探索教學法應用在科技概念學習之成效
楊明儒
國立高雄師範大學工業科技教育學系研究生
「教學」與「學習」，是一體兩面的教學問題：教師如何地「教」會影響學生如何地「學」，反之，學生如何地「學」也會影響教師如何地「教」。在學習的過程中，概念的學習可以說影響學習成效相當重要的因素，本研究希望了解，透過探索教學法應用在科技概念學習的成效。本章共分為四節，分別針對研究背景與動機、研究目的與研究問題、研究範圍限制、名詞解釋等做詳細說明。
人類早在利用文字記錄歷史之前，就已經對「教」與「學」產生興趣。在新約中，耶穌被描寫成一位全心奉獻的老師，他不斷地運用故事和譬喻將其理念以利於記憶的方式傳達給民眾。古希臘哲學家柏拉圖擅長以生動的對話闡釋其理念，而他所創建的學院(Academy)也是聞名於世的教學機構。同時，柏拉圖也擅長運用發人深省的範例和故事來指導學生。從上述可知，用有趣且令人理解的方式來呈現才是最為有效的(劉子鍵譯，1999)。
學校是協助學生學習的重要環境，在此環境中，教師要如何運用有限的時間來讓學生獲得最有效的學習，是目前大家最關心的課題。在教師決定「教什麼」和「如何教」之前，必須先瞭解學生是「如何學習」的，才能事半功倍。
學習是什麼？這是一個大家耳熟能詳的名詞，但是要給它一個明確的定義，心理學家彼此間的看法也不盡相同，其中，以Kimble(1967)所下的定義普遍被大家接受。他認為「學習是增強練習的結果，而在行為潛能上產生持久性的改變」。這個定義可以由以下四點說明(引自張新仁，2003)：
然而，學習的過程到底是如何而來，這個問題至今仍以不同的形式困擾著許多學者們。英國哲學家洛克認為：嬰兒的心靈好比是一個空箱子或是空白的石板，他也認為必須替兒童提供某些事物才能使兒童有能力學習。
我們可以用現代的科技「計算機」來瞭解洛克的想法，計算機和洛克所謂的新生兒十分類似，均是一塊「空白的石板」。然而，計算機已有許多的機制在等待運作，如加減乘除法、百分率、平方根以及記憶儲存等功能，這些功能在製造計算機時就已經內建好了；同樣地，洛克認為人類與生具有某些能力，只是這些能力在嬰兒時期尚處於冬眠的狀態。洛克的名言：心靈是一張沒有任何記號的白紙，也沒有任何既存的觀念。那麼心靈是如何獲得充實？理性和知識的素材是來自何處？一言以蔽之，這些問題的答案就是「經驗」。所有的知識均建構於經驗之上，所有的知識最終都是從經驗而來(劉子鍵譯，1999)。
完形心理學家庫勒(Wolfgang Kohler)則認為：學習是透過「頓悟(insight)」而發生的。學習者必須熟悉問題的組成以及解決的要素，並且對整體情境做通盤的考察；學習者先在心理上或肢體上操弄這些有意義的要素，直到這些要素在瞬間形成心理上的連結，當學習者「察覺」到問題解決的方法時，便能立即付諸行動(劉子鍵譯，1999)。在此，完形心理學家強調了一個可以用來瞭解學生學習的重要觀點：我們藉由「頓悟」以及「察覺」某些概念間的連結，就能構成知識的連結。
杜威從進化或功能的觀點來點出教育的意涵，他認為：在學校中，學生接受教育的方式，往往與在自然世界中得以發揮功能之思考和學習的方式背道而馳。因為在自然的情況下，學習者是因為受到引發興趣之問題的刺激，才會產生思考，學習者會手腦並用且主動、小心地投入在問題中。在一般的學校教學中，教師所提出的一些枯燥無味的問題，或許跟學生有點關係，但卻不能引起學生的共鳴。杜威極力提倡「從做中學」，並且認為讓學生感到興趣及能親身體驗的問題，才是對學生有意義的問題(劉子鍵譯，1999)。他也曾說過：「與思考活動無關的訊息是死的，是一種足以扼殺心智的負擔」、「人們總是在真正感受到問題時，才開始思考」。
過去，有許多研究學生學習成就的文獻指出，即使是正在接受高等教育的學生，也很少是主動參與學習過程的，他們大多只是被動的等待教師給予知識，然後將其記憶下來以應付考試而已；甚至連學生所發問的問題，也多半屬於記憶性的問題，而非高層次認知能力的問題(Cooper et al.，1990)。
學生在進行一項學習任務時，他所帶進學習裡最重要的事項，其實是他的概念(concept)。透過概念的學習與傳達，學生才能習得新知識，並且據以產生新概念，用來傳遞人類文明中最寶貴的資產「知識」(余民寧，1997)。所謂的學習，即是一種概念改變的過程，也是一種探究的歷程，學生必須主動去發現一些事實、主動去理解和統整一些概念，否則僅憑教師片面告訴學生某些事實知識，真正的學習終將難以發生(Posner，1983)。
教師不在光是傳遞知識及相關的訊息，為了有效的達到科技教育的教學目標，科技教育教師需要運用大量的教學策略，讓教學更有效率，以達成教學成效。現今科技的內容變化很多，需要透過不同的方式進行教學，因此，需要考量適當的教學策略。
科技教育的教學課程中，包含了許多問題解決、動手操作的過程。而探索教育的內涵，是安排學生從有趣、挑戰、突破的活動來體驗學習，一方面引導學生嘗試察覺困境與問題，一方面幫助學生從中學習人際溝通、問題解決、受挫因應、信心重建等方面的經驗。藉由活動衝擊學習者的心思意念、價值觀、習慣、思考行為模式等等，來提升個人的能力與人際互動的成長。由此可知，探索的訓練是一個有組織的教學模式，學生可以在其中實驗、問問題、發展有關科技內涵的結論。
透過上述的背景探討，研究者想自行設計一個以概念學習策略為主的科技概念學習課程，並輔以探索教學法來進行教學活動，以探討在透過探索教學法的實施後，學生的科技概念學習的成效如何，以供未來教師及科技教育人員參考。
基於上述研究背景與動機，本研究主要目的在於將探索教學法應用在研究者自行設計之科技概念學習課程，輔以概念圖的使用，以探討國中生接受探索教學法後，在科技概念學習的成效，以質性研究為主與量化研究為輔的研究方法，預期達到本研究下列兩項目的：
基於上述研究目的，本研究要探討之問題如下：
根據本研究的目的，基於人力、物力、時間等相關條件的考量，就研究範圍與限制做下列說明。
本研究的施測對象為高雄市某一中學的學生，因受人力、物力與時間的限制，並未針對全國國中生進行大規模施測，因此研究結果不宜過度推論。
本研究之研究方法以文件分析法與訪談法為主、量化分析為輔。在活動進行的過程中，研究者以客觀的旁觀者角度來觀察了解學生的學習過程，對於資料的分析與歸納或許會受到主觀的影響，這是較難以避免的人為限制。
本研究之課程活動於2009年2月24日起至2009年4月7日止，每週一節課，共七節課。因研究者本身的時間限制，無法進行給予學生更多的時間進行探索學習的活動，或許因此會影響學生的探索歷程。
「探索」是一種有方向可是又沒有明確目標的心智探險活動。它的特徵是無舊例可循，不知下一步要怎麼走。所以它需要強烈的動機，有想像、有創意的思考習慣和敢於嘗試的勇氣，對於其結果則要以積極但豁達的胸襟來看待。
廖炳煌(2001)指出探索教育是代表「冒險教育」（adventure education）或「經驗教育」（experiential education），具有「冒險」、「體驗」、「探索」、「發展」的意涵。
本研究所指的探索教育，就是有目的、有計劃執行探索活動的教育過程。換言之，就是要使參加者具有冒險的觀念來從事一些教育活動，其目的就是要讓個人從中發揮自己的潛能來學習成長，最後終能得到自己在活動體驗中領悟到的答案。
Kemp & Schwaller (1988)提出教學策略是教學途徑(Teaching Approaches)與教學方法(Delivery Systems)的組合。教學途徑可定義為教材組織的方法，而教學方法則是教學呈現的方式。
陳建安(2004)對教學策略之定義：「引導學童達成學習活動目標之流程與方法」。
不同的內容有不同適合的教學策略。沒有一種策略是可以適用到每一種要傳遞的內容的最佳策略。因此，需要根據課程的內容選擇適當的策略。也根據適當的教學目標與教育哲學理論，選擇適當的教學策略與方法。
在本研究中，採用的教學策略是概念學習的教學策略，而教學方法則是探索教學法。
本章根據研究目的，分為概念的學習與探索式教學、概念的評量與概念構圖工具。希望藉由文獻的探討，了解探索式教學與概念學習間的關係、概念構圖應用在概念評量上的方法。
本節內容包含了概念的意涵與特性、概念的學習與轉變、探索式教學的意涵、探索教育的理論基礎、探索教育活動的設計與實施。
「概念」一詞，在大英百科全書解釋為:「概念是邏輯的東西，是探討心靈的邏輯佈局」，依中華書局所出版的『辭海』上的註解為:「概念是由同類多數事物之諸項知覺所構成的普通觀念，概念的構成含有比較、抽析、批斷、綜合諸作用」。王俍凱(2001)認為，人類感受外在事物，不是片段經驗的組合，而是使用特定的原則，如當人類將某些事物共有的重要屬性或特徵歸為一類，就形成一概念，所以概念可以說是一群具有共同特性之事物的總稱，是人類用來對事物思考和理解現象的工具。
概念，代表示事物屬性的「抽象化結果」，所以對於複雜的事物可以執簡馭繁，藉以產生意義，可說是一種認知過程的觀念，是學習的基本工具，也是幫助我們思考的心理工具(陳和寬，2004)。
概念主宰我們對世界上所以事物的看法及對其意義的解釋，而它幾乎是學校教育內涵的全部。在個體的成長過程中，會依據他們原先持有的概念，找出這些概念的相關性與階層性，並將它們組織，就會形成一個複雜的概念結構，當個體在做現象觀察、解釋時，它們會利用已經形成的概念架構來解釋各種現象，新概念也會不斷地加入，使這個架構更加完備(余民寧，1997)。
從認知的角度來看，概念有下列五項的特性(柯啟瑤，1977)：
黃台珠(1984)也認為「概念」是人類思考和了解事物的工具，是學習的基本單位，也具備了三個主要的特性：
概念在物體、事件或其他概念中有共通性，概念代表了事物分類的基準和準則，了解一個概念意味著知道其分類的規則，能分辨出何者屬於此概念範圍，同時能找出概念與其他概念的關係及差異性。
概念的符號化是為了人類之間的溝通以及個人認知結構中概念的使用，因概念是人為的，所以同樣概念在不同地方使用時，符號可能有所不同。
概念是人類所造，存在於人類心智中，經符號化而用於人類的溝通，而每個人對於概念的認知、了解及詮釋會有所差異。
概念的特色是概念必須有「應用」大多的概念彼此關係，運用概念的時候通常需要其他周邊的知識(相關的知識)。這些相關知識與能力的移轉，就是教學最重要的程序。科技教育的學習活動能夠提供接觸到許多的概念，但是要真正瞭解這些概念並應用這些概念通常需要其他的活動經驗讓概念能與其他知識相結合。例如，以產品利潤的圖形而言，學生必須知道產品週期的概念、成本、售價、成本與售價的差別等概念，方能夠瞭解，看懂，並進行剖析與運用該圖的意義與價值。也就是要瞭解到彼此之間的關係才能應用(Drucker，1977)。
