March 18, 2009
powerteacher
在天空部落發表於23:13:22 |
粉嶺公立學校
摘要
近年來，科學探究學習範疇為小學常識課程的一關鍵項目。教師若能透過多元化的教學策略，可有助學生主動參與及思考，促進科學探究能力的發展及建構個體化的知識體系。而在探究求真的科學探究過程中，如能透過容易操控的資訊科技設備，學習者將能以更客觀性及科學性的手法收集數據，進而對個人的預測進行驗證。為此，一部容易操控及易於讀取數據的數據提存器，配以適當的課堂活動安排，正好讓學習者更容易發現當中的變項。而透過同儕的協作模式，將能有效地提昇個體內在的批判、思維及溝通的共通能力。
科學的目的：
Zimmerman(2000)指出「科學」一詞應包括知識的實體及獲得知識的活動。Lawson(1995)、Schuable(1996)及 Zimmerman(2000）指出一個理想的科學教學就應同時培養學生的獲得知識的能力，及科學內容知識。如果我們要讓學生能習得科學知識及學會如何學習的技巧，那就應透過多元化的教學策略來發展學生的科學探究的能力，從而使學生主動參與及思考，建構個體化的知識體系。
在探究求真的驗證過程中，透過容易操控的資訊科技設備，學習者將能以更具客觀性及科學性的手法進行驗證。與此同時，學習者透過小組學習的模式，亦將有助增加彼此間就個人生活經驗作分享及交流的機會。在同儕間的溝通及協商過程中，將能有效地提昇個體內在的批判、思維及溝通的共通能力。這樣將有助學習者及早掌握知識及技巧，進而轉化為個人解決生活問題的能力。
科學探究的元素 要有效地進行科學探究活動，必先清楚了解學生與教師在學習過程中所扮演的角色及任務。這樣，我們才能設計相關的教學活動，配以適當的教學策略，讓學生進行一連串有效益的學習活動，以掌握有關進行科學探究的技巧及能力。
角色與任務
在傳統的教學模式中，學習方式一般為單向的灌輸模式。教師所擔任的工作亦只是一個基層能力的知識輸出者，他的首務只在於透過口授筆錄的途徑以傳遞抽象的知識面。而學生則擔任一個被動、消極的學習者。教師所關注的是學生理解有多少，記誦了多少抽象性的知識。而學生所在意的則是在於記誦了多少抽象性的知識，而不是真正理解、掌握了多少知識。
Vygotsky(1978）認為高層次的認知功能都是起源於社會互動的結果。個體的認知活動，起先需要透過中介者提供社會經驗，經由內化而成為個體自己認知結構的一部份，最後獨立，不再需要外在的支持；且兒童的發展存在可能發展區（the zone of proximal development）。可能發展區正代表著一個人的學習潛力、可塑性。而教學的目的正是提供兒童社會經驗及指導，使學習走在兒童的發展之前，並把兒童導向新的發展水平。 Rogers(1969)認為有效的學習只能得自學生主動自發，而且全心投入。為此，在科學探究的學習過程中，教師不獨是單一的知識傳授者，他們更要成為學習者的引導員、協助者。他們的首務在於設計及串聯有意義、與學習者生活有關連的學習活動，讓他們能確實應用生活的經驗、情境來思考，從教學活動作具體、主觀的經驗學習，從而協助學習者將有關的學習經驗建構成內在的知識、技巧的框架。
基於此種學習模式，學生為整個學習過程的主導者。為此，學生將須主動積極學習，透過分組解題、分享與討論、協商與辯證的學習過程，將有助提昇內在的思維、批判及溝通能力。
教學策略—從個人到協作學習Wood , Bruner和Ross(1976)引申ZPD的概念提出鷹架（scaffolding）理念。鷹架理念強調人類高層次的心理活動社會互動過程中，起初是由透過他人的調整（other-regulation），及社會協商（social negotiation），而逐漸內化為自我調整（self-regulation）的過程。 而Ames(1984)指出參與合作式學習可減低學生本身因好壞帶來的正面與負面影響,調合了根據表現的正面或負面的自我觀。就學習者的學習動機來說，Johnson & Johnson (1985)指比起個人化的學習，大部分學生均較享受在合作形式小組中學習，有助增強其學習的內在動機。
科學探究的學習活動乃基於確認學生為整個學習過程的中心點，尊重其主體性。換言之有關學習活動的進程須讓學生主導學習，從既有的安排及未知的數據中進行反覆驗正，從而得出客觀性的結果。此外，透過小組協作模式的學習，將有助擴大學生個人的知識體系。從討論、辯證的過程中有助促進學生內在的思維組織及批判性思維的發展，表達能力及溝通技巧。為此，教授者必須有系統地規劃、組織相關學習素材及學習程序，讓學習者以循序漸進的方式完成有關的學習目標，使其成為一個問題解決者。
Rogers(1969)教材之是否有意義，並不在教材本身，而在學生對教材的看法。教材必須符合學生的生活經驗，因為只有増進了他的生活經驗，才有助於實現他的生活目的。而Ausubel(1968)指出影響學生學習的首要因素是他們的先備知識。研究並了解學生學習新知識之前具有的先備知識，配合之以設計教學，從而產生有效的學習。
生活經驗可促使學生投入學習的過程，同樣地生活經驗亦可作為學習者解決問題的依據。為此，完整有予的學習過程不應只侷限於課堂以內，更應涵蓋及延伸到學習者的生活。這樣，在選取學習教材上，知識傳授者須達到具體、實用及生活化。透過這種模式的安排，將更能把學習者的生活及學習聯繫。對於學習者來說，學習不獨是課堂內，而是生活所須的一部份。換言之，學習者將能及早、主動投入學習的過程;同時，他們亦能把課堂習得的知識及技巧套用於日常生活，成為個人的生活技能，以促進教學的果效及其實用性。
學習與工具 學習工具的目的在於促進學習的果效，讓學習者及早掌握相關的知識或技巧，進而成為個體解決生活的能力。鄭美紅及李啟明(2002)資訊科技可用以協助進行涉及數據記錄實驗等的科學探究活動，或用以模擬科學探究過程。其好處是減低師生對理解學習過程出現分歧的機會。
換言之資訊科技的出現，正好讓學習者即時、直接地進行相關學習活動以達到學習目標。與此同時，資訊科技將有助學習者在探究的過程中以更具科學性、客觀的手法進行驗證，以快捷、具體的手法進行全面的紀錄。
