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Let our Students Teach! Teaching as a Way of Mastering Knowledge Gert C. Grobler Carmel Divine Grace Foundation Secondary School There is a saying, that is attributed to Yogi Bhajan, that goes “If you want to learn something, read about it. If you want to understand something, write about it. If you want to master something, teach it.” As any teacher knows, these words are very true. We are often challenged with changes in the curricula, innovations in technology and changes in school policies, but we can’t just throw our hands in the air in despair and wait for it all to go away. We need to read, write and ultimately teach. Most often it is when we analyse, teach and explain new content to others, that we fully grasp the content and become confident masters with the ability to apply the new knowledge. Currently, except for the normal changes in the curricula, we are also challenged with e-learning. Technology changes at the speed of light and it often feels that as soon as we have mastered one set of online tools, two or three newer, better applications or programs have been released. Here too, we can only stay up to date through lifelong learning, by continuing to read up on the new trends, by writing lessons where we incorporate these tools and by teaching our students how to use these tools in and outside of class. Another big challenge that we all are faced with is the emphasis on STEM education. According to the Curriculum Development Council (2015) the purpose of STEM education is “ to nurture students to become effective lifelong learners equipped with appropriate knowledge, generic skills as well as values and attitudes necessary for facing challenges in the 21st century”. It can be accomplished by strengthening “the ability of students to integrate and apply their knowledge and skills across different subject disciplines through solving daily life problems with practical solutions and innovative designs.” And this should be done through the following six strategies that were proposed: (1) Renew the curricula of Science, Technology and Mathematics Education KLAs; (2) Enrich learning activities for students; (3) Provide learning and teaching resources; (4) Enhance professional development of schools and teachers; (5) Strengthen partnerships with community key stakeholders; and (6) Conduct reviews and disseminate good practices (Curriculum Development Council, 2015). In order for us, as teachers, to be able to fulfill the expectations of STEM education we can’t just continue to teach in the same manner as what we always have. We need to read more about ways to make STEM relevant to our students, how to make it interesting and how to incorporate hands on learning activities into our classes. We need to rewrite our lesson plans and design learning and teaching resources that can help us and improve teaching and learning. We need to talk to the other teachers in our own departments, teachers in the other departments in our schools, teachers in other schools and members of our community in 79 Let our Students Teach! Teaching as a Way of Mastering Knowledge Hong Kong Science Teachers’ Journal 2016 Volume 32 香港數理教育學會會刊2016年總第32期

Let our Students Teach! 參考 Teaching as a Way of Mastering

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參考

高敬文(1999)質化研究方法論台北師大書苑

課程發展議會(2011)小學常識科課程指引(小一至小六)

Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Gert C Grobler

Carmel Divine Grace Foundation Secondary School There is a saying that is attributed to Yogi Bhajan that goes ldquoIf you want to learn something read about it If you want to understand something write about it If you want to master something teach itrdquo As any teacher knows these words are very true We are often challenged with changes in the curricula innovations in technology and changes in school policies but we canrsquot just throw our hands in the air in despair and wait for it all to go away We need to read write and ultimately teach Most often it is when we analyse teach and explain new content to others that we fully grasp the content and become confident masters with the ability to apply the new knowledge Currently except for the normal changes in the curricula we are also challenged with e-learning Technology changes at the speed of light and it often feels that as soon as we have mastered one set of online tools two or three newer better applications or programs have been released Here too we can only stay up to date through lifelong learning by continuing to read up on the new trends by writing lessons where we incorporate these tools and by teaching our students how to use these tools in and outside of class Another big challenge that we all are faced with is the emphasis on STEM education According to the Curriculum Development Council (2015) the purpose of STEM education is ldquo to nurture students to become effective lifelong learners equipped with appropriate knowledge generic skills as well as values and attitudes necessary for facing challenges in the 21st centuryrdquo It can be accomplished by strengthening ldquothe ability of students to integrate and apply their knowledge and skills across different subject disciplines through solving daily life problems with practical solutions and innovative designsrdquo And this should be done through the following six strategies that were proposed (1) Renew the curricula of Science Technology and Mathematics Education KLAs (2) Enrich learning activities for students (3) Provide learning and teaching resources (4) Enhance professional development of schools and teachers (5) Strengthen partnerships with community key stakeholders and (6) Conduct reviews and disseminate good practices (Curriculum Development Council 2015) In order for us as teachers to be able to fulfill the expectations of STEM education we canrsquot just continue to teach in the same manner as what we always have We need to read more about ways to make STEM relevant to our students how to make it interesting and how to incorporate hands on learning activities into our classes We need to rewrite our lesson plans and design learning and teaching resources that can help us and improve teaching and learning We need to talk to the other teachers in our own departments teachers in the other departments in our schools teachers in other schools and members of our community in

79Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 79 2016919 115551

order to share ideas and build partnerships for only through collaboration can we plan meaningful interdisciplinary activities for our students Lastly we need to teach according to the six STEM application strategies we need to teach what we have planned and through the teaching we will master STEM education for only by teaching will we be able to assess what works and what doesnrsquot what needs to be discarded and what needs to be improved If teaching is the way that teachers master their subjects what about our students It would be logical to assume that the method of mastering knowledge by teaching should also be beneficial to students This year we did a repeat of our Interdisciplinary Forensic Science Programme as reported in Grobler (2015) Before the programme was run for a second time it was assessed revised tweaked and further improved This year however we required the participants of the Forensic Science Programme to also participate in the Gopher Science Labs Progamme The Gopher Science Labs (GSL) is developed by both the Royal Society of Biology and the Biomedical Society and is a peer to peer learning programme where secondary school students teach a range of science activities to primary school students The principles of the activities are simple enough for primary school students to understand but also interesting and hands on as to encourage studentsrsquo curiosity in science Primary school students learn through experiential learning and have a great time with science but I am of the opinion that the secondary school students reap the most benefits We divided our students in groups of three and assigned each group an experiment to teach the primary school students The Gopher Science Labs consist of a series of short experiments including ldquoWhy do slugs and snails need slimerdquo ldquoDo you see what I seerdquo ldquoCan you beat the testrdquo ldquoThe Lemon Batteryrdquo and ldquoDonrsquot blow itrdquo There are also some longer experiments and we chose ldquoWhy do leaves change colour in autumnrdquo this experiment works on the principle of chromatography and ldquoThe marvellous colour changing cabbagerdquo that introduce the concept of acids and bases For each of the shorter experiments the students had to plan how to teach their experiment and had to make a display board where they explained the concept that they wanted to teach This helped them to think through the process and plan how they were going to teach the experiments in a manner that the primary students could understand Another requirement for our secondary school student-presenters was to plan what they were going to say and to write a script that was then read and commented on by the English Language teachers They were not required to recite their scripts but again it forced them to think about what they were going to say while teaching and the English

Language teachers guided them in the use of correct language The students presenting the longer experiments had to do the same as the students teaching the shorter experiments except that they had to make a PowerPoint to guide themselves and the primary students through the experiments instead of a display board We invited the primary schools in our area to send teams consisting of four P5 students per team to join the event We divided the primary school students into two groups The one group went to the one laboratory where each team was taught one of the shorter experiments by our secondary students When they were all ready they rotated to the next experiment and so on till each team had visited all the different shorter experiments In the adjacent room the other half of the students conducted the longer experiments as facilitated by our other secondary school students there All experiments were taught by the secondary school students and all the hands on experiments were done by

the primary school students The teachers only acted as facilitators Not only did our secondary students develop their skills in planning organisation communication and presentation but also they really improved their self-confidence and public speaking skills too I have invited some students to share their experiences and thoughts of the Gopher Science Labs event and this is what they had to say Before I participated in this event I thought that preparing materials to teach primary school students would be easy since the steps and principle of the experiment are written on the papers given to us and we only had to follow them However when my group mates and I were preparing for this event I understood why people always appreciate the hard work of teachers We spent more than 3 hours testing the experiment we were going to teach which has only 8 steps not to mention the preparation of the scripts and the PowerPoint Besides it was hard to get all our group members to understand the theory behind the experiment and to find a suitable time for us to gather since most of us were working on other projects or had to attend several classes On the other hand I have benefited a lot from this event I have become more confident in speaking in English as I had to assist and explain the experiment to the primary school students in English Moreover my ability to work in a group improved Last but not least without a doubt I have improved my knowledge in science and look forward to learning new scientific knowledge in the coming school year (HO WAI TING from class 3B) I am so glad to have had this opportunity to teach some interesting scientific experiments to the primary five students During this programme I have improved my English speaking skills By teaching the students I have also learnt the theory behind the experiment I was responsible for the soap powered boat experiment and we had to prepare all the materials and the script The soap powered boat experiment is a simple experiment which the primary school students can try at

80 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

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order to share ideas and build partnerships for only through collaboration can we plan meaningful interdisciplinary activities for our students Lastly we need to teach according to the six STEM application strategies we need to teach what we have planned and through the teaching we will master STEM education for only by teaching will we be able to assess what works and what doesnrsquot what needs to be discarded and what needs to be improved If teaching is the way that teachers master their subjects what about our students It would be logical to assume that the method of mastering knowledge by teaching should also be beneficial to students This year we did a repeat of our Interdisciplinary Forensic Science Programme as reported in Grobler (2015) Before the programme was run for a second time it was assessed revised tweaked and further improved This year however we required the participants of the Forensic Science Programme to also participate in the Gopher Science Labs Progamme The Gopher Science Labs (GSL) is developed by both the Royal Society of Biology and the Biomedical Society and is a peer to peer learning programme where secondary school students teach a range of science activities to primary school students The principles of the activities are simple enough for primary school students to understand but also interesting and hands on as to encourage studentsrsquo curiosity in science Primary school students learn through experiential learning and have a great time with science but I am of the opinion that the secondary school students reap the most benefits We divided our students in groups of three and assigned each group an experiment to teach the primary school students The Gopher Science Labs consist of a series of short experiments including ldquoWhy do slugs and snails need slimerdquo ldquoDo you see what I seerdquo ldquoCan you beat the testrdquo ldquoThe Lemon Batteryrdquo and ldquoDonrsquot blow itrdquo There are also some longer experiments and we chose ldquoWhy do leaves change colour in autumnrdquo this experiment works on the principle of chromatography and ldquoThe marvellous colour changing cabbagerdquo that introduce the concept of acids and bases For each of the shorter experiments the students had to plan how to teach their experiment and had to make a display board where they explained the concept that they wanted to teach This helped them to think through the process and plan how they were going to teach the experiments in a manner that the primary students could understand Another requirement for our secondary school student-presenters was to plan what they were going to say and to write a script that was then read and commented on by the English Language teachers They were not required to recite their scripts but again it forced them to think about what they were going to say while teaching and the English

Language teachers guided them in the use of correct language The students presenting the longer experiments had to do the same as the students teaching the shorter experiments except that they had to make a PowerPoint to guide themselves and the primary students through the experiments instead of a display board We invited the primary schools in our area to send teams consisting of four P5 students per team to join the event We divided the primary school students into two groups The one group went to the one laboratory where each team was taught one of the shorter experiments by our secondary students When they were all ready they rotated to the next experiment and so on till each team had visited all the different shorter experiments In the adjacent room the other half of the students conducted the longer experiments as facilitated by our other secondary school students there All experiments were taught by the secondary school students and all the hands on experiments were done by

the primary school students The teachers only acted as facilitators Not only did our secondary students develop their skills in planning organisation communication and presentation but also they really improved their self-confidence and public speaking skills too I have invited some students to share their experiences and thoughts of the Gopher Science Labs event and this is what they had to say Before I participated in this event I thought that preparing materials to teach primary school students would be easy since the steps and principle of the experiment are written on the papers given to us and we only had to follow them However when my group mates and I were preparing for this event I understood why people always appreciate the hard work of teachers We spent more than 3 hours testing the experiment we were going to teach which has only 8 steps not to mention the preparation of the scripts and the PowerPoint Besides it was hard to get all our group members to understand the theory behind the experiment and to find a suitable time for us to gather since most of us were working on other projects or had to attend several classes On the other hand I have benefited a lot from this event I have become more confident in speaking in English as I had to assist and explain the experiment to the primary school students in English Moreover my ability to work in a group improved Last but not least without a doubt I have improved my knowledge in science and look forward to learning new scientific knowledge in the coming school year (HO WAI TING from class 3B) I am so glad to have had this opportunity to teach some interesting scientific experiments to the primary five students During this programme I have improved my English speaking skills By teaching the students I have also learnt the theory behind the experiment I was responsible for the soap powered boat experiment and we had to prepare all the materials and the script The soap powered boat experiment is a simple experiment which the primary school students can try at

81Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

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home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

82 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Extracting colour pigments from leaves in order to find out why leaves change colour in Autumn

When teaching it is important to have clear visuals to guide your students

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home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

83Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Learning about lung capacity and how to calculate volume

Angles and peripheral vision were the topics in the Can you see what I see experiment

Fruit can produce electricity

Your hands can get dirty when you learn about why snails and slugs need slime

If the names of the colours are printed in different colours than what words say how fast can you name the colours

