國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
第一章 緒論
本章主要針對研究動機、目的與設計進行說明，共分為四節，包括研究動機、
研究研究目的、關乎本研究的重要名詞釋義與可能的範圍限制。
第一節 研究動機
美國科學促進協會（American Association for the Advancement of Science [AAAS]）（1989）指出，因為世界性問題──例如人口增長、環境汙染、社會衝 突或貧富差距等──加遽，為思考這些現象，科學素養應該成為所有人都具備的 素質，而科學教育則是培育科學素養的重要關鍵。近年來，科學教育者與科學教 育機構開始重視學生科學素養的養成（AAAS, 1993; National Research Council [NRC], 1996），美國科學促進協會及我國九年一貫課程綱要，都將科學素養的 提升，列為科學教育的目標之一。
科學素養的核心議題之一是學生對「科學本質」的理解──即根本性地探討 科學是什麼，知識、理論從何而來。而這也是科學教育學者、科學教育機構與研 究者的重要教育目標之一。提升對科學本質理解的優點，學者各有其看法：微觀 角度而言，能增進學生學習科學的動機與學習方式，巨觀角度之下，有助於培育 學生對資訊及社會議題的批判思考能力。然而，提升學生對科學本質的瞭解，雖 已成為自然科學教育上的重要目標，但歷來至近年的研究多指出，許多教師仍具 備不完整的科學本質觀（許玫理、郭重吉，1993；Abd-El-Khalick, Bell, & Lederman, 1998; Gallagher, 1991）。教師具備的觀念，除與其教學行為及語言有所關聯，更 可能進一步影響學生對科學本質認識的面向，甚至學生學習科學的方式，及對科 學價值的看法。換言之，對科學本質不完整的認識──對科學持有「絕對客觀、
實徵、不變」的觀點──常導致許多學生習慣使用記憶背誦而非理解的方式學習 科學。因此，學生常常在習得大量知識後，因為不了解科學與生活以及問題解決 的關聯性，不知該如何實際應用，其學習動機降低，最後甚至放棄學習。為此，
如何營造一個能使學生靈活及主動學習的教學環境，並使學生在教學活動中，建 構對科學本質深層、而非因記憶背誦產生的表面理解，是值得探討的主題。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
在科學本質相關研究中，「科學理論」是一個時常被忽略的議題。多數研究 著重於科學本質的測量，但Chuy（2010）等人的研究卻指出，許多學生之所以沒 辦法達到對科學本質的完整理解，是因為他們不重視理論在科學本質中的角色
（Chuy et al, 2010）。此外，科學作為一種知識產生的過程（NRC, 1996），理 論作為科學探究的產出，了解理論被產出的過程，將有助於學生認識與反思「知 識」的存在與價值。為此，在科學本質中，本研究著重於理論本質之探究。
隨著資訊科技與國際化之發展，當世界被轉型為一個「知識社會」（knowledge society）（Drucker, 1968; 轉引自 Hong, Scardamalia, & Zhang, 2010），未來社會 所需要的，將不再是只具備「專業技術」的人才，「有創造力、具同理心、能觀 察趨勢並為事物賦予意義」的人將成為未來社會的主流族群（Pink, 2006）。因 此過去、甚至現今仍蔚為風行的傳統講述法，在考試取向之下，強調使學生記憶 背誦以達到紙筆測驗高分的教學方式，要塑造下一代成為二十一世紀具備競爭力 的人才，顯然是遠遠不足的。換言之，在強調創造力、合作能力、批判思考的未 來需求之下，對學習的認知將必須跳脫「學習作為獲知」（learning as acquisition），
進入「學習作為知識創造」的時代（learning as knowledge creation）的階段（Hong, Scardamalia, & Zhang, 2010）。
因此，使學生有機會與能力，思考「知識」所扮演的角色與功能，從科學理 論本質中探討理論是什麼、理論的建構過程與想法價值，本研究嘗試顛覆傳統紙 本與教師單方面講授的方式，利用建構取向的知識翻新教學法（knowledge building pedagogy），使學生在課程中扮演類科學家的角色進行科學探究，對科 學本質中，尤其是科學知識到理論，進行實際觀察、推理、翻新與創造。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
