國小科學教師對美感教學融入科學課程之看法

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國立臺中教育大學科學教育與應用學系

科學教育碩士學位暑期在職進修專班碩士論文

指導教授：靳知勤博士

國小科學教師對美感教學

融入科學課程之看法

A Study of Viewon the Integration

of Aesthetic Education into Science Curriculum

By Elementary Science Teachers

研究生：莊淑炫撰

中華民國 104 年 7 月

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I

摘要

本研究採質性研究中半結構深度訪談的方式，以十二位國小科學教師為對象進行訪談，目的在探究國小科學教師對科學課程中美感教學相關概念的看法，並對有／無將美感理念融入教學之國小科學教師的訪談內容做比較與探討。本研究之結論摘述如下：一、科學教師認為在自然界、科學實驗與探究及師生的情意與態度中，都有符合科學之美的內容。教師善用教學技巧及策略，以感官體驗的方式，可幫助學生領略科學之美。二、科學教師對科學課程中的美感經驗持肯定的看法，認為美感經驗能夠提升學生學習科學的興趣，引發想像力與創意，在潛移默化之中美化生活。科學課程中融入美感教學，可以培養學生美感的心靈、擴展學生美感經驗的範圍、提升學生學習興趣與能力，並且有助班級經營。三、「無將美感理念融入教學」教師傾向肯定科學的理性之美，較重視學生科學實驗與探究的過程；「有將美感理念融入教學」教師，強調學生的主體性，看重心理層面的情意體驗，以及美感的環境與氛圍。四、「有將美感理念融入教學」教師教學偏向學生中心，教師注重人際互動與情感交流，營造良好、互相關懷的學習氣氛，彈性運用各種教學方法引導學生融入學習情境；「無將美感理念融入教學」教師則偏向工作取向，注重教學策略與技巧，強調步驟與流程，期望看到學生具體的學習成果。文末，依據研究結果，對於美感教學融入科學課程之教學實務、師資培育、行政單位及未來研究提出相關建議。關鍵詞: 美感教學、科學之美、美感經驗

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III

Abstract

This research adopted the method of semi-structured in-depth interview in qualitative research and took 12 science teachers from elementary schools as interview subjects. The purpose of this study was to explore elementary science teachers’ view about relevant concepts of aesthetic education in science curriculum and to compare and discuss the interview contents between elementary science teachers who blend or not blend aesthetic concepts into teaching.The conclusions of this research are summarized below:

1. Science teachers believe that there are contents that fit science aesthetic in nature, scientific experiment and exploration, as well as in the emotions and attitudes of teachers and students. Teachers are good at using teaching skills and strategies to help students to appreciate the science aesthetic through sensory experience.

2. Science teachers take a positive view toward the aesthetic experience in science curriculum. They believe that aesthetic experience can enhance students' interest in learning science and arouse their imagination and creativity, thus imperceptibly beautifying life. The integration of aesthetic education into science curriculum can cultivate students’ aesthetic mind, extend students’ aesthetic experience scope, enhance students' learning interest and ability, and help classroom management.

3. Teachers who do not blend aesthetic concepts into teaching tend to affirm the rational aesthetic of science, paying more attention to students' scientific

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IV

experiment and exploration. Teachers who blend aesthetic concepts into teaching emphasize the subjectivity of students, paying more attention to psychological affection experience, as well as aesthetic environment and atmosphere.

4. Teachers who blend aesthetic concepts into teaching tend to view the students as the center. They pay more attention to interpersonal interaction and emotional communication and try to create a nice and caring learning atmosphere. They make flexible use of various teaching methods to guide students into learning situations. Teachers who do not blend aesthetic concepts into teaching view the teaching task as the center. They pay more attention to teaching strategies and skills, emphasizing processes and steps, in the hope of seeing students’ learning outcomes.

Finally, relevant suggestions were proposed according to the research results, including the teaching practice, teacher training, administrative units and future researches of the integration of aesthetic education into science curriculum.

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V

目次 ... V

表次 ... VII

圖次 ... IX

第一章緒論 ... 1

第一節

研究背景與動機 ... 1

第二節

研究目的與待答問題 ... 4

第三節

重要名詞解釋 ... 5

第四節

研究範圍與限制 ... 6

第二章文獻探討 ... 7

第一節

美感教學相關概念 ... 7

第二節

科學之美、科學美感及其教學相關概念 ... 20

第三章研究設計與實施 ... 33

第一節

研究取向與方法 ... 33

第二節

研究對象 ... 35

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VI

第三節

研究程序 ... 38

第四節

研究工具 ... 41

第五節

資料整理與分析 ... 44

第六節

研究信度與效度 ... 45

第七節

研究倫理 ... 47

第四章

研究結果 ... 49

第一節

科學教師對科學之美內涵及其教學的認知 ... 49

第二節

科學課程中的美感經驗 ... 63

第三節

教師如何在科學課程中實施美感教學 ... 74

第四節

科學美感教學活動的影響 ... 84

第五節

科學教師對科學美感教學活動的建議 ... 97

第五章有／無將美感理念融入教學科學教師對於美感教學的看

法之比較 ... 112

第一節

有／無將美感理念融入教學科學教師訪談內容之比較

... 112

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VII

第二節

個案教師訪談內容研討 ... 139

第六章結論與建議 ... 183

第一節

結論 ... 183

第二節

建議 ... 190

參考文獻 ... 194

表次

表 3-1

訪談對象資料表 ... 37

表 4-1-1

科學教師所認知科學之美的內涵 ... 49

表 4-1-2

科學教師認為科學課程中符合科學之美的學習內容 . 53

表 4-1-3

科學教師在科學課程中用來教導學生科學之美的教學

方法或策略 ... 57

表 4-2-1

科學教師所認知的美感經驗之內涵及其重要性 ... 63

表 4-2-2

科學教師在教學歷程中獲得的美感經驗 ... 67

表 4-2-3

學生在科學學習歷程中獲得的美感經驗 ... 69

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VIII

表 4-3-1

科學教師將美感教學融入科學課程的方法與策略 ... 74

表 4-3-2

科學教師認為科學課程中適合融入美感教學的教學單

元... 79

表 4-4-1

科學教師認為美感教學融入科學課程獲得的益處及遇

到的困難 ... 84

表 4-4-2

科學教師認為美感教學融入科學課程經歷的轉變及未

轉變的部份 ... 89

表 4-5-1

科學教師認為美感教學融入科學課程教師須具備的專

業知識與能力 ... 97

表 4-5-2

科學教師認為美感教學融入科學課程的實施原則及建

議... 103

表 5-1-1

研究對象分類表 ... 112

表 5-1-2

有/無將美感理念融入教學科學教師看法之相同點 . 112

表 5-1-3

有/無將美感理念融入教學科學教師看法之相異點 . 125

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IX

圖次

圖 3-1

研究流程圖 ... 38

附錄

附錄一

訪談大綱 ... 200

附錄二

訪談邀請函 ... 201

附錄三

受訪教師個人基本資料表 ... 202

附錄四

研究受訪者意見回饋函 ... 203

附錄五

編碼表 ... 205

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1

第一章緒論

第一節研究背景與動機

2002年「第一次全國科學教育會議」揭櫫我國的科學教育目標為：「使每位國民能夠樂於學習科學並瞭解科學之用，喜歡科學之奇，欣賞科學之美。」科學教育的內涵應包含科學知識及概念瞭解(Product of science)、探究能力及科學過程技能(Process of science)與科學態度 (Attitudes toward science)三方面的素養。然而，台灣的科學教育常與日常生活脫節，缺乏過程技能、基本原理及情意目標之養成（靳知勤，2007），學生在科學課程中往往只接收到片段的知識與生硬的公式，忽略情意層面的學習，無法養成正向的科學態度，亦不利於學生科學素養的提升。換言之，科學教育除了重視認知與技能的學習之外，亦須注意情意與態度層面，因為科學態度是將科學知識與方法，轉變成行為的趨策力（王美芬、熊召弟，2005）。九年一貫自然與生活科技課程綱要，強調科學態度要培養學生能夠感受科學之美，教材內容要項也涵蓋了「自然之美、時序之美、結構之美、變化之美」（教育部，2003）。科學之美的範圍十分廣泛，不僅豐富多樣的自然生態與景色是科學之美，科學研究的過程與理論、方法與技術，甚至是科學探究中專注執著的研究精神、突發靈感的領悟…等，蘊含許多豐富的元素。科學之美不但是科學教育的目的之一，亦是培育學生科學素養的一種手段與歷程（林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007）。「美」基本上是認知主體心理呼應外在客體的一種情感的效應（林樹聲，2006），科學之美與科學美感並不限於外在的美觀或美貌，更應重視的是學生在科學中對於美的感悟與判斷。美感(aesthetic)一詞的希臘原文意指「東西可經由感官而知覺(thingsperceptiblethrough the senses)」，意謂「感受瞭解(tofeel, to apprehend)」（Abbs, 1987:53；引自蘇雅慧，2008），十八世紀美學之父Baumgarten將aesthetics這個字的意義轉變成「感性認知」，在感官知覺的同時，也要去思考、理解。教導人們如何在生活中經驗、感受「美」，以獲得美感經驗、學習

