科學(xué)本質(zhì)的理論回顧及課程設(shè)計(jì)的實(shí)例分享

1、科學(xué)本質(zhì)的理論回顧與課程設(shè)計(jì)的實(shí)例分享 高慧蓮 蘇明洲 1 國(guó)立屏東師范學(xué)院自然科學(xué)教育學(xué)系 2 大仁技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程與科學(xué)系 摘要 ：長(zhǎng)久以來(lái)培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的國(guó)民一直是科學(xué)教育的主要目 標(biāo)，而科學(xué)素養(yǎng)中一個(gè)很重要的內(nèi)涵是科學(xué)本質(zhì)。是故本文從以下四方面 ：（1）科學(xué)本質(zhì)哲學(xué)觀點(diǎn)的演進(jìn)；（2 ）科學(xué)本質(zhì)的現(xiàn)代觀；（3 ） 科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵；和（4 ）科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)，回顧相關(guān)的理論與文獻(xiàn)，最后筆者再提出兩個(gè)融入科學(xué)本質(zhì)的課程設(shè)計(jì)之實(shí)例 。 壹、前言 回顧美國(guó)科教改革 2061 計(jì)劃，是以培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民 被認(rèn)為是當(dāng)今科學(xué)教育努力目標(biāo)(American Association for t

2、he Advancement of Science AAAS, 1989 ) 。而這股風(fēng)潮有逐漸影響到世界各國(guó)的趨勢(shì)，如英國(guó)、加拿大、澳洲、日本等國(guó)家，皆陸續(xù)以此為科學(xué)教育改革的目標(biāo)（林樹(shù)聲，1999）。我國(guó)在民國(guó)九十年實(shí)施的九年一貫課程自然與生活科技學(xué)習(xí)領(lǐng)域也提及欲培養(yǎng)國(guó)民的科學(xué)素養(yǎng)（教育部，2001）。無(wú)庸置疑，科學(xué)教育的目標(biāo)是在于提升全民的科學(xué)素養(yǎng)。美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS ）在1993 年于科學(xué)素養(yǎng)的里程碑（Benchmarks for Science Literacy）一書(shū)中直接指出學(xué)生正確的科學(xué)本質(zhì)觀是成為具備科學(xué)素養(yǎng)的要件之一，并將科學(xué)本質(zhì)列為該報(bào)告書(shū)的第一章。在國(guó)內(nèi)，九年一貫課

3、程自然與生活科技學(xué)習(xí)領(lǐng)域（教育部，2001 ）中提到，自然科學(xué)學(xué)習(xí)所培養(yǎng)之國(guó)民科學(xué)素養(yǎng)，依其屬性和層次來(lái)分項(xiàng)，分成八項(xiàng)來(lái)陳述，而第3 項(xiàng)即是科學(xué)本質(zhì)。又眾多學(xué)者亦認(rèn)為 對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解是具有科學(xué)素養(yǎng)公民的重要特征（AAAS ,1989 ；Lederman Zeidler, 1987 ），由此可知科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)素養(yǎng)中的重要內(nèi)涵之一。九十學(xué)年度開(kāi)始，全國(guó)各小學(xué)從一年級(jí)實(shí)施九年一貫課程，并預(yù)定于九十三學(xué)年度時(shí)，國(guó)中小各年級(jí)皆納入全面實(shí)施。面對(duì)急迫的實(shí)施時(shí)程，許多學(xué)校的教師充滿(mǎn)疑慮，沒(méi)有信心（范信賢，2000 ）。然而學(xué)校教師卻是影響課程改革的重要因素，因此，本文希望透過(guò)以下四方面 ：（1）科學(xué)本質(zhì)哲

4、學(xué)觀點(diǎn)的演進(jìn) ；（2 ）科學(xué)本質(zhì)的現(xiàn)代觀 ；（3 ）科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵 ；和（4 ）科學(xué)本質(zhì)的教學(xué) ，回顧相關(guān)的理論與文獻(xiàn)，并提出兩個(gè)融入科學(xué)本質(zhì)的課程設(shè)計(jì)之實(shí)例 ，冀能拋磚引玉 ，鼓勵(lì)科學(xué)教師接受新挑戰(zhàn)致力于科學(xué)本質(zhì)課程的開(kāi)發(fā)行列 。 貳、科學(xué)本質(zhì)的哲學(xué)觀點(diǎn)的演進(jìn) 科學(xué)本質(zhì)的哲學(xué)觀點(diǎn)從古至今一直隨著時(shí)代而改變，甚至在同一時(shí)代存在著多種不同的哲學(xué)觀（翁秀玉、段曉林，1997 ），然一般可歸納為經(jīng)驗(yàn)主義（empiricism）、實(shí)證主義（positivism ）、邏輯經(jīng)驗(yàn)主義（logical empiricism）、理性主義（rationalism ）、否證主義（falsificationis

5、m）和后實(shí)證主義（post-positivism ）等(見(jiàn)圖 1) 。根據(jù)科學(xué)哲學(xué)觀的歷史演進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)主義、實(shí)證主義、邏輯經(jīng)驗(yàn)主義和理性主義被視為傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，后實(shí)證主義被視為新的哲學(xué)觀，而否證主義被視為介于以上兩種科學(xué)哲學(xué)間的過(guò)渡觀點(diǎn)（Abimbola, 1983 ）。 傳統(tǒng)的科學(xué)哲學(xué)觀假設(shè)知識(shí)是已被證實(shí)或確定的，然而過(guò)渡與新的科學(xué)哲學(xué)觀假設(shè)知識(shí)是不可證實(shí)和不可確定的，而是由人類(lèi)大膽的猜測(cè)、創(chuàng)造性地建構(gòu)出來(lái)的。茲將每一派學(xué)說(shuō)的中心信條列舉如下： 一、經(jīng)驗(yàn)主義 經(jīng)驗(yàn)主義的基本信條為所有的知識(shí)都必定來(lái)自感官經(jīng)驗(yàn)，或者建立在感官經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，而這些知識(shí)是藉由超然客觀的觀察以及歸納法的科學(xué)方法所得到的（

6、Fabricius, 1983; Harris, 1979; Nussbaum, 1989 ）。 二、激進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)主義 經(jīng)驗(yàn)論者認(rèn)為真理是藉由感官經(jīng)驗(yàn)的鑒定而來(lái)的（Fabricius, 1983 ）。然而蘇格蘭哲學(xué)家休姆（D. Hume ）是一位激進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)主義者，他堅(jiān)持堅(jiān)守經(jīng)驗(yàn)主義的基本信條，但認(rèn)為知識(shí)不僅來(lái)自于感官經(jīng)驗(yàn)的印象（impressions ），也來(lái)自于所有心智活動(dòng)的觀念（ideas ）（Hume, 1962 ）。當(dāng)我們觀看或反省一件事物時(shí)的立即知覺(jué)就是印象，而除了感官知覺(jué)（perception ）及內(nèi)?。╥ntrospection）外，所有心智活動(dòng)的察覺(jué)就是觀念；然印象可以說(shuō)是意義、