綜合上述，研究者認為「概念」是人類藉以思考的工具，它可以將生活、學習及經驗中所接觸的人、事、物加以分類和劃分，使人在處理事物或學習新資訊時能加迅速且確實。而在學習中，概念也是最基本、最重要的元素，儘管在相同的事物上，每個人可能會有各自不同的概念，但不變的是，概念代表了一個人對於事物最原始的認知。若是在教學上，能夠針對概念的學習去做深入的探討，或許能在教學成效上收到事半功倍的效果。
在傳統的教學過程中，教師習慣把學生當成一張白紙，認為只要把對的概念教給學生，學生就能自然的學會，忽略了學生在學習前可能已有了其他的概念，而這些先前概念卻往往是影響學生學習成效的關鍵因素。(廖睿紅、王國華，2003)提到，傳統教學的模式，偏向於教師對學生單方面的傳輸知識，而這樣的教學並不能有效的協助學生進行概念的改變，雖然教學的過程中不一定會引發概念的轉變，但是概念的轉變在學習上卻扮演很重要的角色。
傳統的講述教學是以教師為主的學習活動，學生大多處於被動的學習狀態，知識的累積是以機械式的背誦為主，少有真正的理解，也不講求應用性，只重視如何在考試時獲取高分。這種以結果為導向的學習方式，缺乏分析、整合、應用等較高層次認知學習，通常測驗完就遺忘，更遑論進入長期記憶(范瑞東，2005)。
在教學的現場裡，教師常希望學生能學習我們要求他們的東西，卻常事與願違，沒有任何事情可以保證我們所用的方法絕對有用，主要是因為學生帶著他們已有的認知架構進入學習活動來企圖連結新的資訊和構想，學生幾乎不會用空白的心智來接受學習。由此看來，每個學生的心智架構不同，學習的成果也就高度的個人化(林人龍，1999)。
Ausubel曾提及：「在學習的歷程中，影響學習最重要的因素之一，就是學生已經知道的」。在建構主義的觀點強調，知識是由個體自行建構而來，學生在開始學習前，已具備了某些想法，用來合理解釋過去的生活經驗並用以聯結新的概念，由此可知學生的先備知識對學習有著舉足輕重的影響。一旦產生了迷思概念，則勢必影響學生之後的學習，所以概念改變的重要性開始被學者們所重視(蔡明儒，2004)。
認知心理學家將學習定義為一個主動的過程、學習者是主動的參與者，因此學習者現存的概念影響其學習的過程。同時，認知心理學也認為學習應包含了心智結構的改變和透過先備知識去了解新知識。郭重吉(1992)認為：知識並非被動地接受，而是具有認知能力的個體主動建構出來的，因此，教師無法把觀念灌輸到學生腦海之中，學生必須自己建構出對他們而言具有意義的觀念。
認知心理學派的先驅Piaget對於概念學習提出了一個重要的啟示。個體的認知成長歷程是如何呢？Piaget認為主要是透過「同化」和「調適」兩個重要的歷程。如果個體原有的知識無法解釋環境的訊息，或是不知道如何對新訊息產生反應，就會造成認知的不平衡。當個體需要結合新經驗時，個體的認知結構即必須要做改變，才能達到認知的平衡。為了達到認知上的新平衡，個體可以採取兩種方式，第一是擴大自己的基模，將新訊息加進自己的基模內，此過程稱為「同化」，第二即是修正自己原先的基模以適應新訊息，稱為「調適」。
學生在進行一項新的學習任務時，在學習裡最重要的事項，就是他的概念。透過概念的學習與傳達，學生才能獲得新知識，並且據以產生新概念，用來傳遞人類文明中最寶貴的資產「知識」(余民寧，1997)。
學校教育的目標之一，是希望學生能夠從學校中習得知識與經驗。然而，知識的產生並非僅是從過去的經驗而來，而是源於我們過去的經驗與現有之概念間發生衝突和矛盾所造成的結果，由於有矛盾和衝突的緣故，我們的認知結構便不斷地在同化、調適、統整和改變，以便融合新概念和拓展舊的知識結構，形成一個更大的概念改變。學習，就是一種概念改變的過程，即是一種探究的歷程，學生需主動去發現事實、理解和統整概念，僅憑教師片面告訴學生某些事實知識，真正的學習終究難以發生(Posner，1983)。
Klausmeier，Ghatala & Frayer(1974)把概念獲得的程序列出四個層次，這四個層次是心理運思的簡單過程， 其發展的順序不變，如圖2-1。
圖2-1 概念學習四個連續發展的層次(取自Klausmeier，1985，頁279)
設計課程是要以學生為本位，要考慮學生的基本素養和需求以及環境文化的影響，讓學生有表達自我想法的機會，教師要營造與學生概念衝突的教學情境以培養學生運用科學探究模式來獲得正確的概念。
在學習過程中，如遭遇下列四種情況，學生會容易產生明顯的概念改變(余民寧，1997)：
(1)某個概念已無法解釋原先可以解釋的經驗。
(2)出現另一個比原本更明確、更可行的新概念。
(3)某個已違反認識論標準並進而產生衝突的概念。
(4)某個概念與其領域知識已失去一致性。
(1)接觸到外在的新經驗。
(2)透過隱喻或類推的方式，發現某個比較容易接受的新概念。
(3)對既有概念重組後的新發現。
(4)發現某個可以解決現實問題的相似概念。
(1)發現此一新概念與其基本假設一致。
(2)發現此一新概念與其過去的經驗一致。
(3)發現此一新概念可以用來解決某些問題。
(4)發現此一新概念與所熟悉的概念相似。
(1)發現此一新概念能更有效的解決某些問題。
(2)滿意此一新概念的解決問題效果，進而主動積極去學習它。
(3)驗證此一新概念的功效，並將其實用在真實世界裡。
(4)對此一新概念有全面性的體認，最後形成概念的重整或改變。
Posner(1983)認為對於現存原有概念的不滿意可說是概念改變過程的中心，因為透過這一步驟，學生了解到唯有取代或重組舊概念，才能使其成功地接受其它新的知識概念，亦即是他們強調學生迷思概念的地位必須降低，而在學生心目中的科學概念必須提高，如此一來才會產生概念改變。
從上述可見，在學習過程中，學生應扮演一個積極參與的角色，不斷地修正及建構其知識結構；教師所應扮演的角色，是導引學生如何去接受一個有意義的新概念，去取代既有的舊概念，進而產生概念的改變，使得學習能夠真正產生效果。
在傳統的教學模式中，常常僅是將課程中的內容加以說明、解說問題解決的歷程、提出原則性的示範、提供練習的機會以及實施測驗評量等活動，或許都難以使學生產生適當的概念改變。
若要使教學能夠使學生產生概念改變，下列策略也許是一些有效的建議(余民寧，1997)：
由此可見，教師起初的角色是扮演學生先備概念的診斷者，隨著學生所習得知識的擴展，進一步扮演促進學生概念結構的改變和延伸者。
近幾年來，諸多的教育學者漸漸發現，既有的學習理論模式並不足以解釋心智思考的歷程，結果使得依照這些模式進行的教與學活動，無法適時提供教師和學生必要的認知與態度架構，使有意義的學習產生。尤其是教學法方面，我們投注了過多的精力替學生設想周到，在每個單元提供學生豐富的講義，利用投影片清楚呈現每種學習內容等等。由於教學乏味，填鴨式的教學或教師的教學趨於麻痺，導致許多人在學習過程反而失去了天賦的才能(林人龍，1999)。如果我們替學生做了思考的工作，不但減低他們在學習上的投入，也降低他們的能力表現。
對教師而言，重要的是幫助學生主動地參與所要學習的教材，如此他們才會產生有意義的學習。Pearsall、Skipper和Mintzes (1997)指出「學生採用主動、深層的訊息處理過程可以建構出較精緻、分化良好的知識結構」。
「玩遊戲、做活動，真的可以有學習嗎？」，正當人們質疑的同時，探索式教學正引領風潮，顛覆著傳統教育訓練思維。有位匿名作者的一段文字：「若想要感覺安全無虞，就去做本來會做的事；若想要真正的成長，那就要挑戰能力的極限，也就是暫時的失去安全感…，所以，當你不能確定自己在做時，起碼要知道，你正在成長…」，這段話點出了探索學習最基本的精神(吳兆田，2008)。
「探索」就是冒險去探究未知的情境，探索的歷程是指從事不確定結果和體驗可能有風險的過程。廖炳煌(2001)指出探索教育是代表「冒險教育」(adventure education)或「經驗教育」(experiential education)，具有「冒險」、「體驗」、「探索」、「發展」的意涵。
歐陽鐘仁(1996)也提到，探索學習是指學生主動探尋問題並尋求解決問題的過程，藉以培養研究自然所需要的探求能力，而形成認識自然的科學概念基礎，同時也培養探求未知的積極態度。
Bruner首先提出了「發現式學習」(discovery learning)的理論，他認為人類的學習絕不僅僅是機械式的記憶或者是刺激與反應之間的聯結而已，應該是學習者透過與環境的互動，主動地探索各種不同的資訊，並應用歸納推理的方法，建立並驗證假設，以便發現學科知識的整體性結構，真正學習到知識的原理原則(張新仁，2003)。
在發現式學習中，教師提出預先設計好的問題，並提供適當的教材，但老師並不解題，而是鼓勵學生觀察、形成假設並檢驗結果。Bruner認為，如果所有的學習都採用編序教學，則學生的學習會變得非常依賴老師，更甚者，如果所有的學習都必須透過增強，尤其物質性的獎賞，會讓學生以為學習只是為了得到獎賞；因此，他認為由學生自己主動的去發現知識、概念，會比強迫他們去接受更有意義，甚至認為，讓學生自己去解決問題、不但能發展學生解決問題的能力，同時還能幫助學生對自己的學習能力有信心，因為在學習的過程中，學生不僅學到了學科知識本身，而且還學到了方法。
Bruner的發現學習理論對於探索式教學影響極大，因為他認為「教學不只是使學生得到知識，重要的是教他參與過程以獲取知識。我們的目的在使學生像數學家一樣學習數學，像歷史學家一樣去思考，去參與獲得知識的過程。求知是一個過程而非成果。因此在教學中，兒童扮演的角色不應僅是知識的接收者，而應是主動的探究者」（引自黃萬居，2002）。
在二十世紀初，詹姆士(William James)是最有影響力的學者之一，他同時也是「實用主義」和「經驗教育」的開端者。他也強調教育方法應注意整合、互動、實用和經驗的學習過程(Donaldson & Vinson，1979)。
探索教育有五個很重要的特色，包含了「多元性結果、具有風險、不可預測因素、激勵作用、自發性的參與」，分述如下(吳兆田，2008)：
學習的目的在於不斷改變，以適應外部多變的環境。我們過去所接受的教育與訓練，如果讓我們的孩子接受相同的環境，可能無法適應現在高科技掛帥的世界。面對不同的狀況與環境，會有不同的想法與解決方式，教師要讓學生感受的是：「許多問題不會只有一種解決的方法」，端看自己如何面對困境、解決問題，發展其自主獨立思考的能力。
