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 探究式教學法理論與實踐

陳昭珍, 蔡雅薰 (2020)。探究式教學法理論與實踐。元照出版 。台北市

圖片來源 https://www.books.com.tw/products/0010883767

 第1章 論證為基的探究教學／楊芳瑩

科學論證: 主張或論述是否有證據支持。

Toulmin模型強調了論證中的這些要素如何相互關聯，以建立一個有力的論證。它是一個有用的工具，用來分析和評估不同類型的論證，包括科學論證。通過清晰地呈現這些要素，我們可以更好地理解和評價論證的有效性。

1. 主張（Claim）：主張是論證的中心陳述或觀點，它通常是我們試圖證明或支持的句子或陳述。主張應該是明確的、有爭議的，並且需要證據來支持。
2. 證據（Evidence）：證據是用來支持主張的信息、數據、事實或例子。它可以是實驗結果、研究發現、觀察到的現象等等。證據應該具有可驗證性和可靠性，以加強主張的可信度。
3. 理由（Reasoning）：理由是連接主張和證據的論證過程。這個部分解釋為什麼證據支持主張。理由可以包括邏輯推理、因果關係、類比等。它有助於清晰地表達為什麼我們應該接受主張。
4. 支持（Backing）：支持是為了進一步強化理由而提供的附加信息或證據。當理由本身可能不夠具說服力時，支持可以提供額外的背景信息或說明，使論證更加堅固。
5. 反駁（Rebuttal）：反駁部分考慮到可能的反對意見或異議，並試圖回應或反駁這些反對觀點。這有助於加強論證的說服力，因為它顯示作者已經考慮到不同意見並做出回應。
6. 修辭（Warrant）：修辭是將證據與主張相連接的隱含或未明確說明的理論或前提。它解釋了為什麼特定的證據支持特定的主張。修辭有時可能需要額外的解釋。
7. 後設論證（Meta-Argument）：後設論證是有關整個論證結構的討論，包括對論證的有效性和可信度的評估。這可以包括討論論證中的缺陷、可能的偏見或不完整性，以及如何改進論證

 "Walker Argument-Driven Inquiry"（ADI）是一種科學教學方法，旨在引導學生通過實際實驗和論證來構建他們的科學知識。
ADI教學方法強調了科學實驗、數據分析和論證的關鍵作用。它通過引導學生自主探究來促進深層次的科學理解，培養科學思維和解決問題的能力。ADI是一種靈活的教學方法，可以應用於不同科學領域和年齡組。

1. 提出問題（Ask a Question）：在這個階段，教師引導學生提出一個相關的科學問題，這個問題將成為整個教學單元的中心。問題應該能夠通過實驗和論證來解決。
2. 設計實驗（Design an Investigation）：學生被要求設計一個實驗，以回答提出的科學問題。他們需要考慮實驗的變數、控制條件、數據收集方法等。這個階段強調了實驗設計的重要性。61
3. 進行實驗（Conduct an Investigation）：學生執行他們設計的實驗，並記錄數據。他們需要遵循實驗計劃，並注意數據的準確性和可靠性。
4. 分析數據（Analyze Data）：學生分析他們收集到的數據，通常使用統計和圖表來幫助他們理解實驗結果。
5. 提出解釋（Make a Claim）：學生根據他們的數據提出一個科學解釋或主張（claim），以回答最初的科學問題。這個解釋應該是基於數據的，並遵循科學原理。
6. 支持主張（Support the Claim）：學生需要提供支持他們的主張的證據，通常是從實驗中收集到的數據。這些數據應該在他們的論證中發揮關鍵作用。
7. 構建論證（Construct an Argument）：學生使用提出的解釋和支持數據構建一個科學論證，以表明他們的主張是合理的。這個過程強調了論證技巧和科學推理。
8. 評估和反思（Evaluate and Reflect）：學生和教師一起評估論證的有效性，並討論實驗中可能的錯誤或不確定性。這個過程有助於學生發展科學批判性思維。
9. 重複過程（Iterate the Process）：在整個教學單元中，學生可能需要多次重複上述步驟，以改進他們的實驗和論證，以及進一步深化他們的科學理解。