7、真理及真實(shí)的來(lái)源（Abimbola, 1983 ）。 三、實(shí)證主義 實(shí)證主義是由經(jīng)驗(yàn)主義結(jié)合數(shù)學(xué)符號(hào)邏輯（symbolic logic ）而形成的。實(shí)證主義的主要學(xué)說(shuō)為利用數(shù)學(xué)原理一書(shū)（Principia Mathematica ）中的符號(hào)邏輯當(dāng)作工具（Loving, 1997 ），宇宙的自然定律或原則就可從經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上被確定的歸納出來(lái)（Bentley & Garrison, 1991 ）。 四、邏輯經(jīng)驗(yàn)主義 韓培爾（Hempel,1966 ）辯稱(chēng)以歸納法為前提的推測(cè)所得的結(jié)論不具確定性；然而以演繹法（deduction）為前提的推測(cè)所得的結(jié)論具有確定性。除了演繹法外，科學(xué)的探究

8、過(guò)程中需要提出暫時(shí)的假說(shuō)來(lái)給于研究一個(gè)方向；因此所謂的假設(shè)演繹推理（hypothetico-deductive reasoning ）的科學(xué)方法是需要被加入到科學(xué)的調(diào)查研究中。 五、理性主義 理性主義認(rèn)為有關(guān)知識(shí)根源的假設(shè)是訴諸于心智或理性的（intellect 或reason）（Nussbaum, 1989 ）。理性論者從自明的（self-evident ）前提下，以演繹法推論這個(gè)世界。而且， 理性論者經(jīng)常以他們天生的觀念（innate idea ）開(kāi)始他們的想法，這些天生的觀念并不是依靠經(jīng)驗(yàn)而來(lái)的（Fabricius, 1983）。理性論者也辯稱(chēng)人類(lèi)的感官經(jīng)驗(yàn)并不可靠，而獲得知識(shí)的方式是經(jīng)

9、由邏輯的推理和分析。 六、認(rèn)識(shí)論的理性主義（epistemological rationalism） 康德（I. Kant ）（1965）宣稱(chēng)雖然所有的知識(shí)開(kāi)始于經(jīng)驗(yàn)，但并不是全部興起于經(jīng)驗(yàn)。他認(rèn)為有一些知識(shí)是與經(jīng)驗(yàn)無(wú)關(guān)，甚至與五官的所有印象無(wú)關(guān)。這種知識(shí)被命名為經(jīng)驗(yàn)之先的知識(shí)（a priori）, 而來(lái)自經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)被稱(chēng)為經(jīng)驗(yàn)之后的知識(shí)（aposteriori）?？档陆Y(jié)合了理性主義和經(jīng)驗(yàn)主義兩者，主張思想若無(wú)內(nèi)容是空的（他的理性主義面的特征描述），而感官知覺(jué)（直覺(jué)）若無(wú)概念是盲目的（他的經(jīng)驗(yàn)主義面的特征描述），因此只有理性主義與經(jīng)驗(yàn)主義的合一，知識(shí)才會(huì)產(chǎn)生（Fabricius, 1983 ）。

10、 七、否證主義 巴柏（K. Popper ）認(rèn)為只要所提出的理論能對(duì)抗否證（falsification顯示命題為假的過(guò)程），它可以被認(rèn)為是接近真理；但是，有可能下一次的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)將否證它（Gorman, 1986 ）。巴柏宣稱(chēng)：沒(méi)有理性的步驟, 只有嘗試和錯(cuò)誤(trial and error)的方法即推測(cè)和駁倒;大膽地提出理論;盡我們最大的努力來(lái)顯示它們是錯(cuò)誤的;和暫時(shí)地承認(rèn)它們，如果我們的決定性努力不能成功時(shí)(Popper,1968,p.51) 。 八、后實(shí)證主義 這一門(mén)科學(xué)哲學(xué)的中心基礎(chǔ)如下一根據(jù)在歷史及經(jīng)驗(yàn)上的事實(shí)，科學(xué)研究的邏輯和實(shí)務(wù)上有很大的差距存在著（Terhart, 1988 ）

11、。后實(shí)證主義利用對(duì)科學(xué)史的仔細(xì)研究為新的手段，取代了過(guò)去依靠形式邏輯為分析科學(xué)的主要工具（Brown, 1977; Cleminson, 1990 ）。另外，后實(shí)證主義強(qiáng)調(diào)一個(gè)持續(xù)的研究計(jì)劃必須伴隨持續(xù)的批評(píng)，而不是強(qiáng)調(diào)把被接受的研究結(jié)果當(dāng)成科學(xué)企業(yè)和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的核心。后實(shí)證主義的學(xué)說(shuō)涵蓋一列岐異的觀點(diǎn)，例如包含如下哲學(xué) 家的作品：Bronowski(1965, 1966) ，Brown(1977) ，F(xiàn)eyerabend(1970, 1978) ， Hanson(19611958, 1977) ，Kuhn(19701962 ），Lakatos (1970) ，Polanyi（1962）， 和T

12、oulmin （1953, 1985）；然而這些作品卻擁有共同的主題，例如：經(jīng)驗(yàn)的 理論蘊(yùn)涵(theory-ladenness)(Bentley & Garrison, 1991; Garrison, 1986; Stone, 1992) 、科學(xué)知識(shí)的暫時(shí)性(tentativeness)(Fleury & Bentley, 1991) 、和在整個(gè)科學(xué)企業(yè)中人性所扮演的角色(Cleminson, 1990) ： 1. 后實(shí)證論者相信觀察和所有的經(jīng)驗(yàn)至少部分是依賴(lài)我們所持有的理論概念結(jié)構(gòu)(Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bent

13、ley, 1991; Hanson, 19611958 ）。這種觀念就是所謂的經(jīng)驗(yàn)的理論蘊(yùn)涵。韓森主張觀看是理論蘊(yùn)涵的工作，亦即 x的觀察受到 x的先前知識(shí)所影響。因此，一個(gè)人所有經(jīng)驗(yàn)和觀察的認(rèn)知只有透過(guò)理論才變成有意義，而客觀的經(jīng)驗(yàn)和 （不能變的）嚴(yán)酷的事實(shí)（hard facts）此種錯(cuò)誤觀念或信念消失了。 2. 后實(shí)證主義的信念和觀念提供一個(gè)方式，來(lái)強(qiáng)調(diào)價(jià)值所扮演的角色和科學(xué)知識(shí)的暫時(shí)性。對(duì)后實(shí)證論者而言，理論與價(jià)值不是和嚴(yán)酷的事實(shí)完全分開(kāi)的；因此，主觀的成分在所有客觀的敘述里留存著（Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bentley, 1

14、991; Garrison & Bentley, 1990 ）。 3.土爾明(Toulmin) 、雷克土斯(Lakatos) 、和布朗諾司基(Bronowski)與后實(shí)證論者的手段一致，都強(qiáng)調(diào)人性在整個(gè)科學(xué)企業(yè)所扮演的角色。例如，土爾明 (1985)主張以下的世界觀描述，已不再維持有效了：自然是一個(gè)自足 (self-contained) 、決定論(deterministic)裝置的機(jī)構(gòu)，從這，人類(lèi)的過(guò)程與力量是被排除或免除的。雷克土斯(1970)也主張科學(xué)的方向主要決定于人類(lèi)的創(chuàng)造想象力，而非決定于環(huán)繞我們四周的宇宙事實(shí)。而布朗諾司基(1978)相信這個(gè)世界是全部連結(jié)在一起的：這就是說(shuō)