We found out how and why a boat can be powered by soap

We learned about acids and bases and how to use purple cabbage juice as an indicator

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在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 87 2016919 115556

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

National Science Teachers Association (2000) NSTA position statement the nature of science Arlington VA National Science Teachers Association Press

Osborne J Collins S Ratcliffe M Millar R amp Duschl R (2003) What ideas-about-science should be taught in school science A Delphi study of the expert community Journal of Research in Science Teaching 40(7) 692-720

Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

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Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

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Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

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Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

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Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

order to share ideas and build partnerships for only through collaboration can we plan meaningful interdisciplinary activities for our students Lastly we need to teach according to the six STEM application strategies we need to teach what we have planned and through the teaching we will master STEM education for only by teaching will we be able to assess what works and what doesnrsquot what needs to be discarded and what needs to be improved If teaching is the way that teachers master their subjects what about our students It would be logical to assume that the method of mastering knowledge by teaching should also be beneficial to students This year we did a repeat of our Interdisciplinary Forensic Science Programme as reported in Grobler (2015) Before the programme was run for a second time it was assessed revised tweaked and further improved This year however we required the participants of the Forensic Science Programme to also participate in the Gopher Science Labs Progamme The Gopher Science Labs (GSL) is developed by both the Royal Society of Biology and the Biomedical Society and is a peer to peer learning programme where secondary school students teach a range of science activities to primary school students The principles of the activities are simple enough for primary school students to understand but also interesting and hands on as to encourage studentsrsquo curiosity in science Primary school students learn through experiential learning and have a great time with science but I am of the opinion that the secondary school students reap the most benefits We divided our students in groups of three and assigned each group an experiment to teach the primary school students The Gopher Science Labs consist of a series of short experiments including ldquoWhy do slugs and snails need slimerdquo ldquoDo you see what I seerdquo ldquoCan you beat the testrdquo ldquoThe Lemon Batteryrdquo and ldquoDonrsquot blow itrdquo There are also some longer experiments and we chose ldquoWhy do leaves change colour in autumnrdquo this experiment works on the principle of chromatography and ldquoThe marvellous colour changing cabbagerdquo that introduce the concept of acids and bases For each of the shorter experiments the students had to plan how to teach their experiment and had to make a display board where they explained the concept that they wanted to teach This helped them to think through the process and plan how they were going to teach the experiments in a manner that the primary students could understand Another requirement for our secondary school student-presenters was to plan what they were going to say and to write a script that was then read and commented on by the English Language teachers They were not required to recite their scripts but again it forced them to think about what they were going to say while teaching and the English

Language teachers guided them in the use of correct language The students presenting the longer experiments had to do the same as the students teaching the shorter experiments except that they had to make a PowerPoint to guide themselves and the primary students through the experiments instead of a display board We invited the primary schools in our area to send teams consisting of four P5 students per team to join the event We divided the primary school students into two groups The one group went to the one laboratory where each team was taught one of the shorter experiments by our secondary students When they were all ready they rotated to the next experiment and so on till each team had visited all the different shorter experiments In the adjacent room the other half of the students conducted the longer experiments as facilitated by our other secondary school students there All experiments were taught by the secondary school students and all the hands on experiments were done by

the primary school students The teachers only acted as facilitators Not only did our secondary students develop their skills in planning organisation communication and presentation but also they really improved their self-confidence and public speaking skills too I have invited some students to share their experiences and thoughts of the Gopher Science Labs event and this is what they had to say Before I participated in this event I thought that preparing materials to teach primary school students would be easy since the steps and principle of the experiment are written on the papers given to us and we only had to follow them However when my group mates and I were preparing for this event I understood why people always appreciate the hard work of teachers We spent more than 3 hours testing the experiment we were going to teach which has only 8 steps not to mention the preparation of the scripts and the PowerPoint Besides it was hard to get all our group members to understand the theory behind the experiment and to find a suitable time for us to gather since most of us were working on other projects or had to attend several classes On the other hand I have benefited a lot from this event I have become more confident in speaking in English as I had to assist and explain the experiment to the primary school students in English Moreover my ability to work in a group improved Last but not least without a doubt I have improved my knowledge in science and look forward to learning new scientific knowledge in the coming school year (HO WAI TING from class 3B) I am so glad to have had this opportunity to teach some interesting scientific experiments to the primary five students During this programme I have improved my English speaking skills By teaching the students I have also learnt the theory behind the experiment I was responsible for the soap powered boat experiment and we had to prepare all the materials and the script The soap powered boat experiment is a simple experiment which the primary school students can try at

80 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

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order to share ideas and build partnerships for only through collaboration can we plan meaningful interdisciplinary activities for our students Lastly we need to teach according to the six STEM application strategies we need to teach what we have planned and through the teaching we will master STEM education for only by teaching will we be able to assess what works and what doesnrsquot what needs to be discarded and what needs to be improved If teaching is the way that teachers master their subjects what about our students It would be logical to assume that the method of mastering knowledge by teaching should also be beneficial to students This year we did a repeat of our Interdisciplinary Forensic Science Programme as reported in Grobler (2015) Before the programme was run for a second time it was assessed revised tweaked and further improved This year however we required the participants of the Forensic Science Programme to also participate in the Gopher Science Labs Progamme The Gopher Science Labs (GSL) is developed by both the Royal Society of Biology and the Biomedical Society and is a peer to peer learning programme where secondary school students teach a range of science activities to primary school students The principles of the activities are simple enough for primary school students to understand but also interesting and hands on as to encourage studentsrsquo curiosity in science Primary school students learn through experiential learning and have a great time with science but I am of the opinion that the secondary school students reap the most benefits We divided our students in groups of three and assigned each group an experiment to teach the primary school students The Gopher Science Labs consist of a series of short experiments including ldquoWhy do slugs and snails need slimerdquo ldquoDo you see what I seerdquo ldquoCan you beat the testrdquo ldquoThe Lemon Batteryrdquo and ldquoDonrsquot blow itrdquo There are also some longer experiments and we chose ldquoWhy do leaves change colour in autumnrdquo this experiment works on the principle of chromatography and ldquoThe marvellous colour changing cabbagerdquo that introduce the concept of acids and bases For each of the shorter experiments the students had to plan how to teach their experiment and had to make a display board where they explained the concept that they wanted to teach This helped them to think through the process and plan how they were going to teach the experiments in a manner that the primary students could understand Another requirement for our secondary school student-presenters was to plan what they were going to say and to write a script that was then read and commented on by the English Language teachers They were not required to recite their scripts but again it forced them to think about what they were going to say while teaching and the English

Language teachers guided them in the use of correct language The students presenting the longer experiments had to do the same as the students teaching the shorter experiments except that they had to make a PowerPoint to guide themselves and the primary students through the experiments instead of a display board We invited the primary schools in our area to send teams consisting of four P5 students per team to join the event We divided the primary school students into two groups The one group went to the one laboratory where each team was taught one of the shorter experiments by our secondary students When they were all ready they rotated to the next experiment and so on till each team had visited all the different shorter experiments In the adjacent room the other half of the students conducted the longer experiments as facilitated by our other secondary school students there All experiments were taught by the secondary school students and all the hands on experiments were done by

the primary school students The teachers only acted as facilitators Not only did our secondary students develop their skills in planning organisation communication and presentation but also they really improved their self-confidence and public speaking skills too I have invited some students to share their experiences and thoughts of the Gopher Science Labs event and this is what they had to say Before I participated in this event I thought that preparing materials to teach primary school students would be easy since the steps and principle of the experiment are written on the papers given to us and we only had to follow them However when my group mates and I were preparing for this event I understood why people always appreciate the hard work of teachers We spent more than 3 hours testing the experiment we were going to teach which has only 8 steps not to mention the preparation of the scripts and the PowerPoint Besides it was hard to get all our group members to understand the theory behind the experiment and to find a suitable time for us to gather since most of us were working on other projects or had to attend several classes On the other hand I have benefited a lot from this event I have become more confident in speaking in English as I had to assist and explain the experiment to the primary school students in English Moreover my ability to work in a group improved Last but not least without a doubt I have improved my knowledge in science and look forward to learning new scientific knowledge in the coming school year (HO WAI TING from class 3B) I am so glad to have had this opportunity to teach some interesting scientific experiments to the primary five students During this programme I have improved my English speaking skills By teaching the students I have also learnt the theory behind the experiment I was responsible for the soap powered boat experiment and we had to prepare all the materials and the script The soap powered boat experiment is a simple experiment which the primary school students can try at

81Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 81 2016919 115551

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

82 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Extracting colour pigments from leaves in order to find out why leaves change colour in Autumn

When teaching it is important to have clear visuals to guide your students

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 82 2016919 115552

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

83Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Learning about lung capacity and how to calculate volume

Angles and peripheral vision were the topics in the Can you see what I see experiment

Fruit can produce electricity

Your hands can get dirty when you learn about why snails and slugs need slime

If the names of the colours are printed in different colours than what words say how fast can you name the colours

We found out how and why a boat can be powered by soap

We learned about acids and bases and how to use purple cabbage juice as an indicator

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 83 2016919 115553

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 85 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 107 2016919 115616

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

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schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

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schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

order to share ideas and build partnerships for only through collaboration can we plan meaningful interdisciplinary activities for our students Lastly we need to teach according to the six STEM application strategies we need to teach what we have planned and through the teaching we will master STEM education for only by teaching will we be able to assess what works and what doesnrsquot what needs to be discarded and what needs to be improved If teaching is the way that teachers master their subjects what about our students It would be logical to assume that the method of mastering knowledge by teaching should also be beneficial to students This year we did a repeat of our Interdisciplinary Forensic Science Programme as reported in Grobler (2015) Before the programme was run for a second time it was assessed revised tweaked and further improved This year however we required the participants of the Forensic Science Programme to also participate in the Gopher Science Labs Progamme The Gopher Science Labs (GSL) is developed by both the Royal Society of Biology and the Biomedical Society and is a peer to peer learning programme where secondary school students teach a range of science activities to primary school students The principles of the activities are simple enough for primary school students to understand but also interesting and hands on as to encourage studentsrsquo curiosity in science Primary school students learn through experiential learning and have a great time with science but I am of the opinion that the secondary school students reap the most benefits We divided our students in groups of three and assigned each group an experiment to teach the primary school students The Gopher Science Labs consist of a series of short experiments including ldquoWhy do slugs and snails need slimerdquo ldquoDo you see what I seerdquo ldquoCan you beat the testrdquo ldquoThe Lemon Batteryrdquo and ldquoDonrsquot blow itrdquo There are also some longer experiments and we chose ldquoWhy do leaves change colour in autumnrdquo this experiment works on the principle of chromatography and ldquoThe marvellous colour changing cabbagerdquo that introduce the concept of acids and bases For each of the shorter experiments the students had to plan how to teach their experiment and had to make a display board where they explained the concept that they wanted to teach This helped them to think through the process and plan how they were going to teach the experiments in a manner that the primary students could understand Another requirement for our secondary school student-presenters was to plan what they were going to say and to write a script that was then read and commented on by the English Language teachers They were not required to recite their scripts but again it forced them to think about what they were going to say while teaching and the English

Language teachers guided them in the use of correct language The students presenting the longer experiments had to do the same as the students teaching the shorter experiments except that they had to make a PowerPoint to guide themselves and the primary students through the experiments instead of a display board We invited the primary schools in our area to send teams consisting of four P5 students per team to join the event We divided the primary school students into two groups The one group went to the one laboratory where each team was taught one of the shorter experiments by our secondary students When they were all ready they rotated to the next experiment and so on till each team had visited all the different shorter experiments In the adjacent room the other half of the students conducted the longer experiments as facilitated by our other secondary school students there All experiments were taught by the secondary school students and all the hands on experiments were done by

the primary school students The teachers only acted as facilitators Not only did our secondary students develop their skills in planning organisation communication and presentation but also they really improved their self-confidence and public speaking skills too I have invited some students to share their experiences and thoughts of the Gopher Science Labs event and this is what they had to say Before I participated in this event I thought that preparing materials to teach primary school students would be easy since the steps and principle of the experiment are written on the papers given to us and we only had to follow them However when my group mates and I were preparing for this event I understood why people always appreciate the hard work of teachers We spent more than 3 hours testing the experiment we were going to teach which has only 8 steps not to mention the preparation of the scripts and the PowerPoint Besides it was hard to get all our group members to understand the theory behind the experiment and to find a suitable time for us to gather since most of us were working on other projects or had to attend several classes On the other hand I have benefited a lot from this event I have become more confident in speaking in English as I had to assist and explain the experiment to the primary school students in English Moreover my ability to work in a group improved Last but not least without a doubt I have improved my knowledge in science and look forward to learning new scientific knowledge in the coming school year (HO WAI TING from class 3B) I am so glad to have had this opportunity to teach some interesting scientific experiments to the primary five students During this programme I have improved my English speaking skills By teaching the students I have also learnt the theory behind the experiment I was responsible for the soap powered boat experiment and we had to prepare all the materials and the script The soap powered boat experiment is a simple experiment which the primary school students can try at

81Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 81 2016919 115551

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

82 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Extracting colour pigments from leaves in order to find out why leaves change colour in Autumn