「風險」除了多數人所認知的，可能造成生理的傷害外，其實還包含了對於參與者情緒、精神及人際關係上傷害的可能性，所以活動管理者必須做好完善的風險管理。首先必須確保學生生理上百分之百的安全，以及學生是否擁有對危險的察覺與處理能力，例如：對於整個活動是否了解？工具使用上的安全知識等。當活動管理者確保參與者生理上完整的安全之後，就可以進一步管理參與者情緒、精神及人際關係上的風險。
如果沒有任何風險與挑戰的空間，學生在當中不會有任何學習，因為他從一開始便能掌握狀況，不需要學習或改變任何一件事。
就冒險探索活動而言，有許多不可以預測的因素，分別來自環境和人。環境的部分就是外在事物的突發狀況，如工具、時間、經費的問題；人的部分，參與者必須了解一件事，「千萬不要自以為你了解別人在想什麼，以及他的感受」，在團體活動的過程中，每一位參與者的關係是互相牽動的，有時候會不小心「踩到別人的地雷」，這是需要互相好好溝通的。
探索冒險活動必須具備激勵的元素，讓參與者感到興奮，引發參與者的動機，願意花更多的能量和時間來進行活動來讓自己得到成就感和自我認同。
成功的冒險探索活動非常重視參與者自發性的選擇，為了讓參與者學習成長，活動必須擁有高度的吸引力，如：有趣、新穎、具挑戰性等。
(Smolowe、Butler、Murray、Smolowe，1999)也提出了為何探索教育如此的有價值：
探索學習活動強調每位成員的參與及分工合作，迫使團體進行互動討論、問題解決，進而找到更有效的方法、流程及策略。
只有玩樂而沒有意義的學習過程只會浪費時間。教師在活動前就需周延的設計與引導，讓參與者投入更多的心力在活動進行及討論分享的過程中，讓當下的具體經驗產生意義。
有趣輕鬆的環境有助於學習效益。探索學習的課程活動以有趣及挑戰性為基本元素，有趣的活動一方面能創造團體活潑學習氣氛，另一方面亦能激發參與者嘗試挑戰的動機，透過彼此腦力激盪、溝通釐清，找出真正屬於參與者的解決方案。
杜威認為，「做中學」影響著人們的學習發展。透過對「經驗」的反省察覺，可以發展出更有效的想法或解決辦法，但有時，透過真實經驗的代價或許會很大，這樣的學習稱不上「有效率」。探索教育即是透過情境的模擬，藉著團隊的共同具體經驗，透過反思察覺與現實連結產生意義，進而討論未來可行的想法或作法，即使失敗了，代價也不置於太大，最多「再來一次」罷了。探索教育著重在提供一個貼切的團隊共同經驗，沒有體驗，就沒有學習。
探索教育活動，就是將原來戶外的冒險性活動，簡化成可以在校內實施的活動課程，只需簡單的教具，甚至不用教具都能操作，而且由原來強調體能活動的取向，轉為團體動力的培養與探討。教師們發現，透過這樣的學習方式，可以培養學生的自我觀念、信心和責任感，其次能提升學生心理、生理平衡和合作的技能，並能克服學習上的被動、冷漠和旁觀(蔡居澤、廖炳煌，2007)。
由上述可知，探索式教學法是指在教學過程中，教師經由提出問題以及提供學習資料，讓學習者主動歸納解釋及同儕討論、練習活動等。主要是培養學生學習如何去學習，並找到所要探索的答案。其中包括邏輯推理、資料搜集分析，甚至可結合合作學習法，以小組團隊方式來解決問題。透過探索之培訓，培養學生學習獨立一面解決問題的能力。教學重點涵蓋了學生活動的歷程和建構概念的學習。
探索教育的理念基礎來自於體驗學習的教育理論，而體驗學習圈則是實踐的應用模式，因此本文分別就體驗學習與體驗學習圈兩部分，分述如下。
體驗學習是指一個人直接透過體驗而建構知識、獲得技能和提昇自我價值的歷程。依照Sarason所述，「你不是靠做中學…而是以思考－行動－思考－行動的模式學習。」內省可以用來分析我們的實驗與生活，找出兩者的聯結模式(謝智謀、王怡婷譯，2003)。
Gass(1993)對於「體驗學習」的定義是「從做和反思中學習」，他認為這是一個主動而非被動的過程，要求學習者有自發性的學習動機，並對學習負責。大部分的體驗學習都認為：在個人成長的過程中，欲產生學習或行為上的改變，必需包含「直接經驗」，因為這種經驗比其他形式的學習更有價值。
Kraft與Sakofs(1985)提出，體驗學習的過程必須包含下列要素：
(1)學習者在學習過程中是參與者而非旁觀者
(2)在學習活動中，需激發個人動機，表現出積極、參與和責任感。
(3)學習活動以自然的結果方式呈現給學習者，是真實且有意義的。
(4)學習者的反思(reflection)是學習過程的關鍵要素。
(5)情緒變化與學習者及其團體之現況及未來均有關連。
由上述內容可以知道，體驗學習不再以教師為教學中心，學生才是教學之主體。教師在教學的過程中，扮演著輔助者的角色，透過教師的引導可以使學生透過反思內省，學到新的知識及概念。
體驗學習圈是將體驗學習理論的實際應用，所以了解體驗學習圈對於探索教育活動的設計與實施是有幫助的。體驗學習圈因研究學者和研究方向的不同，而有很多種類型，其中最具代表性也最被普遍應用的是Kolb(1984)所提出的四階段學習圈，是由體驗、反應、歸納及應用與實施再回到體驗所組成的經驗學習圈模式(Kolb，1984；洪中夫，2004)。
(1)體驗階段
體驗學習是以活動(activity)來促進參與者利用自身的能力、團隊的分工合作、人際溝通、問題解決等歷程，有邏輯性且有方法的循序漸進達到活動的設定目標，並學習到有價值的樂趣。
(2)反思內省階段
參與者比較過去的活動和經驗，並與團隊討論達成目標的方法，確認團隊的分工細節，活動時間的考量，以發展出突破規則的限制與創新的想法。所以，參與者在活動體驗的過程中，可藉由省思與檢視問題所產生的核心所在，對活動的感覺、所見、所聞，並尋求連結過去經驗來得到解決問題的方法。
(3)歸納階段
本階段的重點在於將與思考的想法與經驗做歸納與連結，形成概念以做為解決問題的最佳應用。藉由歸納可以得知，面對新的環境，歸納吸收個人或他人的經驗，有助於個人或團隊迅速地對新的情境與挑戰建立適應及做出反應。
(4)應用階段
體驗學習的成效，即是個人能夠應用參與活動的經驗，從所學習到的知能中推理到外在世界；這個階段著重在將活動經驗應用到正確的情境，並將體驗學習的經驗，實際施行或做有意義的應用到個人的日常生活當中。
探索教育活動課程分類雖有不同，但基本精神是相通的，以下分述幾種類型(蔡居澤、廖炳煌，2007)：
(1)破冰或初識的熟悉活動
顧名思義是讓原本陌生的小團體產生初步認識的遊戲或活動，透過這個步驟，比單純的自我介紹更生動活潑且有效果。
(2)去除人際藩籬的活動
對於有初步認識的小團體，進一步藉肢體活動與接觸，去除彼此的抑制與生澀。
(3)問題解決的活動
這類活動充分發揮團隊精神，以小團體的力量克服難題、突破難關，不強調個人的英雄主義，而強調團體合作的成果。
(4)產生信任及互相支持的活動
此類活動目標為產生參與者之間的信任感。透過活動或遊戲的互相支持與支援，參與者不只自己有信心，也提升對他人的信任感。
(5)低、高空繩索挑戰活動
此為繩索課程，分低空繩索與高空繩索兩種，低空繩索之高度通常在一個人的身高以下，危險性較低，只要經過適當的訓練及確保練習，即可接續信任活動後實施。高空繩索活動高度通常在2公尺以上，最高可達12公尺，需有專業人員指導及安全措施，不可貿然實施。
根據Kimball在1980年的研究，整理出行動探索教育學習活動的重要原則(謝智謀，2003)：
(1)優壓力
具挑戰性的活動，會激發個人的成長，因為這些挑戰所產生的壓力和刺激，能鼓勵學生們的創新力和團體合作。在優壓力的團體情境下能讓人互相扶持與幫助，當置身於覺知性的危險情境或挑戰中，個人會因他人的行為而互相依賴，在情感上也會互相支持。多位研究者指出，當團體面對較大程度的壓力時，就更能增加團體成員間的社會連結(Sale，1992)。
(2)行動
傳統的教育認為，態度的改變先於行動的改變，且會引導行動的改變；相反的，探索學習活動則假定態度的改變乃隨著行為的改變而發生，因此，探索學習活動是一種「行動導向」，促使個人透過實際的體驗來面對自我設定的「不能」。也就是基於這種重視行動的主張，才會引起學生的注意，進而成為一種教育方法。對於那種不適於傳統講述教育方式的人而言，此種體驗活動的方式可能更有效。
(3)新奇的環境
藉由新奇的環境，使個人脫離了舊有環境中的安全感。使人處在新奇的戶外或室內環境中，使他們從以前習慣的權威制度、規定中脫離出來而有所改變。
(4)合作的團隊
在合作情境中的團隊能使活動有效的進行，合作在團隊運作的重要性被清晰的突顯出來，亦即團體需要依靠大家的努力，因此能發現個人在團體中角色扮演的重要性，感受到個人是團體中的一份子。Kimball也指出，只有團體的凝聚力，才能創造出有助於真實分享感覺的氣氛。個人可能會第一次發現他們在思想上的恐懼和挫折並非是孤獨的，團體課程中的各種活動促使他們彼此分享感覺和想法，並以社會的方式化解衝突。
(5)不可避免的成功
成功是建立在成功之上的。Kimball指出，在一些輔導性及治療性團體中，人們會拒絕成功，因為成功和他們的自我意象是不符合的，他們覺得成功不屬於他們。而藉由戶外教育活動的好處是「成功是具體真實的、不可避免的，是可以被認出來的」；因此，參與者很難去拒絕他們的成功，所以，學生便會開始改變自我認知的歷程。
探索活動的實施應該按照活動設計確實有效地執行，應兼顧活動任務之達成與學員個別成長之歷程。因為探索活動是依學員需要、經驗、活動環境與條件以及探索活動的原理進行設計，所以執行時應按照活動程序進行，以達成活動的任務(李義男，2003)。
(1)定向活動
檢查個人對活動目的和任務的了解，告知活動的安全、規則、風險，確定個人準備就緒。
(2)領導活動
針對學員的經驗和能力採取不同的領導方法，領導者可以親自參與學員的活動，從中協助和引導，也可以在旁邊觀察和支持鼓勵。
(3)檢討活動
在各個活動完成某階段任務時，應進行檢討活動，以確定改變活動的方式，或回饋團體和個人的成就，然後就可以重新再做一次或是進行下一個活動。
(4)團體輔導活動
針對當日的活動進行團體諮商活動。重點在於澄清活動價值、團體活動的特別事件、個人的感覺和活動對自己的意義。
(5)經驗提昇活動
針對活動知能的了解與應用，評估團體和個人的執行情形，鑑定共同和個人的特別經驗，提議今後相關活動的方式與知能應用，擬定個人努力方向。
上述程序通常是依次進行，但因活動內容之簡單和複雜程度不同而有彈性更動，初期大概只到檢討活動，比較有深度的活動則將後三項活動合併進行。