15、，在這個(gè)宇宙中，沒(méi)有任何一個(gè)事件不跟其它的全部事件聯(lián)系在一起的。另外，他也相信我們對(duì)自然的分析是一種個(gè)人和高度想象的創(chuàng)造。 九、小結(jié) 科學(xué)本質(zhì)的假定是復(fù)雜的，而且在科學(xué)哲學(xué)的社群里，很多仍是未解決的。Loving(1997)認(rèn)為在科學(xué)教育里平衡的科學(xué)哲學(xué)觀是需要的。她表明當(dāng)今科學(xué)本質(zhì)的概念被有些極端提倡實(shí)證主義或后實(shí)證主義的學(xué)者過(guò)度簡(jiǎn)單化。雖然實(shí)證主義受到嚴(yán)厲的批判，但是理性的思考在科學(xué)里仍然是必不可少的。我們不需要放棄威信的理性思考或者收益多的預(yù)測(cè)價(jià)值。在另一方面，后實(shí)證主義也有它的功績(jī)，它呈現(xiàn)出科學(xué)的創(chuàng)造面、特質(zhì)面、社會(huì)價(jià)值蘊(yùn)涵面和暫時(shí)性面，使得科學(xué)的事業(yè)變成較少受約束和更人性化(Bomb

16、augh, 1995) 。因而科學(xué)教師和科學(xué)教育家應(yīng)該知道科學(xué)本質(zhì)的不同立場(chǎng)、觀點(diǎn)和爭(zhēng)論點(diǎn)。 叁、科學(xué)本質(zhì)的現(xiàn)代觀 科學(xué)教育的現(xiàn)代改革，強(qiáng)調(diào)對(duì)科學(xué)本質(zhì)發(fā)展出有適當(dāng)認(rèn)知的重要性（AAAS, 1993; NRC, 1996）?？茖W(xué)本質(zhì)的現(xiàn)代觀并不代表一個(gè)單一的觀點(diǎn)，而是涵蓋一列不同的觀點(diǎn)（Alters, 1997; Rutherford & Ahlgren, 1990 ）。雖然學(xué)者們不同意許多高程度的科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的主題，但是他們對(duì)許多低程度的要點(diǎn)，有一個(gè)合理的一致看法（Matthews, 1994 ）。除此之外，Smith, Lederman, Bell, McComas, 和 Clo

17、ugh （1997）指出：基于成千的科學(xué)家、教師、科學(xué)教育家、哲學(xué)家、科學(xué)社會(huì)學(xué)家和其它人的共同努力，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院 （U.S. National Academy of Science ）已經(jīng)能夠提出一系列有關(guān)于 NOS（科學(xué)的本質(zhì)）一致的陳述，供包含在國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中（National Science Education Standards ）（NRC, 1996 ）。除此之外，仔細(xì)的考察許多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)文件，發(fā)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)已顯示出對(duì)于主要的NOS 原理，已有顯著程度的一致，而這些NOS 原理，目前被大專(zhuān)以下的學(xué)生所信奉（p. 1102 ）。雖然并不是每一個(gè)學(xué)者，均同意在科學(xué)哲學(xué)上的論點(diǎn)，但是科學(xué)的

18、本質(zhì)顯然具有多樣的層面。例如，Chiappetta, Sethna, 和Fillman （1993）鑒定出四個(gè)科學(xué)本質(zhì)面 ：（1）科學(xué)是一種知識(shí)的本體 ；（2 ）科學(xué)是一種調(diào)查研究的方法；（3 ）科學(xué)是一種思考的方法；和（4 ）科學(xué)、科技、和社會(huì)的相互作用?；谧罱慕?育改革努力和有關(guān)的文獻(xiàn)，筆者在此指出三個(gè)科學(xué)本質(zhì)的層面，這些是 ：（1）科 學(xué)知識(shí)的本質(zhì) ；（2 ）科學(xué)探究的本質(zhì)；和（3 ）科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)。 一、科學(xué)知識(shí)的本質(zhì) 這個(gè)世界是可加以理解的，并且科學(xué)的知識(shí)具有兩個(gè)層面：它可以是暫時(shí)的、可被修正的，或者是經(jīng)久的（AAAS, 1989, 1993 ）?？茖W(xué)假設(shè)宇宙中的事物和事件存在于

19、相當(dāng)一致的方式，并且可以靠仔細(xì)和有系統(tǒng)的研究加以理解的（Rutherford & Ahlgren, 1990 ）。此外，科學(xué)描述科學(xué)的知識(shí)和觀念是易受改變的，但同時(shí)也是穩(wěn)定的。在科學(xué)的社群里，如下的敘述是廣泛地被承認(rèn)的：科學(xué)的知識(shí)具有絕對(duì)權(quán)威基礎(chǔ)的主張，沒(méi)有被證明是正當(dāng)?shù)?。?dāng)我們開(kāi)發(fā)科學(xué)知識(shí)時(shí)，靠著考慮到新觀念的可行性，而這個(gè)新觀念是從我們嘗試讓新的和有問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)有意義的過(guò)程中涌現(xiàn)出來(lái)的(Milne & Taylor, 1995) 。當(dāng)我們知道愈多的訊息，采集愈多的數(shù)據(jù)時(shí)，我們可能必須改變我們對(duì)某事的觀念。科學(xué)的知識(shí)是暫時(shí)的，因此經(jīng)常是開(kāi)放被改進(jìn)的。加州教育董事會(huì)對(duì)科學(xué)的主要特

20、性描述如下： 科學(xué)絕不是獨(dú)斷的(dogmatic) ；它是講究實(shí)際的(pragmatic)也就是說(shuō)， 根據(jù)可信賴(lài)的新觀察(像焦耳Joule的觀察)或根據(jù)對(duì)自然界新的強(qiáng)有力的解釋(像愛(ài)因斯坦Einstein和達(dá)爾文Darwin的解釋) ，科學(xué)是經(jīng)常易于被調(diào)整的。這就是科學(xué)的主要特性(California State Board of Education, 1990, p.18) 。雖然科學(xué)絕不能被聲稱(chēng)是絕對(duì)的真理，但是科學(xué)知識(shí)的主要本體是十分穩(wěn)定的，因而科學(xué)是被緩慢改變地成長(zhǎng)著。換句話說(shuō)，大部分的科學(xué)知識(shí)是持久的。下面舉出若干科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的基本原則： 1.科學(xué)家假定宇宙是一個(gè)巨大的單一系統(tǒng)，在這

21、個(gè)宇宙中，基本的法則到處都是一樣的。這些法則可以分類(lèi)成從非常簡(jiǎn)單的到極度復(fù)雜的，然而科學(xué)家們相信，法則是可以靠仔細(xì)的、有系統(tǒng)的研究，被發(fā)現(xiàn)出來(lái)（AAAS, 1993, p. 8 ）；2. 當(dāng)新的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)當(dāng)今盛行的理論時(shí)，以及當(dāng)一個(gè)新的理論導(dǎo)致以一個(gè)新的方式看待舊的觀察時(shí)，科學(xué)的知識(shí)易受修改（AAAS, 1993, p. 7 ）；3.有些科學(xué)知識(shí)是非常老的，但是現(xiàn)今它仍然是適用的（AAAS, 1993, p. 7 ）。二、科學(xué)探究的本質(zhì) 科學(xué)探究是科學(xué)的基石，是科學(xué)家創(chuàng)造與發(fā)展科學(xué)知識(shí)所必經(jīng)的過(guò)程。Palmeri （1995）認(rèn)為科學(xué)探究的本質(zhì)是非常的復(fù)雜的。Rutherford和Ahlgren

