中学数理教师在职进修课程设计之行动研究I教师转变与课程调整.docx

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中学数理教师在职进修课程设计之行动研究I教师转变与课程调整

中學數理教師在職進修課程設計之行動研究（I）─教師轉變與課程調整

郭重吉、江武雄、張文華

彰化師大科學教育研究所

摘要

本研究旨在利用行動研究的方式，致力於中學數理教師暑期在職進修課程的改進，此項課程修訂目標在於：

提供在職進修教師合適的理論上的瞭解以及實作的經驗使其有更多的時間和機會對於數理教學的目標與方法，建構出合適的觀點與理解，以致於能有正確的態度和能力，來改進中學的數理教學。

為達成此一目標在進修課程的結構、教學內容和實施方式上有一個重要做法乃是：

配合暑期進修上課所提供的理念、方法和範例，教師們在返回原任教學校教學授課期間，必須以行動研究的方式針對其任教班級數理教學的改進加以研究。

本文中報導第一年實施情形的檢討與改進，重點包括瞭解進修教師對數理教學的看法，結果顯示出三個不同程度的轉變：

心態上的察覺、理念的轉變和將採取改進教學的行動等。

此外，由所得資料顯示，在暑期上課時間有限且課業緊湊的壓力下，進修教師對於一些新的教學理念和教學策略，不易有深入的了解和充分的體驗；需在返回原任教學校授課期間，從實際教學工作中慢慢加以省思和試驗。

由於學員人數眾多，現場訪視不易，為達更佳進修效果，建議對進修教師返校授課期間應輔行教學檔案的建立，並從旁協助促成進修教師與同儕、同僚的合作。

關鍵詞：

數理教學、在職進修、行動研究、建構主義、概念改變

壹、緒言

一、研究背景

健全的數理師資培育是落實中小學科學教育的關鍵之所在，而數理教師的在職進修更是數理師資培育的重要一環。

是以國立彰化師範大學自民國七十六年成立以來，每年即利用暑期辦理研究所四十學分班，提供中部地區中學數理教師在職進修的機會。

雖然原先的課程設計即已著重介紹影響科學教育發展的一些新理念，和有助於改進數理教學的教學方法，以提供在職進修教師在教學上實際應用，但由於在作法上局限於在暑期上課期間課堂上的請授、討論或練習，尚缺乏有系統的鼓勵、引導和協助學員們把新學得的理論應用於教學中，並將經驗與實施成果與其他教師分享，因此，一些有心嘗試改進數理教學的老師，常反應希望暑期進修的課程中能介紹更多相關的教學策略和教學方法，並且希望能在教授的指導之下，與幾位中學教師組成一個研究小組共同商討、相互切磋，研究如何改進自己的教學。

許多晚近科學教育的研究顯示，學生在數理科的學習扮演著主動積極的角色。

學生並非被動的接受知識，而是以原先所具有的知識、經驗、信念、態度與目的等等做為處理外來資訊的參考，並利用這些為基礎，以建構外來資訊的意義。

而學生在數理科的學習也深受其學習策略、後設認知能力以及在班上與老師及同學間之互動的影響（郭重吉，1992），些研究結果對於數理課程的改革和老師的教導，帶來極其重大的衝擊（Shymansky，1992），影響之所及，不但使數理師資培育的問題再受到重視，甚且由建構主義的理念出發，對于如何落實數理師資的培育，亦巳發展出許多可資借鏡的模式，例如以實際教學表現作為考核實習教師和檢定初任教師的基準（Brunkhorst，Yager，Brunkhorst，App1e，＆Andrews，1993），以及對於在職進修的計畫中，利用合作式的行動研究，以提昇教師改進教學的知能等（BairdFensham，Gunstone，＆White，1991；Taylor，1993）。

除了上述因素之外，由於全球政經環境的演變、科技的發展以及科學教育思潮和科學教育目標的變遷，在邁入二十一世紀之際，世界各國對於教育的改革無不格外重視（Linn，1992），認為想要改革成功，就必須全面配合，由各方面來進行改革，而非單由課程、行政等方面著手。

