大一學生在進行社會性科學議題論證之研究：以「臍帶血」與「基因治療」為例

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國立臺中教育大學科學應用與推廣學系

科學教育碩士學位暑期在職進修專班碩士論文

指導教授:游淑媚博士

大一學生在進行社會性科學議題

論證之研究

－以「臍帶血」與「基因治療」為例

研究生:羅鎮忠撰

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摘要

本研究探討大一學生進行兩個社會性科學議題之論證要素、類型、論證品質層級與不同認識觀學生的論證品質趨勢。研究對象為中部地區某大學科學相關學系一年級42名學生，透過E-learning網路平台進行「臍帶血」及「基因治療」兩個議題，歷程六回合論證學習，資料收集包括Tsai和Liu (2005)所開發之科學認識觀工具施測結果、議題討論區中學生之間進行論證時提問與回應的文字資料、晤談內容進行歸納分析，作為分析學生論證類型及品質的主要資料來源。論證要素的分析參考Clark和Sampson (2007)與Osborne等人（2004）所定義之各項要素；論證品質層級則參考Jimènez-Alexiandre等人（2005）之層級理論。由研究者與另一位具論證分析經驗的研究生進行檢核要素分析及論證品質層級分析的一致性，論證要素的部份為：89.6％。論證品質層級的部份為：89.0％。研究結果顯示：一、兩個論證議題各個要素所出現的比例類似，以出現次數由多至少來排序，分別是「理由（W）」、「資料（D）」、「反駁（R）」、「主張（C）」、「修飾（Q）」、「支持（B）」。二、在兩次論證中出現較多的論證類型組合，以出現次數由多至少來排序，分別為「R」、「CDW」、「W」、「CW」、「DW」、「D」。出現較少的論證類型組合，以出現次數由少至多來排序，分別為「Q」、「CDWRQ」、「CR」、「CDQ」、「WQ」、「CWB」、「CDWB」。三、在兩次論證中論證品質層級第四級的次數最多，其次是論證層級第三級、論證層級第二級、論證層級第一級、論證層級第零級，次數較少的是論證層級第五級。四、實證觀取向個案的論證品質，論證品質層級第零級、第一級的次數較多。混合觀取向個案的論證品質，論證品質層級第二級的次數較多。建構觀取向個案的論證品質，論證品質層級第五級、第三級的次數較多。研究結果期能提供論證教學及未來相關研究之參考。

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Abstract

This study explored the elements, patterns and quality in the argumentation of two socioscientific issues among college freshmen and the trend of argument quality of students with different scientific epistemological views.

The subjects were 42 college freshmen of science department at a university in central Taiwan. Two issues “umbilical cord blood” and “gene therapy” were undertaken through an e-learning web for six rounds of argumentation learning. The main data sources included: the results collected by using the questionnaires in Scientific Epistemological Views (SEVs) according to Tsai and Liu (2005), students’ written material of questions and responses in discussion boards during the argumentations and interviews’ transcripts to analyze the elements patterns and quality of students’ argumentations.

In argumentation element analysis, elements defined by Clark & Sampson (2007) and Osborne et al. (2004) were referenced. For the argumentation level, the theory of Jiménex-Aleixandre et al. (2005) were referenced. The researcher and another graduate student with experience of argumentation analysis examined the consistency of element analysis and level analysis. The consistency of argumentation elements is 89.6% while that of argumentation levels is 89.0%. The result showed that (1) the percentage of essential argumentative elements showed in both issues was similar. Named in the order of their most common appearance, they are “warrant,” “data,” “rebuttal,” “claim,” “qualifier” and “backing.” (2) The argument patterns showed most often during both argumentations are named in the order of

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their most common appearance: “R,” “CDWRQ,” “CR,” “CDQ,” “WQ,” “CWB” and “CDWB.” (3) In argumentation quality level, Level 4 accounts highest percentage in both issues; the next Level 3, Level 2, Level 1, Level 0, and the lowest Level 5. (4) In argumentation quality level of positivist view oriented case, Level 0 and Level 1 account highest percentage; mixed view oriented case, Level 2; constructivist view oriented case, Level 5 and Level 3. It is hoped that the result of the study will be the reference for argumentation teachings and future study.

Key words: College Freshmen, Scientific Argumentation, Scientific Epistemological Views, Socioscientific Issues,

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第一章緒論... 1 第一節研究背景與動機 ... 1 第二節研究目的與問題 ... 3 第三節重要名詞釋義 ... 4 第四節研究範圍與限制 ... 7 第二章文獻探討... 9 第一節論證的理論基礎 ... 9 第二節論證的相關研究 ... 16 第三節科學認識觀 ... 21 第三章研究方法... 27 第一節研究架構 ... 27 第二節研究對象及情境 ... 29 第三節研究流程 ... 31 第四節研究工具 ... 34 第五節資料蒐集與分析 ... 35 第四章結果與討論... 43 第一節論證的組成要素 ... 43 第二節論證要素組成的類型 ... 52 第三節論證的層級 ... 69 第四節不同科學認識觀學生的論證品質 ... 79 第五章結論與建議... 89 第一節研究結論 ... 89 第二節研究建議 ... 91 參考文獻... 93 附錄... 98

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表次

表 1-3-1：論證層級的分析架構（修改自 JIMÈNEZ-ALEXIANDRE等人,2005） ... 6

表 2-1-1：進行論證所需要的要素與定義（CLARK &SAMPSON,2006;ERDURAN ET AL.,2004;OSBORNE ET AL., 2004;TOULMIN,1958） ... 10 表 2-1-2：OSBORNE等人(2004)的論證層級的分析架構 ... 14 表 2-1-3：JIMÈNEZ-ALEXIANDRE等人(2005)的論證層級的分析架構 ... 14 表 2-1-4：CLARK和 SAMPSON (2007)的論證層級的分析架構 ... 15 表 2-2-1：論證相關研究 ... 18 表 2-3-1：科學認識觀相關研究 ... 24 表 3-5-1：要素的定義及例子 ... 36 表 3-5-2：論證類型的定義及例子 ... 37 表 3-5-3：論證層級的分析架構(修改自 JIMÈNEZ-ALEXIANDRE等人,2005) ... 38 表 3-5-4：兩個論證議題論證要素一致性 ... 39 表 3-5-5：兩個論證議題論證層級一致性 ... 40 表 3-5-6：科學認識觀人數分析結果 ... 40 表 4-1-1：兩個論證議題要素統計表 ... 44 表 4-1-2：不同論證議題論證要素統計表 ... 45 表 4-1-3：議題一不同歷程論證要素統計表 ... 46 表 4-1-4：議題二不同歷程論證要素統計表 ... 48 表 4-1-5：議題一不同歷程論證要素平均個數統計表 ... 49 表 4-1-6：議題二不同歷程論證要素平均個數統計表 ... 51 表 4-2-1：不同論證議題論證類型組合統計表 ... 54 表 4-2-2：議題一不同歷程論證類型組合統計表 ... 58 表 4-2-3：議題二不同歷程論證類型組合統計表 ... 64 表 4-3-1：兩個論證議題論證品質統計表 ... 70 表 4-3-2：不同論證議題論證品質統計表 ... 71 表 4-3-3：議題一不同歷程論證品質統計表 ... 72 表 4-3-4：議題二不同歷程論證品質統計表 ... 76 表 4-4-1：三認識觀論證品質層級次數百分比對照 ... 79 表 4-4-2：不同科學認識觀個案論證品質層級統計表 ... 82

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圖次

圖 1-1-1：TOULMIN的論證要素（TOULMIN,1958） ... 4 圖 2-1-1：TAP 論證要素的實例（修改自 TOULMIN,1958） ...11 圖 3-1-1：研究架構 ... 28 圖 3-2-1：E-LEARNING網路學習平臺規劃圖 ... 29 圖 3-2-2：E-LEARNING之公告區內容... 30 圖 3-2-3：E-LEARNING之論證討論區... 30 圖 3-3-1：研究流程圖... 33 圖 4-1-1：兩個論證議題要素統計圖 ... 44 圖 4-1-2：不同論證議題論證要素統計圖 ... 45 圖 4-1-3：議題一不同歷程論證要素統計圖 ... 46 圖 4-1-4：議題二不同歷程論證要素統計圖 ... 48 圖 4-1-5：議題一不同歷程論證要素平均個數統計圖 ... 50 圖 4-1-6：議題二不同歷程論證要素平均個數統計圖 ... 51 圖 4-2-1：兩個議題論證類型組合要素種類統計圖 ... 56 圖 4-2-2：議題一及議題二論證類型組合要素種類統計圖 ... 57 圖 4-2-3：議題一不同歷程論證類型組合要素種類統計圖 ... 61 圖 4-2-4：議題二不同歷程論證類型組合要素種類統計圖 ... 67 圖 4-3-1：兩個論證議題論證品質統計圖 ... 70 圖 4-3-2：不同論證議題論證品質統計圖 ... 72 圖 4-3-3：議題一不同歷程論證品質統計圖 ... 73 圖 4-3-4：議題二不同歷程論證品質統計圖 ... 76 圖 4-4-1：三認識觀論證品質層級次數百分比對照圖 ... 80 圖 4-4-2：不同科學認識觀個案論證品質層級統計圖 ... 82

