以認知歷史分析法探究科學史及其在科學教育的意涵

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以認知歷史分析法探究科學史及其

在科學教育的意涵

簫碧茹洪振方

國立高雄師範大學

科學教育研究所

摘要

i撞去我們對科學史的認識主賽是來自科學史學家、科學哲學家和科學點會學家所關 唱的議騙。近年來,認知歷史學家 i軍用認知科學的理論與方法剖析科學家在科學研究上 如何灑佇探究、推理、判斷、說轉與瞭解,他們建議以認知歷史分析;去探究科學史實能 深難地認識科學家的認知活動。 本文主要在探討認知體史學家如何新Jm 認如歷史分析法剖析科學史研蘊會的體鑫認 知寶藏,最後論述其在科學教育的意瀰 2 關鸝詢:科學史、科學思考、科學教育、認知過腎、語、創歷史分軒

瓷、搞奮

近年來科學史融入科舉教學受到臨內科教界的重囂,諸多研究者論述科學史在教學和 學習方聞所扮演的角色,顯示科學史確實有助於學生對科學概念的學習(如墨使柄,

1997 :

林;墳祥,

1996

:洪攝方.

.1997

;許良漿和李間 3年, 1995) 。此外,根撮鷗科會科教廳所做 的…份課程許最輯查,發現有謂當高 ttØU 的學校教師希望在科學課程中增加科學史的內容, 其中大部分教師所持的理由是他們相倍以科學史做為教材的一部份可以提高學生的學 是當(搏麗玉, 1996) 。然站,儘管從賴閥的研究成果或調查閱啥都顯示教師肯定科學史對 科學教學的成效,但是,在實際教學上會主動把科學史融入教學的教師並不多,眾國說如

Goldwhite ( 1975)

多排斥科學史的教師認為融入科學史的科學課程會{占用教授科學概 念的時醋。這是因為教臨適當控科學史者或科學故事,對科學,現功能的普握認識大多是“難 發學生對科學的學習動機"和“提高學習興趣"咚,較少注意科學覽中科學家從事研究工 作的認知歷穗有助於學生培養科學能力。 未來的課程強調教育的目的在於培空醫學生帶得走的華本能力,而不是給椅背不動的書 但(林清江, 1998) 。教師在教學上?fí r鋪注的重點不是在於教給學生多少的學科知韻,時是 如何講學生習得帶得走的能力,宙就是當他謂對問題時冊費品應用的思考和解決能力。 Oldroyd

(

1977) 認為如果教師能有效地安排科學史的情境,呈現科學家認艷問題峙的思考歷程或 一 2- …

(2)

以認知 flL 史分析法探究科學史及其在斜學教育的意通 實驗探究單程,將會有立起於是發生領悟科學家在鄧議議程中解決爵題的方法。輯學史以歷史 、以科學思想發聽史為認知見習的題材、以增藥學生其害科學家解決問題的深思方 法與創趨增程的教學,讓他還是新走過一次心智嘴臉的足勵,這正是啟過學生心智的最好方 (洪搧方,

1997)

以認知歷史分軒法掠駐科舉史研蘊藏的豐蜜語知丹、蟬,正是用來啟發學生思考的最佳 科舉史教材,~Itt筆者將在本文中引 fì認知歷史分析的探究鎮域,較接科學概念的歷史模 輝以接本重建立場的 的 'f實撞來學習輯學課程,透過耘的 科學習發纜的建構和傳達,使舉三位能夠深窮體會科學家如何從事研究工作,遵照讓頓生了解 科嘉興家在認知過程中所運用的,腎、帶機式和認知能力。

貳、認知盤史分析的諧、湖

所謂露知歷史分析 (Cognitive-Historical Analysi抖,輯學的說就是以認知的角度揉究 ;有、題。接據 Ners草草sian

(

1992) 的定義,認知單史分析並不太;可於科舉史學家強 調精制結構( fine引ructure) 的贈史,轍驗科學家如何創造新的科學現象表價來解決問題解 '確切地說,認知朦史分析試闡透過在認知科舉方面所完成的相關研究,海一步 述的內涵。這種方法結合黨際科學實踐的鑫例研究,以認知科學的分析工具和理論 去觀遲至一個軒的、範塵廣泛的理論,說明在科學中的概率結構如何建構和改琴聲 o 認知歷史 分軒法在認知方噩也反映出我們照理解的科舉知識忠、須是心理上實際可行的

