科學過程技能

科學過程技能的分類方法以美國科學促進會 (AAAS - American Association

for the Advancement of Science) 在一九六Ｏ年代所制定的 SAPA (Science – A Process Approach) 課程標準最為各國所採用。我國於民國六十四年所公佈的國民 小學課程標準即依據 SAPA 課程標準所制定；日本亦將 SAPA 課程標準修改為「探 究的過程」使用於中小學的課程中；歐洲各國也廣為接受 SAPA 的課程標準（魏 明通，1997）。另外，我國目前實施之九年一貫自然與生活科技能力指標也是參 考 SAPA 標準制定。

美國的 SAPA 課程標準將科學過程技能分為基本過程技能與統整過程技能兩 部分。基本科學過程技能共有八種，分別為：觀察、應用空間與時間關係、分類、

應用數字、測量、傳達、預測、推理；統整科學過程技能則分五項：控制變因、

解釋資料、形成假設、提出操作型定義、實驗。以下概述魏明通（1997）對十三 項技能的定義：

1. 觀察：這是最基本的過程，也是進行任何科學研究必要的過程。常見的觀察

活動有：（1）以視覺、嗅覺、聽覺、味覺及觸覺等感官從事觀察；（2）定 量的觀察─將觀察結果量化，例如以 10 公分表示一支粉筆的長度；（3）變 化的觀察，例如觀察白糖溶於水後的變化；（4）比較的觀察，例如顏色差 異的比較；（5）使用儀器的觀察，例如用放大鏡或顯微鏡來觀察無法以肉 眼直接觀察的現象。

2. 應用空間與時間關係：探討自然現象與空間的關係或其與時間的變化關係，

例如：圖形、對稱、運動及速率變化等之探討。

3. 分類：指用於整理所收集的事物或資料的過程，必需找出能夠觀察的特性做

為分類的基準，例如將物質依存在的形式分為固態、液態及氣態。

4. 應用數字：從事科學活動常會涉及數字的應用，例如：長度、質量、時間、

溫度或體積等測量活動。測量會有誤差，故應用數字需包括求平均值技巧。

5. 測量：以指定的單位進行測量是從事科學探究的必備技巧，測量的技巧不僅

包括正確選擇測量工具，還要能計算測量所得，並判斷何時可用近似測量來 代替精密測量。

6. 傳達：清晰、精確且公正地傳達資料或探索結果是從事科學工作的基礎。口

頭、文字、圖表、數學式及各種視聽媒體為常用的傳達方式。

7. 預測：針對具規律性及週期性變化的現象，常根據系統性的觀察及測量來做

未知現象的預測。學生可藉由對預測結果的檢驗，來培養檢驗預測可靠程度 的能力。

8. 推理：推理是對觀察結果的解釋。推理必須根據觀察，對相同的觀察資料，

常會有不同的推理。觀察者常需從不同的推理中，選擇最可靠的推理，推理 的結果也常因新的觀察結果而修正。

9. 控制變因：在可能影響觀察變項的眾多變因中，僅操緃其中一項變因，將其

它變因保持不變，藉此得到操縱變因與觀察變項間可靠而有再現性的結果。

10. 解釋資料：係指針對所收集的資料，加以整理、分析、研判並解釋的過程。

11. 形成假設：「將觀察的事實做一般性的概括，或將推理作歸納性的解釋，就 是所謂的形成假設。」（頁 181）所形成的假設不一定正確，因此必須經過 驗證，驗證過程若未發現有任何不支持假設的觀察時，即可接受其為已經驗 證的假設而可形成為概念或定律。反之，若出現不支持假設的驗證觀察時，

所形成的假設必須修正或放棄。

12. 提出操作型定義：以明確指出測量某一現象的操作方法或步驟的方式來為該 現象提出定義，稱之為操作型定義 (operational definition)。定義中必需說明

需要「操作什麼」以及需要「觀察什麼」，例如「智力代表一個人的聰明程 度」屬概念定義，而「智力係指受測者在魏氏兒童智力量表上的得分」則包 含如何操作（以魏氏兒童智力量表來施測）、以及如何觀察（從得分判讀智 力）的資訊，故屬操作型定義。

13. 實驗：指實驗的規劃與進行，包括提出問題、形成假設、找出變項、為變項 提出操作型定義，接著設計實驗、進行實驗、並解釋實驗結果。