學生的科學知識觀與科學論證

壹、個人科學知識觀(personal scientific epistemology)的定義

知識論(epistemology)可分別由哲學與心理學的角度來剖析，哲學角度的知識 觀是談論知識的演進，科學哲學家所關心的是運用邏輯的方法來探討科學宣稱(理 論)的發展以及檢證(justify)科學知識的過程。心理學家所關心的則偏向個人的議 題，又稱個人的知識觀(personal epistemology)為個體對於知識的本質和知識產生的 一套信念。而知識論是理性知識演化過程，用宏觀的角度去觀察、分析科學知識 的發展與演變；個人知識觀是強調個體的學習會受到個人的一些內在因素其中包 括個體對於科學知識所持有的信念。這裡所談論的是個人的知識觀(personal epistemology)主要探討的是學習者對於知識(knowledge)和獲得知識的過程

(knowing)的信念與學生的思考過程。包含對於知識本質的信念、如何建構知識和 如何評量知識(Hofer, 2001；Hofer & Pintrich, 1997)。

貳、學生的科學知識觀與學習

在科學知識發展的過程中由實證主義轉變成為建構主義，不只影響到科學家 對於科學發展的觀點，進而也影響到科學教育上，科學教師對於科學知識的信念 會影響到他的科學教學信念與方式(Lunns, 2002)，教師若要實行建構主義的教育必 須要提供學生機會去對於自己興趣的問題來進行探究，而在這個科學探究的過程 中老師的知識觀則會影響到學生在科學探究的獲得(Mayor & Taylor, 1995)，

Trumbull, Scarano & Bonney (2006)觀察 3 年 2 位老師參與科學探究課程，發現一位 老師會在他的課堂中會很努力的支持學生進行探究，另一位老師則不會支持學生 課堂中進行科學探究活動，而這兩位老師在科學本質上的觀點則是完全相反地，

因而Trumbull et al. 認為老師對於科學本質的看法會影響他們教學的執行。而學生 對於科學知識所持有的信念也會影響到學生如何學習科學(Hofer, 2001; Hofer &

Pintrich, 1997 ; Tsai, 1998; Muis, 2004)。因此個人的科學知識觀在科學教育上也成 為一門被重視的研究課題。而過去在研究學習者個人的科學知識觀區分成偏向實 證主義的知識觀與偏向建構主義的知識觀點，而在本節當中剖析兩者在科學知識 觀主張上的差異、並探討科學知識觀點對於學習者的科學學習有何影響。

一、實證與建構主義在科學知識觀主張

個人的知識論，主要針對學生對於知識(knowledge)和獲得知識的過程(knowing) 的信念與學生的思考過程。包含對於知識本質的信念、如何建構知識和如何評量 知識(Hofer, 2001; Hofer & Pintrich, 1997)。

（一）、科學知識的本質(nature of science knowledge)

建構主義認為科學知識的獲得是科學家根據現有的理論(先備知識)來建構科 學知識，強調科學知識是暫時的，他會不斷的被修正和推翻，科學知識是發明(創 造)。但邏輯實證主義認為科學知識是科學家利用客觀的觀察和方法所發現到的真 理，真理是不容推翻，科學知識已存在真實世界，科學家只是去發現(翁秀玉、段 曉林，民86)。

（二）、獲得科學知識的本質(nature of science knowing)

科學知識宣稱的產生，可區分成兩個面向，一是科學知識的發現(context of discovery)，建構主義的觀點強調科學知識是在情境中發現，若情境改變，科學知 識也可能會改變；二是科學知識的檢證(context of justification)，接受一個科學知識 的宣稱之前，要在當下的情境驗證科學理論，建立科學證據的信度與效度。(Duschl, 1990)。

對於學生的科學知識認識觀而言，獲得科學知識的本質也可分成兩個面向，

一是知識的來源(Source of knowledge)、二是知識的檢證(Justification of

knowledge)(Baxter,1992; King & Kitchener, 1994 )。

1、科學知識的來源 (Source of knowledge)

建構主義哲學觀點主張不論是個人私自的或大眾共有的知識，均為個體所 建構出來的；每個人都會建構出他自己對周遭環境的心智模型，並且用他現有 的基模來解釋和了解新的經驗(郭重吉，民 82)，其強調個體是主動建構知識的，

它能容忍個體之間的差異(基模的不同)。而實證主義則強調科學知識是真理，是 固定的，科學知識會被累積和繼承。

學生的獲得科學知識來源的觀點，偏建構主義哲學觀點的學生，科學知識 的來源是自己建構的，持有實證主義觀點的學生，科學知識的來源則是來自權 威(authorities)(Tsai, 2004)。

2、科學知識的檢證 (Justification of knowledge)

Duschl (1990)認為接受科學知識宣稱前應做科學知識的檢證，強調老師和學 生都應該了解除了科學知識的本質外，還有科學知識產生的過程，經由發現、

在我們已知的情境下檢驗，才去接受科學知識。

學生獲得科學知識的檢証，建構主義觀點的學生，會去評量專家的意見(知 識是建構的且需要檢證)，依據證據來判斷。實證主義學習觀點的學生，則會直 接接受科學知識，不會去檢驗專家的意見(Tsai, 2004)。

二、先前科學知識觀與學習的相關研究

1980 年早期到 1990 年研究開始著重在學生的知識信念如何影響其行為、學生 的信念如何和認知、動機因子交互作用影響學習和表現(Muis, 2004)。學生的科學 知識信念(SEB)會形成他們後設學習，進而影響其學習方式(Tsai, 1998)，Kitcherner (1983)認為認知過程有三個層次，第一是認知的過程(cognition)、第二是後設認知