(psychologically

realisti心,顯示出具奮起造力的科舉竅不錯是極有天斌的人類,其實能 們由像所有人一樣,是具有三位程和社會特質的人類。說某種重要意義而囂, ,以及人與人交作用的一種產物,科學聰論才豈不是先驗 (a

priori)

j比我們暐該找出人類如1可以認知能力形成科學理論。 認知歷史分析法接 1映了一種讓新黨理“不可遍的妞,學的方法,從認扭的向麼多拉瞭解科 學家組何實饒、車司造和改變帶點態 3餐館,搞不是執著於靜憊的語言文字表建設。有很多“不 的詩題再詩器嚷著科學史學家和科學哲學舉竅,但是事實上, 問題仍然真有某些相闊的概念成分,認知歷史方法比任何其地方法更能明確的 1獲得混到立 精練的概念改變知識,可以讓新曬理“不可通約性"的方法。根據傳統哲學取向的觀點, 概念故欖是靜態的,然而以認知歷史分析卻能夠灑現動態的體史過程。認知體史分析法讓 我們瞭解科學家如何運用科學思維能力建構軒的科學裁機,陪且這種方法也能讓我們認識 科學改變具有連續性和非累積性的特質。在科學史和科舉哲學方富,概念:改變研討發的還 程控授予菩提入探究心理的層次,靜、前,語文i 歷史分析法接 f丟了分析和樣親的讀艘,連我們 南‘ J

(3)

科學教育月刊 第 235 期 中發t'.函八十九年十二舟 能說另一個報解方向張瞭解發生在科學革命的概念:改變。概;金改變認知理論把科學的“發 現"看成一種單鈕,在這餾過程中科學家連續使用我們從事的普通問題解決,藉由使島問 題解決的程序主動地建構表傲。由於這樣一位“建構者"概念的發現,科學家的認知活動 變成立宣接與學習相髓。 這個歷史過程為學習活動本身提供一摺模型,並立有助學生建構現 存科學理論的表徵。在還個領域,科學史不只是案問研究的寶庫,更是告訴我們如何著手 建構、改變革口傳達科學表憊的知議重要釀。我們可泣利用這類裝略探勸歷史賀科一刊物、 E 記、筆記和信件等等一然?是設計體會與轉換的方法,讓這些更為逼真的科學問題解決範例 融入教學情揖 (Nersessian

' 1989)

認知歷史的重要性在於“思維實踐 (thinking

practices)"

,科學家透過思輯寶踐的方 式創浩、改變、和簿瑋他們對自然的詮釋,最絡的且是以認知理論豈是建科學思想,

Nersessian

(

1995) 稱此躊「科學的認知分析 j

(cognitive analysis of science

)。認知理論所能及的範 獨有單位於詮釋歷史個案一間將它能測試當前的認知過程所能應用到科學思想的範鹽,並立 指出這些理論忌、須以何種方針來擴展、購鏡和修正。換言之,這個方法通常是一般用於科 學的一種靴絆序則(

bootstrapping procedure

)。 主於如何將科學史的內容以認知歷史分析的形式呈現?

Tweney ( 1989

)和 NersessÎan

(

1992) 都各自提出有聽認知歷史分析的分才好架構。

參、認知鹽史兮析探究科學史的分析架構

一、 Tweney 的認知心理學解說無構

Tweney (

1989) 提品認知心理學的解說架構,雖然也並未說明這鶴解說架構保利用認 知歷史分析方法, m 覺就其架構和內容馬:言,不難者出首要架構確質利用認知歷史分析的 法。 Tweney 發現科學認知的過程經當留下可觀察的“選師(

traces)"

,例如科學家所寫 的報告、筆記和日誌等 e 他指出所有的歷史調查完全以待間為基體最新建構事件的發生,問 科學史就是將載新建構的、動態的心理事件寫下來。於是也遲婚時輯查胎科學思考的記誨, 提踹認知心理學的解說槃槽,採豆葉俱研究的方式將科學活動依下到五個分析層次進行分析, 筆者整理如表- 0

4

(4)

