运用5E进行行动研究的密度研究

以5E探究教学模式促进国中学生「密度」概念学习之行动研究田中国中教师黄俊伟

摘要本研究的主旨是透过5E探究教学模式，促进国二学生在「密度概念」的学习与探究能力的培养。本研究的主要发现是，经由5E探究教学，个案学生在认知、情意以及技能三个面向都有明显且正向的改变。在探究情境中，学生能够真正了解密度的意义，而非仅是质量与体积的比例，而藉由真实的科学活动，让学生能真正体会「作中学」的乐趣，进而发生有意义的学习。此外，探究活动能学得观察、测量、预测、应用数据、推理与传达等科学技能，对于学生的概念建构与理解是相当重要的基础，其能帮助学生在认知上进一步深化与广化，并维持学生在科学活动中高度而持久的兴趣。而进行5E探究教学，亦是帮助科学教师自我专业成长的良好模式。关键词：5E探究教学；密度概念研究背景现今国中自然教科书多将『密度』这一单元安排在二年级一开始的课程中，然而对许多国中生而言，这是一个困难的单元。一方面是它牵涉到比例概念(Gennaro,1996)的问题。另一方面则是，学生将本身的迷思概念带到课堂，造成对密度概念学习的严重干扰（郭重吉,1989；Hewson,1986）。另一方面，密度也是一个重要的单元，对往后的学习影响层面颇大，如比例概念的建立、对流概念的阐述、浮力原理的解释等，密度都是重要的先备知识(priorknowledge)。密度的观念牵涉到物体的两个性质－－质量和体积，但其义涵并不仅仅是这两者的比例关系。在教学实务上，教师常会发现学生对于密度的了解，大多仅于密度的计算，而无法将其义函真正带入生活的思考中。而5E探究式教学即是透过实作的探究活动，让学生真正能将科学概念与经验作正确而深入的连结。将5E探究教学应用在密度概念的教学上，究竟能对学生的密度概念学习产生何种影响？有何帮助？研究者以密度单元，运用5E探究教学做了此一行动研究。文献探讨学生在密度的主要迷思概念：喻鸿钧，周进洋（2001）经开放性前测工具、晤谈和开放性后测工具和再晤谈，了解学生的主要迷思概念有以重量代替密度、以质量代替密度、以形状代替密度和没有建立质量/体积的比例概念等四类：以重量代替密度：学生认为，重量大的物体会沉，重量轻的物体会浮。将重量替代密度，造成了学生对沉浮的误判。以质量代替密度：学生认为质量相等的两种物体，沉浮的状况就会相同，形成以质量代替密度的迷思概念。以形状代替密度:学生认为细长状或者扁平状的物体就会浮，像竹竿、浮板会浮。没有建立质量/体积的比例概念：学生认为增加同一物质的质量(或体积)，则该物质的密度增加；反之，减少同一物质的质量(或体积)，密度则会减少。缺乏质量/体积的比例概念，形成学生对密度的误判。这结果和王龙锡（1991）、Biddulph&Osborne（1984）的研究，归纳出儿童主要是以物体的「重量」、「大小」和「外观」做为判别浮沈之考虑类似。学生在密度的迷思概念主要来源：喻鸿钧，周进洋（2001）亦指出学生密度迷思概念的主要来源包念日常生活经验、日常生活用语、质朴的比例观念和错误的模拟等四项。说明如下：日常生活经验：石头、铁块很重，在水中会沉；保利龙、塑料袋很轻，在水中会浮。造成学生认为重的物体会沉，轻的物体会浮的迷思概念。日常生活用语：「沉重」、「轻浮」和「轻飘」等中文语词，所造成学生误用「轻」、「重」做为沉、浮判断的依据。质朴的比例观念：学生认为同一物体：如果质量增加，（或体积增加）密度也跟着增加；质量减少，（或体积减少）密度也跟着减少。这种质朴的线性比例关系，造成迷思概念。错误的模拟：学生会抓住物体间某些特质(如质量)相同，依此模拟物体彼此浮沉的情形也会相同。错误的模拟，造成迷思概念。这结果和Head(1986)指出迷思概念主要来自于日常的经验和生活中的观察、模拟错误产生混淆及Treagust(2000)指出，迷思概主要来自于个体的语言经验，结果相似。而Driver(1993,引自张容君,2001)指出，当学生在解释变化时，他们的推理倾向于遵循单一的线性关系。