, but their performances were improved obviously in posting questions and hypothesis. (2) the low achievement students made significantly improvement than the medium achievement students and high achievement students in the overall inquiry abilities after the inquiry-based lesson. (3) the structured inquiry was the most helpful to improve the ability of posting questions and hypothesis; especially, it helped the low achievement students improve their abilities of experimenting, data collecting and analyzing. (4) the guided inquiry helped the low achievement students and medium achievement students improve their abilities of posting questions and hypothesis. Also, the guided inquiry improved the medium achievement students’ ability of planning, and the low achievement students’ ability of interpreting and concluding. (5) the open inquiry improved the high achievement students’ ability of planning. Therefore, this study demonstrated that the two-week inquiry-based lesson enhanced the low achievement students’ abilities of all dimensions in inquiry and the most of students reported that they liked the inquiry-based lesson on a perspective questionnaire. Moreover, a large number of students thought that the inquiry-based learning environment was correspondent with their ideal learning environment. However, in actual, students have very few chances to undertake student-centered inquiry. It is suggested that teachers adopt suitable methods of inquiry-based teaching in order to promote students’ achievements.

    第一章 緒論 1 第一節 研究動機與背景 1 第二節 研究目的與待答問題 4 第三節 研究的重要性 5 第四節 名詞釋義 6 第二章 文獻探討 8 第一節 科學探究 8 第二節 學習環境 17 第三節 科學探究相關研究 18 第三章 研究方法 21 第一節 研究對象與情境 21 第二節 研究設計與流程 22 第三節 研究工具 25 第四節 資料分析 39 第五節 研究限制 41 第六節 研究倫理 41 第四章 研究結果與討論 42 第一節 科學探究能力的變化情形 42 第二節 地球科學教室學習環境觀感的變化情形 56 第三節 學生對探究課程的觀感 61 第四節 開放式探究活動的小組表現 65 第五章 結論與建議 78 第一節 發現與結論 78 第二節 綜合討論 82 第三節 檢討與建議 88 第四節 在教學上的意涵 90 參考文獻 91 附錄一 科學探究能力試題 95 附錄二 地球科學教室學習環境問卷 106 附錄三 氣象概念試題 108 附錄四 個人成果報告 112 附錄五 校園氣象觀測之小組學習單(結構式探究) 115 附錄六 校園氣象觀測之小組學習單(引導式探究) 121 附錄七 校園氣象觀測之小組學習單(開放式探究) 124 表1-1.1 科學探究的等級 2 表1-1.2 科學活動層次 2 表1-1.3 科學探究活動的分級與內涵 3 表2-1.1 美國國家科學教育標準中9~12年級學生的能力標準 11 表2-1.2 探究的基本特徵和探究型態的變異 (NRC,2000 ; Hsu,Yang,&Tsai,2008) 12 表2-3.1 探討地球科學領域探究式教學成效的相關研究摘錄 19 表3-1.1 研究對象班級人數及有效樣本數 22 表3-3.1 探究式教學課程設計原則 25 表3-3.2 不同方式之探究式教學流程比較 26 表3-3.3 不同探究教學法執行流程比較表(科學探究能力) 28 表3-3.4 各種探究式教學培養科學探究能力的時間分配表 30 表3-3.5 探究式課程在各探究能力向度的時間分配(百分比) 31 表3-3.6 不同探究式教學蘊含之科學探究能力向度指標 32 表3-3.7 科學探究能力試題命題架構 33 表3-3.8 科學探究能力試題命架構-各向度指標分布 34 表3-3.9 科學探究能力試題分析 35 表3-3.10 科學探究能力試題命架構-各向度題號與題數 37 表3-3.11 氣象概念試題架構 37 表3-4.1 本研究資料分析表 39 表4-1.1 全體學生科學探究能力試題前測與後測的 t 檢定 43 表4-1.2 組內迴歸係數同質性檢定結果-受試者間效應項的檢定 43 表4-1.3 二因子混合設計變異數分析描述統計 44 表4-1.4 二因子混合設計變異數分析 44 表4-1.5 探究式教學、不同探究能力分組的前後測差異 50 表4-1.6 共變數分析描述統計 53 表4-1.7 成對比較 53 表4-1.8 不同探究類型課程前後,學生探究能力的變化情形比較 54 表4-1.9 不同探究程度、不同探究方式的科學探究能力的變化情形 55 表4-2.1 地球科學教室學習環境問卷結果各項得分 56 表4-2.2 各種探究類型施測前後的比較 57 表4-2.3 探究課程改變幅度(與理想情形的差距) 60 表4-3.1 學生對探究課程中,老師給予提示、協助及指導的觀感(選單式) 62 表4-3.2 學生對探究課程中,老師給予提示、協助及指導的觀感(開放式問答題) 62 表4-3.3 學生對小組合作的看法(選單式) 63 表4-3.4 學生對小組合作的看法(開放式問答題,上述答案的原因) 63 表4-3.5 學生對實驗活動的看法(選單式) 64 表4-3.6 學生對實驗活動的看法(開放式問答題,上述答案的原因) 64 表4-4.1 各小組在開放式探究課程中提出的研究主題 66 表4-4.2 各小組在開放式探究課程中擬定的實驗設計與達成指標 67 表4-4.3 開放式探究課程中,各小組進行結果分析與達成指標 70 表4-4.4 開放式探究小組學習單內容分析 72 表5-1.1 成效最佳與不利於各種能力成長的探究類型 81 表5-2.1 學生對後測的反應與意見 82 表5-2.2 對不同探究能力學生最有助益的探究類型組合 85 圖2-1.1 探究活動的向度(引自洪振方,2003,第659頁) 14 圖2-1.2 引導式探究的定位 14 圖3-3.1 各種探究式課程中的「教師中心」與「學生中心」時間比例圖 31 圖4-1.2 不同探究方式的科學探究能力測驗前後測提問(5)平均值變化 46 圖4-1.4 不同探究方式的科學探究能力測驗前後測分析(5)平均值變化 47 圖4-1.5 不同探究方式的科學探究能力測驗前後測詮釋(5)平均值變化 48 圖4-1.6 不同探究方式前後之科學探究能力四個向度之ES值 48 圖4-1.7 不同探究程度的學生在經歷探究式課程前後平均探究能力成長ES值 49 圖4-1.8 不同探究程度的學生在經歷結構式探究前後的探究能力成長ES值 51 圖4-1.9 不同探究程度的學生在經歷引導式探究前後的探究能力成長ES值 52 圖4-1.10 不同探究程度的學生在經歷開放式探究前後的探究能力成長ES值 52 圖4-2.1 地球科學教室學習環境問卷結果-全體學生理想學習環境 56 圖4-2.2 全體學生實際經歷的學習環境(探究課程前) 57 圖4-2.3 全體學生對探究課程學習環境的觀感 58 圖4-2.4 各種探究類型平均「學生中心」指數與「教師中心」指數分布圖 59

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