第二章 文獻探討
第一節 社會建構主義與科學學習
一、 社會建構主義 (social constructivism)的理論基礎
社會建構主義的理論基礎，是源自北美的心理學家、認知學家、人 類學家和語言學家等，由 Vygotsky 的著作所發展出來的。Vygotsky (1978) 提出的認知發展理論基本主張為「社會起源說」，認為認知功能是由社會 互動所媒介。他指出個體的思考活動，是先由人際之間的歷程
(interpersonal process) 開始，然後才內化為個人內在的歷程
(intrapersonal process) ，可見外在的社會互動和個人心理歷程之間存在 著密切的關係。其所抱持的學習觀點為：人們的學習，是受到成長過程 中的各種情境因素的影響，著重在他人、環境與個體學習之間的關係，
強調社會互動對學習的重要性。
中經驗的詮釋，以個人建構與社會建構的方式來建構知識 (Jonassen, 1999)。知識的獲得要由學習者主動在其生活情境中去建構，而所建構出 來的知識也必定和個人的先前經驗有關 (林麗羨、陳龍川，1996)。因此，
想要瞭解個體的認知發展時，不能忽略個體所在的社會文化背景 (Driscoll, 2005)。
Vygotsky 曾進一步把人類的「心智功能」區分為低層次與高層次功 能：低層次心智功能為人類與高等動物都擁有的，包含的是反應式專注、
感覺、聯想式記憶和知覺動能智慧，這些功能不受文化影響，是屬於生 物遺傳性因素。而高層次心智功能則是人類所獨有，是有意義且經過中 介和內化的行為，包括被中介的知覺、邏輯性思考、集中的注意力和有 意義的記憶。高層次心智功能是在社會文化影響下所發展的產物，影響 高層次心智功能發展的因素除了遺傳性的低層次心智功能，還有語言及 社會環境 (吳慧珠
、
李長燦，2003)。高層次心智功能的形成歷程，是由 人與人之間共享的經驗轉移到個人的經驗，簡言之，高層次的心智能力 必須透過教育和社會互動的過程才能發展。Vygotsky 比較重視高層次心 智功能的發展，且認為高層次的心理歷程是由外在操作的實際活動「內 化」 (internalization) 而來。因此可依據社會建構的理論，以社會互動 的方式作為內化學習內容的媒介。外在運思 (external operation)，是用具體的事物或活動來幫助個體 思考的過程，例如：用手指加減數字。所謂「內化」，就是將外在運思在 腦中重新組織的活動，例如：把手指加減數字轉為心算，也就是指外在 具體的運作會於內在的心理層面重新建構 (陳淑敏，1994)。強調學習者 會自己建構知識，而不是只被動的複製別人呈現給他的資訊，這種有意 識的行為，由人與人共享的經驗轉移到個人的經驗，受人的意志所監控。
而每個高層次心智歷程的發展，也都須先經過人際互動
(inter-psychological) 的社會性層次，將原本的知識和能力加以解構、再
建構後，內化於個體中，成為個人內在的思惟和觀點，也就是個體內在 心理層面 (intra-psychological) (柯志忠，2000)。
另外，Super and Harkness (1986) 也提出「發展利基」 (developmental niche) 的概念，在談到人類發展時，必須同時考慮心理層面和社會文化 層面的重要性。個體的認知發展是自然、社會、歷史、文化和智慧的結 果，根據此理論，對人類認知的探索應不只是以個體的人為基礎，還必 須考慮社會情境與文化脈絡等因素 (朱則剛，1994)。從社會建構論而 言，新知識的建構，是來自同儕間觀點與意義的相互討論與交換。所以，
學習應該是一種共同參與的社會化過程，而不是僅存於個人的知識組成 過程 (劉宏文，1996)。
總而言之，從社會建構主義的理論，可以理解到：學生的學習不能 只考慮個人因素，在整個成長過程中所有環境、文化與社會的刺激，以 及與同儕之間人際互動和想法觀點的討論與交流，都是構成個人認知發 展的重要推手。
二、 社會建構取向的科學學習
科學知識是種符號象徵，也是一種社會協商的結果，經由社群對話、
論證所形成，深受文化脈絡和社會價值觀的影響 (Kuhn, 1970；Brady &
Kumar, 2000)。也就是說科學的觀念及理念，不單是來自個體與環境的 互動，並且得接受社會情境的檢視 (Bingle & Gaskell, 1994)。
而社會建構主義的理論，也秉持同樣的觀點，重視社會互動對學習 的重要性。相對於傳統的填鴨式教育，建構主義認為個人知識的建構，
是在成長過程中累積的先備知識以及人際間的社會互動，兩者交互作用 下所形成。因此，建構主義的教學思潮在近幾十年來，受到很大的重視，
依據建構主義的基本理論，以下進一步比較建構主義和傳統知識論
與傳統知識論比較起來，可以發現建構主義下的科學學習觀點是以 學生為中心，重視學生的先備知識，強調同儕之間的合作與協商，教師 只是在旁協助促進學生建構科學知識，並採用多元性的評量方式。故建 構論的觀點認為，科學學習需要透過對話、討論的方式，提出不同的想 法來不斷刺激大家進行更深層的思考。並在彼此質疑論證的過程中，提 出各種不同的方式解決問題，澄清心中的疑問。
