科學史融入教學

Lakatos（1970）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。」基於這樣的觀點可以發現，科學史與科學哲學 是可以互用的，科學史與科學哲學在科學教學的重要意義，晚近的許多文 獻中都有提述，除了讓學童認識科學本質之外，更可以讓學童明瞭科學的 演進歷程，對於科學的學習付諸於學童更具意義（郭重吉、許玫理，1993；

許良榮、李田英，1995；Wandersee,1985；Matthews,1994；Lederman,1998）

要探究學童的科學本質觀，一定要融合科學史與科學課程，而不是獨立而 分別教導學習。Matthews(1994)曾指出在科學課程中是否引用科學史曾經 受到兩方面的反對：一方面是歷史學家，另一方面是科學家。歷史學家認 為科學教學所教導的歷史將是貧乏的歷史，不然就是偽歷史用以支持現行 的科學型態；而對科學家而言，引用科學史於教學是浪費時間，而且會傷 害到學童追求自然真理的信念（引自許良榮，1999）。事實上，在過去 70 多年來，國外的科學教育學者（如：Conant, 1947; Duschl, 1990; Haywood, 1927; Klopfer, 1969; Klopfer & Watson, 1957; Monk & Osborne, 1997;

Rutherford, 1964;Wandersee, 1992）已一再地爭論「科學史」 （History of Science）能否扮演重要的角色去協助學習者發展更多適當的科學事業概念 (引自 Abd-El-Khalick & Lederman,2000)。Klopfer(1969)也提到單靠科學史 並不能有效發展學習者對科學史敏銳的理解，而是必須有適當的時間透過 討論來達成這樣的目的。另外 Russell(1981)回顧試圖將科學史在科學教學

上予以具體化的步驟，則需要將歷史的素材加入顯示出科學的特殊性質，

才能增進學童對科學的理解。融入科學史教學的科學課程，對學童的學習 實有很大的助益（Matthews,1992；賴羿蓉，1996）。教育部規劃之九年一 貫課程自然與生活科技領域亦重視科學素養的培養，例如：在科學學習 時，要確定學習者「科學素養中思考智能的綜合統整能力」是不是發展出 來，這跟學習者在接觸新知識過程時形成的整體觀有關。自然科學知識系 統的建構，來自科學家循「科學的一般法則(scientific generalization)」

所得的研究結果，這種實證研究取向相當具有權威性。這樣的知識權威性 或多或少反映在自然科教師的教學上(Wang, 2000)，教學現場通常出現在 找尋所謂的標準答案，也就是目前科學界所公認的科學知識，因此忽略了 科學發展史艱辛的形成的歷程，不大了解科學知識的形成並不是一蹴可咎 的，所以唯有當我們將每位學童視為未來的科學巨人，透過「推理、質疑 和反駁」的機制來協助學童學習科學，才稱得上是全民的科學教育(陳佩 正，2006)，透過科學史的教學，或將成為學童學習科學的另一條主要路 徑。

融入科學史的科學教學自二十世紀中葉以來，即開始受到重視，例 如：Conant(1951)認為一般大眾最好以科學史的方式學習科學，以理解科 學方法；Klopfer 和 Wastson(1957)也認為科學課程加入科學史的素材，

能增加學童對於科學家及其工作的興趣和鑑賞（引自許良榮、李田英，

1995），從此受到科教學界的矚目並投入心力加以研究，而研究結果顯示 大多數學者都頗為肯定科學史的教學功能。而由於科學史的教學功能有許 多的面向，所以不同研究者研究結果呈現出不同的結論，在此謹將國外學 者與國內學者的研究結論以表2-1-1呈現如下。

表 2-1-1 國內外學者對科學史教學功能的觀點 學 者 科 學 史 教 學 功 能

Oldroyd

(1977)

Kauffman (1991)

Solomon et al.

Matthews

(1994)

（接上頁）

3.Garrison 和 Lawwill(1993)則認為利用科學史，可以讓學童了解科 學理論的暫時性與不確定性。

4.Klopfer 和 Wastson(1957)認為科學課程加入科學史的素材，能增加

學童對於科學家及其工作的興趣和鑑賞。

1993年美國科學促進會主導的＜project 2061＞結論中列出「歷史的 觀點」（historical perpective）為全民科學十二項教學基準之一，學者 Oldroyd（1977）認為利用科學史教學，有下列幾項優點：（1）一般說來，

科學論的歷史發展大多相對應於該理論的邏輯結構，例如沒有原子的觀 念，就不可能引介電子、質子、中子的發現；（2）由科學史可以瞭解科學 家面對問題時的思考或實驗探究的歷程，有助於學童領悟解決問題的方 法；（3）適當的科學史例子，可以幫助學童領悟科學家創造的過程（4）

讓學童了解科學與社會之間的關係，縮小科學與人文的鴻溝（引自許良 榮、李田英，1995）。Matthews（1994）也將科學史與科學哲學對科學教 學的助益歸納如下：（一）科學史能提高學童的學習動機並吸引學童的注 意；（二）科學史能使教材內容更人性化；（三）藉由追蹤科學概念的發展 與精緻化的過程，可使學童更了解這些概念；（四）在一些特定且重要的 過程，會有一些值得學童學習的本質-如科學革命、達爾文的進化論等等；

（五）科學史可以讓學童知道科學是易變的、善變的；換言之，我們目前 對科學的認識，也是易變的；（六）因此，科學家們常會因其所提出的理 論、主張不同而發生爭辯；最後，（七）科學史能將一些已被接受之科學 方法，其改變的型態清楚的呈現出來，使學童對科學方法能有更清晰的了 解與認識。科學史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地，整合科學史於科學 教育已成為國際科學教育的趨勢（陳勇志等人，1998）。

