學生科學本質觀的相關研究

在教育前線，已有多位學者證實教師的教學知能、師生個別秉持的科學本質 觀，會影響學生的學習（張玲齡，2004）。分別有以調查研究、實驗研究、個案 研究、行動研究進行者，顯示提昇學生科學與科學本質態度或成就的影響因素，

包括教師自身的科學本質觀、教師具備的教學信念、科學史教材的運用、合作學 習或探究教學模式的實施或明示教學策略的設計及學生的同儕科學家意象。研究 者以表 2_ 3 簡要列示，並陳述如後。

表 2_ 3 相關研究文獻列表

相關研究文獻 研究方法 提昇科學與科學本質態度或成就

的影響因素

王靜如、張靜儀（2001） 調查研究 教師科學本質觀、教學信念、教學方法

（探究教學）

巫俊明、黃德和（1997） 實驗研究 科學史、教學策略（明示教學）

洪木利、陳和玉與溫武男（1999） 實驗研究 科學史、教師科學本質觀、教學知能、

教學方法（合作學習）

陳淑媛、洪振方（1997） 行動研究 科學史、教學策略（互動討論）

劉振中、熊召弟（2002）；鄭淑妃

（1999）；翁秀玉、段曉林（1998） 個案研究 教師教學知能、教學方法（探究教學）

戰克勝（2006） 行動研究 科學史

張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002） 行動研究 教學方法（合作學習）

高慧蓮（2006） 行動研究 科學史、教學方法（探究教學）

註：此表由研究者自行彙整

王靜如與張靜儀（2001）參考陳忠志（1998）的建構式教學環境量表、

Burry-Stock & Oxford（1994）的 the Expert Science Teaching Educational Evaluation Model、Implementation of Mentoring Practices to Assist Classroom Teachers Project

（1994）的學習環教師角色和學生角色之陳述，發展「我的科學教室」（My Science Classroom, 簡稱 MSC），調查高屏地區科學學習情境概況，探討小學四、五、六 年級教師科學本質觀、教學信念如何影響教學實務，及剖析其中二位教師前述三 構念間的動態關係，發現教師若未對科學本質相當的瞭解，無法在實務現場中有 適當的呈現；換言之，如將「科學本質觀」視為一種「科學知識」、「科學概念」，

觀」的概念引導，對課程設計而言，是不具科學本質內涵的；反之，教師有進行

「科學本質觀」的知識傳授，卻無相符應的教育信念，及未給予探究式的學習機 會，對教學方法而言，是不具科學探究成效的。

巫俊明與黃德和（1997）以同一教師教授之三個常態分班的五專二年級班 級，計 128 名學生為研究對象，任選其中兩班為實驗組，接受歷史導向物理課程，

其中一位教師明白指出事例內容與科學本質間的關聯，另一則無；第三個班級則 為控制組，接受慣用物理課程。研究結果顯示，加入適量的科學史及教師明白指 出事例內容與科學本質間的關聯，可以增進學生對科學本質的理解；而學生的科 學態度方面，若教師沒有明白地指出事例內容與科學本質間的關聯，可能與慣用 物理課程一樣，出現負面的影響。

洪木利、陳和玉與溫武男（1999）以林陳涌（1996）的 UNOS 量表為實驗組 與對照組的前後測評量工具進行實驗研究，將高二其中三個班級編為控制組，維 持教師慣用的教學方式教學；其它九個班級編為實驗組，分別進行「合作學習 法」、「問答法」、「講述法」的科學史融入高中物理教學，發現教師在課堂上若引 用的科學史料太少，會造成學生的科學本質觀退步；問答法及講述法的分析結果 顯示，教師與其學生的科學本質觀存在正相關，而以學生為中心的合作學習法，

由於學生從同儕觀點較可獲得概念改變的鷹架，因此教師對其學生的科學本質觀 無顯著影響；以教材教法的角度觀之，「合作學習法」在協助學生學習科學本質，

優於其他教學法，但對科學本質觀較佳的學生，接受良好的講述比透過合作學 習，更能促進其對科學本質觀的瞭解；三種教學法運用在科學史融入教學，均有 助於學生學習興趣及思考能力的提昇，且學生也並未因科學史融入學習課程的安 排，減少很多算練習題的機會而影響學習成就；從教師的教學知能方面探討，發 現科學史融入教學需有本身具備較佳的科學本質觀，且受過科學史哲訓練的教 師，搭配適當的教學法及學生學習特質，才能發揮它的功效。且教師的科學本質 的態度對學生的學習成就有不同的影響，在使用相同教學法（合作學習法）的情

況下，偏向當代的科學本質觀的教師的教學有利於高分組的學生，偏向傳統的科 學本質觀的教師的教學有利於低分組的學生。

陳淑媛與洪振方（1997）以「歷史個案研究」（Historical Case Study）、「互動 式歷史小品」（Interactive Historical Vignettes, 簡稱 IHVs）模式，將科學史融入高 中基礎理化課程，過程中提出思考性問題，採詰問方式進行師生、學生同儕間的 互動討論，透過量表、問卷、晤談、作業等等資料蒐集、分析，認為科學史融入 教學不僅提昇學生學習興趣，也增加對科學本質的瞭解程度，此外，互動過程有 助於學生的概念改變或思維精緻化。

劉振中與熊召弟（2002）、鄭淑妃（1999）、翁秀玉與段曉林（1998）針對科 學本質觀偏向當代觀之國小自然科教師進行個案分析，探討個案教師設計傳達科 學本質之教學品質，研究發現在蘊含科學本質的教學氛圍中，學生在科學本質三 向度（科學知識、科學方法、科學事業）均有明顯進展，認為以學生為學習主體，