在國內教育界亦掀起一片改革的聲浪（教育部，1995），並且引發許多令人關切的實際問題。

比方說，由於國內師資培育管道的多元化，教學實習成為師資培育及檢定的重要一環，但如何培養一些資深的數理教師，使其具有輔導與考評這些實習教師在實際教學情境中表現出來的能力，顯然是一項亟待加強的工作，而四十學分班的在職進修，應是達成此目標的一個重要方法。

有鑑於上述種種因素，對於本所原已設立的研究所暑期四十學分的在職進修課程，顯然面臨了改弦更張、求新求變的時刻，而我們業已直接間接的累積了許多可資運用的研究成果，可以在建構主義理念的引導下，迎接這樣的挑戰（郭重吉、江武雄，1992；1993）。

二、研究目的

本研究長程的目的乃是透過在職進修課程的重新規劃，強調科學教育理論與實務工作結合的重要性（Russell，1993），使得在職進修四十學分的中學數理教師們，在具有合適引導、鼓勵及支持的情境中，對於數理教學的改善能建構出合適的觀點與瞭解，並具有將其付諸實現的經驗和能力，期能進而影響其他教師，因此形成推動改進國內中學數理教學的一股力量。

換句話說，在本研究中是希望經由科學教育的研究，促成中學科學教育實務的改進，另一方面則由行動研究著眼，發展數理教師在職進修的模式，期能建立大學與中學的合作關係（Colhoun，1993；Ellis，1990）。

本文的主要目的在於報導第一年試行新課程的成果與檢討，其重點是：

瞭解新課程對進修教師在第一年進修後的進修成效。

根據進修教師的反應及建議，如何對進修課程加以調整與改進。

三、名詞釋義

在職進修教師或進修教師：

指自八十三學年度起，在國立彰化師範大學教育研究所進修暑期四十學分班的中學數理教師。

行動研究：

在教育研究領域中，行動研究一般被接受的定義是「嘗試改變及改善教育實務的系統化研究」。

在本研究中，包含兩個不同層次的行動研究，其一是由參與進修的在職教師，運用其在進修課程中所學得的理論，以改善教學為目的而進行的枰究活動。

另一是本校科學教育研究所對暑期進修課程加以重新規劃，並藉由探討進修教師的整個進修過程，來評鑑、修正、試用的探究活動。

在職進修：

在本研究中，在職進修的意義與固有的只限於暑期上課的方式有所不同。

除了於四年的暑假期間，在彰化師大上課之外，各進修教師於學期內返回原任教學校授課的期間，為暑期課程自然的延伸，在職進修教師基於下一年度暑期進修課程要求，應於授課期間對於自己的教學進行蒐集資料、評估、確立研究題目，及進行改進教學的行動研究等活動。

貳、文獻探討

一、建構主義與中學數理師資培育

關於建構主義的知識論及達成概念學習、概念改變的過程，郭重吉、江武雄（1992；1993）在先前的研究及其它論文中已詳加評述（郭重吉，1988；1992；1993；郭重吉、許玫理，1992），在此僅針對建構主義知識論影響之下，科教研究者在數理師資培育部份的努力，做一介紹。

在師資培育方面，由於認為教師學習教學法的過程和學生學習科學概念時一樣（Dana＆Davis，l993；Shymanskyl992），會將他們的先有概念帶進學習過程中，因此建議將教師亦視為學習者，協助教師們由建構主義的觀點來瞭解學習過程。

並主張應提供職前和在職教師充分的時間和機會，讓他們體驗建構科學概念的過程。

教師在經過親身體驗概念改變過程後，於日後當更能誘導學生產生合適的概念改變。

Etchborger和Shaw（1992）研究一位小學數學教師對知識本質的看法，並探討這看法如何影響其所採用的教學方法。

他們整理出教師產生概念改變的過程如下：

教師先處於一種混亂狀態，而感覺到需要有所改變，並決定要採取行動，做些改變。

之後，教師擬想可能採取的行動，並在課室中實施。

經由不斷反省，教師理解應再做某些進一步的改變。

作者並認為，在合作學習中，學習者與同儕合作，共同蒐集資訊、對所得資訊加以省思，並將這些資訊與自己已有的知識相連結，其中經歷的小組協商、產生共識及分享所學，是很適合學習者建構知識的學習情境。

Gal1agher（1993）也提出教師概念改變的模式，與Etchborger和Shaw（1992）不同的是，Gallagher比較著重於如何協助教師由行為主義轉化至建構主義的教學觀點。