When teaching it is important to have clear visuals to guide your students

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home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

83Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Learning about lung capacity and how to calculate volume

Angles and peripheral vision were the topics in the Can you see what I see experiment

Fruit can produce electricity

Your hands can get dirty when you learn about why snails and slugs need slime

If the names of the colours are printed in different colours than what words say how fast can you name the colours

We found out how and why a boat can be powered by soap

We learned about acids and bases and how to use purple cabbage juice as an indicator

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 83 2016919 115553

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 85 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 87 2016919 115556

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 111 2016919 115619

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 112 2016919 115621

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

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Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

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Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

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119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

82 Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Extracting colour pigments from leaves in order to find out why leaves change colour in Autumn

When teaching it is important to have clear visuals to guide your students

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 82 2016919 115552

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

83Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Learning about lung capacity and how to calculate volume

Angles and peripheral vision were the topics in the Can you see what I see experiment

Fruit can produce electricity

Your hands can get dirty when you learn about why snails and slugs need slime

If the names of the colours are printed in different colours than what words say how fast can you name the colours

We found out how and why a boat can be powered by soap

We learned about acids and bases and how to use purple cabbage juice as an indicator

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在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

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117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

home and I am happy that they liked the experiment and were amazed by it (WONG CHUNG YI from class 4C) This was my first time to teach primary school students as a teacher Therefore I was quite nervous about it especially when I was going to guide them through experiments and explain the theory behind it Before the day of the event we had done a lot of rehearsals and preparation work in order to avoid mistakes and errors Considering that the primary students may not easily understand the theory and some nouns we had to try our best to adjust the wording and had to make the explanations as fun as possible The performance of the primary school students surpassed my expectations as most of them were really active and willing to answer the questions This made the activity a lot more fun and enjoyable Therefore I really thank them for their active participation and I truly hope that they could learn things during the activity (WONG YEE KEI from class 4C) The success of the Gopher Science Labs event as well as the feedback from the teachers and students prove without a doubt that both teachers and students learn things by reading about it understand things by writing about it and truly master knowledge and skills by teaching content We should give our students more opportunities to teach References Curriculum Development Council (2015) Promotion of STEM Education Unleashing Potential in

Innovation Overwiew Grobler GC (2015) Interdisciplinary Forensic Science Programme Hong Kong Teacherrsquos

Journal 31 14-17 GSL httpswwwrsborgukeducationteaching-resourcessecondary-schoolsgopher-science-labs

83Let our Students Teach Teaching as a Way of Mastering Knowledge

Learning about lung capacity and how to calculate volume

Angles and peripheral vision were the topics in the Can you see what I see experiment

Fruit can produce electricity

Your hands can get dirty when you learn about why snails and slugs need slime

If the names of the colours are printed in different colours than what words say how fast can you name the colours

We found out how and why a boat can be powered by soap

We learned about acids and bases and how to use purple cabbage juice as an indicator

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在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

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1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 87 2016919 115556

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 107 2016919 115616

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

National Science Teachers Association (2000) NSTA position statement the nature of science Arlington VA National Science Teachers Association Press

Osborne J Collins S Ratcliffe M Millar R amp Duschl R (2003) What ideas-about-science should be taught in school science A Delphi study of the expert community Journal of Research in Science Teaching 40(7) 692-720

Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

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Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

National Science Teachers Association (2000) NSTA position statement the nature of science Arlington VA National Science Teachers Association Press

Osborne J Collins S Ratcliffe M Millar R amp Duschl R (2003) What ideas-about-science should be taught in school science A Delphi study of the expert community Journal of Research in Science Teaching 40(7) 692-720

Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

84 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

Hong Kong Science Teachersrsquo Journal 2016 Volume 32香港數理教育學會會刊2016年總第32期

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 84 2016919 115554

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 85 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 107 2016919 115616

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 108 2016919 115617

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 111 2016919 115619

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 112 2016919 115621

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

National Science Teachers Association (2000) NSTA position statement the nature of science Arlington VA National Science Teachers Association Press

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Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

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Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

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McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

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Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

在科學實驗探究中明示教授科學本質

對學生理解科學本質的正面影響

劉子健老師

聖公會基孝中學

此教案參加「香港青少年科技創新大賽 2014-2015」並獲頒發「優秀科技教師」一等獎同

時此教案於「第 30 屆全國青少年科技創新大賽」中此教案同時於獲取「科技輔導員創

新項目」一等獎香港賽馬會創新科技銀獎及lt中國科技教育gt雜誌專項獎可見教案的成效

及可供全國及全港老師作設計教案時參考之用

撰要

科學本質(下文以 NOS 為簡稱)長期以來是一項被高度重視科學教育元素之一儘管它已

在科學教育中被努力推廣但它仍然被受忽略綜觀過去的 NOS 的教學研究上大多側重

及集中在課堂教學上以科學歷史故事為題材教授 NOS 並彰顯其教學成效但在科學實驗探

究部分中教授 NOS 往往被忽略了雖然科學實驗探究在國際上科學教育課程中亦扮演重要

的角式也是學生學習科學感到最有趣的部分但因教師們在缺乏其教學資源及經驗的情況

下其相關 NOS 教授的研究甚少記載這無疑成了科學教育發展的停滯不前實屬痛心

有鑑於此是次研究行動研究者在科學實驗探究中向學生明示教授 NOS然後以研究工具問

卷的定量及定性數據分析學生接受其研究處理後對哪一 NOS 有正面影響最後並以他們在

實驗報告中有關 NOS 問題的定性回答尋找他們接受其研究處理後學好哪一種 NOS行動研

究者最後更提出其教學建議及改良並希望是次研究報告有助科學教育者作日後其教學的參

考及發展

關鍵字

科學本質NOS科學實驗探究明示教授 NOSSUSSI實驗報告 3

前言

這是整篇行動研究報告的概述本文首先介紹是次研究的研究問題及其意義然後簡述

本研究的研究方法本文最後亦分析其行動研究的結果

研究目的

回顧有關 NOS 的研究其研究大多主要聚焦在課程的發展教師及學生們對 NOS 理解

的評估及教師對教授 NOS 的意圖等但其 NOS 教學形式如何影響學生們學習 NOS 的成效是

不足的鑑於以上有關其參考研究的不足及 NOS 教學實踐的疑惑是次研究除了將其 NOS

的教學設計詳細描述外並且以明示及開放式問題在科學實驗探究中分別教授學生及互相討

論最後在後測中以研究工具收集的定量及定性數據分析其教學方式相對於傳統教學上對學

習 NOS 有否成效分析及鑑定其教學方式有效幫助哪一項 NOS 元素的學習

最後是次行動研究亦希望可為其他科學教育同工作日後參考闡述怎樣設計科學實驗

探究教材及分享明示教授 NOS 的要點為香港科學教育的 NOS 教學上累積更多實踐其教授

經驗

研究問題

是次行動研究是希望藉科學實驗探究中以明示教授學生 NOS評估定量及定性的數據後

分析學生們接受其教學方式後學習 NOS 的成效而其研究的設計方向是基於下列的研究問

主問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 是否對學生理解 NOS 有正面影響

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 範疇

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有助學生們學習哪一 NOS 元素

研究評估工具

是次研究其一評估學生們對 NOS 的理解是利用了 Student Understanding of Science and

Scientific Inquiry (SUSSI)問卷(Liang et al 2006)評估學生們對 NOS 的理解此問卷當中問及六

項 NOS 範疇而下列各 NOS 範疇亦在其他科學課程文件中得到了廣泛的討論及對科學知識

的發展爭議相對是較少的(Aikenhead amp Ryan 1992 Chen 2006 Ledermanm Abd-El-Khalick Bell

amp Schwartz 2002 McComas amp Olson 1998 Desautels amp Larochelle 1998 National Science Teachers

Association 2000)

1 觀察與推斷

2 科學理論的本質

3 科學定律與理論

4 社會文化對科學研究的影響

5 科學研究中的創造力和想像力

6 不同的科學研究方法

研究方法

研究者背景

是次行動研究由研究者本人進行並且於日常教學上教授 NOS雖然本人不是教學年資

85在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 85 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 87 2016919 115556

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 111 2016919 115619

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 112 2016919 115621

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

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Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

86 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 86 2016919 115555

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 111 2016919 115619

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 112 2016919 115621

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

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Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

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Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

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Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

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Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

豐富的教師但是教學年資的多少及訓練不會影響其教授 NOS 的成效(Lederman 2007)鑑

於本人因尚欠缺在科學實驗探究中明示教授 NOS 的經驗所以本人先在新年後至復活節前

的上課日子在中五級進行實驗 1 至 3 的試教最後本人亦對其試教作出深入的反思及檢討

希望在真正教授實踐時可順利進行及完成

學生背景

因是次參與研究的學校在過往的科學教育課程中主要是以教科書為本教授科學知識而

且任教的相關同工並無參與 NOS 的訓練及無著重把 NOS 注入在初中綜合科學科教學上所

以參與是次研究的學生們對 NOS 的理解假設為相約水平

生物科的校本評核(School Based Assessment---SBA)是以科學探究為本希望通過其探究

後學生們需要撰寫及遞交一份個人實驗報告以作為評估他們在公開考試中一部分成績的

(CDC 2007)鑑於中五的兩班同學們人數不平均(X1=37 X2=13)而且分班是按照中三時學

業成績進入X1 為成績較好而 X2 為成績較稍遜加上他們同時期亦需要面對不同科目的

SBA所以本人在中五兩班中進行試教(Trials)這讓本人日後可對相關教材作修訂及反思改

善其明示教授 NOS為了讓學生們能以足夠的時間及認真完成其科學實驗探究是次研究選

擇了在中四級學生們進行

在考慮中四兩班 X1 及 X2 方面兩班同學們的人數是相約(X1=30X2=31)加上兩班在

統測及上學期考試的成績相對地平均及相約而且他們在中四下學期相對中五較少 SBA 進

行因此是次研究決定以中四兩班為研究對象X1 班為比較組(Comparison Group)及 X2 班

為實驗組(Experimental Group)而下表 31 顯示其實驗內容及進行日期

表 31X1 及 X2 實驗內容及進行日期

實驗 題目 組別 日期

實驗前討論 實驗進行 提交報告 實驗後討論

X1 164 (一) 204(五) 234(一) 274(五) 1 鮮菠蘿粒的果凍不能

凝固 X2 174 (二) 194(四) 244(二) 264(四)

X1 304 (一) 45 (五) 75(一) 115(五) 2 新鮮蘋果去皮後其表

面馬上轉為棕色 X2 304 (一) 35(四) 85(二) 105(四)

X1 145(一) 185(五) 215(一) 255(五) 3 切開洋蔥後眼睛感覺

不適而不斷流眼水 X2 155 (二) 175(四) 225 (二) 245(四)

教學處理

在實驗教學流程上X1 及 X2 的教學時期是相同的下表 32 顯示 X1 及 X2 實驗流程

表 32X1 及 X2 實驗流程

實驗報告教學流程

實驗 1 實驗 2 實驗 3

第一堂 實驗前討論 學生自行互相討論

第二堂

實驗前討論

第三堂 實驗

進行實驗 進行實驗

第四堂 課堂時撰寫報告及即時遞交

第五堂

第六堂

實驗後討論

填寫 SUSSI 問卷

(評估) 及即時遞交

一堂教學時間為 45 分鐘

X1 班屬於比較組在其組中的施教者以傳統教學方式教授學生們進行科學實驗探究

傳統教學方式是指施教者在實驗前討論部分只交代實驗的情境及進行時需要注意的技巧及

事項而其後學生們在小組中互相討論及其後撰寫實驗步驟最後在實驗後討論部分施教

者只針對學生們在實驗報告中的表現作出評價

X2 班屬於實驗組在其教學流程上跟本與比較組無異但在實驗前及後的討論中施教

者會加插相關的 NOS 開放式問題與學生公開互相討論並以有反思性知識性及後設認知

性的話語公開挑戰學生們在概念上的想法最後施教者亦在有互動的對話交流中將 NOS 明

示地教授講解及重溫這希望可讓學生們能進一步了解在實驗的過程中明示顯示他們體會

了哪一項 NOS 的元素並且讓他們能真正明白真正的科學家在科學探究當中需運用哪一 NOS

元素這些問題最後亦在實驗報告 3 中讓學生們填寫回答作為是次研究定性評估分析的一

部分而下表 33 顯示 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

表 33 NOS 元素及其在課堂討論的相關開放式問題

問題 NOS 元素 課堂討論的開放式問題

1 實證 你認為科學家根據甚麼去判斷一個說法是否正確

2 創造性

(針對實驗設計部分)

你認為你組別的實驗設計很具創意嗎試加以說明

3 嚴謹性及存疑 為何設計實驗時需要考慮控制變項及假設

4 重覆性及可信性 為何撰寫實驗步驟需詳細記錄試加以解釋

5 重覆性及可信性 為何科學實驗需被不同的人驗證

如果不能被驗證有何問題試加以說明

6 限制性及不確定性 為何會有誤差出現試加以說明

7 暫時性及存疑 你認為你的結論是觀察還是推斷出來的

試加以說明

8 可信性及存疑 你認為你的結論是否相當於真相試加以說明

87在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 87 2016919 115556

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

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science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

