第二章 文獻探討
第一節 科學的發展與探究
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第二章 文獻探討
本章的文獻探討主要論述科學的意義與發展、語言與科學、鷹架理論、
現今語言教學以及知識建構理論為支持本研究重要之依據。
第一節 科學的發展與探究
壹、 科學知識社群
科學的英文翻譯「science」，源自於拉丁文的「scientia」，指「知識」
之意， 哲學家 K. R. Popper 在其著作 The logic of Scientific Discovery 中指 出：「科學是一種動態的，且不斷演變的過程，而科學知識的發展有四個 重要的面向：提出問題、猜測、反駁、產生新的問題」(Popper，1959，頁 113)。Popper 對科學知識的重新詮釋改變了大眾對科學知識的看法，從原 本的「不可否定」、「高度專業」轉向為「可否證性」(falsifiability)、「可 檢驗性」(refutability)。而這項轉變也讓我們瞭解，科學知識是一種動態且 是不斷演變的過程；科學知識是可以被重新檢視、驗證的。
一門趨於成熟、有深度的科學知識，須通過種種不同的考驗，如：接 受實驗、不斷的被推翻及修正。科學家在這個複雜的世界裡探索各種自然 現象及科學知識的同時，往往是經由觀察周遭諸多事實中，形成一個規律 原則，藉由這個規律原則的提出釐清一個暫時性的假設，如果假設再經過 實驗的驗證後，便可進一步形成一個初步的理論；反之，如果假設為反向 的結果，則需再進行修正原先的假設，在這些不斷的反覆驗證、提出新假 設的科學程序便是促使科學發展趨向成熟、精緻的準則之一。
另一位科學史學家 Thomas S. Kuhn，在 Popper 提出的「可否定性」及
「可實驗性」的論述後，繼而提出了「典範」（paradigm）、「常態科學」（normal science）等重要的概念(Kuhn，1962)，Kuhn 認為一門科學知識的發展並非空穴 來風，而是有一定的脈絡可循，一個以科學知識為發展目標的社群，其成員必須 要有共有的信仰、價值、技術等能力才足夠形成一個科學社群的整體(Kuhn，1962)。
而這個整體的存在就是一種基本的「典範」，當新成員們要加入科學社群時，必
須要先從研究典範開始著手，而且要遵循相同的規律及程序，往翻新科學知識的 路邁進。「常態科學」的發生，並不以發現新現象為主要目標，而是藉由典範的 概念及延續，達到一種社會式的互動，在經驗較豐富的科學家的帶領下，尋找理
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而從環境中體驗新經驗並融合於既有的舊經驗即為「同化」 (assimilation)、
改變自己的認知結構去適應環境的需求為「調適」(accommodation)，這些 都是學習者適應環境的方法之一(Piaget，1950)。爾後 J.S. Bruner 的表徵系 統理論(system of representation theory)便深化了 Piaget 的認知理論，即主張 學習動機(motivation)、結構(structure)、順序(sequence)、增強(reinforcement) 等四大項原則(布魯納，1995)，動機原則主要是鼓勵學生在學習時要有動 機，學生必須要喜歡學習，且願意學習，教學才能達到一定的效果；結構 原則強調教材結構要有組織，再以直覺和分析誘發學習者內省自我的能力，
順序原則主要是配合學習者的學習發展再搭配教材的性質，由具體到抽象、
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究(inquiry)一詞可當作名詞與動詞使用，英國牛津字典( Oxford English dictionary，1989)上可以解釋為詢問、調查、查究等意。學習科學等於是說 科學而「說」就是探究的方式之一，探究源自學生日常生活經驗的真實問 題，也是科學的核心，在科學教育中應提供許多探究自然的機會，使學生 在探究的過程中理解科學概念的意涵、科學知識的發展，進一步培養科學 探究的技能與科學文化(Lemke，1990)。Duschl(1990)指出，現今教育強調的是把科學當作「辯護知識」的過 程，驗證我們已經知道的，權威地認為某項理論就是真理，至於科學知識 產生的過程及如何產生，常常被忽略，Duschl 在科學學習歷程的批判上，
提倡教學者應該在教學上說明科學家是如何得知一個科學理論，或理論的 產生情形，才不會讓學生誤以為科學知識的成長是一個常態的、線性累積 且不可改變的過程。「科學教育如果只有用介紹科學知識的單純方式介紹 科學，往往導致學生對科學有單純化的印象」(Millar，1987，頁 39)，這說
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明了，科學的探究歷程必須讓學生了解新舊典範的遷移，其中包含了概念 及方法的改變，讓學生了解這些改變，才能導正學生了解科學知識的本 質。
肆、 科學問題
「科學是一種解決問題的活動，而科學的流程，只有透過問題的形成，
才能獲得瞭解。」 (Simon，1992，頁 3)。每個人都有與生俱來的好奇心 和求知慾，因此自然而然會試圖去探索外界的自然現象，這些問題能促使 人們觀察外在自然的事物，觀察的過程中，經過一段時間的「嘗試」與「修 正」後，憑著這些累積的經驗形成常規或慣例，逐漸演變成一套有系統、
有組織的知識體系(洪文東， 1999)。
「提問就是一種建構知識的形式，當學習者無法回答所建構的問題時，
就表示他們對文章及所學內容並不了解」(King，1989，頁 367)；因為無法 了解，所以個體無法去查覺、進行觀察，就不認為有提問的必要，而科學 問題的發現是推動科學進步的力量，在科學探究的活動中，提問可以引導 個體持續地去尋找新問題甚至引發更新穎、富創意性的想法。所以提問並 不侷限於教科書上的知識，也可能是生活中，長期的疑慮或還未給予合理 解釋的問題。學生的提問在學習過程中具有重要的意義，能促使學生理解、
延續、深入的學習。