數據提存器與科學探究的關係: 在科學探究的學習過程中，學習者須為個人的預測而反覆進行實驗，從而找出影響結果的變項因素。鄭美紅及李啟明(2002)數據記錄實驗的結果是以預設的探測器量度出來，學生可輕易從實驗的各項干擾中找出真正的結果，而他們所作的觀察亦能更集中在探測器所收集的數據。為了讓學習者更容易主導學習的過程，並達到預期的學習目標，簡易靈活操控的數據提存器將扮演一關鍵的角色。使用多功能數據提存器，就可做到以上所有要求，還可以自動收集和儲存實驗數據。
數據提存器可透過配接器將電腦和投射器相連，以較大的螢光屏把實驗結果顯示出來。一般數據提存器的軟件都提供不同的顯示模式，如數字、指針、棒形圖、曲線圖等各種自選形式。此外，當實驗進行時若涉及測量幾組數據時，數據提存器亦可把所有數據顯示在同一圖表或屏幕上，從而方便學習者進行比較和找出彼此的關係。這樣將能刺激學生作更深入的思考，提高學生的學習興趣。
運用資訊科技輔助科學探究教學的心得
以學生為主體的學習模式: Bruner(1960)學生自行求知時執簡御繁的能力得到培養,使他們更樂於從事獨立研究,以求取更高層的知識。在這次的科學探究活動過程中，學生依從指示進行實驗，透過個體的經驗及觀察，確能有效地協助學生建構知識及對學習的興趣。
資訊科技有助促進學習及進行驗證:從課堂觀察所見，透過數據提存器的輔助，有助學生能即時進行驗證個人的預測。此外，資訊科技工具亦能明顯、快捷地展示及紀錄有關結果，從而加速學生在實驗過程中進行比較。為要達到此目標，教師須確保學生能明暸及熟習有關儀器的操作程序。為此，一部容易操作及容易展示數據資料的數據提存器起著重要的作用。
增添課堂的趣味性:從課堂表現及受訪學生的反應，學生認為這種高學生參與性及科學探究的學習模式更有趣味性，更能提昇師生及同劑間的互動學習。
選材與生活性: Stein(1998)學習最基本的涵意，是令個體在生活中找到意義。為此，在選取學習材料及設計教學活動，必須將學習與生活層面有機結合，有助促使學生及早投入學習的過程，把課堂所習得的知識及技能轉化為解決生活上問題的能力，亦有助促使個體明瞭人與自然的關係。
分享與支援:透過教學經驗的分享，教師可從不同的教學案例中以了解推行科學探究的要點，確實將此元素套入常規的課堂教學中。與此同時，教師在設計教學活動的過程中，若能得專業的意見及借用相關的儀器，將有助提升教學活動的可行性及學習果效。為此，小學常識學習中心將就以上有關方面作為支援參與到校支援協作計劃的重點項目。
參考文獻
鄭美紅、李啟明(2002年): 利用資訊科技教授科學︰對學生學習的啟示。亞太科學教育論壇, 第三期, 第一冊, 文章二。香港:香港教育學院
蔡敏玲、陳正乾譯（L. S. Vygotsky著）（1997）：社會中的心智—高層次心理過程的發展。台北：心理出版社。 Ames, C.(1984). “Competitive , Cooperative , and Individualistic Goal Structures: A Cognitive-motivational Analysis”. In R. E. Ames & C. Ames (Eds.), Research on Motivational in Education : Vol. 1,Student Motivation .New York : Academic Press. Ausubel,D.P.(1968).Educational psychology : A cognitive. New York: Holt, Rinerhart & Winston.Bruner , J.S.(1960 ).The process of education. New York : Vintage Books. Johnson , D.W.,& Johnson , R.T. (1985) “Motivational Process in Cooperative, Competitive, and Individualistic Learning Situations”. In C. Ames & R.Ames(Eds.). Research on Motivational in Education : Vol. 2,The Classroom Milieu .New York : Academic Press.
Lawson, A.E.(1995).Science teaching and the development of thinking. Belmont, CA.: Wadworth.
Rogers,C.R.(1969).Freedom to learn : A view of what education might be-come.Columbus ,Ohio : Charles E.Merrill.Schauble, L. (1996). The development of scientific reasoning in knowledge-rich contexts. Developmental Psychology, 32(1) ,102-119 . Stein, D. (1998). Situated learning in adult education. Adult, Career, and
Vocational Education. Columbus OH: ERIC Clearinghouse on Adult Career and
Vocational Education. (ERIC Document Reproduction Service No. ED 418
250)Vygotsky, L.S. (1978).Mind in Society. Cambridge, MA: Harvard University PressZimmerman,C.(2000).The development of scientific reasoning skills. Developmental Review, 20, 99-149.