二、科學本質的範疇與內涵

近年來科教學者提出，科學本質的觀點已由以往所支持的邏輯實證主 義，轉向到目前的主流—建構主義，而且未來仍有可能再改變，所以科學 本質的觀點是動態的（Lederman,1996；Matthews,1996）（引自翁秀玉、

段曉林，1998），而據研究結果得知目前教師及學童對科學本質觀的了解 並沒有跟上時代潮流，仍停留在邏輯實證主義的觀點（Lederman,1992；林

陳涌，1996；翁秀玉、段曉林，1998），因此教師及學童對於科學本質的 了解是值得重視的問題，而如何加強傳達科學本質內涵的能力，並重視教 學傳達科學本質的信念，都是教師必修之課題（Lederman,1995）。

國內學者對科學本質的定義也有不同的界定，王美芬、熊召弟(1995) 提出的科學本質的內涵及範疇如下：1.自然界中的事物存有某種一定的形 式。2.藉由基本的科學原理可以推理應用在其他相關領域。3.科學的工作 包括形成假說及驗證。4.假說和證據之間的連結只要是合乎邏輯推理。5.

科學知識不一定完美，但可能會引導收集資料或解釋資料的方向。6.科學 學說不僅可以預測未來事物可能的發展情形，也可以解釋過去人未知的事 物。7.科學家的觀察並非絕對客觀，但重要的是必須知道產生成見的來源。

8.短時間內是不可能產生科學革命的，但當新的觀點解釋自然現象比舊的 親點更圓滿時，新的觀點方可能被認可。9.科學事業即是應用科學。10.

即科學-科技-社會之觀點。以上是學者在界定科學原理、科學工作及科學 事業等等之範圍與意義。林陳涌（1996）也提出科學本質的三大範疇，包 括：1.科學知識的本質。2.科學方法的本質。3.科學事業的本質。明確的 界定科學本質的三大範疇。翁秀玉、段曉林（1997）也對國小階段所強調 的科學本質內涵作了一個界定，包括：1.科學知識的本質。2.探究過程。

3.科學與生活。

邱明富、高慧蓮（2004）發表的「科學史融入教學以提昇國小學童科 學本質觀之研究」一文中對許多研究者的「科學本質」做過一番的回顧，

文中提到 NAEP（1989）定義的科學本質有三個領域：1.科學知識的本質。

2.科學事業的價值與原則。3.科學的方法與過程。另外 AAAS（1989）則將 科學本質分成三個領域：1.科學世界觀。2.科學探究活動。3.科學事業。

另外 NSES（1996）也提出 K-4、5-8、9-12 三個年級階段學童應具有的科 學本質概念標準。另外其他國外學者對科學本質的界定以表 2-1-2 表示如 下：

表 2-1-2 國外相關文獻所提出科學本質的內涵及範疇重要觀點 研究者及年代 科學本質的內涵及範疇重要觀點

Collett and Chiapetta

(1994)

1.科學是探究自然界的"思考"方式 2.科學是一種"探究"的方式

3.科學是知識的集合體 McComas、Clough

and Almazroa

（1998）

9.觀察是理論蘊涵的（theory-laden）。 10.科學家是有創造力的。

Lederman &

Crawford（2004）

我們都知道教學不僅是知識與技能的傳授，更是人際互動的影響，是 以教師應同時兼顧學童的認知、技能、情意三方面的成長。各家對科學本 質或有不同，但仍對科學本質提出卓著的見解。在科學知識本質方面，

Schwartz、Lederman & Crawford（2004）的觀點則是科學知識容易受新 的觀察及目前觀察的重新解釋而改變。 Collette and Chiapetta（1994）

則對科學方法本質提出見解，認為科學是探究自然界的思考方式，因此科 學家所採用的方法沒有一定的程序，而是對問題採取有組織的方式，不接 受毫無根據的資料。所以從事科學沒有固定一個方法存在（McComas, Clough, & Almazroa, 1998）。而科學方法是多元化的，只要是可以解決 研究問題的科學方法就是好的科學方法，並沒有所謂一成不變的科學方 法。教師宜多採用多元的教學方式，鼓勵學生交換彼此的想法。而在學習 時，教師也要容許學生有不同想法和不同的解決問題的方式，不管這些方 式是否有效或是否成熟。能如此學生也比較能接納別人的想法，而不會只 一味的相信課本的方式是最好的或只是一味的以為自己的方法才對。AAAS 於 1989 年在「全美人民的科學」（Science for all Americans）一書中 提到從事科學必須考慮倫理的原則。這也屬於情意方面的教學，也是科學 教育中的重要一環。以條文傳授方式絕非是明智的方法，最好是讓學童在 自然的情況去體驗從事科學研究中倫理及道德原則的重要，這樣印象才會 更深刻，也才能身體力行（邱明富、高慧蓮，2004）。

Palmquist & Finley（1997）根據邏輯經驗論及後實證主義的觀點提 出傳統與當代的科學本質之模式，當中包含理論、科學家的角色（科學家 做什麼）、科學知識、科學方法、定律及普遍性六大面向，丁嘉琦（1999）

Palmquist & Finley（1997）根據邏輯經驗論及後實證主義的觀點提 出傳統與當代的科學本質之模式，當中包含理論、科學家的角色（科學家 做什麼）、科學知識、科學方法、定律及普遍性六大面向，丁嘉琦（1999）