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第一章緒論

本章主要目的在於說明本研究的背景與動機，並針對研究目的與待答問題做說明。此外，也對本研究之特定名詞及研究範圍與限制等，做闡述與解釋。本章共分成四節：第一節為研究背景與動機；第二節為研究目的與待答問題；第三節為重要名詞釋義；第四節為研究範圍與限制。 第一節研究背景與動機 培養科學思考能力一直是科學教育領域所關心的重點之一，有些學者即明確地指出，科學教育應該要教導學生如何去思考，而非只是在教導學生知識的本體及一些既定的事實 (Driver, Newton & Osborne, 2000; Zohar & Nemet, 2002)。隨著網路科技與知識演化的快速進展，特定科學知識的學習是已經無法滿足科學教育的目標終旨，取而代之的應該是著重於科學思考能力的培養。此外，對於論證與思考的關係，有學者指出，「思考即是一種論證（thinking as argument）」，意指思考過程就是一種論證過程，指的是人們可以根據自己所持有的信念從事判斷與得到結論的過程 (Kuhn, 1993)，由此可知論證對於科學教育已經有愈來愈重要的趨勢。現今科學教育對於「學習」的看法，已經不再只有重視個體內在的心智運作，同時還要考量社會、文化情境的影響，所以學生在科學課程中對於科學議題所進行的討論，即「論證」顯得更加重要。一般來說科學家在研究的過程中會提出各種觀點，經由研究室或研討會討論進而發表在期刊與同一社群的科學家進行對話，這整個過程科學家會提出不同的理論或證據，讓同儕接受自己的看法或反駁同儕的主張。科學活動藉由這樣的論證過程，焠煉科學知識更趨完美，最後與自然世界做一連結。從個人到公眾領域，

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只要問題的解答不是唯一，即會有論證的發生，由此可看出論證在科學活動的重要性與無所不在(黃翎斐、張文華和林陳涌，2008)。論證能力的培養對台灣的科學教育應該更為需要，儘管我們的學生在經濟合作發展組織（OECD）進行的學生基礎素養國際研究計畫（PISA）數理成就表現均居於全球前幾名，但是論證能力卻是相對落後，論證應是台灣科學教育研究與實務的重要課題(黃翎斐、張文華和林陳涌，2008)。當今科技引起的社會性科學議題層出不窮，尤其是生物科技突飛猛進下的各種技術應用和產物，更是挑戰著今日社會的倫理、道德、生態、人類健康等方面的規範和極限。而帶領學生思考這些科技爭議的影響，並藉由討論去釐清問題的焦點，主動對爭議做決定、抉擇要不要接受某些科技的發展，或是制訂相關法律去規範，如此才是更積極的作法，而這也是民主社會中，科學教育責無旁貸的任務之一（林樹聲，2006）。建構有效且具說服力的論證是需要練習而非與生俱來的能力（Osborne et al., 2004）。要培養論證的能力，就必須要藉助適當的教材。由於大家對於如何解決社會性科學議題（socioscientific issue，簡稱「SSI」）所涉及的問題，往往沒有共識，所以此類議題涵蓋著讓學生學習做討論和辯論的空間，甚至經歷「查閱和判斷資料，進而提出自己論點」的機會。例如「幹細胞研究的應用範圍、基因改造作物食用的安全性、道路開發對生態的衝擊、輻射強弱的危險性」等，正是近年來科學教育學者認為可利用此類議題培養學生科學素養、促進學生學習論證的重要題材（林樹聲、黃柏鴻，2009）。本研究旨在探討大一學生透過E-learning網路平台，進行「臍帶血」及「基因治療」兩個社會性科學議題論證討論，其論證的組成要素，論證的類型及論證的層級為何？不同科學認識觀學生的論證層級為何？

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第二節研究目的與問題 本節主要闡述本研究目的與相關待答問題，本研究目的係在探討大一學生在進行論證過程中，學生論證的組成要素，並且依照二個向度來評鑑論證的品質，分別為「論證要素組成的類型」及「論證的層級」。另外比較在不同的論證議題時，與不同科學認識觀學生的論證層級。因此本研究依研究目的出下列主要研究問題：一、大一學生在兩次的社會性科學議題論證過程中，論證的組成要素為何？二、大一學生在兩次的社會性科學議題論證過程中，論證要素組成類型為何？三、大一學生在兩次的社會性科學議題論證過程中，論證的層級為何？四、不同科學認識觀學生在兩次的社會性科學議題論證的論證層級為何？

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第三節重要名詞釋義 一、大一學生本研究所指大一學生乃為中部某大學科學相關科系一年級學生，大部分在高中是自然類組，而且修過基礎生物課程。二、論證要素 Toulmin（1958）發展一個有關論證的模式如圖 1-1-1，這個模式在科學教育領域中廣泛被引用，包含主張、資料、理由、支持、反駁、修飾等要素。圖 1-1-1：Toulmin 的論證要素（Toulmin, 1958）本研究除了參考 Toulmin（1958）所定義的論證要素主張（claim, C）、資料（data, D）、理由（warrant, W）、支持（backing, B）、修飾（qualifier, Q）、反駁（rebuttal, R），並參酌 Clark 和 Sampson (2007)其中三個基本編碼疑問（query, Qu）、情緒詞（emotive appeal, E）、無關論點（off-task, OT），故本研究定義「論證要素」係指論出現主張（claim, C ）、資料（data, D）、理由（warrant, W）、反駁（rebuttal, R）、支持（backing, B）、修飾（qualifier, Q）、詢問（query, Qu）、

因為除非所以支持 B 理由 W 資料 D 修飾 Q 主張 C 反駁 R

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情緒懇求（emotive appeal, E、不是論證（off-task, OT）。

三、論證品質：

參考 Osborne 等人（2004）的分析架構將論證品質分為二個向度探討，分為：

（一）論證要素組成的類型

本研究論證，有主張(claim, C)、資料(data, D)、理由(warrant, W)、修飾 (qualifier, Q)、反駁(rebuttal, R)、主張-資料(claim-data, CD)、主張-理由

(claim-warrant, CW)、主張-修飾(claim-qualifier, CQ)、主張-反駁(claim-rebuttal, CR）、資料-理由(data-warrant, DW)、資料-反駁(data-rebuttal, DR)、理由-修飾 (warrant-qualifier, WQ)、理由-反駁(warrant-rebuttal, WR）、主張-資料-理由 (claim-data-warrant, CDW)、主張-資料-修飾(claim-data-qualifier, CDQ)、主張-理由-修飾(claim-warrant-qualifier, CWQ)、主張-理由-支持(claim-warrant- backing, CWB)、主張-理由-反駁(claim-warrant-rebuttal, CWR）、主張-資料-理由-修飾 (claim-data-warrant-qualifier, CDWQ)、主張-資料-理由-支持(claim-data-warrant- backing, CDWB)、主張-資料-理由-反駁 (claim-data-warrant-rebuttal, CDWR)、主張-資料-理由-反駁-修飾(claim-data-warrant-rebuttal-qualifier, CDWRQ）不同類型，這可做為評斷論證品質好壞的標準。（二）論證的層級在「論證的層級」方面，論證層級的分析架構修改自 Jimènez-Alexiandre 等人(2005)的（見表 1-3-1）。

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表 1-3-1：論證層級的分析架構（修改自 Jimènez-Alexiandre 等人, 2005）論證層級說明第零級論證裡沒有論證要素第一級論證裡提出主張或反面主張，卻沒有資料、理由或反駁。第二級論證裡提出主張或反面主張，以及其資料、理由或支持、修飾，而沒有提出反駁。第三級論證裡沒有反駁出現，但是至少有一個資料或理由出現，這兩類中有三個以上的組成要素。第四級論證裡從別人的資料或理由做出反駁。第五級論證裡從別人的幾個理由或資料提出不只一個的反駁，也與多個理由或資料相連。 Clark 和 Sampson（2007）提出線上論證活動中發現學生除了對議題發表意見，還會因線上氛圍的因素而使用與議題無關的用語。論證裡只有這些用語，而無論證要素出現，把它定義為第零級。

