改變個人科學知識論觀點的教學活動相關研究

在目前的學習環境下，能夠影響學生的科學知識論觀點的因素是相當多，諸如教師 的教法、使用的課程、教師個人的科學知識論信念、學生所感知的科學學習環境及學生 所接觸的媒體等。Lederman 在 1992 年的研究便指出，教師個人所持的科學知識論信念 透過在教學過程所使用的語言，就能影響學生對於科學本質的觀念。Tsai (2007)也指出 教師個人的科學知識論觀點透過教學活動的實施也會影響學生所感知的科學學習環 境，因此，在考量學校的學習環境下，教師是影響學生科學知識論觀點的重要人士，操 弄教師的教法以改變學生的科學知識論觀點應是一個頗具可行性的作法。

根據Abd-El-Khalick ＆ Lederman (2000)對於改變教師對科學本質的觀點(NOS)相 關研究文獻回顧，認為改變教師對科學本質的看法，可以分為隱性(implicit)和顯性 (explicit)的兩種方法。所謂的顯性方法，是將改變教師對科學本質的看法視為實驗課程 的認知目標，透過直接教導科學史哲相關議題的方法，透過閱讀短評及科學發展史實等 形式，使得課程的認知目標得以達成。而所謂的隱性方法，是將改變教師對科學本質的 看法視為實驗探究活動的附屬課程目標，透過實際的實驗操作活動、探索式學習、小組 學習及同儕討論與分享等方式，使得課程目標得以達成。

Abd-El-Khalick ＆ Lederman 所提出將教學活動（或學習活動）區分為顯性及隱性 兩類，此種觀點提供我們檢視過去相關研究中，其所採用的教學活動（或學習活動）的 重要分類依據。

壹、 顯性方法

Tsai (2006)在重新建構職前及在職教師的科學知識論觀點研究中，採用顯性的教學 活動，包括直接教導科學哲學、探索學生的另有概念、教導概念改變的理論以及部分的 科學教室活動等。研究顯示職前教師及在職教師，在課程結束後，均改變了科學知識論

觀點。同時研究也發現，職前教師及在職教師探索學生的另有概念及學習概念改變理 論，對於教師改變科學本質的看法比直接教導科學哲學更有幫助。

另外，若將改變科學知識論觀點視為一種概念改變的歷程，則在教學活動的設計及 執行上，應盡可能的滿足Posner et al. (1982）所主張促使概念改變發生的四個條件：讓 學習者對已有概念不滿意（dissatisfaction），對於新概念也有最初的瞭解（minimally understand），新概念是看似合理（plausible）的，且可能可以適用到更廣的範圍（fruitful），

在這些條件都具備下，學習者可能會發生概念改變。也因此，科學史哲的教材呈現形式 及執行上，除了直接敘述科學哲學的形式之外，過程中透過教材設計、教師提問及討論 等方式，挑戰學生的既有科學知識論觀點，使其對原有部分的科學知識論觀點感到不滿 足，並引介對學生而言，是可理解的、看似合理的及具有廣應用範圍的科學知識論觀點，

以促使其科學知識論觀點改變的發生。

另外近年來，對於六至九年級學生，採顯性教學活動促進學生科學知識論觀點改變 的實驗研究如表 5 所示，其中Khishfe ＆ Abd-El-Khalick (2002)的實驗研究結果仍然與 Abd-El-Khalick ＆ Lederman (2000)對於改變教師科學的本質的文獻回顧的結果一致，

使用使用顯性的教學方法比隱性的教學方法會更能促進學生的科學本質觀點改善。

表 5 採用顯性教學活動促進學生科學知識論觀點改變的研究對照表

Abd-El-Khalick (2002) Lederman(2006)

實驗組與對

雖然Abd-El-Khalick ＆ Lederman(2000)對於改變教師科學的本質的文獻回顧及 Khishfe ＆ Abd-El-Khalick (2002)的實驗研究結果一致的顯示使用使用顯性的教學方法 比隱性的教學方法會更能促進學習者的科學本質觀點改善，但不代表隱性方法是全然無 效的。根據Palmquist ＆ Finley (1997)的研究顯示，職前教師也可以從被教導概念改變、

探索導向的學習及合作學習等教學知識，在這些可視為隱性方法的過程實施後，其科學

包括了如何執行一個科學研究，收集資料，進行觀察，解釋結果，提出結論，以及在以 觀察獲得的證據為基礎上，檢驗其結論的正確性。結果顯示，學生在知識的來源和確定 性兩項上，有隨著時間成熟的跡象。但是在知識的發展及驗證兩項，卻沒有明顯的改變。