 第2章 探究式學習法／洪榮昭、蔡其瑞

 Gottfredson提出了智能的"實務智能"（Practical Intelligence）和"學術智能"（Academic Intelligence）的區別，這是她對智能的二元模型。這些概念用於描述個體在不同生活情境中的表現和適應能力。

實務智能（Practical Intelligence）：實務智能關注個體在實際生活中的適應和成功。它指的是個體在日常生活中解決實際問題、應對各種情境以及進行有效互動的能力。這種智能涵蓋了實用知識、社交技能、問題解決能力和情感智慧等方面。

學術智能（Academic Intelligence）：學術智能關注個體在學術和教育領域的表現。它通常用於描述學術成就、學習能力和智力測評的結果。學術智能涵蓋了閱讀、數學、科學和其他學科的知識和技能。
這些智能的區分強調了智能的多樣性，並指出不同情境和生活領域中可能需要不同類型的智能。實務智能特別重要，因為它關注了個體在日常生活中的適應和成功，這可能涉及到解決現實生活中的挑戰、與他人建立良好的關係以及應對日常工作的需求。學術智能則更侧重于學術成就和教育領域的表現，如學業成績、考試和學術能力。

Banchi和Bell提出了四個層次的探究學習，這些層次描述了學生在進行探究性學習時的不同程度的參與和自主性。 

1.  驗證式探究( confirmation inquiry ) : 

在讓學生確認或驗證已有的科學知識、理論或假設是否正確。這種探究方法通常用於學生已具備一定科學背景知識的情況下，他們的目標是透過實驗、觀察或數據收集，確保這些知識的準確性

2. 結構式探究（Structured Inquiry）：

在這個層次，學生更多地參與到探究過程中。他們被鼓勵提出關鍵問題，並使用一個結構性的方法進行研究。教育者可能提供指導，但學生需要更多地自己思考和探索。這有助於培養學生的批判性思維和問題解決能力。

 「共同因素探究」是一種科學方法，用於研究或分析不同現象之間可能存在的相同或共同的原因。這種方法的目標是確定多個事件、狀況或問題之間的共同特徵或因素，以理解它們之間的關聯性。共同因素探究是一種有助於理解事件之間相似性或關聯性的方法。它可以用於各種領域，包括科學研究、社會科學、業務管理等。這種方法有助於發現潛在的因素，並提供更深入的洞察，以便更好地處理相關問題或情況。

以下是共同因素探究的基本步驟：

1. **確定多個事件或問題**：首先，明確確定需要研究的多個事件、狀況或問題。這些事件可以是相似的，或者它們可能彼此關聯。

2. **收集數據**：收集有關每個事件或問題的詳細數據。這可能包括定性和定量數據，以便進行比較和分析。

3. **確定共同特徵**：分析收集到的數據，確定這些事件之間的共同特徵或因素。這些共同特徵可以是各事件之間的共通點，可能與問題的根本原因有關。

4. **建立假設**：基於共同特徵的發現，建立關於可能共同原因的假設。這些假設可能需要進一步的研究和驗證。

5. **進一步研究和驗證**：如果有必要，進一步研究以驗證假設。這可能包括進一步的實驗、調查或資料分析。

6. **提出結論**：根據研究和驗證的結果，提出有關共同因素或共同原因的結論。這有助於解釋為什麼這些事件或問題之間存在相似性或聯繫。

7. **應用結論**：根據結論，考慮如何應用這些發現，可能是解決問題、改進過程或制定策略的一部分。

3. 引導式探究（Guided Inquiry）：

在這個層次，教育者提供了明確的指導和結構，以引導學生進行探究。教育者可能提供了一個明確的研究問題，並指導學生使用特定的資源和方法進行研究。學生的角色相對受限，但他們仍然參與積極的學習過程。