人本建構論學者認為，人類心智的特性在於「意義賦予」這種深層能力的表現，而「評量」是一種具有潛力的有效機制，可以用來鼓勵與回饋學生「意義賦予」的過程。(丁信中等譯，2004)知識在創造上、學習上與使用上的成功表現並不能在一般的評量實務中看到，因為傳統評量著重在學科知識的單一化測量，這樣的評量方式或許會無法更促進學生的學習，因為：(1)「理解」無法藉由學生之間規範式地比較而呈現有意義的結果；(2)概念的改變無法藉由單一的、標準化的字母或數字來做出完整的表徵。
一個比較理想的教學評量方法，除了以評量總分代表學生學習成就的指標外，更應該能夠評定學生的知識結構及缺失所在，以達成幫助教師教學的或改進學生學習的目的(Goldsmith & Johnson，1990)。
教師對於學習者的概念發展程度，必須有所了解，才能選擇或調整適當的教學策略，進行有意義的概念學習。想了解學生的概念發展程度，可用觀察、問答、晤談、問卷調查、自陳法、評定量表、檢核表、討論等評量方式。其中以概念圖、晤談、自然觀察法、紙筆測驗等最常被使用(高慧蓮、許茂聰、蘇明洲，1993)
依照評量的功能，可分為安置性評量、診斷性評量、形成性評量和總結性評量，在多元評量中，能善用這四類評量是很重要的(陳煜清，2002)，內容分述如下：
思考，本質上是一種複雜的歷程，一般人的思考大多不依照邏輯的順序，有時流暢、有時跳躍或偏離主題，然後再返回主要的構想。所以教師可以在進行教學活動時，提供一套整合資訊的學習工具來幫助他們做邏輯性的思考與學習。
教師習於以點綴性的教學媒體或抱持傳統教科書的文字內容，授與學生有關工藝、科技零碎性的知識和事實，實際上卻不能有效地和他們的實做活動、設計作業以及創意製作構成聯繫。而概念構圖(concept mapping)技術提供認知學習更有效的方法，而概念圖工具整合文字、圖形的圖像式思考更可增強科技概念的學習(林人龍，1999)。
概念圖最初是由Novak等人所發展，主要是用來做為描述概念之間的關係結構(Novak & Gowin，1984)，概念圖最初的發展是針對個人如何整合他們新的學習到已存在的概念架構裡，因此，可以用來讓學生了解自己的認知發展，同時也可以用來評估學生的知識結構。
「概念構圖」就是一種將資訊轉為邏輯方式思考的輔助學習工具(林人龍，1999)，也是一種教學與學習的策略、方法、也是一種評量技術(林素妃，2007)。簡單的說，概念構圖即是在教學前後給予學生一組概念，然後要求學生將這些概念用適當的連結語把它們連結起來，成為一幅概念圖。這種方法不僅可以當作一種學習評量的工具，也是一種後設認知學習策略，以用來幫助學生學會如何去學。因為它不像機械式學習，只要求學生記住原理原則，而是要求學生針對所要學習內容的概念，先做階層性的分類和分群，並將兩兩概念間的關係聯結，在聯結線上標記稱呼，用來輔助說明概念與概念間的聯結關係，最後形成一幅網狀結構圖(Novak & Gowin，1984)。
學生可以透過概念圖的過程自我檢視是否了解各個概念及其階層性與排列性；教師則可以藉由概念圖中概念間的聯結是否正確、概念層級的安排是否適當，來了解學生的學習情況、分析出學生的知識結構及其錯誤概念(林素妃，2007)。
Ausubel在1963年提出了「認知同化論」(assimilation theory of cognitive learning)是一強調有意義的學習理論，其中主要在討論七個關鍵的學習原則(余民寧，1997)：
Novak(1984，1998)認為，上述各個歷程即是概念構圖的學習基礎，在製作概念圖的歷程中，會在上述的歷程中由上而下而達成有意義的學習。
Novak和Gowin (1984)為了幫助學生在科學學習上能達到有意義的學習，根據Ausubel的理論研究發展出一套工具，後來也運用到其他學科領域，這種學習方法即稱為概念構圖。以繪製概念圖作為轉譯訪談資料的工具，用來追蹤學生學習科學概念的演變歷程。它的目的原先試想應用在科學教育上，但後來逐漸擴展開來，也應用到其他學科方面，作為教學、學習、研究和評量的工具使用(余民寧，1997)。
Novak和Gowin (1984)對概念構圖做了以下的描述：
後來也將概念圖與合作學習、概念改變教學、或建構教學模式整合應用，藉以探究其對學習者學習成就之影響。統整相關研究，顯示概念構圖對於成就表現之效應過半顯示為正向結果；而在運用概念圖的感受上，實驗對象認為概念構圖有助於科學概念之學習，但也反應出學習概念構圖技巧時，常遭遇困難與窒礙，在情緒上產生焦慮或壓力(林達森，2005)。
概念圖的教學主要是以圖示呈現概念，促使學生能夠盡量的表達出所學到的概念，但因其樣式會因使用的需求不同而有所不同，所以產生幾種不同類型的概念圖，以下介紹較常運用的幾種(引自范瑞東，2005)：
以兩圓相疊來分析兩個或多個概念間的相似或相異處，通常運用於數學課程或其他比較概念的活動中。
(二)流程式概念圖(圖2-4)：
以簡單的線性格式組織資訊，適用於闡述概念間有導引關係的內容。可用於生物或化學反應的流程、各領域問題解決策略的進行，或歷史演進等方面。
依概念的特殊與一般性的不同，按照次序逐漸的排列出，說明概念間的隸屬階層關係。此圖即Novak和同僚所提倡的概念圖模式，也是目前最多的研究者採用作為教學用的概念圖。
在本研究中，研究者教導學生使用階層式的概念圖，希望學生能透過階層化的結構來描述自己的概念系統。概念圖的階層化結構，同時也能夠幫助學生將特殊化的概念納入一般化的概念裡，當學生能將新概念與既有概念聯結時，就有可能產生有意義的學習。
Ausubel認為，先備知識對於學生的學習有關鍵作用，因此教師必須了解學生的概念起點為何。而概念構圖的運用，可使學生在未學習新知識前，先針對主題繪製出既有概念，根據所呈現的概念和結構來了解學生的先備知識，以作為教學準備或調整的依據，故可做為教學前的診斷工具(薛雅惠，2000)。
概念圖可以用於總結性用途、用於隨堂測驗、甚至是用來掌握與了解學生跨時間的知識改變；也可用於教室活動，可以提供學生有關他們理解深度的立即回饋，或評量某特殊教學單元(如講述或實驗操作)的學習成效，那是無法反映在紙筆測驗上的(Markow & Lonning, 1998)。以概念圖做為學生概念漸進改變的證據，也許是概念圖在評量學生學習時最重要的應用之一，Trowbridge與Wandersee(1996)以概念圖去分析學生在課程中對於教材理解的差異，結果發現「概念圖是測量知識結構改變的高感度工具」，尤其是在描述對學生學科知識概念有重大影響的高層次概念的改變。
概念圖之所以能夠被計分以作為評量工具，Stuart(1985)提出了其主要原因是因為概念構圖具有下列幾項基本假設(引自余民寧，1997)：
從以上幾點假設可知，概念構圖可以從學生開始學習某主題到結束，對整個過程進行客觀且公正的評量，也能有助於學生事後主動的回憶與思考，可以說是一種優良的評量工具。
關於概念圖的評分方式，有許多的學者提出不同的見解，以下將概念圖的評分方式分為兩類，敘述如下：
Novak和Gowin(1984)在「Learning how to learn」中提出了以成分和結構為依據的概念圖計分方式，將概念圖分為四個結構加以分析，分別說明如下：
(1)關係：連結線和連結語能夠表達出兩個概念間的關係是有意義且有效的，給予1分。至於模糊甚至錯誤的連結關係則不予計分也不予扣分。
(2)階層：是以概念圖中所呈現出的階層個數而言。每一個附屬概念應比其上階層概念更具特殊性，也就是概念圖中概念的排列是否呈現階層性。另外，若概念圖呈現不對稱時，以「分支」較多的那一個架構來計算有效的階層個數，每一個有效的階層，給予5分。
(3)交叉聯結：是指概念圖中某概念階層的一部分和另一階層的部分概念間呈現有意義的聯結。其中，所呈現的聯結關係必須是重要且有效的，他比「概念階層化的程度」更能作為學生是否有達到有意義學習的指標，每一個重要且有效的交叉連結，給予10分；每一個有效但不能指出相關概念之組成的交叉連結，給予2分。
(4)舉例：指學習者能根據自己的理解，舉出特殊且代表性的例子而言。若學生的舉例已能說明其概念間的關係，每一個特定被舉出的事件或物件例子，給予1分。
Ruiz-Primo和Shavelson(1996)提出一種將學生概念圖與專家概念圖進行比較的方法。專家概念圖可以由教師或由領域專家創建。
綜合上述可知，概念圖比純文字更能反映學生的思考過程，使學習變的生動有趣，尤其不同樣式的概念圖交叉的運用，可使學生得到新鮮感，提高學習意願，也非常適合用在科技教育課程的評量之用。一種理想的評量方式至少要能夠表徵出某個主題結構的各種組成概念、連結各概念間的關係以及連結關係的正確性與適當性，而概念構圖就能表徵出這三點，所以本研究將採用概念構圖評量，從學生開始進行氣墊船課程到結束進行前後測評量，並採用Novak與Gowin所設計的概念圖評分法計分，計分方式與計分結果說明以圖2-7為例、表2-1為例。
表2-1 概念圖計分表
|
項目 |
計分 |
個數 |
得分 |
|
關係 |
1分 |
13 |
13 |
|
階層 |
5分 |
4 |
20 |
|
交叉連結 |
10分 |
1 |
10 |
|
舉例 |
1分 |
1 |
1 |
|
總分 |
|
|
44 |
本章分為研究方法、研究流程、研究對象、研究工具、氣墊船學習課程、資料分析、研究的信校度。將在以下各節加以詳述。
本研究擬使用質性研究法來探究「探索式教學法對於科技概念學習之成效」，希望藉由研究者自行設計之科技概念教學活動的實施，以及透過參與觀察法、概念圖的使用、學生訪談以及半結構式的問卷，進一步了解探索式教學法對於氣墊船概念學習的成效以及學習過程之分析。
質性研究以敘事的形式描述特定的情境，也使得研究者得以深入探求目標所經歷的經驗為何；質性研究所欲知的問題，就是了解主體經驗者正在經歷的經驗為何，以及他們自身如何詮釋這些經驗(高淑清，2008)。質的研究，是從資料蒐集的過程中發展和歸納結果，而不是蒐集資料或證據來驗證在研究前預想的模式、假設或理論(黃瑞琴，1991)。由此可知，質性研究關注的是現象的過程，以及尋求掌握人們如何看世界的歷程，並描述或解釋這些意義。
參與觀察法可區分為「客觀的觀察者」與「參與觀察者」，前者主要透過訪談的方式，從外部研究文化；而後者則是指觀察者參與到活動中，成為該團體的一份子，透過共同進行的活動從內部進行觀察 (黃惠雯等譯，2003)。參與觀察法始於人類學家的現場田野工作，經由參與觀察，研究者可以對特定事件中人物彼此間的互動關係、事件的發生歷程及其發生和受影響的因素，進行真實而細緻的描述(黃瑞琴，1991)。
根據吳明清(1991)，觀察法有以下優點：
綜合上述，研究者希望透過參與觀察法，以「客觀的觀察者」角色在自然的情境或控制的情境下，根據既定的目的，對現象或個體做有計畫與有系統的觀察，並依觀察的紀錄，對現象或個體的行為作客觀性解釋。
