幼兒科學教育

一、科學教育的內涵

（一）科學的意涵

要瞭解科學教育之內涵，首先要理解科學的內涵，一般人提及科學時，第一 個聯想到的是穿著實驗袍在實驗室中埋頭做實驗的科學家，或是晝伏夜出地守在 高倍望遠鏡旁鑽研浩瀚宇宙的天文學家。根據 Harlan（1988）為科學一詞所下定 義為：「當人們欲求理解世界之心導成仔細蒐集、測試、分享訊息的方式，就稱 之為科學。」（引自周淑惠，2002，頁 1）。而洪文東（1996）也提出：「科學旨在 經由描述、解釋與預測自然的過程中，以解決人類生活問題並獲得知識，滿足人 類的求知慾與好奇心。」；科學對我們的生活（或用學習）有何重要性？Hold（1989）

認為「科學是個做事及解決問題的方法，是一個能引導個體好奇心、追尋、發現、

了解，以至再進入另一個新的好奇的一種形式（style），讓個體產生喜悅、興奮、

優美等感受，主動與世界互動。」（引自簡淑真，2003）。荷特（Bess-Gene Holt）

更明確說明了科學的過程包括偵查、發現、實驗、觀察、定義、比較、聯想、推 論、分類和溝通等等（林鴻瑜譯，2003）。科學教育家 Yeager（1994）則主張「科 學應該涵蓋多重層面，如：概念知識的層面、科學方法的層面、創造力的層面、

科學精神和科學態度的層面、應用及連接社會的層面、以及科學本質的層面」。

周淑惠（1997）則提出全面性的科學含意應涵蓋：（1）科學知識：包含科學概念、

原則與原理；（2）科學方法：內含觀察、分析、分類、預測、推論、實驗、解釋 等方法；（3）科學態度：則為發現問題、客觀、好奇、謙卑、努力不懈等態度。

科學是可藉由觀察、測量、反覆操作、思索現象，並發現解釋自然現象的道理（黃 意舒，1998）。Tobin、Tippins 與 Gallard（1994）認為科學知識的習得及理解並非 僅是科學字彙與公式的背誦，而是要能利用科學概念來解決現實生活中的科學問 題（引自邱嘉慧、柯華葳，2004）。

綜合上述得知，科學即是一種了解人類生活知識的方式並與人類生活有密切 關係，是為一個問題解決的過程，屬於一種運用各種科學方法，建構知識的歷程，

且是一門結合知識、技能、態度的學問。

（二）科學教育的學習範疇

教育部（1987）公佈的「幼稚園課程標準」中，明確提出常識課程之教育目 標，旨在培養幼兒學習自然科學的正確概念、態度與方法。而即將在 2010 年公 佈實施的「幼稚園教保活動與課程大綱」中，在認知領域的部份，強調幼兒應習 得的認知能力為：（1）善用感官及運用工具蒐集及記錄訊息。（2）能使用比較、

分類、連結、推論等方法整理訊息。（3）能提出問題解決的方法，思考其可能性 後，實作、驗證及評鑑結果，並回顧歷程。此認知能力與幼兒科學能力相輔相成。

近年來陳淑芳等（2003）研究小組參考國外科學教育內容標準及國內九年一 貫之「生活領域」、「自然與生活領域」課程綱要，提出我國幼兒科學教育的目標 在「引導幼兒觀察各種自然現象和物理現象，以及對其變化產生好奇、探索的興 趣，進而學習科學探究的方法和態度，奠定將來進入正式科學學習系統之良好基 礎」；並將幼兒的科學認知內容分為三大項：（1）物理科學（物質的特性／物質 的變化／力與運動）；（2）生命科學（生物的特性／生物成長變化／生物生活環 境）；（3）地球科學（水、空氣與土壤／氣侯／天空）。

由此可知，幼兒的科學學習需經由個體的感官，去察覺生活周遭中大自然與 生物的變化、物體的現象，並能記錄所聞、提出問題與假設、實作驗證結果，以 獲得科學知識。

二、幼兒科學學習之內涵

（一）幼兒科學探究能力或稱之為科學程序能力（process skill）

幼兒的科學學習在幼兒教育階段之重要性已無庸置疑，但在探討幼兒科學學

習之前，首先需對幼兒學習特質有所瞭解。蒙特梭利博士曾指出：「我看到了，

我聽到了，直到親手做了，我才真正瞭解」以用來說明幼兒的學習特色。周淑惠

（1997）也認為幼兒是天生的探索者，對周遭事物滿疑問，也是個行動者、實踐 者。幼兒總是充滿好奇心，是個充滿動機的學習者，對於周邊的事物總是想去觸 碰它，用手去操作、用腦去思考、用嘴去說唱、用身體去活動（羅秋昭，2002）。

荷特（Bess-Gene Holt）認為幼兒喜歡和物體有身體接觸，以直接、積極的方式，

主動參與感興趣的事物，對於親身經歷的事情總會學習得很好（林鴻瑜譯，

2003）；幼兒具有好奇及喜歡動手做的本能，以支持其主動進行探索（林佳儒，

2008），可見幼兒與生俱來對自然界的好奇心及求知欲，是驅動五感學習的重要 動力。

而當仔細觀察幼兒在「主動探索」、「愛提疑問」、「想像豐富」、「重複操作」、「樂 於表現」的行為特質時，就會發現幼兒如同科學家般運用「觀察」、「推論」、「實 驗」、「溝通」等探究方法（吳采燕，2002），顯現出如同科學家敏銳觀察力、發 現問題、努力不懈、追尋答案等開放積極的學習態度及思考特質（周淑惠，2003）。 幼兒的想法是根據直覺感官與觀察現象來判斷，依問題與條件的不同而有不同的 解決方式，並透過「比喻」的想法，以擬人化的語言來想解決問題的方式（李昭 賢，2004）。

