科學哲學與科學教育

近幾十年來促成科學哲學觀點劇烈演變的因素之ㄧ是自然科學在近 代所產生的迅速進步；許多科學教育的學者在檢討學校課程中所呈現給學 生的科學時發現到：學校課程中的科學要比科學哲學中所談論的科學落後 許多（Abimbola, 1983; Duschl, 1988; Hodson, 1988; Wagner, 1983）。

Abimbola（1983）認為在科學哲學所探究的問題之中，有許多是與科學課 程有關的，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？「新科學哲學」與現在科學教育其實密切相關，因為它是向傳統科學 哲學的一大挑戰，可以作為教師反省教學活動或課程設計之指導原則。

一、新科學哲學

新科學哲學對於科學知識的形成有別於傳統邏輯實證主義的看法，這 為 科 學 的 學 習 提 供 了 不 同 角 度 的 觀 點 ， 有 人 稱 為 建 構 主 義 的 觀 點

（Nussbaum, 1989）。所以學習是由學生自己建構而來，無論利用什麼方 法，教師都無法將他本身具有的知識完完整整的傳遞至學生心中，因此「教

學」是不存在的。

新科學哲學與傳統科學哲學在基本教義上一個重要的差異在於「觀 察」與「理論」之間關係的看法。傳統的觀點認為「觀察」與「理論」是 必須分離的，理論是來自於觀察的結果。然而，新科學哲學則認為兩者有 密不可分的關係，Hodson（1986）曾將這些觀點整理如下（引自許玫理，

民 81）：

(一)、觀察是依賴我們不精確的感官知覺，因此是不可信任且容易犯錯的。

(二)、觀察與理論有關，而且經常是理論先於觀察。

(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)、觀察並不能提供正確知識的入口，觀察的結果必須以現代理論的觀 點來解釋。

(五)、概念和理論是由創造性的活動所產生的，並非藉著歸納的過程直接 從觀察得來。

(六)、在面對相同的現象時，對立的理論（competing theories）可能導致完 全不同的（non-identical）觀察。

學童原有的知識架構與學校教師的教學目標往往大相逕庭，所以科學 概念的學習實際上是提供學生一套有別於他原有的知識架構，學習不是概 念的灌輸而是概念的改變（郭重吉、許玫理，民 81）。Nussbaum（1989）

指出即使同是建構主義者的觀點，Popper 與 Kuhn 對於科學教學的啟示仍 有所不同。他認為概念的改變是漸進的，且往往落後於教學；從他過去的 研究發現，學生概念改變是傾向於演化式而非革命式，學生在學習之後，

大都保有舊概念的一部份，然後再將新概念合併其中。

實證主義觀點做為分析科學的工具，取而代之的是對科學歷史更加詳盡的 研究，著重科學動態的演進過程，而不只是科學的發現與科學的成果

（Abimbola, 1983）。Abimbola（1983）指出大部分自然科學課程強調發現 式的教與學，不過這些課程中對科學知識的發現所持的觀點和當前科學哲 學家的看法並不一致。Hodson（1988）指出發現式教學法在 1960 和 1970 年代的科學課程中之所以會被採納的原因，可能是來自於歸納主義者對科 學方法的觀點與教育上對於以學童為中心的觀點結合；雖然在此期間科學 課程已轉移到兼顧科學過程技能的培養，但是它對歸納法的倚重，卻給科 學方法帶來了一種扭曲和不當的形象。Cleminson（1990）對此種發現式教 學提出批判，認為表面上是學生花更多時間在實驗室中進行觀察，但是從 學生主動建構知識的觀點而言，學生的學習仍是十分被動的。

二、科學史與科學哲學對科學教育的影響

Duschl（1988）也指出科學的探究不但包含科學知識的驗證，更包含 了如何發現這些知識的過程；然而以往的教學策略卻過分偏重於前者，對 於科學知識是如何形成的問題，則如同邏輯實證主義學派一樣，被視為不 重要的問題。Duschl 認為應該讓學生從科學史的角度了解目前我們所知道 的科學知識究竟是如何形成的，而不要只是告訴學生什麼是正確的知識。

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（郭重吉、許玫理，民 81）。Mattews（1994）也認 為教師如果能對科學史與科學哲學多一點認識，即使所教的是平凡無奇的 主題也會增色不少。

Burblues and Linn（1991）仿效 Kuhn 所提出「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，尤其 是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

知識與原有知識間的關係。Hodson（1988）也應用 Kuhn「常態科學」與

「科學革命」的描述於學習或教學的過程，每個階段各有不同的教學目標 與重點，因此也需要運用不同的教學策略來進行教學。總而言之，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。

由於科學哲學對於科學教室具有重要意義，科學教室中的重要成員之 ㄧ－「科學教師」在這方面的知識與觀點對於教學便有其影響性；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; Loving, 1989, 1991）。Abimbola（1983）認為以新科學哲學的觀點，

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，師資教育應該提供更多科學哲學的知識基礎，使教師在 科學教室中運用科學哲學觀點更為順利。

綜上所述，新科學哲學展現了對當代科學的全新看法，這些觀點不僅 可提供科學教育在教材上重新審思的依據，也提供科學教育未來的新方 向；一位科學教師若在科學哲學上有穩固的知識基礎，相信他的教學內容 一定豐富，也可以在教室中成為一名成功的決策者。