22、（1990）認(rèn)為從事科學(xué)探究需要用到許多的科學(xué)方法：包括特殊方式的觀察、思考、實(shí)驗(yàn)及證實(shí)?？茖W(xué)不只是一種知識(shí)的本體，也是一種發(fā)展知識(shí)的過(guò)程。Finley （1983認(rèn)為科學(xué)探究過(guò)程牽涉到觀察、分類(lèi)、描述、傳達(dá)、測(cè)量、認(rèn)識(shí)及應(yīng)用空間的關(guān)系、下結(jié)論、下操作型定義、形成假說(shuō)、控制變因、解釋數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)探究過(guò)程需依靠對(duì)自然現(xiàn)象做仔細(xì)的觀察，以及發(fā)明學(xué)說(shuō)對(duì)所觀察的結(jié)果做合理的解釋?zhuān)欢茖W(xué)的精華在于能被觀察所證實(shí)。科學(xué)探究過(guò)程引導(dǎo)我們?cè)鲞M(jìn)對(duì)自然世界里事情及事件如何運(yùn)作，有較好的了解，并且增進(jìn)科學(xué)家對(duì)自然現(xiàn)象做可靠的解釋及正確的預(yù)測(cè)的能力（AAAS, 1993）。 科學(xué)探究的過(guò)程需使用到科學(xué)方法，然而，

23、Terhart （1988）認(rèn)為以下的科學(xué)合理性的主張必須被拋棄：就真理與可靠性而言，科學(xué)的方法是唯一的保證。Petersen-Falshoft （1979）也認(rèn)為我們對(duì)科學(xué)的方法所持有的概念是非常有爭(zhēng)議性的，因?yàn)樗从沉丝茖W(xué)知識(shí)是絕對(duì)的、是不容置疑的，只要我們用了適當(dāng)?shù)目茖W(xué)方法就可以得到事實(shí)（Miller & Driver,1987 ）。事實(shí)上，Lederman （1983）及Rutherford 和 Ahlgren （1990）指出沒(méi)有證據(jù)存在著支持科學(xué)探究過(guò)程中只有一種科學(xué)方法。Miller 和 Driver（1987）也表示，沒(méi)有證據(jù)存在著支持有一種清楚可描述的科學(xué)方法，包含一

24、組被證明的過(guò)程，是科學(xué)家從事科學(xué)探究過(guò)程中一直跟隨使用的。而呈現(xiàn)在美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的探究界定為是一種手段，而這種手段超越了視科學(xué)是一種過(guò)程的地步（NRC, 1994）。Palmeri（1995）認(rèn)為科學(xué)探究也需依賴(lài)創(chuàng)造力及發(fā)明力的。 科學(xué)概念的建構(gòu)，不是只有靠資料驅(qū)使的（Rutherford & Ahlgren, 1990）。取而代之，它是利用啟發(fā)式的技巧（heuristic techniques ）：包含在其他領(lǐng)域的類(lèi)推、深思熟慮的實(shí)驗(yàn)等。科學(xué)知識(shí)的發(fā)展并不是只靠單一的科學(xué)過(guò)程及方式，事實(shí)上，科學(xué)探究過(guò)程中沒(méi)有一種單一的科學(xué)方法?？茖W(xué)及其過(guò)程是基于某種的假設(shè)，這些假設(shè)對(duì)于知識(shí)的

25、發(fā)展是有暗示作用的，例如：知識(shí)是暫時(shí)的、是人類(lèi)創(chuàng)造的產(chǎn)品的、主觀的等等。Palmeri（1995）認(rèn)為科學(xué)是邏輯及想象的混合體，我們需要利用它們?nèi)ピ忈尲敖咏茖W(xué)上重要的議題。類(lèi)似地，Cleminson （1990）也認(rèn)為新的科學(xué)知識(shí)是用想像的創(chuàng)造行動(dòng)（creative acts of imagination）與科學(xué)探究的方法（the methods of scientific inquiry）發(fā)展出來(lái)的。 由上可知，科學(xué)探究牽涉到不只是科學(xué)過(guò)程技能而已 ，想象力、創(chuàng)造力等亦扮演重要的角色。以下是科學(xué)探究本質(zhì)的一些基本原則： 1. 以一種簡(jiǎn)單歸納論的方式，觀察單獨(dú)本身不能引起科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生（Cl

26、eminson, 1990, p. 437 ）； 2. 科學(xué)的探討是不容易從特殊調(diào)查的情景脈絡(luò)中被分離出來(lái)描述的。完全沒(méi)有固定一系列的步驟為科學(xué)家們一直遵循的；完全沒(méi)有一種途徑可以引導(dǎo)科學(xué)家們正確地發(fā)展出科學(xué)知識(shí)（Rutherford & Ahlgren, 1990, p. 5 ）； 3. 邏輯的使用和證據(jù)的周密檢查，對(duì)科學(xué)的進(jìn)展而言是必須的，但通常不是足夠的?？茖W(xué)的概念不會(huì)自動(dòng)地從數(shù)據(jù)、或從任何分析的數(shù)值單獨(dú)發(fā)展出。發(fā)明假說(shuō)或理論，來(lái)想象這個(gè)世界是如何運(yùn)作，然后理解到它們是如何被用來(lái)測(cè)試事實(shí)，以上這種工作是創(chuàng)造的，就像寫(xiě)詩(shī)、作曲、或設(shè)計(jì)摩天大樓一樣。有時(shí)候，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)是不可預(yù)期的；甚

27、至靠偶然的。但是知識(shí)和創(chuàng)造的洞察力，通常被要求去賞識(shí)意外事物的意義（Rutherford & Ahlgren, 1990, p. 7）； 4. 在科學(xué)上，有關(guān)什么是調(diào)查研究和如何調(diào)查研究，有不同的傳統(tǒng)論點(diǎn)；但是他們對(duì)于證據(jù)、邏輯、和好的辯論的價(jià)值，都有共同確信的基本信念。并且，他們都同意所有領(lǐng)域的科學(xué)進(jìn)展，依靠智力、結(jié)實(shí)的工作、想象力、和甚至運(yùn)氣（AAAS, 1993, p. 13 ）。 三、科學(xué)事業(yè)的本質(zhì) 基于所學(xué)的內(nèi)容 、所用的技巧、和所尋找的結(jié)果為何，科學(xué)被組織成不同的內(nèi)容學(xué)科，但是不同的科學(xué)學(xué)科卻分享共同的目的和哲學(xué)，而且都是相同科學(xué)事業(yè)的一部份?？茖W(xué)當(dāng)成是一個(gè)事業(yè)時(shí)，涵蓋有個(gè)