正可解释学生质朴的比例观念建构主义的理论建构主义自Piaget之后，逐渐兴起，对科教的影响亦随之深远，其理论基础已臻完整。陈均伊、张惠博和张文华（2003）指出，建构论者认为学习是依据学习者自己的经验主动建构知识的过程，所以，学生在学习的过程中，会运用自己原有的经验加以诠释，依其经验赋予意义，且用既存的基模去统整、意义化、概念化新的讯息。Wheatley（1991）曾提及学习不是在发现真理，而是学习者从经验中建构出可行的解释。Driver与Bell（1986）认为建构论者强调的是动态和连续的学习过程，学习者是基于先前的知识和经验，从环境中获得信息，并主动建构其个人的解释和意义（Piaget,1969）。郭重吉（1997）指出，为因应廿一世纪种种新情况，传统的教学方式必须重新调适：由教师中心转变为学生中心，学生由被动的吸收转变为积极的主动建构，从个别的研读到团队的合作学习，教材的内容，也应从固定到弹性、由单一学科转变为多科统整且与日常生活相连结。李口永吟（1998）认为建构主义的学习，强调个人直观的想法和主动建构知识的能力，教师应该设法营造一个能鼓励学生自由探索与表达的情境。由此可知，教师在设计教学活动时，应了解学生的起点行为，以其先前知识为基础，设计符合学生需求的活动，并经由与生活情境相关的问题，引导学生学习，以提高其学习兴趣，进而让学生主动建构知识。在教学的过程中，提供学生发表想法的机会，给予正向的鼓励与支持，若学生的想法与科学概念不符，教师则适切的给予引导以协助学生学习。5E探究教学模式Trowbridge与Bybee（1990）提出以探究为基础的5E教学模式，包括：参与（engagement）、探索（exploration）、解释（explanation）、精致化（elaboration）与评量（evaluation）等五个阶段，各阶段的内容如下：(一)参与（engagement）：教学活动能引发学生的学习兴趣，使学生愿意主动参与教学活动，并能将学生的经验与课程内容相连结，经由提问、定义问题与呈现矛盾的结果等方式，引出探讨主题的方向。(二)探索（exploration）：学生参与活动后，须有足够的时间进行探索，经由动手操作，建构共同的、具体的经验。教师以学生的共同经验为基础，给予充分的时间与机会，协助学生进行探索，并从中学习科学概念与过程技能。(三)解释（explanation）：解释意指能确实理解科学知识与过程技能，在此阶段，先请学生提出解释，教师再以学生的想法为基础，并运用口头、影片或教学媒体等方式，简单、明确的介绍科学概念或技能，并引导学生进入下一个阶段的活动，这是有别于直接讲述的教学方式。(四)精致（elaboration）：以Vygotsky的理论为基础，重视学生之间的互动，营造能促使学生讨论以及互相合作的学习环境，分享想法并给予回馈，以建构个人的理解。此外，此阶段亦重视学生是否能将其所形成的解释，应用于新的情境或问题中，本阶段在强调科学知识与过程技能的一般化，俾发展更深、更广的理解。(五)评量（evaluation）：在学生进行探索与提出解释后，给予回馈是很重要的，因此，教师在每个阶段的活动中，皆可进行形成性评量。以实务层面而言，教师须对学生的理解进行评量，并提供学生应用科学知识与过程技能的机会，甚至，经由学生自我评量，了解自己的学习情况。NRC（2000）指出Trowbridge与Bybee的5E教学模式，有助于学生学习搜寻证据、操作与解释等科学探究技能。因此，本研究采用5E教学模式，希冀营造以探究为基础的教学模块，俾培养学生的主动探究、解决问题与独立思考等能力，并能将科学知能运用于日常生活中。有意义的学习Ausubel（1968）认为学习是个体将新讯息纳入原有认知结构的历程，所以，当学生在学习的时候，其原有的认知结构会不断地运作，以整合新的讯息，使新讯息能够融入认知架构中，而成为更有系统的组织架构。