科學本質的重要性及內涵

「素養」一詞原指具備讀和寫的能力，據以延伸「科學素養」定義，可謂為 具備科學與科技的基本知識及運用能力之意，一如教育部（2003）主張「素養」

蘊涵於內，即為知識、見解與觀念；表現於外，即為能力、技術與態度。以探究 的方式認識科學的本質，養成重視證據和講道理的處事習慣，面對問題能持以好 奇及積極探討、瞭解並設法解決的態度，統稱為「科學與科技素養」。依屬性和 層次分項，可分為六大成分：（一）過程技能、（二）科學認知、（三）科學本質、

（四）科學態度、（五）思考技能、（六）科學應用。其中第三大成分「科學本質」，

正為科教學者近年關切的核心議題。舉例說明，張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002）

引用 Yager 於 1990 年提出，國民應充分瞭解科學的六大領域中之第六點－－科 學本質的世界觀領域（world view domain）以及張玲齡（2004）綜觀國外相關科 學素養文獻，表述「科學本質」是各家的交集，未經久而逝、歷代而易。因此，

實有必要對科學本質內涵做一概括性的瞭解。

依「科學的世界觀」、「科學探究活動」、「科學事業」（AAAS,1994）三向度，

探析科學本質內涵，Aikenhead（1987）定義科學本質為科學－技學－社會的交互 作用（STS）、科學知識的本質、科學家的本質。McComas, Clough and Almazroa

（1998）彙整文獻，提出科學本質的內涵有科學哲學、科學心理學、科學社會學 與科學史。部分學者（McComas, Clough, & Almazroa, 1998; Rubba & Andersen, 1978;

翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮，2006；劉振中、熊召弟，2002）進一步解釋，

認為「科學的世界觀」及「科學探究活動」向度具有無關道德性（道德中立）、

簡潔性（精簡性）、公開性、統整性、創造性、革新性、發展性、暫時性、動態 性、建構性、經驗性、觀察是理論蘊含的、可驗性（實證性）、可複製性、獨特

響、合作的研究模式、普遍的道德規範、批判的論證型態、由典範和信念主導、

與科技發展相輔相成（McComas,Clough, & Almazroa, 1998; 王靜如、張靜儀，2001；

柳信榮，2003；高慧蓮，2006）的內涵。

事實上，因受到不同時代之科學哲學與史學的影響，學者對科學本質內涵有 不同的詮釋（高慧蓮，2006），研究者閱讀國內外兩大科教改革－－AAAS（1994）、 教育部（2003）所提出學生應具備的科學本質內涵，參考高慧蓮與蘇明洲（2004）、 張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002）、陳文典（2005）對國民中小學九年一貫自 然與生活科技學習領域課程綱要之科學與科技素養分段能力指標中「科學本質」

部分的分析，做一對照及解讀（如表 2_ 1、表 2_ 2），協助研究者逐條認識及瞭 解 AAAS、教育部的分段能力指標之科學本質內涵，釐清國內外兩大科教改革在 科學本質內涵的異同，以之為研究設計的判準，並形成科學教育的改進建議。

表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表

科學本質內涵的解讀 AAAS(1994) 教育部（2003）

（一）科學的世界觀 可複製性 1.1 當重製前人的計畫完成科學研究，我們預期可以得到相似的結

果。（二年級）

3-2-0-2 察覺只要實驗的情況相同，產生的結果會很相近。

（國小三、四年級）

共通性 1.2 不同場域的科學研究工作大體上是相同的。（二年級） 3-4-0-6 相信宇宙的演變，有一共同的運作規律。

（國中一、二、三年級）

獨特性

1.3 因為無法預期、不為人知的事件發生，或在該情境中未能落實 研究方法等因素，使相似的科學研究的結果未盡相同。

（三到五年級）

3-2-0-3 相信現象的變化，都是由某些變因的改變所促成的。

（國小三、四年級）

3-3-0-5 察覺有時實驗情況雖然相同，也可能因存在著未能控 制的因素之影響，使得產生的結果有差異。

（國小五、六年級）

研究可信度 1.4 相似的研究得到不同結果，需要進一步調查其中的差異；反之，

如是得到相似的結果，也必須累積足夠的研究次數，才能獲得 科學社群的認可。（六到八年級）

－

動態性（暫時性）

1.5 科學知識必須依新資訊的產生和新理論的發現而修正。

（六到八年級）

1.9 科學知識具動態及連續性的特質。（九到十二年級）

1.10 世界上沒有絕對的真理，理論是日新月異的。（九到十二年級）

3-4-0-4 察覺科學的產生過程雖然嚴謹，但是卻可能因為新的 現象被發現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋。

（國中一、二、三年級）

經久性 1.6 有些科學知識已存在久遠，至今仍適用。（六到八年級） －

無關道德性（道德中立）

1.7 有些事件或行為因其非客觀、關乎道德的性質，無法有效地用 科學方法衡量；時而有以科學方法做為驗證媒介的情形，但非 意謂將其視為評斷的標準。（六到八年級）

－

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表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）

表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）

表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）

表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）

倫理關懷

3.11 在研究倫理上，進行與人相關的科學研究，需盡充分告知其風 險與利益的義務，研究對象有拒絕參與的權利；對於動物並須 提供特別照護。（六到八年級）

3.18 研究倫理的問題會出現在當某人被通知為研究對象時，此舉對 研究過程及結果或多或少有潛在影響及風險，但科學家認為參 與與否端視個人理念，非關專業信仰。（九到十二年級）

