科學解釋教學實務

一、科學解釋的教學

近年來，國內外的科學教育皆強調探究學習、科學解釋的重要性（AAAS, 1993；NRC, 1996）。讓學生學習科學解釋的建構是科學學習很重要的實務活 動，透過科學解釋可以建立對科學知識更清楚的理解（Duschl & Grandy, 2008）。

Kuhn（1991）調查兒童和成人建構論述的能力，發現建構論述對他們而 言都不容易。他們對於主張和證據之間的配合是有困難的，因此，學生對於 科學解釋的學習，需要教師的支持。McNeill 和 Krajcik（2008）的研究中發現 教師實施科學解釋教學有四種方式，以及教師不同的教學方式，對學生學習 科學解釋建構之影響，分述如下：

說明科學解釋的定義：教師若能明確的說明科學解釋的定義及三個組 1.

成：主張、證據、推論，學生能建構更佳的解釋。

說明科學解釋的理由：讓學生了解為何提出證據和推論可以使解釋更 2.

有說服力，討論科學解釋背後的理由，可以幫助學生學習建構科學解 釋，若教師沒有討論科學解釋背後的理由，學生可能只會知道科學解

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釋的組成是主張、證據和推論，但卻不知如何應用，對科學解釋的學 習會產生負面的影響。

示範科學解釋：示範像科學家的行為，例如：教師示範從數據去推論 3.

的方法，可幫助學生學習如何分析數據，此外，提供好、壞兩種論證 的例子，可幫助學生了解什麼是好的論證。

連結科學解釋和日常的解釋：用學生的語言、文化經驗去傳達學術的 4.

內容，可使內容讓不同程度的學生更容易接受。此外，學生是由日常 對話去理解科學對話，為了去幫助學生理解並學習科學對話，教師需 讓學生認知這兩種對話的不同和相關之處，並從學生的日常對話與科 學對話去建立連結。

二、教學實務中對科學解釋的混淆

一直以來在科學教育的領域中，「科學解釋」這個語詞並未被完善的定 義，由於對於「科學解釋」的本質和功用之了解不夠以及定義不清楚，導致 科學教育工作者新進教師在指導學生科學解釋時，產生教學上的困難（Braaten

& Windschitl, 2011；Zangori & Forbes, 2013）。在許多教學實務中，也發現許 多現職教師在課堂上教學的重點是讓學生重複自然現象觀察結果的描述、做 觀察的練習活動，或是一些基礎的實驗，並沒有致力讓學生學習對於現象的 科學解釋（NRC, 2007；Osborne & Dillon, 2008）。

例如：在 Sampson 和 Blanchard（2012）訪談國中教師的研究中，發現很 多教師在解釋實驗結果的時候，會依賴他們原先具有的學科知識去解釋，而 非採用實驗中合理的數據；或者是僅提出一個主張，但又沒辦法解釋現象與 主張之間的關聯性。Zangori 和 Forbes（2013）的研究中也發現，教師若本身 對「建構解釋」的意義說明有困難時，在科學解釋的教學也會有困難。由於 他們對於科學解釋定義模糊不清，把「描述證據」當作一個完整的「解釋」，

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於是在指導學生建構科學解釋時，經常只是讓學生描述證據而非建構科學解 釋。

為了改善上述的現象，Braaten 和 Windschitl（2011）認為要對於科學解 釋的本質提供更多的指引，以及更清楚去了解教師和學生如何產生科學解釋 的過程。唯有當我們對語言和意義清楚，才能有助於溝通以及新觀念的發展，

若對於詞語的缺乏明確的基礎概念，除了會妨礙有效的溝通，在教學上，還 會造成活動本質定義的困難（Osborne＆Patterson, 2011）。

三、教師的科學解釋能力

科學教育白皮書（教育部，2003）指出科學教育品質的優劣繫乎科學教 育教學教師素質之良窳。彭文萱、林容妃和陳景期（2012）探討國小優質科 學教師所應具備最重要的能力是「自然科之教學專業知能」，其次為「自然 科之專門學科知能」及「自然科之班級經營與實驗室管理能力」。

1995 年師資培育制度進行大幅度的改革，師資培育系統由輔育制改為市 場競爭，然而，在師資培育開放十幾年之後，調查國小師資主修數理比例雖 然較五十年前提升，但也僅占 25.4％（吳麗珍、鄭碧雲、段曉林、郭重吉，

2011）。此外，目前台灣在小學階段的教學還是以包班制為主，一名級任導 師必頇同時兼備多種科目的學科內容知識及教學知識；即使中、高年級的自 然科是由科任老師或兼任行政工作的老師來擔任，在國小現場，考量配課的 方便性，不一定會安排理工背景之教師擔任自然領域的教學。況且，由於近 年來少子化的衝擊，教育單位為了避免減班後，導致札式教師的超額，紛紛 對於教師缺額進行控管，以研究者本身所任教的國小為例，多以聘任代課教 師或鐘點教師來解決教師人力不足的問題。

自然與生活科技領域是國小教師們普遍認為比較難以勝任的科目，究其 原因不外乎學科背景廣泛，除了教師的學科知識是基本需具備的能力，本身

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還需有相當程度的科學方法，亦即要有能力引導學生進行科學探究的思考，

以及熟練地處理科學活動的學科教學能力。

科學解釋在科學教育改革中扮演著核心作用。如何解釋自然現象與其具 備的科學概念有密切的關係，若先備知識不足，則難以期望能提出合理、合 邏輯的科學解釋（許良榮、羅佩娟，2009），也就是說，教師的學科內容知識 是科學解釋能力的基礎，而教師本身的科學解釋能力亦是有效教學的基礎，

因此，欲建立有效的科學實務學習，探討不同背景的國小教師的科學解釋能 力有其必要性。