四、科學認識觀（scientific epistemological views, Ep）

本研究所指的科學認識觀為 Tsai 及 Liu（2005）所發展的一套評量學生的問卷「科學認識觀問卷（scientific epistemological views, SEVs）」，所測得之結果，將學生對科學的認識分成了三種，分別是實證觀(empiricist-aligned view, E)、混合觀(mixed view, M)與建構觀(constructivist view, C)，並且還歸納出五個向度︰社會協調性（the role of social negotiation, SN）、科學的創造性（invented and creative nature of science, IC）、探究過程的理論依據性（the theory-laden exploration, TL）、文化影響面（the cultural impacts, CU）、科學知識的暫時性（the changing and tentative feature of science knowledge, CT）等。

五、社會性科學議題（Socioscientific issues）

科技本身或其產品被應用於社會中時，所引起的問題。這類問題的解決方法往往隨著個人或團體所持有的觀點不同而不同，而且彼此之間難以達成共

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識，因此造成了社會爭議，此類議題即稱之「社會性科學議題」。本研究的社會性科學議題為「臍帶血」及「基因治療」。 第四節研究範圍與限制 本研究儘可能收集「臍帶血」及「基因治療」論證議題及晤談內容的相關 資料做分析，本研究之分析結果僅在於呈現其觀察事實，故僅供相關研究作為參考而不宜做廣泛推論。另本研究對象為科學相關科系之大一學生，因此不適合對其他科系或年級之學生進行廣泛推論。

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第二章文獻探討

本章文獻探討的方式將分以下的章節來探討，第一節為論證的理論基礎；第二節為論證的相關研究；第三節為科學認識觀。

第一節論證的理論基礎

論證（argumentation）被認為是一種具有推理的對談（discourse）形式 (Voss & Means, 1991)。Kuhn（1991）指出對於某件事有兩種以上不同的主張時，需要進行辯論，這樣的過程稱之論證。Kuhn (1993) 又指出，「思考即是一種論證（thinking as argument）」，意指思考過程就是一種論證過程，指的是人們可以根據自己所持有的信念從事判斷與得到結論的過程。Mauttunen（1994）認為論證是指包含主張、支持主張的證據、和反對意見的敘述，而且證據至主張的過程需要經由推理的過程。 Toulmin 提出了一個分析論證內容的方法，Osborne 等人（2004）稱之為圖爾明論證模式（Toulmin’s Argument Pattern, TAP），以下簡稱 TAP。Toulmin 將論證內容裡出現的特徵分成幾個基本的組成要素，分別為主張（claim）、資料（data）、理由（warrant）、支持（backing）、修飾（qualifier）、反駁（rebuttal）等。論證的發生是對一個議題產生看法稱之為主張（claim），並提出相關的資料（data）做為佐證。然而，在主張尚未被驗證前，是需要接受批判的，因此原先提出的想法必須給予挑戰，進行論證的另一方提出反面的主張（counterclaim）挑戰提出主張的一方，可以算是挑戰方的主張，而在提出挑戰時，依然是要有所依據，而其提出的證據或觀點則是 TAP 中的反駁（rebuttal）。被挑戰方接受了挑戰方的反駁之後，發覺自己所提出的主張，不是完全符合現實，為此他在自己的主張上有所保留，之後修正自己的主張加上一些假設性的

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條件，例如：“假設在…的情況之下，我的主張是…。＂，這些修正後的主張稱做修飾（qualifier），更進一步來說，修飾可以是用作限制主張，說明主張在何種情況下適用。透過相互來回的討論修正原先的想法，從而提出符合真實情況的最佳解釋。理由（warrant）和支持（backing）也都同樣屬於擁護主張的基礎：理由是做為從數據推論到主張的驗證步驟，可以是一個原則、原理或是推論的依據等等；支持則是支持理由的進一步資料，是一個基本的假設，最能夠被大家所接受，可以證明理由是正當的(黃翎斐, 2005; Clark & Sampson, 2005; Erduran, Simon & Osborne, 2004; Jimènez-Alexiandre, Lòpez-Rodrìguez & Erduran, 2005; Osborne et al., 2004; Toulmin, 1958）。表 2-1-1 列舉出進行論證所需要的要素及其明確的定義。

表 2-1-1：進行論證所需要的要素與定義（Clark & Sampson, 2006; Erduran et al., 2004; Osborne et al., 2004; Toulmin, 1958）

圖 2-1-1 是一個論證的例子，舉例說明：依據美國的法令，亨利出生於紐約（D），則他可能（Q）是美國人（C）。因為一個人生於紐約，一般視為美國人（W）。由於下列規定支持（B）。除非她的父母是外國人，他歸為英國籍（R）。論證的要素說明主張（claim, C）一個假定的說明，表明立場的論述。資料（data, D）可以做為支持主張的基礎，並明確清楚的呈現之。理由（warrant, W）做為資料推論至主張的正確描述。支持（backing, B）能夠更進一步支持這些想法的資訊。修飾（qualifier, Q）用做限制主張，能指出在何種情況之下適用。反駁（rebuttal, R）檢驗"主張"的條件性假設，說明在何種特殊情況主張不成立。

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圖 2-1-1：TAP 論證要素的實例（修改自 Toulmin, 1958）

Osborne 等人（2004）在 1999 年到 2002 年之間進行一個研究計畫「提高學校科學的論證品質」（Enhancing the quality of argument in school science），發展教室中論證的教材與教學策略，及評量學生論證的發展過程，共分為兩個階段。第一階段的目的是與十二名科學教師發展支持課室中論證的教材與教學策略，期間開設工作坊訓練教師，讓教師能夠學習促進論證的策略，並介紹 TAP 的理論架構，幫助教師可以應用於教室之中，同時也發展多樣可供科學教師教學用的教材。第二階段的目的為評量學生論證能力的發展過程。主要的對象是 8 年級的學生，其主要的作法有三：教師提供任務、進行全班討論、最後小組內討論之後獲得共識再發表各組意見並寫下說明他們的論證為何。進行的論證議題包含社會性科學議題（Socio-scientific issue）及科學性議題，社會性科學議題是新動物園的設置及育樂中心的設置，這樣的議題不但具有科學性的成分，同時具有社會面，即動物園與學生的日常生活相關。 Osborne 等人（2004）為了發展自然科教師在論證方面教學的教材，提出九亨利生於紐約（資料）可能（修飾），亨利是美國人（主張）若一個人生於紐約，一般視為美國人（理由）他的父母是外國人，他歸為英國籍（反駁）因為所以除非由於下列的法律條文規定（支持）

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項論證教材的類型，可以提供給科學教師在設計教材時的參考，其內容如下： 1. 陳述表：學生會得到一張特定科學主題的陳述表。他們要說出他們同意或不同意這些陳述，以及對他們的選擇進行辯論。這是從物理現象的工作中所發展出來的。 2. 學生想法的概念圖：選擇學生所做的概念圖，請學生進行討論其中個別的概念與連結是否正確，並說明他所依據的理由與理由。 3. 學生所進行科學實驗的報告：給學生一份其他同學所做的實驗記錄以及結論。而這份實驗故意寫得缺少了某些數據，或寫得不那麼容易被證明出來，藉此來引起他們的爭論。要求學生要提出答案來解釋他們對實驗的想法和結論要如何被證實。 4. 競爭理論-圖像：會用圖像的方式展示給學生兩種以上的競爭理論，要求他們指出他們相信哪一個，並且說明為什麼他們認為他們的想法是對的。 5. 競爭理論-故事：用一個吸引人的故事的形式展示報紙上所報導的競爭理論。然後要求他們要提出證據來佐證他們認為的對的理論，並說明原因。 6. 競爭理論-想法與證據：給學生一個科學現象，提供兩個或兩個以上的競爭選擇，同時對理論提出一些可能支持或反駁理論的證據，請學生在小組中討論這些證據與理由之間的關係，並評量它的重要性與扮演的角色，再由討論的結果選擇大家認為是正確的理論，且需說明依據的理由有哪些。 7. 建構理由：提供學生一個科學現象，並提供數個能說明該現象的解釋，請學生從中選擇一個他認為正確的解釋，而學生需說明他之所以選擇該理由為何。 8. 預測、觀察和解釋：介紹一個未修飾的現象或裝置，請學生經由小組討論預測可能會發生的事情並說明原因，再由教師進行示範或學生親自動手操作證實後觀察發生的現象與結果。若觀察到的結果或現象與學生預期不符

