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研究生: 吳佳蓮
Chai-Lien Wu
論文名稱: 科學探究活動中國小五年級學童科學解釋能力及認識論之研究
Exploring the Development of Fifth-Grade Students’ Explanation Skills and Their Scientific Epistemologies in Inquiry-Based Activities
指導教授: 吳心楷
Wu, Hsin-Kai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 科學教育研究所
Graduate Institute of Science Education
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 171
中文關鍵詞: 認識論科學解釋科學探究
英文關鍵詞: Scientific Epistemology, Scientific Explanation, Inquiry
論文種類: 學術論文
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  • 本研究目的是要探討國小五年級學生在科學探究活動中,科學解釋能力的成長情形,分析學生在科學探究活動中所呈現的科學認識論,進而討論學生在進行探究活動中學生所持有的認識論和解釋能力間的關係。本研究之對象為兩班共69名五年級學生,在五週期間,收集晤談、問卷、教室觀察等多項量化與質性資料,所針對的三項科學解釋能力為:指出變數間的關係、產生解釋的推理過程、提出證據支持主張,而科學認識論是指學生對於科學探究和科學知識的本質的想法,其中分為實務認識論和形式認識論兩部分。資料分析結果顯示,在經過探究活動後,學生產生解釋的推理過程的能力成長趨勢最為明顯,指出變數間關係的能力為次之,提出證據支持主張的能力成長趨勢為最小。學生的形式認識論較偏向於建構主義的認識論;而在實務認識論方面,二十三位焦點學生中,只有九位學生所持有的實務認識論為實徵主義的認識論,其他學生的實務認識論皆是同時混合實徵與建構主義的認識論。在科學解釋能力與認識論的關係方面,形式認識論為建構主義認識論傾向的學生具有較高的解釋能力,而學生的實務認識論若為混合認識論則指出變數間的關係、產生解釋的推理過程的能力和提出證據支持主張的進步較實徵主義觀點的學生為大。另外,根據教室活動的分析發現學生指出變數間的關係、產生解釋的推理過程和提出證據支持主張的能力和他們所呈現的實務認識論有相關性。

    The purpose of the study is to develop students’ explanation skills, explore their scientific epistemologies, and investigate the relationships between students’ explanation skills and scientific epistemologies in inquiry-based learning environment. This study focuses on three explanation skills: “identifying the relationships of variables,” “describing a reasoning process for constructing scientific explanations,” and “using data as evidence,” and scientific epistemologies in this study refer to students’ beliefs about the nature of science (formal epistemology) and their practices of inquiry (practical epistemology). After analyzing quantitative and qualitative data collected from 69 fifth graders in two science classes, the results show that the skill in “describing a reasoning process for constructing scientific explanation” could be more easily developed, and the improvement of skill in “using data as evidence” was the least. The statistical results from a formal epistemology questionnaire show that all students held constructivist epistemological beliefs. However, the findings from practical epistemology interviews and video recordings of inquiry activities reveal that 9 of 23 focus students had empiricist epistemological beliefs, while the others held mixed epistemological beliefs, including both empiricist epistemological beliefs and constructivist epistemological beliefs. In addition, the results of multiple data analyses suggest that students holding mixed epistemological beliefs tended to develop scientific explanation skills more easily than those holding empiricist epistemological beliefs. And according to video recordings of inquiry activities, the development of students’ explanation skills were related to their epistemological beliefs.

