第二章 相關文獻探討
第一節 科學本質的內涵
科學哲學觀點從古至今一直隨著時代而改變，甚至在同一時代 存在著多種不同的哲學觀（翁秀玉、段曉林，1997a），科學哲學觀 點 的 演 進 使 得 科 學 教 育 學 者 對 科 學 本 質 的 看 法 也 有 所 改 變 Cleminson,1990；Suchin, 1993）。科學哲學的演進，曾有學者就不同 的科學哲學學派做分類（高慧蓮和蘇明洲，2000），如附錄一。
根據科學哲學觀的歷史演進，經驗主義、實證主義、邏輯經驗 主義和理性主義被視為「傳統」的觀點，後實證主義被視為「新」
的哲學觀，而否證主義被視為介於以上兩種科學哲學間的「過渡」
觀點。後實證主義利用科學史的仔細研究為新的手段，取代了過去 依靠形式邏輯為分析科學的主要工具（Abimbola, 1983）。在後實證 主義中，研究者試著以科學歷史主義來做介紹。
一、邏輯實證經驗主義者的科學本質觀點
邏輯實證／經驗主義者認為，知識來自於客觀的觀察，再經由 科學方法得到科學知 識，其中所謂的科學方法就是 Bacon 的歸納
法。整個科學方法的過程，就是先以開放的眼光觀察自然現象，然 後按著發現到的某些規則，在心中形成假說，再收集資料來驗證假 說，若假說成立就變成科學知識。所以只要完全依循上述的過程所 產生的知識就可稱為科學知識。而且科學知識的產生過程被認為相 當的〞客觀〞，因此一旦被確定的科學知識就是絕對的真理（truth）。
既然是真理，其地位是穩固的、不會被推翻。所以當科學知識不斷 地形成時，就代表真理不斷地增加，也就是說科學知識的成長是一 種真理線性累加的方式增長（郭重吉和許玫理，1992）。
以下研究者試著從下列三個層面來加以檢視邏輯實證／經驗主義 者的科學本質觀點：
（一）、科學知識的層面
任何沒有遵循科學探究過程所得的結果都是無效的，不被稱為 科學知識。因此，科學與非科學最明顯的區別在於科學的探究模式
（歸納法）（許玫理，1992）。科學知識形成過程被認為相當客觀，
而且它是對自然界做真實的描述，因此是極不易改變的，故科學知 識視為絕對客觀的真理（Suchin, 1993）。因為每一個科學知識都被 視為真理，因此科學知識愈多就代表著真理不斷地累積（Abimbola, 1983）。
（二）、科學方法的層面
觀察是科學知識的來源，而且觀察是一價值中立、客觀的活動，
不受任何因素的影響，如觀察者的已有知識、理論和信念所影響，
故所得的資料一定是客觀的（Suchin, 1993）。科學的探究模式可分 為四個階段：收集有關的全部事實、對這些事實加以分析、比較和
歸類、從這些事實中抽離出普遍性原理（假說）、以及在事實中重新 檢驗已經提出的假說（舒煒先和邱仁宗，1990）。這是一套眾所公認 的科學方法，凡是沒有依循此套模式的方法就不被視為科學方法，
而且可適用於任何學科領域的研究（許玫理，1992）。
（三）、科學事業的層面
科學家的任務在於發現自然界已存在的真理，所以科學家被認 定為一個價值中立、客觀的研究者。
二、否證主義者的科學本質觀點
否證主義的科學哲學家Popper 反對形上學（metaphysics），不 承認歸納法的存在及不承認從邏輯通向科學發現。他著重什麼是科 學 和 什 麼 不 是 科 學 ， 劃 分 科 學 與 非 科 學 標 準 是 『 可 否 證 性 』
（falsification），理論或命題能被否證的就是科學，不能的就是非科 學，例如說你無論找到多少隻白天鵝也不能證實『所有天鵝都是白 的』這個論斷；但只要找到—隻黑天鵝就可以駁倒這個論斷（舒光，
1987）。Popper 認為只要所提出的理論能對抗否證，它可以被認為 是接近真理。真正的理論必須不斷接受否證，所以沒有一種理論是 永恆的真理。當它再也無法解釋我們觀察到的現象，就該以新的、
適用的理論來取代，因此科學知識是一個不斷進化的集合，而不是 一個真理不斷堆積而成的金字塔（許玫理，1992）。
三、科學歷史主義者的科學本質觀點
科學歷史主義對於科學本質的觀點與傳統的科學哲學相較有了 革 命 性 的 轉 變 ， 因 此 被 稱 為 「 新 的 科 學 哲 學 」（ 丁 嘉 琦 ， 1999 ； Cleminson , 1990）。
科學歷史主義者Kuhn 本是哈佛大學物理學的研究生，幾乎快完 成博士論文，因為有機會參加實驗性的大學部課程，他接觸到科學 史。他自稱讀了那些過時的科學理論及老舊的研究之後，他完全拋 棄了原先對科學本質以及「科學之所以特別成功」這一問題的基本 想法。於是他就從純物理學走入了科學史的領域，終而成為此一領 域最有開創性的大師。
Kuhn 的 代 表 作 《 科 學 革 命 的 結 構 》（ The Structure of ScientificRevolutions）（王道還、程樹德、傅大為和錢永祥譯，1994）
提到常態科學（normal science）與科學革命（scientific revolutions）
的概念。在常態科學這個階段，科學家有共同的語言與高度的共識，