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合，則請學生重新討論，並提出一個新的理由來解釋所觀察到的現象。 9. 設計實驗：請學生分組設計實驗來測試一個假說，要詳細說明測量或觀察的變項及採取的步驟，並試著討論另外可行的實驗方法。本研究所採取的策略為競爭理論-想法與證據。給學生一個社會性科學議題，同時對理論提出一些可能支持或反駁理論的證據，請學生在小組中討論這些證據與理由之間的關係，再由討論的結果選擇大家認為是正確的理論，且需說明依據的理由有哪些。除了上述的教學策略可以促使學生進行論證之外，營造一個適合培養論證技能的環境也是相當重要，在此適合進行論證的環境應該要由學習社群組成，在這社群中學生可以自由的決定是否接受主張，這樣的決定是根據自己分析所有資訊之後所得到的結果，而不是畏於教師的權威才偏服於一方（Jimènez-Aleixandre et al., 2005）。 Osborne 等人（2004）亦在其計畫中訂出兩個論證的特徵，一是論證是由許多的理由所組成的，其目的是要將主張具體化，以提供合理的思考去批判或是為自己的信念辯駁，二是論證當中出現反駁時，可以評斷該論證的品質是比較好的，而且可以證明學生有較高層次的論證能力，並且以反駁為基準將論證的品質分級（見表 2-1-2）。

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表 2-1-2：Osborne 等人(2004)的論證層級的分析架構論證層級說明第一級提出一個簡單的主張-反面的主張或主張-主張。第二級提出包含數據、理由或支持的主張，但是不包含任何反駁。第三級提出一連串的主張或反對的主張，包含資料、理由或支持，偶爾提出比較薄弱的反駁。第四級提出一個可以清楚辨識的反駁。這類的論證可能會同時包含數個主張和反面的主張，但是不是必要的。第五級提出一個延伸性而且不只一個反駁的論證。

Jimènez-Alexiandre 等人（2005）結合了 Osborne 等人以及 Toulmin 所提出的分析架構，將論證品質的分析修飾如表 2-1-3。Jimènez-Alexiandre 等人所提出的架構在第一、二、四、五級與 Osborne 等人所提出的相近，但在第三級的部分則做了清楚的區分，用以評鑑有較多要素組成的論證。因為 Osborne 以反駁作為評鑑的依據，因此對於沒有反駁出現的論證則無評斷的依據。在 Osborne 等人先前的研究中（2004）在第三級、第四級、第五級皆以反駁的程度作為區分，Jimènez-Alexiandre 等人（2005）則再進一步擴充，使區分的標準更為細緻。 表 2-1-3：Jimènez-Alexiandre 等人(2005)的論證層級的分析架構 論證層級敘述第一級論證裡提出主張或反面主張，卻沒有資料、理由或反駁。第二級論證裡提出主張或反面主張，以及其資料、理由或支持、修飾，而沒有提出反駁。第三級論證裡沒有反駁出現，但是至少有一個資料或理由出現，這兩類中有三個以上的組成要素。第四級論證裡從別人的資料或理由做出反駁。第五級論證裡從別人的幾個理由或資料提出不只一個的反駁，也與多個理由或資料相連。

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Clark 和 Sampson (2007) 多定了一個層級，對於跟論證議題無關的解釋說明，把它定為第零級，使得對論證層級的分類能更清楚如表 2-1-4。第一、二級跟 Jimènez-Alexiandre 等人所提出的架構相近，第三級跟 Osborne 等人(2004)所提出來的相近，第四、五級則跟都 Osborne 等人及 Jimènez-Alexiandre 等人不太相同。 表 2-1-4：Clark 和 Sampson (2007)的論證層級的分析架構 論證層級敘述第零級不是論證第一級論證裡包含一個簡單主張或反面主張，卻沒有理由或反駁。第二級論證裡包含主張或反面主張，以及其理由，而沒有提出反駁。第三級論證裡提出主張或反面主張，包含理由和一個比較薄弱的反駁。第四級論證裡包含了多樣的反駁。第五級論證裡包含了多樣的反駁，至少一個從理由做出反駁。綜合言之，本研究論證品質分析架構如表 1-3-1。因為 Jimènez-Alexiandre 等人所提出的品質分析架構在第一、二、四、五級與 Osborne 等人所提出的相近，但在第三級的部分則做了清楚的區分，可以評鑑有較多要素組成的論證。 Clark 和 Sampson (2007) 多定了一個層級，對於跟論證議題無關的解釋說明，把它定為第零級。所以本研究主要採用 Jimènez-Alexiandre 等人（2005）第一級到第五級論證品質的分析架構，並參考 Clark 和 Sampson（2007）第零級分析架構，組成第零級到第五級，共六個層級的論證品質的分析架構，期望能夠瞭解學生進行論證時的面貌。

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第二節論證的相關研究

論證思考於科學教育的研究是在最近十幾年才開始。論證思考被認為不但是一種用來了解學生的推理能力、整合科學知識、發展概念與建構知識的最佳工具 (Nussbaum & Sinatra, 2003)，更能讓學生產生學習上的興趣，因此，在近十幾年來，有許多學者開始從事科學教育議題上之論證研究（林樹聲和黃柏鴻， 2009）。

針對論證所進行的相關研究，研究者將其整理如下表 2-2-1。由表中可知為了提供同步非同步的群體對話學習環境可以藉助科技線上討論模式(辜千芳， 2009;吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008 ;青育筠、游淑媚和吳詩芳，2008;洪皓嵐，2008; Clark & Sampson，2007 & 2008)而且研究中發現學生偏愛線上討論方式(謝定全、游淑媚和辜千芳，2007)。而研究的方式可利用 Toulmin(TAP)論證模式(辜千芳，2009;蔡俊彥、黃台珠和楊錦潭，2008;洪皓嵐，2008; Osborne 等人，2004)，藉由此模式論證的概念也趨於精緻化(林樹聲、黃博鴻，2007; 邱郁雯、游淑媚，2007;辜千芳、游淑媚和謝定全，2007)。論證要素方面呈現了資料、主張、理由、反駁等要素(林樹聲、黃博鴻，2009; 辜千芳，2009;青育筠、游淑媚和吳詩芳，2008;洪皓嵐，2008;辜千芳、游淑媚和謝定全，2007)，論證類型方面，多數學生會形成三段式論法 CDW 結構 (蔡俊彥、黃台珠和楊錦潭，2008)，而 Osborne 等人（2004）發現，12 位老師課堂論證呈現 DR、 CDR、CDRW 等不同類型，而且次年比前一年從少因子（CD、CDW）出現更多因子（CDWB、CDWBR）的論證型態，也就是論證更精緻化。論證品質會因開放式佈題而產生兩極化的結果(黃翎斐、張文華和林陳涌， 2008;黃翎斐，2005)，但是經由對話之後論證品質有明顯提高趨勢(蔡俊彥、黃台珠和楊錦潭，2008)，研究結果也顯示在論證的過程中實證論者僅引述他人資

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料(吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008)，而具有批判力和建構者不僅能將資料進行自我概念的佐證也能作為修正或補充資料(吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008; 曾勇鈞、游淑媚、青育筠和辜千芳，2008)。科學認識觀方面，偏向實證觀的個案之論證品質層級較低，僅引用查閱的資料說服它人；偏向混合觀的個案之論證品質層級平均分布，能詮釋所查閱的資料；偏向建構觀的個案論證品質層級較高，在論點演變歷程中能逐漸將資料意義化佐證自己的論點(吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008;青育筠、游淑媚和吳詩芳，2008)。論證研究對象包含了國小、國中、高中生、主修科學相關與非相關科系的大學生（蔡俊彥、黃台珠和楊錦潭，2008;吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008;青育筠、游淑媚和吳詩芳，2008;洪皓嵐，2008;辜千芳、游淑媚和謝定全，2007; 劉湘瑤、李麗菁和蔡今中，2007;謝定全、游淑媚和辜千芳，2007;邱郁雯和游淑媚，2007; Havdala & Ashkenazi，2007; Clark & Sampson，2007 & 2008; Tsai & Liu，2005; Wallace, Tsoi, Calkin & Darley，2003)，文獻中發現論證能力不因研究對象主修背景不同而有差異(劉湘瑤、李麗菁和蔡今中，2007;張淑女，2004)。

Clark & Sampson（2005）曾對八年級學生以在線上議題交互來回提問支持和反對的理由討論方式。因此在本研究參考其交互來回提問方式設計六回合論證，包含二回合提問、二回合回答、二回合表達自己看法，以主修科學相關科系大一學生為對象，運用 Osborne (2004)等人競爭理論－故事的教學策略來設計論證議題，透過學校 E-learning 網路平台，對大一學生進行「臍帶血」（附錄一）及「基因治療」（附錄二）兩個社會性科學議題論證研究，探討論證過程中所呈現的論證要素和品質。

