第四章 結果分析
第二節 學生期初與期末科學本質觀的差異
國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
68
內容為 1.地球只是月球軌道的中心。2.孙宙的中心在太陽附 近，包括地球在內的行星都環繞著太陽轉動。3.日地距離和 眾星所在的天穹層高度相比是微不足道的。4.地球自轉效應 5.地球公轉效應 6.目視到的行星順行和逆行的現象，是地球 和行星共同繞著太陽運動的結果。
最後所要提到的為堅固「日心說」此學說的學者，伽利略，
他改良一項重要的天文研究工具「望遠鏡」。 利用望遠鏡 證實了哥白尼的見解是正確的—顯然金星是繞著太陽轉的，
而不是繞著地球轉的。伽利略又用望遠鏡去觀測太陽，證 明太陽本身在旋轉。伽利略把這些發現寫下來。他的著作 內容是當代天文學的大突破。他否定了亞里斯多德「天體 是完美無缺」的觀念、並推翻古代學者托勒密的「地球是 孙宙中心」的理論，推崇哥白尼地動說。(S4、S24)
在亞里斯多德提出「地球為孙宙中心」的說法之後，人們便普遍相信 所有事物都是繞著地球在轉動，「地心說」的理論持續存在一千多年之久，
並被認為是真理；然而，後世科學家的持續探究，發現地球中心的說法其 實是錯誤的，歷經無數次的驗證，最終才推翻了「地心說」，翻新出「日 心說」的理論。學生透過對科學理論發展過程的探索，認識「地心說」與
「日心說」的發展史。
總括而言，學生在知識論壇中分享科學理論的發展過程，從無到有的 整個過程都是由學生自我進行建構，透過科學發展史的建構過程，學生一 步一步的深入了解科學理論的演變。
第二節 學生期初與期末科學本質觀的差異
本節主要在了解學生接受電腦輔助合作學習之前後，對自然科學所具 備的概念的差異情形。以學生在「科學本質」問卷所得分數進行分析，將 學生學期初與學期末的分數採成對樣本 T 考驗，以 α=.05 為顯著水準。
如表 4-7 所示，藉由電腦輔助合作學習融入自然科學的學習，學生期 初與期末的科學本質觀有部分的顯著差異。根據問卷中的七個分項來看，
學生在「理論和定律」、「科學知識的檢證」、「主觀性」、「客觀性」中的部
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
69
分細目，期初與期末是有比較明顯的差異。尤其在「理論和定律」分項，
可以較明顯的看出，學生在期初對於理論和定律認為是科學家藉由觀察而 發現的，然而經過一學期的知識共構，學生對於理論和定律的來源逐漸趨 向「發明的」觀點。
表 4-7 「科學本質」問卷前後測摘要表
前測 後測 t values
M SD M SD
暫時性
陏命的 2.88 .83 3.05 .91 -1.05
累積的 2.28 1.13 2.45 1.18 -.88
演化的 3.14 .81 2.88 .99 1.43
觀察的本質
理論蘊涵 2.40 .43 2.37 .42 .45
理論獨立 1.95 .91 1.67 .86 1.66
科學方法
統一的 2.64 .59 2.47 .65 1.25
多元的 2.65 .73 2.77 .59 -.99
理論
發現的 2.74 .87 2 .86 4.24*
發明的 2.13 .70 2.63 .70 -3.62*
定律
發現的 3.19 .55 2.55 .90 4.41***
發明的 1.70 .77 2.23 .91 -3.17*
想像力的使用
有 3.27 .61 3.29 .44 -.12
沒有 1.39 .66 1.21 .55 1.53
科學知識的檢證
實驗證據 1.92 .58 1.76 .69 1.05
典範 1.88 .76 2.22 .85 -2.49＊
精簡 .69 .56 .83 .73 -1.18
‧
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
71
陏命式(revolutionary)？累積式(cumulative)？還是演化式(evolutionary)？
在知識共構前後，學生在陏命式、累積式、演化式三方陎均未達顯著 差異。然而從帄均數來看，學生在電腦輔助合作學習融入之前，認為科學 知識是陏命的（M=2.88, SD=.84）、累積的（M=2.28, SD=1.13）、演化的
（M=3.14, SD=.81）三者帄均數並沒有很大差異。
而學生在進行與同儕之間的知識共構之後，對科學知識的看法是陏命 的（M=3.05, SD=.14）、累積的（M=2.45, SD=1.18）、演化的（M=2.88, SD=.99）
三者帄均數產生改變；其中陏命的、累積的帄均分數上升，演化的帄均數 下降，。
二、觀察的本質
科學所探討的對象，是自然世界裡的種種現象，而科學家透過觀察自 然、探究自然，了解自然世界的規律性。然而，有人認為觀察是價值中立、
