第二章 文獻探討
第二節 科學素養
1980 年代前後，美國掀起一波科學教育改革風潮，改革重點由過去「全力 培育科學人才」轉為「全民科學素養的提升」。影響所及，英國、加拿大、澳洲、
紐西蘭、日本、印度等國紛紛以此做為科學教育改革的目標（林樹聲，1999）。
在現今科技日新月異的環境中，除了帶來高科技的便利，也衍生許多社會的問題，
因此，更需要具有科學素養、科技認知、適合生存於充滿挑戰的社會公民，也是 科學教育的重要目標（王美芬、熊召弟，1995）。
以下就科學素養的重要性、內涵、評量方式，一一敘述。
壹、
科學素養的重要性
「科學素養」一詞，首先出現在美國學者 P. D. Hurd 在 1958 年發表之「科 學素養：對美國學校的意義」（Scienctific Literacy : It’s Meaning for American School）一文中，文中提及：科學素養為科學教育的新目標（DeBoer, 2000）。「素 養」（literacy）字義上指的是讀、寫的能力，後來則延伸為「能掌握文化上重要 訊息的過程」，或「能自由且廣泛的解讀所選擇的知識和訊息」（引自林樹聲，1999，
18 頁）；素養也形成共通的符號系統，以傳遞或分享知識、訊息（靳知勤，2007）。
科學素養簡單來說，就是具有科學的相關知識，並且能與他人溝通。
培育「有科學素養的公民」有何重要性？可從個人及社會二方面加以分析。
(一) 從個人的角度而言
在科學技術高度發展的現代社會中，生活每個角落都有科技的應用。
我國教育白皮書中揭櫫之科學教育的目標，即是讓每位國民樂於學習科學 並能了解科學之用、喜歡科學之奇、欣賞科學之美（教育部，2003，頁 9）。
第一層次即是知識的成長，獲得有用的科學知識，並能運用科技產品。第 二層次則是生活的實用面向，如：理性判斷訊息的正確性，或利用科學方
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法解決問題並改善生活，第三層次應屬於情意領域的體會，例如：喜歡科 學探究的方法、欣賞科學的發現或發明，或是覺得科學很有趣（林樹聲，
1999）。
(二) 從社會的角度而言
科學、科技及社會三者互動愈加頻繁，公民的科學素養普遍提升，有 助於減少迷信而不理性的行為，對科技發衍生的問題，甚至是社會的問題，
能針對科學性議題有效參與討論，並運用理性做出決策。如此，國家的競 爭力得以提高，經濟也能發展，社會因此繁榮（林樹聲，1999）。
貳、
科學素養的內涵
然而，科學素養本身是一個廣義的概念，截止目前為止，仍沒有普遍被大眾 接受的明確定義（Bybee, 1997）。從 1960 年代開始，許多學者就陸續對科學素養 提出不同的看法，顯示科學素養的向度及內涵是動態的，隨時間及科學的演變而 改變，因此，科學素養也是一個必需的概括概念（DeBoer, 2000）。
研究者整理國外學者對科學素養內涵提出不同的看法，如表 2- 1：
表 2- 1 國外學者對科學素養面向與特質的看法 Pella（1967）
1. 科學和社會互動的關係 2. 科學的倫理
3. 科學的本質 4. 概念的知識 5. 科學和技術
6. 科學的人文面向（Science in the humanities）
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表 2- 1 國外學者對科學素養面向與特質的看法(續) Showalter（1974）
1. 科學的本質 2. 科學中的概念 3. 科學的過程 4. 科學的價值 5. 科學和社會
6. 對科學的興趣（Interest in science）
7. 與科學有關的技能 Shen（1975）
1. 實用的（practical）科學素養：能將科學或技術的知識、技能應用到生 活上。
2. 公民的（civic）科學素養：能了解科學和技術所引發的社會爭議，並 提出思慮（considered）後的見解。
3. 文化的（cultural）科學素養：了解科學是人類人化成就的一部分。
Miller（1983）認為科學素養的程度對科學政策之決策有很重要的影響，
並定義「當代處境」（contemporary situation）的科學素養由三個面向組成：
1. 了解科學過程及方法
2. 了解重要的科學名詞及概念 3. 覺察科學和技術對社會的影響 Shamos（1989）
