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1、第二章 学习环教学法(learning cycle teaching strategies)学习环源自于皮亚杰的认知发展理论，有很多研究都证实学习环在教学上对学生的学习是有帮助的，所以以下研究者分成三节来探讨，首先介绍学习环的发展与内容，再来深入认识何谓5E学习环教学模式，最后看国内外5E学习环的应用。 第一節 学习环的学习环的发展与内容学习环源自于皮亚杰的认知发展理论，学习环三个阶段可追溯至1950年代晚期到1960年代早期，在加洲柏克莱大学所进行的SCIS（Science Curriculum Improvement Study）课程研究计划（Lawson, A. E,1995；甘汉銧、熊
2、召弟、钟圣校，1999；钟圣校，1999），在1957年Karplus应邀到国小二年级上课，Karplus发觉这个教学经验很有趣，学生们也很喜欢，因此Karplus想为小学发展一套科学课程。1962年，Karplus和Atkin发展引导发现式教学法； Karplus在1967年提出学习环三阶段，教学阶段分别为探索（Exploration）、发明（Invention）、发现（Discovery）；而后来因这几个名词很多教师都不了解意涵，故Karplus & Lawson在1977年将三阶段改为探索（Exploration）、概念引介（Concept introduction）、概念应用（Conc
3、ept application）（Lawson, A. E,1995；甘汉銧、熊召弟、钟圣校，1999；钟圣校，1999）。而之后Lawson将概念引介改为名词引介(Term introduction)，因为他认为概念是学生自己建构来的，而不是教师所引介的（Lawson, A. E,1995；甘汉銧、熊召弟、钟圣校，1999）。 后来陆陆续续有学者提出不同阶段的学习环，Trowbridge & Bybee(1990)在美国BSCS（Biological Science Curriculum Study）以建构主义观点为基础所发展的5E 学习环教学模式，其教学阶段包括：参与（Engagement
4、）、探索（Exploration）、解释（Explanation）、精致化（Elaboration）、评量（Evaluation）（Bybee1993；Trowbridge & Bybee ,1990）。研究者整理诸多学者的研究（Bybee1993；Driver, R., Asoko, H., Leach, J., Mortimer, E., & Scoti, P. ,1994；Lawson, A. E,1995；Hackett,1991；Trowbridge & Bybee ,1990；王美芬、熊召弟，1995；甘汉銧、熊召弟、钟圣校，1999；许顺钦，2003；钟圣校，1999）修正之后，
5、归纳出以下学习环的发展沿革，如表2-1。表2-1 学习环的发展沿革学者年代阶段内容Karplus等人1957开始进行SCIS课程计划。Karplus &Their1967 探索（Exploration）发明（Invention）发现（Discovery）1967年Karplus &Their出版一本着作，在首先明确提出探索、发明、发现三个阶段（许荣富、杨文金、洪振方，1990），而1970年在SCIS教师手册首次提出学习环这个用语（Lawson, A. E.、Abraham, M.R.& Renner,J.W., 1989）。Karplus &Lawson 1977 探索（Exploratio
6、n）概念引介（Concept introduction)概念应用(Concept application对于Karplus & Their提出的三阶段，很多教师不了解，探索、发明、发现的意涵，于是将三阶段改为探索、概念引介、概念应用（Lawson, A. E,1995）。Erikson1979 经验（Experience manoeuvres）发现异例（Anomolymanoeuvres）重整概念（restructing manoeuvres）在布鲁纳的教学理念上加入皮亚杰对认知的看法，强调制造认知冲突，透过调适，以形成进一步的概念。Nussbaum &Novick1982 找出学生的另有架构
7、制造概念冲突鼓励认知调适Abraham &Renner 等1983 经验诠释概念深入Smith & Good等1984预测探索（Exploration）概念引介概念应用(Concept application认知科学和人工智能理论者建议增加预测阶段到学习环作为教学步骤的第一阶段。Lawson 等1988探索（Exploration）名词引介（Term introduction)概念应用(Concept application )Lawson 认为概念是学习者本身建构出来的，无法经由教师引介得来。教师只是在介绍名词而已，因此以将Karplus &Lawson三阶段中的名词引介代替概念引介（Law