這種轉變是很耗時間的，若有研究者協助，即使耗費四年的時間，也尚未達到能使所有教師皆產生概念轉變的成果；如果缺乏研究者的協助，想轉變為建構主義的教學觀點，所費的時間將更長。

Huibregtse，Korthagen和Wubbels（1994）研究物理教師的學習經驗對其教學方法、目標的影響。

他們認為教師們會以自己在學科上的學習經驗來建構其對教學的概念，有時會因而導致形成過度強調合乎自己學習風格、方法的教學方法。

他們認為教師的專業成長關鍵點，在於教師自己有意圖想改變和其省思的能力，除非教師自己依著自己體驗到的需要和興趣想有所改變，否則誰也無法讓他們改變。

他們建議，想改變教師的教學行為，需先瞭解教師對教與學的概念，並由改變教師的態度、價值、信念著手，才能調整其專業的實務，否則，課室中的教學實務難以產生改變。

另外，作者還提出應製造機會，讓教師體驗不同的學習方式，如此才能對教師產生持久的影響。

Stofflett（1994）依據Posner等人所主張在學習科學概念時，可能產生概念改變的條件IPDF（I，intelligibility；P，plausibility；D，dissatisfaction；F，fruitfulness）來設計師資培育的課程。

他想探討這是不是一種合適的課程設計模式，且在這樣的課程模式下，小學職前教師是否能改變其原先持有的講述教學法概念。

結果研究者發覺，職前教師在起初會抗拒這種概念改變教學策略，但在課程結束時，則都表示對新教學策略的正面評價，而且顯示出不滿意自己原先的教學策略。

Stofflett認為職前教師原有的傳統的教學概念，是影響其有效同化、或完全排拒新教學法的因素，要重建職前教師的教學概念，就必須考慮他們的先有教學概念，並讓他們親身體驗概念改變的過程。

這種看法乃是希望教師用什麼方法教學，就需先以那樣的方法教他們，而不是只用傳統的講述法，介紹新的教學策略的理念。

二、行動研究與數理師資培育

White和Tisher（1986）在針對1970年代以來的科學教育研究做一相當廣泛而深入的探討之後指出，雖然以往的科學教育研究為數甚多，但對實務產生的影響都極其有限，他們對未來科學教育研究方向的一個建議是讓教師成為研究小組中之成員而非研究觀察的對象。

Shymansky和Kyle基於建構主義的觀點力倡合作式的行動研究模式在科學教育研究上的應用，認為經由教師與研究者對於切合教學實際需求的研究之構思、規畫、執行、和詮釋可以增加我們對於科學的教與學的瞭解。

Berlin和Whitw（1992）指出行動研究的優點包括有：

利用不同觀點和專家所帶來的好處。

研究成果可供教學實務之參考。

經由教師參加研究打破傳統上教師對研究者的敵意。

提供教師學習與成長的機會。

能由身歷其境的人自行解決自己面臨的問題。

對於多方人員相互合作的行動研究其限制及可能有的困難，Berlin和Whitw（1992）認為包含如何加強溝通、研究結果難以通則化、研究設計及資料分析不夠嚴謹、教師欠缺研究的知識和經驗、人際間的關系、以及到底過程和成果孰輕孰重等。

Clift，Veal，Johnson和Holland（1991）認為教師與教師或教師與研究者之間的合作，有助於學習者如何去教的過程，這種理念應可在師資培育課程中予以展現。

Johnson（1993）和Bennett（1993）認為教師若試著進行課室中的研究，不但有助於教師的個人成長，更可由此改進其教學實務及藉以促進同僚間的合作關係，Feldman（1994）則建議，如果師資培育課程中的行動研究要有明顯且持續的效果，所進行的行動研究，就必須在設計研究過程時，考慮如何能使參與的所有成員不斷成長。

