科學史哲與科學教育

科學哲學是科學教育的重要理論基礎，它可以提供我們（1）科學改變的理 論基礎；（2）科學如何以理性的基礎尋找自身的信念以及改變它；（3）有些信 念如何成為科學的知識等的看法（Shapere, 1987）。科學哲學所探究的問題有許 多是與科學課程相關的，例如：科學知識是如何建立的，正確的科學知識是如何 形成的（Abimbola, 1983）。Summers（1982）認為無論是課程的研究者或是將課 程付諸行動的科學教師，在面對「什麼是科學知識？」或「什麼是科學的態度和 精神？」等問題時，都需要有一個穩固的哲學基礎來協助他們圓滿地作成決定（引 自許玫理、郭重吉，民 82）。因此，針對科學教育的課程，科學教育學者提出應 在健全的科學哲學基礎上，對科學課程的設計與改革做最大的努力（黃俊偉，民 93）；然而有許多的科教學者發現學校課程所呈現的科學比科學哲學中所談論的 科學落後許多（Abimbola, 1983; Duschl, 1988; Hodson, 1988）。

一、新科學哲學

Nussbaum（1989）將 1950 年代以前的理性主義、經驗主義與邏輯實證主義 等視作傳統科學哲學觀點；而將建構論下的否證主義與科學歷史主義視為當代的 科學哲學觀點；他認為新科學哲學為科學的學習提供了不同角度的觀點，也稱為 建構主義的觀點。Abimbola（1983）指出新科學哲學與現在科學教育密切相關，

且受到科學教育界的重視，其主要原因是它是向傳統科學哲學的一大挑戰，可以 作為教學活動、課程設計、科學目標和方向之指導原則；另一個原因則是新科學 哲學不再以形式邏輯為分析科學的工具，取而代之的是科學研究動態的過程，不 再只重視科學的發現與科學的成果，更著重於科學動態的發展過程與科學歷史的 研究，有別於傳統邏輯實證主義的觀點。而 Kuhn（1970）認為新科學哲學的基

本課題有下列六點（引自陳朝平，民 72）：

（一）人既有的知識、信仰及理論會支配我們的知覺，所以觀察伴隨著理論。

（二）科學家在典範、研究計畫範圍內操作。典範確定所要解決問題所用的工具 及推理方法。

（三）以科學史的詳細研究代替形式邏輯。科學問題的最後解決要靠科學界不斷 地研究。

（四）科學的核心是不斷的研究與不斷的批評，而不是接受研究的結果。

（五）科學有兩方面，「常態科學」（common science）以共同典範為依據，且 有激起「革命科學」（revolutionary science）的任務。科學的進步不是累 積而來的，它包含著不能用同一標準來衡量的巨大改變。

（六）在一次革命與另一次革命之間的觀察資料並不相同，所以不能用同一標準 來衡量。

新科學哲學與傳統科學哲學對於「觀察」與「理論」之間的關係有不同的看 法。傳統科學哲學認為理論是來自於觀察的結果，觀察與理論之間有非常清楚的 界限，而新科學哲學則認為觀察與理論有密不可分的關係，兩者間的界限是非常 模糊的。Hodson 曾將新科學哲學對於「觀察」與「理論」的觀點整理如下（引自 許玫理，民 81）：

（一）觀察是依賴我們的感官知覺，而感官知覺是不精確的，因此不可信任且容 易犯錯。

（二）觀察與理論有關，且理論經常先於觀察。

（三）科學經常運用到間接的觀察，這種觀察需要用到儀器理論的基礎。

（四）觀察結果須以現代理論的觀點來解釋，它並不能提供正確知識的入口。

（五）概念和理論並非由歸納的過程所建立，而是由創造性的活動所產生的。

（六）面對相同的現象時，對立的理論（competing theories）可能導致不同的

（non-identical）觀察。

大部分科學課程強調發現式的教與學，然而這些課程中對科學知識的觀點和 當代科學哲學並不相同（Abimbola, 1983）。Hodson（1988）指出發現式教學法 雖然已著重於科學過程技能的培養，但是它對歸納法的重視，卻給科學方法帶來 了一種扭曲的形象。Cleminson（1990）認為發現式教學表面上是學生花更多時間 在實驗室中進行觀察，但是學生的學習仍然是被動的。知識是由學生自己建構而 得到的，教師都無法將知識完完整整的傳遞至學生心中，因此「教學」是不存在 的，有的只是「嘗試著幫助學習」（許玫理，郭重吉，民 82）。