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2 美感能力之教育，即為「美感教育」。 Kant (1914, p.64) 曾說：「美感判斷沒有一定的概念為前提，但理解力和想像力相互協調的狀態裡，精神得以自由活動（引自崔光宙，2000：197）。」美感認知不強調概念，而是讓學習者由感官的體驗來認識、瞭解世界，並不是說美感教育、美感經驗僅重視感官體驗與情感投入，完全不在乎理性知識與概念學習。事實上，當主體進行美感判斷時，不僅有感性融入與價值投射，並且也理性分析客體的事實與內涵。美感有兩大支柱，一是對美的感覺，一為理性的思辯，缺一不可（漢寶德，2002）。周淑卿（2010）指出，令學生感覺為美的事項，能夠引領學生體認和欣賞自然界的奧妙，並瞭解自然現象的原理，科學學習是理性與情感結合、認知與欣賞融合的過程。所以，科學課程中，若能給予學生更多的感官體驗，並觀察、操作並主動探究，能幫助學生形成豐富的想像，敏銳地思索後能以直覺思維來瞭解現象背後的原因和意義，建構屬於自己的知識系統。 Dewey (1934/1980)指出，科學探究若太強調邏輯，忽視完整經驗的覺知，將導致科學與藝術之間的絕對斷裂，而美感經驗能夠統整科學經驗中零散的認知、感覺、興趣及行動等，使其意義更顯得完整與豐富。因此，相較於單純強調邏輯系統的科學探究與學習，具有美感特質的科學經驗，以及強調直覺、想像、靈感、創造等美感認知的方式，更能夠幫助學生理解科學中抽象化的概念及概念間的因果關係，在科學學習上有其重要性。科學領域強調理性求知，但科學的研究對象、方法、實驗、過程、成果等，都是可以是感性欣賞的對象；科學教育的主要目的在培養學生具備邏輯思考與理性判斷的能力，然而，科學課程的教材、教法、歷程、師生互動及成果都可以作為感性認知的對象。雖然目前科學之美、科學美感等議題在科學教育領域未引起眾多的討論，但相關研究與實施（Pugh& Girod, 2007；王靜義，2005；江欣穎，2009；林樹聲，2006；林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007；周淑卿，2010；洪詠善，2011；顏郁菁，2013；楊倍昌，2011）跨越科學與美學兩個領域，皆指出蘊含美感經驗的科學課程與教學能觸發美的感動，能使學生投入情感，產生愉悅感與滿

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3 足感，進而能提升學習動機，展現想像力與創意。目前國內已有多位學者（林素卿，2009；林逢褀，2004；周淑卿，2006；陳伯璋，2006；楊忠斌，2009；鍾添騰，2003）投入課程美學與美感經驗的研究。國內美感經驗、美感教學及課程美學相關碩博士研究論文（王淑芬，2011；江欣穎，2009；吳思穎，2011；李雅婷， 2003；呂玉環，2006；林美慧，2010；林筱玲，2010；花英德，2013；洪詠善，2008；許詩怡，2011；陳錦惠，2005；陳麗文，2008；黃楦容，2012；顏郁菁，2013），部分論文進行學術上的概念探究，部分則進行教學實務上的研究。另外，相關研究的科目為自然科學領域者，有江欣穎（2009）從遊戲與想像力的角度詮釋科學課程美感經驗的圖像，歸納出屬於自然科學領域的美感經驗特質；周淑卿（2010）分別以兩位小學教師的藝術、科學課堂為場域進行個案研究，以探討學生學習歷程中的美感經驗性質；洪詠善（2011）以Dewey 的美學觀點探究科學經驗中的想像力如何發生及作用；顏郁菁（2013）以質性研究法，將POE教學策略結合美感經驗進行動物概念教學活動。上述研究屬於個案研究，目的在研究個案教師的美感教學經驗，以探究、發現美感經驗的性質與內涵，尋找美感教學的途徑以進行科學教育，讓科學課程展現富含美感的一面，進而激發學生的學習興味。上述相關研究大部份著重於教學與課程的藝術性，強調課程與教學中融入美感經驗對學生的影響，以學生為主要研究對象；以教師為主要研究對象的相關論文較為少數，僅陳雅玲（2010）透過文獻分析及田野資料，運用敘事探究的方法，敘說與研究者自身相關的故事，得到教學美感經驗脈絡及其作用，及黃楦容（2012）以個案研究探討美感教學中的教師教學風格，並分析學生從中獲致的美感經驗。相較之下，將研究對象聚焦於國小科學教師，並針對其對於科學課程中美感教學之看法、觀點及教學實務的研究，則較為缺乏。教育工作者的美感知覺與素養，是營造美感經驗課程的重要關鍵（林素卿，2009），林逢祺（2011）亦認為，教學能否精進的核心關鍵，在於教學者是否注重學習者的知覺，即便

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4 是智育科目的學習，教師越重視如何讓學生感知樂趣，越能協助學生達成深刻理解。科學之美、美感認知、美感經驗及相關教學蘊含了豐富且多元的內涵，在科學教育上具其正面與重要的價值，教師們對科學美感的看法及抱持的觀點扮演舉足輕重的角色，影響美感教學在科學課程中的發展與實踐。因此，研究者認為，若要推廣科學教師們以美感來營造科學課程，並實施美感經驗的科學教育，則有必要透過目前教學現場科學教師們的經驗，瞭解科學教師們對於科學之美、美感認知、美感經驗及相關教學的看法與理解，加以研究與探討。有鑑於上述原因，研究者希望從第一線教師們的觀點出發，透過半結構訪談的方式，探究國小科學教師對科學之美、美感經驗、美感教學的看法，以及瞭解教師如何引導學生學習科學之美，以何種方式進行美感教學。訪談是質性研究中最廣泛運用來收集資料、瞭解現象的方法之一，著重於受訪者個人的感受、想法與經驗的陳述，再由研究者加以整理、詮釋，以呈現其深層意涵。因此，本研究採半結構式深度訪談，以國小科學教師為研究對象，探究教師對科學美感相關概念的內涵及其教學的瞭解與看法，以及科學課程中美感教學之實務，藉由與受訪教師的對話，能夠蓃集其經驗，並記錄、解釋及分析之。

第二節研究目的與待答問題

一、研究目的基於研究背景與動機，本研究的研究目的為：（一）以半結構訪談方式，瞭解國小科學教師對於科學課程中美感教學相關概念的認知與看法，以及其在科學課程中融入美感教學之實務，以質性研究方法探討與分析之。（二）比較有／無將美感理念融入教學之國小科學教師，對於科學課程中美感教學相關概念的看法與觀點，對不同受訪群的資料進行探討與分析。

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5 二、待答問題為達上述目的，本研究的研究問題如下：（一）國小科學教師對於科學之美、美感經驗、美感教學的認知及看法為何？（二）國小科學教師認為如何將美感教學融入科學課程？科學課程中的美感教學對師生有何影響？（三）有／無將美感理念融入教學之國小科學教師，對於科學課程中美感教學相關概念的看法，有何不同之處？

第三節重要名詞解釋

一、科學之美科學之美的內容分為「科研對象的美、科學實驗的美、科學理論的美」三個部分（汪信硯，1994），「自然之美」包含「科研對象的美」之範疇中。科學之美事實上是捕捉了自然之美的訊息，並透過科學家將其詮釋和表達出來（林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007），因而科學家在從事科學探究時所展現的精神與態度，亦是一種科學之美。二、美感美感字源來自希臘字(aisthesthal)，意義係指「感知」(perception)，指透過感官的覺察、感知，包括認知、感覺與想像（洪詠善，2009）。美感是指人們體驗到事物中美的元素時，與思維或想像產生連結，所產生的愉悅美好感受，因此，美感不只是感官上的滿足，也和與個人的思辨、價值觀及態度有關。教育部美感教育中長程計畫（2013）中提出，美感來自「人」能充分運用其身心靈，知覺「外界」所存有的特殊性質，而感受與領會到的美好經驗，並進而想擁有它、實踐它。本研究中的美感是指個體主動感知外在美好事物存在的一種建構能力。

