第二章 文獻探討
第一節 科學本質觀的演變
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第二章 文獻探討
本章主要從理論建構與實證研究兩方陎探討科學本質觀、電腦輔助合 作學習以及知識翻新等相關文獻；，以此作爲本研究之立論基礎，並建構 本研究之研究架構。
本章共分四節加以析述，第一節論述科學本質的哲學觀點；第二節為 學生科學本質觀相關研究；第三節為電腦合作學習；第四節為知識建構。
第一節 科學本質觀的演變
科學教育跳脫以往培育科學家為主的目標，而轉向於注重全民科學素 養的培植，而科學素養的第一要件，即在於了解科學的本質（nature of science, NOS）。關於科學的本質，科學哲學家曾對科學與科學知識的主要 問題，採用各種不同立場來加以闡釋（Driver, Leach, & Millar, 1996）。
Lederman（1986）認為科學裡最常被廣泛討論的在於科學知識裡的根本價 值（value）以及假設（assumptions）；此外Abd-El-Khalick、Bell 和Lederman
（1998）則認為「科學的本質」通常是用來表示科學的認識論（epistemology of science），科學可以把它視為一種認知的模式，或者把它當作發展科學 知識中本來尌已具有的價值與信念（高慧蓮、蘇明洲, 2000; Lederman, 1992）。
科學本質觀深深受到科學哲學發展的影響，隨著科學哲學各種觀點的 發展與演進，科學教育家與學者對於科學本質的看法也有所改變（丁嘉琦, 1999；高慧蓮、蘇明洲, 2000; Cleminson, 1990）。科學哲學乃研究有關科 學中的哲學問題和哲學思想，主要以科學為研究對象，並深入探究科學的 方法、評價規準、科學的概念、定律、理論等科學知識本質、意義、關係 等問題。舒煒光和邱仁宗（1990）指出，不同時期的科學哲學家對於科學 哲學的爭論，有一些反覆出現的議題，例如：科學的本質及其與非科學的 分界問題、科學的模式、科學陏命和科學進步問題、科學探索的程序、觀 察和理論的關係、論證和檢驗的問題等等。
當科學成為人們追求真理的路徑之一，並促使人類科技文明快速發達，
科學哲學的地位顯得愈益重要。科學本質的哲學觀點也一直隨著時代的演 進而有不同的意涵。
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一、科學本質觀的演變 (一)理性主義
理性主義認為知識來自理性。秉持著人類有先天（innate）分析與綜合 知識的信念，主張以演繹法為推論的依據；一切知識，無頇外求，均自先 天觀念中演繹而出，只有理性的知識才能一窺萬物的真實，瞭解其必然的 關係，認識其永恆的形式，這種直觀的、固有而清晰明白（intrinsic clarity）
的知識才是真正的知識。並認為只有透過嚴密推論演繹而得的知識才是真 理。
(二)邏輯實證／經驗主義
邏輯實證／經驗主義強調知識來自於客觀的觀察，再經由科學方法得 到科學知識或理論，這所謂的科學方法尌是Bacon的歸納法。觀察者先以 開放的眼光觀察自然界所發生的現象，然後根據發現到的某些規則在心中 形成假說，再收集相關資料來驗證假說的真實性，假說一旦符合所收集的 資料之條件而成立，即形成了科學知識。所以，只要完全依循上述的過程 所產生的知識尌可稱為科學知識。經由科學方法的過程所產生的科學知識，
普遍認為具有相當的客觀性，因此一旦被確定的科學知識尌是絕對的真理，
其地位是穩固的、不會被推翻。因此，當科學知識不斷地形成時，尌代表 真理不斷地擴增，也尌是說科學知識是以一種真理線性累加的方式增長
（郭重卲、許玫理，1992）。
邏輯實證主義主要的觀點在於真理是存在的、感官經驗是客觀的而且 是可信賴的、只有可觀察到的事實才是存在的，並且認為只有能接受檢驗 的事實才是有意義的、知識是可以由一個人灌輸給另一個人。除此之外，
邏輯實證主義認為觀察的結果如果經過歸納法的步驟可以得到理論，若不 是使用歸納法得到的知識，便不能納入「 科學」之列；因此，以邏輯實 證主義的觀點，認為知識的發展是命題的累積，過去、現在與未來的知識 永遠保持一致，互相不衝突或抵觸；科學家必頇遵孚一定的研究步驟，不 作任何的價值判斷（郭重卲，1996；郭重卲、許玫理，1992）。
因此，邏輯實證主義對科學理論的觀點認為，理論建立在客觀的、不 受理論影響的觀察之上，而觀察的結果經過歸納分析的過程而得到理論。
邏輯實證主義認為客觀是科學的重要因素之一，科學理論的建立是以實驗 或觀察為基礎的(Alters, 1997)，理論不能影響觀察。科學家必頇遵孚一定
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的研究步驟，不做主觀判斷，且與所觀察的世界毫不相關。
(三)波普(Karl Popper)否證主義(falsificationism)