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表 2-2-1：論證相關研究研究者研究內容研究對象研究結果林樹聲和黃柏鴻 (2009) 探討國小六年級學生經歷社會性科學議題「興建高速鐵路」之知識建構後，不同學業成就學生的論證技能之差異與改變。一位科學教師和68位學生 1.中學業成就組在提出支持論點之得分改變量顯著優於低學業成就組。 2.高學業成就組傾向以「反駁、反駁搭配精緻化理由」或「反駁加上新理由」作為支持論點，低學業成就組則以「精緻化論點」或「補充新理由」為主 3.中、高學業成就組較低學業成就組能提出較多的證據敘述。而課堂中參與論證的發言者都能提出論點、反論點或使用反駁。辜千芳 (2009) 進行生活化生命科學議題論證之論證要素、品質、與論點演變狀況。課後輔導班國中學生24 名 1.論證要素依序為主張、理由、反駁 2.論證品質分布在層級二居多 3.論點演變狀況已資料鋪陳的演變多於條件進行反駁吳詩芳、游淑媚和青育筠(2008) 探討不同認識觀的個案學生於「達爾文的演化論，錯了嗎？」議題之論證品質及論點的演變。科學相關學系大一學生 22名 1.實證觀取向個案之論證品質層級較低，僅引用查閱的資料說服它人。 2.混合觀取向個案之論證品質層級平均分布，能使用查閱的資料並加以詮釋。 3.建構觀取向個案之論證品質層級較高，論點演變歷程中能逐漸將資料意義化佐證自己的論點。青育筠、游淑媚和吳詩芳(2008) 以「血液在生物體內的奇妙旅程！」論證議題，探討不同認識觀學生在論證歷程中論證品質趨勢及概念變化。中部地區某大學科學相關學系一年級48名學生論證品質較低的實證觀(E) 個案在資料間較少做連結，另有概念沒變化。論證品質較高的建構觀(C) 個案能將自己的主張與理由、資料做連結，也更深入思考，逐步將自己原先的概念做補充及修正。洪皓嵐 (2008) 參考Toulmin的論證模式（TAP），利用e-learning網站進行生物探究主題學習並進一步對學生的論證進行分析。科學相關科系大一學生 39名研究結果顯示透過Toulmin的論證模式（TAP）學生論證要素已「主張」和「數據」居多，品質得分都集中於1-4 分。曾勇鈞、游淑媚、青育筠和辜千芳 (2008) 透過研究團隊研發之「你是否會用排毒餐來抗癌？」論證議題，探討在線上論證歷程中，學生的論證要素分佈及資料的運用。中部地區某大學科學相關學系一年級49名學生。學生在論證活動後面的回合中，資料要素所佔的比例較前面數回合少；學生在前數回合陳述的資料較傾向直接轉述，後面數回合則有將之內化後重新陳述的傾向。蔡俊彥、黃台珠和楊錦潭(2008) 以Toulmin（1958）論證模式做為論證教學及分析依據，論證文本以「光的行進」為主題，資料分析採質性研究。國小五年級學生115名 1.發現在115 位受試者中，多數受試者的論點能形成Toulmin論證模式的三到四個元素。多數學生會形成三段式論法CDW結構。 2.經過Toulmin論證模式協助，論證品質明顯提高。 (接下頁)

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(續上頁) 研究者研究內容研究對象研究結果黃翎斐、張文華和林陳涌（2008) 探究教師的佈題模式對學生論證表現的影響主張式佈題模式「動物細胞與植物細胞有差別」選擇式模式「何者為風化程度最高的岩石」開放式佈題模式「地球上生物的起源」資深的國中教師1 名七年級學生30人 1.發現教師引起論證的佈題模式分為三類：主張式、選擇式及開放式，這三種佈題模式各有其優缺點。 2.在論證品質的評鑑方面，主張式和開放式佈題模式教學呈現兩極化的品質，而選擇式佈題模式所發生的反倒有維持較好的水準。邱郁雯和游淑媚 (2007) 以達爾文演化論為例，進行科學性議題論證，了解在不同論證歷程中，學生的論證要素差異及概念改變為何。中部地區某大學科學相關學系一年級 40 名學生得知論證能產生更精緻化的證據，非只是資料的獲得。資料證據為概念改變的重要因素，具權威性的資料易使人相信並改變立場。而非同步與同步論證能讓研究對象更深入思考，產生更多意義化的理解。辜千芳、游淑媚和謝定全(2007) 探討論證時考慮服用威而剛之效用選擇及論證概念的發展和改變。大學之一年級學生共41 位 1.論證概念改變：證前後兩次的威而剛效用選擇中，選取舒緩高山症的效用從15 名增為38 名。 2.論證概念趨精緻化發展。 3.個案在論證過程使用資料、理由以及反駁等論證要素進行其論證概念的發展和改變。謝定全、游淑媚和辜千芳(2007) 探討在歷經六個不同生命科學論證議題與進行方式之論證活動後，對於論證議題與進行方式之意見與理由。大一學生 43名 1.在論證議題方面，學生喜歡的論證議題以「達爾文演化論」「威而剛與高山症」較多；喜歡的理由則以「加深對議題的了解」、「提供獨立思考機會」較多。 2.在論證進行方式部份，學生喜歡的論證方式以「線上討論」較多；喜歡的理由則以「提高論證效率，節省時間」、「加深議題及論點的了解」較多。劉湘瑤、李麗菁和蔡今中(2007) 分析不同學科背景學生的科學認識觀，及其對社會性科學議題的抉擇判斷，並探討科學認識觀和「高山纜車」、「小花蔓澤蘭」、「中部橫貫公路」議題抉擇思考之間有何關聯性。國立大學一年級新生127 位，主修理工有56 人，非理工科系71 人在議題訊息選擇上偏好從制度、管理、成本效益等觀點論述的學生，以及具有批判性思考傾向者，在科學知識的暫時性面向得分較高，顯示認識信念與議題訊息處理模式兼具有相關性。黃翎斐（2005）探究教師的教學策略對學生論證的影響，合作對象為一資深的國中教師。 1位教師、七年級學生28 位 1.發現教師對於引發論證及促使論證完成有不同的策略。 2.發現學生的論證在學期的前後表現有明顯的差異，學生的論證品質在後期有所增進。 3.學生論證品質大多分布在第一、二級；選擇式論證因教師有所提示，學生的表現中庸；開放式論證中，學生的表現則呈現兩極化的分布。 (接下頁)

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(續上頁) 研究者研究內容研究對象研究結果張淑女（2004）以「基因改良」、「有機食品」、「戴奧辛傷害」、「DDT 與瘧疾」、「畸形青蛙的成因」、「火星是否有基因存在」六個社會科學議題，以認識論的觀點探討大學生持有不同科學觀點其論證思考能力與論證模式之差異性。以科學主修 40位和非科學主修30 位，共70位大一學生。本研究就論證改變的研究結果，顯示論證改變與否和受試者的主修背景、論證能力是沒有關係的，並且只有在可理解的、與合理的條件之下論證改變才有可能發生。 Clark和Sampson (2008) 對話形式線上論證的架構和概念品質的研究八年級的學生84位科技增強下的學習環境提供支架來支持人們和電腦互動有效的可行性，並提升合作論證，促進學習者建構論證的方式與貢獻。線上論證的實施因為具備可採取非同步、同步、群組討論、共同創造分享知識的特性，將使學習者在線上進行論證活動時更加順利。 Clark和Sampson (2007) 透過線上討論的系統做論證研究 84位八年級的學生科學教室中要提供一個能促進對話討論的學習環境，為了促進學生之間的對話，活動必需是共同研究的任務型活動，學生必須有足夠的時間去理解主體概念和基本原理，對於現象能使用多元的解釋，提供證據去支持觀點的多樣性，並塑造一個容易使學生對話，沒有太多師、生互動嚴格限制的學習環境。 Kolstø (2006) 以電力傳輸線的架設對於當地白血癌患者的影響為一社會性科學議題對學生進行晤談 22位挪威學生，11位男生11位女生發現學生們利用了科學和非科學的知識產生了五種不同類型的論據:相對風險論證、預先警戒的論證、不確定性論證、小風險論證及正、反立場的論證。 Clark和Sampson （2005）在線上進行議題的討論，分析在論證過程中交互來回提出支持和反對的理由。 71位八年級學生研究指出科學知識透過決策和探索的過程所發展出來的，而論證對科學的實務來說是一個重要的對話藝術。 Osborne等人（2004）利用TAP的理論架構來分析教師-學生間以及學生-學生間科學對話中論證的品質與數量，且比較不同課程內容的論證品質是否有所差異。 12位教師研究結果顯示在教學之後，學生的論證的品質獲得提升，而且利用社會性科學議題因為與學生的生活貼近，可以引發品質較高的論證。12位老師課堂論證呈現DR、CDR、CDRW等不同類型，而且次年比前一年從少因子（CD、CDW）出現更多因子（CDWB、CDWBR）的論證型態，也就是論證更精緻化。