学生在学习的过程中，能自行觉察到新讯息的内容与原有的认知结构间的关联，将新的知识加以组织，使所要学习的知识与原有的认知结构产生连结，且能够透过自己的语言来表达，称为「有意义的学习」。为了要达成有意义的学习，Ausubel（1968）提出三项条件：知识要有意义：由于有意义的学习是将新讯息与原有的认知架构作连结，所以，对于所要学习的内容，其本身必须是具有意义的，且能符合学生逻辑思考的特质，形成一个完整的、有组织的系统，而非只是许多概念、命题的任意堆砌，如此，才能提供学习者做有意义的连结。学习者应具备相关的先前知识：Ausubel认为影响学习最主要的因素是学习者的先前知识。亦即，学习者须具备相关的先前知识，才能将新的讯息与合适的概念相连结。主动学习：学习者必须是主动自发地将新讯息与原有的认知架构做有意义的连结，而非只是用任意的或局限于名词上的表面意义。所以，学习是由学生主动探索知识，发现新知识与其生活经验间的关系，将新知识加以组织、整理，并和既存的认知结构中合适的概念或命题相联结，俾统整出一个更完整的认知结构，这才是真正的有意义的学习。Dewey（1916）提及在学生的眼中，社会是整体性的，其日常生活经验与环境是不可分割的。学生的学习须重视知识的完整性，如果把学习活动分为各个不同的学科范畴，势必较难符合学生的生活经验。Brown,Collins和Duguid（1989）指出知识是在情境中建构而成的，难以与社会脉络分离，强调学习应在真实的情境中进行。邱贵发（1996）亦认为知识蕴涵于情境当中，学生在情境中，会以其日常生活的经验为基础，进行知识的建构。日常生活与实作经验的重要性日常生活经验和科学概念之间是交互作用的，Howe（1996）指出，这两者之间的发展所呈现出来的，就像是在学习外语时，外语和母语之间的交互作用一样，学习者须从对母语的认知模拟、迁移到外语的学习，母语在学习外语的过程中，扮演中介的角色。同样的，当我们在学习科学概念时，日常生活经验即扮演着相同的角色。Inagaki和Hatano（1991）研究日本儿童日常生活中所拥有的生物知识。研究发现，学习时，当儿童拥有和生活经验有关的生物知识时，其学习成效比没有这些经验的儿童来得好，也较能弹性地应用知识以及进行合理的模拟和预测。Dewey（1916）认为在学习活动中，学生能透过实作的方式来解决问题，以及省思已具有的知识与经验，使其认知架构不断地组织与重建。教学活动设计，不仅要重视学科内容知识的获得，尚需提供学生学习科学过程技能与反思的能力，也应能够将所学的概念加以表征，并且能够合宜的应用于问题解决。Rithchie与Rigano（1996）指出科学教学应真实反映从事科学探究的历程，提供学生实际做科学的机会，藉此培养学生科学知识与探究技能。亦即，教学能结合「做中学（LearningbyDoing）」与「做中知（KnowingbyDoing）」（Dewey,1916），重视学生的实作经验，引导学生从活动中学习，让学生由行动中「行以致知」，主动的认知与建构知识。同时，教学需加强学习活动的真实性，让学生能够主动的探索和操作，并重视学生之间的互动与分享，经由学习活动，学生能够发现问题，并且能从实际操作中找出解决的方法。研究方法研究人员（一）教学者即研究者担任此次教学教师即研究者，教学年资六年，且六年以来一直担任国中自然科教师，对于教材有相当程度的熟悉，且目前亦在彰化师大科学教育研究所进修。（二）研究对象

为深入了解教学者在进行「密度」单元5E探究教学后的教学成效，及对学生学习的影响，对一班国二学生于教学前、教学后，依其前测成绩高、中、低各取两位，男女各半，共六位进行晤谈。希望能藉此了解学童所建立的概念中，对「密度」单元是否仍存迷思概念，及其概念改变情形。

研究设计

本研究在探究国中二年级学生，在「密度」概念进行5E建构式学习环概念改变教学的成效，因此本实验采准实验法进行教学，并透过二阶段的纸笔测验进行前、后测，以了解「密度」概念改变教学策略的成效，因此本实验的设计模式如表3所列，其中O代表测验处理，X代表经过教学处理，O1、O2分别代表前、后测。表1：处理设计模式表教学方式前测教学后测5E概念改变教学O1X1O2

