實驗室對許多教師來說，是一個能進行實驗示範呈現的地方，以及能讓學生操作實驗 的地方，但卻沒有深入地了解實驗室在科學的教與學裡扮演了何等重要的場所。一堂有意 義的實驗室科學教學包含了許多情感、價值觀、態度與技能的培養，而這些內在的培養與 實驗室裡實施的科學教學設計有著密切的關係。
一、科學實驗活動的定義
科學實驗活動一般是指在科學實驗室裡教師和學生所共同進行的課程活動。Hofstein 和Lunetta（2003）在文獻回顧整理中，將科學實驗室活動總結了一個定義，他們認為科 學實驗室活動是一個學生與教材或模型之間交互作用的學習經驗，是一個能讓學習者觀察 和了解自然世界的學習經驗。科學實驗室活動讓學習者能透過“做科學”來建構知識以達 到有效和理解的學習（Tobin，1990）。
11
二、實驗室教學在科學教育裡的重要性
科學實驗室在每一所學校裡似乎是不可或缺的一項硬體設備，也是科學學習者朝聖的 地方。科學是實驗的學科，因此，在科學學習的過程中，無論是教師示範實驗還是學生動 手操作實驗，都對科學的學習有正向的效果。對教師和學生而言，實驗室提供了一個獨特 的媒介作為科學的教學與學習（Hofstein & Lunetta，1982），也就是說，實驗室不只是一 個傳授科學知識的地方，更是一個教師與學生之間發生教與學的重要場所，因為在實驗室 裡，教師與學生能共同對有關科學的主題進行探究與討論，透過小組實驗的形式，學生能 培養良好的協作學習，與組員一起解決問題。
早於60年代初期，實驗室教學對於學生學習科學的成效已備受肯定，眾多的文獻研究 指出，實驗室能讓學生達成的學習目標分為五組，即技能、概念、認知能力、對自然科學 的理解以及正確的科學態度（Shulman & Tamir，1973）。此外，在Hofstein和Lunetta
（1982）的文獻回顧也指出，實驗室的經驗能促進學生達成的科學教育目標包括下列幾點：
（一）學生對科學概念的理解。
（二）引起學生對科學學習的興趣與學習動機。
（三）培養學生的科學實踐技能與解決問題的能力。
（四）使學生能擁有更接近於科學思維的生活習慣。
（五）使學生能了解科學的本質。
實驗室活動能促使學生培養相互協作的社會關係，以及對科學正面的積極態度和認知 成長。這是因為實驗室裡的學習氣氛有異於一般的教室，在實驗室裡，學生與教師和同學 之間非正式的學習氣氛，以及彼此交互作用的機會能促使正面的社會協作，和健康的學習 環境，使實驗的探究更具有意義，更加深了協作學習。除此之外，實驗室也提供了獨特的 機會讓學生和教師共同探究，在教室裡一起扮演科學家的角色。透過這些在實驗室裡的活 動和經驗的累積，學生能學會思考如何解決問題，以及發展他們對於正確科學概念的理解
（Hofstein & Lunetta，1982； Lazarowitz & Tamir，1994）。科學要達到理解，必須透過 有意義的學習，而教師若能善用實驗室進行科學教學，在適當的環境下，學生有機會透過 操作設備和材料來建構他們對於現象發生的知識和與科學相關的概念，則實驗室內有意義 的學習就會發生（Tobin，1990）。
12
一個學生的科學素養與科學思考模式，奠基於學生是否具有正確的學習科學態度。中 學生面對學習科學時的態度，對於達成其科學成就非常重要。學習是一個積極的，解釋性 的與反复的過程（Tobin，1990），在科學與科技的學習中，不只是讓學生能記住科學的 信息，而是期望學生能將所學的知識融入每天的日常生活中，知道該如何做、遇到狀況時 該如何作出反應，以及能擁有像科學家般的思考模式（Demirbaş & Yağbasan, 2008）。科 學教育的重點在於讓學生能用新的角度來評估本身在學校所學的知識，並將這些知識反映 在未來的生活中（Bilgin & Geban, 2004）。 因此，培養學生正確的科學思維模式和學習 態度是科學教育裡最初始也是最終的目標，透過教師在課堂裡進行的實驗活動，學生對課 堂的參與度將增加，進而學習態度也會增強（Norby, 2003）。此外，Palmer（2009）也指 出，學生在進行實驗課時雖然是身體的活動，但也讓他們增加了下列機會：
（一）社會參與：透過溝通和合作一起做實驗。
（二）具體學習：透過操作材料和直接得到結果的經驗來獲得新奇的知識。
（三）自治：透過本身所執行的行為。
（四）多樣化：當課程轉為靜態時也能適應。
三、傳統的食譜式實驗室教學
在傳統的實驗室教學中，教師扮演一個主導者的角色，在課堂的一開始就針對該節課 所要做的實驗作出完整的講解和介紹，從實驗主題、實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實 驗注意事項以及最關鍵的實驗結果都在實驗操作前向學生講解清楚，學生只需在得到教師 的允許後開始按照講義上的實驗步驟來操作實驗，就有如按照食譜的烹調過程來烹煮一道 佳餚，因此傳統的實驗室教學被稱為食譜式實驗室教學。
實驗室的重點不應只局限於特定的學習科學的方法，或是特有的實驗技術訓練，相反 地，在實驗室裡學生應利用科學的方法和程序來探討現象、解決問題、追求探究精神與培 養學習興趣（Hodson，1993）。在食譜式實驗室教學裡，學生或許可以學習到操作實驗 器材的技能，但卻缺乏了對該實驗主題的思考，對實驗背後的原理原則與相關的科學概念 無法深度掌握，唯有透過思考與探究的過程，科學概念才能更印象深刻。Lunetta和Tamir
（1979）研究指出，學生很少給予機會使用高層次的認知技能，或運用探索來討論實質性
13
的科學知識，許多給予他們的任務都是跟隨“食譜”的指示。實驗室的學習經驗需要的不 是一個有預定結果的活動，它需要是一個真正的實驗，否則食譜式的實驗活動可能會扼殺 了學生的思維（Clough，2002）。
四、小結
科學實驗室活動在過去的許多文獻研究中已被證實能促進學生對科學概念的理解、培 養學生技能操作與解決問題的能力以及引起學生對科學的學習興趣。除了科學學習方面，
也給予學生社會參與的學習機會，以及培養自治和探究的精神。而傳統的食譜式實驗活動 雖然也給予學生動手操作實驗的機會，但卻沒有針對培養學生探究精神與解決問題能力方 面作出規劃，因此，“做科學”即使能促進學生的科學學習，也必須配合活動的設計，使 科學實驗室的學習能達到更大的效用。
14