第二節 研究目的與待答問題
本研究之目的在於了解，藉由電腦支援協作學習環境，及以知識翻新教學法 為中心規劃的教學設計下，學生是否能在修習課程之後，對科學理論本質產生更 傾建構取向的轉變。以此為研究目的，所列研究問題如下：
1. 藉知識翻新教學法與電腦支援協作學習，學生對科學理論本質理解是否更偏 向建構取向？
(1) 學生於學期前後，對科學理論本質理解情形如何？
(2) 學生經由本教學設計後，於學期後對科學理論本質理解，是否產生轉變？
2. 學生於電腦支援協作學習環境中的活動內涵及科學探究中所呈現的科學概 念層次如何？
(1) 學生在電腦支援協作學習環境中，科學探究活動情形如何？
(2) 學生在電腦支援協作學習環境中，科學探究活動中呈現出的科學概念層 次如何？
3. 學生對科學理論本質之理解，與其科學探究中呈現的科學概念層次，和學生 平台合作參與程度是否有關連？
(1) 學生在電腦支援協作學習環境中，活動種類如何？
(2) 學生對科學理論本質理解轉變程度，與學生在平台活動參與程度是否有 關？
(3) 學生對科學探究活動中所呈現的科學概念層次高低，與其平台活動參與 程度是否有關？
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
第三節 重要名詞釋義 1. 科學理論本質（nature of scientific theory）
科學理論本質，即為對科學理論基本思考如：什麼是理論、理論如何產生、
理論的功能為何等議題，所具備的詮釋或看法。受到科學哲學的影響，對理論本 質也可能有偏向早期邏輯實證取向，或當代建構主義取向的認識。
2. 電腦支援協作學習（computer-supported collaborative learning）
電腦支援協作學習旨在了解學生如何在電腦的協助之下共同學習。有別於單 純「在教學中使用電腦」，電腦支援協作學習更強調能夠如何藉由電腦，使學習 者彼此互動，達到共同成長的目的。
3. 知識翻新教學（knowledge building pedagogy）
知識翻新教學法強調社群（community）共構與想法翻新的重要性。以想法
（idea）為單位，關心生活中的真實問題而非教科書內容，認為想法可以透過社 群成員間的彼此對話，與社群共同支持而不斷成長。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
第四節 研究範圍與限制 一、 研究範圍
(一) 研究對象
本研究旨在探究植基於知識翻新教學法上，學生於電腦支援協作學習環境中 對科學理論本質理解的轉變情形如何。為此選擇之研究對象為臺北市某國立大學，
修習「自然科學概論」此門選修課程的大學生，學生構成以教育學系為主。本門 課教師受知識翻新教學法薰陶已久，教學設計理念皆以知識翻新教學法為出發點，
而學生在課後將於本門課所提供的知識論壇（Knowledge Forum）上進行科學探 究、理論建構活動。
(二) 研究內容
教師課堂教學內容以自然科學範疇為主，要求學生於平台上進行自然科學相 關問題之討論，其討論內容及平台活動情形，為本研究內容之一。除此之外的研 究內容也包含學生於學期初及期末回答的開放式科學理論本質問卷。
二、 研究限制
本研究旨在了解學生經由本教學設計後，能否達到對科學理論本質更完整的 理解，研究過程求多方考量，力使結果趨近客觀，然仍未能避免人為或環境因素，
相關限制將敘述如下。
(一) 研究樣本之限制
本研究以方便取樣之方式，選取臺北市某國立大學修習自然科學概論課程之 大學生為研究樣本。在未能真正隨機取樣考量下可能產生之誤差，對本研究結果 之推論與解釋，有其限制性。
(二) 研究方法之限制
本研究主要以量化方式分析學生於平台貼文及問卷回應內容，由於未能取得 學生或教師於教室中互動紀錄或學生口述想法，所分析之結果未能解釋學生的改 變與否，與平台及教室教學活動交互作用、影響程度如何。換言之，本研究必須
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
考量但未能回答：學生的改變是否單純由平台活動造成，而未有教師教學、教室 互動因素參雜其中。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University