給予學生觀察現象、互動討論、設計實驗、探究專題、蒐集資料、整合經驗、發 表分享的機會，有助於建立學生正向的科學態度。

戰克勝（2006）採 Rubba & Anderson(1978)編製的 NSKS 量表檢測教學實驗前 後，學生對科學知識本質（無關道德性、創造性、發展性、簡潔性、可驗性、統 整性）瞭解的改變情形，發現北市某明星高中一年級女生對科學知識的「創造性」

本質較缺乏認識﹝成績表現低於平均值﹞，學生多不認為人類可用想像力創造科 學知識之後，採用「互動式科學小故事」（Interactive Historical Vignettes, 簡稱 IHVs）

融入物理課程，則提昇了學生對「創造性」的瞭解，為科學史融入教學對學生在 學習科學本質的成效，提供了成功的例證。

綜合相關研究文獻，高慧蓮（2006）建議教師發展以科學本質為基礎的科學 探究教學整合模組，使學生參與探究式活動後，反思科學本質內涵，提昇對科學

的相關原理、要素，增進對科學本質的瞭解（Khishfe & Abd-El-Khalick, 2002）。 並以小組合作學習的教學策略，增進學生對科學本質的瞭解；運用學生與同儕、

教師互動時，因小組被賦與任務，所衍生之團體榮譽感而積極主動參與學習，經 由溝通論證、邏輯推論、批判思考、重組想法、建構概念，最後達成共識（張簡 明旺、黃志賢、高慧蓮，2002）。

再者，除了透過教師教學素養的外在形塑，使學生對科學與科學本質的態度 或成就有不同的表現外，學生純然背景條件的實質差異，對其自身在科學與科學 本質態度或成就的影響，由下列以學生背景變項為探討重點的調查研究，略可窺 知。

就年級變項來看，張鳳琴（1994）修訂 Rubba and Anderson(1978)編製的 Nature of Scientific Knowledge Scale（簡稱 NSKS）問卷，測得高雄地區公立高中三年級 學生對科學本質的瞭解顯著優於一、二年級的學生，Tsai（2006）也有相同的主 張，而林陳涌（1996）和柳信榮（2003）發現高中學生對科學本質的瞭解沒有隨 年級的增加而顯著增強，另 Huang, Tsai, & Chang（2005）檢視國小五、六年級學 生的科學本質觀有統計結果上的差異，而古智雄與何燿州（2005）以宜花東為研 究範圍，六、七、九年級的學生為研究對象，問卷調查的結果顯示東台灣地區六 年級學生的科學本質觀接近當代觀點，但七、九年級學生的科學本質觀較接近傳 統觀點。

從性別變項分析，林陳涌（1996）符應 AAAS（1994）之 2061 計劃研究報告，

以台北地區 1,670 位高中生為研究對象，採「瞭解科學本質量表」（Understanding of the Nature of Science Scale, 簡稱 UNOS）探討學生的性別、所在學校、就讀年級、

選讀類組，對其科學本質的瞭解程度是否有差異，發現台北地區之學生對科學本 質具備相當程度的瞭解，且高中女生對科學本質的瞭解很明顯的高於男生。Huang, Tsai, and Chang（2005）發現宜蘭縣 71 所學校之國小五、六年級（共 6,167 名）男 生的科學本質觀比女生更偏向當代觀點－－動態性（暫時性）、創造性、批判的

論證型態（質疑性）及受主流價值體系影響。黃萬居與李悅美（2003）的研究，

在性別變項上並無顯著差異，但表示學生對科學本質的瞭解與其自然科學習成就 呈現正相關，此與 Huang, Tsai, and Chang（2005）強調秉持科學本質當代觀點的 學生能發展更好的科學知識架構及學習策略，有雷同的見解。古智雄與何燿州

（2005）主張東台灣地區六、七、九年級的女學生較男學生接近科學本質當代觀 點。Tsai（2006）以 7 所學校、11 個班級，共 428 名台灣高中生為對象進行研究，

分析學生對科學（生物學及物理學）之動態性（暫時性）及創造性本質的認知，

結果顯示男生較女生更為認同物理學之動態性（暫時性）、創造性觀點及生物學 之動態性（暫時性）觀點，且抱持科學（生物學及物理學）之創造性本質觀者。

至於修業類別與學生對科學本質的瞭解之相關，林陳涌（1996）和張鳳琴

（1994）皆主張自然組的學生對科學本質的瞭解顯著優於社會組的學生，林陳涌 並指出表現最佳者多為修生物的第三類組學生。許良榮與柯玉庭（2000）研究師 院生之學術養成背景、對科學本質瞭解程度與其科學本質教學態度的關係，以林 陳涌的 UNOS 量表三向度（科學知識、科學方法、科學事業）進行研究，發現台 中師院數理系的大四生對科學本質及科學知識本質的瞭解優於非數理系學生。此

（1994）皆主張自然組的學生對科學本質的瞭解顯著優於社會組的學生，林陳涌 並指出表現最佳者多為修生物的第三類組學生。許良榮與柯玉庭（2000）研究師 院生之學術養成背景、對科學本質瞭解程度與其科學本質教學態度的關係，以林 陳涌的 UNOS 量表三向度（科學知識、科學方法、科學事業）進行研究，發現台 中師院數理系的大四生對科學本質及科學知識本質的瞭解優於非數理系學生。此