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第三節科學認識觀 傳統西方文化中，對於知識如何獲得一向是哲學討論的重心。從古希臘時期開始，西洋哲學所關注的焦點問題之一，便是「人類如何認識其外在世界？」。人類認識外在世界的努力，稱為「認識論」或「知識論」(epistemology)，它是由二個希臘字 episteme（知識或知識型）和 logos（科學、學科）合併而成（黃光國，2003）。當代科學哲學對科學知識發展特性的詮釋，強調科學知識是暫時性的(tentative)、具有時代意義的(historic)、且因情境而變動的(contextual)，並且將科學視為人類許多求知過程中的一種(Abd-El-Khalick & Lederman, 2000)。

Tsai (1998)指出學生受到家庭教育與學校教育及社會環境的影響，對於科學知識的起源與發展產生個別的想法，即他們個人的科學認識觀信念。學生的科學認識觀信念對他們的學習具有深遠影響，像是學習策略的使用和認識，以及後設認知的發展。同時 Tsai( 2000)也指出學生的科學認識觀信念與學生的學習過程有交互作用影響。科學本質學習的目的是提升學生對於科學知識發展特性的瞭解，使其具有更精闢深入的(sophisticated)科學認識觀。透過教學提昇科學認識觀不僅可增加學生科學學習的興趣、態度和效能，最終目標是培育出有能力解決生活周遭問題，並對議題作出理性的判斷與抉擇的未來公民(Abd-El-Khalick, 2003; Driver, et al., 1996)。Tsai (2005) 提出當代的科學認識觀在於強調科學知識中暫時性的歷史與人文特色，這些知識主要是企圖去把科學議題、主張和把大社會與文化的實踐做連結，而認識觀點可引導學生去獲得科學知識。 Tsai 及 Liu（2005）發展出了一套能有效能評量學生的問卷「科學認識

觀問卷（scientific epistemological views, SEVs）」，所測得之結果，將學生對科學的認識分成了三種，分別是實證觀(empiricist-aligned view, E)、混合觀(mixed view, M)與建構觀(constructivist view, C)，並且還歸納出五個向度︰社會協調性

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（the role of social negotiation, SN）、科學的創造性（invented and creative nature of science, IC）、探究過程的理論依據性（the theory-laden exploration, TL）、文化影響面（the cultural impacts, CU）、科學知識的暫時性（the changing and tentative feature of science knowledge, CT）。以下將針對本問卷的五個向度加以介紹：一、社會協調性（SN）：建構主義論觀點認為科學的發展是仰賴於科學家之間的溝通與磋商；而經驗主義論或實證論的想法則是認為科學是個人做探究的過程，主要是仰賴於個人的成就。二、科學的創造性（IC）：這是用來評量學生是否了解科學真理是人類所創造出來的而非是被發現的，以及人類的想像力與創造力對科學知識的發展來說是重要的（建構主義論觀點）。三、探究過程的理論依據性（TL）：建構主義論觀點認為科學家本身的假設、評估和研究可能會引響到他們所引導的科學探究；相反的，實證論的觀點則認為科學知識是由對研究對象所有的觀察以及實驗步驟所取得。四、文化影響面（CU）：這個向度的題目提到了科學知識的發展是仰賴於文化的本質上。傳統的科學教學通常把科學當作是來自西方的產物，而且忽略了在不同的文化中有不同的了解方法。五、科學知識的暫時性（CT）：這個向度的題目提到了科學發展中的概念改變。建構主義論觀點認為科學知識總是不斷改變是而且暫時性的；而實證論的觀點認為科學是自然界真理的產物。此問卷在先前的研究中（Tsai & Liu, 2005）已獲得建構效度，並針對613名高

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中生做施測，獲得的內部一致性 Cronbach alpha 係數為0.72。

針對科學認識觀的所進行的研究，研究者將其整理如下表2-3-1。由表中可知而研究對象以學生為對象（吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008;青育筠、游淑媚和吳詩芳；黃珮玉和劉嘉茹, 2005; 溫媺純、林宜汶和楊景成, 2005; Tasi & Liu, 2005; Sadler, Chamber & Zeidler, 2004）。研究結果發現，科學認識觀會對生的推理過程和提出證據的支持主張的能力有相關性（吳佳蓮和吳心楷, 2006; 黃珮玉和劉嘉茹, 2005; 溫媺純、林宜汶和楊景成, 2005; Sadler, Chamber & Zeidler, 2004; Wallace, Tsoi, Calkin & Darley, 2003）。

同時具有實證觀傾向者，偏向直接引用查閱的資料，論證品質層級較低；混合觀傾向者，能詮釋查閱的資料，論證品質層級分布平均；建構觀傾向者，能將資料其化成佐證，對自己的主張與理由、資料做連結，論證品質層級比較高（吳詩芳、游淑媚和青育筠，2008;青育筠、游淑媚和吳詩芳）。在五向度研究結果發現，具有批判性思考者，在科學知識暫時性認識觀評量得分較高（劉香瑤、李麗菁和蔡今中，2007）。實證觀學生在探究過程中即時給予回應，而建構觀學生會因探究過程中產生想法衝擊而成複雜轉變（蘇雅雲， 2007）。綜合以上所述，學生所持的認識觀和學習情形有相關性，不同的認識觀的個案也會和論證品質有關聯。因此，在本研究中以主修科學相關科系的大一學生為對象，選擇較具代表性之個案，探討其所持科學認識觀和論證層級之關連。

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表 2-3-1：科學認識觀相關研究研究者研究名稱研究對象研究結果吳詩芳、游淑媚和青育筠(2008) 探討不同認識觀的個案學生於「達爾文的演化論，錯了嗎？」議題之論證品質及論點的演變。科學相關學系大一學生 22名 1.實證觀取向個案之論證品質層級較低，僅引用查閱的資料說服它人。 2.混合觀取向個案之論證品質層級平均分布，能使用查閱的資料並加以詮釋。 3.建構觀取向個案之論證品質層級較高，論點演變歷程中能逐漸將資料意義化佐證自己的論點。青育筠、游淑媚和吳詩芳(2008) 以「血液在生物體內的奇妙旅程！」論證議題，探討不同認識觀學生在論證歷程中論證品質趨勢及概念變化。中部地區某大學科學相關學系一年級48名學生論證品質較低的實證觀(E) 個案在資料間較少做連結，另有概念沒變化。論證品質較高的建構觀(C) 個案能將自己的主張與理由、資料做連結，也更深入思考，逐步將自己原先的概念做補充及修正。蘇雅雲(2007) 大一學生生物探究學習之科學本質觀與科學探究觀之研究 41位大一學生 1.實證觀學生提供探究設計做為探究過程進行之引導，同時在歷程中即時給予回應。 2.建構觀學生則以過程中的討論和探究經驗所產生的想法衝擊其科學本質觀點和科學探究觀點而呈現複雜轉變。溫媺純、林宜汶和楊景成(2005) 領域特殊性認識觀信念：以高中階段為例 12位高中學生 1.支持科學領域特殊性認識觀信念的存在，學生能夠知覺每一個科學領域知識之間的差異性 2.這些科學領域特殊性認識觀信念與他們的科學學習之間的關聯性。劉湘瑤、李麗菁和蔡今中(2007) 科學認識觀與社會性科學議題抉擇判斷模式之相關性探討 127位大學一年級新生 1.非理工科學生在文化影響科學本質面向上得分顯著高於理工科學生。 2. 認識信念影響學生對議題處理的模式。偏好從技術層面等觀點論述的學生，以及具有批判性思考傾向者，在科學知識的暫時性認識觀評量上得分較高。黃珮玉和劉嘉茹 (2005) 高一學生科學認識論信念與概念改變對照之研究—以溶解概念為例 35名高一學生 1.研究對象之科學認識論信念傾向會影響其概念改變過程。 2.建構組傾向於發生增加及調整的概念改變，經驗組在增加、調整、重建三種概念改變的發生次數則相差不大；建構組傾向於增加性的概念改變，經驗組則傾向於概念完全改變及增加性的概念改變，二組都有發生雙重想法的建構。 (接下頁)