他提出如果希望教師進行的研究能有持久的效果，對所謂的研究應採用一個不同的概念--監督和調整實務的探究活動。

如果讓教師仍採用傳統的教育研究派典，以教師為研究者的改革運動將對專業實務產生不了持久的效果。

在近年來，行動研究已逐漸成為美國各大學師資培育中不可或缺的一部份（Crawley，1995；Cross，1995）。

職前或在職教師的課程中，都要求職前或在職教師從事某種形式的研究。

對在職進修的教師而言，除了自我的成長之外，行動研究也成了重組學校的工具，行動研究的地位是越來越重要了！

Feldman（1994）提出教師進行之研究的本質與傳統教育研究有兩點重要差別：

這樣的研究是出自教師的生活及教學經驗，且由於教師想深入瞭解其課室內各事件間的互動性而起。

這樣的研究不像以往，是由「外人」來進行的，而是教師以身處情境中的身份來進行。

Feldman也指出在行動研究中比較常見的研究問題比如像：

我如何更了解我的教學實務？

我如何更求改進？

我的行動如何影響學生的學習？

我的學科知識如何影響我的教學知識？

研究成果因此就多著重於教師對其角色形成新的知識或瞭解，學習做得更好，並更瞭解他們自己在做什麼及自己所處的情況。

由前面整理出的相關文獻，我們可以知道，教師學習如何教的過程絕對不能與其實際教學情境脫離，教師的學習結果也應以改善自己的教學實務為目標。

教學的原理與策略日新月異，鼓勵在職教師再回師資培育機構進修，原就是為了讓在職教師們能不斷再學習，以運用新教學原理、策略來協助學生更有效率的進行學習，即達到改進教學的目的。

然而教師來進修前即已形成的對教學及學生學習的看法，常成為他們學習新教學原理與策略的阻力，因此，在規劃進修課程即即應依據前人研究的成果，設計能促成進修教師概念轉變，且具有持久效果的課程內容、順序，如此才能達到鼓勵在職教師進修的目的。

本研究的主旨，即在進行一個將進修課程與進修教師教學實務相結合的嚐試，並由試行過程中來尋求調整進修內容的依據，最終目的則在培養教師瞭解自己教學實況，及試著改善自己教學實務的能力。

參、研究方法

本研究乃是針對改進中學數理教師研究所教育學分班的在職進修課程而提出的一項行動研究。

參與研究者除計劃主持教授二人、協同研究者二人、博士後研究一人及兼任助理三人外，尚有於民國八十三年起，到彰化師範大學科學教育研究所進修暑期四十學分班的在職教師。

八十三年暑期加入進修教師有44名，後有四名教師退出進修。

在本研究中涉及兩個不同層次的行動研究。

其一是由進修的數理教師，運用其在進修課程中所學得的理論，進行行動研究，如此轉化教學理論為教學實務，以改進自己的數理教學。

其二是本校科學教育研究所對暑期進修課程的重新規劃、試用及修正。

由於進修教師眾多，在暑期上課結束之後對其教學情形無法一一追蹤報導，因此在八十三年暑假，特從該班進修學員中選取九位中部中學數理教師做為種子教師加入第一年的研究。

底下先將由研究小組的立場所進行的研究流程，依據行動研究的一般模式一一規畫、行動、觀察及反省的螺旋式過程（Berlin＆White，1992）列於圖１，其次再對逐年的核心課程說明如下。

