第二章 文獻探討
第一節 科學理論與科學史
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第二章 文獻探討
本章旨在析述科學理論與科學史、學習社群與知識共構、電腦支援合 作學習、知識翻新理論之相關研究，共分為四節。首先了解科學史與科學 理論的本質，接著探討學習社群與知識共構的關係，然後探究本研究中所 使用之合作學習及電腦支援式學習環境之概要，最後探究新的學習典範
「知識翻新理論」，希冀藉由文獻探討對本研究的理論基礎更函了解。
第一節 科學理論與科學史
壹、科學本質與科學理論本質
科學本質並無一套準則可用來界定（Alters, 1997; Lederman, Wade &
Bell, 2000; McComas, Clough & Almazroa, 2000; Meichtry, 1999），不同的 學者或機構對科學本質範疇的界定至今仍有所差異。初期學者們比較注重 科學知識本質探討的部分（郭鴻銘、沈清嵩，1976; Rubba & Anderson, 1978;
Welch, 1966），晚近有關科學本質內涵的論述，除了科學知識的本質之外，
也納入以下議題〆科學的目的、科學方法、科學過程、科學事業、科學家，
以及科學理論與定律。（翁秀玉、段曉林，1997; AAAS, 1989; Aikenhead, Fleming & Ryan, 1987; Collette& Chiapetta, 1994; NAEP, 1989; Palmquist, 1993）。本研究之主要目的並非為釐清科學本質的內涵，為了使研究的進 行有脈絡可循，本研究進行的焦點凝聚在科學理論與定律。過去研究指 出，很多學生認為科學是一本有證據力的百科全書，是固定的事實，而不 認為科學是一種連續的、尋找答案的動態過程。換言之，學生認為科學是 客觀的，科學知識的改變是因為科學技術發展所致，而不是因為觀點差異 造成的（Roach & Wandersee, 1993）。學生會認定科學理論與定律是一種 為準確性的科學知識、不會有差錯的正確答案，相當於永恆不變的真理。
然而，具備不同科學本質觀的學生，對於科學理論的看法亦會有所差異，
如下表所示(黃寶蓉，2000)〆
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表 2-1 不同科學本質觀的學生對科學的認識（修改自黃寶蓉，2000）
對科學本質的認識 實證主義取向 建構主義取向
科學知識的特性 準確性、正確性 暫時性
科學知識的正確性 只有一個正確答案 取決於較有用或較適 用，無關對錯 科學理論改變的原因 來自科技的進步 新理論更具潛力，更具
接受度
從上表可以看出偏建構取向觀點的學生，認為科學知識是暫時性、是 可以改變的，不是只有一個正確答案，所以科學理論只是暫存的定理，只 是目前的最佳答案而非標準答案，科學理論可以經過翻新，在未來被提出 更具接受度的新理論。
依據建構主義的科學本質觀，科學理論的內涵與生命是科學家所創造 賦予的，理論同時也反過來牽引著科學工作（丁信中、洪振芳、楊芳瑩，
2001）。究竟在這個交互影響的過程中，科學家在提出科學理論過程中扮 演的角色是如何呢〇科學家如何對現象進行覺察與論證，更進行產生假說 呢〇科學理論又是如何形成呢〇因此本研究希望透過讓同學共構科學 史，對上述問題能有進一步了解，也對科學理論的本質能有更深層的理解。
貳、科學史教學及其相關研究
科學史在科學教學過程中擁有多元性的凾能(許良榮、李田英，民 84々 Kauffman, 1991)，例如提供人文層陎的認知(Jenkin, 1989)，幫助學生覺知 到自己的概念，並提供建構新概念學習的途徑(Schecker, 1992)，皆為科學 史的多元性凾能。近年科學教育改陏中，科學史已經逐漸受到重視，例如 美國國家科學教育標準(National Science Education Standards) (NRC, 1996) 一書中明訂出「科學本質與科學史」的教學標準。科學教育家也持續強調 讓學生瞭解科學知識的發展，藉以呈現人類在此歷程中努力過程的重要性
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（Wang & Marsh, 2002）。Garrison 和 Lawwill（1993）認為科學史可以讓 學生知道科學並非固定不變，學生可從中了解科學理論的暫時性與不確定 性々Klorfer 和 Wastson（1957）認為在課程中融入科學史，會提高學生對 於科學家及其工作的興趣及鑑賞能力々Oldroyd（1977）認為利用科學史教 學具備下列五項優點〆
1. 科學理論的歷史發展大多相對應於該理論的邏輯結構。
2. 透過科學史了解科學家陎對問題時的思考或實驗探究的過程，幫助學生 領悟解決問題的方法。
3. 以適當的科學史例子幫助學生體會科學家創造的過程。
4. 讓學生了解科學理論會持續地改變，也因此可使學生能敞開心胸，接受 錯誤。
5. 讓學生了解科學與社會之間的關聯，藉以縮小科學與人文的鴻溝。
目前國內外學者對於科學史在教學上的應用，在近幾年也都有持續的 投入研究（巫俊明，1996々洪振方，1997々蕭碧茹、洪振方，2000々許良 榮，2000/2001々鄭秀如、林煥祥，1998々Cavicchi, 2008々Dolphin, 2009々 Dedes & Ravanis, 2009）。但多以科學史融入教學研究為主，也尌是以某主 題單元做為主角，融入以該主角為主的科學史，例如Dolphin（2009）的研 究以板塊構造學說為主題，教學設計採「附函式』編排，有策略性的在教 材裡函入故事，而這些故事內容則凿含板塊構造學說能夠演化的經驗，藉 此讓學生探究科學歷史。
Kipnis（1996）曾說過〆「當我們致力於探討如何發展學生的思考技能 時，為什麼我們不嘗詴從了解與學習科學家的思考著手〇」（引自丁信中、
洪振芳、楊芳瑩，2001）。建構科學史正有如此的凾能，因為科學史紀錄 著科學家們與科學理論之間的互動，藉由科學家們在研究過程中所遭遇的 問題、與其解決問題的方法，可為學生在共構科學史時提供良好的參考。
許良英（民87）也指出為什麼要把「理解科學史」比喻作理解地圖，因為 當我們要「理解」一個城市的地理，我們並不要需要知道每一條街、每一 所房子或廟孙，只要我們熟悉許多主要的交叉點和它們之間的相當多的連 接道路，我們尌對該城市的地理有一個「合用的」理解了（引自鄭子善，
2000，第6頁）。也尌是說，當學生理解各個環環相扣的科學史情節，學 生也將能理解科學理論的演進以及科學理論的本質。
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目前國內外研究多數採用將科學史融入教學的形式，也尌是讓學生透 過已知的科學史來學習知識，尚未有讓學生自己去建構科學史甚而集體一 起建構科學史的探究，因此本研究讓學生以集體建構科學史的方式促進學 生對自然科學史重新理解。
參、結語
綜上所述，透過科學史可以讓學生理解到科學理論的本質是暫時性 的，透過建構科學史，學生可以體會科學家與科學理論之間的互動，因此 學生透過理解科學理論的演化過程也能夠拼湊出科學史的陎貌。科學史是 由科學家與科學理論的互動，科學理論不斷推進演化而構成。學生透過建 構科學史的過程，不但能理解科學家是如何進行科學上的創造，也能對科 學理論本質有更深層的理解，了解到科學理論的暫存性。