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Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

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Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

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Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

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Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

National Science Teachers Association (2000) NSTA position statement the nature of science Arlington VA National Science Teachers Association Press

Osborne J Collins S Ratcliffe M Millar R amp Duschl R (2003) What ideas-about-science should be taught in school science A Delphi study of the expert community Journal of Research in Science Teaching 40(7) 692-720

Posner G J Strike K A Hewson P W amp Gertzog W A (1982) Accommodation of a scientific conception Toward a theory of conceptual change Science Education 66(2) 211 ndash 227

Rubba P A (1977) The development field testing and validation of an instrument to assess secondary school studentsrsquo understanding of the nature of scientific knowledge Unpublished doctoral dissertation Indiana University Indiana

Scharmann L C (1990) Enhancing the understanding of the premises of evolutionary theory The influence of diversified instructional strategy School Science and Mathematics 90(2)91ndash100

Scharmann L C amp Harris W M Jr (1992) Teaching evolution Understanding and applying the nature of science Journal of Research in Science Teaching 29(4) 375ndash388

Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

88 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 88 2016919 115557

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 108 2016919 115617

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

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scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

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Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

教材的設計

為了促進學生們對相關 NOS 產生認知衝突及概念轉變針對 NOS 設計的教材需令他們

感到容易理解合理及豐富的(Posner 1982)參考開放性實驗的四個層次分類(McComas WF

1997)是次研究在設計實驗 1 至 3 的情境方面嘗試以日常生活的科學現象及富挑戰性的第四

層次開放情境問題讓學生大家互相討論下表 34 顯示其實驗 1 至 3 的情境

表 34實驗 1 至 3 的情境

實驗 1

子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入

鮮菠蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十

分疑惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問

反而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後

凝固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 2

子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切

粒但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望

子健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建

議子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新

鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色

PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

實驗 3

子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮

但當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他

向生物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥

放在雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水

的問題

PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

以上實驗 1 至 3 的情境有助培養學生們提出其探究問題及其假說進行科學實驗探究他

們亦會對此日常生活的科學現象感到興趣及有挑戰性而主動地搜集相關資料及進行探究因

為 NOS 是屬於後設認知性高階思維的概念(Abd-El-Khalick amp Akerson 2004 Bartholomew et al

2004 Munby amp Roberts 1998Smith et al 2002)學生們需多用時間來掌握及理解所以實驗

1 至 3 的設計都涉及「酶」的生物學概念希望學生們能減低其認知負荷(Cognitive Load)而

騰出更多時間學習及掌握 NOS

以上的實驗 1 至 3 的情境中學生們可自由地提出多於一個的假說及預測實驗材料及儀

器的數量並沒有任何限制這使他們亦能自由地設計及進行科學實驗探究讓他們可有較多

機會嘗試體會真正科學實驗探究的過程及其 NOS

研究評估

學生們因未能隨機分配到各 X1 及 X2 班所以是次研究以準實驗設計(Quasi-experimental

Designs)的後測比較組設計(Posttest-Only comparison group Design)為基礎下表 35 顯示其研究

設計處理

表 35X1 及 X2 班準實驗設計的後測比較組設計

實驗 1 實驗 2 實驗 3

NOS 教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測

傳統教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測

兩班同學們假設在過往學業成績及學習背景相約的情況下比較實驗組 X2 與比較組 X1

分別在後測中 SUSSI 各項 NOS 範疇的李克特選項定量數據總分SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題的定性分類評分然後分析其定量及定性的數據以回答是次研究的問題下表 36 顯

示研究問題和研究方法之間的關聯

表 36研究問題和研究方法之間的關聯

研究問題 研究方法

主問題 在科學實驗探究中明示教授 NOS 是

否對學生理解 NOS 有正面影響

綜合分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放

式問題定量及定性的數據

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 範疇

分析 SUSSI 的後測定量數據及學

生其定性舉例

次問題

在科學實驗探究中明示教授 NOS 有

助學生們學習哪一 NOS 元素

分析實驗報告 3 開放式問題的後

測定量數據及學生其定性舉例

89在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 89 2016919 115558

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 102 2016919 115611

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 103 2016919 115612

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 104 2016919 115613

水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 105 2016919 115614

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 107 2016919 115616

是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

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Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

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Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

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118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

90 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 90 2016919 115559

研究工具

在 SUSSI 問卷設計方面每一 NOS 範疇分別包括四項李克特選項(Likert-Items)其選項

內容包括簡純(Naiumlve)及明智(Informed)的普遍性句子供學生們表達其同意程度24 項的李克

特選項的評分以五個程度分類(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer 2006)及可

參考下表 37問卷中亦在各項有一條相關的開放式的問題需學生們回答以檢視及彌補定量

數據的不足及作日後參考分析之用(Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp Ebenezer

2006)

表 37各 NOS 範疇中四項李克特選項的評分

NOS 範疇 李克特選項

1 觀察與推斷 A(+)B(-)C(-)D(+)

2 科學理論的本質 A(+)B(+)C(+)D(-)

3 科學定律與理論 A(-)B(-)C(-)D(+)

4 社會文化對科學研究的影響 A(-)B(+)C(+)D(-)

5 科學研究中的創造力和想像力 A(+)B(+)C(-)D(-)

6 不同的科學研究方法 A(+)B(-)C(-)D(+)

(+)為 5 分量表中 SA 為 5 分SD 為 1 分

(-)為 5 分量表中 SA 為 1 分SD 為 5 分

SUSSI 問卷除了可收集定量的數據外定性的數據亦在這研究中被收集後詳細分析本

研究使用了表 38 的客觀評量(Rubrics)將學生們在 SUSSI 開放式問題的答案分類為「不能被

分類」(Not Classifiable)「簡純」(Naiumlve)「傳統」(Transitional )及「明智」(Informed) 類別

並分別以 0123 分別代表其分類然後統計其分類後作深入的分析其定性數據的收

集有助分析其相關定量數據的準確性並且可在分析學生們「簡純」及「明智」的 NOS 理

解時同時找出他們的另類概念作分析及作日後進一步參考研究之用途

表 38SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題答案分類的客觀評量

評分 類別 評分準則

3 明智

(Informed)

能針對實驗1至3或個人的例子回答正確的NOS

理解

2 傳統

(Transitional )

能回答部分正確的NOS理解但部分可能持有自相

矛盾或誤解的陳述

1 簡純

(Naiumlve)

回答涉及對 NOS 的誤解

0 不能被分類

(Not Classifiable)

沒有回應回答不知道回應未能針對問題回應未

能配合客觀評量內容

結果及分析

表 41 SUSSI 各 NOS 範疇中李克特選項在比較組 X1 和實驗組 X2 的平均數標準差單因

子變異數功能大少及事後多重比較分析比較

對照組 X1

(N=30)

實驗組 X2

(N=31)

單因子

變異數

功能

大少

事後

多重比較

NOS 範疇 M SD M SD F(1 59) p n2 Post hoc

觀察與推斷 1413 2623 1623 2655 9585 0003 0370 X2 gt X1

科學理論的本質 1550 3560 1710 2481 4153 0046 0252 X2 gt X1

科學定律與理論 1077 1675 1145 1567 2722 0104 0205 X2 gt X1

社會文化對科學

研究的影響

1267 2537 1361 2789 1917 0171 0174 X2 gt X1

科學研究中的

創造力和想像力

1400 3063 1432 3113 0166 0685 0052 X2 gt X1

不同的科學

研究方法

1383 2321 1519 2535 4769 0033 0269 X2 gt X1

plt001

plt005

最高分數=20 最低分數=0

表 42 在 SUSSI 開放式問題中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百

分比()

簡純() 明智 ()

問題 NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷 33 0 23 77

2 科學理論的本質 37 0 17 65

3 科學定律與理論 47 32 0 0

4 社會文化對科學研究的影響 43 36 20 16

5 科學研究中的創造力和想像力 57 23 33 39

6 不同的科學研究方法 43 6 30 71

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

91在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 91 2016919 115600

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

92 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 92 2016919 115601

表 43 學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇中開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 範疇 X1 X2 X1 X2

1 觀察與推斷

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們對同一

事件或現象的觀

察與推理可能會

相同或不同

相同 因為各科

學家都是客觀地

觀察及記錄實驗

結果最後亦客

觀推論同一的實

驗結果(C30)

NA 因為同一事件或

現象可由不同的

角度推斷分

析例如實驗 3

中有些同學認

為切開洋蔥後

由於能接觸氧

所以洋蔥的酶會

催化洋蔥中某物

質並產生刺激

氣體要破壞這

種酶有些同學

認為要加熱洋

蔥有些同學則

認為要把洋蔥加

入強酸強鹼

中(C3)

每一位科學家所

擁有的知識都不

同所以觀察同

一事件或現象者

都有不同的見

解他們有主觀

性及理論蘊含的

看待每件事件或

現象

例如在實驗 3

中有部分組員

利用他之前所學

過的知識去解答

情境上的問題

所以他們在設計

實驗中沒有做酸

和鹼只做溫

度但我認為應

該酸鹼都要做

這樣實驗才夠全

面所以我們的

意見不同(T10)

2 科學理論的本質

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學理論會或不

會改變

會只要有科學

家重新研究實

驗都會有機會

從實驗中得到新

結論或有新理

論出現(C21)

NA 會因為現時的

科學理論都是推

論出來未能夠

證明未來可能

會有更適合理論

出現推翻之前

的理論(C25)

因為在實驗中有

些的現象是無法

知道如洋蔥的

酶是與那一種物

質反應是不知

道而有沒有其

他洋蔥內的物質

產生酸性是有這

個可能因而一

些科學的理論只

是暫時性當有

人發現或證明

便會改變(T1)

3 科學定律與理論

運用具體實例說

明科學定律與科

學理論的區別

科學定律是對一

些抽象的東西作

解釋例如力

科學理論是對實

質存在的東西作

解釋例如人體

的消化系統

(C15)

我認為科學定律

是科學界中難以

推翻的理論而

科學理論就是由

科學定律中推斷

出來在實驗三

中我利用科學

定律(即酶的特

性)是判斷洋蔥

中含有酶(T31)

NA NA

4 社會文化對科學研究的影響

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學研究會或不

會受到社會文化

的影響

不會我認為科

學知識能夠比喻

成世界共通的語

言科學家在科

學的領域上就是

同一個種族的

人大家都不存

在社會化的差

異(C13)

實驗中科學是

有客觀性應該

免除社會上文

化上傳統觀念

上而考慮實驗

步驟因為這些

均會影響我們的

實驗結果可靠

性並不高了(T1)

我認為科學研究

會受到社會文化

的影響是因為例

如以前的歐洲

人們對於對死者

的尊重不許人

們對屍體進行研

究證明了社會

會影響到科學研

究(C2)

我認為科研會受

到文化的影響

現實中有科學

家研究基因工

程但他們受到

社會反對被認

為是違反道德

(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

運用具體實例說

明您為什麼認為

科學家們在研究

中運用或不運用

其創造力和想像

因為運用創造力

及想像力會影響

了客觀性會把

自己的個人想

法主觀地放入

實驗當中影響

實驗可信性

(C9)

科學研究應以準

確真實為主

如果舊有的方法

都能找到實驗結

果那我便認為

科學`定不需要

刻意運用其創造

力及想像力

(T22)

我認為只有在分

析與解釋中運用

其創造力和想像

力因為這個部

分不只理論他

們需運用創造力

和想像力去推斷

事件的發生但

在收集數據等其

他方面便需要真

實的資料絕不

能只靠自己想像

和創作(C14)

進行實驗 2 時

不同組別都有不

同方法進行實

驗例如有組別

用木塞鑽孔器取

出大小相同的蘋

果有組別希望

用蠟燭製造沒有

氧氣的環境上

述的方法每個

都具有創意而

科學家設計實驗

時亦需要有創造

力預測實驗過

程及結果需要想

像力所以科學

家們在研究中會

運用其想像力及

創造力(T11)

93在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 93 2016919 115602

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

94 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 94 2016919 115603

6 不同的科學研究方法

運用具體實例說

明科學家們是運

用同一科學方法

進行科學研究

或運用多種不同

的方法

有一些科學家以

傳統的科學方法

進行研究也有

一些科學家以新

式的科學模式進

行研究只要用

正確的使用科學

方法便能得到

準確的結果例

如是在實驗三

時許多組都加

插不同的研究方

法去測試洋蔥中

是否含有酶能

消化酸性氣體生

成 (C11)

在實驗 3 中我

們各組的實驗都

是相似的都是

以高溫極端 pH

值去做實驗所

以我認為科學家

們會運用同一科

學方法進行研

究(T6)

多種不同的方

法因為可以測

試是否因為其他

因素影響而出現

該現象例如蘋

果外表是因為氧

化才會變成棕色

還是因為酶或其

他因素這情境

便需要做多個實

驗來證明(C25)