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6 三、美感經驗 Dewey(1934)闡釋美感經驗是個體為了適應生存而與其環境發生互動的結果，即是美感發生時的心理活動。美感經驗的過程中，主體會因為客體的美感特質而引起的情緒感覺，這是美感經驗中的情感成分，此外，美感經驗亦具有認知的內涵，乃是主體在經過思考之下，與客體所做的連結或互動（陳瓊花，2004）。本研究中的美感經驗是指在科學課程中，主體（教師或學生），對客體（某個對象）產生了美感知覺的經驗，這樣的經驗兼具情感投入與理性思辨，是一種和諧完滿的內在心理感受。四、美感教學美感教學是指在教學活動中，促進受教者增進美感經驗，並可以使個體時常融入於美的感受的一種教育活動（李雄揮，1979）。教育部美感教育中長程計畫（2013）提出，美感教育是精煉個體的美感認知，強化感性與理性整合的教育，以培養個體的感知、想像、詮釋、思辨、實踐與溝通的能力以及相關習慣的養成。本研究所指的美感教學，是指透過教師的教學策略與技巧，引導學生以美感認知的方式來學習科學，並鼓勵學生憑藉直覺、發揮想像力，以促進科學美感經驗的發生與科學態度的培養。科學教師美感教學的運用，能使學生除了用理性方式認識科學知識之外，也能用美感來知覺科學，建構科學對學生個人的意義。

第四節研究範圍與限制

本研究因受能力、時間及受訪者意願等限制，以服務於台中市的十二位國小科學教師為研究對象進行研究，每位受訪者僅受訪一次。本研究以教師為主要研究對象，以訪談方式來進行研究，研究者未能實際觀察受訪教師的教學情形或訪談班級學生，也沒有發問卷進行相關研究，僅記錄受訪教師們的經驗與觀點，試著依據文獻資料去做分析與詮釋。

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第二章文獻探討

第一節美感教學相關概念

壹、美感

一、美、美感及美感經驗古今中外關於「美」的討論種類繁多，歸納眾多美學理論，李澤厚（2001）認為可分成主觀與客觀兩派，主觀的是人的美感意識，客觀是做為美感對象的客觀事物。換言之，美至少具有兩個層次：客體對象所呈現外在形式的美，以及主體內在對於美的主觀感受與判斷，美發生作用於主客體的互動之中，客體具備美的特質，引起主體的共鳴。美既然可分主客觀兩部分，可見得美不是絕對主觀的，也並非絕對客觀的，如朱光潛（2003）所言：「美不完全在外物，也不全然屬人心所察，而是心物婚媾後所產生的嬰兒。」我們不能忽略客體基礎只談主體感受，也不能不顧主體感知能力而僅談客體屬性，美之中要有人情也要有物理，兩者缺一都不能現出美。唐代詩人柳宗元的詩句「美不自美，因人而彰」可以說是審美活動極其重要的命題（葉朗，2014），客體能成為美的對象，是因為有主體的美感體驗，美的產生是來自人（主體）與物（客體）相互交融、影響滲透的一種狀態，透過人的意識及情感融入，外在事物才能成為一種意象。 Schiller 認為透過美可以把感性的人導向形式和思維，反之，透過美可使精神的人回到素材和感性世界。美使我們處於一種中間狀態，可達到主觀和客觀、感性和理性、形式和內容的統一（引自汝信，1985）。朱光潛（2003）也指出：「美感經驗就是形象的直覺，美就是事物呈現形相於直覺時的特質。」所以，「美」是用來表徵主體以美感認知客體時，主體與客體互相交融的一種心理活動。美感經驗其實是人生命內在（小宇宙）與外在世界之生機及秩序間所產生之「交感」（馮朝霖，2000），當客體其形象具有美的形式與性質（如：節奏、對稱、

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8 比例、和諧…等），被主體所感知，並聯結了思想與情感，使主體直覺地對客體產生了美好、愉悅的感受，感到賞心悅目、心曠神怡，就是一種美感經驗。由此可知，美感體驗建立在主體的與客體的交互作用中，除了受到客觀性質的影響，也與主體自身經驗相關，必須主客體相互適應，和諧一致，美感才能油然而生。美感(aesthetics)的字源來自希臘字aisthetika，意指「事物可經由感官而知覺」(things perceptible through the senses)（Abbs, 1987；引自蘇雅慧，2008），「知覺」指透過感官的覺察、感知，包括認知、感覺與想像。美感不是認識，而是體驗（葉朗，2014），美感是一種對美的感受與體悟，當主體對客體產生美感，表示主體以感官知覺、體驗了客體這個對象，這樣的感受經驗，被稱為「美感經驗(Aesthetics Experience)」，是人們在日常生活中普遍基本的一種心理活動，如同李澤厚（2001）的說明，美感經驗的觸動來自於個體對具美的特質之事物的覺知，在彼此相互交流下所引發內心的感動，是認知主體與外在客體互動之下，本身主動產生的喜悅和美好的感受。

另外，美感之希臘動詞意謂「去感受、瞭解(to feel, to apprehend)」（蘇雅慧，2008），因此，美感經驗的產生不是由概念推導而得，而是經由不斷「感受」與「瞭解」間的動態來回而知覺。美感是指人對於美的感受，然而，美感不僅是感官上的滿足，也與個人的思辨、價值觀及態度有關，在感官知覺時，也要去思考、理解被經驗的對象。美感有兩大支柱，一為對美的感覺，一為理性的思辨，缺一不可，兩者合起來才是完整的美感（漢寶德，2002），所以，美感的內容包含情感的投入與認知的理解。 Dewey (1934) 則強調將美感置於日常生活中的脈胳，將焦點專注於經驗本身的特性。 Dewey 常以經驗一詞說明人類與環境各種事物間的複雜關係，然而日常生活中單調平凡、雜亂無章的經驗與美感毫無關係，相對於一般日常生活中單調、鬆散、不具感情的經驗，美感經驗是連續性、統整性與情感性的，是成功完滿的經驗，是Dewey 所強調「完整經驗」。 Dewey (1934:55)指出，美感經驗是生氣勃勃的經驗，是實用的(practical)、情感的

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9 (emotional)、知性的(intellectaul)：實用的指出有機體與事件或客體的互動；情感的是使部份結合成一個整體，知性的代表經驗本身具有意義的事實；不同的要素構成一個整合的經驗，就具有美感特質。完整經驗具有美感的特質，而美感經驗是完整經驗的集中與強化，美感經驗是每一個完整經驗發展的必然結果，所以Dewey(1934:56)說：「美感並非閒置的奢侈或是卓越的理想，它闡明和增強了每個完整經驗的特徵」。完整經驗指的是當經驗的主體沈浸於某事件中，真誠專注的參與，使自己的理性與感性相互融合，成就一種具統一性質的經驗，並於經歷過後，具有自足與完滿的感受（林素卿，2008）。因此，完整經驗是超越平凡的感官經驗的獨特經驗，意義的重建來自個體的主動探究，其中有情感觸發亦有理智投入，能實現一種和諧與統一的性質。綜而言之，美感經驗指經由感官去認知理解事物，透過主客互動歷程，觸動情感所交織而成的一種活動。美感及美感經驗發生的條件，在於主客體合一，除了美感客體須具有美的性質，美感主體亦需具備一定的美感能力。而美感的性質在於融合理性與感性，當主體受客體吸引，情感被觸發，自發性地探究客體進行理解，其過程不但有情感融入，亦主動投入理智思考，兼具理智活動與情感體會，主體不但獲得感官的滿足、精神上的愉悅，亦得到智性的啟發，所以，美感的經驗能夠聯繫感覺與行動，達到主體內在的一致性。二、美感認知 Eisner (1981)認為，「認知」是讓人有意識，去注意、確認與感知，是指對世界的察覺 (awareness)，認為知識不僅是一種語言的結構，它還包括感官的總和以及心理素質的運作。認知是有機體認識環境的過程，透過認知，人類乃能意識、注意、識別與知覺。在認知的過程中，感官作用非常重要，缺乏了它，概念就無法形成(Eisner, 1983a)。 Eisner (1994)依其對學校教育的觀察，提出六種具有影響力的意識型態，其中之一為「認知多元理論(cognitive pluralism)」，認知多元論主張人對外界事物的理解與表徵形式是多元的，人可能透過不同的符號系統來建構自己對世界的理解，而這些認知形式都會因符號或表徵系