Solomon (1994) 明白指出科學概念雖然是由個體所持有，但在改變 個人科學概念的過程中，同儕的支持與達成共識的社會因素是非常重要 的，這些社會因素，或許是影響學生進行科學學習與科學態度中主要的 因子之一。由此可推論，讓學生在社會情境中透過與他人的互動進行學 習，會比個人單獨進行學習，要來得有效且有意義。
由於社會互動在科學學習和科學知識的建構上，扮演了相當重要的 角色，若想促進學生之間的互動與對話，教學上則會應用小組合作學習 的策略。從科學史的角度也可以了解到，近代科學問題的複雜性已非一 人可以獨自研究解答，重要的發明與發現都需要經由團隊合作，透過研 究人員之間的合作與互動產生。
所以教師若能營造一個良好的科學社群，也就是為學生提供一個良 好的學習環境，不但可以適時的給學習者支持和鼓勵，並且還可以在互 動的歷程中相互桃戰、質疑以激發科學思考，協助學生科學知識的建構 (曾志華，1998)。但目前台灣的自然科學領域的課程，大多還是採用傳 統的教學方式，幾乎沒有給學生主動建構知識的機會。
因此，若想要落實建構主義觀點下的科學學習方式，在教學策略上，
教師除了以提問、對話、互動以及實物模型等多元詮釋方式之外，小組 合作學習是則最主要的關鍵。因小組合作學習可促進同儕間的社會互
小組合作學習的教學策略運用得宜，對學生的科學學習會有相當大的助 益。
三、 建構取向教學策略所提供的學習機會
建構取向科學教育在實務上常應用的教學策略，大略有下列幾種：
探究教學、創造性問題解決、批判性思考教學、STS 教學、小組合作學 習等(黃信源，2006)，每一種教學策略均提供學生多層次的學習機會，
以下大略分項探討：
1. 創造性問題解決
近年來科學教育強調培養學生解決問題的能力，目的主要在訓練 學生如何思考問題，並運用所學知識來解決問題。所以有些教育學者 乃將解決問題視為一種高層次思維能力 (High order thinking)，並主張 透過問題解決之思考歷程來培養學生的科學素養 (洪文東，2006)。
Parnes (1967) 從「創造」的觀點，針對問題解決之歷程提出創造性問 題解決 (Creative Problem Solving, 簡稱 CPS）教學模式，包括五個階 段：(1)發現事實 (2)發現問題 (3)發現構想 (4)發現解決方案 (5)接受 所發現的解決方案。之後 Treffinger 和 Isaksen (1992) 又將 CPS 流程 修正為六個階段：(1)發現困難 (2)發現資料 (3)發現問題 (4)發現構想 (5)發現解決方案(6)接受所發現的解決方案。從 CPS 流程中，發現創 造性問題解決的教學模式，可以提供學生發現問題、思考解決方案、
以及發揮想像力和創造力等不同面向的學習機會。
2. 批判性思考教學
批判性思考 (Critical Thinking) 是一種有目標、有系統的探索思 考，思考時要兼具理性與正確性，且經歷問題解決及資料檢索等過程，
包含對情境的澄清、詮釋、分析、推論、評價、自我調整及整體觀等 能力 (歐姿妤、梁偉明、黃貞觀，2003)。從科學教育的角度來看，採 用批判性思考教學策略，可以透過同儕間的合作學習和師生間的互 動，讓學生有不斷質疑與發問的機會，運用批判思考的知識與技巧，
對既定的事物或資料進行價值澄清及分析詮釋的過程，進而解決問題。
3. STS (Science, Technology, and Society) 教學
美國推行 STS 教育時的主要代表人物之一，國外學者 Yager (1990) 對 STS 的定義為，將科技當作科學與社會之間的橋樑，以全球、全國 或地方上與科學相關的社會問題，來設計科學課程，讓學生對這些與 科學相關的社會議題，產生興趣以及好奇心，進而以科學的態度、科 學的探究過程和科學的概念，來解決問題並產生創造力，進而應用於 社會之中。
由上述定義可知 STS 教學是從生活中的不同視角，尋找與科學相 關的問題做為核心來進行教學和探討，讓學生進而將習得的科學知 識、態度和技能運用於社會之中。這樣較為生活化的教學方式，可以 使學生有機會思考目前的社會和生活中，爭議性較高、較有趣或是尚 無定論的科學議題，再進一步學習如何運用相關資訊、科學知識甚至 創造力，來嘗試解決目前真實生活中所面臨的問題，並從同儕之間的 討論和交流，提升自己對 STS 相關議題的覺知。
4. 探究教學
美國科學促進協會 (American Association for the Advancement of Science [AAAS], 1989, 1993) 和國內的教育部 (2008) 均主張科學教 學應提供給學生較多探究自然的機會，使他們可以在探索的過程當 中，去理解科學概念、發展科學知識並瞭解科學探究的歷程與重要性，
並從中培養科學探究的技能。
Bybee (2011) 提出教師在進行科學探究教學時必須提供給學生以 下的學習機會，包括：提出問題 (asking question and defining
problems)、發展並使用模型 (developing and using models)、提出計畫 並實際進行調查活動 (planning and carrying out investigations)、分析
problems)、發展並使用模型 (developing and using models)、提出計畫 並實際進行調查活動 (planning and carrying out investigations)、分析