幼兒基本科學能力

美國國家科學教師協會(NSTA，2004)針對幼兒科學教育提出的立場聲明，強調 幼兒具基本科學能力，包含：主動觀察、探索生活的能力與特質，若提供幼兒專注 在探究內容與科學作法上的經驗，可以幫助在下一階段學習科學的理解。

幼兒科學教育必須以全人教育為目的，其科學概念可從平時生活經驗累積堆疊 而來(周淑惠，2002)。科學課程強調探究的歷程，教育者應探討教學方法如何幫助 學生發現學科之間的關係，提供多樣的學習機會以幫助幼兒建立他們與環境事物的 連結；因此，課程應統整不分化，以科學為核心連結不同領域；幫助幼兒建立他們 與環境事物的連結，使幼兒獲得「科學認知、技能及情意能力」的學習(科學教育白 皮書，2003; Zan, B., Geiken, R. ,2010；黃意舒，2014；Seeds et al.,2015)。

人們生活的世界和社會文化結構密不可分，教師應為幼兒的合作夥伴。師生共 同探討策略，激發幼兒的思考，運用探索和解釋現象，營造具有調查氣氛的教室能 促使幼兒發展科學能力(Kirch, S. A.,2014)。環境與個體學習密不可分，物理知識活動 存在社會互動的情境；以社會建構觀點看待物理知識活動，除了能觀察到幼兒透過 操作物體展現建構知識的歷程外，也了解幼兒如何以經驗跟同儕、教師互動來建構 知識，獲得科學程序能力、科學認知與科學態度的基本科學能力。

陳淑芳等（2004）長時間研討並參考國內外科學教育目標，透過科學語言的收 集，包含：錄音、錄影等方式窺探幼兒科學相關概念。以自編的幼兒科學能力作業 活動為主要研究工具，包含生命科學、物理科學、和地球科學三組作業活動，研究 對象為四至六歲幼兒；研究出我國幼兒基本科學能力指標，其中包含科學教育目標 及內容範疇做參照，近年來受教育研究者使用；茲將其相關研究整理之，如表 2-1。

表 2-1

比較｣、｢分類｣、｢記錄｣、｢測量｣、｢實驗｣、｢溝通｣、｢預測｣、｢表達｣、｢探索｣及其 能力指標，教學者可在幼兒園教保活動課程暫行大綱的趨勢下結合幼兒基本科學能 力，透過教師鷹架協助幼兒遇到困境後解決問題的歷程。茲將整理幼兒科學能力與 指標，如表 2-2。

表 2-2

幼兒科學程序能力與指標

項目 能力指標

觀察  運用五官觀察自然現象和物體的特性

 察覺現象的變化及狀態的改變

比較  比較現象或物體特性之相同和相異處

分類  依物體特性將其分類（單一屬性多重屬性）

 能指出分類的基準或(屬性)

紀錄  運用圖畫、圖表或各種方式記錄觀察或測量的結果

測量  運用工具測量物體的特性(長短、輕重…等)(自製或現成的) 實驗  依照指示或示範進行簡單的實驗

 設計實驗求證先前的預測 溝通  傾聽他人並給予回應

 與別人交換意見與想法

預測  運用既有經驗預測事件或現象的變化或結果

表達  運用口語、圖表、實物或模型表達科學活動之過程、想法(idea) 或結果

探索  探索及上述基本能力之綜合應用

陳淑芳等(2004)研究指出，幼兒科學程序能力隨年齡增加而發展，智力優秀等 級的幼兒在幼兒科學程序能力優於智商中等和中下等級幼兒。科學程序能力不會受 性別、父母親職業、居住地影響；父母親教育程度以母親較具影響力，主要與陪伴 及照顧時間長短相關；不同幼兒園有部分差異，則有待進一步確認。許多幼兒科學 相關研究皆強調科學程序能力的重要性(吳淑美、魏淑君，2013；曾慧蓮，2006；洪 藝芬，2005；林佳儒，2008；朱韻芬，2003；莊月泙，2010)。