科學家是運用多

種不同的方法來

進行科學研究

只是這樣做科

學實驗的結果才

會準確在實驗

了裡我的組別

用了強弱的酸

鹼沸水冷水

以從多方面得到

結果並同時令

結果更準確可

信性提高 (T12)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

SUSSI問卷

在描述性的統計資料(表 41)顯示最高分的 NOS 範疇為科學理論的本質(M=1710)及最低

分的 NOS 範疇為科學定律與理論(M=1077)在事後多重比較分析中顯示實驗組 X2 在各項

NOS 範疇上都較比較組 X1 為高而在單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察

與推斷科學理論的本質及不同的科學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)觀察與推

斷中更有高的統計學顯著性差異(Plt001)而且以上 3 項 NOS 範疇在實驗組 X2 同學們持有

明智的 NOS 理解相對地較比較組 X1 的同學們為多(表 42)

綜觀 SUSSI 問卷 NOS 範疇定量的平均數及標準差無疑在比較組 X1 與實驗組 X2 的分

數是相若及相距最多為 21 分而且各兩組的平均數都在 10 分以上這顯示學生們對 NOS

已有一定的理解這可能是因為他們已在初中綜合科學科教學內容中曾經學習及體會而在

單因子變異數方面顯示實驗組 X2 與比較組 X1 在觀察與推斷科學理論的本質及不同的科

學研究方法都有統計學顯著性差異(Plt005)而觀察與推斷中更有高的統計學顯著性差異

(Plt001)同時以上各項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦相對地有較多學生們對 NOS 持有

明智的理解(表 42)這顯示在科學實驗探索中明示教授 NOS 有助學生明白及理解部份 NOS

範疇但對於科學定律與理論社會文化對科學研究的影響及科學研究中的創造力和想像力

方面並無統計學顯著性差異同時以上三項在 SUSSI 開放式問題定性數據中亦有較少學生們

對 NOS 持有明智的理解這可能是因為實驗 1 至 3 中的情境甚少涉及其 NOS 範疇(表 42)

同時綜觀以上 6 項 NOS 範疇學生們對 NOS 持有簡純的理解在比較組 X1 SUSSI 開放式

問題定性數據中普遍地較實驗組 X2 為多(表 42)無疑比較組 X1 中亦有部分同學們對 NOS

持有明智的理解而在分析其 SUSSI 開放式問題定性數據中並得悉他們只有少部分對 NOS

持有明智的理解這反映他們對 NOS 的學習並不鞏固及其理解上較雜亂因此學生們接

受明示教授 NOS 有助掌握及學習更準確的 NOS(Abd-El-Khalick amp Lederman 2000a p692

Lederman 2004Lederman 2007 p869)下文試以參考表 4142 及 43 的 SUSSI 例舉深入詳

細分析學生們在 SUSSI 各項 NOS 範疇其理解的發展

各項 NOS範疇分析

1 觀察與推斷

在 SUSSI 定量及定性數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有較高

的統計學顯著性差異(Plt001)及實驗組 X2 的學生們(77)相對其比較組 X1(23)持有較多對

其 NOS 明智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(141320)這反映學生

們對此項的 NOS 理解尚可但無疑這正如文獻記載(McComas 1998Chen 2006)一樣只有少

部分學生們認為觀察及記錄實驗結果會令科學家推論一樣(C30)

在於對 NOS 有明智理解的方面值得高興的是他們都能說出「同一事件或現象可由不

同的角度推斷及分析」(C3)至於在實驗組的學生們幸好並無任何對此項 NOS 持有簡純的理

解並且較多學生們(68)更對此項 NOS 明智理解上認為「他們有主觀性及理論蘊含的看待

每件事件或現象」(T10)這看來學生們接受明示教授 NOS 有助他們更能掌握推斷是因涉及

人的主觀性及理論蘊含而產生不同的推斷而因觀察是客觀所以大家的觀察可能會一樣

(McComas 1998Chen 2006)

95在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 95 2016919 115604

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

96 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 96 2016919 115605

2 科學理論的本質

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X2 及比較組 X1 比較下有統計

學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組學生們(65)相對其比較組(17)持有較多對其 NOS 有明

智的理解在比較組 X1 中SUSSI 定量數據平均數也不低(155020)這反映學生們對此項

的 NOS 理解尚好但亦都有學生認為「只要有科學家重新研究實驗都會有機會從實驗中

得到新結論或有新理論出現」(C21)這正是普遍學生們持有的另類概念(Aikehead amp Ryan

1992 Akerson Abd-El-Khalick amp Lederman 2000 Rubba 1977)但有部分學生幸好地能回答「現

時的科學理論都是推論出來未能夠證明未來可能會有更適合理論出現推翻之前的理論」

(C25)他們明白理論是由科學家推論出來的但他們並未能掌握科學理論背後的因由

在實驗組 X2 中有 65的學生們都對此 NOS 持有明智的理解及能有效明示指出「科學

的理論只是暫時性當有人發現或證明便會改變」(T1)這即是說學生們接受明示教授 NOS

能明白因科學知識是暫時性所以科學理論最後會因有新證實出現而會被推翻這是值得欣

賞的

3 科學定律與理論

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在 SUSSI 定量數據平均數相對於其他

NOS 範疇為最低而分數分別得 1077 及 1145而且並沒有統計學顯著性差異(Pgt005)及兩

組學生們對此項 NOS 沒有持有明智的理解(0)這反映學生們對此項 NOS 理解尚有進步空

間在比較組 X1 及實驗組 X2 中學生們分別提出「科學定律是對一些抽象的東西作解釋」

(C15)及「我認為科學定律是科學界中難以推翻的理論而科學理論就是由科學定律中推斷

出來」(T31)這明顯顯示學生在此實驗處理中並沒有學習其 NOS而且他們並持有根深本

柢固的另類概念他們認為「在實驗三中我利用科學定律(即酶的特性)是判斷洋蔥中含有

酶」(T31)這答案甚令人失望顯示學生錯誤理解定律的意思因此以上理解反映學生

們在中四學習階段上並非完全掌握科學理論及定律的分別這亦需在未來教學上多加留意此

項 NOS

4 社會文化對科學研究的影響

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在比較組 X1 及實驗組 X2 的 SUSSI 定量

數據平均數分別得 1267 及 1361這兩組在統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項

NOS 持有的理解是相約分別為 20及 16綜觀在兩組中多數學生們都認為科學研究不會

受社會文化影響他們認為科學是與社會及文化獨立(McComas 1998)學生們認為「科學家

在科學的領域上就是同一個種族的人大家都不存在社會化的差異」(C13)及「科學是有客

觀性應該免除社會上文化上傳統觀念上而考慮實驗步驟因為這些均會影響我們的

實驗結果可靠性並不高了」(T1)這顯示他們認為科學研究是客觀的而忽略了實驗過程

中例如假說推論等都涉及人的主觀性及理論蘊含(National Science Teachers Association

2000)幸好的是兩組分別有 20及 16的學生們可以指出「科研會受到文化的影響」及引用

日常課堂上教學的例子作答解釋(C2)(T11)

5 科學研究中的創造力和想像力

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在兩組 SUSSI 定量數據平均數相約分

別為 1400 及 1432而且統計學沒有顯著性差異(Pgt005)及學生們對此項 NOS 持有的理解是

相約分別為 33及 39縱使本研究是以明示教授 NOS如文獻記載相約學生們不相信

在 建 構 科 學 理 論 及 解 釋 時 有 運 用 想 像 力 和 創 造 力 (Aikenhead amp Ryan 1992 Akerson

Abd-El-Khalick amp Lederman 2000)所以在兩組上均有學生認為「運用創造力及想像力會影響

了客觀性會把自己的個人想法主觀地放入實驗當中影響實驗可信性」(C9)及「科學研

究應以準確真實為主」(T22)而最令人興幸的是學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實

驗組中(23)較比較組為少(57)

在持有其明智理解的同學們在兩組中是相約分別為 33及 39學生們都能指出「在

分析與解釋中運用其創造力和想像力因為這個部分不只理論他們需運用創造力和想像力

去推斷事件的發生但在收集數據等其他方面便需要真實的資料絕不能只靠自己想像和創

作」(C14)及「有組別希望用蠟燭製造沒有氧氣的環境上述的方法每個都具有創意

而科學家設計實驗時亦需要有創造力預測實驗過程及結果需要想像力」(T11)無疑科學家

在科學探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現象作出預測及尋

找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)但由於學生們可能在本實驗

處理中因實驗儀器的限制而難於體會創造力及想像力而且創造力及想像力是屬於後設認知

及高階思維性質(AAAS 1990 National Science Teachers Association 2000)所以能力較高的學

生們才可理解掌握加上實驗 1 至 3 中都是以酶的概念為基礎設計學生們在其 3 次實驗大

多以同一方法設計及驗證這最後令他們減少了其創造力和想像力而令學生們失去合適的學

習體會或錯誤地體會就本校的中四學生們學習背景而言縱使他們接受明示教授 NOS無

疑學生們對此項 NOS 持有簡純的理解在實驗組 X2 中(23)較比較組 X1 為少(57)但最終

兩組學生們可能因能力不足而未能有效掌握了解其創造力及想像力的 NOS

6 不同的科學研究方法

在 SUSSI 定性及定量數據上(表 41 及 42)此項在實驗組 X1 及比較組 X1 SUSSI 定量數

據平均數分別為 1383 及 1519並且在統計學上有顯著性差異(Plt005)及實驗組 X2 學生們

(71)相對其比較組 X1(30)持有較多對其 NOS 有明智的理解只有少部分學生在兩組中分

別認為「只要用正確的使用科學方法便能得到準確的結果」(C11)及「在實驗 3 中我們各

組的實驗都是相似的都是以高溫極端 pH 值去做實驗所以我認為科學家們會運用同一

科學方法進行研究」(T6)他們的想法反映縱使實驗組 X2 中明示教授其科學家會以不同的

科學方法研究但他們若然在實驗中未能親身體會他們會堅持自己原有的另類概念而難於

產生概念轉變

在其項 NOS 明智理解上兩組同學都能分別指出「多種不同的方法因為可以測試是

否因為其他因素影響而出現該現象」(C25)及「科學家是運用多種不同的方法來進行科學研

究只是這樣做科學實驗的結果才會準確在實驗了裡我的組別用了強弱的酸鹼沸水

冷水以從多方面得到結果並同時令結果更準確可信性提高」(T12)以上反映實驗組

X2 同學更能完整準確地指出其項 NOS 的意義是為了更完整地探討同一科學現象及提高其可

97在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 97 2016919 115606

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

98 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 98 2016919 115607

信性(Kuhn 1970)

綜觀上述各項 NOS 範疇無疑通過科學實驗探究有助學生們體會不同範疇的 NOS但

從本研究在 SUSSI 問卷結果發現如果學生們有接受明示教授 NOS 的學習經歷無容置疑地有

助他們學習更完整及準確的 NOS而為了更進一步及準確分析學生們在實驗 3 中體會哪一

NOS 元素下文試以他們在實驗報告 3 的開放式問題的答案作深入詳細分析

表 44在實驗報告三中比較組 X1 和實驗組 X2 學生們持有簡純及明智 NOS 理解的百分比()

簡純 () 明智 ()

問題 NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證 40 26 13 55

2 創造性

(針對實驗設計部分)

80 45 7 39

3 嚴謹性及存疑 63 10 0 39

4 重覆性 83 3 3 87

5 重覆性 47 0 27 94

6 限制性及不確定性 47 32 7 32

7 暫時性及存疑 63 29 23 65

8 可信性及存疑 43 16 20 81

上表是以百分比()為單位並且按照其班總人數計算(X1=30X2=31)

研究者已進行了兩次的分類及核實檢視

開放式問題的答案分數評分分類是根據在研究方法中提及的客觀評量作參考(表 38)

表 45 學生們在實驗報告 3 中各開放式問題簡純及明智理解的例舉

簡純理解 明智理解

NOS 元素 X1 X2 X1 X2

1 實證

你認為科學家根

據甚麼去判斷一

個 說 法 是 否 正

我認為科學家是

根據過往的經驗

加上自己對實驗

的推測去判斷一

個說法是否正

確過往的經驗

可以讓科學家知

道實驗的準確

性更能準確地

進行實驗(C5)

我認為科學家事

前應尋找有關的

資料然後再到

那方面進行一連

串深入的了解

而證實當中的說

法是否正確

(T17)

證據科學家會

觀察事實和現象

或通過實驗去收

集證據若現象

和證據都支持說

法為正確它便

成為正確(C11)

科學家會運用自

己的知識對觀

察到的現象提出

合理的假說然

後預測如果假

說正確會有怎

樣的結果再通

過實驗驗證假說

是否正確如果

實驗結果與預測

相符假說便成

立如果實驗結

果與預測不相

符假說便不成

立(T29)

2 創造性(針對實驗設計部分)

你認為你組別的

實驗設計很具創

意嗎試加以說

我不認為我組別

的實驗設計很具

創意因為在過

往的實驗也用了

類似的方法測試

酶是否存在

(C2)

我不認為我組別

的實驗設計具創

意因為是次實

驗我們組別設計

實驗都是仿傚以

往做過有關酶的

實驗方法而且

班中其他組別亦

是有相似的實驗

設計所以我組

別的實驗不具創

意(T6)