本研究实验组依研究者自编的「密度」5E探究式教学教案教学，时间共分为四节。研究工具（一）数据搜集、分析与处理

本研究在整个目标单元的教学期前，先进行小规模的施测无误后再进行前、后测，最后将所得数据进行分析、解释，经晤谈六位样本学生后，再将晤谈内容转录成文字数据，进行分析、比较。

（二）晤谈分析

晤谈资料的分析，在征得受访学生同意之下进行全程的录音，录完音之后，再将全程资料分析如下：转录：将六位学生晤谈录音，转录晤谈逐字书面稿资料，并排除不相关用语，如社交与重复的话外，尽可能保留学生原来的字句。分类：将学童的晤谈数据，转录成文字数据之后，进行编号代号码，分别是S1~S6代表六位学生。教学过程说明本研究设计5E探究式教学，时间为一百八十五分钟共计四节课，教学活动区分为「物体的浮沉情形（投入－E1），影响物体浮沉的条件（探索－E2），密度的定义（解释－E3），物体密度的测量与密度性质的比较（精致化－E4），密度现象的解释（评鉴－E5）」五阶段教学活动，以下将5E探究式教学活动流程做简要说明：物体的浮沉情形（投入－E1）将金属块与木块放入水中，请学生观察浮沉情形。提出影响物体浮沉的解释。影响物体浮沉的条件（探索－E2）将同质量，但不同体积（一个维持原状，另一个先捏成紧实状态）的土司面包放入水中，请学生先预测结果及解释，再实际操作观察并再做解释。将不同质量，且不同体积（一个维持原状，另一个取原状的一半质量，再捏成紧实状态）的土司面包放入水中，请学生先预测结果及解释，再实际操作观察并再做解释。密度的定义（解释－E3）引入密度定义。回顾E2阶段的两项活动中，比较密度大小的情形。物体密度的测量与密度性质的比较（精致化－E4）请各组分别就不同体积，但相同材质的金属块及木块作密度的测量。将各组测量结果共同呈现于黑板上，由学生讨论其中异同，其中包括相同材质，密度与不同体积的关系、密度与不同质量的关系。请各组分别就不同体积的水，作密度的测量。密度现象的解释（评鉴－E5）请各组学生就「潜水艇如何控制浮沉」，及「热气球如何控制升降」两个问题进行讨论，提出说明与解释。请各组学生提出其它可用密度说明的例子。研究结果与讨论目前，最常被采用的教育目标分类方式，源于1956年以来，布鲁姆(B.S.Bloom)、克拉斯霍尔(D.R.Krathwohl)及辛普森(E.J.Simpson)等人所提出的教育目标分类；他们将教育目标，分为认知、情意及技能三个领域。以下就分认知、情意及技能三个方面，探讨学生在5E探究教学中的改变。学生认知方面的改变：如文献探讨中所提到，学生在密度单元中，主要的迷思概念为：以重量代替密度、以质量代替密度、以形状代替密度、没有建立质量/体积的比例概念，在本研究中亦发现相同的情形，因此，教学方式是以物体的浮沉现象作为进入密度单元的活动，藉由具体的、可知觉的现象，让学生了解密度的意义。在此历程中，发现学生在认知方面有下列改变：能够对密度有较深入的了解学生在学习密度单元之前，多数学生知道「密度」一词，所以在前测与E1、E2阶段，学生在做解释时，常引用「密度」一词，但晤谈时发现，学生并不知道密度的意义。在E5、后测及事后晤谈中，发现中、高组的学生能精确的使用密度概念，来解释所见的现象。不以物体的体积来解释物体的浮沉在E2阶段的第一项活动中，在预测土司浮沉与解释中，全部的学生都正确预测，但作解释时，除了仅使用「密度」一词作解释外，部分学生亦提出「捏紧土司，体积变小，感觉较重，所以下沉」的推论；但在E2阶段的第二活动中，学生却提出「维持原状的土司，体积较大，感觉较重，所以会下沉」。经晤谈后发现，该类学生以比较物体体积作为浮沉的推论依据，但经引入密度概念，再回顾E2的活动，学生则可了解体积为密度的变项之一，应与质量共同考虑。