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10 統的差異而呈現出不同的意義。學校教育往往過於偏重語文、數字的認知形式，忽略了其他認知途徑。認知多元論主張在課程中讓學生擴展不同的認知途徑，運用多重智慧能力。依Eisner的看法，知識是個人與環境互動的經驗中建構而來，而個體對環境的理解與表徵形式是多元的，經由感官知覺以形成概念。但是，學校教育往往傾向以讀寫算規則主導 (rule-governed)的工具價值之表徵形式，重視邏輯理解遠甚於知覺感受，Eisner 認為應讓學生熟練多種表徵形式，認知須以知覺為基礎。 Greene(1999)也認為所謂的真理並非符應於客觀事物，世界是個體自我詮釋的，是具多元差異的，知識是由個體所建構的，並非是被發現或是被揭露的。因此，她認為理性、邏輯並不是理解世界唯一的方法，主張運用感官開啟知覺能力，留心生活中的尋常事物，透過感知、想像的探究突破習以為常的想法。知覺是審美領悟與理解的起點與根基，對思索事物意涵而言有其重要性(Greene, 2001)。讓學生接觸不同形式的事物，注意形狀、樣式、聲音、節奏、輪廓、線條…等，有助啟發洞察力與想像力，使更具區辨力與敏感性，從而提升美感能力。朱光潛（2003）亦認同不同形式與觀點會產生不同的認知與意義，在《談美》一書的第一篇，以古松為例，剖析了人們認識和對待事物的三種態度—科學態度、實用態度、美感態度：實用的態度以善為最高目的，科學的態度以真為最高目的，美感的態度以美為最高目的。在實用的態度中，我們的注意力偏在事物對於人的利害，心理活動偏重意志；在科學的態度中，我們的注意力偏在事物間的互相關係，心理活動偏重抽象的思考；在美感的態度中，我們的注意力專在事物本身的形象，心理活動偏重直覺。木商以實用的態度看待古松，因此他們會利用古松架屋、製器、賺錢等；科學家以分析的態度看待古松，研究植物學上根、莖、花、葉、日光、水分等相關知識；而畫家以美感的態度看待古松，他把全副精神都灌注於古松本身，古松對他而言成了一個獨立自足的世界，他不去計較實用性，也不推求關係、因果和條理，而是專注的欣賞古松之美。在實用和科學

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11 的態度上，他們的意識都沒有停留在古松本身，唯有美感的態度真正會將注意力集中在事物，在此情況下，美感對象才能展現其價值。看待一棵古松，因為有不同的觀點與認知方式，於是產生了不同的心智活動與個人意義，而美感可說是最具價值的一種認知方式，美感態度使人專注在事物本身的形象，去除意志與抽象思考，「無所為而為」，以感官直覺來認識事物。美感認知是認識世界的一種方式，但在目前學校的教學活動中卻經常被忽略，甚至誤以為只有藝術學科才會有美感體驗與認知，然而，林逢祺（2011）指出，在智育科目的教學能否精進的核心關鍵，在於教學者是否注重學習者的知覺。也就是說，教師越重視如何在傳遞知識的過程中，讓學生「覺得」具體、清晰、有機、簡潔、流暢、生動、炫麗、新奇、合比例、富韻律…等感知樂趣，越有能力協助學生達成深刻理解。即使是智育科目的學習，通往理解的大道，仍在知覺的幽徑上。因此，美感認知可幫助學生獲知意義、形成概念，是一種值得重視的學習方式。李雅婷（2003）引用Eisner 提出透過美感認知而獲致的知識有兩類：第一類知識是瞭解世界的主體知識，第二類則是美感本身的知識。第一類知識透過「移情」作用的發生，促使美感認知扮演了「參照的功能」，以瞭解它所指陳的世界。Eisner (1985:28) 為美感認知作出闡釋：「透過美感經驗，我們可移情地進入超越實際可能性的情境。在此意義下，美感認知扮演了一個參照的功能(referential function)，它指出了世界的些許層面，並協助人們去體驗它。」例如，透過莎士比亞之《奧賽羅》(Othello) 的形式，而理解「嫉妒」的情感意義；透過《關關雎鳩》中呈現的雎鳩摯情，理解夫妻綿密的情意。美感的第二類知識是美感自身，不為其它目的，「體會經驗」(undergo experience)即是其目的，當人們在創作、欣賞、體驗時，產生的愉悅與驚奇，往往才是最令人難以抗拒的魅力所在。所以，當我們沈浸於閱讀，思想優遊於四方，橫越時空的限制，而得到一種暢快淋漓的感受；或是我們與家人、朋友一同出外旅遊，外在的美景使我們放鬆心情，進而盡情的與

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12 家人、朋友共享一段美好的時光，這時，我們正在體驗美感的第二種知識，它使我們獲得意義，成就生命中的「高峰經驗」。美感探究的本身提供了愉悅，而此種追求意義創制的動機常是科學與藝術創作的驅力。朱光潛（1961）則分析出美感經驗可能伴隨著「移情」與「內模仿」兩種作用。「移情作用」是把自己的情感轉移到外物，彷彿覺得外物也有同樣情感，根據自己的經驗來瞭解外物，和外物發生同情和共鳴。移情對象不限於眼睛看得見的具體形體，例如音樂、繪畫等，在欣賞時，因內心情感而使之象徵某種意義或意境。「內模仿」指當美感移情作用發生時，所伴隨的一種生理的變化。觀賞者在沉入美的世界後，不只轉移自己的情感，同時也深受其影響，不自覺的模仿在想像中所見到的動作姿態，例如欣賞古松，不但把清風亮節的氣慨移置到古松身上，同時又受到古松這種性格的影響，不知不覺地模仿它蒼老勁拔的姿態，豎起頭腦、挺起腰桿。由上述可見，美感經驗本身即具有獨特價值，不但使人感到愉悅完滿，且能夠激發學習興趣與動機；透過美感體驗，由感覺、感受引發情緒或喚起情感，在美感認知的過程中，主體可以並藉由想像力來創造、轉化所得的知識。所以，美感經驗兼具有感性與理性，是想像力與理解力相互協調的自由活動。美感教育的推動，使得學生除了抽象推導的「理性認識」外，也能運用「感性認識」來知覺世界（教育部，2013）。感官是通往意識的第一條道路，缺乏完整的感官系统，就無法覺察周遭的質感，缺乏意識就無法自我成長或與人溝通（洪詠善，2005）。知識與意義其實具有多元的性質，認知形式也是可以兼容並蓄的，以不同的角度來觀察世界，能有不同的視野，有助於我們體驗真實世界、豐富思維能力，以發現真相或再現意義。教學除了強調推理、邏輯等理性認知能力之外，也必須重視感官、直覺、想像這種美感認知能力與經驗，以幫助學生能夠注意、瞭解事物的多樣性和符號的豐富性，尋思意義、激發思維，在與環境的互動之中建構知識。

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貳、美感教學

一、美感教育的理念與內涵美感教育是一個科際整合的領域，正式使用「美感教育」一詞的是德國教育學家席勒(Schiller, 1759-1805) ，他主張人類在感覺、悟性與意志三種官能之外，還有一種美感官能，針對美感官能的教育則稱為美感教育（梁福鎮，2000）。Schiller鑑於十八世紀以來，學科知識分工發展，造成人格分裂的現象，因而提倡美感教育，他認為，人唯有透過美感教育的陶冶，才能啟發感性、理性的和諧發展，以造就完美人格，促進社會的和諧。因此，美感教育的目的，並不在於培養與訓練知識技能的學習，而在於美感心境的培養、促進健全人格的發展（梁福鎮，2006）。民初，蔡元培先生首開美育於中國教育宗旨之先河，他的思想體系除了受到中國傳統美學思想的薰陶外，也受到康德哲學的影響，把世界分為現象界和實體界，認為美育是引導人從現象世界過渡到實體世界的橋樑。蔡元培給美育下的定義為：「美育者，應用美學之理論於教育，以陶養感情為目的者也（凌繼堯，2007）。」蔡元培倡導美感教育，認為美感教育是實現教育目的之手段，是一種情感教育，可以陶冶情感、培養道德、鍛鍊意志、美化人生、充實生活與改造社會，甚至可以代替宗教的功能並完成世界觀的教育。美感教育經過時代的洗禮及思想的演進，呈現多角度、多面向的意涵，洪詠善（2012）指出美感教育是藝術教育、社會教育、道德教育；它與情意及認知皆相關；它有知識論、認識論的價值，亦具備實用功效。因此，可以說美感教育不是唯一固定的論述，而是強調差異多元的實踐。由於眾學者及研究對於美感教育的著眼點不同，以致於對美感教育的目的、功能、內涵、形式等看法不盡相同，但可以肯定的是，美感教育乃是以美感經驗為核心，如李雄揮（1979）所指「在教學活動中，促進受教者增進美感經驗，並可以使個體時常融入於美的感受的一種教育活動。」另外，Smith (1992)也認為美感雖可能具有不同認知、道德、社會的功能，但是