二、科學認知能力

幼兒園教保活動手冊中提到｢認知｣領域強調幼兒透過思考與解決問題的歷程來

獲得與數學、科學等知識概念(教育署，2015)。陳淑芳等(2004)亦將認知能力範疇融 入科學態度與基本程序能力中探討。認知能力之範疇包含：｢物理科學｣、｢生命科學

｣、｢地球科學｣。而物理科學與Kamii 和 DeVires(1999)提出物理知識活動有相符之 處。

Kamii 和 DeVires 的《幼兒物理知識活動》一書，說明物理知識活動強調幼兒 親自操作物體的探索，從中建構物理及數學的邏輯知識；教師應為扮演協助者的角 色(Kamii& DeVires ,陳燕珍譯，2003)。同時，王美芬、熊召弟等(2000)提出｢科學探 究｣是幼兒尋找問題與解決問題的思考歷程，提醒教學者應重視幼兒探究的歷程。

此外，許多相關文獻亦支持「探究」的重要性，像是朱韻芬(2003)為期兩年探 究物理知識活動於科學角的行動研究中，覺察到科學存在於生活，｢探究｣就是科學 活動，教師若能掌握幼兒學習的重點，科學學習將處處發生。洪文東、李長燦(2008) 也提到科學的目的是引發幼兒思考，透過觀察事件與物體的相關性，分享出異同並 自己產生結論；幼兒能在成人刻意安排的環境與活動中，產生質疑、探究、調查來 建構科學知識；不論國內外研究皆指出，即早提供學前科學教育對往後學習的影響，

對終生學習科學有重要的基礎(陳淑芳等，2004；吳淑美、魏淑君，2013；NSTA,2014)。

以及，黃意舒(2014)提醒生活中的科學應用，需要以「偵測、觀察、預估、實驗」

的方式覺察事實現象，引導學生注意現象的過程並解釋現象發生的因果關係。因此，

在生活情境下，應透過｢探究｣活動來引發幼兒思考；並進一步驗證探究歷程可以引 發幼兒思考的觀點。

學者 Vygotsky 提出幼兒在日常生活中以經驗及觀察發展成｢自發性的概念｣，用 以表示現階段發展的層次；即是｢另有概念｣、｢迷思概念｣(引自周淑惠，2002)。幼 兒若對科學議題產生探究的興趣，在科學概念與思考上有幾個特性，包含：以直觀 方式提出另類的想法、概念不穩定缺乏一致性、雖受專注力與思考力的限制，但仍 主動建構知識、具有個別差異性，幼兒易從經驗發展出別於正式科學的概念(周淑惠，

2003b)。且幼兒受感官知覺及生活經驗影響，對物理現象的認知提出有似是而非的 天真理論。幼兒積極的推理思考用以克服認知衝突的不安感；若將自發概念融進科 學概念的歷程中，幼兒會依自己的經驗在具體及抽象的概念中反覆思考，最後發展 成穩定的概念系統。可以瞭解到幼兒獨特的思考特性，對於科學概念的建立有具體 的幫助，因此教學者不該忽略幼兒的想法(周淑惠，2003)。

教師取捨幼兒科學學習的內容判準，需考量：和幼兒生活相關、能觀察、能操 弄、是幼兒興趣或感到好奇、生活中可使用或需要的、學習經驗要能延伸到未來、

符合發展(陳淑芳等，2004)。本研究為｢物理科學｣之｢力與運動｣範疇，選用的創意軌 道積木考量幼兒學習內容之判準，關注幼兒如何探究物體的運動方式；且符合Kamii

& DeVires(1999)以Piaget觀點所提出的物理知識活動中關注｢物體的力學運動｣的範 疇(引自陳燕珍譯，2003)，以下從物理知識觀點探討科學認知能力： 