E5阶段时，学生则可正确的利用密度的概念作出解释。不以物体重量/质量来解释物体的浮沉在E2阶段第一活动，全部学生都能正确预测土司的浮沉，但在E2第二活动中，基于第一活动的结果，全部学生仍预测维持原状的土司会上浮，但部分学生则认为被捏紧的土司因为质量较小，所以亦会上浮。经晤谈后发现，该类学生以比较物体质量或重量（事实上，在晤谈中发现，学生并不清楚质量与重量的差别）作为浮沉的推论依据。但经引入密度概念，再回顾E2的活动，学生则可了解质量为密度的变项之一，应与体积共同考虑。E5阶段时，学生则可正确的利用密度的概念作出解释。不以物体的软硬来解释物体的浮沉部分学生视物体的软硬等同于物体的质量或密度，即较硬的物体就是质量较大、较重或密度较大的物体，故硬的东西都应该下沉，特别在E5阶段讨论到「潜水艇」的例子时，提出「沉下去时用潜水艇是铁这种硬的材质，但浮起来，就是密度小于1较软的材质」，在晤谈中发现，对于学生较陌生的例子（如潜水艇），学生较易提出其它的观点来解释，但再回顾E1到E4的内容，学生即易发现其观点不合理之处，并重新聚焦于密度观点上作讨论。能够了解相同材质的物体有相同的密度在做不同体积水的密度测量，学生在预测时，多数的学生预测「水的体积越大，质量也越大，密度则跟着越大」，但完成该活动后即马上发现，相同材质的密度是相同的，也是在研究中发现最容易改变的迷思概念。学会绘制与看读「质量－体积关系图」在前测中发现，学生并不了解「质量－体积关系图」的意义。在完成E4的活动后，让学生也完成活动纪录簿的「质量－体积关系图」，在后侧，及晤谈中发现学生则能了解「相同材质，质量－体积成一定比例的关系」及「利用『质量－体积关系图』比较物体密度大小」，亦即该活动能赋予学生在「质量－体积关系图」上，产生有意义的学习。知道实验结果中如何判断误差的合理性在E4的活动完成后，将各组的结果展现在黑板上，由全班共同讨论，很快即可达成下列共识：「何组的结果是可接受的误差，何组是不合理的结果」。在这过程中让学生了解，实验结果间相互比较的意义，及如何判断误差的合理性，并检讨误差发生的原因（多发生于质量的测量与计算，部分则为排水量体积法操作错误）。能利用密度解释物体的浮沉在进行完整个教学活动之后，有学生提出冰山与铁达尼号的例子，且能利用密度解释冰山与铁达尼号相撞，铁达尼号沉没冰山仍浮着的原因，这代表密度对学生真正产生意义。学生情意方面的改变：Toh（1991）与Woolnough（1994b）的研究指出学生对科学活动的兴趣、执行的意愿、对探究成果的满意度…等情意因素，是影响科学学习的重要向度。探究教学为教育学者所推崇即是在探究过程中不只有认知改变的发生，情意方面更易有显著而正向的发展。以下为本研究中，学生在情意方面的改变。乐意参与探究的学习活动。在学习单的「学习心得」这一项中，最多学生写出「自然课变得令人有兴趣」的反应，这即表示，学生透过实际操作的历程，能产生持久而高度的兴趣。这样的情形，让学生在认知方面的改变得以进一步的深化与广化。学会如何分工合作以有效率的完成实验在教学历程中，研究者共将学生分为六组，其中第一组到第四组皆能在研究者要求的时间内，完成交代的任务，惟第五、六组不仅未进行该做的活动，组员之间亦无互动。在研究者与全班共同比较各组的成果及质量，并说明研究者所观察到各组内的互动情形，以使各组员对该组产生认同与荣誉感，并让这两组及其它同学了解到分工合作对于探究活动的重要，以及研究者在后续活动中介入，即先扮演领导者与监督者的角色，再逐渐将责任转移至组员，研究者发现，进行到后续其它单元时，这两组组员互动与任务成果的质量已见明显的改善。获得与同侪互动讨论的学习经验在传统讲述教学的环境中，学习者少有与他人互动对话的经验；在学习单及晤谈中则显示，学生在探究活动中的乐趣首要来自动手操作，其次就是与同侪的互动。探究活动中，有意义的互动应是针对探究主题与内容的讨论，而非闲话家常，而5E探究式教学就是提供教师一个很好的模块理论，藉由设计良好的教学活动，使学生有结构的学习，并时时聚焦于探究主题，而不致分心。