進修課程的規畫

核心課程的講授

實作與推廣

檢討與評鑑

第一年

中學數理教師在職進修課程的設計

→數理教學原理，策略的介紹

→訪視部份學校；輔導進修教師進行行動研究主題的探索、評估

→檢討與評鑑

↓

↓←←←←

第二年

研擬本年度工作計畫

→數理教學研究及改進方法的介紹

→輔導進修教師進行行動研究，及分區舉辦小型數理教學研討會

→檢討與評鑑

↓

↓←←←

←

第三年

研擬本年度工作計畫

→介紹數理教學專題研究報告的撰寫及發表

→指導進修教師撰寫研究報告、發表研究成果，及辦理縣市教學觀摩會

→檢討與評鑑

圖１研究流程

第一年進修課程的核心為數理教學原理及教學策略的簡介，其重要內容包括如：

科學的本質、科學教育的目標。

從認知的觀點瞭解學生對數理科的學習。

基於建構主義的教學理念和教學策略。

第二年在職進修核心課程著重在協助學員從事改進數理教學研究，主要的內容包括：

教育研究法（包括詮釋性研究、行動研究）

測驗與評量（包括評量學生的概念學習與解題能力）。

教學媒體的設計與製作。

數理科的教學法及教室的經營（包括教學設計及指導學生合作學習）。

第三年的核心課程係針對指導學員撰寫及發表研究成果，因此內容包括：

數理教學專題研究：

由進修的學員報告他們執行的行動研究的成果，讓其他學員分享與討論。

介紹資料分析的方法（包括定量與定性的資料）。

介紹研究報告的撰寫與評鑑。

在本研究中對於有關資料的蒐集包括八十三年暑假科研一授課教授提出的授課綱要及成果報告（內容包括教學目標、教學內容、教學實施情形（包括學員反應）、檢討與建議、其它共五大項），種子教師們的暑期心得報告，以及進修教師之報告（共四十一人繳交）、小組討論報告、作業、問卷……等由上課中取得的相關書面資料：

另外，在八十四年暑期進修期間（七月底），並以問卷調查的方式，針對進修教師對數理教學的想法、對進修課程之科目、內容連貫性以及進修課程對其教學的影響等方面，蒐集八十三年加入進修之教師對進修課程的了解，問卷計發出40份，回收39份（回收率97.5%）。

為了解八十三年暑期加入的進修教師在學期中返校任教時在進行實作部份的困難，並能及時與予以協助，研究小組除定期開會之外，並排定時間到各種子教師任教學校進行訪視、舉辦教學觀摩，在每次教學觀摩後亦立即舉辦研究小組會議，與種子教師溝通其改進教學時遭遇的困難，由參與研究的教授、請師等提供適當的協助。

在此部份蒐集得的資料則包括有教學及小組會議的錄影帶及教案、晤談紀錄、現場紀錄等書面資料。

前述所有蒐集得的資料，依據質的研究之分析方法（Cornett，Yeotis，&　Terwilliger，1990；Lincoln&Guba，1985）經多次閱讀、比較、彙整，將整體所得研究結果加以報導。

由於本研究之主要目的在對中學數理教師在職進修課程之改進，兼以進修教師人數多達四十餘人，實難先對個別教師的各種數據詳加呈現、分析與整理，然後再把所得結果加以彙整。

因此，在本研究中基本上是以整班作為資料分析的單元（亦即所謂的Grainsize），綜觀整體比較明顯的特性，而在下節中所呈現的結果，除了少部分引述教師的話語係原始的數據之外，大部分係從眾多原始資料中，經多次閱讀、比較、彙整而來的陳述。

肆、結果與討論

如上所述，在第一年的研究過程中，主要研究工作著重於暑期課程的規劃、試行、與瞭解種子教師及全體進修教師們如何將在暑期進修中所學得的理論，試行於所任教的班級中。

經由相關資料的蒐集、分析，所得研究結果內容包括：

第一年進修課程的實施成效；進修教師對進修課程的反應和研究所對課程的調整；以及參與研究教授對第二年新進修課程的建議。

以下僅擇其要者加以報導、詳請參閱國科會專題研究成果報告（郭重吉、江武雄，1995）。

一、新進修課程的實施成效

（一）暑期核心課程

依據圖一所示流程，除了先前的規畫之外，第一年的主要工作為暑假期間核心課程的授課，和進修教師在返回任教學校期間的實作與推廣。

第一年暑期核心課程包括科學教育專論、科學教育心理學原理、數理教學原理與策略、統整科學以及電算機在教育上的應用等五門課。

經由事先的溝通、協調，這五門課多能遵守本研究旨趣之所在，不再以講授方式為主要的教學方法，而是設計各種上課方式，讓進修教師有機會體驗符合建構主義的教學方式，希望由此讓進修教師更深刻的感受與領悟，並深切瞭解符合建構主義理念之教學的一些模式，以能更有效的將所習得的理論，轉化為實際教學。

雖然我們一開始並未針對所有課程蒐集學員的心得資料，但由學員在某些課的心得報告及晤談資料中，可以對各教授上課的方式及內容有所了解，並確知其中科學教育專論、數理教學原理與策略及統整科學三門課，在教學方法上有相富的改變。

數理教學原理與策略一門課，是以「以問題為中心的合作學習」教學摸式來進行教學。

除了介紹何謂「以問題為中心的合作學習」，並讓進修教師在此模式下學習，讓進修教師在運用此方式進行教學前，先有體會這樣被教的機會與經驗。

另外例如統整科學一門課是由四位教授合作授課，每位教授各針對數學、物理、化學或生物部份上九小時課。

每位教師的教學內容是將九小時分成三個單元，每一單元三小時。

第一單元為理論介紹，包括小概念或小範圍（學科內）之統整，及大概念或大範圍（學科間）之統整，統整概念主要以概念間的連結與概念應用來說明，以增進學習者對科學概念的瞭解和應用，並能因而喜歡及重視科學。