訪談法（interview）是質性研究常運用的一種方法，可以用來探知觀察不到的事實與現象，也可以用來檢驗已觀察到的資料是否真實，因此訪談在質性研究方法中，可能是最重要的方法，其主要目的在發現研究對象心裡的話（林生傳，2006）。本研究採半結構性的訪談（semi-structured interview），預先設計好訪談大綱，但沒有設計供受訪者選擇的答案，受訪者可以就所問的問題來自由回答，如果離題太遠，訪問者可以伺機給予引導（林生傳，2006）。
本研究採用與授課老師以及指導教授討論共同研擬的半結構式訪談大綱進行訪談，訪談過程中全程錄音記錄，訪談結束後將錄音內容整理成逐字稿以進行分析，期望能了解受訪者在活動過程中的學習歷程以及經過教學活動後，對於氣墊船之相關概念的學習成效。
本研究擬採用概念學習的策略，所以有關「氣墊船」的相關科技概念則是需要確認分析後，才能夠確保能夠讓學生學習到正確的概念。根據研究者自行蒐集資料以及與生活科技教師討論後，抽離出重要的概念來教學。
研究者擬在教學活動實施前進行概念構圖的活動，了解學生在接受學習前對於氣墊船的概念結構，並在教學活動結束後再次進行概念圖的繪製，並以半結構式的訪談大綱進行深度訪談以了解學生的概念轉變過程。
圖 3-1 研究設計流程圖
因受時間、人力、物力及地緣關系等限制，本研究採立意取樣，選擇高雄市某中學國中二年級的兩個班級作為研究對象。一個班級作為實驗組，使用探索教學法來進行概念學習的教學；控制組一個班，實施傳統講述式教學來進行概念學習的教學，兩個班級皆由生活科技教師來進行教學活動。
立意取樣乃研究者根據對群體的了解、研究目的與主觀的判斷，認為不按隨樣取樣方式，而改循刻意、有目的性的抽樣方式，更能有效地取得研究所需的資料，回答待答問題與驗證假設，以達到研究目的。
在本研究中，研究者以立意取樣的方式，以概念圖的後測成績區分，在實驗組與控制組中各挑選三位學生來進行深度訪談，期望能對於學習成效優良、普通、較差的結果得到更深入的了解。
本節將針對研究過程中所使用的研究工具進行討論，包括學生概念圖及半結構式訪談大綱，說明如下：
概念圖在本研究中是用來了解學生對於氣墊船的概念結構之工具，並探究學生經過探索式教學後的科技概念學習成效。在教學活動進行前，學生會先接受如何建構概念圖的訓練，學習概念構圖的基本原則以及進行簡單主題的概念構圖練習。在進入正式教學課程前，學生必須先進行第一次的概念構圖前測，以了解學生在學習前的先備知識與概念結構，並於課程活動結束後在進行一次概念圖後測，以了解學生概念結構式否產生改變。因為透過「概念構圖」可以讓教師藉由對學生概念結構的了解，洞悉學生的學習狀況，亦有助於教師對於學生錯誤或迷思概念的認定以及了解概念抗拒改變的原因。
在正式施測前，於2009年2月24日利用一節課的時間對受測學生進行概念構圖技巧訓練，授課教師先把概念構圖的結構仔細說明並以實務舉例，讓學生能了解概念圖的繪製方法。接著讓學生以嘗試「龜兔賽跑」為主題繪製概念圖，幫助學生熟悉概念構圖的技巧。
在實施氣墊船課程教學前，讓學生以氣墊船為核心概念，進行約半小時的概念圖繪製，用以取得前測成績。實際施測時，或許因為學生都不太了解氣墊船，在20分鐘內就已完成。
經過五週的氣墊船教學活動後，於2009年4月7日，再次讓學生以氣墊船為核心概念來進行概念構圖，並給予學生充足的一節課時間來繪製概念圖，以取得後測概念圖成績。實際施測時，發現不少學生都差不多用了快一節課的時間來製圖，內容明顯的較前測概念圖豐富許多。
訪談的目的在於了解學生的科技概念是否改變，以及概念改變的情形，因為若採用紙筆測驗的方式，學生可能會因表達能力的侷限，而無法將自己的想法完整表達出來，在探究概念是否改變的時候就容易產生盲點，所以本研究採取訪談的方式來探究學生真正的想法，藉由訪談能使研究者更深入地了解受試者的想法，其資料亦能讓研究者驗證概念圖的結果。
本研究訪談的時間為2009年4月9日，在經過後測概念圖的評分後，並以後測成績為區分為高、中、低分組，在實驗組與控制組中各挑選出一位學生來進行訪談，並於訪談中全程錄音並打成逐字稿，期望能更深入了解不同學習成就的學生的學習歷程。
根據本研究的目的，想了解探索教學法對於概念學習之成效，研究者在研究中的資料處理與統計方法分述如下。
在本研究中，學生的氣墊船概念圖採用Novak和Gowin(1984)所提出概念圖評分法為計分原則，其評分標準敘述如下：
本研究中量的資料分析過程中主要使用相依樣本t考驗與單因子共變數分析等方法，使用軟體為SPSS 12版本，根據分析的資料來說明本研究的研究問題。
為了解實驗組與控制組經過不同的教學法後，其後測成績是否較前測成績進步，所以採用相依樣本t檢定法來考驗兩個相依樣本之平均數差異是否有達到統計上有顯著的意義，用來了解探索教學法與探索教學法的教學成效。
當學生進行氣墊船課程前，學生對於氣墊船的認知可能有所差異，若直接對後測成績比較，可能會因未考慮學生學習前的差異而導致錯誤的結論。因此本研究以前測成績為共變數，考慮排除前測成績的影響後，實驗組與控制組的後測成績有無顯著性差異。
質性資料的來源包含了學生的前後測概念圖、活動過程紀錄表以及半結構式訪談之錄音檔。將質性資料予以編碼、歸類、分析，並與上課教師、研究同儕、指導老師討論，以保持質性資料的客觀性。表3-1為質性資料編碼代號，編碼過程中，前兩碼為工具代號，中間三碼代表實驗組(202)或控制組(203)，後兩碼代表學生代號。
表3-1 質性資料編碼代表
|
研究工具 |
代號 |
範例 |
|
學生前測概念圖 |
TF |
TF20201 |
|
學生後測概念圖 |
TB |
TB20317 |
|
活動過程記錄表 |
TA |
TA20225 |
|
訪談錄音檔 |
TR |
TR20307 |
本研究的研究主題是探索教學法對於科技概念學習之成效，為配合研究目的，研究者透過學生自己建構的前測概念圖、後測概念圖、訪談等工具，得到相關的資料，經過分析、彙整後，對研究問題提出相關的分析與討論。
本章共分三節，第一節為探索教學法應用在科技概念學習之成效。第二節為探索教學法應用在科技概念學習的過程分析。第三節為學生對於探索教學法與傳統講述教學法的感受。
本節主要在探討探索教學法應用在科技概念學習之成效。所要探討的問題為接受探索教學法與傳統講述教學法的學生在科技概念學習之成效為何？
研究者以學生在經過「氣墊船課程」活動的概念圖前、後測的成績進行相依樣本t考驗資料分析，以了解學生在前、後測的成績是否有統計上的顯著差異。實驗組接受探索教學法，控制組接受傳統教學講述法，樣本數如表4-1所示。實驗組有效樣本33人，控制組有效樣本35人。
表4-1 實驗組與控制組之樣本數
|
組別 |
班級人數 |
有效樣本 |
|
實驗組 |
34 |
33 |
|
控制組 |
34 |
34 |
本研究的氣墊船課程共五節課，於課程前與課程後均另外使用一節課的時間讓學生進行前後測，使用的測驗工具均為概念圖。
由表4-2可以發現，概念圖前測與後測的平均分數差為7.38，根據相依樣本考驗的t值=-4.592(p<.05)，達到顯著差異，可以發現學生經過探索教學法後的概念學習成績有顯著差異，表示學生的概念學習有顯著的成效。
表4-2 實驗組概念圖前、後測平均數差異之顯著性檢定
|
統計量 |
樣本數 |
平均數 |
標準差 |
t值 |
|
概念圖前測 |
33 |
29.98 |
8.55 |
-4.592* |
|
概念圖後測 |
33 |
37.36 |
10.39 |
*p<.001
由表4-3可以發現，概念圖前測與後測的平均分數差為0.79，根據相依樣本考驗的t值=-.429(p>.05)，並未達到顯著差異，可以發現學生經過傳統講述教學法後的概念學習成績並未有顯著差異，表示學生的概念學習沒有有顯著的成效。
表4-3 控制組概念圖前、後測平均數差異之顯著性檢定
|
統計量 |
樣本數 |
平均數 |
標準差 |
t值 |
|
概念圖前測 |
34 |
22.54 |
9.32 |
-.429 |
|
概念圖後測 |
34 |
23.33 |
11.27 |
雖然從上述結果可以得知，實驗組的後測成績高於控制組，且根據t考驗可以發現實驗組的前、後測成績有達到顯著差異，而控制組的前、後測成績並未達到顯著差異。為了能更明確比較出兩種教學法的差異，接下來將針對實驗組與控制組學生的後測成績進行統計分析，為了排除學生在學習前的基本差異，研究者使用單因子共變數進行分析，共變數為前測分數，對後測分數進行檢定。(吳明隆、涂金堂，2006)提到共變數分析的優點：一為減少實驗誤差變異來源，增加考驗力；二為降低非研究操弄之實驗處理偏差。
進行共變數分析需先進行同質性考驗，從表4-4可知，接受不同教學法的組別(自變項)與前測(共變項)的交互作用並未達到顯著F值=.124(p>.05)，表示前測分數(共變項)與後測分數(依變項)間的關係不會因各組別(自變項)處理水準的不同而有所差異，即以共變項對依變項進行迴歸分析所得到的斜率並無不同，表示能夠符合共變數組內迴歸係數同質性假定，可進一步進行單因子共變數分析。
表4-4 實驗組與控制組學生後測成績共變數分析之同質性檢定摘要
|
來源 |
平方和 |
自由度 |
平均平方和 |
F值 |
|
組別*前測 |
11.252 |
1 |
11.252 |
.124 |
|
誤差 |
5738.767 |
63 |
91.092 |
|
由表4-5可知，排除共變數(前測)對依變數(後測)的影響後，實驗組對後測成績的影響效果檢定之F值=14.357(p<.05)，達到顯著水準，實驗處理效果顯著，表示學生接受探索教學法(實驗組)與接受傳統教學法(控制組)在後測成績上有顯著差異。
表4-5 實驗組與控制組後測成績共變數分析摘要
|
變異來源 |
平方和 |
自由度 |
平均平方和 |
F值 |
|
共變數(前測) |
1906.997 |
1 |
1906.997 |
21.225 |
|
組別 |
1289.910 |
1 |
1289.910 |
14.357* |
|
誤差 |
5750.019 |
64 |
89.844 |
|
*p<.001