Padilla（1990）則將科學探究時所使用的技能分為基本（簡單）與統整性二 種類型。基本（簡單）科學探究能力的學習提供了基礎的集成（更複雜）的探究 能力。以下針對其所言之各項探究能力說明如下：

1. 基本科學探究能力包含：

（1）觀察（observing）：用感官來收集有關物體的訊息。例：描述鉛筆為黃色。

（2）推論（inferring）：根據以前所蒐集的訊息或資料，來做「猜測」有關這個 物體或事件。例：使用了鉛筆卻產生很多錯誤，是因為橡皮擦品質不好的 關係。

（3）測量（measuring）：使用標準和非標準測量工具，去預測描述一個物體或 事件。例：使用尺測量桌子的長度。

（4）溝通（communicating）：使用文字或圖形符號來描述一個物體的動作或事 件。 例：以書面方式來描述植物隨著時間的推移改變高度的歷程。

（5）分類（classifying）：對物體現象或事件，以屬性或條件的基礎進行分組或

排序，使其類別化。例：把所有的岩石以相同顆粒大小或相同硬度分為一 組。

（6）預測（predicting）：根據目前所持有的證據去說明物體或事件的未來的結 果。 例：根據某一種植物在兩週時間之成長曲線圖，預測在過去四個星期 之成長曲線。

2. 統整性的科學探究能力：則包含較高階複雜的控制變項、定義操作型定義、

提出假設、解釋資料、實驗、形成公式…等能力。

而國內學者周淑惠（2002）則在綜合國內外各學者之看法後，將幼兒科學探 究的方法或技能稱之為程序能力（process skill），在適用於幼兒的能力上，以不 涉及複雜的形假設、控制變項等正式科學程序能力之前題下，區分為五項能力臚 列於下。

1. 觀察：運用五覺去獲取第一手資料。

2. 推論：對所觀察的事項推想其原因並提出合理的解釋。

3. 預測：根據所觀察現象與過去經驗思未來可能狀態。

4. 實驗：以行動、操作驗證預測是否正確。

5. 溝通：以肢體、語言、圖畫…等方式表達或紀錄對科學概念的理解或探究的 心得。

綜言之，就如同 Ingrid 和 Karen「與幼兒一起探索自然」一書中所言之「科 學教育」的目標，就是要我們了解自然界，具備某種程度的科學知識以協助我們 解釋、預測現象的發生原因，但並非僅有獲得知識而已，這也是一個探索的過程，

而此過程被稱為「科學探究（science inquiry）」（張瀾、熊慶華譯，2007）。由此可 知學者們皆認為，幼兒的學習是透過直覺的感官與對於事物的好奇心為動力，以 各式之方法探索周遭環境，並以易於自已或同儕瞭解的方式詮釋之。本研究採用 周淑慧（2002）所提科學探究能力之內容，為國內較廣泛被使用之區別方式。

（二）幼兒的科學概念

張春興、林清山（1994）對於「概念」一辭的初步定義為：用一個概括的名 詞或符號代表具有共同屬性同類事物的全體時，稱此名稱或符號所代表者為之

「概念」。再者鍾聖校（1997）提出「概念」是處理訊息資料的依據，可讓學習

者將新經驗套入舊經驗，轉化獲得新的知識。並將概念分為直接由感官對外在世 界經驗後而得概念為初級概念和經由數個概念再抽象之後得到的二級概念。而 Vygotsky 更將概念分成兩類：（1）自發性（spontaneous）概念：即個體從日常生 活經驗中自然反應出來的概念，屬於發展的層面。是由具體生活經驗開始，發展 到抽象概念。（2）科學性概念（scientific）：即在科學理論裡有明確的定義，可 以經由一套技術的教育方式教導小朋友學習，是屬於學習方面（熊召弟、王美芬、

段曉林、熊同鑫譯，1996）。對兒童的科學教育，自 1960 年以來，Piaget、Ausubel 和 Gangne 等科學教育學者，提出自然科學的教學，應以學習者原持有的概念為 教學的出發點（黃萬居，1996）。荷特（Holt）視科學為一種生活方式，認為幼 兒時期是建立一生科學興趣的最好時機，也是培養追求、思考、理解和善用證據 的意願，以便能夠完全參與不斷變動的世界性決策過程的最佳時機；再者科學教 育能夠支持幼兒自我概念的發展，科學經驗幫助幼兒智能、溝通技巧與社會互動 能力發展，並能安定情緒…等多種發展（林鴻瑜譯，2003）。Cross 和 Mehegan

（1988）研究亦發現 4～9 歲兒童透過觀察、操作、比較與親身體驗活動，可以 修正兒童之迷思概念。

綜而言之，幼兒時期是發展科學活動的最佳時期，而幼兒科學教育活動需建 立在幼兒原有概念基礎，著重於幼兒求知的主動性與幼兒的能力，科學概念的獲 得重視過程和統整性的學習，學習的內容需與生活的直接經驗相融合。