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1.內隱途徑(implicit approach)

內隱途徑是以科學過程技能的教學(science process skills instruction)、科學內容課程工 作(science content coursework)、從做中學科學(doing science)、或其它的教學策略來促進

對科學本質的瞭解。但是內隱途徑缺乏任何外顯或反映科學本質的成分。

Cox-Petersen(1999)調查高中學生參加博物館研究師徒制計畫(Museum Research

Apprenticeship Program, MRAP)後對科學本質的觀點。MRAP 計畫是科學家與教育家一起合 作提供學生真實的經驗(學生與博物館科學館長一起執行科學研究),以便幫助學生獲得對科 學和科學研究的本質之瞭解。經過 22 週的參與計畫後,學生對於科學家的工作觀點如下:

(1)科學家不使用單一特殊的科學方法,而是使用各種的手段和步驟。

(2)在他們專業化的領域內,科學家是一個大的科學社群的一部份。

(3)科學家在田野和實驗室內執行研究。

(4)在執行研究過程中,科學家經常遭遇到問題(例如,時間、環境因子、設備)。 (5)科學家被期望發表他們的研究結果。

(6)科學家閱讀有關他們自己領域的研究結果。

此外,參與計畫後學生對於「科學知識產生」的觀點如下:

(1)不是所有的科學研究對知識而言有重大的突破性進展。零碎的知識片段被整合以便了 解較大的圖像。

(2)科學家使用各式各樣的方法來產生知識。其中有一位學生說:「MRAP 使我了解到科 學家不使用像在教科書描述的科學方法」。

(3)決心和耐心是科學研究的一部分。

(4)科學家使用前人的研究結果來幫助他們目前的研究計畫。

2.外顯途徑(explicit approach)

外顯途徑是以科學史、哲以及(或者)與科學本質的各種方面一致的教學來增進對科學 本質的認識(Akerson, et. al., 2000)。Abd-El-Khalick 和 Lederman (1998) 總結指出:培育職 前與在職教師適當的科學本質觀,外顯途徑一般來講較有效率。

近年來有系統的包含科學史、哲(history and philosophy of science)(HPS)於科學教育 中,被檢視為使科學教育更與科學本身的過程與舉動有關。科教界認為假若學生瞭解科學知 識是如何被發展出來的,和歷史、哲學以及科技的情境如何影響科學的發展,那麼學生將獲 得對科學更廣泛的觀點,因而變得更喜歡學習科學(Justi & Gilbert, 2000)。

科學史,作為一門學科,首先是在西方發展起來的。在科學史公認的諸多功能中,其教 育功能是最重要的一項。把科學史應用於教育的目的,也首先出現和發展於西方。隨著科學 史教學的進一步發展,人們更多的關注與討論指向了科學史教學在科學教育中的應用。從 70 年代以來,「科學史與科學教育」的學術研討會已多次舉行(申先甲,1999)。

在美國科學史被融入於全國 K-12 學校科學的內容標準文件(Benchmarks for Science Literacy)中(AAAS, 1993)。參照 AAAS 標準(AAAS standards),國家科學教育標準的內 容標準也說明學生應該知道科學史(NRC, 1996)。在現代許多的改革報導,包括標準文件,

推薦科學史融入在科學教育中是基於以下的基礎原理:科學史可以提供科學訊息和科學事業 兩者有意義的情境(Wang, 1999)。

科學史融入科學教學近年來亦受到國內科教界的重視,諸多研究者論述科學史在教學和 學習方面所扮演的角色,顯示科學史確實有助於學生對科學概念的學習(蕭碧茹、洪振芳,

2000)。蕭碧茹與洪振芳(2000)指出,若能有效地結合認知歷史學家以認知的角度所提供的

探究歷史豐富內涵的認知歷史分析,和科學教育學家所安排的教學活動,使學生從科學史的 題材見習科學家進行科學活動的運思過程,不但有助於學生對科學概念的學習,而且可以培 養學生如何仿效科學家所具備的科學思考能力。

申先甲(1999)指出引用物理學史料可以:

(1)幫助學生理解和掌握物理學知識。

(2)認識物理學知識的相對性、動態。

(3)瞭解物理學基本觀念的變革。

(4)發展獨立思考的能力和懷疑的精神。

(5)培養想像力和判斷力。

(6)學習科學方法,進行科學思維的訓練。

(7)進行科學美學教育。

(8)在學生的思想品德教育中,可以發揮重要的作用。

Justi 和 Gilbert(2000)提出科學史哲引進科學教育有幾種特殊的方式,第一種方式為 在傳統教學之後引進科學史(Kauffman, 1989),第二種方式為科學史融入現代科學教學的內 容內。並建議科學史、哲對科學教育的貢獻可以透過考慮融入適合課程主要部分的科學模型

(scientific models)而被增強。

Wang(1999)提倡利用主題式的途徑(thematic approach),以統整的方式利用科學史呈 現科學、科技和社會。這種主題式的途徑,比起僅僅一直注入更多的科學史料的方式

(add-ons),被視為對學習和瞭解科學是非常有效的呈現方式。

洪振方(1999)與三位中學教師組成探究社群,依據建構實在論(constructive realism)

的外推策略規劃研究設計,透過語言性與實踐性外推的過程,針對「如何將科學史整合於科 學教學中?」的教學問題,依據 Kuhn 的範例(exemplar)概念,建構兩種具反省啟蒙性的教 學模式-「融入歷史情境的反思性討論」教學模式(I):認識的好奇心、和「融入歷史情境 的反思性討論」教學模式(II):不協調(見圖 2)。在下圖中的右側,表徵的是教材設計的過 程及強調的重點;圖中的偏右部分,表徵的是教學的過程及強調的重點;圖中左側,表徵的 是在此教材設計與教學活動中,學生的學習過程及強調的重點。

圖 2:「融入歷史情境的反思性討論」教學模式:認識的好奇心和不協調

(修改自洪振方,1999)

二、科學教育與評量