探究與實作對一般人來說都是個陌生的名詞,即使我也曾經做過不少科學研究,卻同樣對於探究與實作的內容感到陌生。但如果我們從國中階段就學過的「科學方法」出發,再閱讀自然領綱中對於探究與實作的說明,就比較容易理解這樣的課程內容究竟是想要傳達怎樣的概念。
相較於國中自然課本的內容是為了寫給學生看得懂,所以文字淺顯又簡潔,確實也比較容易理解。過去我們常以「科學方法」來稱呼的探究過程,現在部分課本也已經改為「探究的方法」來稱呼。如果對照自然領綱高中探究與實作的學習內容進行比較(表一),可以明顯發現兩者的精神一致,只是表達的方式略有不同。換句話說,如果高中自然領域老師覺得自然領綱的文字艱澀難懂,不如拿一本國中生的自然課本來閱讀,一定可以很快就掌握到探究與實作的精神所在。
高中自然領域探究與實作的探究學習內容 | 國中自然領域科學的方法 | |
1.發現問題 | 觀察現象 | 觀察 |
蒐集資訊 | ||
形成或訂定問題 | 提出問題 | |
參考文獻資料 | ||
提出可驗證的觀點 | 提出假說 | |
2.規劃與研究 | 尋找變因或條件 | 設計並進行實驗 |
擬定研究計畫 | ||
收集資料數據 | ||
3.論證與建模 | 分析資料和呈現證據 | 分析實驗結果 |
解釋和推理 | 討論並提出結論 | |
提出結論或解決方案 | ||
建立模型 | ||
4.表達與分享 |
以下我就針對高中自然領綱所規範的探究學習內容進行簡單的說明。
- 發現問題;
- 觀察現象;
- 形成問題;
- 提出可驗證觀點;
- 規劃研究;
- 設定變因:
- 研究計畫:
- 收集數據:
- 論證建模;
- 分析數據:
- 解釋及推理:
- 建立模型:
- 表達分享。
除了培養學生觀察自然現象的能力之外,也可以提供經過設計的觀察任務,引發學生提出問題。
藉由自然現象的觀察,由學生提出問題,提出問題的種類會受到課程設計中的觀察任務所引導。
學生針對自己提出的問題,根據過去的學科基礎或資料查詢,提出回答問題的假設或觀點,且是可以透過研究方法加以驗證的觀點。
學生根據所提出的觀點設定變因,並預測研究結果。
學生根據設定的變因選擇或設計實驗流程,包括實驗組與對照組的設置。
藉由實際的實驗操作,收集實驗數據並加以記錄與呈現。
將實驗數據進行統計與分析。
針對實驗數據是否符合原先假設或觀點進行推理,並提出相關科學原理來解釋實驗結果的合理性加以支持。
統整前面所提出的觀點、實驗數據、解釋及推理,提出完整的科學模型,可以用於預測自然現象的發生條件與影響因素。
表達分享可以安排在前面各個階段的學習過程中,學生可以透過彼此表達與分享的過程吸取其他同學的經驗,改進自己的實作規劃。
相較於國中自然領域課程中所敘述的科學方法,只有是高中的探究與實作內容中包含「表達與分享」的部分,強調讓學生以科學的敘述方式進行表達、溝通與理解。但表達分享的精神並不是在探究與實作完成的階段才進行,而是在探究的過程中就可以安排分享與表達的活動,除了讓學生練習科學的表達和溝通方式之外,也可以讓學生彼此分享並改進探究過程的設計與規劃,提升探究與實作的學習成果。
除此之外,高中階段的「蒐集資訊」和國中階段的「參考文獻資料」意義有些微不同,所以兩者被列在不同的探究階段。但事實上在形成或訂定問題(提出問題)的前後,都有蒐集資訊或參考文獻資料的需要,前者是以蒐集更多與觀察現象相關的資訊為目的,後者則是參考更多與問題相關的科學理論或前人研究結果。更進一步來說,即使到了規劃研究的階段,也同樣需要蒐集相關研究方法如何進行的資料。與前項「表達分享」的意義相仿,蒐集資訊和參考文獻資料同樣是在每個階段都會運用到的方法。
以上是針對探究學習內容的簡單說明,至於對應的詳細實作學習內容,建議老師可以直接參閱自然領綱的說明。如果老師想進一步瞭解這樣的探究學習內容該如何設計課程規劃與學習活動,可以參考我接下來分享以「颱風來了!」這個課程完整的規劃與實行狀況,理解這樣的學習目標該如何落實到教學的一個例子。