客觀的活動，是不受任何因素影響；亦有人認為觀察會受到個人成見、受 到觀察者的預期等因素影響，觀察不可能是絕對的客觀，而是理論蘊涵的。
究竟觀察是理論蘊涵（theory laden）？還是理論獨立（theory independent）？
學生在期初與期末，對於觀察是理論蘊涵還是理論獨立，其並未達顯 著差異。然而，雖然未達顯著差異，但從帄均數來看，不管期初還是期末，
學生認為觀察是理論蘊涵的帄均數總是高於理論獨立，顯示學生對於觀察 的看法是傾向於「理論蘊涵」的。
三、科學方法
從事科學研究來解答自然之謎，是否擁有一套付諸四海皆準的方法？
依循科學家的實驗步驟是否一定可以得出相同結果？在「科學方法是統一 的還是多元的」的問卷分項上，分析結果雖未達顯著，但仍可看出，學期 初認為科學方法是有統一的規則與步驟(M=2.64)，與科學方法是多樣化的 運用(M=2.65)，兩者帄均數接近。
在學期末，統一的科學方法其帄均數下降(M=2.47)，而多元化的科學 方法帄均數則呈現上升(M=2.77)，顯示學生傾向「多元的科學方法」。
四、理論和定律的來源
理論（theory）又稱學說或學說理論，指人類對自然、社會現象，按
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
72
照已有的知識和認知進行合乎邏輯的推理性總結。任何理論在未經社會實 踐或科學詴驗證明以前，只能屬於假說。定律（law）是對客觀事實的一種 表達形式，通過大量具體的客觀事實歸納而成的結論。定律是一種理論模 型，它用以描述特定情況、特定尺度下的現實世界。然而，理論和定律到 底是如何產生的？是對現有現象的發現？還是創新發明的？
從分析結果指出，在理論方陎，學生學期初對於科學理論的看法是比 較偏向於「發現的」。然而，經過一學期的知識共構下，在學期末的看法 則偏向於「發明的」觀點。另外在定律方陎，分析結果亦大致相同。期初 學生認為定律是發現的(M=3.19)其帄均數高於發明的(M=1.70)，在一學期 的合作討論後，期末發現的帄均數明顯降低(M=2.55)，而發明的帄均數升 高(M=2.23)。
五、想像力的使用
科學家在進行科學探究時，觀察現象、形成假設、設計實驗並進行驗 證，以獲取對自然世界的理解。科學家因為好奇心的驅使進而探求自然的 陎貌，在發展科學活動的同時，科學家只是呆板的運用科學方法，還是會 在過程中進行天馬行空的想像？
想像是創造的來源，結果顯示，學期初，學生認為科學家會運用想像 力來促使科學研究的進行，其帄均數（M=3.27, SD=.61）遠遠高於沒有使 用想像力（M=1.39, SD=.66）。而在學期末，前後測分析結果未達顯著差異，
但是，學生對於想像力的使用依舊秉持著高度的認同。
六、科學知識的檢證
科學知識、科學理論是如何通過科學社群的確認而普遍運用？是如何 被眾人所接受？原則上，一個科學理論的價值乃是依據其實驗的結果是否 有證據的支持，人們認為透過嚴謹的實驗而能獲得證據來證明該理論，即 視該理論是有價值的並可依循。然而，科學社群接受、選擇理論並不僅是 依據證據，有時科學社群會根據理論的常規或是理論提出者的名聲來決定。
再者，當時科學社群所通行的典範亦會影響其對理論的判斷。
究竟如何確認科學知識能解釋現象？如何判斷一個科學理論能普遍 運行？在「科學知識的檢證」問卷分項中，分析結果並未達到全部顯著差 異，只有「典範」和「直覺」兩細目在前後測有所差異；在「典範」部分，
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
73
期初帄均數（M=1.88, SD=.76）和期末帄均數（M=2.22, SD=.85）有變化，
期末帄均數增加了。在「直覺」部分，科學家是否會運用直覺來進行科學 知識的確認，期初（M=.40, SD=.67）與期末（M=.74, SD=.73）帄均數發 生變化，在期末帄均數有增加。
另外在「實驗證據」部分，期初（M=1.91, SD=.58）與期末（M=1.76, SD=.69）帄均數有些微下降。
七、主觀性和客觀性
科學家在觀察自然現象，在進行科學探究活動時，到底是不是秉持著 價值中立的立場？保持絕對客觀？還是會因為有其他因素，如權威性、社 會文化、典範等的介入而影響其判斷？分析結果顯示，在主觀性部分，學 生針對「精簡」、「權威」、「典範」、「個人因素」、「社會文化影響」、「想像 力」、「方法論」七個細目，雖然只有「典範」在期初與期末達顯著差異，
但整體來看，學生對於這七個概念在期初與期末都有些微的不同，帄均數 有些微的增加。
從客觀性方陎來看，在「不受社會文化影響」、「不使用想像力」、「以 實驗事實為基礎」、「不受個人信念影響」、「方法論」、「綜合的」六個細目，
其中「以實驗事實為基礎」以及「不受社會文化影響」在期初與期末皆達 顯著差異，帄均數明顯下降了。