28、人的、組織的、和社會(huì)的范圍（Rutherford & Ahlgren, 1990 ）?？茖W(xué)牽涉到許多個(gè)人，包括所有年齡層和背景的男女，做許多不同種的工作?？茖W(xué)的工作是由不同的組織所引領(lǐng)；這些不同的組織，提供一個(gè)概念結(jié)構(gòu)來(lái)組織知識(shí)，但是不同的學(xué)科本身沒(méi)有一個(gè)固定的界線?？茖W(xué)也是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)事業(yè)，能反映出當(dāng)代的社會(huì)價(jià)值觀和看法。而且，在科學(xué)的引導(dǎo)中 ，一般有公認(rèn)的倫理原則存在。當(dāng)違背科學(xué)倫理傳統(tǒng)的事件被揭發(fā)時(shí)，會(huì)受到科學(xué)社群強(qiáng)烈地批評(píng)（AAAS, 1993 ）。在社會(huì)事業(yè)范圍以?xún)?nèi)，另一個(gè)關(guān)心事是科學(xué)、科技、和社會(huì)的交互作用，包括科學(xué)對(duì)社會(huì)的影響或沖擊，以及科技如何幫助或阻礙人類(lèi)（Chia

29、ppetta, Sethna, & Fillman, 1993 ）。科學(xué)、科技、和社會(huì)（STS ）是高度互相關(guān)聯(lián)的。 科學(xué)是透過(guò)科學(xué)過(guò)程搜尋知識(shí)?？萍际强茖W(xué)的應(yīng)用，可更改環(huán)境或人類(lèi)的狀況。除此之外，科技提供工具給科學(xué)，并且也可以提供動(dòng)機(jī)和方向給科學(xué)的研究（AAAS, 1989 ）。更進(jìn)一步地，科學(xué)事業(yè)能夠影響社會(huì)的公共政策：科學(xué)家倚靠所帶來(lái)的信息、洞察力、和分析的技巧，在他們的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之內(nèi)，能夠設(shè)計(jì)公共政策，來(lái)支持公眾關(guān)心的事物。但是，在他們的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之外，科學(xué)家不能享有特殊的可信度；因而，科學(xué)家以專(zhuān)家暨公民的身分，參與公共事務(wù)。以下是科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)的一些基本原則，這些原則闡明了科學(xué)、

30、科技、和社會(huì)的復(fù)雜的關(guān)系： 1. 當(dāng)一個(gè)調(diào)查研究會(huì)對(duì)社會(huì)造成危害時(shí)，大多數(shù)的科學(xué)家相信參與研究與否的決定，是個(gè)人道德規(guī)范的問(wèn)題，而不是職業(yè)道德規(guī)范的問(wèn)題（AAAS, 1993, p. 19）； 2. 為了維持一個(gè)調(diào)查者對(duì)其他科學(xué)家和社會(huì)的信用度，精確的紀(jì)錄保存、虛心坦懷、和可復(fù)制性是必須的（AAAS, 1993, p. 18 ）；3. 科學(xué)與發(fā)明的進(jìn)展，大量依靠在這個(gè)社會(huì)里另外還發(fā)生什么事情，而歷史經(jīng)常依賴(lài)科學(xué)和科技的發(fā)展（AAAS, 1993, p. 19 ）； 肆、科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵 眾多學(xué)者組織對(duì)科學(xué)本質(zhì)所提出的范疇與內(nèi)涵各有不同的見(jiàn)解，筆者整 理成下表 1 。 表 1 各年代學(xué)者組織

31、所提出科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵重要觀點(diǎn)整理表 學(xué)者組織及年代科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵重要觀點(diǎn)Rubba & Andersen（1978）科學(xué)知識(shí)本質(zhì)模式以六個(gè)概念表示：1. 非道德的 2. 創(chuàng)造性的 3. 發(fā)展的4. 簡(jiǎn)言的 5. 可測(cè)試的 6. 統(tǒng)整的NAEP （1989）科學(xué)本質(zhì)含有三個(gè)領(lǐng)域：(一)科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)1.科學(xué)的知識(shí)是暫時(shí)性的（tentative ） 2.科學(xué)知識(shí)是公開(kāi)性的（public ） 3.科學(xué)的知識(shí)是實(shí)驗(yàn)性的（empirical） 4.科學(xué)的知識(shí)是可復(fù)制性的（replicable） 5.科學(xué)的知識(shí)是有歷史性的（historic） (二)科學(xué)事業(yè)的價(jià)值與原則 1.知識(shí)是有價(jià)

32、值 2.質(zhì)疑是必要的 3.數(shù)據(jù)是基礎(chǔ) 4.驗(yàn)證是必要的 5.邏輯是重要的 (三)科學(xué)的方法與過(guò)程 1.觀察、分類(lèi)與推論 2.解釋資料 3.形成假設(shè) 4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 5.引導(dǎo)探究 AAAS （1989）將科學(xué)本質(zhì)分成三個(gè)領(lǐng)域：1. 科學(xué)世界觀 2. 科學(xué)探究活動(dòng) 3. 科學(xué)事業(yè)Collett & Chiapetta（1994） 1. 科學(xué)是探究自然界的思考方式 2. 科學(xué)是一種探究的方式3. 科學(xué)是知識(shí)的集合體Lederman （1995）；Abd-El-Khalick 、Bell & Lederman（1998）1. 科學(xué)知識(shí)是暫時(shí)性的（會(huì)改變）2. 經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)性的（基于對(duì)自然世界

33、的觀察）3. 科學(xué)的創(chuàng)造性和主觀性4. 科學(xué)社群與文化扮演的角色5. 理論的建構(gòu)（從觀察到推論的過(guò)程）6. 理論與定律的功能與關(guān)系。 NSES (NRC, 1996）分K-4 、5-8 、9-12 三個(gè)年級(jí)階段學(xué)生應(yīng)具有的科學(xué)本質(zhì)概念標(biāo)準(zhǔn)。McComas, Clough& Almazroa （1998）摘自八個(gè)國(guó)際科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)文件中有關(guān)科學(xué)本質(zhì)目標(biāo)的一致觀點(diǎn)：1. 盡管科學(xué)的知識(shí)是經(jīng)久的，但它有暫時(shí)性的特性。2. 科學(xué)的知識(shí)強(qiáng)烈但不完全的依賴(lài)觀察、實(shí)驗(yàn)的證據(jù)、合理的爭(zhēng)論及懷疑的態(tài)度。3. 從事科學(xué)沒(méi)有固定一個(gè)方法存在。4. 科學(xué)是企圖解釋自然現(xiàn)象。5. 定律及學(xué)說(shuō)供應(yīng)科學(xué)中不同的角色，因此

34、，學(xué)生應(yīng)該注意到，即使有另外的證據(jù)存在，學(xué)說(shuō)是不會(huì)變成定律的。6. 來(lái)自所有文化的人們促成了科學(xué)。7. 新的知識(shí)必須被清楚及不隱瞞地報(bào)告出來(lái)。8. 科學(xué)家需要精確的持續(xù)記錄，同儕檢查及可復(fù)制性。9. 觀察是理論蘊(yùn)涵的（theory-laden）。 10. 科學(xué)家是有創(chuàng)造力的。11. 科學(xué)史同時(shí)展現(xiàn)出進(jìn)化的及革命性的特性。12. 科學(xué)是社會(huì)及文化傳統(tǒng)的部分。13. 科學(xué)及技學(xué)互相影響。14. 科學(xué)的想法被社會(huì)和歷史環(huán)境所影響。 Smith & Scharmann （1999）1. 科學(xué)研究的目的與過(guò)程：(1)經(jīng)驗(yàn)性（以直接或間接的觀察為基礎(chǔ)）；(2)可測(cè)試性（有事實(shí)根據(jù)的）；(3)重復(fù)性