 "5 Whys"（五個為什麼）是一種鷹架式提問法，通常用於解決問題、分析根本原因，以及找到解決問題的方法。

1. 確定問題：首先，確定需要解決的具體問題。這可以是一個突發性的事件、一個繼續存在的問題或一個改進的機會。

問第一個 "為什麼"：詢問為什麼發生了這個問題。這是問題分析的開始。這個問題的答案可能是明顯的，但目的是找到深層次的原因。

2. 尋找根本原因：根據第一個 "為什麼" 的答案，詢問第二個 "為什麼"。這是深入問題的開始，探索背後的更深層次原因。繼續詢問 "為什麼" 直到找到根本原因。

3. 持續追問：繼續詢問 "為什麼" 直到找到根本原因，通常需要詢問五次，但有時可能更多或更少。這有助於確保不僅處理表面上的症狀，還能解決問題的根本原因。

4. 制定解決方案：一旦確定了問題的根本原因，制定解決方案來消除或緩解這些根本原因。這些解決方案應該有針對性，以確保問題不再發生。

5. 實施解決方案：將制定的解決方案實施到實際操作中，並持續監測其效果。

6. 評估結果：定期評估解決方案的效果，確保問題得以解決，並進行必要的調整。

4.  開放式探究 （Open Inquiry）：

在這個層次，學生有更大的自主性和自由度。他們自己提出研究問題，自行決定研究方法，並自主進行探究。教育者的角色更像是一個指導者，提供支持和資源，而不是明確的指導。學生在這個層次上能夠發展更深入的科學思維和自主學習能力。

 探究學習模式 

1. POE（Predict-Observe-Explain） WHITE&GUNSTONE (1992)

是一種科學教育方法，用於促進學生對現象進行預測、觀察並解釋的能力。這種方法強調學生的主動參與和探究，通常用於幫助學生理解科學原理、規律和概念。這個方法的名稱"P-O-E"代表三個主要階段：

預測（Predict）

觀察（Observe）

解釋（Explain）

2. "POQE" 探究學習模式 Hong 2019 

是一種探究學習方法，通過提出預測、進行觀察、考試數據和解釋現象的方式，促進學生的思辨和科學探究能力。這種模式有助於培養學生的批判性思維、問題解決技能以及科學方法的應用。

- 預測（Predict）：在這個階段，學生被要求提前預測或猜測即將發生的事情或實驗結果。這有助於引起他們的好奇心並激發探究的興趣。預測的過程可以包括提出假設、猜測結果或思考可能的答案。
- 觀察（Observe）：接下來，學生實際進行觀察和實地調查，以收集與預測相關的數據和信息。這可能包括觀察自然現象、進行實驗、檢查資訊或進行實地研究。
- 考試（QUIZ）："考試" 階段不一定是一個傳統的考試，而是指學生對他們觀察到的事物或數據進行測試、評估或分析。他們可以使用科學方法或工具來測試他們的觀察結果，並確保數據的準確性。
- 解釋（Explain）
:在收集和評估數據後，學生需要提供解釋或回答他們提出的問題。他們使用科學知識或邏輯來解釋他們觀察到的現象或數據。這有助於建立對事物背後原因的理解。

3. PDOE 探究學習模式

- 預測（Predict）：在這個階段，學生對即將發生的情況或實驗提出預測或假設。這些預測基於他們的已有知識和假設。
- 實施（Do）：在提出預測後，學生參與與他們正在學習的主題相關的活動或實驗。這一步涉及采取行動並執行實驗或任務。
- 觀察（Observation）：在執行過程中，學生仔細觀察並收集實驗或活動中的數據。這些數據包括他們在過程中所看到、測量或記錄的內容。
- 解釋（Explanation）：在最後一個階段，學生解釋他們觀察到的結果。他們使用科學原理、推理和批判性思維來解釋數據並得出結論。這一步涉及解釋觀察到的結果，並將其與最初的預測相聯繫。

4. "5E" 模型是一種教學設計框架，特別適用於科學教育，旨在幫助教師組織和設計具有深度學習的課程。這個模型包括以下五個階段，

1. **引入（Engagement）**：
   - 在這一階段，教師的目標是引起學生的興趣和好奇心。通過提出引人入勝的問題、展示有趣的圖片或視頻，教師激發學生的學習動機，引導他們關注本次課程的主題。

2. **探究（Exploration）**：
   - 在這個階段，學生開始探索主題，收集信息，進行實驗或研究。這是他們開始建立知識和理解的階段。教師可以提供資源和指導，但學生通常是主動參與的。

3. **解釋（Explanation）**：
   - 在這個階段，教師提供深入的教學，幫助學生理解主題的基本概念。這可能包括解釋理論、模型、公式等。學生在這個階段開始建立概念和框架。