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14 美感教育的首要目的乃是在促成美感經驗，此種經驗帶有著享受和珍視的特質（引自陳木金， 1999）。蘇雅慧（2008）亦提出，美感教育應定位為教導人們如何經驗感受美本身，以及其與人生活的關連。美感經驗不只透過藝術才能獲得，在日常生活中就能感受得到，一般教師做好事前準備，留心生活事物的美感意義，也能進行美育教學（楊忠斌，2009）。張俊傑（1992）指出美感教育包括課程與生活中一切涉及美感欣賞、研究、製作、發表等經驗和和活動。依此而言，美感教育的教學活動，不單指狹義的知識技能傳遞，而是包含了所有學科及課程之中與美感相關的各種活動與經驗。不同科目與領域的授課教師，皆能實施美感教學，若教師能瞭解美感相關概念、實施美感教學的理念，讓美感融入課程與教學之中，將能使學生領會各科目本質之美，促進學生美感經驗建立及美感能力的培養，讓學生能時常沐浴於美好感受之中，以強化美感認知、提昇美感素養。教育工作者對於美感知覺的認知與美感素養的培養、教學信念等，是引導個體培養美感經驗課程的最重要關鍵（林素卿，2009）。美感教學是一種方法與歷程，是使受教者能夠完成關於美的欣賞力和感受力，並從中可以產生自己對美的創造力，而除了情意方面的學習，更應注重知性與感性的陶冶（陳木金，1999）。「教育部美感教育中長程計畫」中亦指出，美感教育的推動，使得學生除了抽象推導的「理性認識」外，也能運用「感性認識」來知覺世界，在精神生活和物質生活之間取得動態平衡（教育部，2013）。美感教育最重要的內涵，是培養人對事物的美感知覺，注重多元感官和意義表徵，不僅重視各種教育活動與課程中情意方面的陶冶，並且注重知性的學習。因此，美感教學的實施原則應兼重情意與知識，始於感官知覺，以情感為媒介，激發想像與創意，目的除了使學生感受美好愉悅、樂在學習之外，並能發展潛能，創造美好生活。二、美感教學實施原則教育是愛的活動與志業，「愛」的定義是「成人之美」，人同時為「美」之受用者（體驗）

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15 及作用者（創造），因此，「教育活動之本質乃澈頭澈尾美學之範疇」（馮朝霖，2000）。事實上，學校教育不僅是提供理性運作的活動，它也應該能為學生提供一種所思、所感、所知的存在經驗（陳伯璋，1987），教師的教學，不只教導學生理性邏輯的知識與實用的技巧，亦要從美感、情意層面，讓學生對學習的內容有所感受與覺知。實施美感教學，欲彰顯的是師生的美感經驗，以及經驗中「感知」與「情感」的層面，使師生能從教與學的歷程中體會較深刻的經驗與感受，從而能獲得意義，對外在世界有更深層的認識與理解。 Eisner (2002b) 指出只要學校教育的核心價值有所改變，美感經驗在學校教育中有實踐的可能，這些改變包括：多強調探究，而不是發現；多珍惜驚奇(surprise)的價值，而非一成不變的控制；將更多的注意力關注於特色、特殊性的產生，容許與眾不同，而非抑制、齊一的管理；多運用隱喻的語言，而非僅是字面意思的解釋；多聚焦於變化過程的產生，而非只是存在現狀；多強調想像而非事實、價值而非測量、學習歷程中的感受而非到達目的地的速度。在課程與教學中，所有科目都有可欣賞之處，較低層次上，可以令人覺得有趣，在學習時令人愉快，覺得學習內容有價值；更高層次的欣賞則需要學習者專注於學習對象，因而理解對象的意義（Jarrett, 1991, 156；引自周淑卿，2010）。因此，若教師能將課程的材料與知識經過適當的選擇、組織之後，呈現給學生，那麼，不論是任何科目，都有可能引發學生產生愉悅之感，或產生激賞與讚嘆。例如：一個令人驚奇的實驗、一幅美麗的圖畫、一首優美的歌曲、一個解釋力強的數學公式…等，教師能夠展現這些具美感的課程內容，就能引發學生的美感經驗。 Barone(1983)則指出教育的經驗本身即存在美感的潛質。他認為當課程中具有三項要件時，即構成了美感經驗（引自周淑卿，2010）：（一）動態的形式(dynamic form) 其中包含三個過程：首先在情境中發現到有興趣的問題，為了活動本身的原因而願意投入去探索，去面對未知的離奇，並因而充滿不安與期待。繼之，個人逐漸向問題解決的方向

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16 努力，但終點目標卻非事先預設，而是在經驗過程中逐漸形成。最後產生疲憊的滿足感(tired satisfaction)；這是接近美感經驗結束的狀態，在這階段中，由於之前接受挑戰而感到疲憊，但是又因有所成就而感到愉悅。（二）內在的情感投入(intrinsic emotion) 在從事一項活動時，無論是畫畫、遊戲或是一項學習與探究活動，因為專注於此而隨時都在思考，也隨時在感覺。這樣的情感投注是整個活動中的美感特質之一。（三）美的張力(aesthetic tensions) 學生與教材之間存在著真實的「拉鋸」(stuggle)與互動。Barone以藝術家的創作為喻，指出藝術創作者和他們的材料之間存在著一種拉鋸狀態，一方面創作者有自己的表現意圖，但材料本身也是有生命的，有內在的特性及潛性的意欲方向，於是創作者與材料間的互動即包含了一連串的「做」與「受」，也產生不斷的交互調整。學生從教師教學與課堂學習中所能獲得的兩種美感經驗，可以林逢祺（1998a）所提出教學藝術的兩層意涵來論述：其一是教學要能「感人」，意即教師能以某種方式去提示內容，使學生覺得受感動、鼓勵和魅惑，此境界即是美的創造與體現；其二是要讓學生進入知識的神奇王國，對所學既知之、好之，甚至樂之。此兩層「教學藝術」的意義蘊含的美感經驗，其一是學習歷程中得到的愉悅、感動或激勵，其二是發現知識奧妙而產生的興趣與樂趣。第一種美感經驗，適合用Dewey 的理論來解釋，在教育上，Dewey 認為美感經驗的重點是經驗及過程，並非作品或結果。經驗是有機體與環境互動中產生的，當人們在自身衝動的驅使下試圖完成一個活動，其間經歷失衡、緊張、衝突、再平衡的過程，而在這過程中專心致志、投入情感，乃至達到一個自我滿意、忘我的高峰狀態，這即是美感經驗。學生在學習歷程中，作為與感受交互作用，理智思考與感受性緊密聯結，舉凡做一個實驗、從事某一項探究活動、完成一幅圖畫或一項勞作…等，有開始、發展、結束的完整經驗，即是此種學習歷程中得到的美感經驗。