35、（可重復(fù)檢驗(yàn)的）；(4)暫時(shí)性（新的證據(jù)可以推翻舊的理論）；(5)自我修正性（排除錯(cuò)誤）。2. 科學(xué)理論的價(jià)值判斷標(biāo)準(zhǔn)：(1)解釋力(the largestexplanatory power) ；(2)預(yù)測(cè)力(predictive power) ；(3)創(chuàng)造力(fecundity) ；(4) 包容性(open-minded)；(5)簡(jiǎn)明性 (parsimony) ；(6)邏輯一貫性(logical coherence) ；(7)質(zhì)疑性 (skepticism) 。 九年一貫課程（教育部，2001 ）科學(xué)本質(zhì)的能力指標(biāo)分成國(guó)小中、低年段 5 條、高年段5 條（見(jiàn)表3 ）及國(guó)中階段8 條合計(jì) 18

36、 條條文。 綜合國(guó)內(nèi)、外學(xué)者組織所提出科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵重要觀點(diǎn)，筆者將上述的看法分析綜合，并咨詢(xún)國(guó)小資深自然教師與專(zhuān)家的意見(jiàn) ，試圖建立國(guó)小教學(xué)科學(xué)本質(zhì)范疇與內(nèi)涵 ，并把每一個(gè)面向界定清楚，如表2 。 表2 國(guó)小教學(xué)科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)累積性 科學(xué)的知識(shí)經(jīng)由時(shí)間累積而來(lái)的。暫時(shí)性 科學(xué)知識(shí)是可以改變的?？芍貜?fù)性在相同的條件下，科學(xué)知識(shí)可以被重復(fù)的驗(yàn)證。創(chuàng)造性科學(xué)的知識(shí)是人類(lèi)智力的創(chuàng)造，它運(yùn)用很多創(chuàng)造性的想象力，如同一位藝術(shù)家、一位詩(shī)人或是一位作曲家的工作。公開(kāi)性科學(xué)家必須正確地發(fā)表他們所觀察到的科學(xué)現(xiàn)象，科學(xué)知識(shí)必須公開(kāi)的發(fā)表。 可預(yù)測(cè)性科學(xué)知識(shí)運(yùn)用來(lái)作推論時(shí)，可推測(cè)一些事并

37、獲得證實(shí)。 科學(xué)探究的本質(zhì)質(zhì)疑性科學(xué)探究的起使動(dòng)機(jī)及延續(xù)的動(dòng)力就是為了解決某些可能被質(zhì)疑的部份，如此科學(xué)探究活動(dòng)才能持續(xù)進(jìn)行。經(jīng)驗(yàn)性科學(xué)探究的過(guò)程是基于觀察的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。實(shí)證性形成假說(shuō)的過(guò)程需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的階段。觀察是理論蘊(yùn)涵的不可能有絕對(duì)客觀、毫無(wú)成見(jiàn)的觀察，不同的觀察者即使在相同地點(diǎn)、觀察相同的現(xiàn)象，所得結(jié)果可能會(huì)不同，因?yàn)橛^察者已有的智識(shí)、信念和理論會(huì)影響觀察的結(jié)果。 科學(xué)方法的多元化科學(xué)的方法與過(guò)程不具有獨(dú)特性，只要是可以解決研究問(wèn)題的科學(xué)方法就是好的科學(xué)方法，并沒(méi)有所謂一成不變的科學(xué)方法。邏輯推論性相信自然現(xiàn)象的變化，都是由某些變因的改變所促成的。 科學(xué)的限制有些事件(如飛碟)因采證

38、困難，無(wú)法做科學(xué)性實(shí)驗(yàn)；有時(shí)實(shí)驗(yàn)情況雖然相同，也可能因存在著未能控制的因素之影響，使得產(chǎn)生的結(jié)果有差異?？茖W(xué)事業(yè)的本質(zhì)倫理與道德原則從事科學(xué)研究必須考慮到倫理與道德原則?？茖W(xué)家的身份科學(xué)家兼具有科學(xué)專(zhuān)業(yè)及公民的身份，利用科學(xué)思考的特性來(lái)解決公眾事務(wù)，無(wú)論如何，科學(xué)家在其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之外，并不具有專(zhuān)業(yè)上的可靠性。 科學(xué)社群的重要性科學(xué)研究受到科學(xué)社群的影響。STS科學(xué)、技學(xué)與社會(huì)具有交互影響的關(guān)系。 筆者繼而分析九年一貫課程中自然與生活科技科學(xué)本質(zhì)的能力指標(biāo)與國(guó)小教學(xué)科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵之相關(guān)性如下表 3 。 表 3 科學(xué)本質(zhì)的能力指標(biāo)(國(guó)小部分)與國(guó)小教學(xué)科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵之相關(guān)性 科學(xué)本質(zhì)的能

39、力指標(biāo)（國(guó)小部分）國(guó)小學(xué)童科學(xué)本質(zhì)的范疇與內(nèi)涵 第一階段（一、二年級(jí)）3-1-0-1能依照自己所觀察到的現(xiàn)象說(shuō)出來(lái)。經(jīng)驗(yàn)性3-1-0-2相信每個(gè)人只要能仔細(xì)觀察，常可有新奇的發(fā)現(xiàn)。創(chuàng)造性第二階段（三、四年級(jí)）3-2-0-1知道可用驗(yàn)證或試驗(yàn)的方法來(lái)查核想法 實(shí)證性3-2-0-2 察覺(jué)只要實(shí)驗(yàn)的情況相同，產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)很相近 。 可重復(fù)性3-2-0-3 相信現(xiàn)象的變化，都是由某些變因的改變所促成的 邏輯推論性第三階段（五、六年級(jí)）3-3-0-1 能由科學(xué)性的探究活動(dòng)中，了解科學(xué)知識(shí)是經(jīng)過(guò)考驗(yàn)的。實(shí)證性3-3-0-2 知道有些事件(如飛碟)因采證困難，無(wú)法做科學(xué) 科學(xué)的實(shí)驗(yàn)限制性3-3-0-3 發(fā)現(xiàn)

40、運(yùn)用科學(xué)知識(shí)來(lái)作推論，可推測(cè)一些事并獲得證實(shí)。 可預(yù)測(cè)性3-3-0-4 察覺(jué)在以新觀點(diǎn)看舊數(shù)據(jù)或以新數(shù)據(jù)檢視舊理論時(shí)，?？砂l(fā)現(xiàn)出新問(wèn)題。 暫時(shí)性3-3-0-5 察覺(jué)有時(shí)實(shí)驗(yàn)情況雖然相同，也可能因存在著未能控制的因素之影響，使得產(chǎn)生的結(jié)果有差異?？茖W(xué)的限制6-3-1-1 對(duì)他人的信息或報(bào)告提出合理的求證和質(zhì)疑 質(zhì)疑性 在九年一貫課程中，國(guó)小學(xué)童的科學(xué)本質(zhì)能力指標(biāo)合計(jì)共有十條，內(nèi)容是以觀察（3-1-0-1 及3-1-0-2 ）、實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證想法（3-2-0-1、3-2-0-2 、3-3-0-2 及3-3-0-5 ）、科學(xué)探究（3-3-0-1）、和科學(xué)知識(shí)的可預(yù)測(cè)性（3-3-0-3 ）及暫時(shí)性（3-3