4. **擴充（Elaboration）**：
   - 在擴充階段，學生應用他們的知識，深入探討主題，進行更高層次的思考和學習。這可能包括進一步的研究、創建項目、討論或問題解決。

5. **評估（Evaluation）**：
   - 最後一階段是評估，教師和學生一同評估學習的成果和理解程度。評估可以包括測驗、作業、專案評估，以及學生對自己學習的反思。

5E 模型強調了學生的主動參與和深度學習，並提供了一個結構，以幫助教師組織教學活動，使之更具效果。這種模型特別適用於科學教育，但也可以應用於其他學科領域。

 TPACK 框架，也稱為Technological Pedagogical Content Knowledge（技術教學內容知識）框架，是一個理論模型，幫助教育工作者理解有效的科技教學所需的知識類型。該框架於2006年由Punya Mishra和Matthew Koehler開發。

TPACK 框架包括三種主要類型的知識，教師應該擁有並整合：

1. **技術知識（Technological Knowledge TK）**：這指的是關於使用技術的知識，包括硬體、軟體和數位工具。教師需要熟悉技術以及如何有效使用它。

2. **教學知識（Pedagogical KnowledgePK）**：這涉及到教學方法、策略和課堂管理的知識。它與教學的藝術和科學以及如何有效促進學習有關。

3. **內容知識（Content KnowledgeCK）**：這是有關所教學科目的知識。教師應該對他們所教學的內容有深刻的了解，包括其關鍵概念、原則和理論。

這三種類型的知識交匯在一起，形成了TPACK 框架中的七個知識領域：

- 技術教學知識（Technological Pedagogical Knowledge TPK)：技術知識和教學知識的交匯。這涉及了解如何使用技術進行教學，例如選擇適合特定教育目標的數位工具和策略。

- 技術內容知識（Technological Content Knowledge TCK）：技術知識和內容知識的交匯。這涉及知道如何使用技術有效地教授特定內容。

- 教學內容知識（Pedagogical Content Knowledge PCK）：教學知識和內容知識的交匯。這涉及了解如何使用有效的教學策略來教授特定內容。

- 技術教學內容知識（Technological Pedagogical Content KnowledgeTPACK）：所有三種類型的知識的交匯。這代表了在教學中有效整合科技所需的知識，教師知道如何使用技術有效地教授特定內容。

TPACK 框架對於教師的準備和專業發展非常有價值。它幫助教育工作者認識到在教學中整合技術的重要性，同時強調有效教學法和內容知識的必要性。通過綜合考慮所有這些因素，教育工作者可以明智地決定何時以及如何使用技術來增強學生的學習。

 第3章 體驗教育反思活動之探討與實例／蔡居澤

David A. Kolb提出的"經驗學習循環"（Experiential Learning Cycle）是一個教育理論模型，旨在描述個體如何從經驗中學習，並將學習應用於實際情境。這個模型強調了實際體驗、反思、概念化和應用的過程，被廣泛應用於教育和培訓領域。該模型包括四個主要階段，它們形成了一個循環，不斷重複以促進學習。

以下是Kolb的經驗學習循環的四個主要階段：

1. **實際體驗（Concrete Experience，CE）**：
   - 這是學習過程的起點，涉及通過直接參與活動或體驗情境來收集信息和經驗。這可以是實際的事件、活動或挑戰，讓學習者直接參與其中。

2. **反思觀察（Reflective Observation，RO）**：
   - 在這個階段，學習者反思和觀察他們的實際體驗。他們思考他們的感受、觀點和觀察，並開始形成對這些經驗的意義和理解。

3. **概念化（Abstract Conceptualization，AC）**：
   - 學習者在這個階段嘗試將他們的觀察和反思轉化為概念和理論。他們開始將經驗與現有知識和概念相關聯，形成新的思考模式。

4. **應用（Active Experimentation，AE）**：
   - 最後一個階段涉及將學到的概念和理論應用於新情境或實際行動中。學習者通過實際應用所學來測試新的理念和方法，並不斷調整和改進。