二、科學哲學對科學教育的影響

Martin（1972）認為科學哲學可以幫助科學教育家探討科學課程及其實施；

Brody（1970）提出科學哲學與科學課程有關的問題有：（1）科學知識是如何形 成？（2）科學知識如何成為確定的知識？（3）科學知識如何改變其形式與意義？

可見科學哲學可指導解決科學課程有關的問題（引自陳朝平，民 72）。Mattews

（1994）認為如果教學者對於科學史與科學哲學能有多一點的認識，可以使教學 主題增色不少。Hodson（1988）應用 Kuhn「常態科學」與「科學革命」的觀點 於教學與學習的過程之中，不同的階段有不同的教學目標與教學重點，因此也需 要運用不同的教學策略來進行教學。此外，Burblues 和 Linn（1991）也以 Kuhn 的「科學社群」之觀點，將學習者視為學習社群的一員，使學生可以經驗到科學 企業中的活動，站在建構主義的觀點上，同儕之間的互動可以幫助學習者重新認

識新的知識與原有知識的關係。

「科學教師」是科學教室中重要成員之ㄧ，教師所持有的科學哲學知識與觀 點對其教學有影響性；已有許多師資訓練的課程中必須包含科學哲學的主題

（Abimbola, 1983; Hodson, 1988）。科學哲學對於科學教室的意義是用來增強教 學與學習的效果，使學生體會到科學是人類社會的活動，是文化的一部份（許玫 理、郭重吉，民 82；陳時平，民 94）。所以，科學哲學對於科學教室具有重要 意義。

Abimbola（1983）認為以新科學哲學的觀點來看，「科學問題」的決定是由

「科學社群」所完成，「課程內容」的決定是「科學教育學者」與「科學教師」

的責任，師資教育課程應該提供更多科學哲學的知識基礎，使科學教師在教室中 能順利運用科學哲學的觀點。此外，新科學哲學反對邏輯經驗論的科學教育信 條，它提供課程改進的指導原則，所以，新科學哲學與科學課程的關係非常密切

（引自陳朝平，民 72）。總而言之，新科學哲學展現了對當代科學的全新看法，

這些觀點可提供科教學者重新審思教材的依據，也提供科學教育未來的方向；一 位科學教師若在科學哲學上有穩固的知識基礎，其教學內容一定豐富，在教室中 也是一名成功的決策者（陳時平，民 94）。

三、科學史對科學教育的影響

Lakatos 曾說：「沒有科學史的科學哲學是空洞的；沒有科學哲學的科學史 是盲目的。」所以，科學史與科學哲學之間有著密切的關係。科學史的研究除了 提供我們對科學企業的了解外，在科學課程的教學與學習方面也有具體的效果

（許玫理、郭重吉，民 82）。應該科學史於教育中，首先是由西方國家開始。英 美兩國早在 1920 年代就已經注意到科學史在科學教育的重要性（Matthews,

1994）。隨著科學史教學的發展，人們更重視科學史在科學教育中的應用。

近幾年來，科學教育家不斷強調讓學生瞭解科學知識的發展，並呈現人類在 此歷程中的努力過程（Wang & Marsh, 2002）。科學史與科學哲學因此受到科學 教育界的注意，相關的國際學術研討會與學術專刊陸續舉辦，對於科學史在教學 的應用，國內學者也有相關的研究（例如：許良榮、李田英，民 84；莊蕙元，民 91；邱明富，民 92；王唯齡，民 94）。此外，國內科教學者趙金祁（民 73）更 是呼籲科教界要整合科學哲學與科學史於科學教育中，方能消弭科學與人文之間 的鴻溝（引自邱明富，民 92）；陳榮祥（民 91）舉出兩個科學史的發展案例說 明科學的發展並非依偱固定的模式，所以他認為科學史哲值得學習。

Duschl（1988）指出科學的探究包含了科學知識的驗證，也包含了如何發現 這些科學知識的過程，他認為應該讓學生從科學史的角度了解科學知識究竟是如 何形成的，不要只是告訴學生什麼是正確的知識。然而現代的教學常專注於科學 的產物，忽略科學的過程，學生對科學理解的本質產生錯誤的想法，我們應該關 心「學生需要知道什麼？」、「學生應該如何思考？」（Burbules & Linn, 1991）。

四、小結

科學史與科學哲學之間有著密不可分的關係，且其對於科學教育的影響，近 年來也受到科學教育界的注意。科學哲學的發展引導科學教育，而科學教育的課 程及實施，也伴隨著科學哲學而發展，而科學史在科學課程的教學與學習方面也 有具體的效果。所以在課程中加入科學哲學及科學史的學習與應用是必要的，且 科學課程也應該加以調整以適應新科學哲學的理論。