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17 第二種美感經驗是由於發現知識奧妙而產生樂趣與興趣，可以林逢祺（2004a）所稱，教學中「令人愉快之美」與「令人激賞之美」來理解。「令人愉快之美」指一物經深吟、玩味或凝視而引起的愉快感覺；「令人激賞之美」則是學生因其思維與背景知識而得以領略知識中所蘊含的優越特質，從而產生的趣味感。前者訴諸個人的直接體會與感受；後者則是對事物現象具有某種程度的理解後，油然而生的樂趣。教學內容如具備美感特質，能使學生產生「愉快之情」，如同對學生們開了一扇窗，吸引學生的注意，願意進入學習狀態；教師進一步對教學內容作適當的選擇與組織，使學生發現知識的奧妙，「激賞之感」油然而生。教學中「令人愉快之美」與「令人激賞之美」皆有創發美感經驗的可能。另外，教學中的美感經驗，不只學生，教師也會有所體驗，並且兼顧情感與認知層面，理智思考與感受性緊密聯結，是從日常生活相關事物出發，並以想像力來超越實際。依Dewey 所提出完整經驗的特質，教學中美感經驗的特質為（陳錦惠，2005）：（一）突出、完滿(consummation) 自足(self-sufficiency)的感受完整經驗的突出，以及它所帶給人的完滿自足感受，其實是存在於教學活動的各種面向裡，例如：教師一路指導學生，與學生切磋、互動，使學生獲得某項知識或技能的滿足感；學生精心創作出一件藝術品，所得到的成就感；師生共同完成某活動，而達到淋漓盡致、心領神會的感受。當師生全心投入教學與學習歷程，共同參與以創發出彼此的經驗，那麼於一個完整的教學活動之後，相信會是師生一段美好而突出的經驗，而這即是完整經驗的表現。（二）內在統一性(unity) 以整體的教學活動而言，教師從規畫設計課程、正式實施教學，與學生互動，以及教學後的評量與省思等，這些教學歷程的階段都有其重要性，彼此互相關聯、交互作用。不同階段的教學歷程，有其內在統一性，目的皆在引導學生學習，儘管各部份持續的在轉變，但仍然存在一個貫串整體的特質，使之得以交融成一個完整的經驗。

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18 （三）情感(emotion)的融入與整合情感融入是教學中不可或缺的要素，教育以「人」為主體，人會思考、有情感，所以，並不能只是從技術與行為導向的觀點來看待教學。在教學的歷程中，無論是師生情誼的融入，或是對教學活動所產生的情感，雖然每個人情感的融入程度並不一致，但由於情感的運作與持續投入，才能使整體的經驗發生變化。同時，由於情感隨著經驗的發展，才使我們能夠融入整個情境之中，經驗也不再是鬆散、機械的經過。（四）做(doing)與受(undergoing)的交互作用教學主要是由教師的「教」與學生的「學」所組成。由於經驗中的共同元素「做為」與「感受」難以截然二分，所以「教」與「學」也有互動交流。就「教」而言，教師除了書本上的知識之外，還必須能「閱讀」教室中所產生的特質，引導學生朝向教師所設定的目標或方向。而學生的回應與表現也可以說是「教」之中「受」的一面。就「學」而言，學習並不只是被動的接受，而是受到自己主觀上的某種選擇與理解，所以當「學」時，學生全神貫注而沒有外在目的，這時，對自我知覺上的選擇與重新組織即是一種「做」，所以完整經驗中做與受的特質，也是教學經驗中不斷流動交替而不能分割的要素。從上述完整經驗的四項特質來看，當主體認真思索問題，從困惑、混沌不明，到逐漸抽絲剝繭，使思維融會貫通，這個思考的經驗、心智的流動，形成一個統合，它使我們獲致美感的體驗。當學生／教師沈浸、投入於學習／教學活動，融合理性與感性，歷程中做出種種選擇與判斷，使得學習／教學活動成為獨特的經驗，感到滿足與愉悅，那即是一種「完整經驗」，具有美感的特質。美感教學的實施以體驗美感為首要原則，而教學中的美感經驗是教師與學生們共同創造出來的。透過融合情感與理智的美感經驗，教師與學生們不但感到愉悅滿足，美感知覺也更加敏銳，能夠以不同的眼光來觀看世界，不僅教師在教學上擁有新的觀點，學生亦能擴展學習的視野。而課程與教學中自由開放的環境、關懷支持的氣氛，以及教師彈性多元的教學方

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19 式，是促使學生獲得美感經驗的條件，也是實施美感教學的途徑。美感經驗具有愉悅、動態的成分，使人樂於接受與學習，獲得內在的滿足，且能深化認知。楊忠斌（2009）指出，教育工作者若能瞭解美感經驗的重要性，善用美感經驗的特性，將可促進教學的效能。本研究欲瞭解國小科學教師對美感融入教學活動的看法，研究者除了探究國小科學教師本身對於科學之美、美感經驗、美感教學等美感相關概念的認知與看法，並希望能瞭解科學教師們認為如何在科學課程中融入美感教學，如何引導學生體驗科學之美，使學生獲得科學美感經驗；以及探究美感教學如何兼顧學生認知與情意層面的學習，養成學生正向的科學態度。

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第二節科學之美、科學美感及其教學相關概念

壹、科學之美與科學美感

科學是探究世界的規律並加以分析應用的一門學科，雖然科學不如自然景物具有直觀普遍的美，但科學卻有啟迪智性、追求真理、觸動人心的理性、知性之美，甚至，其美麗與帶給人的感動更勝於感官所能體會的美，法國科學家彭加勒(Jules Henri Poincaré， 1854~1912)曾說：科學家研究自然，並非因為它有用處；他研究它，是因為他喜歡它，他之所以喜歡它，是因為它是美的。如果自然不美，就不值得知；若自然不值得知，人生就不值得活。～彭加勒（引自李醒民，1994）由這段話可得知，科學家們之所以研究科學，是因為科學具有一種不假外求的美，這樣的美使科學家深受吸引並由衷喜愛，於是有了科學研究與探索。彭加勒認為科學美來源於自然美，然而，科學美並不侷限在自然美，他所謂的科學美不單指透過感官所直接感受到的美，他的看法是（引自汪信硯，1994）：我在此講的不是激發感官的美，那是形與質的美；我不會貶抑這種美，絕不會，但這種美與科學無關。我指的是那種深邃的美，這種美在於各個部分的和諧秩序，並且純理智能夠把握它。正是這種美使物體也可以說使結構具有讓我們感官滿意的彩虹一般的外表，沒有這種支持，這些倏忽即逝的夢幻之美結果就是不完美的，因為它是模糊的、總是短暫的（引自汪信硯，1994）。在彭加勒看來，科學美像自然美一樣，也是科學家探究科學的動機，他所謂「深邃的美」，如汪信硯（1994）所言：「由於感官僅能認識事物的現象或外表，只有理性才能把握自然界的內在規律，因而科學美實際上是一種『理性美』。」英國哲學家斯賓塞曾說，一滴水對普通人來說不過是一個水滴而已，可是物理學家瞭解它裡面所包含的分子數以億萬計；隱藏在其間

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21 的能量釋放出來猶如閃電驚雷（張相輪、凌繼堯，1990）。另外，費曼(Richard Feynman, 1918-1988)也有類似的看法，他說花的美麗並不限於肉眼所見的型態，除了外在的美，科學家還可以想像花的細胞和內部運作的過程，以及更多值得探究的問題。科學家所提出的問題，使人除了欣賞花朵迷人美麗的外表，也能瞭解花朵內在的作用與深層的美感，對它更加喜愛與讚嘆，能夠增添花的吸引力和神秘感。科學美是科學定律中支配著物質結構的深層次的美（凌繼堯，2007），科學之美源於大自然，但科學之美並非只指自然景色（外在之美），更重要是指科學智慧之美（內在之美）。大自然裡數不盡的美麗，危立的山崖、浩瀚的雲海、晶瑩的寶石、寧靜的綠野、瑰麗的彩霞、燦爛的星斗…等，當然是美的，但科學研究並不只是專注於事物外在、表面的形象，也注重瞭解科學的本質與內涵、洞悉自然界的規律，是屬於內在、抽象的美。科學之美表現在對自然界或科學理論、科學成果的理解和欣賞，由於科學研究者在理性瞭解科學對象、理論或實驗，並能以感性欣賞其結構的完滿性、系統性和秩序性，因而對於科學真誠地熱愛，達到理性與感性的和諧，體驗到美的的情感，獲得美感經驗。在古希臘時期，畢達哥拉斯(Pythagoras BC570- BC490) 已領悟到科學之美，畢達哥拉斯學派中的數學家、天文學家、物理學家們，認為宇宙中所發生的自然現象皆具有美的性質，提出了「美是和諧與比例」（王恭志，1999）。其後的亞里斯多德(Aristotle BC384- BC322)對科學美的視野則超出了數學領域，例如，在天文學中，運用歸納法和演繹法證明地球是一個球形天體；在生物學中，發現從低等植物到高等動物和人，各種生物形成一個連續的階梯，從而看到了生物界中的和諧秩序；在數學中，「3」是一個最完美的數，因為它表示具有超始、中間和末尾三個階段的一個和諧整體（汪信硯，1994）。至於近代科學史上，亦經常可發現科學之美的存在，例如，愛因斯坦曾稱讚玻爾所提出的原子中的電子殼層模型及其定律是「思想領域中最高的音樂神韻」，也曾驚嘆美國著名實驗家邁克爾遜的莫雷實驗，其「所使用方法的精湛」和「實驗本身的優美」；而愛因斯坦著名的