8、son, A. E,1995）。Trowbridge & Bybee1990参与(Engagement)探索(Exploration)解释(Explanation)精致化(Elaboration)评量(Evaluation)BSCS 课程是设计给小学生，具建构性的5E 学习环教学模式（Trowbridge & Bybee ,1990）Hackett 1991导入探索（Exploration）发展应用用以指导发现调查和其他的儿童课程。Westhrooks &Rogers1994解释验证假设设计实验能够加强九年级生的物理课程的过程技能和逻辑思考的能力（引自许顺钦，2003）自己有加有改，那要怎么写
9、引用这些不同阶段的学习环教学模式后来被广泛使用（许顺钦，2003），在运用学习环教学策略时要按其顺序来教学，否则不再是学习环教学策略（Lawson，AbrahamRenner,1989），上面我们看到每个学者都提出不同的学习环阶段，虽然名称不同，但教学流程相似，以下举几个学者所提出的学习环阶段，并简要的说明其内容：一、 Karplus & Their的三阶段学习环教学模式，是Karplus所提，他在美国国家科学基金会（National Science Foundation，简称 NSF）支持下，与 一群志同道合的小学科学教师，以布鲁纳的发现教学理论为基础，发展出 一套命名为学习环（learni
10、ng cycle）的三阶段教学步骤，这套模式后来被广泛引用，也被不同专家略作修改或更名，但基本观念不变（钟圣校，1998）。Karplus等人将学习环经过一连串的发展，最后才明确提出探索、发明、发现三阶段的学习环教学法。其后三阶段学习环教学法被多位知名的科教学者修正其内容及更名。学习环教学中，教师所扮演的角色不再是一个知识的传输者，而是一方面倾听和注意学童再探索时进展情形的观察者，一方面也是引导学生注意他们的摸索与重要的科学概念间相互关系的引导者（姚珩，民83）。学习环的三阶段教学模式图如下图 2-11.探索(學生親自操作）2.發明；概念引介（概念形成及命名）3.發現；概念應用（應用概念於新情
11、境）图 2-1 学习环的三阶段教学模式图（姚珩，1994）二、 Karplus & Lawson的三阶段对于Karplus & Their提出的三阶段，很多教师不了解，探索、发明、发现的意涵，于是Karplus & Their将三阶段改为探索(Exploration)、概念引介(Concept Introduction)、概念应用(Concept Application)（Lawson, A. E, 1995）。指出此三阶段内涵如下如2-2图：（一）探索(Exploration)：教师要针对想要教导的概念及要培养的科学方法，安排教学情境，提供学生感兴趣的观察事件，引发学生探索；而学生能亲自操作
12、，并在过程中和同学合作、讨论、及交换意见。（二）概念引介(Concept Introduction)：教师要搜集学生的探索经验，加以综合，当学生尝试用自己的话述说某概念时，教师将科学习惯用的术语或名词介绍给学生，协助他们形成更完整的科学概念；而学生在此阶段必须要将探索的结果发表出来，并与同学及老师讨论，从而形成较成熟的科学概念。（三）概念应用 (Concept Application)： 教师在此阶段要陈述一个或多个新情境或提出新问题，让学生应用已学习到的概念，而学生要将发展出来的概念活用于新情境，解答相关问题。探 索 (Exploration)學生與教材及彼此之間交互作用概 念 引介(Con
13、cept Introduction)對物體或事物命名概 念 應 用 (Concept Application)學生應用知識於新的情境图2-2 三段式学习环（引自Barman,1992）三、 Lawson 等人的三阶段Lawson，Abraham和Renner（1989）将学习环分为描述型（descriptive） 、经验外展型（empirical-abductive）、假说演绎型（hypothetical-deductive）三种类型，它们之间原始的差异在于学生由纯粹描述的形式搜集资料或用受控形式先建立测试的另有假说，两者间程度上的不同。（一） 描述型（descriptive）学生于特定情境中
14、发现和描述某一经验的心智模型（探索），着教师给予新的名称（名词引介），然后此心智模式在学生与教师仅描述其观察到的现象（概念应用），并未给予现象的解释，如2-3图。亦即学生只重在回答什么？而不是为什么？。探索（發現，描述）概念應用名詞引介特定情境心智模式探索（Exploration）确认新的名词名词引介（Term introduction)新的情境概念应用(Concept application )图2-3描述型学习环（引自黄慧琳，1995）（二） 经验外展型（empirical-abductive）学生再次于特定情境中发现和描述某一经验的心智模式（探索），进一步产生该心智模式的可能原因（外展），此过程需要运用模拟推理以专换原有语词到新情境中（名词引介），在名词引介过程中，可由教师或学生两者共同参与，学生循着教师的引导，详察在探索阶段搜集的资料与其他已知的现象是否能证实该假说（概念应用）如图2-4。换言之，以描述的形式做观察，但更进一步形成可能原因与初步的测试。比較探索（發現，描述）概念應用外展（類比，推理）名詞引介特定情境心智模式形成假说探索（Exploration）检测新的名词名词引介（Term introduction)新的情境概念应用(Concept application )