－

研究可信度

3.13 準確地記錄資料、無偏見的態度及可重製研究是研究者在科學 社群中維持信用的必要原則。（六到八年級）

3.20 蓄意的詐騙行為在同業評論及公開發表的科學研究傳統中是 不被允許的，違反者可能會很快地被發現，受科學社群譴責，

並很難再贏得其他科學家的尊敬。（九到十二年級）

3-4-0-8 認識作精確信實的紀錄、開放的心胸、與可重做實驗 來證實等，是維持「科學知識」可信賴性的基礎。

（國中一、二、三年級）

歷史經驗 3.14 埃及、希臘、中國、印度、阿拉伯古文明有很多科學、數學的

理論及技術的發明。（九到十二年級） －

統整性

3.17 各學術領域的界線並不明顯，時而有新舊交替的情況。但他們 有共通的目標及哲學觀，因此，科學家偶爾運用其他領域的知 能進行研究。（九到十二年級）

－

術業有專攻

3.19 科學家在其專業領域能以自身擁有的資訊、洞察力、分析技 術，幫助人們瞭解事件發生的原因及可能出現的影響，反之，

則有所限制。（九到十二年級）

－

受主流價值體系影響 3.21 聯邦政府、業界、私人基金會的資助會影響科學研究的方向。

（九到十二年級） －

註：此表由研究者自行彙整

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由表 2_ 1 可知，教育部（2003）所提出學生應具備的科學本質能力指標與 AAAS（1994）相較，「科學的世界觀」向度，教育部列出十條，AAAS 列出十條；

「科學探究活動」向度，教育部列出七條，AAAS 列出十八條；「科學事業」向 度，教育部列出二條，AAAS 列出二十一條。顯示教育部明列之科學本質能力指 標較為簡要，且於「科學事業」向度尤見懸殊。

檢視「科學的世界觀」向度，雖 AAAS（1994）、教育部（2003）條列之能力 指標數量相同，但解讀二者所隱含之內涵，AAAS 偏重科學的動態性（暫時性）

本質，教育部偏重科學的可驗性（實證性）本質；換言之，AAAS 強調認知取向，

而教育部強調過程取向。

接著，AAAS（1994）在「科學探究活動」向度呈現了十四項科學本質內涵

－－經驗性、STS、研究可信度、研究多面性、建構性、共通性、合作的研究模 式、批判的論證型態、漏斗式研究、統整性、創造性、觀察是理論蘊含的、受主 流價值體系影響，而教育部（2003）缺漏科學之研究可信度、研究多面性、漏斗 式研究、合作的研究模式、觀察是理論蘊含的、批判的論證型態、STS、受主流 價值體系影響的本質內涵陳述，意謂於此向度教育部未提及：一、與「研究」相 關的知能，二、理論與實務的關係。加以「科學事業」向度，教育部未呈現 AAAS 的另外六項科學本質內涵－－無排他性、累積性、不平等待遇、倫理關懷、歷史 經驗、術業有專攻。假若教學現場忠實施行九年一貫課程，可能造成學生對科學 研究的認知不足或偏誤，進而影響對科學家的意象、科學工作的評價及選擇科學 事業的態度。

繼表 2_ 1，研究者進一步以科學本質內涵為主軸，條列科學本質內涵的各項 說明，並分列出所涵蓋之 AAAS（1994）、教育部（2003）的科學能力指標，彙整 成表 2_ 2。顯見 AAAS 不探討無法以科學檢證進行研究－－侷限性（科學的限制）

的事件（如：飛碟），意即對非真實之現象採取不歸屬於科學本質之列的態度。

另外，即便當前的哲學主流思潮為建構主義，AAAS 同時認可傳統邏輯實證主義

的科學本質觀（經久性、累積性、歷史經驗）存在，並無將能力指標完全劃歸於 當代科學本質觀的態度，從陳文靜（1999）的研究可理解前述 AAAS 的態度合於 事實－－陳文靜發現學生因某科學家的理論被推翻而主張「科學知識具暫時 性」，反之，則認為「科學知識具經久性」。至於，教育部明列之能力指標中未納 入的科學本質觀點－－合作的研究模式、漏斗式研究、研究多面性、STS、術業 有專攻（科學家身分）、無排他性、不平等待遇、倫理關懷、無關道德性（道德 中立），反應出缺乏研究整全的認知、社會責任的承擔、科學家身分的理解、科 學使命的賦予之內涵，因此，學生在受教於此類課程後，極可能對科學與科學本 質產生偏頗的態度。是以，為瞭解學生在科學與科學本質態度的看法，研究者運 用訪問調查法，透過與學生之間的言語互動（王文科，2001），讓學生運用自己 的語言表述其想法，並據之以詮釋其隱含意義（柳信榮，2003）。

表 2_ 2 科學本質內涵解讀的分項說明

涵蓋的科學本質能力指標

科學本質內涵的解讀 說明

AAAS(1994) 教育部（2003）

一、 可複製（重覆）性 相同條件下，科學知識可重覆被檢證（翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、

一、 可複製（重覆）性 相同條件下，科學知識可重覆被檢證（翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、