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22 相對論則被不少科學家譽為物理學中最美的一個理論，認為它「像一個被人遠遠觀賞的藝術作品」；玻爾茲曼則把麥克斯韋關於氣體動力學的論文當作神奇壯美的交響樂來欣賞（陳祥明， 2003）。不論古代或近代，美在科學中確實存在著，許多科學家都曾在各自的科學實踐活動中切身地感受、體驗和發現科學之美，使得科學家們欣賞、追求並創造科學美，如楊振寧（1988）所言：「科學中存在美，所有的科學家都有這種感受（引自汪信硯，1994）。」由此可見，科學中蘊含美的因子，科學界對科學之美的肯定是不容懷疑的。至於科學之美的本質，如果從主觀角度來看，科學之美是科學對象及活動引起主體美感的體驗；從客觀角度分析，則科學之美是科學對象及相關活動中所顯現的形式美及結構美。這兩種觀點都某種程度地反映了科學之美的屬性，卻未能完整表達科學之美的本質，以下根據學者（汪信硯，1994；林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007；王靜義，2005；張相輪、凌繼堯， 1990）的資料從本體論、認識論和心理學三個層面來談論科學之美：一、就本體論的角度而言科學之美不僅限於自然之美，自然之美其實是在科學之美範圍內的「科學研究對象的美」之中。本體論意義上的美即是「科學研究對象的美」，這一層面上的科學美是容易被感知的，因為科學研究的對象首先即是自然世界。自然界中的萬事萬物，無論是日月星辰、花草鳥獸、山河岩石，或是透過儀器設備所觀察到的行星運行軌道、人體結構、血液循環、顯微鏡下的微生物，其外在形式（如：色彩、聲音、律動、秩序、結構…等）對一般人而言，或許不一定是美的，但在科學家的眼中卻有吸引人的特質。例如，糞金龜不像蝴蝶、蜜蜂或蜻蜓等外表美麗的昆蟲受人青睞和喜愛，甚至一般人根本無視牠們的存在，著名昆蟲學家法布爾 (Jean-Henri Fabre, 1823-1915)卻肯定牠們天生的使命，從物理學的角度，為人們說明牠們的貢獻，因為這些小生物辛勤埋下的糞料成為肥料，滋養土地，幫助萬物生生不息。科學家透過觀察與實驗，在科研對象上發現其和諧結構、對稱形式或新奇性質，以揭示

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自然的奧秘、反映自然的規律。英國詩人布萊克(William Blake, 1757-1827)曾說：「To see a world in a grain of sand, And a heaven in a wildflower, Hold infinity in the palm of your hand, And eternity in an hour. 」（張熾恆，2007）從一粒細微的沙粒，可以窺見宇宙的浩瀚；從一朵平凡的花朵，可以發現美妙的天堂。科學家的慧眼敏銳地觀察，從一粒沙中，發現許多的微小生物在裡頭，在一朵花裡，看到宇宙在花心形成的美。例如，昆蟲學家研究昆蟲眼睛的結構、物理學家研究針尖上原子的排列…等，即使是日常生活中毫不起眼或微不足道的小東西，科學家也能從中發現其美麗與樂趣。二、從認識論的角度而言這一層面上的科學美主要包括「科學實驗的美」和「科學理論的美」：（一）科學實驗的美科學實驗的美，是指科學家設計精緻新穎的實驗器具和裝置、高超巧妙的實驗技術和方法，並克服種種困難，發明出色的科學技術，或獲得重大的科學發現。例如，楊振寧曾舉過一個測量虹和霓的弧度的實驗，虹是42°的弧，紅在外，紫在內；霓是50°的弧，紅在內，紫在外，他說：「我想任何一個做了這個測量的人，都會覺得這是一個很美的事情。」因為實驗者在測量過程中窺到了虹和霓的美的形態中包含的奧秘。另外，如德國物理學家維恩曾稱讚俄國科學家列別捷夫測量光壓的實驗是「極其美妙的」，認為他高超的實驗藝術是無與倫比的（引自王靜義，2005）。而科學家經由實驗的過程及其成果中，有了新的發現，甚至是重要的發明，這樣的實驗往往使科學家由衷地感到喜悅，獲得深沈的美感。例如，英國化學家戴維在運用巧妙實驗製出金屬鉀並證明鉀具有金屬導電性後，激動得面色蒼白，幾乎停止了呼吸，興奮地在實驗室裡跳起舞來，高喊著：「太妙了！太妙了！（張相輪、凌繼堯，1990）」。又如居里夫婦第一次在世界上成功地提煉了一克鐳，面對著這種富於光澤的銀白色結晶體，驚喜之情溢於言表，鐳的美麗顏色和動人光芒，是他們一生中所能見到的神仙世界般的奇美無比的獨特景觀，彷

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24 彿進入奇幻的世界（引自汪信硯，1994）。（二）科學理論的美科學理論是由科學意象的符號化來表達的，如數學表達式在科學形象的構成中具有普遍性，對於從事科學研究的人來說，數學符號是重要的甚至是主要的思維媒介。科學理論如果能運用嚴密的數學運算或邏輯推演，概括出簡單、明晰、嚴密的定理、定律、公式或方程式等，以此來解釋科學事實，那麼，這樣的理論可謂是一個美的科學理論。例如，楊振寧認為牛頓的運動方程、麥克斯韋方程、愛因斯坦的狹義與廣義相對論方程、狄拉克方程、海森堡方程等方程式「用了非常濃縮的語言，把宇宙之間包羅萬象的物理現象都準確地描述了」，「像詩一樣具有深意」（引自汪信硯，1994）。而物理學界公認愛因斯坦1915年提出的廣義相對論「漂亮」，就是因為它只用一條方程式就涵蓋了重力理論與運動律的全部，不只說明牛頓力理論所不能說明的現象，還經得起後來的許多觀察與實驗的考驗（劉源俊，2003）。另外，如太陽中心說、進化論、牛頓萬有引力理論、相對論以及量子力學…等，都是異常優美的科學理論。三、就心理學的層面而言若以科學家或從事科學研究者為主體來說明其眼光裡的科學之美，經常聚焦於科學探究的對象、實驗與理論等客體之上，然而，當其從事科學探究時所展現的精神、態度，表現的專注、投入，以及解決問題的決心與毅力，就心理學的層面而言，亦是一種科學之美（林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007）。例如，昆蟲家法布爾喜愛觀察、研究昆蟲，他具有敏銳的觀察力、靈巧的心眼，和對自然科學無限的熱忱，在他眼裡，昆蟲們各具獨特的美麗和迷人的姿態，他經常為了捉昆蟲四處奔波、廢寢忘食。類似法布爾這種深深喜愛、欣賞，甚至於沉迷、樂此不疲的情感，是為主體內部主觀狀態的科學之美，與主體個人的心理狀態有關，是科學中的美感經驗。美感是人們在欣賞美的事物時所特有的一種心理活動，科學美感則是人們在科學創造和科學鑒賞中對科學之美的感受、體驗和欣賞（汪信硯，1994）。