我認為我組別的

實驗設計很具創

意因為我們在

其中一個樣本中

的洋蔥選擇在水

中取出嘗試希

望把洋蔥中的酸

能夠溶在水中

(C9)

我認為我組別的

實驗設計具創

意因為在眾多

組別中只有我

組別會把藍色石

蕊試紙放進水

中而且其效果

亦是與我們預測

一樣(T20)

99在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 99 2016919 115608

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

100 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 100 2016919 115609

3 嚴謹性及存疑

為何設計實驗時

需要考慮控制變

項及假設

假設令實驗變得

公平因為沒有

人能證明每個體

積相同的洋蔥也

有相同數量的

酶而設定假

設就可以令實

驗變得公平

(C6)

考慮控制變項是

為了確保此實驗

在相同環境下進

行減少誤差的

出現考慮假說

是因為這是一些

己的誤差是無

法在過程中避免

的所以最後出

現的誤差也可以

假說中推斷

(T23)

NA 因為控制變項和

假設都會影響實

驗結果所以在

設計實驗時要謹

重考慮而其嚴

謹性和限制性都

可以加強實驗的

可信性(T2)

4 重覆性及可信性

為何撰寫實驗步

驟需詳細記錄

試加以解釋

在撰寫實驗步驟

之所以需詳細記

錄是因實驗步驟

個重要的時刻令

到實驗做得成功

或做得失敗詳

細記錄下來能減

少做實驗的出

錯(C8)

因為實驗步驟要

詳細記錄才能

使其他人更易明

白如何做該實

驗以免做錯實

驗步驟(T19)

因為這樣才能確

保其他人可安照

實驗步驟去得出

同樣的結果若

其他人也能得到

同樣的實驗結

果則代表實驗

的精確程度高

(C11)

因為當實驗步驟

被科學家詳細記

錄其他人可依照

科學家所寫的實

驗步驟在重覆做

這個實驗這稱為

重覆性實證最終

實驗的可信性增

加(T10)

5 重覆性及可信性

為何科學實驗需

被不同的人驗

證如果不能被

驗證有何問

題試加以說

不同的人驗證能

有效地改善實驗

的問題若不能

被驗證就無法

清楚地知道實驗

出現什麼問題

從而進行改善

容易令實驗結果

達不到預期所想

的結果造成實

驗失敗(C5)

NA 因為每個人得出

的實驗結果也不

同所以要被不

同的人驗證以確

保可信性否則

只會得出一個較

不主流的結果

(C12)

因為科學實驗具

重覆性不論何

人在何時何

地進行該科學實

驗也能得出相

同的結果如果

該實驗不能被驗

證顯示該實驗

不具重覆性而

且無法證實實驗

的真確性使其

可信力大減甚

至該實驗的結果

被推翻(T24)

6 限制性及不確定性

為何會有誤差出

現試加以說

因為實驗設備不

夠先進(C23)

因為在實驗中

我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有

沒有沾有硫酸和

乙酸導致出現

實驗誤差(T24)

這是因為我們的

實驗還不夠多

經驗不足在設

計實驗時難考慮

不周所以便會

出現誤差同時

我們也只是一個

中學生學到的

知識並不算多

知識面不夠廣

有很多東西都不

了解提出假說

可能並不合理

針對假說設計的

實驗便出現了誤

差(C1)

由於控制變項是

用人為的方法將

不公平的因素去

除但我們不能

確保這些控制變

項能夠有效地使

實驗公平或者

在進行實驗的過

程沒有完成控制

變項此外雖

然我們假設不存

在不公平的因

素但事實上仍

然存在這些因

素亦可影響實驗

結果綜合以上

兩點因為不能

排除所有不公平

因素所以實驗

會有誤差(T11)

7 存疑 + 暫時性

你認為你的結論

是觀察還是推

斷出來的試加

以說明

我認為我的結論

是觀察出來的

因為這是透過實

驗得出來的東

西是觀察所

得(C12)

我的結論是從觀

察得來的我依

據實驗步驟遂

步作出實驗最

後透過觀察實驗

結果得出結

論(T22)

我認為我的結論

是推斷出來的

因為從實驗結果

中我看到除暴

露空氣中的洋蔥

會令藍色石蕊試

紙略帶紅色外

其餘試管內的試

紙都沒有呈現或

略帶紅色即其

餘試管內沒有產

生酸性氣體即

使有也不及試

管 1 的多而從

實驗結果中我

是見不到任何酸

推斷因為透過

觀察實驗結果

見到煮熟和冷藏

的洋蔥與石蕊試

紙轉為紅色及紫

色我們要就觀

察出來的現象

運用自己已有的

知識進行推理

嘗試解釋觀察現

象把觀察結果

結合自己的假

說推斷出合理

的結論得出酶

令洋蔥內的物質

變成酸的結論

101在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 101 2016919 115610

性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

102 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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性氣體及其的產

生的之前所提

及的酸性氣體

都是推斷出來

的(C3)

(T30)

8 可信性+存疑

你認為你的結論

是否相當於真

相試加以說

我認為我的結論

相等於真相在

不少書本傳言

及科學家的結論

也和我這實驗結

論相同(C6)

相當於真相因

為經過書的知識

理論蘊含首先

已經解釋了這個

結論另外再做

實證去證實這

個結論用證據

推斷令可信性

大大提高(T8)

我認為我的結論

不完全相當於真

相因為除試管

1(只含洋蔥條)

外其餘試管內

的洋蔥的所有測

試並完全準確

有太多誤差及局

限了例如運用

了自來水每份

洋蔥的大小可能

不同試紙連同

洋蔥一起加熱或

放在雪櫃裡等

這些因素都導致

實驗結果不準

確以致影響結

論所以結論一

定有些錯誤或不

足令其不完全

相當於真相

(C3)

不是因是次實

驗只是做了一

次可信性低

同時實驗更有

誤差出現可信

性更低此結論

只是根據實驗結

果推斷出來有

著存疑的地方

只是暫時性缺

乏普遍性其

實有可能是由

洋蔥中的其他物

質產生這實驗的

結果而不是

酶所以結論不

是真相(T4)

為了可以分析不同學生們的理解被參考的學生不得超過 2 次

實驗報告 3 開放式問題的答案分析

參考上表 44 及 45在實驗組 X2 中學生們在 8 條問題上持有對其項 NOS 明智的理解相

對比較組整體性為高這可能是因為這些問題都在課堂上中與實驗組 X2 的學生們一起公開

地討論而且最後施教者亦明示地將各項正確的 NOS 元素教授同時比較組 X1 的學生們

在各項 NOS 元素中相對地持有較多的簡純理解而在問題 23 及 6 中實驗組 X2 學生們持

有對其項 NOS 明智的理解(分別為 3939及 32)相對地較其他問題為少下文試以在實

驗報告 3 中各項 NOS 問題答案作詳細深入分析

1 實證

科學實驗探究的目的是通過實驗來收集足夠的證據來支持假說(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)在實驗組 X2 及比較組 X1 中分別有 40及 26學生們持有對其 NOS

簡純的理解他們認為「科學家是根據過往的經驗加上自己對實驗的推測去判斷一個說法是

否正確過往的經驗可以讓科學家知道實驗的準確性更能準確地進行實驗」(C5)及「科學

家事前應尋找有關的資料然後再到那方面進行一連串深入的了解而證實當中的說法是否

正確」(T17)他們都未能掌握科學實驗探究的目的

在對於其 NOS 有明智理解方面比較組 X1 學生們只有 13及有人指出「科學家會觀察

事實和現象或通過實驗去收集證據若現象和證據都支持說法為正確它便成為正確」

(C11)但由於在實驗組 X2 中學生們因接受過明示教授 NOS 後所以至少有 55的學生們

能指出假說需由通過實驗驗證更有學生提出「科學家會運用自己的知識對觀察到的現象

提出合理的假說然後預測如果假說正確會有怎樣的結果再通過實驗驗證假說是否正

確如果實驗結果與預測相符假說便成立如果實驗結果與預測不相符假說便不成立」

(T29)他更能詳細提出科學家會以理念蘊含地提出假說並且通過實驗證明其預測是否正確

2 創造性(針對實驗設計部分)

科學家在科學實驗探究時會運用想像力和創造力包括建立假說推斷理論來解釋現

象作出預測及尋找方法來測試其假說(National Science Teachers Association 2000)在實驗組

X2 及比較組 X1 中都分別有 85及 45持有對其 NOS 簡純的理解而持有其明智的理解相

對地較少分別為 7及 39在其 NOS 簡純的理解方面兩組同學們都提出「我不認為我

組別的實驗設計很具創意因為在過往的實驗也用了類似的方法測試酶是否存在」(C2)及「我

不認為我組別的實驗設計具創意因為是次實驗我們組別設計實驗都是仿傚以往做過有關酶

的實驗方法而且班中其他組別亦是有相似的實驗設計所以我組別的實驗不具創意」(T6)

以上的理解無疑反映實驗教材的設計上根本未能提出其 NOS 經驗讓學生們體會而他們錯誤

體會加上這結果與 SUSSI 定性及定量(表 41 及 42)的分析相約這可能是因為實驗 1 至 3

是以相近似的實驗情境而減少了學生們使用創造性設計實驗的機會而這結果亦更進一步呈

現出本研究的限制及在其改善建議中討論

在其 NOS 明智的理解上幸好地分別有 7及 39的比較組 X1 及實驗組 X2 的同學們能

真正體會及明白科學探究過程需涉及創造性例如他們認為「我認為我組別的實驗設計很具

創意因為我們在其中一個樣本中的洋蔥選擇在水中取出嘗試希望把洋蔥中的酸能夠溶在

103在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

104 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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水中」(C9)及「我認為我組別的實驗設計具創意因為在眾多組別中只有我組別會把藍色

石蕊試紙放進水中而且其效果亦是與我們預測一樣」(T20)但持有其 NOS 明智的理解在

實驗組 X2 的同學們在接受明示教授 NOS 後的效果並未能有效彰顯可能與實驗教材設計或其

NOS 需能力較高的學生們才可有效學習有關

3 嚴謹性及存疑

設計實驗時需要考慮控制變項及假設是因為它們會影響實驗的結果所以需嚴謹地考慮

清楚實驗設計涉及的控制變項及假設有助提高實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)不然當其實驗報告被別人覆閱時若其控制變項及假設並無考慮

作出的結論可能被受質疑在比較組 X1 中學生們對此項持有簡純的理解為 63這較其實

驗組 X2 的學生們相對地為多(10)學生們只認為「假設令實驗變得公平因為沒有人能證

明每個體積相同的洋蔥也有相同數量的酶而設定假設就可以令實驗變得公平(C6)」但

為何使實驗公平咁其目的你們並無提及這說明他們在比較組 X1 中並無了解對考慮控制變

項及假設在實驗上的意義

反而在其明智的理解上實驗組 X2 有 39的同學們提出「因為控制變項和假設都會影

響實驗結果所以在設計實驗時要謹重考慮而其嚴謹性和限制性都可以加強實驗的可信性」

(T2)他們只初步了解考慮其控制變項及假設的重要性因為在比較組 X1 中並無在實驗討

論中與學生討論此項 NOS加上此項可能較難體會及難於明白所以在比較組 X1 中的學生

們並無找有對此 NOS 有明智的理解(0)同時在實驗組 X2 中的學生們明白及掌握其項 NOS

亦相對地較少(39)

4 重覆性及可信性

撰寫詳細實驗步驟的目的是希望其實驗能被準確重覆進行而最後得出同一結果從而提

升實驗結果的可信性(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們

持有其簡純理解為 83有學生認為「因實驗步驟個重要的時刻令到實驗做得成功或做得失

敗詳細記錄下來能減少做實驗的出錯」(C8)這反映學生們在沒明示教授 NOS 的情況下錯

誤地理解撰寫詳細實驗步驟的目的而在實驗組 X2 中的學生們接受明示教授 NOS 後有

94學生們能最後能對此項 NOS 持有明智的理解而且學生們更能準確地指出其撰寫詳細實

驗部驟的目的例如「因為當實驗步驟被科學家詳細記錄其他人可依照科學家所寫的實驗

步驟在重覆做這個實驗這稱為重覆性實證最終實驗的可信性增加」(T10)這以上明智的

理解更能反映明示教授 NOS 的成效是正面的

5 重覆性及可信性

科學實驗探究需被不同的人持續驗證是因為若然不同的人也可根據詳細實驗部驟進行

實驗後得到同一實驗結果這更能進一步實證實驗結果及其報告的可信性(Lederman

Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)在比較組 X1 中學生們持有其簡純的理解為 47其

一學生認為「不同的人驗證能有效地改善實驗的問題若不能被驗證就無法清楚地知道實

驗出現什麼問題從而進行改善容易令實驗結果達不到預期所想的結果造成實驗失敗」

(C5)這明顯顯示其學生持有另類概念他們認為實驗需被不同的人驗證是因為用作改善實

驗甚令人失望

至於接受明示教授 NOS 的實驗組 X2 學生們方面他們可持有其明智的理解為 94而

且其學生們更能正確指出對其 NOS 理解例如「因為科學實驗具重覆性不論何人在何

時何地進行該科學實驗也能得出相同的結果如果該實驗不能被驗證顯示該實驗不具

重覆性而且無法證實實驗的真確性使其可信力大減甚至該實驗的結果被推翻」(T24)