(一) 以建構理論為基礎

Piaget理論關注｢幼兒如何思考?｣物理知識活動不以教導科學知識為主要目 的，強調幼兒自己建構知識(引自陳燕珍譯，2003)。卡蜜與狄弗瑞斯的方案推崇 認知建構論對幼兒的影響，強調幼兒內在建構知識的能力；鼓勵幼兒自發性遊 戲、自行決定遊戲玩法與規則，在不斷的探索中建構出自己知識(簡淑真，1998)。

建構式課程以 Piaget 的認知建構論及強調社會文化和語言中介的 Vygotsky 社會建構論觀點為基礎，對幼兒教育影響甚大；在教學上的應用以數學及科學 教育方面最被廣為探討，Piaget 強調個體主動建構的歷程，忽略社會文化的價 值引發一些批判；Vygotsky 強調社會文化的觀點，試圖彌補同時補充認知發展 機制的內容(簡淑真，1998)。社會建構論強調幼兒不僅從同化到調適的歷程，

還在與環境互動中建構知識，更將經驗與他人互動、協商最後理解意義(周淑惠，

2002）。

然而，以 Piaget 理論談論幼兒認知發展的內涵，聚焦在幼兒的學習、記憶、

問題解決、邏輯推理、概念發展與因果推理的發展，可瞭解幼兒建構知識的歷 程。Piaget 提出著名的認知發展階段，從零歲開始至十二歲以上分成：感覺動 作期、前運思期、具體運思期、形式運思期四階段。Piaget 將｢認知｣放在感覺 動作動作最後一個次階段才出現最受爭議，Meltzoff & Moore(1983)以研究推翻 Piaget 觀點，反證抽象思考能力並非在十八個月大左右出現，認為新生嬰兒因 具備認知能力造就模仿能力。Piaget 認為二到七歲幼兒對物體與其關係的思考 方式屬自我中心的前運思階段，幼兒以自己的角度來理解並解釋現象，較乏可 逆性與邏輯。後 Piaget 時期學者以研究證明七歲以下幼兒已具有邏輯思考的能 力 (引自羅雅芬譯，2004)。因此，建構論強調幼兒具有思考與建構知識的能力。

Forman(1993)讚許卡蜜與狄弗瑞斯以 Piaget 觀點為基礎撰寫有關物理知識 活動一書是優良理論與實務的結合。卡蜜(1997)強調幼兒內在建構知識的能力，

是外界無法給予的，幼兒將自主性發揮就能探索、發現並發明自己的知識(引自 簡淑真，1998)。Piaget 認為個體因成熟而主動發展出建構知識的能力，以此觀 念設計課程與教學；Vygotsky 則認為學習能影響發展，教師從學生的探索歷程，

浮現鷹架幼兒的方法，可延續幼兒的學習願意(Kirch,2014)；Vygotsky 以｢鷹架 理論｣強調好的教學應該在幼兒發展前就引導它，是教師引導及協助幼兒發展 科學概念的重要角色。

然而，對教育的貢獻而言，Vygotsky 提出幼兒在日常生活中以經驗及觀察 發展成｢自發性的概念｣，與 Piaget 強調個體的成熟度與準備度有所差異，在科 學概念卻都符合｢近側發展區｣的概念，以表示現階段發展的層次；又稱｢另有 概念｣、｢迷思概念｣。幼兒將自發概念融進科學概念的歷程中，會以自己的經 驗在具體及抽象中反覆思考，最後發展成穩定的概念系統（引自周淑惠，2002）。

然而，對教育的貢獻而言，Vygotsky 提出幼兒在日常生活中以經驗及觀察 發展成｢自發性的概念｣，與 Piaget 強調個體的成熟度與準備度有所差異，在科 學概念卻都符合｢近側發展區｣的概念，以表示現階段發展的層次；又稱｢另有 概念｣、｢迷思概念｣。幼兒將自發概念融進科學概念的歷程中，會以自己的經 驗在具體及抽象中反覆思考，最後發展成穩定的概念系統（引自周淑惠，2002）。