對於什麼是重要而且可以解決的問題看法相同，他們共享一套完備 的理論，或稱典範（paradigm）。遵守同一種典範的人群，Kuhn 稱 之為「科學社群」（scientific community），典範內的信念、價值、方 法和理論應被科學社群所分享和遵守，科學工作主要就是以這套理 論來解自然之謎。但是如果常態科學運作失常，產生愈來愈多典範 所無法說明的「異例」（anomalies），便導致危機（crisis）的出現。
這時科學家就要從頭開始，重新拼湊出一個新典範，以解決先前無 能為力的問題，這個階段就是科學革命。革命過後新典範提供了新 的共同語言與觀點，又再次回復到常態科學階段。所以科學的進展
就是在於常態科學之間的替代，以物理學為例，牛頓力學為一典範，
相對論是另一典範，於是科學發展是長期漸進累積的傳統想法就受 到質疑。
科學歷史主義者的觀點是以Kuhn 為代表人物，大體而言，認為 科學知識的獲得是科學家根據現有的理論（先備知識）來建構科學 知識，而且強調科學知識是暫時性的，它會不斷地被修正和推翻。
強調觀察是理論蘊涵的（Theory-laden），會受個人主觀意識的影響，
而且認為並無單一、固定的科學方法。科學知識是科學家的世界觀，
並非真理。
以下研究者試從下列三個層面來加以檢視科學歷史主義者的科 學本質觀點：
（一）、科學知識的層面
科學知識可能會因觀察工具的進步或出現反例而受到質疑，所 以它僅是一個「暫時成立」的假說，隨時可能會被修改，或被更好 的假說所取代，故科學知識是具有暫時性及可修改的特質。由於科 學知識是人類想像與邏輯推理的創作，而凡是有「人」的因素就不 可能達到完美的境界。不論一個理論對某種現象解釋多完美，將來 仍 可 能 會 有 另 外 的 理 論 可 以 解 釋 得 更 好 。 在 這 經 由 不 斷 對 理 論 檢 驗、修改、甚至偶爾予以捨棄的過程中，雖然對自然界的描述和解 釋無法達到絕對真理的地步，但是科學知識會愈來愈趨近於精確、
真實（AAAS, 1989；Suchin, 1993）。
（二）、科學方法的層面
不可能有「絕對客觀、毫無成見的觀察」，不同的觀察者即使在
相同地點、觀察相同的現象，所得到的觀察結果可能會不同。因為 感官所察覺到的訊息決定權在於觀察者已有的知識、信念和理論，
故 觀 察 的 結 果 不 可 能 是 價 值 中 立 的 ， 事 實 上 應 是 理 論 涵 的
（Theory-laden）（Suchin, 1993；郭重吉和許玫理，1992）。每一位 科學家的文化背景、工作情境必有所不同，因此從事科學研究的環 境是無法相同的，故無法定義出對所有情況都適用的單一科學方法
（Suchin, 1993）。也就是說科學的方法是多元化的，並非侷限單一 的方法而已。
（三）、科學事業的層面
任何科學家發展出來的理論，必須受到科學社群的認同，以決 定其價值（AAAS, 1989）。科學家並非僅是遵循科學方法的技術人 員，科學家的工作是一種類似藝術性質的創作。Suchin（1993）認 為，如果以傳統的科學哲學觀來看，科學知識是告訴人類宇宙事物 的內容，則科學家的任務是「發現」（discovering）；如果以當代的 科學哲學觀來看， 科學知識是人類的創作， 則科學家的任務是「發 明」（inventing）。科學家在從事科學活動時並非是一個價值中立、
客觀的研究者，而是一個有意識的人，故面對研究結果時，會因所 持的派典不同而有不同的解釋。而且在同一派典下所發展出來的知 識，必須由科學社群共同決定其價值（AAAS, 1989）。
丁嘉琦（1999）曾對邏輯實證／經驗主義、否證主義和科學歷 史主義在對科學本質的各範疇的觀點有列表做分析（如表2-1），可 以更進一步，了解傳統與當代的科學哲學家對科學本質的不同觀點。
表 2-1：科學哲學各派別對科學本質的科學哲學觀點（引自丁嘉琦，1999，p. 14）
界 社群認同
（一）、Rubba 和Andersen（1987）
Rubba 和Andersen 發展一個評測國中生科 學本質的工具－科學 知 識本 質 量 表（ the Nature of Scientific Knowledge Scale， 簡稱 NSKS ）。 而 從 其 他 的 學 者 如 Lederman 多 篇 的 研 究 中 （ (Lederman
&Zeidler, 1987；Lederman,1995），可發現其對科學本質的內涵主要 也是依據該表為依據，科學知識本質量表（NSKS）中科學本質的內
4. 簡言的（如果有兩個科學理論解釋同一現象都一樣的好，則選 擇較簡易的理論。）
5. 可測試的（科學知識必須建立在證據上，而且可以一再重複的 驗證。）
6. 統整的（各種領域的科學學科構成整個科學知識的整體，而且 它可使人們了解自然界的運行及規律。）
（ 二 ）、 美 國 國 家 教 育 發 展 評 鑑 小 組 （ National Assessment of
EducationProgress【NAEP】
，1989）科學本質就是科學領域內所包含的科學知識、價值和方法過程：
1.科學知識的本質
（１）、科學的知識是暫時性的（tentative）
（２）、科學知識是公開性的（public）
（３）、科學的知識是實驗性的（empirical）
（４）、科學的知識是可複製性的（replicable）
（５）、科學的知識是有歷史性的（historic）
2.科學事業的價值與原則
（１）、知識是有價值
（１）、知識是有價值