這個循環是動態的，學習者可以不斷重複這些階段，不斷深化他們的理解和能力。Kolb的經驗學習循環理論強調了實際體驗和反思的重要性，並指出學習不僅僅是知識的傳遞，還涉及個體的參與和主動學習。这个模型已被廣泛應用於不同領域的教育和培訓中，以促進更深入和持久的學習。

 第4章 冒險教育課程之規劃、執行與評估／吳崇旗、李晟瑋

體驗教育（Experiential Education）是一種教學和學習方法，強調學生通過實際參與和體驗來獲得知識、技能和理解。這種教育方法強調學習的主動性，學生在實際活動中參與，並通過自己的經驗來掌握新的概念和技能。

參與者透過親身體驗的過程，進行對生活與環境的反思，從中學習知識累積的教育方式。包含: 戶外教育，環境教育，探索教育，冒險教育，服務學習等等。

探索教育和冒險教育都強調學生的主動參與和實際體驗，但它們的目標和方法不同。探索教育更加廣泛，強調技能和知識的應用，而冒險教育則更加專注於個人成長、挑戰和冒險的性質。教育者可以根據學生的需求和學習目標選擇適當的方法。

冒險教育的核心理念是運用<知覺風險>的身體挑戰活動，讓參與者在不確定的環境中接受挑戰，跳脫自我舒適圈，進而獲得正向的成長。透過有目的的計畫活動設計，促使參與者在動態的冒險環境下學習人際之間與個人內在的能力。

"失衡"（Challenge by Choice）強調了參與者自主選擇參與挑戰和風險的權利；目標是平衡挑戰和安全，鼓勵參與者逐漸擴大他們的舒適區，同時尊重他們的個體需求和限制。這個原則有助於創造一個開放、尊重和支持的學習環境，鼓勵學生發展勇氣、自信和冒險精神。

突破舒適圈：突破舒適圈是指參與者挑戰自己的極限，走出日常的舒適區域。這可以是身體上的挑戰，例如攀登高峰或進行體能訓練，也可以是情感上的挑戰，如公開演講或面對恐懼。突破舒適圈有助於學生超越他們的限制，發現新的能力和潛力。

團隊支持：冒險教育通常涉及團隊合作和互相支持。參與者需要依靠團隊成員，共同解決挑戰和完成任務。這有助於建立信任、溝通技巧和領導能力。團隊支持也包括在困難時互相支持和鼓勵。

反思：反思是冒險教育的重要部分。參與者被鼓勵反思他們的經驗，包括挑戰、成功和失敗。這有助於學生從經驗中提取重要的教訓，並應用到未來的情境中。反思也包括了解自己的情感反應、個人成長以及如何更好地應對挑戰。

 第5章 科學本質導向的物理學探究式教學／陳育霖

 第6章 問題導向學習在經濟學教學的實踐與反思／楊智元

問題導向學習（Problem-Based Learning，PBL）是一種教育方法，強調學生通過解決實際問題來學習知識和技能。PBL 的核心理念是通過學生自主探究、合作和反思，培養他們的批判性思維和問題解決能力。以下是問題導向學習的主要特點和步驟：