41、-0-4 ）為主，很少提及科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)。相較于其它文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，九年一貫課程中國(guó)小學(xué)童的科學(xué)本質(zhì)能力指標(biāo)的部份略顯不足。 伍、科學(xué)本質(zhì)的教學(xué) 從許多研究中可以發(fā)現(xiàn)增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的教學(xué)策略一般可以歸納為內(nèi)隱途徑和外顯途徑兩種（Abd-El-Khalick & Lederman, 1998 ），研究者并把文獻(xiàn)中增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)所用的策略繪制成圖2 。 圖2 文獻(xiàn)中增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的教學(xué)策略 一、內(nèi)隱途徑的科學(xué)本質(zhì)教學(xué) 內(nèi)隱途徑一般是以科學(xué)探究的教學(xué)（scienceinquiry instruction）、科學(xué)過(guò)程技能的教學(xué)（science process skills instruction）

42、、科學(xué)內(nèi)容課程工作（science content coursework ）、從做中學(xué)科學(xué)（doing science ）、或其它的教學(xué)策略來(lái)促進(jìn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解。內(nèi)隱途徑缺乏明白指出科學(xué)本質(zhì)的成分，來(lái)增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解。近年來(lái)以?xún)?nèi)隱途徑來(lái)進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的研究，研究者整理成下表4 ： 二、外顯途徑的科學(xué)本質(zhì)教學(xué) 外顯途徑是以科學(xué)史、哲以及（或者）與科學(xué)本質(zhì)的各種方面一致的教學(xué)來(lái)增進(jìn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)（Akerson, et al., 2000）。外顯途徑需明白指出科學(xué)本質(zhì)的成分，來(lái)增進(jìn)學(xué)童對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解。Lederman （1992）認(rèn)為以科學(xué)史教學(xué)來(lái)增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，一直是被

43、學(xué)者推祟。近年來(lái)以科學(xué)史來(lái)進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的研究，研究者整理成下表 5 ： 表4 以?xún)?nèi)隱途徑來(lái)進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的文獻(xiàn)整理表 研究者及年代研究樣本研究方法（工具）研究結(jié)果Lederman（1986）18 位高中生物教師與學(xué)生使用Nature of Scientific Knowledge Scale （NSKS ）問(wèn)卷及觀察班級(jí)教學(xué)質(zhì)性分析方法1. 教師采探究式教學(xué)，班級(jí)氣氛是愉悅的。2. 師生互動(dòng)頻繁，較能改變學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)概念。 Forawi（1996）8 位中學(xué)教師及其班上共320 位十年級(jí)學(xué)生NSKS 問(wèn)卷、Instructional Strategy Identification Fo

44、rm（ISIF ）問(wèn)卷、訪談、教室觀察 1. 教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)會(huì)影響其教學(xué)策略，認(rèn)識(shí)程度越高的教師越傾向于使用探究式教學(xué)法。 2. 探究式教學(xué)法比傳統(tǒng)式教學(xué)法更容易提升學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)之成效。 Lieu（1997）8 位在職中學(xué)教師Test on Understanding Science （TOUS ）問(wèn)卷、Views onScience-Technology-Society （VOSTS ）問(wèn)卷 采用Science-Technology-Society（STS ）建構(gòu)式情境的教學(xué)策略，對(duì)于學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)并沒(méi)有顯著成效。 Bell, Blair, Crawford, & Led

45、erman（2003 ）10 位十、十一年級(jí)高能力學(xué)生修正版的the Views of Nature of Science, Form B 、半結(jié)構(gòu)性的晤談 學(xué)生參加8 周的科學(xué)師徒制計(jì)畫(huà)（Science Apprenticeship Program）后，雖然學(xué)生獲得了對(duì)科學(xué)探究過(guò)程的知識(shí)，但是對(duì)于科學(xué)本質(zhì)主要面向的概念仍然與最近的教育改革中所描述的科學(xué)本質(zhì)不一致。簡(jiǎn)利真（2003 ）4 位國(guó)小五年級(jí)學(xué)童自編的科學(xué)本質(zhì)檢核 表做為教室觀察輔助工具、問(wèn)卷、晤談、教室觀察、文件分析 透過(guò)科學(xué)展覽活動(dòng)中完整的科學(xué)探究過(guò)程，個(gè)案學(xué)童容易呈現(xiàn)科學(xué)探究歷程中的多樣面貌，并親身體驗(yàn)科學(xué)家的研究過(guò)程。本研究結(jié)

46、果發(fā)現(xiàn)個(gè)案學(xué)童的科學(xué)本質(zhì)觀多傾向于現(xiàn)代觀點(diǎn)，唯有少部分的向度產(chǎn)生矛盾交錯(cuò)的觀點(diǎn)。 表 5 以科學(xué)史來(lái)進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教學(xué)的文獻(xiàn)整理表 研究者及年代 研究樣本研究方法（工具）研究結(jié)果Solomon, Duveen, Scot, & McCarthy（1992 ）英國(guó)5 個(gè)班級(jí)11-14歲的中學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查和訪談 1. 將科學(xué)史融入教學(xué)中，能增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的了解。2. 科學(xué)史的教學(xué)能使學(xué)生把焦點(diǎn)放在采納某一理論的理由，而非只是一昧地接受理論；使用科學(xué)史的數(shù)據(jù)并能產(chǎn)生較為持久的學(xué)習(xí)。Dawkins& Vitale（1999）8 位中學(xué)教師問(wèn)卷調(diào)查 （Nature of Science

47、Questionnaire ）和小組訪談 1. 利用歷史個(gè)案融入教學(xué)中的模式來(lái)教導(dǎo)中學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)概念是可行的。2. 此教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，對(duì)于中學(xué)生物教師發(fā)展必要的知識(shí)和技能，來(lái)實(shí)施歷史個(gè)案融入教學(xué)的模式是有效率的。3. 此計(jì)劃能提升老師對(duì)科學(xué)本質(zhì)主要概念的認(rèn)識(shí)。Abd-El- Khalick & Lederman（2000 ）166 名未畢業(yè)、已畢業(yè)的國(guó)中學(xué)生和15位職前科學(xué)國(guó)中教師開(kāi)放式問(wèn)卷搭配個(gè)別晤 談 1.在最初的研究，幾乎所有研究對(duì)象都具有數(shù)個(gè)不適當(dāng)?shù)目茖W(xué)本質(zhì)情況。2. 在課程結(jié)束后，研究對(duì)象觀點(diǎn)有顯著改變的很少且有限。但一些研究對(duì)象之觀點(diǎn)有明顯的改變，特別是職前科學(xué)教師。在