学生技能方面的改变：在教育部公布之「国民中小学九年一贯课程纲要」的「分段能力指标」说明中，进一步阐释自然科学的学习，在于提升国民的科学素养，而「科学素养」的内涵为－－经由科学性的探究活动，自然科学的学习使学生获得相关的知识与技能。同时，也由于经常依照科学方法从事探讨与论证，养成了科学的思考习惯和运用科学知识与技能以解决问题的能力。长期的从事科学性的探讨活动，对于经由这种以探究方式建立的知识之本质将有所认识，养成提证据和讲道理的处事习惯。在面对问题、处理问题时，持以好奇与积极的探讨、了解及合理解决的态度，我们统称以上的各种知识、见解、能力与态度为「科学素养」。－－因此要培养具有良好科学素养的学生，科学技能提升亦是重要的一环。科学教育家将科学探究过程所需的技能分类为基本技能与统整技能两种，基本技能有：观察、分类、测量、预测、应用数据、应用时空关系、推理与传达等。统整技能有：解释数据、控制变因、形成假设、操作型定义及实验。科学探究流程模式是一种思考模式，它具体统合了科学过程的各种技能，可以使学习者增强处理问题的能力、思考判断能力与创造能力等（黄启渊，民83）。在本研究中，学生所显现的技能方面的改变如下：了解科学方法即为「操纵变因」与「控制变因」的方法由于本研究所进行的是非开放式的探究，即Herron所指层次1之探究活动（Tamir，1989），故实验与步骤方法皆为研究者所给，致学生无法自行安排实验活动，但在E4阶段中，藉由相同物质但不同体积的密度测量，即水的密度测量，学生能够了解科学方法即为「操纵变因」与「控制变因」的方法。仪器的操作：天平的使用科学仪器操作适当与否，对于探究活动是否进行顺利，是极为重要的因素，而另一方面，探究活动亦是熟练仪器操作的重要情境。在本研究中，天平是较需操作技巧的仪器，虽然在进行本单元之前，已实际练习过天平的归零，但并未真正量测物体质量；在探究过程中，研究者观察到学生从归零、砝码的挑选、砝码置于在秤盘的位置与平衡的判断等天平的使用技巧，都渐趋熟练，也使实验速度加快。「排水量体积法」的使用排水量体积法对学生来说，如何量取浮体的体积，是必要解决的问题，共有五组解决了这一问题，在此过程中，可观察到各组的测量方法逐步改善，从一开始以手指下压浮体，到最后以将浮体与沉体互绑，而得到较精确的结果。其中也有一组学生注意到，应先测量质量再测量体积，以避免因木块吸水而产生误差。但有一组学生并未知觉到浮体在排水量体积法的问题，所量取的仍只是液下体积，而未试图让浮体全部没入水中，这是较令研究者意外之处。结论与建议一、结论将5E探究教学模式应用在密度单元的教学上，就学生的改变而言，在本研究中有许多正面发现，就整体而言可归纳为以下三点：认知方面：学生在观察物体浮沉的情境中，能够真正了解密度的意义，而非仅是质量与体积的比例。情意方面：透过探究历程，让学生经历真实的科学活动，而非纸上谈兵，让学生能真正体会「作中学」的乐趣。技能方面：探究活动能学得观察、测量、预测、应用数据、推理与传达等科学技能，对于学生的概念建构与理解是相当重要的基础，其能帮助学生在认知上进一步深化与广化，并维持学生在科学活动中高度而持久的兴趣。另外，对教学者而言，5E探究教学提供有系统的模式，帮助教师能做好具有结构的课前准备；而在教学进行时，让研究者感到最大的不同是师生互动的情形，以往的讲述教学，与教师热烈互动的都是较为活泼的学生，其余同学皆只是守规矩、静静地做好教师交代的事情，无法提供太多可观察的表征，让教师了解其投入学习活动的情况；在本研究中，藉由所设计的活动，可以很快看出各组及个人的学习情况，并作出必须的介入，也由于有这样互动的机会，研究者也看到不同学生的不同认知方式，在面对这些情况时，丰富了研究者的教学能力，提升自我专业成长，而感受到教学相长的乐趣。