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(續上頁) 研究者研究名稱研究對象研究結果張淑女（2004）以「基因改良」、「有機食品」、「戴奧辛傷害」、「DDT 與瘧疾」、「畸形青蛙的成因」、「火星是否有基因存在」六個社會科學議題，以認識論的觀點探討大學生持有不同科學觀點其論證思考能力與論證模式之差異性。以科學主修 40位和非科學主修30 位，共70位大一學生。 1.本研究就論證改變的研究結果，顯示論證改變與否和受試者的主修背景、論證能力是沒有關係的，並且只有在可理解的、與合理的條件之下論證改變才有可能發生。 2.分析論證能力指標顯示，在支持理由來源類別數目與正面啟示法兩項論證能力指標有顯著的差異性，而所有受試者的理由來源類別多來自個人經驗與科學信念。 Tsai (2006) 教師的科學認識觀與他的教學以及學生觀點之間的關連性四十位以上的科學教師。 1.實證觀的那些教師傾向於在考試過程中注重學生的得分，並且在採講述式教學法，包含一個較被動或背誦的科學學習。 2.建構觀的教師則傾向於學生對科學概念的理解和應用，花較多時間在探究活動及相互討論上。 Tsai 和 Liu (2005) 評量學生科學認識觀的工具之研發 613個高中生。 1.不同性別的科學認識觀有顯著差異 2.學生和教師的科學認識觀在不同向度也有所差異。 Sadler, Chamber 和Zeidler (2004) 學生對社會性議題回答的科學本質概念 84名高中生高中生在解釋和評估有關全球暖化議題的衝突的科學證據時會受到科學認識觀的影響 Wallace, Tsoi, Calkin和 Darley （2003）非生物主修學生之探究式實驗學習情形：探究經驗; 認識觀和概念成長之詮釋研究。 5位非生物主修學生建構觀學生比實證觀學生在做探究實驗時增加較多有意義的概念理解。

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第三章研究方法

本章研究方法分為以下六節：第一節為研究架構，針對欲進行探討的內容作出研究架構圖（圖3-1-1），以表達本研究之研究內容與目的；第二節對研究對象做詳實描述；第三節對本研究所使用的工具做介紹及說明；第四節敘述整個研究的流程；第五節闡述對所收集到的資料要如何進行內容的分析。 第一節研究架構 本研究參酌 Toulmin（1958）提出的論證模式（TAP），將論證內容出現的特徵分成幾個基本的組成要素，分別為主張、資料、理由、支持、修飾、反駁等。論證品質的部分主要依據「論證要素組成的類型」及「論證的層級」等二個向度進行分析。論證要素組成的類型，研究結果發現課室論證，可能有主張-資料 CD (claim-data)、主張-資料-反駁 CDR (claim-data -rebuttal)、主張-資料-反駁-理由 CDRW(claim-data-rebuttal-warrant)等等不同類型，這可做為評斷論證品質好壞的標準。在「論證的層級」方面，論證層級的分析架構修改自 Jimènez-Alexiandre 等人(2005) 論證層級的分析架構，共分成六個層級。如圖 3-1-1

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持不同科學認識觀之論證層級關係圖 3-1-1：研究架構論證要素例如：CD CW、CDR CDW、 CDRW、 CDWQ。 E-Learning 論證討論區論證內容論證要素組成類型論證層級第 0 級第 1 級第 2 級第 3 級第 4 級第 5 級主張 C 資料 D 反駁 R 支持 B 修飾 Q 理由 W 科學認識觀實證觀混合觀建構觀

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第二節研究對象及情境 本研究以中部某大學科學相關科系一年級學生，大部分在高中是自然類組，而且修過基礎生物課程，男生 18 位女生 24 位一共 42 位學生，做為研究對象。將研究對象分為八組，每小組成員為 5~6 人，讓學生利用課餘時間在 E-learning 學習平臺進行論證學習活動，分組情形如（附錄三及附錄四）。在論證學習歷程活動結束後，將全班學生根據科學認識觀的施測結果分為三群，再從三種不同認識觀各挑選出兩名學生，代號為：F4、F6、C5、D2、D3和 E3共六名學生進行訪談，錄音之後轉成逐字稿，對於晤談的內容進行分析，以瞭解學生在學習歷程中論證的品質。晤談的大綱如（附錄五）。本研究以學校所提供的E-Learning網路學習平臺做為提供學生論證議題內容、論證參考範例、論證學習活動分組和學生提問及回應的線上學習工具。如圖圖3-2-1。圖 3-2-1：E-Learning 網路學習平臺規劃圖

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圖 3-2-2：E-Learning 之公告區內容

E-Learning公告區內容如圖3-2-2包括論證議題內容、論證參考範例、論證學習活動分組、注意事項、論證整理所需的表格。E-Learning之論證討論區如圖3-2-3。

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第三節研究流程 圖 3-3-1 為本研究的研究流程，共分為兩部分，第一部份是以兩個月時間進行試探性研究，時間是 2006 年 7 月到 2006 年 8 月，目的在開發論證議題，檢討論證議題的可行性。第二部分為正式研究，進行的時間為二個學期，論證進行的時間從 2006 年 12 月到 2007 年 4 月。社會性科學議題這類的議題隱含著「爭議」，這意謂著持有不同觀點的人，對於爭議的解決方法各有不同的主張、理由和證據，所以形成可討論的空間。因此研究者使用學生生活中常接觸到的社會性科學議題，設計了兩個論證的議題－主題一「臍帶血」－「如果你是準爸爸或是準媽媽，你會打算為新生的兒女保存臍帶血嗎？」，及－主題二「基因治療」－「你願意接受基因治療來治療先天或後天性疾病嗎？」。請每位學生先自行查閱相關資料以及文獻，並以附加檔案的方式放在e-learning網路學習平臺上以供閱讀。先列出一些問題給學生建議可以從那哪些層面來看這個主題，以幫助他們的思考。所設計的論證議題內容經一位具科教背景且正在進行論證相關研究的研究生做專家審核後，再進行修正，完成論證議題設計的發展。每次論證討論進行時共分為六個回合，第一個回合為「提出自己的想法」，第二個回合為「對同學的想法提問」，第三個回合為「回應同學的提問」，第四個回合為「對同學的想法提問」，第五個回合為「回應同學的提問」，第六個回合為「整理與比較」。每個回合請學生依照「論證議題一學習活動分組表」、「討論區的提問與回應方式」及「論證議題二學習活動分組表」、「討論區的提問與回應方式」的分配進行論證。第一次論證的進行在第三、四週進行，第二次論證的進行在下學期的第二、三週。每次論證討論時都會提供一份提醒學生如何進行論證討論的資

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料，幫助學生瞭解如何才是好的論證（附錄六）。

在論證學習歷程活動結束後，進行認識觀問卷施測，將全班學生根據科學認識觀的施測結果分為三群，分別是實證觀（E）、混合觀（M）與建構觀（C）。

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圖 3-3-1：研究流程圖擬定研究題目資料分析文獻蒐集與探討進行試探性研究發展論證議題撰寫論文專家審查 2006 年 6 月 2006 年 9 月 2009 年 8 月進行修正進行修正晤談論證議題一活動論證議題二活動科學認識觀施測一致性協商要素編碼要素檢核網路學習平台

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第四節研究工具

本研究的研究工具為「科學認識觀問卷」（Tsai & Liu, 2005），取得原作者之同意始用（附錄七）。經由科學認識觀問卷所測得之結果，將學生對科學的認識分成了三種，分別是實證觀(E)、混合觀(M)與建構觀(C)，並且還歸納出五個向度，分別敘述如下：一、科學的創造性（IC）二、探究過程的理論依據性（TL）三、科學知識的暫時性（CT）四、社會協調性（SN）五、文化影響面（CU）本工具共有 35 題李克氏（Likert）五點量表命題，學生的回答由下列計分來描述他們的科學認識觀：對於建構取向的觀點項目來說，幾乎完全同意的回答得五分，反之，若是回答幾乎不同意者，則得到一分。所以持建構主義觀點學生在該問卷會得高分，反之，則得低分。將 35 個題目學生作答的情形所得到的分數作加總，即為學生在科學認識觀問卷中所得到的分數。本研究工具在先前的研究中已獲得建構效度(Tsai & Liu, 2005)，總量表內部一致性 Cronbach alpha 係數為 0.72 。

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第五節資料蒐集與分析 一、資料收集 在本研究中收集的質性資料包括以下：（一）學生在議題討論區的文字記錄研究者收集議題討論區中學生之間進行論證時提問與回應的文字資料，一共收集二次論證討論，作為分析學生論證品質與探討論證能力的主要資料來源。（二）晤談資料於兩個論證議題討論歷程結束後進行晤談，晤談時尋求被晤談者同意，進行錄音，晤談後將學生晤談之錄音檔進行轉錄。 二、資料分析 本研究先將「論證要素」分類成主張（C）、資料（D）、理由（W）、反駁（R）、支持（B）、修飾（Q）、詢問（Query）、情緒懇求（Emotive Appeal）、不是論證（Off Task）九大類。要素的定義及例子如表 3-5-1。