    目錄 第一章 緒論 1 第一節 研究背景 1 第二節 研究目的與待答問題 2 第三節 研究重要性 3 第四節 研究限制 3 第五節 名詞釋義 4 第二章 文獻探討 5 第一節 認識論5 第二節 探究教學 15 第三節 科學解釋 23 第三章 研究方法 33 第一節 研究流程 33 第二節 研究對象 34 第三節 研究課程設計 38 第四節 資料收集與分析 46 第四章 研究結果 60 第一節 科學解釋能力之探討 60 第二節 學生所持的認識論 87 第三節 科學認識論和科學解釋能力間的關係 122 第五章 結論與建議 135 第一節 結論 135 第二節 討論 138 第三節 建議 142 參考文獻 145 附錄 151 附錄A 教學詳案151 附錄B 晤談問題 158 附錄C 國小學生形式認識論問卷 160 附錄D 科學解釋能力測驗試題 163 附錄E 科學解釋能力測驗之評分標準 169 附錄F 科學解釋能力前後晤談編碼結果 171 表目錄 表3-2-1 焦點學生自然科學習成績.........................................................................37 表3-4-1 形式認識論問卷.........................................................................................48 表3-4-2 待答問題與資料來源之交互對應表.........................................................50 表3-4-3 科學解釋能力測驗之評分標準舉例說明.................................................51 表3-4-4 科學解釋能力晤談之編碼.........................................................................52 表3-4-5 科學解釋能力教室觀察之編碼.................................................................54 表4-1-1 科學解釋能力測驗整體前後測結果.........................................................60 表4-1-2 指出變數間關係前後測結果.....................................................................61 表4-1-3 產生解釋的推理過程前後測結果.............................................................62 表4-1-4 提出證據支持主張前後測結果.................................................................63 表4-1-5 解釋內容中的科學原理前後測結果.........................................................64 表4-1-6 概念教過與否之前後測結果.....................................................................64 表4-1-7 指出變數間關係的能力之教室編碼結果.................................................80 表4-1-8 焦點學生指出變數間關係的能力之晤談編碼結果.................................81 表4-1-9 產生解釋的推理過程的能力之教室編碼結果.........................................82 表4-1-10 焦點學生產生解釋的推理過程的能力之晤談編碼結.............................83 表4-1-11 提出證據支持主張的能力之教室編碼結果.............................................85 表4-1-12 焦點學生提出證據支持主張的能力之晤談編碼結果.............................85 表4-2-1 形式認識論問卷整體之前後測結果.........................................................87 表4-2-2 形式認識論問卷中科學知識本質之前後測結果.....................................88 表4-2-3 形式認識論問卷中科學探究本質之前後測結果.....................................89 表4-2-4 學生所呈現的實務認識論.......................................................................113 表4-2-5 教師所呈現的實務認識論.......................................................................118 表4-2-6 前後晤談中實務認識論的改變與教室中實務認識論的關係...............119 表4-3-1 科學解釋能力測驗與形式認識論間的相關...........................................122 表4-3-2 科學解釋能力測驗與形式認識論的相關...............................................123 表4-3-3 焦點學生在探究活動中呈現的認識論和科學解釋能力.......................133 圖目錄 圖3-1-1 研究流程圖.................................................................................................34 圖4-1-1 指出變數間的關係之前後測平均.............................................................65 圖4-1-2 產生解釋的推理過程之前後測平均.........................................................65 圖4-1-3 提出證據支持主張之前後測平均.............................................................66 圖4-1-4 指出變數間關係能力之編碼圖.................................................................67 圖4-1-5 產生解釋的推理過程能力之編碼圖.........................................................70 圖4-1-6 提出證據支持主張的能力之編碼圖.........................................................74 圖4-1-7 設計實驗驗證主張的能力之編碼圖.........................................................77 圖4-2-1 科學問題的類型之前後晤談比較圖.........................................................90 圖4-2-2 什麼是科學之前後晤談比較圖.................................................................92 圖4-2-3 科學家在做什麼之前後晤談比較圖.........................................................94 圖4-2-4 科學知識的本質之前後晤談比較圖.........................................................96 圖4-2-5 科學實驗與學校實驗之異同之前後晤談比較圖.....................................98 圖4-2-6 學校實驗與科學實驗異同之前後晤談比較圖........................................99 圖4-2-7 實驗誤差來源之前後晤談比較圖...........................................................100 圖4-2-8 改進實驗的方法之前後晤談比較圖.......................................................102 圖4-2-9 決定實驗結果正確性的標準之前後晤談比較圖...................................104圖4-2-10 實驗與假說不同時所採取的行動之前後晤談比較圖...........................105 圖4-2-11 實驗方法之前後晤談比較圖...................................................................106 圖4-2-12 支持主張證據之前後晤談比較圖...........................................................107 圖4-3-1 解釋能力測驗前後測進步的分數與實務認識論前晤談.......................127 圖4-3-2 指出變數間關係之晤談進步情形與實務認識論前晤談間的關係.......128 圖4-3-3 產生解釋的推理過程之晤談進步情形與實務認識論前晤談間的關係.... ..................................................................................................................129 圖4-3-4 提出證據支持主張之晤談進步情形與實務認識論前晤談間的關係........ ..................................................................................................................130 圖4-3-5 設計實驗驗證主張之晤談進步情形與實務認識論前晤談間的關係....... .................................................................................................................131

    參考文獻

    一、中文部份
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