一、 在科學教育上的應用
科 學 教 育 研 究 和 專 業 期 刊 中 發 現 在 1988~1998期 間 越 來 越 多 中 小 學 投 入 writing-to-learn science 或是writing in science的研究(Yore et al., 1999)。在學習過 程中，寫作是一種常常用到的語言技能，透過文字能將我們知識結構中的資 訊具體呈現出來。寫作的歷程即是將內在表徵具體化為外在表徵，透過寫作 亦可幫助學生連結不同的概念表徵。許多學者都肯定寫作在學習方面的功能(
胡瑞萍、林陳涌，2002)。
研究發現寫作對改變知識裡的基本想法是一項重要的、更協調的和組織 的工具(Rivard & Straw, 2000)，具有幫助學童改變概念的效益(Haury, 1993)，提 升學生的思考層次(Shelly, 1998)，提升學生的溝通能力(Yore et al., 1999)，教師 也 可 以 透 過 科 學 寫 作 成 品 來 檢 視 學 生 的 思 考 過 程 和 對 概 念 的 瞭 解 程 度 (Kulm, 1994) 並提供學生各別優缺點的資訊給教師，成為課程和教學決策的基礎（蕭 登峰、郭金美，2004；Isaacson, 1999）。
劉祥通和周立勳(1997)指出寫作活動是促使學習者解釋、省思、回顧、組 織、或連結教學的活動，因此寫作活動如同口述思考，有時侯也是在行動之 後回頭尋求理由，尋求解釋，因此具有促進學習者思考歷程的自我察覺、反 思、與主動建構知識的功能;正因為寫作活動涉及解釋活動，所以知識的統整
與精緻化也往往在寫作的過程中完成。透過寫作可以幫助學生連結不同的概 念表徵，如：物體的、圖像的、符號的、文字的…所以寫作可以讓學習者的 思慮清晰，促進學生的解題及高階思考能力。郭金美（2004）的研究指出：科 學寫作教學為一項提升學童批判思考能力及意向的良好策略，為學生提供多 元化的思考空間。
綜合以上觀點，在科學教育中透過科學寫作，可以訓練學生表達教學活 動中的概念，並提升與人溝通及自我反思的能力促進學習效果；教師可以從 中評估學生學習進步的情形、診斷學習的障礙與問題，並針學習問題給予必 要的補救教學。
二、 科學寫作的歷程
在學校的學習過程中，寫作這個工具有多方面的應用，考試、寫報告、
作實驗紀錄、寫研究計畫書……等等，都是一種寫作的形式(胡瑞萍、林陳涌
，2002)。研究指出：許多寫作能力在傳統的課堂寫作中是看不見的，唯有當 學生得到環境的支持，並允許寫出真正對他們有意義的東西，其作品才是真 正對於教學及學習有意義的(Bereiter & Scardamalia, 1987)。
關於科學寫作的歷程的研究，有下列三種模式；(一)階段模式(stage model of writing)，(二)認知歷程模式(cognitive process mode)，(三)知識告知模式與知 識轉換模式(knowledge-telling model & knowledge-transforming model)。
(一) 階段模式(stage model of writing)
關於寫作過程早期的分析著重於階段論的觀點。許多學者提出不同的階 段論觀點，這些觀點由兩階段到五階段不等。如Legum and Krashen (1972)則主 張寫作過程包含四個主要成份：1.形成概念2.作計劃3.下筆為文4.修改。
認知心理學家則批評階段模式過於簡化，對於寫作時的內在認知歷程未 深入描述，只著眼於外表的「寫作活動」(activities)。似乎只強調寫作的直線
進行過程，忽略了實際過程中，各個階段的寫作行為可能會交織進行的事實 (Flower & Hayes, 1981)。
(二) 認知歷程模式(cognitive process mode)
Flower and Hayes(1981) 以「放聲思考」法(thinking aloud) 從認知的觀點探 討寫作的心理歷程，要求受試者在寫作時，同時說出心理歷程，根據記錄下 的內容，用來分析寫作時的心理歷程。他們提出寫作的歷程模式。主要包含 下列三個層面：
1. 寫作環境
指其他與寫作相關的事物，包括：寫作主題、線索、讀者對象、以及到 目前為止所寫出的文章等。
2. 作者的長期記憶
寫作者儲存在長期記憶區有關主題、讀者和寫作計畫的知識。作者所持 有字彙、語法、標點符號和寫作文體等方面的知識也儲存在此。
3. 寫作歷程
根據此兩位學者的看法，寫作可大致可分解為「計 劃(planning)」、「 轉譯 (translating)」和「回顧(reviewing)」三個主要歷程。
(1) 「計劃」：主要在「產生想法」、「組織想法」和「設定目標」。「設 定目標」是指根據寫作的目的和文章的對象，設定撰寫的方向 和語法；至於「產生想法」和「組織想法」就是：「構思內容」
和「文章佈局」。計劃可能持續發生於寫作歷程中，可能在寫作 之前、或甚至草稿完成後。
(2) 「轉譯」：是指寫下心裡所想到的內容及架構，成為具體的文字。
過程中，作者的工作記憶能量將會擴展到極限，他需要同時考 慮到：已擬定的目標、計劃、構思、已完成的文章內容、以及 用字、語法規則和文體結構等。
(3) 「回顧」：該歷程在整個過程中扮演著極為重要的角色，即隨時「
評價」寫出的內容，並作「修改」。
(三) 知識告知模式與知識轉換模式(telling model & knowledge-transforming model)
對於寫作的心理歷程 Bereiter and Scardamalia(1987)提出了兩個理論模型，
