第四章 研究結果與討論
第二節 虛擬教室融入科學史教學對學生科學本質觀的影響
對於學生在科學故事課程前後，其科學本質觀改變與否？本節依學 生在科學知識的本質：暫時性、累積性、公開性，科學探究的本質：實 徵性、觀察是理論蘊含的及科學事業的本質：科學社群的重要性，六個 本研究的科學本質主題的表現做討論。
壹、質性資料之分析
一、科學知識的本質
（一）科學的知識是經由時間累積而來的【暫時性】
儘管科學的知識是經久的，但它有暫時性的特性（McComas、
Clough 和Almazroa, 1998）。科學知識可能會因觀察工具的進步或出現 反例而受到質疑，隨時可能會被修改，或被更好的假說所取代，故科學 知識 是 具 有 暫 時 性及 可修 改的 特質 。因這 些科 學知 識必 須經常 面對質
疑、驗證，進而發現其錯誤的地方，再加以修改，甚至完全推翻，或證 實其合理之處而接受它。因此科學知識具有動態本質（dynamic nature of science）與暫時性本質（tentative nature ofnature）（Collette 和 Chiapetta, 1994）。
因此，當代的科學本質觀點是教師在教學時，不應視科學知識為唯 一的真理，要孩子以記憶的方式來學習。反而是教師要以引導的角色，
讓學生多思考、多探索，如同科學家在探究知識的過程中，以想像力去 假設，透過不斷的思考、探討去驗證修正自己的想法，使之趨近於完美。
故這正是科學知識具有暫時的特性。
在教學過程中，唯有老師不堅持標準唯一的答案，學生才有可能 在沒有權威的環境中，發揮想像力，擁有自己的想法。在氧氣的科學 故事中的相關情境中可以說明研究者所欲呈現「科學知識具有暫時性」
的特性：
情境：在「氧氣發現的故事」單元中，研究者與學生討學習單，
各位同學你認為科學知識是恆久不變，或是具有暫時性，
有可能會被修正？說明你的理由
君君：具暫時性。因為就像燃素說剛被提出來時一樣，科學的知識有時 只是被當時大多數人認同而已，並不是完整的全部啊！
師：再來呢？
君君：我們要繼續去探索更多的知識。
師：知識會不會被改變？
寧寧：會。科學家做實驗也許會有小小的錯誤，有人會做更準確的實驗 來做修正。
翰翰：史塔耳的燃素說理論也是被慢慢被修正，才發現燃燒的原因是氧 氣而不是燃素。
師：所以？
翰翰：所以很多我們所知道的科學的知識有可能都只科學中的一部分，
還有很多沒被發現，科學的知識是沒有止盡的。
（CR1020423，「氧氣發現的故事」單元）
在虛擬教室的發言中也可以看到其他同學的看法：
S1：「不會改變，因為那些是經由別人實驗過的。」
S2：「會改變。這些科學在世界上已經有人證明了，但以後科學更進步 了，所以也些科學可能會有新的研究結果。」
S3：、「會改變。因為科學家的實驗不一定都是對的」
S4：「有可能會，也可能不會，以後或許有新的定論，就可能改變。」
S5：「會改變。因為科技會越來越進步，許多機器會越來越發達，所以 有些科學可能會有新的研究結果。」
針對課程對於科學知識的暫時性這方面的呈現，這一部份主要是呈 現燃素說、一直到氧氣說這一連串的過程演變，希望藉由相關學說的演 變，讓學生瞭解科學知識並非永遠不變的真理。學生在這樣討論過程中，
很自然就會去思考「科學知識具有暫時性」的議題。學生在科學知識的 暫時性從原本認為科學知識是對的、不會改變，轉變成科學知識不一定 是對的而且有可能改變。
（二）科學的知識是經由時間累積而來的【累積性】
NAEP（1989）提及現代的科學理論是以過去的理論作基礎而得
來的，現代的科學理論是由社會、政治、方法、技術等方面日新月異 的進步而取代過去的理論。而國內的科教學者趙金祈（1984）也認為 科學研究的問題與工作，具傳統性。自古以來師徒間研究題目及成果 的相應承襲上，時常見到。科學研究的方法，譬如，歸納與演譯、直 觀與分析、假設與求證等，都行之有年，歷久彌堅，代代相傳。
科學知識的形成是科學家經過長時間的努力累積而成，非一朝一 夕或一蹴可幾的。所以在教學上，研究者透過科學史的融入課程更適 合讓學生體驗出，科學之所以有今天的成就，完全是許許多多科學家 前仆後繼的努力所致。
情境：在上完「氧氣發現的故事」單元後，研究者與全班進行討論，你 認為科學知識是如何形成的呢？
１.需要經過時間的累積２.馬上就可發現的 錡錡：需要時間的累積。
師：你認為需要時間的累積。為什麼？
錡錡：因為第一次出現的科學知識有可能是不正確的，所以需要經過不 斷的累積修正所形成。
君君：科學知識需要多次性的實驗和長時間去觀察。
霖霖：從氧氣發現的過程，我們可以知道，科學知識常常是從一次次的 實驗中，一點一點的發現累積出來的。
翰翰：如果沒有普里斯利發現純淨空氣的製造方法的話，那拉瓦錫或許 就無法發現氧氣了。
由學生在這樣討論過程中，學生可以理解科學知識的形成是科學家 經過長時間的努力累積而成，非一朝一夕或一蹴可幾的。