在教學活動的過程中，藉由讓學生實際體驗觀察現象會產生記錄取捨的心理歷程，

與從有限的證據產生科學結論，使得學生能夠在科學知識的產生（來源）及確定性方面 的看法上產生改變。但是由於整個教學活動設計的限制，使得小組討論的部分未能強 調，學生在知識的發展及驗證兩項上的改變並不顯著。

另外，Smith 等人（Smith, C. L., Maclin, D., Houghton, C., and Hennessey, M. G.）在 2000 年研究六年級學生的科學知識論觀點改變時，在整個實驗過程中，實驗組採取建構 主義式的學習環境，學生以四人為一組的小組形式，研究一些自然現象，並與其他的小 組成員或老師討論。過程中，學生被鼓勵提出自己對現象的解釋，教師並引導學生相互 討論使其建構出的想法概念能夠更為人所理解（intelligibility），聽似合理的

（plausibility），以及更能豐富的解釋其他現象（fruitfulness）。而對照組的學習環境裡，

雖然也有實驗活動，但是教學活動的主要目標在於科學教科書上科學事實的教導，教師 抱持著科學是確定不變的知識論態度，學生在實驗活動後並沒有去進一步的反思其實驗 的推論過程、結果的修正。

在實驗後的結果顯示，在對照組的學生發展出傾向科學是確定不變的科學知識論觀 點，而在建構主義式的學習環境中，學生的科學知識論觀點則偏向實驗活動是獲得科學 知識獲得的重要過程，另外能體驗實驗活動過程中，概念理解、概念發展和概念修正等 心理社會層面。

叁、 小結

從以上的相關研究發現，對於改變學習者的科學知識論觀點，在面對學習者已有堅

固的既有科學知識論觀點情況下，將改變學生科學知識論觀點，設定為直接的教學目 標，採用顯性方法的教學活動，結合適當的教學方法（如滿足概念改變產生的發生條 件），可以改變學習者既有的科學知識論觀點。

而在對於年紀較小的學生科學知識論觀點研究，研究者會考慮學生當時認知能力的 發展階段及學習經驗，無法直接教導科學哲學等相關概念，使其改變科學知識論觀點，

因此多以動手做科學的體驗方式，使學生能夠在完成科學學習活動後，體驗新的學習經 驗，使科學知識論觀點的改變以「副產品」的形式產生。在此，改變學生科學知識論觀 點的目標便設定為間接教學目標。

雖然改變學生科學知識論觀點的教學方法可以區分為顯性與隱性兩類，然而 Abd-El-Khalick ＆ Lederman(2000) 也主張不宜過分強調顯性與隱性的兩種教學方法之 間是有明顯而絕對的界限。尤其他們更指出，即使在教學活動中溶合了科學史的成分，

但是若缺乏了對科學本質多元看法的討論與反省，則還是被歸類為隱性的方法，而從事 科學探究活動後，若能給予學生澄清與反省整個活動中有關闡明科學本質觀點的概念架 構，則實質上是更趨近顯性的方法。因此，區別顯性與隱性教學活動的依據，除了內容 上是否使用科學史哲或是科學探究活動之外，活動是否能在反省與討論的過程中觸及到 科學本質或科學知識論觀點的相關議題，也是應作為分類的判斷參考。以Lin & Chen (2002)在改變職前教師科學本質之觀點的研究為例，所採取的教學內容除了教導職前教 師如何運用科學史去教導科學之外，另外實驗組的職前教師也要組成實驗小組去動手做 科學探究實驗，以重現科學史上重要實驗及理論的發展過程。整個教學活動除了有明顯 的顯性方法之外，在動手做的探究活動中其實已揉合若干隱性方法的成分，因此可以被 視為是結合顯性與隱性教學方法的一個例子。而此種方法為本研究的教學活動設計帶來 啟示。

在本研究中，考慮國中階段的學生，其現階段認知能力的發展及成熟度，以及學生 可能已具有既有科學知識論觀點的情況，在教學活動直接教導科學史哲的相關概念。然 而一直教導科學史哲的相關概念可能無法觸及實際科學活動中，科學家心智活動歷程所 呈現的科學知識論觀點，致使教學效果有限，因此結合隱性的教學方法，透過動手做、

及探究式實驗活動，使學生在探究的過程中，透過新的學習經驗，能夠體驗到新的科學 知識論觀點。