一 個 是 「 知 識 告 知 模 式 (knowledge-telling model)」， 另 一 個 是 「 知 識 轉 換 模 式 (knowledge-transforming model)」。
「知識告知模式」是對產生寫作內容過程中的挑戰的一般回應，包括寫 作作業過程的心智表徵、對主題的確認以及以這些確認作為線索來透過延伸 活化(spreading activation)提取資訊（如圖 2-1）。
圖 2-1 Bereiter and Scardamalia(1987)提出的「知識告知模式」
資料來源：”寫作與科學學習”，胡瑞萍、林陳湧，2002，科學教育月刊，253，5 作業的心智表徵
過程中作者會由記憶中提取他所擁有的想法及並將它寫下來，直到想法 用完為止；同時，利用對談知識的確認，用以符合作業的需要。因為在這樣 的過程中，十分依賴已建立的內容元素及已得到的對談知識。因此，在此一 過程中，並無新知識的產生。在我國，傳統紙筆測驗就是典型的知識告知過 程，學生閱讀題目後，就在記憶（長期的或短期的）中搜尋符合題目的答案
，如果找到了就回答出來，如未找到，學生就只能猜測或放棄回答。「知識告 知模式」對於老師了解學生的先備概念以及學生覺知自己的知識狀態，仍具 有相當的功用。
而當寫作者從事「知識轉換模式」的寫作時，他們會透過內容處理及對 談處理的互動而增加知識的獲得。在內容空間(content space)中，作者會對知識 及信念的問題進行考量，而在修辭空間(rhetorical space)中，作者會考量如何表 達內容的問題。其中一個空間的輸出會成為另一空間的輸入，所以對語言及 文法的選擇會重塑內容的意義，而解釋內容的努力也會引導寫作的進行，就 是這樣的互動刺激作者對於寫作的反思。二者之間的互動情形可以用圖 2-2 來 表示。內容空間與修辭空間的互動說明了為何寫作是科學學習一個重要的部 分。在科學探究的情境下，內容空間由先存知識及新資料（包括一手的觀察 及外來的二手資訊）所組成，在內容問題空間的運作包括對探究的問題的資 料意義的反思，而在修辭空間的運作則包含對讀者意義的溝通及對寫作的文 本的語言及文法的選擇的需求，這些都會促進作為證據的資料及知識主張的 連結，因而形成有意義的推論。
在修辭問題空間的認知活動會刺激對資料意義的重新考量，寫作者會考 慮：我有哪些證據？我應該使用哪些邏輯主張？還有沒有別的解釋？這些想 法對我的讀者有何意義？這真的是資料所證明的嗎？在這樣反覆及動態的過 程中，新知識就以對資料有意義的推論形式產生了。在寫作的過程中，對邏 輯呈現、組織、概念的連結的需求，都會促進寫作者對科學深入的思考。
圖 2-2 Bereiter and Scardamalia(1987)提出的「知識轉換模式」
資料來源：”寫作與科學學習”，胡瑞萍、林陳湧，2002，科學教育月刊，253，6
「知識告知模式」由記憶中確認相關資料，由內容知識及對談知識確認
三、 寫作作業(task)的元素
Prain and Hand(1995) 提 出 一 個 「 科 學 學 習 的 寫 作 元 素 模 型 (model of elements for writing for learning in science)」，呈現了不同的寫作作業及形式的需 求、學科-作業-主題的交互作用、以及學生學習成果三者的相互關聯。包含了 五個面向的寫作元素：寫作的主題、寫作形式、目的、對象或讀者、以及文 本的製作方式。可以形成不同的組合，每種不同的組合都會呈現不同的任務 選擇和需求，而有各種的方法來作有效的組合以促進學習。
科學學習的寫作元素模型可供教師進行寫作作業設計時思考的導引，而 教師也可將這些元素明白的告訴學生，供其作為寫作時的考量，也可用來與 學生共同設計作業或讓學生自行設計作業(胡瑞萍、林陳涌，2002)。
(一) 寫作的主題(topics)
寫作的主題可以是主要概念(key concept)、相關主題(linking themes)、對事 實的了解(factual understanding)以及概念的應用(apply concepts)。
(二) 寫作的形式(types or generes)
寫作的形式是多變化，許多形式會同時出現在同一篇的文章中，它的運 用是相當彈性的。寫作形式的設計需要創造力，教師可自行設計寫作的形式
，也可以在適當的時候讓學生自行設計寫作型式，讓學生發揮創造力。例如
：描述、遊記、導引或說明、辯論或演說稿、概念圖、科學報告、製作小手 冊、日誌寫作等。
(三) 寫作的目的
Prain and Hand(1996) 認為教師必須將寫作作業的目的明白的告知學生，
以達到寫作的功能。依教學（學習）前、中、後三個不同階段，將寫作的目 的條列如下：
1. 教學（學習）前：認識學生現有的了解，目前的狀況；對教學策 略提出假說（對可能的解釋作猜測）；呈現初步的想法；設計一個
計畫或行動。
2. 教學（學習）中：澄清知識精緻化；了解後以自己的話重述；建 立概念綱要建構總覽；澄清資訊、詮釋資料或想法、提出自己的 主張或選擇立場；修正、重組及回顧知識；將新知識擴展應用至 不同情境；設計替代方案；說服別人；測試自己或他人的解釋的 有效性。
3. 教學（學習）後：呈現理解；將學習應用至新情境或問題；測驗 學習成果；修正原始概念；設計解決方案。
(四) 對象或讀者
在面對不同的讀者時，作者必須考量其需求及背景知識，這有助於學生 澄清他們對某一主題的了解。
(五) 文本的製造方式
這個元素分成兩個部分，一個是作者的組成，一個是呈現文本的媒介。
這個元素分成兩個部分，一個是作者的組成，一個是呈現文本的媒介。