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表 3-5-1：要素的定義及例子論證要素定義例子主張（C）一個假定的說明，表明立場的論述。我依然還是贊成臍帶血的應用。（ARU1-7-B1）資料（D）可做為主張基礎的事實。誠如美國國家癌症研究所的研究人員藉由操控白血球的基因使其攻擊癌細胞成功阻止末期黑色素皮膚癌的惡化。（ARU2-7-A1）理由（W）做為資料推論至主張的正確描述。人類一些被今日以為的絕症相信在未來會得到拯救。（ARU2-7-A1）反駁（R） "主張"的條件性假設，說明在何種特殊情況主張並不成立。對他人的主張、資料、理由、反駁提出質疑檢驗如果有一天真的要使用了，你真的敢讓你的小孩子去接受這種不安全的技術嗎？（ARU1-3-F4-F3）支持（B）為最基本、眾人都可接受的假設。想一想到我們這年代時臍帶血應該都會普及化了吧! （ARU1-2-B3）修飾（Q）用做限制主張，能指出在何種情況之下適用。如果我是孩子的家長再能力範圍所及我一定會留。（ARU1-4-D6-D5）詢問（Query）要求澄清先前的說明解釋。如果沒有普及化的話，你會以多少價錢為接受範圍勒? （ARU1-3-B3）情緒懇求（Emotive Appeal）非理性情緒化的句子。還是你還在臍帶？期待？傻傻分不清楚？（ARU1-5-D6-C1）不是論證（Off Task）跟議題無關的解釋說明。世界大同才是我們努力的目標！只有世界大同～人人為我我為人人。（ARU1-7-D6）

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分析論證品質的架構主要依據「論證要素組成的類型」及「論證的層級」等二個向度進行分析。

在「論證要素組成的類型」方面，論證要素組成的多樣性，可能有 CD (claim-data)、CDR (claim-data -rebuttal)、CDRW(claim-data-rebuttal-warrant)等等不同類型，比較多因子組成的論證形態(如：CDWB、CDWBR)及少因子組成的論證形態(如：CD、CDW)所出現的頻率，做為評斷論證品質的標準。論證類型的定義及例子如表 3-5-2。表 3-5-2：論證類型的定義及例子論證類型定義例子 C 主張我依然還是贊成臍帶血的應用（主張）。（ARU1-7-B1） CW 主張-理由我還是贊成要保留臍帶血（主張）。因為，未來會發生什麼事大家都不敢保證，所以我還是贊成。多一層保障也不錯（理由）。（ARU1-7-E3） CDW 主張-資料-理由我還是接受基因治療（主張）不純熟的技術相信都是一開始今日也有不少用基因療法成功的案例（理由）誠如美國國家癌症研究所的研究人員藉由操控白血球的基因使其攻擊癌細胞成功阻止末期黑色素皮膚癌的惡化（資料）人類一些被今日以為的絕症相信在未來會得到拯救（理由）。（ARU2-7-A1）在「論證的層級」方面，論證層級的分析架構修改自 Jimènez-Alexiandre 等人(2005)的（見表 3-5-3）。

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表 3-5-3：論證層級的分析架構(修改自 Jimènez-Alexiandre 等人, 2005) 論證層級敘述例子第零級不是論證世界大同才是我們努力的目標！只有世界大同～人人為我我為人人。（ARU1-7-D6）第一級論證裡提出主張或反面主張，卻沒有資料、理由或反駁。我依然還是贊成臍帶血的應用（主張）。（ARU1-7-B1）第二級論證裡提出主張或反面主張，以及其資料、理由或支持、修飾，而沒有提出反駁。我還是贊成要保留臍帶血（主張）。因為，未來會發生什麼事大家都不敢保證，所以我還是贊成。多一層保障也不錯（理由）。（ARU1-7-E3）第三級論證裡沒有反駁出現，但是至少有一個資料或理由出現，這兩類中有三個以上的組成要素。我還是接受基因治療（主張）不純熟的技術相信都是一開始今日也有不少用基因療法成功的案例（理由）誠如美國國家癌症研究所的研究人員藉由操控白血球的基因使其攻擊癌細胞成功阻止末期黑色素皮膚癌的惡化（資料）人類一些被今日以為的絕症相信在未來會得到拯救（理由）。（ARU2-7-A1）第四級論證裡從別人的資料或理由做出反駁。大致上我認同你所說的...但現在已２００６年，在我印象中，現在應該還是以移植療法較為盛行（理由），細胞療法與基因治療是否能取代移植療法還是個未知數（反駁）。（ARU1-3-F3-F2-951220）第五級論證裡從別人的幾個理由或資料提出不只一個的反駁，也與多個理由或資料相連。的確，臍帶血技術的未來發展利無窮，但不是現在（理由）。議題討論是應該比較偏向現在吧，留下來真的會比較有保障嗎（反駁）？在臍帶血技術尚未成熟的現在，你真的能確定你留下來的臍帶血是可以讓你安心的嗎（反駁）？搞不好會因保存不良好而變成無用的血，也有可能是保存下來之後也沒辦法用（理由）。且「但離臨床上還很遠」這句，就說明了現在臍帶血的技術還不是很好（理由），如果有一天真的要使用了，你真的敢讓你的小孩子去接受這種不安全的技術嗎（反駁）？（ARU1-3-F4-F3）

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研究者將學生論證討論的內容參考 Toulmin、Osborne 等人對論證的分析架構作為編碼的工具（Osborne et al., 2004; Toulmin, 1958），歸納出可以作為分析依據的關鍵字，當學生的論證之中提到「所以…」或是「我覺得…」的語詞，研究者會將這句話歸類到「主張」的分類裡；論證中提到「因為…」、「根據…」或「可能是…」的語詞，將之歸類到「資料」、「理由」和「支持」其中之一，而細分的標準則是根據關鍵字後的敘述內容加以細分；論證中有對主張提出自省式的質疑，並且自己將原先的主張修正得更為合理的，則是歸類到“修飾＂的分類裡；對主張提出一個條件性或限制的假設，這樣的假設可以把主張的論述描述的更精準，則歸為“反駁＂。本研究的分析一致性，由研究者分析編碼完後，再請一位具論證分析經驗的研究生，根據要素的定義及分析編碼的例子協助分析編碼。如果有不一致的分析編碼，經由兩人討論協商後再確定其要素編碼。論證要素分析一致性計算是以＂同意的論證數目除以全部的論證總數目＂作為計算方式，得到本研究論證要素分析一致性為 89.6％，如表 3-5-4 所示。表 3-5-4：兩個論證議題論證要素一致性議題一議題二總計要素一致的 995 674 1669 要素總數 1074 789 1863 一致性（％） 92.6 85.4 89.6

論證品質層級分析以對話片段為主，例如：「我還是接受基因治療（主張），不純熟的技術相信都是一開始，今日也有不少用基因療法成功的案例（理由）：誠如美國國家癌症研究所的研究人員藉由操控白血球的基因，使其攻擊癌細胞成功阻止末期黑色素皮膚癌的惡化（資料）。人類一些被今日以為的絕症，相信在未來會得到拯救（理

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由）。」計算為一片段。上述片段中研究者編碼為主張、理由、資料與理由，因此論證層級編碼為層級三，而檢核者編碼為主張、理由與理由，因此論證層級編碼為層級二，則計算為一個不一致片段。如果有不一致的分析片段，經由兩人討論協商後再確定其論證層級編碼。最後得到本研究論證層級一致性為 89.0％，如表 3-5-5 所示。表 3-5-5：兩個論證議題論證層級一致性議題一議題二總計一致性片段 379 338 717 片段總數 417 389 806 一致性（％） 90.9 86.9 89.0 科學認識觀資料分析根據 Tsai（2005）所提出的的分析方式，依照每次得分之情形，將得分在全體前 25%的學生視為建構觀的學生，後 25%的學生視為實證觀的學生，介於兩者之間的則為混合觀的學生。全班學生依據上述方式分類後，三種科學認識觀點的人數結果如表 3-5-6。表 3-5-6：科學認識觀人數分析結果科學認識觀人數 E 10 M 20 C 12 小計 42 註：E-實證觀，M-混合觀，C-建構觀。（一）製作論證要素統計圖表本研究將蒐集完的資料計算每位學生在各議題和各歷程的要素次數，將個別