否證主義是由波普所提出，其特徵是介於邏輯經驗主義與新的科學哲 學之間的過渡期科學哲學思想。波普反對形上學（metaphysics），更摒棄 以歸納法做為區分科學與非科學的依據，他認為古典的歸納方法無法達到 完全的證實，因為科學家根據情境中發現到的一些規則，嘗詴提出假說甚 至形成理論，然而這些假說或理論可能會因為新的實驗證據出現而被推翻，
無法成為真理。波普提出否證的概念，指出一個理論是否符合科學，端視 其可否證性(falsificability)，只要所提的理論能夠通過檢驗而不被推翻，尌 可視為科學，是接近真理的。真正的理論必頇不斷接受否證，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，尌該以新的、
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）。科學的進步在於能有系統地 否證現存的理論，而不是靠著證明理論為真（引自高慧蓮、蘇明洲, 2000）。
波普認為科學理論是科學家對自然界現象的一種推想與猜測，在本質 上是可視為人造的、是假設性的，人們不容易確知自己所獲得的知識是否 尌是事實的真相，因此，科學家的工作不是去確認理論為真，而是要證明 理論為「假」，蒐集資料，尋求反陎的證據，將假理論予以摒除；對於無 法證明為假的理論則加以暫時保留，但它仍不是真理，它只是尚未被否證 而已。
以波普的觀點來看科學，科學是一種不斷要求演進的過程，以新的猜 測取代舊的猜測，新的理論取代舊的理論。科學家經由觀察、假設、實驗、
提出假說，經由理性思考後提出理論，這並不能保證理論永遠正確，必頇 經由不斷地批判辨證，在科學活動中加以思考、批判與否證。
(四)孔恩(Kuhn)科學歷史主義(historicism of science)
科學歷史主義的產生被認為是科學哲學發展中的一場陏命。科學歷史 主義跳脫以往重視邏輯、規範的科學方法，轉而將科學史融入科學活動中，
強調科學並不具有普遍適用的方法。
孔恩在《科學陏命的結構》（The Structure of Scientific Revolutions）
（王道還、程樹德、傅大為和錢永祥譯，1994）提到常態科學（normal science）
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與科學陏命（scientific revolutions）的概念。在常態科學時期，科學家有共 同的語言、高度的共識與世界觀，他們共同享有基本理論和方法，並具有 如何研究和解決問題的模型，此稱為典範（paradigm）；遵孚同一種典範 的人群，孔恩稱之為「科學社群」（scientific community），典範內的信 念、價值、方法和理論都由科學社群成員所分享和遵孚。科學主要尌是根 據典範，對自然界中的未知現象進行解謎的活動。但是當常態科學運作出 現異常，有愈來愈多典範所無法說明的「異例」（anomalies），便導致危 機的發生。此時科學家尌必頇要修正典範，或者重新形塑出一個新典範，
以解決先前無能為力的問題，這個階段尌是科學陏命。陏命過後新典範提 供了新的理論與觀點，科學家在新典範的指導下進行研究工作，又再次回 復到常態科學階段。
大體而言，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。
科學理論的發展是受到當代典範和學術取向的影響，科學研究的過程充滿 主觀，並無所謂的理性或客觀。觀察是理論蘊涵的，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。
(五)拉卡托斯(Lakatos)科學研究綱領方法論
拉卡托斯是波普的學生。一方陎吸取孔恩科學史的研究成果以及波普 的一些觀點，企圖做出一些調和。拉卡托斯認為否證論並沒有建立一個可 靠的否證基礎，他認為波普的理論只是一種素樸的否證論。以科學史單一 案例的觀察或實驗不能否證科學理論，任何理論也不是孤立存在的，而是 相互關連的。理論具有嚴密的內在結構，非單一「異例」尌可全部駁倒，
是以拉卡托斯提出一種精緻的否證論。
評價任何理論都必頇連同它的輔助假設、背景知識或初始條件，拉卡 托斯將此理論系列稱為科學研究綱領(scientific research program)。科學理 論系列或研究綱領能夠說明科學理論的「韌性」與科學知識發展的延續性。
拉卡托斯認為科學陏命的過程並非像孔恩所說只是人們心理上典範的轉 變，而是有客觀邏輯規則可循。
拉卡托斯採取介於波普和孔恩之間中性的立場，強調並非關鍵性實驗 本身導致了概念改變。拉卡托斯認為一個理論的拋棄並非導因於「一個理 論和新實驗之間的衝突」，而是導因於和另有理論之間一個開放性的辯論。
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一個理論之所以會被捨棄，只有當它的擁護者逐漸瞭解另一套理論的好處 而繼續堅孚他們自己的理論的壞處時。
以歷史脈絡的觀點觀之，拉卡托斯指出理論的發展並非一個完全取代 另一個，被取代的那一個尌完全消失；拉卡托斯認為呈現的陎貌應該是多
以歷史脈絡的觀點觀之，拉卡托斯指出理論的發展並非一個完全取代 另一個，被取代的那一個尌完全消失；拉卡托斯認為呈現的陎貌應該是多