在學生進行後測概念圖繪製時，研究者另外設計了一個問題讓學生詳細回答，「請詳細描述氣墊船的設計與原理」，根據學生的回答情況，也同樣的分成優良、普通、較差三種類別。如學生能夠詳細且正確無誤的寫出氣墊船的設計與原理，算是優良；若學生只能簡單描述氣墊船的原理，無法精確的說明，則是普通；若學生完全無法寫出任何東西或者是不知所云，就歸類為較差。從表4-6可以看出，實驗組的學生總共有28人能夠回答出基本或詳細的「氣墊船原理與設計」，而控制組只有11人能夠回答出基本或詳細的「氣墊船原理與設計」，由此可以看到透過探索教學法的學生，對於氣墊船概念的基本認識與敘述，表現優於透過傳統講述法的學生。
表4-6 實驗組與控制組描述氣墊船原理之情況
|
組別 |
個數 |
優良 |
普通 |
較差 |
|
實驗組 |
33 |
14 |
14 |
5 |
|
控制組 |
34 |
4 |
7 |
23 |
為了更詳細了解學生的學習成效，除了紙筆的測驗外，研究者與上課老師、指導教授研擬了一份半結構式訪談大綱，期望能從訪談內容中更深入的了解學生的學習情況。以下為研究者從實驗組與控制組中各挑選三位學生的訪談內容，分別代表高分組、中分組、低分組，並互相比較，希望能進一步了解探索式教學法與傳統講述教學法的學習成效。
因為訪談內容包含了學習成效與其他部分，在此先摘錄關於學習成效的內容。
訪談問題：上完這門課後，你可以談談你對氣墊船的了解嗎？例如運作原理、特色或是運用。
高分組TR20223：基本上，在動的時候完全是靠氣流流出所造成的浮力，像我們剛開始做的時候，並沒有在底部割洞，因為那時候想法本來是想做水滴狀的造型，但是因為製作上有困難、發現重量上也會不大平均，所以到最後我們看別組都做長方形的，所以我們想要標新立異一點，所以我們就做圓形的。做出圓形的造型後，一開始並沒有在氣墊上割洞，在我們還沒有裝上推進器時就發現，馬達打開後可以浮很高，但是在裝上推進器與平衡重量後，再度打開電源發現，幾乎都沒有辦法動。這時候才發現空氣完全被封在塑膠袋裡面，單靠推進去的空氣，沒有讓氣流流出也是沒有辦法動。
高分組TR20327：就是了解他是靠什麼動力、怎麼樣漂浮、靠什麼原理前進的，(那主要的原理是什麼？)就是…，下面有一層氣墊讓他漂浮起來，（氣墊如何漂浮起來？）就是打入空氣，形成一層氣墊，然後就會飄，(空氣打進去就會飄了嗎？)就是把空氣限制在一定的範圍內，然後兩邊開口，然後放在地板上，然後因為壓力，所以兩邊有氣流產生。（為什麼要開口？）開口就是因為空氣一直打下去，然後讓他從兩側流出來，形成氣流，然後再裝上一個推進器，然後就可以跑了。
從高分組學生的逐字稿可以發現，實驗組的學生對於氣墊船原理的敘述非常清楚明確，一開始就可以點出最基本的原理，之後又很主動的提及當初設計過程中因為沒有注意到底部氣墊的開口，以致於氣墊船無法移動；控制組的學生也能夠說出氣墊船的運作原理，但研究者從訪談過程中發現，學生對於原理的敘述有些遲疑，也不能像實驗組學生一樣侃侃而談，對於原理的描述也只能用較為簡單的語句來描述。
中分組TR20222：原理就是，平常在地面摩擦力會比較大，所以是用氣讓他浮起來，減少摩擦力，然後後面會有螺旋槳推進，然後就會往前進了。氣墊船可以在水上跑，也可以在陸地上跑，可以運用在觀光或是軍事用途。
中分組TR20308：就上課你說的那個阿。（哪個？要講出來才算喔）有馬達，靠風力..，恩，我不知道ㄟ，有馬達有風，然後就會動，（那可以告訴我氣墊船為什麼要這樣設計嗎？）恩..，好難喔，我不知道..，學習單上面有寫阿，（可是我想說你會寫應該也會講阿？）不會講..，(那給你看一下你自己寫的學習單好了)，就是空氣一直流出來，然後下面就會浮起來，就可以減少摩擦力阿，然後再加上推進器他就會動了。
從中分組學生的逐字稿可以發現，實驗組學生雖然敘述的內容較為簡短，但也能夠說出氣墊船的基本原理，並且也提到了氣墊船的特色與應用；控制組學生也是一樣有說出氣墊船的原理，但是從內容也可以看到學生並無法很順暢的表達他們的想法，需要花比較多的時間去引導，雖然在學習單上有寫出來，但要用敘述的方式就有一些困難。
低分組TR20201：應用應該就是載人或載物，原理就是用空氣形成氣墊以及空氣的流動形成他的動力。
低分組TR20326：就是用空氣阿(可以再詳細一點說明嗎？)就底部那個氣墊要讓風可以平均跑出來，再加上推進器就可以動了，（那你覺得氣墊船是靠什麼原理在運作的？）不知道..，就風的原理吧。(那氣墊船有什麼特色？)就是他能在水上、路上走阿。
從低分組學生的逐字稿可以發現，實驗組學生無法說出氣墊船的原理，只能從氣墊船的外觀去形容它，只能提到氣墊船的功能，可以看出學習成效是不好的；而控制組的學生一樣也是無法說明氣墊船的原理，也是只能就氣墊船的外觀來解釋，並簡單的說明氣墊船的特色。
由上述分析可以發現，根據相依樣本t考驗的結果，接受探索教學法的學生在後測成績上表現有顯著的差異，而接受傳統教學法的學生之後測成績並無顯著差異；在透過共變數分析法排除學生在前測的基本差異後，接受探索教學法的學生與接受傳統教學法的學生比較其後測成績也是呈現顯著差異；在紙筆測驗中，針對「描述氣墊船的設計與原理」這個問題，在實驗組的33個樣本中，有28人能夠寫出基本且正確的原理，在控制組的34個樣本中，只有11人能夠寫出基本且正確的原理；從量化的資料來看，探索教學法對於概念學習的成效是優於傳統講述教學法的。
從學生的訪談逐字稿互相比較來看，針對訪談問題「對於氣墊船的了解、特色或應用」高分組的學生都能夠說出明確的答案，但實驗組的學生讓研究者印象深刻，因為在訪談過程中，學生的回答非常主動且很有自信，對於訪談問題也能夠很詳細的回答；中分組的學生也是能夠說出正確的答案，但描述的過程就較為簡單，無法像高分組一樣明確；低分組的部分，可以看到不論是實驗組或控制組都不能說出基本的原理，大多只能就氣墊船的外觀去描述。
另外，研究者在訪談過程中發現，不論是在高、中、低分組，實驗組的學生在訪談過程中，不論回答的內容長短，都能較為明確、且有自信的說出自己的想法，而控制組的學生的回答則大多簡短，需要多加引導才能說出想法，可以感覺到學生對於要說出自己的想法似乎較無自信。
從量化資料與質性資料來看，研究者認為探索教學法對於概念學習的成效應該是優於傳統教學法的。
本節主要是透過學生的過程分析紀錄表或是訪談內容來分析學生的活動過程，希望能了解學生透過探索式的學習活動，是否能學習到氣墊船的概念。
以其中一組的過程記錄表為例：
(1)選擇馬達及位置。
(2)決定船身大小及形狀，長方形，17cm*28cm。
(3)裁剪氣墊的大小。
(4)平均分配船身重量。
(5)調整馬達的位置。
(6)切割通風口（氣墊）。
(7)黏著竹筷，固定引擎。
(8)馬達接電線的位置（注意不要接反）。
(9)統整所有錯誤，重新再度改造。
(10)詢問老師，方向偏右的問題所在。
(11)再度改造、測試。
(12)成功。參觀別人作品。
(1)「馬達的選擇」組員間意見不合，最後表決及馬達性能決定。
(2)「保利龍板的裁切」技術待加強，常常割的凹凸不平。
(3)電池與馬達間「連接的電線」經常裝反，經過多次實驗才確定。
(4)「重量不平均」要另外再調整電池位置或增加船尾重量。
(5)「氣墊太小」需要重新設計。
(6)「經費支出」有一些困擾，組員沒錢，組長暫付。
根據訪談的問題，「在活動中最讓你印象深刻的事情是什麼？」，其中一位組員的訪談記錄中有提到：
TR20222：我覺得是，怎麼樣和我的隊員合作吧。因為中置馬達的部分，有的隊員說要用大的，有的隊員說要用小的，所以我們就比較了大小馬達風的力量有什麼不一樣，（那你們是怎麼決定用哪種馬達的？），就..用手感覺..，就大家用手感覺看看，在投票決定，最後決定兩個都用小的，(為什麼，因為覺得大的比較不強嗎？)，因為覺得大的跟小的其實沒有太大的差別，而且小的還比較輕，當初在決定用哪一種馬達的時候，有用同一種扇葉來測試過，覺得大小馬達吹出來的風都差不多。（那扇葉的選用呢？），因為碗比較大，所以我們用大的扇葉在下面，沒有特別去比較或測試扇葉大小的問題。
根據訪談問題，「你們的氣墊船有直接很順利的成功嗎？」。
TR20222：我們其實做了兩次，因為第一個跑得很慢，所以我們又重做了一個。（那第一個跟第二個的差別在哪裡？），差在底下的部分，就是氣墊的部分，原本我們側邊都是黏死的，後來有放寬一點，還有重量配置也有做一點修改，（是怎麼發現這個問題的？），因為跑起來比較慢阿，重量配置的話，因為第一次做的船，跑起來整體是斜的，前後不平均會碰到地面。
從這一組同學的紀錄表可以發現，學生在探索的過程中注意到：重量配置需要平衡、馬達如何選用、底部的氣墊需要切割、電線正負極經常接反以及方向容易偏移等問題。從TR20222的訪談記錄可以看到，他認為在過程中組員的合作最讓他印象深刻，因為大家都有不同的意見，後來也是透過大家的表決來確定方向，遇到各種問題時，他們也是透過不斷的實驗、測試、修改以及適時老師詢問意見，甚至還重做了第二次才改善了所有的問題。
再以另外一組的過程記錄表為例：
(1)經過討論，我們決定將船身做成水滴狀，因為看起來很精美。後來失敗了，就改成圓形的，因為配重會比較方便。
(2)經過測試，我們決定了碗的位置與電池組的位置，希望使船身達到平衡。
(3)有考慮附加導流板，因為看起來很帥，也可以使船身精確的導引氣流。
(1)船身的形狀：若單純為長方形，則導引的功能不大，所以前頭為尖型可能效果較好。
(2)船身的重量：若太重則難以浮起，所以應注意電池組擺放的位置，因為電池組是最重的，最好能使船身平衡。
根據訪談的問題，「在活動中最讓你印象深刻的事情是什麼？」，其中一位組員的訪談記錄中有提到：
TR20223：應該主要是在設計形狀和黏合的時候，因為當時我們剛看到影片的真實氣墊船時，我們覺得以我們的能力是無法做出這種造型的，但是我們看到模型的影片，包含遙控在跑的，也是做成長方形的，所以我們想說前面如果做成尖一點的話，類似飛機的頭這樣，或許能夠造成切開氣流的效果。不過後來實際做出來後發現，在這麼小的東西上做這樣的設計，似乎沒有什麼明顯的幫助。
一開始想要做成水滴狀的造型，後面是圓的，前面是尖的，就想說在跑的時候能不能切開氣流，跑得比較順一點。但是發現實際上沒什麼差別，又因為做成這樣的話，配重上會有影響，會造成後面比較重，前面比較輕，會讓船看起來很遲緩跑不太動。
最後決定與其這樣，就不如做成圓形的。因為做圓形的，前後重量會比較好平均，剛開始我們還有想設計導流板，就像汽車那種設計，希望可以讓氣流跑得比較順，並且加強速度，不過後來還是發現這樣的小設計，還是沒有明顯的成效。
所以最讓我印象深刻的地方是在做主體形狀的時候，爭辯蠻多的。
根據訪談問題，「那馬達與風扇的選用是如何決定的」？