1. 文化的科學素養：在社會交流的過程中，能夠認識基本的科學詞彙。
（被動）
2. 功能性的科學素養：能使用科學詞彙，閱讀、書寫或與他人對談。（主 動）
3. 真正的科學素養：了解科學的本質，知道科學基礎的核心理論如何演 變而來。
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表 2- 1 國外學者對科學素養面向與特質的看法(續)
美國科學促進會（American Association for the Advancement of Science,簡稱 AAAS, 1989）
1. 科學、數學、技術的本質
2. 物理情境（The physical setting）與生活環境 3. 人類本身（The human organism）與人類社會 4. 設計的世界（The designed world）
5. 歷史的觀點
6. 共通的主題（Common themes）
7. 心智的習慣（Habits of mind）
美國國家研究理事會（National Research Council,簡稱 NRC, 1996）
1. 做為探究過程的科學（Science as inquiry）
2. 物質科學 3. 生命科學 4. 科學與技術
5. 科學在個人和社會的觀點 6. 科學的歷史和本質
Bybee（1997）
1. 名義性科學素養（nominal literacy）：對科學概念及專有名詞具初步認 識，但可能產生錯誤的知識或迷思概念。
2. 功能性科學素養（functional literacy）：能閱讀簡單的科學性文章，並 能正確使用科學術語。
3. 概念化科學素養（conceptual literacy）：能理解科學概念架構、過程與 技能、學科間的架構關係、組織原則及科學的過程。
4. 多面向科學素養（multi-dimensional）：廣泛了解科學和科技概念的結 構、和其他學科的關連性、科學的歷史與本質、社會情境中的科學。
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表 2- 1 國外學者對科學素養面向與特質的看法(續)
經濟合作暨發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development,簡稱 OECD, 2006）委託案─學生能力國際評估計畫（The Programme for International Student Assessment,簡稱 PISA），定義科學素養 為（林朝祥，2008）：
1. 當面臨科學相關議題時，能夠使用科學知識（scientific knowledge）去 發現問題、形成新知識、解釋現象、並得到以證據為本位的
（evidence-based）結論。
2. 能夠明瞭科學是人類經由探究所形成的知識。
3. 能夠察覺科學和技學深深的影響我們周遭物質的（material）、符號的
（intellectual）以及文化的（cultural）環境。
4. 願意以公民的身份參與和科學相關的社會議題或科學想法（ideas of science）。
資料來源：研究者自行整理
研究者整理國內學者對科學素養內涵提出不同的看法，如表 2- 2：
表 2- 2 國內學者對科學素養面向與特質的看法 許良榮（1991）
1. 科學知識本質 2. 科學過程技能 3. 科學概念
4. 科學概念與價值觀 5. 終身學習
6. 科學、技術、社會交互關係 7. 科學與人文
8. 科學倫理
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表 2- 2 國內學者對科學素養面向與特質的看法(續) 魏明通（1997）
1. 熟悉自然世界並尊重自然
2. 具備科學思考方法、過程技能及科學概念，並能應用於生活中 3. 了解科學的本質與科學應用對社會、環境的交互作用，並具有問題解
決能力
4. 對自然環境培養更積極的觀點，並終身不斷的持續進行。
歐陽鍾仁（2000）
1. 了解並能正確運用科學概念
2. 探討及解決問題時運用科學過程的技巧 3. 了解科學的本質及科學的事業
4. 了解科學、科技與社會三者的關係 5. 具備發展科學的實用技術
6. 把探究科學當作終身的嗜好 7. 有嚴正的科學態度和價值觀 教育部（2003）：
1. 科學探究能力與科學過程技能的訓練 2. 科學知識與概念的理解