二、建议学习成就的性别差异与程度差异是本研究最令研究者感兴趣的结果，也就是在前后测的差异与事后晤谈中皆发现，认知改变「男生优于女生」以及「高成就学生优于低成就学生」的结果，但碍于时间限制，无法进一步厘清造成上述现象的原因，待将来有机会作更深入的探讨。另外，5E探究教学对于学生学习多种正面的意义，但是相对的在进行5E探究教学，教师事先必须花费更多的时间备课、准备教材、器具、安排学习活动等，且学生学习后并非立即显现成效，在压力进度下，对教师确为一大挑战，因此教师必须对5E探究教学具有正面观点，当师生双方都习于此一模式，即可渐入佳境。参考文献中文部分王龙锡（1991）：我国学生自然科概念发展与诊断教学之研究：（一）小学生浮力概念发展之结构图研究。国科会专题研究成果报告（NSC79-0111-S-153-02-D）台北：行政院国家科学委员会。李咏吟（1998）：认知教学理论与策略。台北：心理。邱贵发（1996）：情境学习理论与点脑辅助学习：学习社群理念探讨。台北：师大书苑。陈均伊、张惠博和张文华（2003）：国中教学模块发展实例：以「镜」为例。自然与生活科技课程研讨会。台湾师大。郭重吉（1989）:利用晤谈方式探查国中学生对重要物理概念的另有架构。发表于第五届科学教育学术研讨会。郭重吉（1997）：迎接廿一世纪的科学教育。建构与教学，10。张容君（2001）：发展二段式纸笔测验探讨国中学生「燃烧」之概念。高雄市：国立高雄师范大学科学教育研究所硕士论文（未出版）。黄启渊(民83)：从探究技能、专题研习到独立研究。资优教育季刊，52期，页16-23。喻鸿钧，周进洋（2001）：发展「密度概念」二段式诊断性纸笔测验工具，第十七届科学教育学术研讨会手册。高雄市：高雄师大。Treagust（2000）：八十九年度（南区）科学概念学术研究会会议手册。台北：国科会科教处。英文部分Ausubel,D.P.(1968).Educationalpsychology:Acognitiveview.NewYork:Holt,RinehartandWinston.Biddulph,F.,&Osborne,R.(1984).Children'squestionsandscienceteaching:Analternativeapproach.Floatingandsinking:Someteachingsuggestions.Learninginscienceproject(Primary).WorkingPaperNo.117[February1984andNovember1983versions].Brown,J.S.,Collins,A.,&Duguid,P.(1989).Situatedcognitionandthecultureoflearning.EducationalResearch,18(1),32-42.Dewey,J.(1916).Democracyandeducation:Anintroductiontothephilosophyofeducation.NewYork:TheMacmillanCompany.Driver,R.&Bell,B.(1986).Students'thinkingandthelearningofscience:Aconstructivistview.SchoolScienceReview,67(240),443-456.Gennaro,E.D.(1996).Teachingdensity-Arealproblem.SchoolscienceandMathematics,66,559-560.Head,J.(1986).MisconceptionsinphysicsamongSouthAfricanstudents.PhysicsEducations,15(2),92-105.Hewson,M.G.(1986).Theacquisitionofscientificknowledge:Analysisandrepresentationofstudentconcept