**特點**：

1. **基於問題**：PBL 的學習過程始於一個具體的現實或虛擬問題，這個問題通常是跨學科的，要求學生整合多個學科的知識。

2. **學生主導**：在 PBL 中，學生是學習的主導者，他們負責探索問題、制定學習目標、找尋資源、討論和解決問題。

3. **小組合作**：學生通常分為小組，共同合作解決問題。這有助於促進合作、溝通和團隊動力。

4. **實踐性學習**：PBL 強調實踐性學習，學生通過解決問題來應用知識，而不僅僅是記住信息。

5. **批判性思維**：學生被鼓勵思考、分析和評估信息，以找到解決問題的方法。

6. **反思和評估**：PBL 強調學習過程的反思和評估，學生不僅解決問題，還要考慮自己的學習過程和改進方法。

**步驟**：

1. **引入問題**：教師引入一個具體問題，通常是一個開放性問題或情境，激發學生的興趣。

2. **小組討論**：學生被分成小組，開始討論問題，提出問題，並確定他們需要了解的知識。

3. **獨立學習**：學生獨立或合作，進行資料搜尋和學習，以回答問題。

4. **小組討論和解決問題**：小組再次集結，討論他們的發現，提出解決問題的建議。

5. **反思和評估**：學生反思他們的學習過程，評估他們的解決方案，並討論如何改進。

6. **結果分享**：學生向整個班級或教師分享他們的解決方案和學習成果。

問題導向學習有助於學生培養深度學習、批判性思維、自主學習和問題解決的能力。它強調了學習的實際應用，幫助學生準備好應對真實世界中的複雜問題。

第7章 師資培育「性教育」課程導入問題導向學習PBL之行動研究／高松景

專案導向學習（Project-Based Learning，PBL）是一種教育方法，通過讓學生參與具體的專案或任務，以實現學習目標。PBL的主要目的是鼓勵學生主動參與、深入學習、培養問題解決和協作能力。以下是專案導向學習的主要特點和步驟：

**特點**：

1. **真實專案**：PBL強調學生參與真實世界的專案或任務，這些專案通常與學科相關且有實際意義。

2. **主動學習**：學生在PBL中是主動學習者，他們需要自主探究、提出問題、制定計劃，並尋找解決方案。

3. **合作和溝通**：PBL通常需要學生進行團隊合作，共同解決複雜問題，這有助於培養溝通和協作技巧。

4. **跨學科**：專案通常涉及多學科的知識和技能，學生需要整合各種學科的知識來解決問題。

5. **反思和評估**：學生需要不斷反思他們的學習過程，並接受評估，以確保達到學習目標。

**步驟**：

1. **專案選擇**：教師或學生選擇一個具體的專案或主題，這個專案應該有挑戰性且與學習目標相關。

2. **計劃和設計**：學生需要制定專案的計劃，包括目標、時間表、資源和任務分工。

3. **研究和學習**：學生展開研究，探索相關知識和資源，以解決專案中的問題。

4. **執行專案**：學生開始實施專案，完成相關任務，通過合作來實現目標。

5. **展示成果**：學生向他人展示他們的專案成果，這可以是報告、演示、展示會等方式。

6. **評估和反思**：學生和教師一同評估學習成果，反思學習過程，討論改進和進一步的學習。

專案導向學習有助於學生在深度學習的同時培養解決實際問題的能力。它鼓勵學生在有意義的上下文中應用知識，培養創造力和批判性思維，同時提高他們的學習動機。此外，PBL也有助於準備學生應對未來職業中的複雜挑戰。

第8章 探究式學習與實踐方法探討／廖弘民、蔡雅薰

探究式學習（Inquiry-Based Learning，簡稱IBL）是一種教學和學習方法，強調學生的主動參與和探究，以解決問題、探索主題或學習新知識。它不僅用於科學教育，還適用於各種學科領域。以下是探究式學習的主要特點和核心原則：

**特點**：

1. **問題導向**：探究式學習始於引人入勝的問題，學生通過提出問題、解決問題或探索問題來啟動學習過程。

2. **主動參與**：學生是學習的主角，他們需要自主思考、提出問題、進行研究、實驗或調查，並從中學習。

3. **探究過程**：學生通過觀察、實驗、研究、討論和反思來發現知識，這有助於他們建立深刻的理解。

4. **合作學習**：探究式學習鼓勵學生在小組中合作，共同解決問題，分享想法，討論發現，從而培養協作和溝通技巧。

5. **反思和評估**：學生需要反思他們的學習過程，評估解決問題的策略，並討論他們的發現和理解。

**核心原則**：

1. **啟發好奇心**：教師應該激發學生的好奇心，提出引人入勝的問題，讓學生願意深入探究。

2. **自主學習**：學生應該有機會自主選擇主題、制定問題、規劃研究，這有助於培養自主學習的能力。

3. **引導和支持**：教師在探究過程中扮演指導者的角色，提供支持、資源和指導，但不是直接傳授知識。

4. **深度理解**：探究式學習旨在培養學生對主題的深度理解，而不僅僅是表面知識。

5. **評估和反思**：評估應該強調學生的學習過程和解決問題的策略，而不僅僅是結果。

探究式學習有助於學生發展批判性思維、問題解決能力、主動學習和持續學習的能力。它強調學習的過程和探究的精神，將學生從被動的知識接受者轉變為主動參與者和獨立思考者。