（三）科學家必須正確地發表他們所觀察到的科學現象，科學知識必須 公開的發表。【公開性】
新 的 知 識 必 須 被 清 楚 及 不 隱 瞞 地 報 告 出 來 （ McComas 、 Clough及 Almazroa, 1998）。翁秀玉（1997）也提到對科學本質的看法〞科學的研 究成果必須公開接受，以供其他科學家或後人可以複製研究及批判討 論〞。所以科學家必須正確地發表他們所觀察到的科學現象，科學知識 必須公開的發表。
情境：上完「氧氣發現的故事」，研究者提問：你認為科學知 識是否需要公開發表，讓大眾了解？為什麼？
缇缇：需要，這樣大家才會知道；如果你不講，這樣人家就不知道了。
恩恩：要，因為科學知識沒公開發表出來，大家都不會知道。
宇宇：要，如果普里斯利若沒有公開發表硃砂加熱會產生一種氣體，那 拉瓦錫也無法發現『適合呼吸的空氣』，就無法發現氧氣。
慧慧：要，如果拉瓦錫他沒有公開發表了他發現的『適合呼吸的空氣』
也就是氧氣，並指出燃素說是錯誤的理論，那大家就不知道燃素 說是錯的，大家也不知道空氣中含有氧氣，是氧氣在幫助燃燒。
紳紳：需要，這樣才能讓大家了解這個新的科學知識，並接受大家的質 疑進而找出最正確的觀念和知識。
（CR1020412，「氧氣發現的故事」）
同學明瞭如果沒有把科學知識公開，人家也就不知道，那也就不 承認這個科學知識，這個科學知識也就不存在了。
二、科學探究的本質
（一）科學探究的實證性【實證性】
科學家利用觀察、實驗、理論、及數學的方法來形成及驗證他們對 自然界現象所提出來的解釋（NSES, 1996）。王美芬和熊召弟（1995）
也指出科學是產生知識的一個過程，而且必始於觀察，再予以合理的解 釋，並且加以驗證，使之趨近於完美，因此科學的工作包括形成假說及 驗證。
情境：在「氧氣發現的故事」，研究者與學生討論學習單，〝你 認為科學知識是否需要經過實驗驗證？〞
真真：需要，若沒有經過實驗證明怎麼知道這個知識正不正確。
誠誠：要，因為沒有實驗證明，就無法讓大眾相信你的想法。
宇宇：要，科學家所做的結論又不一定是對的，要經過實驗驗證才能知 道它對不對。
安安：要，因為以前科學家所用的實驗器材比較落後，而現在科學比較 先進，所以要ㄧ直的實驗驗證才能證明這個科學知識是不是正確 的。
寧寧：需要，拉瓦錫若沒有一再的做燃燒的實驗，就無法指出燃素說是 錯誤的理論。
徽徽：因為跟我們考試後，要那個檢查完，檢查愈多次愈好，出錯的機
會愈少。
學生都認為反覆不斷的驗證，能使知識更正確，也更接近真理。
學生也舉了當天的實驗來相印證，更有同學以學生最常見的生活經驗 考試來做例子。
（二）觀察是理論蘊涵，即觀察含有主觀成分存在。【觀察是理論蘊涵 的】
McComas、Clough 及Almazroa （1998）根據八個國際科學標準 文件中有關科學本質目標的一致觀點提到觀察是理論蘊涵的
（theory-laden）。感官所察覺到的訊息決定權在觀察者已有的知識、
信念和理論，所以不可能有「絕對客觀、毫無成見的觀察」。意即科 學知識是無法絕對客觀的，只能儘量避免偏見與誤差（Collette 和 Chiapetta, 1994）。
情境：上完「氧氣發現的故事」，研究者問學生〝「硃砂加 熱」
所得到的氣體，支持燃素說的普里斯利，將它叫做「去 燃素的空氣」，不支持燃素說拉瓦錫則提出「極適合呼 吸的氣體」，你認為科學家的思想信念會不會影響他的 觀察解釋？〞
寧寧：會啊，學家的思想信念會引導他的實驗方向及結論。
瑋瑋：會，科學家會朝他的思想信念方向做實驗。
紳紳：個人的信念會影響看事情的觀點
妘妘：支持不同的事物，所得到的想法當然不同。
泰泰：思想信念不同，即使發現是一樣的東西，對所發現的東西所做的
解釋或是命名也會不同。例如：「硃砂加熱」所得到的氣體同樣 是氧氣，支持燃素說的普里斯利，將它叫做「去燃素的空氣」，
不支持燃素說拉瓦錫則提出「極適合呼吸的氣體」，就是一個最 好的証明。
師：你們告訴我，你的想法會不會和其他人的想法一樣，作實驗的時候 會如何？
慧慧：不會，每個人如果要做實驗的時候，都會往自己的想法方面去開 始。所以方向就不一樣，例如有的喜歡運動，有的人喜歡寫字。
因為每一個人原本的觀念就不一樣。
恩恩：不會，因存在每一個人腦袋的想法會不一樣，所以想法也不同。
瑋瑋：可能會不一樣，所以做實驗時預測觀念也不一樣，結論可能就不 一樣了。
雖然學生對『理論蘊涵』的字面涵意不是非常的能理解，但他們都 同意有些人的預測是不一樣。是因為存在每一個人腦袋的想法會不一 樣，所以人的想法會不同，故要尊重每個人不同的想法。而與九年一貫 課程在培養學童十大基本能力其中就有一項發展尊重他人、關懷社會、
增進團隊合作的能力（教育部，2001），不摹而合。
增進團隊合作的能力（教育部，2001），不摹而合。