的過程(metacognition)，應用策略和監控認知的過程、第三是知識觀的認知

(Epistemic cognition)，知識觀操控後設認知與認知的結合。也就是學生對於知識的 觀點會反應在策略應用和認知的過程上。也就是對於科學知識觀點會影響學生的 學習策略、認知過程、推理的形式和當遭遇到新資訊時的決策(Hofer, 2001)。

Tsai (1998)研究 8 年級學生的知識信念如何影響其學習方式，使用 Pomeroy 的 量表來量測學生的知識信念，學生依據分數抽出前中後的學生以具代表，可分成 建構主義、混合與實證主義信念的學生。再以訪談的方式去深入了解學生對科學 知識、科學方法的看法，以及他們的學習方式。結果發現建構主義觀點的學生在 科學學習方面，使用比較多有意義的學習策略。他們擁有較高的後設認知技巧來 監控自己的概念建構，也會用較多的方式來學習科學(會主動解決問題)，且會嘗試 用不同的方法來解決相同的問題，也就是他們的學習方式會朝向建構主義式。具 實證主義知識觀點的學生則使用較多機械式(反覆練習、運算、背頌)的策略來促進 他們的學習。由此可得知學生對於知識的信念的確會影響學生的學習方式。

新一代的知識論強調知識獲得的來源要是自己建構的，非被動且全盤接收權 威的知識觀點，在接受知識的宣稱之前需做驗證。學生的知識信念對其面對資訊 的檢證標準的影響，Tsai (2004)研究 2 位專家和 10 位大學生面對網路資訊的評斷 標準，針對評斷網頁的正確性、實用性、和使用網路搜尋的策略進行訪談，結果 發現，專家評斷正確性的標準都是以多種來源來進行驗證，實用性的標準則以內 容為準，搜尋的策略探索、精緻化的方式；學生方面，以權威為主的方式評斷正 確性的學生、搜尋技巧以符合為標準、只有一位會探索且精緻；以多方來源的方 式判斷正確性的學生，搜尋的技巧則是一半符合、一半探索且精緻。藉由學生對 於評斷正確性的方式，可視為學生對於知識獲得的信念，來看學生面對資訊時的 搜尋行為，多數學生仍以找直接採信。

參、學生的科學知識觀與科學論證的關係

Hofer (2001)提到學生的知識觀會影響學生的推理的形式和面對新資訊時的決 策情形。Sadler (2004)更清楚地將焦點放在科學學習上，認為個人的科學知識觀將 會影響個體知識內容的運用情形，換句話說個體對於科學本質概念會影響其對於 科學知識的詮釋情形或是會影響到其「非形式推理」。

而探討對於「學生的科學知識觀與科學論證」的主題的相關研究，發現多數 的研究是將重點放在學生的知識觀點如何影響學生對於他人的論證做評量檢證、

「非正規推理」(Nussbaum & Bendixen, 2003; Yang, 2005; Weinstock, Neuman &

Glassner, 2006)，其中有些研究者使用的是一般的知識觀點的工具去測驗，而不是 用與科學知識觀論點的工具，而這一類研究在論證方面強調驗證、來源和資訊的 判斷與Duschl (1990)在科學知識觀中「獲得科學的本質」的部分所強調知識的「來 源」與「驗證」吻合，因知識信念會操控個體後設認知與認知以及行為(Kitcherner, 1983)，所以學習者的知識信念是否會反應在行為上，其反應行為又為何有什麼樣 的特徵，成為研究者們所關注的焦點。

而將學生的科學知識觀放在學生建立論證或進行論證上來做探討的研究文章 不多，Zeidler, Walker, Ackett & Simmons (2002)研究科學本質對於具爭議性的「社 會科學性議題」所呈現的一些證據的反應，測量科學本質工具是採用開放性問題 的方式來訪談學生獲得他們對於科學本質的觀點，然後呈現「社會科學性議題」

的劇情，學生隨即回答一些問題包含「是否贊成用動物來進行實驗研究」，學生要 勾選自己同意的程度，並回答「是否能為了能克服人類的疾病就剝奪其他種生物 生存權力嗎?」、「你認為科學家和學生應該被允許可用活體生物做實驗嗎?」…等問 題，讓學生在兩難的選擇當中做決定。然後由「科學本質觀點」與對於「社會科 學性議題」的立場反應來抽取82 學生來進行論證活動(使用訪談的方式來進行)。

在這個對話當中要求學生「針對自己的立場提出證據來說服別人」(支持論證)，並

回答「他人會使用什麼方式證明你的言論是錯的」(另有論證)、「還有沒有其他觀 點是對的」來看學生…等。其研究結論為:一、學生對於科學家們對於相同的資料 有不同的解釋的看法。有些學生認為每個人對於科學知識的觀點是見仁見智，科 學家可以詮釋資料來支持個人的信念，這類學生在論證的過程中採取選擇性的尋 找可以支持自己觀點的證據，對於其他與自己看法矛盾的證據或觀點則採取忽視

回答「他人會使用什麼方式證明你的言論是錯的」(另有論證)、「還有沒有其他觀 點是對的」來看學生…等。其研究結論為:一、學生對於科學家們對於相同的資料 有不同的解釋的看法。有些學生認為每個人對於科學知識的觀點是見仁見智，科 學家可以詮釋資料來支持個人的信念，這類學生在論證的過程中採取選擇性的尋 找可以支持自己觀點的證據，對於其他與自己看法矛盾的證據或觀點則採取忽視