綜觀問題 4 及 5 都是問及學生們學習重覆性及可信性無疑在問題 5 上比較組的學生們

持有明智理解(27)較上一條問題 4 為多(3)這可能是因為這兩條問題答案的性質學習層

次有所不同(Osborne Collins Ratcliffe Millar amp Duschl 2003Schwartz amp Lederman 2006)所以

學生們在沒有接受明示教授 NOS 的情況下較容易掌握此問題同時學生們如接受明示教授

NOS 的情況持有明智 NOS 理解在問題 4 及 5 是非常高及相約分別為 87及 94這更能

顯示學生們接受明示教授 NOS 後對他們理解其 NOS 有明顯的幫助

6 限制性及不確定性

實驗誤差的出現是因為實驗儀器的限制及操作問題或人為的疏忽所至而正因為有些因

素不能避免的及被忽略所以實驗結果必然有其限制性及不確定性(Lederman Abd-El-Khalick

Bell amp Schwartz 2002)綜觀在比較組 X1 及實驗組 X2 學生們對此 NOS 持有簡純理解分別為

47及 32學生認為「因為實驗設備不夠先進」(C23)及「因為在實驗中我們並沒有檢查

洋蔥片的表面有沒有沾有硫酸和乙酸導致出現實驗誤差」(T24)這些答案並非完整及反映

他們對此 NOS 理解的不足

在此項 NOS 明智理解方面雖然實驗組 X2 學生們受過明示 NOS 教授但他們持有 NOS

明智理解只為 32及相對其他 NOS 元素較少這可能是因為其 NOS 需要教高能力的學生們

才可明白及掌握而最慶幸的是比較組的同學們雖然對此項持有 NOS 明智理解只得 7但

有部分同學們在沒明示教授 NOS 的情況下也能回答「這是因為我們的實驗還不夠多經驗

不足在設計實驗時難考慮不周所以便會出現誤差同時我們也只是一個中學生學到的

知識並不算多知識面不夠廣有很多東西都不了解提出假說可能並不合理於是針對假

說設計的實驗便出現了誤差」(C1)及「控制變項是用人為的方法將不公平的因素去除但我

們不能確保這些控制變項能夠有效地使實驗公平或者在進行實驗的過程沒有完成控制變

項」(T11)這證明此項 NOS 的理解可能需要求有較高高階思維的學生們才可有效掌握及明

示教授 NOS 促進學生們理解

7 暫時性及存疑

因為結論是由客觀觀察及記錄實驗結果後以理論蘊含及主觀分析後推論出來的所以

其得出的結論是暫時性及需被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對此

NOS 簡純理解上比較組 X1 學生們持有其理解(63)較實驗組 X2 的 (29)為高兩組均有

學生們認為「因為這是透過實驗得出來的東西是觀察所得」(C12)及「我依據實驗步驟

遂步作出實驗最後透過觀察實驗結果得出結論」(T22)這明顯反映學生們相信結果是客

觀觀察出來並且他們因誤解或不明白推斷性質而產生了另類概念

105在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

106 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 106 2016919 115615

於至學生們接受明示教授 NOS 後實驗組 X2 的學生們持有其明智理解(65)較比較組

的(23)為高他們認為「我們要就觀察出來的現象運用自己已有的知識進行推理嘗試

解釋觀察現象把觀察結果結合自己的假說推斷出合理的結論得出酶令洋蔥內的物質變

成酸的結論」(T30)而最值得高興的是他們更能指出需運用理論蘊含來推斷結論加上參考

SUSSI 定性及定量數據的「觀察與推斷」都與此結果相約(表 41 及 42)這能進一步證明明

示教授 NOS 有助學生們學習掌握相關的 NOS

8 可信性及存疑

因實驗的結論是基於實驗原理設計及結果推斷出來加上推斷涉及主觀性所以作出

的結論會其可信性可能會被受質疑(Lederman Abd-El-Khalick Bell amp Schwartz 2002)對於此

項 NOS 持有簡純理解方面最令人失望的是兩組的同學們都分別認為書本的知識是可信的

他們提出「在不少書本傳言及科學家的結論也和我這實驗結論相同」(C6)及「因為經過書

的知識理論蘊含首先已經解釋了這個結論另外再做實證去證實這個結論用證據推斷

令可信性大大提高」(T8)這無疑地反映教學資源是對學習科學的重要性

對於此項 NOS 持有明智理解方面實驗組 X2 的學生們(81)在接受明示教授 NOS 後較

比較組 X1(13)學生們持有更多其明智理解接受 NOS 明示教學後的同學更能提出結論是暫

時性及缺乏普遍性例如「因是次實驗只是做了一次可信性低同時實驗更有誤差出現

可信性更低此結論只是根據實驗結果推斷出來有著存疑的地方只是暫時性缺乏普遍

性其實有可能是由洋蔥中的其他物質產生這實驗的結果而不是酶所以結論不是真相」

(T4) 作答這相對在比較組 X1 中有學生認為「這些因素都導致實驗結果不準確以致影

響結論所以結論一定有些錯誤或不足令其不完全相當於真相」(C3)實驗組的學生們能

有效指出實驗結論的性質這更能將彰顯出明示教授 NOS 的效果是正面的

綜觀以上分析 SUSSI 及實驗報告 3 開放式問題的學生們理解這顯示他們接受明示教授

NOS 後可以令他們正確掌握 NOS 範疇及元素儘管有部分 NOS 範疇及元素難於明示教授

這可能是學生們同時因學習太多 NOS 而加重他們的認知負荷影響學習(Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)亦也可能是施教者未能有效

掌握明示教授 NOS 教學(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp

Zeidler 1987)也有可能是學校中的科學探究實驗設計未能流於真正的科學實驗(Bell et al

2003 Schwartz et al 2004 Abell Martini amp George 2001 Shapiro 1996)學生未能在其中體會

NOS(Chinn1 amp Malhotra 2002)但無可否定的是明示教授 NOS 後對學生們學習 NOS 有一定的

幫助及正面的影響

研究限制及改良建議

教學上

是次施教者在課堂中以自備的教材及有反思性知識性及後設認知性的話語公開討論挑

戰學生們對 NOS 概念上的想法(Akerson amp Abd-El-khaick 2003Bartholomew et al 2004)最後

他亦需以互動的對話交流將 NOS 元素明示地教授講解及重溫(Abd-El-Khalick amp Lederman

2000a p692Lederman 2007 p869)但其教學是否真正可以明示教授 NOS 是並未確實的

(Scharmann 1990Scharmann and Harris 1992)或者施教者根本並對其 NOS 範疇及元素未有

明智的理解(Bell et al 2003Schwart et al 2004)及未能有效將 NOS 明示教授給學生們(Bell et

al 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)加上學校的課程結構和課堂上使用語言

及話語對於學生們 NOS 的發展扮演重要的角式 (Liang Chen Chen Kaya Adams Macklin amp

Ebenezer 2006)因此是次研究的有效度(Validity)需作加強並且可邀請有相關對 NOS 有

專業及經驗的教師及教授分析課堂錄像時施教者的話語與學生們的對話及其教材設計上是

否能合適及準確地以明示教授 NOS 讓他們有效學習這可加強是次研究實施時的嚴謹性

分析研究工具上

鑑於 SUSSI 及實驗報告 3 的開放式問題是無固定理解研究者只是根據表 38 的客觀評

量分類儘管他已在表 42 及 44 進行了兩次的分類及核實檢視但他可能因為針對其研究

成果而心存偏見及主觀地將學生們的理解分類錯誤而影響分析結果因此是次研究需多次

檢視客觀評量分類表(表 38)而且需邀請有相關專業及經驗的教師及教授一同檢視客觀評量

分類表這有助提升其分類的準確性及一致性及是次研究的信賴度(reliability)

在分析 SUSSI 及實驗報告 3 中的開放式問題方面在兩組中都有相約 0-23的同學們在

部分有關 NOS 範疇及元素問題的答案被分類為「不能被分類」以 SUSSI 問題 3 在比較組中

為最嚴重(23)這可能是因為部分在比較組中的同學們未能有效掌握 NOS 的字詞縱使學

生們在進行問卷時可向老師發問他們不明白的地方但這可能因為他們錯誤理解了其問題而

在時間充足的情況下胡亂作答因此SUSSI 問卷的詞彙應需多作試用及修訂並且以個人

會晤審視 SUSSI 的數據希望 SUSSI 問卷最後可以修訂為在香港課程能有效適用

學生們可能因語文理解及表達能力而未能有效回答 SUSSI 問卷及實驗報告 3 開放式問

題而且在實驗組 X2 學生們因需在課堂上明示地學習 NOS 而加重他們對學習 NOS 的認知

負荷(Bell Lederman amp Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987) 加上

是次研究的分析是以整體的數據作深入分析其明示教授 NOS 對學生們 NOS 理解的表現這

未能在研究前先鑑定個別學生們對 NOS 根深柢固的另類概念而為他們作出針對性的明示教

授 NOS 幫助他們產生概念轉變因此是次研究可用三角測量混合方式設計(Triangulation

Mixed-methods design)(Creswell 2008)來將定性和定量的數據綜合進行來分析明示教授 NOS 對

他們學習 NOS 的成效而個別會晤是用作確定他們定性和定量數據是否與填寫有一致性

並且可能在會晤期間發現其他是次研究並未預期的效果無論如何個別會晤有助豐富是次

研究的延展性可深入探究學生們對 NOS 的學習發展

學生學習上

是次研究是針對生物科校本評核的形式進行學生們要求需遞交個人的實驗報告作評核

用 途 (CDC 2007) 鑑 於 NOS 是 屬 於 後 設 認 知 性 高 階 思 維 的 概 念 (Bell Lederman amp

Abd-El-Khalick 2000Lederman 1999Lederman amp Zeidler 1987)學生們需多用時間來掌握及

理解但由於他們在實驗 2 及 3 都涉及證明多於一個假說這無疑對中四學生們的要求可能

107在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

108 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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是過高及複雜並且是次研究的設計上學生們需在 6 星期內每隔 2 個星期需完成一份個人的

實驗報告及遞交最後這可能加重了他們的認知負荷而削減了他們學習 NOS 的動力因

此實驗與另一實驗的進行時段的安排需不應緊密讓學生們完成一實驗後可在足夠的時間

下反思其 NOS 的概念施教者亦可修訂及降低學生們在實驗設計的要求而以類近食譜的

實驗步驟按步就班地讓他們跟隨及給予體會的經驗並且多以開放式問題與學生公開明示討

論更多 NOS 概念讓他們的專注力集中在學習 NOS 概念上(Colburn 2004Lederman 2004

Woolnough amp Allsop 1985)而並非集中在文字撰寫本身

是次研究反映學生們未能有效體會及理解科學實驗探究需涉及創造性和想像力這可能

是因為實驗 1 至 3 都是只涉及酶的驗證而且學生們在實驗中不斷重覆其驗證方法證明現象

與酶有關二來可能是因為實驗室實驗儀器的限制學生們可能未能就自己的創造性和想像

力設計實驗實驗儀器的提供限制了他們創造力和想像力發展的建立故此在設計實驗教

材時應需提供更多的空間及足夠的實驗儀器讓學生們可自由設計實驗多讓他們公開分享其

設計教師們並且需設計不同及有挑戰性的情境配合學生們可多發揮其創造性和想像力這

樣最後才可促進他們創造性和想像力的發展

是次研究的結果只適用於研究者所任教的學校及學生們加上參與研究的學生們相對較

少(各班約 30 人)所以其結果可能不適用於其他學校校情因此是次研究設計應可在不同

級別的學校及學生們進行這教法有助學生鞏固學習正確的 NOS 及促進他們對 NOS 的發

展同時若然學生們並無接受過明示教授 NOS他們會對 NOS 有不同的理解嚴重的更

使他們產生對 NOS 的另類概念及日後難於轉變

研究方法上

是次研究以準實驗設計的後測比較組設計為本分析明示教授 NOS 的成效為了進一步

證明明示教授 NOS 是學習學生們理解 NOS是否研究希望可在同一順利升上中五的學生們

以交換重複測量(switching replication)進行若然明示教授 NOS 對學生學習 NOS 是有效的

在同一程度的實驗情境中比較組 X1 的 SUSSI 及實驗報告開放式問題的後測 2 的分數及分類

應與實驗組 X2 相近但以上研究有待日後證明

中四(已經進行) 中五(未來進行)