3. 科學態度 陳文典（2003）
1. 概念與技術認知 2. 探討與思考智能 3. 應用科學解決問題 4. 科學精神與態度
資料來源：研究者自行整理
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概念的知識、科學和技術（Pella, 1967）
科學中的概念（Showalter, 1974）
了解重要的科學名詞及概念（Miller, 1983）
物質科學、生命科學、科學與技術（NRC, 1996）
科學內容知識（KOS）（OECD, 2006）
科學概念（許良榮，1991）
科學的本質（Pella, 1967）
科學的本質（Showalter, 1974）
了解科學過程及方法（Miller, 1983）
功能性的科學素養、真正的科學素養（Shomos, 1989）
科學、數學、技術的本質、歷史的觀點（AAAS, 1989）
做為探究過程的科學、科學的歷史和本質（NRC, 1996）
名義性科學素養、功能性科學素養、概念化科學素養
（Bybee, 1997）
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表 2- 3 科學素養內涵(續)
科學本質知識（KAS）（OECD, 2006）
能夠明瞭科學是人類經由探究所形成的知識。
與科學有關的技能（Showalter, 1974）
實用的科學素養（Shen, 1975）
使用科學證據能力（OECD, 2006）
當面臨科學相關議題時，能夠使用科學知識（scientific knowledge）去發現問題、形成新知識、解釋現象、
科學和社會互動的關係（Pella, 1967）
科學和社會（Showalter, 1974）
覺察科學和技術對社會的影響（Miller, 1983）
物理情境與生活環境、人類本身與人類社會、設計的 世界、共通的主題（AAAS, 1989）
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（material）、符號的（intellectual）以及文化的（cultural）
環境。（OECD, 2006）
對科學的興趣（Showalter, 1974）
心智的習慣（AAAS, 1989）
對科學有興趣、對科學學習有信心（OECD, 2006）
終身學習（許良榮，1991）
把探究科學當作終身的嗜好（歐陽鍾仁，2000）
科學與人文
科學的人文面向（Pella, 1967）
科學的價值（Showalter, 1974）
文化的（cultural）科學素養（Shen, 1975）
支持科學的探究（OECD, 2006） 學想法（ideas of science）。（OECD, 2006）
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表 2- 3 科學素養內涵(續)
科學概念與價值觀、科學倫理（許良榮，1991）
對自然環境培養更積極的觀點，並終身不斷的持續進 行（魏明通，1997）
有嚴正的科學態度和價值觀（歐陽鍾仁，2000）
科學態度（教育部，2003）
科學精神與態度（陳文通，2003）
資料來源：研究者自行整理
科學素養常涵蓋在一個事件的各面向中，以核能為例：核能的原理及應用應 屬科學知識範疇；要不要興建核能發電廠，如何評估對經濟的影響、對環境的衝 擊，兩者應如何權衡，則必須運用科學知識去解決問題，屬科學能力層面；持續 關注核能的研究，研發減少對環境影響的新技術，例如研發沒有核廢料問題的核 融合發電，或是減輕核廢料輻射汙染的新科技，則為科學態度。
「科學知識」是科學素養的基礎，具備了足夠的科學知識、過程技能，了解 科學的原理概念，才能破除迷思，懂得理性思考。「科學能力」則是運用科學知 識及技能於生活上，從個人的問題解決能力，到社會、環境議題的討論，並佐以 科學證據加強論述的說服力等，皆可屬之。「科學態度」是秉持科學一貫嚴謹、
講求證據、富好奇心的精神，樂於研究事物的本質及問題的核心，對社會、環境 有責任感的良好價值觀。
參、
科學素養的評量方式─PISA 科學素養試題
由於科學素養的定義不盡相同，研究對象的學習階段也有落差，在實徵性的 研究中所使用的評量工具，幾乎都是由研究者根據定義的科學素養面向，自行設 計問巻，較少有效的評量工具（黃怡婷，2009）。