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25 科學家們在建構自己的科學理論，或認同別人的科學研究成果的同時，對於科學美感作過許多描述，例如，英國生物學家畢萊士描述過科學對象發現中的美感經驗，某次他捉到一隻不知其種屬的新奇蝴蝶時，體驗到一種生物學家才能理解的強烈興奮和顫慄，「我的心狂跳不止，熱血衝到腦部，有一種要昏厥的感覺……」（汪信硯，1994）。法國物理學家Biot, J.B. (1774-1862)在閱讀巴斯德(Pasteur, L. 1822-1895)發現左旋酒石酸和右旋酒石酸的晶體偏光報告之後，跟著一起驗證這項發現的過程，說出「我是如此熱愛科學，它撼動著我的心」，顯示科學同行對於科學研究的評論，除了關切科學的真假之外，也會有喜悅之心、也會激動雀躍（楊倍昌，2011）。沈致遠（2004）在《科學是美麗的》一書中說到，科學家在追求真理的過程中，鍥而不捨，孜孜以求，常人往往以為是苦，其實他們雖然辛苦卻樂在其中。科學美感具有多樣的情緒與感受，如：有新發現時的驚奇感、克服困難後的興奮與喜悅、成就感與滿足感…等。陳祥明（2003）將科學家們敘述的科學美感整理概括，引申出以下觀點：（一）科學美感是理智觀照自然，思維切近自然，而對自然界產生的一種親近感或親切感。（二）科學美感是人們深入宇宙堂奧，發現自然之秘，而對大自然產生的一種驚訝感和神奇感。（三）科學美感是人們憑藉自己的精神力量，運用科學的方式方法，探索、認識和征服自然，悠然產生的一種人類崇高感和自我超越感。（四）科學美感是我們從科學作品和諧統一的自然圖景，而產生的那種無比愉悅和無限自由的心理體驗。（五）科學美感蘊藉著審美直覺和審美靈感，這種直覺和靈感往往成為科學對經驗事實進行選擇、觀察、分析、判斷和綜合整理的一種價值尺度。科學是求真的學問，科學知識必須符合邏輯系統，且能以客觀的方式加以驗證，然而，

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26 如德國物理學家海森堡(Werner Heisenberg, 1901-1976)所言「美對於發現真的重要意義在一切時代都得到承認和重視（葉朗，2014）。」對美的追求可以引領人們發現真理，科學家在科學研究的過程，常受到美的引導，以美感作為研究的指標。科學中蘊涵著美，科學美感的驅動，使人們願意從事科學探索，透過科學觀點發現豐富多彩的客觀世界，領略到科學深層、理智的美麗，進一步發掘、創造更多的美，科學美感是科學發展的深層動力。而科學美感經驗不僅只於感性的功能，在理性的科學研究與探究中，科學研究的深刻、豐富與邏輯性，使得從事科學研究的人從中獲得美感經驗，科學美感經驗不斷內化和累積，使主體不但在情感上產生強烈反應，也在理智上獲得啟發，進而在精神上得到滿足和怡情悅性的效果。歸納上述，本體論認為科學美是客觀存在的，科學之美存在於科學研究對象，其美感是顯而易見的；認識論則關注主體探究科學的過程，認為科學實驗、科學理論具有美感。自然萬物的客觀存在，是人們從事科學探究的內容，人類的科學研究，始於觀察自然世界，由表象深入到內在，進一步發現其組成與性質，解出結構或順序，找出因果關係、相互影響的因素與條件…等。科學之美的內涵是豐富多樣的，無論是自然界中的組成與現象、科學理論與知識體系、科學探究過程的設計與實驗、科學美感經驗，幾乎科學結構中的每一個要素、科學研究中的每一個環節，都可以成為科學之美的內容。至於心理層面上的科學之美是科學美感，客體的科學美使科學研究者被深深吸引，產生對自然世界或科學事業的熱愛，渴望一探科學的美麗；經過辛苦努力後，獲得科學發現的驚奇感和創造成果的悅愉與滿足感，又使科學美感體驗得到強化。因此，無論是本體論意義上的科學美，或是認識論意義上的科學美，都必須要藉由主體主觀的心理形式得到實現。科學之美就是人們（主體）從科學（客體）所涵蓋的範圍中，體會、經歷或欣賞到了「美」（林樹聲、任宗浩、李哲迪，2007）。科學之美存在於大自然或人類創造的科學發現和發明之中，是人們在探索、發現自然規律的過程中所創造的成果或形式，也是人們與科學互動時所產生的愉悅感受。科學之美不純粹是外部自然的客觀存在，也不純粹是主體內部的主觀狀態，

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27 而是從主客體的互動，反映出科學之美的本質與內涵。

貳、科學之美的教學

我國民國九十一年召開的「第一次全國科學教育會議」，其中擬訂的《科學教育白皮書》揭櫫我國的科學教育目標為：「使每位國民能樂於學習，並了解科學之用，喜歡科學之奇，欣賞科學之美（教育部，2003）」。研究者認為此目標對應認知、技能、情意三個領域，表現在三個方面：一、瞭解科學之用－體會到科學的好處，能運用科學知識與探究能力解決問題，理性地判斷並抉擇；二、喜歡科學之奇－被科學奇妙的現象和特性所吸引，產生好奇心與探究意願，喜歡科學探究的過程與方法；三、欣賞科學之美－領略科學的美好與美麗，欣賞科學的發明或發現，並到愉悅或受到感動。科學之美是科學教育的內涵之一，故科學教育應使學生能夠在科學課程中體驗美感，培養學生如同科學家一般，以敏銳的心眼欣賞、體會科學之美。科學教育的目標，可分為科學概念、科學態度、科學方法等三個向度的素養。教育部（2003）九年一貫課程綱要自然與生活科技領域中，將科學態度界定為：處事求真求實、感受科學之美與影響力及喜愛探究等科學精神與態度，在國小階段表現為：喜歡探討、發現樂趣、細心切實。由此得知，科學態度的培養，當以美感相關活動融入科學課程中的主題教學活動，藉著美感的感受能力，學生能覺察自然環境及科學的美麗，興起讚嘆、喜愛、珍惜之情，進而能使學生願意投入科學探究，樂在其中，主動求知。充滿美感體驗的科學課程，能使學生發現自然科學之奇妙美妙，滿足好奇心，並發揮想像力，與他人互動探討，得到求知的樂趣，充滿希望與活力，此即正面科學態度的展現。若要培養學生正向的科學態度，啟發學生學習科學的動機，維持學生對科學的興趣，並具有主動探究的精神，林樹聲（2006）認為，培養學生欣賞和體會科學之美，創造科學中的美感經驗，可幫助學生定位科學對於自己生活的意義與功能，是提升學生科學素養的途徑之一。科學課程中，若能引導學生以美的視角來學習科學，使學生感知到科學之美，能夠欣賞、

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28 喜愛科學中美好、動人、奧妙之處，內心受到感動並感到愉悅，如此或許不見得能立即使學生在科學認知層面有顯著的進步，但或許能改變一般學生對科學的刻板或負面印象，提升學生學習科學的意願，使之具有正向的科學態度 Girod&Schepige(2003) 的研究指出，比起純粹講述科學內容，以科學之美為目標的教學較能有效吸引學生的注意力。林樹聲、任宗浩、李哲迪（2007）亦指出，純以「講述」或「灌輸」的方法不適合科學之美教學，宜用「討論」與「分享」；若在中小學實施，適合以「融入」式課程涵在原科學課程之中，或「統整」(integrate)其它學科，以某些主題或概念統整學習的內容，亦是組織教材、進行教學的可行方式；認識或感受科學之美，應該由認識表象客體的特質開始，再領會深層意涵，適當的多媒體圖片和影像，善用圖示與隱喻，有助學生將抽象概念予以具象化。楊倍昌（2011）則提出，直接鋪陳知識內容或是情意教學都可以論說「科學之美」，兩者相較，情意教學透過歷史案例及其與社會互動的方式進行，強調知識建構的過程，雖然無法直接呈現知識的秩序美，然而，富有融通知識與價值判斷的優點。由上述可知，科學之美的教學，重在以美感體驗、情意教學來提升學習成效。在科學課程中，讓學生能欣賞科學的美麗，並體驗知識的形成歷程，以美感認知自然現象或科學知識，並加以詮釋及應用。科學課程中美感融入的學習活動，不只重視科學概念與方法的學習，也注重學生科學態度的培養，擴展學生對科學的視野，使學生體會學習科學的意義，以提高學習科學的內在動機，進行有意義的學習。關於科學之美的教學及科學課程中的美感體驗，國內外有幾位學者們發表相關研究，其中，Pugh＆Girod(2007) 在研究報告提出科學教學中具體轉化美感經驗的重要概念：

首先，教師必須協助學生從科學的概念中精煉出理念(Crafting Ideas Out of Concepts)。概念通常是教科書或教學內容的重點、經典之處，概念其實也滋生自實際生活。幫助學生欣賞概念最初的想法與原本的意義，並且讓概念還原至生活中，如此學生才有可能擴展知覺、活用知識，自概念中建構出理念。例如，牛頓運動定律的重要性及地位無庸置疑，然而，當教

國小科學教師對美感教學 融入科學課程之看法