48、他們參與科學(xué)史課程后，他們科學(xué)本質(zhì)的架構(gòu)與現(xiàn)代科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)稍微一致。3. 此外，以外顯（explicitly ）方式說(shuō)明有關(guān)科學(xué)本質(zhì)，描述相關(guān)的科學(xué)史課程能更有效率提升研究對(duì)象科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)。林兆圣（2003 ）高一學(xué)生兩班及國(guó)二學(xué)生兩班了解科學(xué)本質(zhì)量表 (UNOS) 、開(kāi)放性問(wèn)卷調(diào)查 1. 實(shí)驗(yàn)組班級(jí)學(xué)生之科學(xué)本質(zhì)觀皆呈現(xiàn)正向改變之結(jié)果。2. 本研究所發(fā)展之原子發(fā)現(xiàn)科學(xué)史教材有助于學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)中部分特定的向度。3. 融入科學(xué)史的教學(xué)可以減低不同先備知識(shí)學(xué)生在科學(xué)本質(zhì)觀之間的差異。黃惠娥（2004 ）國(guó)小五年級(jí)學(xué)生準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研 究、科學(xué)本質(zhì)量表 本研究運(yùn)用單因子共變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，本研究發(fā)現(xiàn)

49、科學(xué)史教學(xué)對(duì)國(guó)小五年級(jí)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀具有正面的顯著影響。三、綜合討論 綜合文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)：增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的策略中主要途徑有內(nèi)隱及外顯二個(gè)途徑，內(nèi)隱的途徑是以科學(xué)探究的教學(xué)方式為主，外顯的途徑則是以融入科學(xué)史的教學(xué)方式為大宗，但并不一定要嚴(yán)格的加以區(qū)分（參見(jiàn)圖2 ）。然而，從研究發(fā)現(xiàn)增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)以外顯的途徑較有效，例如，Khishfe& Abd-El-Khalick （2002 ）以62 位國(guó)小六年級(jí)學(xué)生為研究對(duì)象，并將研究對(duì)象分為實(shí)驗(yàn)組與控制組，實(shí)驗(yàn)組之教學(xué)采用外顯途徑，學(xué)生參與探究式活動(dòng)后反思討論科學(xué)本質(zhì)的成分；控制組之教學(xué)采用內(nèi)隱途徑僅進(jìn)行探究式活動(dòng)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) ：(1

50、)控制組學(xué)生在教學(xué)后，對(duì)科學(xué)本質(zhì)的觀點(diǎn)并沒(méi)有改變。(2)相對(duì)地，有更多實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生在教學(xué)后，對(duì)科學(xué)本質(zhì)有更清楚的認(rèn)識(shí)。另外，研究者發(fā)現(xiàn)相關(guān)的研究工具，均是以教師、大學(xué)生或中學(xué)生為設(shè)計(jì)對(duì)象，鮮少以國(guó)小學(xué)童為設(shè)計(jì)對(duì)象的工具。再者 ，科學(xué)的本質(zhì)本身具有多樣的層面（muti-faceted ）而且是動(dòng)態(tài)的。個(gè)體對(duì)科學(xué)本質(zhì)的體認(rèn)是復(fù)雜的，所以只用問(wèn)卷法去探討學(xué)生或老師對(duì)科學(xué)本質(zhì)了解的情形是不恰當(dāng)?shù)模↙ederman, 1992; Loving, 1997 ）。采用問(wèn)卷調(diào)查往往可能得到過(guò)度簡(jiǎn)化的結(jié)果，甚至有時(shí)候容易迫使受測(cè)者傾向于落入經(jīng)驗(yàn)主義實(shí)證主義（empiricism-positivism）或后實(shí)證主

51、義（postpositivism）兩個(gè)極端化的科學(xué)哲學(xué)觀的范疇里。相反地，采用晤談法往往可以對(duì)受晤談?wù)哂嘘P(guān)科學(xué)本質(zhì)的想法，提供我們豐富的洞見(jiàn)。是故，在評(píng)量學(xué)生科學(xué)本質(zhì)工具方面，可依據(jù)科學(xué)本質(zhì)的面向 ，開(kāi)發(fā)情境化之學(xué)生科學(xué)本質(zhì)評(píng)量工具。陸 、科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)實(shí)例 科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)法有很多種，根據(jù)筆者從民國(guó)九十年迄今九十三年，連續(xù)四年所主持的國(guó)科會(huì)科學(xué)本質(zhì)研究計(jì)劃的心得 ，提出以下兩種教學(xué)法： 一、科學(xué)探究式教學(xué)法 科學(xué)探究探究式教學(xué)法設(shè)計(jì)理念與原則如下：(1)科學(xué)教學(xué)與科學(xué)探究的本質(zhì)一致 ；(2)科學(xué)探究的進(jìn)展為從具體和熟悉的事件到抽象和不熟悉的事件 ；(3)鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)和辯護(hù)他們的意見(jiàn)，小組合作和

52、解決問(wèn)題，以達(dá)到一定程度的論點(diǎn)，并要求其它組彼此解釋或支持他們的主張。例如：讓學(xué)生觀察一個(gè)科學(xué)現(xiàn)象，并要求學(xué)生以小組討論的方式提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和歸納結(jié)果、記錄和報(bào)告實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)和觀念，組間則互相討論和批判，以達(dá)成一定程度的觀點(diǎn)。學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究的各個(gè)學(xué)習(xí)階段活動(dòng)中，研究教師則在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)拋出與活動(dòng)相關(guān)的科學(xué)本質(zhì)能力指標(biāo)之內(nèi)容問(wèn)題與學(xué)生討論。 二、科學(xué)史融入式教學(xué)法 在自然與生活科技的學(xué)習(xí)領(lǐng)域中，若以科學(xué)史的觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，可以為學(xué)生布置出科學(xué)建構(gòu)的真實(shí)環(huán)境，故設(shè)計(jì)教學(xué)與學(xué)習(xí)材料時(shí)，可融入科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的史實(shí)資料，讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)之過(guò)程，體會(huì)科學(xué)本質(zhì)及科學(xué)探究的方法和精神，其設(shè)計(jì)理念與

53、原則如下：(1)選出重要的科學(xué)概念 ；(2)整理它的歷史脈絡(luò) ；(3)用學(xué)生能理解的方式解釋科學(xué)家的工作 ；(4)引用與學(xué)生有最直接關(guān)系的內(nèi)容可看到或體會(huì)到的。科學(xué)史融入式教學(xué)法的主要方式有(1)歷史個(gè)案研究呈現(xiàn)：透過(guò)科學(xué)史中個(gè)案研究，讓學(xué)生了解科學(xué)的進(jìn)展歷程，并在關(guān)鍵點(diǎn)以問(wèn)題方式進(jìn)行教學(xué)；(2)交互式歷史小故事（interactive historical vignettes ）：在學(xué)習(xí)活動(dòng)中透過(guò)互動(dòng)的方式，安排短篇故事的討論，以歷史角度的想法，提供學(xué)童對(duì)主題的解釋與討論，讓學(xué)童對(duì)科學(xué)本質(zhì)有深刻的領(lǐng)悟；(3) 角色扮演：藉由學(xué)閱讀或搜集資料，來(lái)發(fā)現(xiàn)科學(xué)家的生平故事，以角色扮演的方式來(lái)呈現(xiàn)經(jīng)由親自積極參與整個(gè)故事發(fā)展的學(xué)習(xí)活動(dòng)方式，讓學(xué)童以同理心