第二單元是舉例說明何謂統整科學及如何進行統整科學式的教學，讓教師們能體會統整科學的好處及樂趣，學到真實有趣又有用的科學。

第三單元是由學員上台舉例說明。

作業則是要求學員們各舉出一個大小統整的例子，並繳交日誌。

學員們在日誌中的反應是：

「一次很新鮮的經驗：

上課方式是以看錄影帶的方式開始，之後分組討論，最後全班討論及分享。

這種上課方式感覺蠻好的；不但親自參與課程且針對課程內容用心去思考，有別於傳統的上課方式，感覺在課程內容上很有收穫，且在教學方法和方式上亦有很大示範及啟發作用。

」

「……上次上課在看完錄影帶和一篇有關音樂樂理與數學兩者間統整的文章，且讓我們思考兩個問題：

以例子說明小統整（學科本身）及大統整（學科之間），並把大、小統整能運用到自己的教學上。

這都促使我去思考，回想自己過去的教學，從未注意到能改進教學策略，這對自己日後的教學真的很有啟發性及幫助。

」

底下再以科學教育專論這門課為例，說明其上課方式及學員的反應。

科學教育專論一門課旨在介紹建構主義的基本理念及教學原理，此外，並對整個進修課程的規畫加以介紹。

授課教授是由本文第一位作者擔任。

除了發給六篇相關論文（王淑琴，1991；郭重吉，1987；1988；1992；1993；郭重吉、許玫理，1992）以供學員閱讀、討論之外，並在上課期間穿插著投影片，徵詢學員的感受與意見，讓學員在課堂上立即體驗不同參考架構所造成的認知差異，整體而言，在這門課中對建構主義的引介不是單純的講述，而是儘量讓進修教師能親身體驗到建構主義的教學理念與教學原理。

經整理小組討論心得報告後發現，這樣的上課方式，確能讓學員身歷其境，經驗到每個人對學生的學習、教師的教學及科學本質的認知是如此不同的衝擊，再經提示由教師的教導與學生的學習方面來思考時，學員試著將新的體驗，與自己曾學過的教學理論，及自己的教學實務互相驗證，因而在暑期課程結束前，由相關資料顯示進修教師對教學以及學生學習的看法已有相當程度的改變。

在八十三年暑期進修之初，當問及進修教師們目前國內中學階段的數理教育之重大缺失是什麼時，他們多著眼於教材內容大多、班級人數過高、設備不足、進度問題、聯考壓力等等非直接相關於教師教學方法和學生學習理論的因素上。

大多數的教師來參加進修，並不完全是因為認為自己需要充電、更新理念，他們都頗習於自己的教學模式，和自己的教學模式背後隱含的、受導於傳統邏輯實證主義的知識論。

他們本來認為教師教得多、請得細，學生就應該學得好；學生若學不好，就是學生不夠用功。

在這樣的因果思考下，學生的學習風格及學習時主動建構的過程，完全被忽略了，但經過了科學教育專論這一門課，大部份進修教師們都有所領悟。

「自己教學多年來，已習慣自己一套的教學模式，有時學生成績好，就自認教學成功；但若學生學習成績不佳，就以為學生不用功、程度差，因為有些班級可以學得很好呀！

從來沒有考慮到學生的認知、學習風格、人文背景……等問題。

」

「……在過去的九年教學過程中，很多很重要的學理，長久以來一直被我所忽略，（例如：

學生的學習風格，學生原來的認知程度，培養科學的態度，以及建構主義…等）…在過去的教學中，若學生有聽不懂的地方，我會一而再、再而三反覆講解，…」「學生學習要在快樂的氣氛下，主動的氣氛下…學生若沒有建立自己的概念，則教師教再多次，講再多遍也沒有用…讓學生自己去思考後，去了解後，才是真會、真懂。

」

以上節錄的看法，顯示出學員們在暑假期間接觸過建構主義的教學理念後，確實在理念上有了相當的衝