TR20223：我看別組都是把大馬達裝在後面以增加推進力，這樣看起來似乎是推進力會比較大。但是我們發現，如果把大馬達裝在下面的話，往下推進的力比較大反而可以讓船身浮的比較高，因為我們有想到，如果船身浮的不夠高，那就算推進的力量在大，跟地面接觸的摩擦力還是比較大，結果還是會跑不動。所以如果下面裝大馬達的話，船會浮的比較高，與地面摩擦力減少的話再加上推進的氣流，自然會跑得比較快。
扇葉的選擇我不清楚呢？扇葉有大小嗎（笑）？我們是覺得如果扇葉比較大的話，應該是可以吹出比較強的風。
從這一組同學的紀錄表可以發現，他們主要遇到的問題是船身的設計以及重量配置的問題。從TR20223的訪談內容可以看到，他們在船身的造型上花了很多的時間去討論與測試，從一開始的水滴型，經過實驗並修正後，在外型與重量的配置上的考量，決定做成圓形的設計，後來成品的展現也有相當好的成效，同時他們也測試了「導流板」的裝置，雖然最後發現無明顯效果，但這是其他組別所沒有考慮過的事情，值得給予鼓勵；在馬達選用的探索過程中，他也提出了特別的見解，認為下吹的馬達需要選用風力較強的，因為只要風量夠大，減少摩擦力後再加上推進氣流，自然就會跑得快。
根據研究者自行製作氣墊船的經驗來說，在製作的過程中最容易遇上的問題就是：馬達與扇葉的選用、底部氣墊的設計，馬達正負極的連接、整體重量平衡問題。
從上述的紀錄表可以發現，學生幾乎都遇到了上述的問題，然而，透過與同儕互相研究、討論、重複的測試以及老師適時的給予意見，最後都能夠找出解決的方法，進而了解氣墊船的原理與設計；另外，從TR20223的訪談記錄可以發現，他們組員間的討論非常熱烈，除了對馬達的選用提出了很好的見解外，同時也考慮到了一些有趣的設計，例如水滴造型與導流板，雖然經過實驗並無明顯效果，但這種透過與同儕討論、探索、實驗的過程，然後在過程中學習新的事物，就是對探索式教學下了最好的註解。
經過前兩節的學習成效分析、學習過程分析，研究者希望能夠再繼續了解學生經歷了氣墊船教學課程後，對於上課方法的感想，以先前所挑選出的六位同學(實驗組與控制組的高、中、低分組各抽出一人)為訪談代表，繼續更進一步了解他們的想法。
根據實驗組訪談問題，「你對這種把材料直接給你們，讓你們自己摸索、設計、製作的上課方式，感覺怎麼樣呢？如果是按照老師幫你們決定好步驟，一步一步來的方式，你會比較喜歡這樣嗎？」。
TR20223：我覺得這樣還不錯阿，因為在國小時做東西都是老師一步一步指導，雖然說是有分組，但是還是跟著老師做，所以大家做出來的東西都是大同小異。或許會跟別人有一點不一樣，但是實際上都沒什麼差別，儘管有時候會有獨特的想法，但是能力範圍也比較有限，所以做出來也是都差不多。
但是上了國中後，把材料發給我們，在經過小組的討論，想法可能就會比較獨特，而且跟同儕一起在做的時候，感覺會比較有挑戰性，可能在國小不可能做出來的東西，但是在國中就會想要去試試看，因為透過跟同學的討論，即便是一開始覺得不可能的想法，也會變的有可能去實現，所以我覺得這樣的方式不錯阿，因為大家有分組，每一組做出來的東西可能會不一樣，而且可以互相交換意見的話，對同學之間的相處也會蠻有幫助的。
TR20222：我還是比較喜歡，跟著老師一步一步做的方式，因為這樣可以在比較短的時間內做出成品來，之後還可以上其他的課程，可以學比較多東西，所以老師如果直接設計好課程可以節省比較多時間，另外像用探索的方式，班上秩序會比較亂，很多人都在玩，會有點浪費時間，然後效率又不好。如果是大家上課都很認真投入的話，這種探索的方式是蠻好的，但是就是會有一些人不做都在玩。
TR20201：我比較喜歡可以自己摸索的方式，因為感覺比較沒有那麼死板，不會像上課的感覺，硬梆梆的，可以跟別人討論、有自己探索的空間。而且我覺得比較能感覺到同學間的團體合作吧，就大家都很想把作品弄好，然後大家合作的感覺還不錯。
由上述實驗組訪談樣本可以發現，喜歡探索式學習的學生主要是因為可以發揮自己的想法、跟同學互動過程有助於思考、透過摸索的方式比較有挑戰性、能夠有團體合作的感覺；另外，覺得不好的人是認為使用講述的方式較為節省上課時間，能夠有比較好的效率，而且因為讓同學探索的過程較為自由，會有人只顧著玩而不認真討論。
根據控制組訪談問題，「如果我們不是照著老師的步驟一步一步去做，而是直接把材料發給你們，然後給你們幾節課的時間自己去討論、製作，你會比較喜歡這種方式嗎？還是比較喜歡跟著步驟走呢？」。
TR20327：雖然我比較喜歡自己發揮去做，但是我還是覺得老師教我們一步一步做比較好，雖然會做的比較慢，但是每一步都可以很精確，不會自己在那邊弄，會遇到一堆問題還要重修，這樣比較麻煩，而且自己發揮的話，有可能會做出失敗品。
TR20308：各有優點吧。雖然自己摸索可以發揮個人的創意，可是不一定能成功，跟著老師做就會知道做的方法，如果是自由發揮的話，可能會不知道要怎麼做，所以我比較喜歡一步一步做。
TR20326：我比較喜歡一步一步走，因為一開始都不知道怎麼做，如果想不到，就做不出來了。
從控制組的訪談結果發現，學生都傾向於講述教學法的上課方式，雖然也有人認為探索的方式也不錯，可以發揮自己的創意，但是相較之下，學生大多因為不願失敗或是擔心沒有想法，以致於大家都喜歡安全的跟著老師的步驟走，而害怕面對未知的事物。
從上述分析可看到，實驗組學生認為透過探索的過程，可以讓他們發揮更多的創意、有自己的想像空間以及感受團體合作的過程，基本上算是認同探索教學法的實施；而控制組學生則大多喜歡傳統講述式的教學法，認為按照老師預設好的步驟去做，可以不用擔心想不出來，也能免去做出失敗品的風險。
本研究主要目的在探討探索式教學法應用在科技概念學習之成效。經由氣墊船學習課程的實施與資料分析後，本章統整出研究的發現與結論，並依據結論提出相關建議。
本節從以下幾個部分提出本研究的研究結果。包括探索教學法應用在科技概念學習之成效、探索教學法應用在科技概念學習過程之分析、學生對於探索教學法與傳統講述教學法之感受。
本節就本研究的結論進行討論，結論如下。
從研究結果得知，透過探索教學法的學生在前、後測成績上有顯著的差異，而透過傳統講述教學法的學生在前、後測成績上並無顯著差異；在後測的成績的比較上，探索教學法的學生也優於傳統講述教學法的學生；在氣墊船原理與設計的描述上，探索教學法的學生能敘述出正確概念的人數也較傳統講述教學法的學生多。
推測其原因，研究者認為是因為探索教學法具有互動性、能讓課程具有學習意義、有趣、能讓學生以具體經驗為基礎來學習…等特色，所以能夠促進主動的學習，因為唯有學習者願意主動投入在學習過程中，才能夠真正產生有意義的學習。
根據研究者於每一次課程活動中的觀察，實驗組的學生在課程活動的初期大多比較沒有明確的概念，以致於一開始同學們都常常會問老師到底要怎麼做，但授課老師只能拿給學生幾個實際做好的範例，希望他們透過觀察範例的設計與運作，進而去思考自己的做品。在活動中期，可以發現學生明顯的非常投入在討論與製作中，過程中也會去觀摩其他組別的設計，在無法解決問題時，就會來詢問老師，此時老師就能針對問題給予正確的解釋與建議，那種主動學習的態度非常良好。到最後作品的測試，各組的作品成效都相當好，而且甚至能看到一些讓老師驚豔設計，可以說是收到非常好的教學成效。
而控制組的學生，在教學活動的過程中，容易發生不專心的情況，相較起實驗組學生主動投入的態度，控制組學生容易上課吵鬧或是聊天，以致於老師需要花一些時間來管理秩序，同時也讓學習的氣氛變的較差，在老師強調重要步驟以及觀念時，感覺學生有時也無法專心聽講，結果反應在學生的成品以及測驗上，學習的成效都是較差的。
學生在分組討論的初期，大家對於主題都有各自不同的想法與概念，透過一起探索、討論的過程，大家能夠互相分享知識、截長補短，隨著課程的進行，作品的逐漸成型，每個人會得到共同的重點知識與個人不同的成長。當學生經過反覆思考、實驗，發現仍舊無法解決問題時，他們就會主動提問，此時教師就可以給予適時的提示與回饋，因為只有學生願意主動學習時，知識才能真正內化到他的原有概念中，成為新的知識體。
研究至此，從活動的實施中，檢討發現仍有許多不足之處，以下針對教學活動、未來研究提出建議。
由於本研究的評量方式是以學生的概念構圖為評分依據，但研究者發現，大多數的學生都沒有接觸過這樣的工具，在本研究中只用了一節課的時間來進行概念構圖教學，無法給予學生較多熟練概念構圖技巧的機會，學生的技巧不夠純熟，對於氣墊船的概念就會無法很清楚的表達，進而影響他的概念圖得分。
因為探索教學法的特色是給予學生時間和空間去進行主題的探索與討論，所以學生在課堂中就會有較大的自由，但有些學生就會因此而聊天、嬉鬧，不僅浪費時間也影響其他同學的情緒，所以應該隨時注意學生的動態，在必要時給予提醒及制止。
由於本研究是透過探索氣墊船製作的課程實施，在上課時需要較大的空間以及適合的教學環境來實施，但本研究進行的學校卻沒有生活科技教室可以使用，以致於在一般教室上課時遭遇了些許的問題，以及學生在討論、製作的過程較為不便，也有可能影響其他教室的上課。
由於探索式的教學屬於較開放式的教學，所以事先需要經過詳細的規劃，決定好控制的變因以及預設要讓學生可以探索的變因，否則發生學生思考無法聚斂以及教學成效不佳的問題。
因為本研究時間的限制，只能實施五節課的教學時間，共五週。但學生探索的過程中，需要較多的時間去討論、實驗，在有時間限制的壓力下，會壓縮了他們的創意發想。根據研究者的發現，給予學生充足的時間去討論、創作，其學習到的概念與作品所發揮的創意，都是比較優秀的。
由於探索教學法包含了許多不同的學習內涵，建議未來研究者可以融入其他不同的教學策略與方法，例如：合作學習法、科技整合策略、概念構圖教學等，了解融合其他策略與方法對於科技概念學習的成效。
中文部分：
王俍凱(2002)。中學生科學概念發展之研究：以酒精加水混合為例。國立高雄師範大學科學教育研究所，未出版，高雄。
丁信中等譯(2004)。促進理解之科學評量。台北市：心理出版社。
余民寧(1997)。有意義的學習：概念構圖之研究。台北市：商鼎文化。
吳兆田(2008)。探索學習的第一本書。台北市：五南書局。
吳明清(1991)。教育研究基本觀念與方法之分析。台北市：五南書局。
吳明隆、涂金堂(2006)。SPSS與統計應用分析。台北市：五南圖書。
李義男(2003)。探索教育與諮商治療。台北市：水牛。
林人龍(1999)。概念構圖：科技認知學習的另一種方法。生活科技月刊32卷11期，(p10-p19)。
林生傳(2006)。教育研究法：全方位的統整與分析。台北市：心理。
林素妃(2007)。運用概念圖教學探究國中生概念改變之研究－以「壓力」單元為例。高雄師範大學物理系碩士班，未出版。
