漸進式探究實驗以提升問題解決能力

Learning Problem Solving Ability from a Progressive Laboratory Manual

10.3966/251964992017120102003

黃明輝(Ming-Huey Huang)

工程教育認證 ； 問題解決能力 ； 探究式學習 ； 統整式課程 ； 實驗教材 ； engineering education assessment ； problem solving ； inquiry-based learning ； capstone course ； experimental manual

大學教學實務與研究學刊

1卷2期（2017 / 12 / 31）

69 - 93

繁體中文

解決各式問題是工程師的職責，也是大學工程教育的核心能力。實驗課課程具有讓學生動手，實際參與發現與解決問題的過程，因此是訓練解決問題能力的重要課程。然而傳統的教導式教材提供完整程序，猶如食譜一樣地，無法讓學生觸及發掘問題與設計實驗。由於多數臺灣高中畢業生缺乏實際動手做實驗的經驗與先備知識，直接套用探究式實驗時會常造成過多的試誤，導致耗時過多與學生易受挫折。本文採用一種漸進的方式從教導式講義轉換到探究式實驗，學生可在課程前段的實驗中累積先備知識與經驗，然後在學期最後階段再進行完全開放的探究式實驗。此漸進式教學法的理念與「過程導向的探索式學習」不謀而合。根據實際教學經驗，學生能累積實驗所需的技能與知識，經歷問題解決的各項過程，並達成「工程教育評鑑」所規範的學習成果。

Problem solving is the responsibility of every engineer and therefore is a core capability in engineering education. Laboratory courses provide students with hands-on experience in identifying and solving problems; therefore, they are essential for developing problem solving ability. Conventional, didactic laboratory manuals provide detailed procedures and do not allow students to participate in problem identification and experimental design. Most high-school graduates in Taiwan have little practical experience in and background knowledge on experiment procedures. Directly adapting inquiry-based experiments often leads to several instances of trial and error that take a long time and frustrate students. This research adopts a progressive approach to transition from a didactic experiment to an inquiry-based experiment. Students can gain the prerequisite knowledge and skills from experiments conducted during the initial part of the semester to subsequently conduct an inquiry-based experiment at the end of the semester. This progressive approach is similar to the ＂process-oriented guided inquiry learning＂ concept. On the basis of teaching experiences, students accumulate experimental skills and knowledge, experience all problem-solving processes, and fulfil the learning objectives defined by the Institute of Engineering Education, Taiwan.

1. Equipped for the Future (2016a). Home page and introduction. Retrieved from http://eff.clee.utk.edu/
2. Equipped for the Future (2016b). Getting to know the EFF standard solve problems and make decisions. Retrieved from http://eff.clee.utk.edu/assessment/solve2.htm
3. 教育部（2014）。探究式教學法。取自http://pedia.cloud.edu.tw/Entry/Detail/?title=探究式教學法
4. 中華工程教育學會（2016）。工程教育認證規範（EAC2016）。取自http://www.ieet.org.tw/InfoT.aspx?n=stdEAC
5. Bloom, B. S.(1956).Taxonomy of educational objectives, handbook I: The cognitive domain.New York, NY:David McKay.
6. Chang, W.(2005).Beyond misconceptions: Socio-cultural pitfalls in learning Newton's Law.Proceeding of the 36th Conference of Australasian Science Education Research Association,Hamilton, New Zealand:
7. Friedler, Y.,Zohar, A.,Tamir, P.(1992).Problem-solving inquiryoriented Biology tasks integrating practical laboratory and computer.Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching,11,347-357.
8. Hanson, D. M.(2006).Instructor's guide to process-oriented guided-inquiry learning.Lisle, IL:Pacific Crest.
9. Mayer, R.(2004).Should there be a three-strikes rule against pure discovery learning? The case for guided methods of instruction.American Psychologist,59(1),14-19.
10. Minderhout, V.,Loertscher, J.(2007).Lecture-free Biochemistry.Biochemistry and Molecular Biology Education,35,172-180.
11. Parappilly, M. B.,Siddiqui, S.,Zadnik, M. G.,Shapter, J.,Schmidt, L.(2013).An inquiry-based approach to laboratory experiences: Investigating students' ways of active learning.Int'l J. of Innovation in Science and Mathematics Education,21(5),42-53.
12. Spady, W. G.(1994).Outcome-based education: Critical issues and answers.Arlington, VA:American Association of School Administrators.
13. Tachibana, C.(2016).Effective teaching: To be an effective educator, get active, science (AAAS) careers.
14. Tafoya, E.,Sunal, D.,Knecht, P.(1980).Assessing inquiry potential: A tool for curriculum decision makers.School Science and Mathematics,80(1),43-48.
15. Tapscott, Don、羅耀宗譯、黃貝玲譯、蔡宏明譯(2009)。N世代衝撞：網路新人類正在改變世界。臺北:美商麥格羅希爾。
16. 天下雜誌(2010)。2010中學生科學教育大調查。天下雜誌，460，48-55。
17. 李坤崇(2011)。大學課程發展與學習成效評量。臺北:高等教育文化。
18. 李坤崇(2004)。修訂Bloom認知分類及命題實例。教育研究，122，98-127。
19. 邱于真(2014)。教與學的合頂石─總整課程（ Capstone Course）。評鑑雙月刊，49
20. 柯志恩、黃一庭(2010)。圖像優於文字？N世代學生認知發展之探究。教育研究月刊，193，15-23。
21. 洪振方(2003)。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師大學報，15，641-662。
22. 高立圖書(2014)。物理實驗。新北:高立圖書。
23. 傅昭銘(2006)。大學物理實驗教學的思維。物理雙月刊，28(3)，573-579。
24. 黃明輝(2009)。自動化的普通物理實驗教學課程。2009兩岸大專院校基礎物理課程教學研討會，臺北:
25. 黃明輝(2015)。融入21世紀就業技能的通識教育─以科學素養為例。輔仁大學全人教育學報，13，35-56。
26. 黃明輝(2009)。普通物理實驗的教育目標與評量。2009中華民國物理教育年會，臺北:
27. 黃明輝(2017)。單極馬達的原理與教學應用。物理教育學刊，18(1)，1-18。
28. 黃明輝(2016)。以探究式實驗統整普通物理實驗教學。物理教育學刊，17(2)，33-46。
29. 黃能堂(2009)。職場核心能力對臺灣技職教育課程與教學的啟示。教育資料集刊，43，23-34。
30. 黃淑玲(2013)。從知識到可觀察的能力： 評估學習成效的策略與建議。評鑑雙月刊，44
31. 劉曼君(2012)。2019年畢業生核心能力。評鑑雙月刊，38
32. 鄭榮輝編、林陳涌編(2015)。科學實作教學理論與實務。臺北:國立臺灣師範大學科學教育中心。

1. 黃芷翎(2022)。探討通識課程導入探究實作之學習成效：以仿生材料為例。通識學刊：理念與實務，10(2)，41-78。