實驗 1 實驗 2 實驗 3 實驗 4 實驗 5 實驗 6

明示 NOS 教學 傳統教學

X2 實驗組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

傳統教學 明示 NOS 教學

X1 比較組 ------------------------gt 後測 1 ------------------------gt 後測 2

表 51比較組及實驗組的交換重複測量

結論

研究結論及展望

在科學實驗探究中以明示教授 NOS 有助學生掌握準確的部分 NOS 範疇及元素對於學

生們未來對 NOS 有更全面的發展科學實驗探究在科學教育上扮演重要的角式他們需親

身體會真正科學家進行科學探究時過程(Abell Martini amp George 2001Shapiro 1996Bell et al

2003Schwartz et al 2004)而施教者們只需在其過程中明示教授涉及的 NOS這必定能提

供及促進學生們對學習 NOS 更有完整的發展

答謝

我衷心感謝我校的一級實驗室技術員任尚華先生他在設計實驗 1 至 3 教材及學生們實

驗進行時給予專業的意見及協助最後本人亦感謝我校認真參與本研究的 61 位中四學生

及 50 位試教的中五學生

109在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

110 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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附件

實驗情境 1 子健同學於為學校 40 周年準備了一些果凍除了普通果凍外他還在部分果凍中加入鮮菠

蘿粒他發現普通果凍如常地凝固但含有鮮菠蘿粒的果凍卻不能凝固他對此感到十分疑

惑於是子健同學向生物科裕秋老師請教裕秋老師並沒有直接回答子健同學的提問反

而告訴子健同學一些資料---果凍中含有一種叫「明膠」的蛋白質能令果凍溶液於冷卻後凝

固起來

PS 菠蘿被刀切開後部分菠蘿細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是加入了鮮菠蘿粒的果凍不能凝固你會如何設

計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他需要

請向老師查詢

材料果凍粉一盒鮮菠蘿一片

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目 1 大試管 13 100mL 量筒

2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

實驗情境 2 子健同學為學校 40 周年準備一些新鮮水果沙拉接待來賓他先將所有水果去皮有待切粒

但當他正想將新鮮蘋果切粒時他發現新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色甚為失望子

健同學對此感到十分疑惑於是他向化學科東爺老師及生物科裕秋老師請教他們分別建議

子健同學可將新鮮蘋果去皮後馬上用保鮮紙包好或塗上鮮檸檬汁這些方法均可以減慢新鮮

蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色 PS 蘋果被刀切開或去皮後部分蘋果細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是新鮮蘋果去皮後其表面馬上轉為棕色你會如

何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀器如有其他

需要請向老師查詢

材料新鮮蘋果一個鮮檸檬半個(如需要)

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試 7 鑷子 19 紅色石蕊試 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙 以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

111在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

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實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

112 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 112 2016919 115621

實驗情境 3 子健同學為學校 40 周年準備一些一道菜式「洋蔥豬排」接待來賓他先將洋蔥去皮但當

他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流眼水子健同學對此感到十分疑惑於是他向生

物科裕秋老師請教裕秋老師建議子健同學可先將洋蔥放在水中後才切開或先將洋蔥放在

雪櫃十分鐘後拿出來切開以上方法皆可防止切開洋蔥後眼睛感覺不適而不斷流眼水的問

題 PS 洋蔥被刀切開後部分洋蔥細胞會被切開其細胞質內的物質會被流出

作業

試提出一個假說以解釋子健同學的觀察即是當他切開洋蔥後他的眼睛感覺不適而不斷流

眼水你會如何設計和進行一項探究實驗以測試你的假說以下是實驗室可提供的物料和儀

器如有其他需要請向老師查詢

材料洋蔥一個

儀器請圈出需要儀器並在旁列出其需要數目

1 大試管 13 100mL 量筒 2 試管架 14 玻璃棒 3 標簽 15 紗布 4 保鮮紙 16 培養皿 5 木塞鑽孔器 17 蠟紙 6 小刀 18 藍色石蕊試紙 7 鑷子 19 紅色石蕊試紙 8 白瓷磚 20 pH 試紙 9 濾紙 21 蠟燭 10 橡皮頭滴管 22 火柴 11 100mL 燒杯 23 研砵 12 250mL 燒杯 24 錫紙

以下為全班同學共用需要時向老師要求 1 沸水(100 oC) 及水浴(100 oC) 6 雪櫃 2 1M 氫氧化鈉 NaOH 7 油 3 1M 濃硫酸 H2SO4 4 電子磅 5 500mL 燒杯

同學需根據以上的材料及儀器設計及撰寫其實驗步驟

姓名____________ 班別4 X1 X2

科學及科學探究本質觀問卷

請仔細閱讀問卷中的每一陳述句 然後在每一句的右方圈選您的同意程度

SD = 完全不同意 (Strongly Disagree)

D = 有些不同意 (Disagree More Than Agree) U = 無法確定同意與否 (Uncertain or Not Sure)

A = 有些同意 (Agree More Than Disagree) SA = 完全同意 (Strongly Agree)

請參考你在實驗 3 的經歷回答以下問題

如果你在實驗 3中沒有體會相關經歷請以實驗 12或個人學習經歷回答

1 觀察與推斷 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們對同一事件或現象進行觀察時觀察結果可能

不同因為科學家們的背景知識可能會影響其觀察結果

SD D U A SA

B 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為科學家們是客觀的

SD D U A SA

C 科學家們對同一事件或現象進行觀察時會得到相同的

觀察結果因為事實不會因人而異

SD D U A SA

D 科學家們對相同的觀察結果可能會作出不同的解釋或推論 SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們對同一事件或現象的觀察與推理可能會相同或不同

113在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 113 2016919 115621

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

114 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 114 2016919 115622

2 科學理論的本質 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論須不斷接受檢查驗證並得到修正 SD D U A SA

B 科學理論可能因新的證據而被推翻為新理論所取代 SD D U A SA

D 科學理論可能因科學家重新解釋已有的觀察結果而被改變 SD D U A SA

E 如果科學家們準確無誤地做實驗其所得到的科學理論日後

將不會被改變

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學理論會或不會改變

3 科學定律與理論 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學理論本來就存在於自然界中科學家們在科學探究中

將其發掘出來

SD D U A SA

B 與科學理論不同 科學定律不會改變 SD D U A SA

C 科學理論被反覆證實就會成為定律 SD D U A SA

D 科學理論是用來解釋科學定律的 SD D U A SA

運用具體實例說明科學定律與科學理論的區別

4 社會文化對科學研究的影響 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學研究不會受社會和文化的影響因為科學家們受過

良好的訓練可以使科學研究保持客觀價值中立

SD D U A SA

B 文化價值與社會期待決定科學研究的內容方向 SD D U A SA

C 文化價值與社會期待決定科學研究的方法途徑 SD D U A SA

D 全世界的科學家們都以相同的方式進行科學研究因為科

學是不因社會和文化而異的

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學研究會或不會受到社會文化的影響

5 科學研究中的創造力和想像力 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去收集數據資料 SD D U A SA

E 科學家們在研究中會運用創造力和想像力去分析與解釋資料 SD D U A SA

D 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些不符

合邏輯推理原則

SD D U A SA

E 科學家們在研究中不會運用創造力和想像力因為這些會影

響削弱科學的客觀性

SD D U A SA

運用具體實例說明您為什麼認為科學家們在研究中運用或不運用其創造力和想像力

115在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 115 2016919 115623

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

116 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 116 2016919 115624

6 科學研究 完全不同意 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 完全同意

A 科學家們會運用多種不同的研究方法以得到豐富的結果 SD D U A SA

B 科學家們按照同一科學方法按部就班地作研究 SD D U A SA

C 當科學家正確使用科學方法便能得到準確無誤的結果 SD D U A SA

D 科學實驗不是產生科學知識的唯一方法 SD D U A SA

運用具體實例說明科學家們是運用同一科學方法進行科學研究或運用多種不同的方法

參考文獻

Abd-El-Khalick F amp Akerson V (2004) Learning as conceptual change Factors mediating the development of preservice teachers‟ views of nature of science Science Education 88(5) 785ndash810 Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000a) Improving science teachers‟ conceptions of the nature of science A critical review of the literature International Journal of Science Education 22(7) 665ndash701 Abell S Martini M amp George M (2001) That‟s what scientists have to do Preservice elementary teachers‟ conceptions of the nature of science during a moon investigation International Journal of Science Education 23(11) 1095ndash1109 Aikenhead G S amp Ryan A G (1992) The development of a new instrument ldquoViews on

science-technology-societyrdquo (VOSTS) Science Education 76 477ndash491 Akerson V L amp Abd-El-Khalick F (2003) Teaching elements of nature of science A yearlong case study of a fourth-grade teacher Journal of Research in Science Teaching 40 (10) 1025ndash1049 Akerson V L Abd-El-Khalick F amp Lederman N G (2000) Influence of a reflective activity based approach on elementary teachers‟ conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 37(4) 295ndash317 Bartholomew H Osborne J amp Ratcliffe M (2004) Teaching students ideas-about-science‟ five dimensions of effective practice Science Education 88(5) 655ndash682 Bell R L Blair L Crawford B amp Lederman N G (2003) Just do it Impact of a science apprenticeship program on students‟ understanding of the nature of science and scientific inquiry Journal of Research in Science Teaching 40(5) 487ndash509 Bell R L Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (2000) Developing and acting upon one‟s conception of the nature of science A follow-up study Journal of Research in Science Teaching 37(6) 563-581 CDC (Curriculum Development Council) (2007) Biology Curriculum and Assessment Guide

(Secondary 4-6) Hong Kong Curriculum Development Council Chen S (2006) Development of an instrument to assess views on nature of science and attitudes

toward teaching science Science Education 90 803ndash819 Chinn C A amp Malhotra B A (2002) Epistemologically authentic inquiry in

schools A theoretical framework for evaluating inquiry tasks Science Education 86 175-219

117在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 117 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

Saddle River NJ Pearson-Merrill- Prentice Hall Desautels J amp Larochelle M (1998) The epistemology of students The rsquothingifiedrsquo nature of

scientific knowledge In BJ Fraser amp KG Tobin (Eds) International handbook of science education (pp 115ndash128) Dordrecht Kluwer Academic Publishers

Kuhn T S (1970) The structure of scientific revolutions Chicago University of Chicago Press Lederman N G (1999) Teachers‟ understanding of the nature of science and classroom practice

Factors that facilitate or impede the relationship Journal of Research in Science Teaching 36(8) 916ndash929

Lederman N G Abd-El-Khalick F Bell R L amp Schwartz R S (2002) Views of nature of science questionnaire toward valid and meaningful assessment of learnersrsquo conceptions of nature of science Journal of Research in Science Teaching 39 497ndash521

Lederman N G (2007) Nature of science past present and future p 831ndash880 In S K Abell and N G Lederman (ed) Handbook of research on science education Lawrence Erlbaum Associates Publishers Mahwah NJ

Lederman N G amp Abd-El-Khalick F (1998) Avoiding de-natured science Activities that promote understandings of the nature of science In W F McComas (Ed) The nature of science in science education Rationales and strategies (pp 83ndash126) Boston Kluwer Academic Publishers

Lederman N G amp Lederman J S (2004) Revising instruction to teach nature of science The Science Teacher 71(9) 36-39

Lederman N G amp Zeidler D L (1987) Science teachers‟ conceptions of the nature of science Do they really influence teacher behavior Science Education 71(5)721ndash734

Liang L L Chen S Chen X Kaya O N Adams A D Macklin M Ebenezer J(2006 April) Student Understanding of Science and Scientific Inquiry (SUSSI) Revision and Further Validation of an Assessment Instrument Paper Prepared for the 2006 Annual Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST) San Francisco CA

McComas W F (Spring 1997) The nature of the laboratory experience A guide for describing classifying and enhancing hands-on activities California Science Teachers Association Journal 6-9

Munby H amp Roberts D A (1998) Intellectual independence a potential link between science teaching and responsible citizenship In Problems of Meaning in Science CurriculumTeachers College Columbia University

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Schwartz R S amp Lederman N G (2002) ldquoIt‟s the nature of the beastrdquo The influence of knowledge and intentions on learning and teaching nature of science Journal of Research in Science Teaching 39(3) 205ndash236

Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

118 在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 118 2016919 115624

Colburn A (2004) Focusing labs on the nature of science The Science Teacher 71 9 Creswell J W (2008) Educational research (International Edition) Planning conduction and evaluating quantitative and qualitative research (3rd Edition ed) Upper

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Schwartz R S amp Lederman N G (2006 April) Exploring contextually-based views of nature of science and scientific inquriy What scientists say Paper presented as part of the paper set ldquoSetting an empirically supported and synergistic agenda for research on nature of sciencerdquo during the annual conference of the National Association for Research in Science Teaching San Francisco CA April 3-7

Schwartz R S Lederman N G amp Crawford B (2004) Developing views of nature of science in an authentic context An explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry Science Education 88(4) 610ndash645

Shapiro B L (1996) A case study of change in elementary student teacher thinking during an independent investigation in science learning about the bdquoface of science that does not yet know‟ Science Education 80 535-560

Smith C L Maclin D Houghton C amp Hennessey MG (2002) bdquosixth-grade students‟ epistemologies of science the impact of school science experiences on epistemological development Cognition and Instruction 18(3) 349ndash422

Woolnough B amp Allsop T (1985) Practical Work in Science Cambridge Cambridge University Press

119在科學實驗探究中明示教授科學本質對學生理解科學本質的正面影響

M21925-香港數理教育學會-會刊2016-Inside-DC2indd 119 2016919 115624