林達森(2005)。不同導入訓練歷程之「概念構圖教學法」對國小階段生物能量概念學習與態度影響之實徵研究。高雄師大學報2005,19,105-122
柯啟瑤 (1977)。科學概念的學習(上)。台北市：幼獅文化。
洪中夫(主編)(2004)。飛揚人際有藍天-探索教育的魅力。台北縣：校園書房。
范瑞東(2005)。概念構圖教學策略對學習成效影響的後設分析。國立新竹教育大學職業繼續教育研究所碩士論文。未出版。
高淑清(2008)。質性研究的18堂課：首航出探之旅。高雄市：麗文文化。
高慧蓮、許茂聰、蘇明洲(1993)。一個六年級學童呼吸作用概念之個案研究。屏東師院學報，18，533-570。
張新仁(主編)(2003)。學習與教學新趨勢。台北市：心理。
郭重吉(1992)。從建構主義的觀點探討中小學數理教育的改進。科學教育研究與發展月刊，20卷5期，279-230。
黃萬居(2002)。由教學原理論述STS教學活動之應用。科學教育研究與發展季刊，59-85。
陳和寬(2004)。中學生傳播科技概念量表之研究。國立台灣師範大學工業科技教育系碩士論文。未出版，台北。
陳建安(2004)。國小低年級應用多元智能理論發展音樂教學策略之行動研究。
陳煜清(2002)。從「國小教師」的觀點談「多元化評量」的意涵及其啟示。中文電子期刊，22，39-43。
蔡明儒(2004)。國小學童光學概念改變之研究。國立嘉義大學科學教育研究所碩士論文。未出版。
黃台珠(1984)。概念的研究及其意義。科教月刊，66，45-56。
黃惠雯等譯(2003)。最新質性方法與研究。台北縣：韋伯文化國際。
黃瑞琴(1991)。質的教育研究方法。台北市：心理出版社。
廖炳煌(2001)。探索教育的意涵與發展。童軍探索教育活動設計與實施，12-16。台北市：教育部。
廖睿紅、王國華(2003)。國一學生「能量」相關概念發展之研究。科教月刊，14，149-164。
劉子鍵 譯(1999)。透視學習。台北市：桂冠。
歐陽鐘仁(1996)。科學教育概論。台北市：五南圖書。
蔡居澤、廖炳煌(2007)。探索教育與活動學校。桃園縣：中華探索教育發展協會。
蔡居澤、廖炳煌(2007)。將探索教育帶回學校。桃園縣：中華探索教育發展協會。
薛雅惠(2000)。概念構圖在地理教學的應用。社會科教育研究。
謝智謀(2003)。另類學習方式—體驗學習。教師天地，127，6-13。
謝智謀、王怡婷譯(2003)。體驗教育：帶領內省指導手冊。台北：幼獅出版社。
英文部分：
Cooper, J., & Others.(1990). Cooperative Learning and College Instruction: Effective Use of Student Learning Teams .California State University press.
Drucker, P. F(1977)。An introductory view of management. New York : Harper's College Press.
Donaldson, G. W. & Vinson, R. (1979). William James, Philosophical Father of Experience-based Education- The knower is an actor. The Journal of Experiential Education, 2(2), 6-8.
Kemp, W. H. & Schwaller, A. E.(1988). Introduction to instructional strategies. In W.H. Kemp & A. E. Schwaller (Eds.). Instructional strategies for technology, 16-34. The 37th year book of Council on Technology Teacher Education. Mission Hill, CA: Glencoe.
Goldsmith, T.E, & Johnson, P.J. (1990). A structural assessment of classroom learning. In R. Schvaneveldt (Ed.), Pathfinder associative networks : studies in knowledge organization. Norwood, NJ: Ablex.
Gass, M. A. (1993). The evolution of processing adventure therapy experiences. In M. A. Gass(Ed.) Adventure therapy: Therapeutic applications of adventure programming (219-229). Dubuque, IA: Kendall/Hunt Publishing Company.
Klausmeier, H. J. (1974). Conceptual Learning and Development. New York: Academic Press.
Markow, P.G.., & Lonning, R.A. (1998). Usefulness of concept maps in college chemistry laboratories: Students’ perceptions and effects on achievement. Journal of Research in Science Teaching, 35(9), 1015-1029.
Kraft, R, J. & Sakofs, M. (1985). The theory of experiential education. Boulder, CO: Association for Experiential Education.
Kimball, R. O. (1980). Wilderness/adventure programs for juvenile offenders. Chicago: University of Chicago, school of social services administration, National Center for the assessment of Alternative to juvenile justice processing. (Eric document reproduction service No. ED 196 586)
Novak, J. D. (1984). Application of advance in learning theory and philosophy of science to the improvement of chemistry teaching. Journal of chemical education, 61(7), 607-612.
Novak, J. D. (1998). Learning, Creating and Using knowledge: Concept maps as facilitative tools in school and corporations. Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum associates.
Novak, J. D. & Gowin, D. B. (1984). Learning how to learn. Cambridge, London: Cambridge Unerversity Press.
Trowbridge, J.E., & Wandersee, J.H.(1996). How do graphic presented during college biology lessons affect students’ learning? Journal of college science teaching, 26(1), 54-57.
Posner, G, J. (1983).A model of conceptual change: Present status and prospect. Proceedings of the international seminar on misconceptions in science and mathematics,53-56.
Pearsall, N.R., Skipper, J.E., & Mintzes, J.J.(1997). Knowledge restructuring in the life science: A longitudinal study of conceptual change in biology. Science Education, 81(2), 193-215.
Ruiz-Primo, M. A., & Shavelson, R. J. (1996). Problems and issues in the use of concept maps in science assessment. Journal of Research in Science Teaching, 33(6), 569-600.
Smolowe, A , Butler, S, Murray, M, & Smolowe, J. (1999)。Adventure in Business. Pearson Custom Press.
Stuar, H. A. (1985). Should concept maps be scored numerically? European Journal of Science Education, 7, 73-81.
Sale, P. L. (1992). Ego and self-concept development among juvenile delinquent participants in adventure-base programming. Peabody college for teachers of Vanderbilt University.