以認知歷史分析法探究科學史及其在科學教育的悲鴻

、自 瞭解科學家醫於地所從事的研究工作的目標和目的,

二、認知到態層次 的範闢包括科學家所使用的記憶( memory) 、心做 (imagery) 、額比 (analogy) 和隙。俞 (metaphor) 。

?去層次

f 峙的也 j 盤指-{富人在搜尋一餾問題堂閉目寺所使用的策略

(Ne附11

&

Simon

,

1972) 。在語錄H;'現學方面,大

“數符號額(

executive control)"

;.換言之,在特定的情壤

(參見 Langley

et

al., l 總7;

Groner

,

Groner

,

&

1983 )

四、制;木和華摸層次 科學家在黨照上述的捷思法產生驛學思想、概念和活動?透過瞬1 本 '瞭解在他心中的知識依棟。 “基摸"用來描述他 的生藏本質,而“腳本"用來描現他如何完成科學程序知識。 、狀態和議算子層次 從科學家的主義模和腳本等思考層次推論如的心智狀態,以及狀態 。接據他對詩題解法 上述五錯分析層次,每一餾層次都聽立在話~{宮之上,雖然宿相當的重擾和互招實露, 內容更為清楚 a 瞭解科學家的目標和目的是歷史學家主要的最終目標之一。 態關 j蜓的純關個括科學家所使用 隱喻(

metaphor)

0 每一種使用

(memory) 、心像 (imagery) 、類比 (analogy) 和 間的變化。雖然像海樣個別差異的性質仍是一個 研究的科息,在一個錯案研究中,當代的認知心理學所告會的大麓資料可能是有關連的。 f象生 中,要發展一韻通話的架構黨要設們透遇許多人在不闊的探究分軒記噫( )斯使爵的主要議。 Newell 和 Simon

( 1972)

“ tf 患法才告一輯人在

所使目的環路,的 ír可以一體很有唱的方法分顯提思法,前且這種錯識的形 自高署智力系統,例如潛腦解答法。在關本和主義模贈次、以及狀態和運算子的 ,拭關說明科學家在每個問惘時間的活動和思想過程。

Tweney 以認知心理學的解說架橋分析 Faraday 的日誌,依序呈現 Faraday 在日誌中的 ,根據這些資料建很多瞬於 Faraday 在,[,、中倍思考的事件或研究動向等。 、自誌和活頁筆記的方式,根據墓模、輯:本、和攪思法的認知心理學概念 ,構輯地資科分析提 f共…餾瞭解有幫 Faraday 很多游擊台和想法的整合模式 Q Feτnand Bτaudel

( 1972

)攏到黨史的白的在創造…個“圖像...在這個地方 慷都可以經臨時空聯合,從永久續做可以被檢測中給我們一個機動作的歷史" 。透論認知

5

(5)

科學教育月刊 第 235 期 中攀民閻八十九年十二月

敢向的科學,可以補充更多心理層麗的內繭,藉助於我們連構科續家動態的心理事件。

斗、 Nersessian 的認知歷史分析無講

Nersessían (

1992) 對認知歷史分析有較詳蠢的論述,能認為講過科學史的改變可以發

現科舉家們重支援地使用:類比撥理(

analogícal reasoning) 、意象推理(

imagistic reasoning) 、

思想實驗 (thou怠ht experiment) 、案例分析 (case analysis) 。他並且指出道些都是囑於模

式化的活動(

mode

ng actívíties)

,雖然它們構成科學方法的本體部份,但是卻只有 類比在哲學文數上受到較多的注意 C 他認為對;是一輯有效的警台說不是指艙入認知科學說 、方法和假設,大規模的投入露史至于軒,院是帶要一個有理解力的詔知模式。認知科學 家們需要科學家們複雖推璋的實踐分析,去創准他們人額推理的摸式,閱歷史學家幫要人 類的認知模式,去接助他們歷史記錶的再重建。於是,

N

ersessian 從科學史的資料選出某些 富有捷患法思考的案筒,利舟認知歷史分析法三是現概念改變的過程,辦如類比推理和意象 推理、思想、實驗、以及案倒分軒,問此,也提胎一夏季認知歷史分析部構,想括三個分和層

次,

二、這里倒研究 表二

Nersessian ( 1992 )所提出的認知歷史分析

內容 根據所欲瞭辦的捷,譽、法,能科學史的豆葉f9U 資料中選出利?想這種關恩 法的代表性科學家,並且以他所進行的科學活動作為研究黨鶴說明 三、認知分析 從認知的角度潛入探究科學家{,、中概念改變的過程。 這種分析方法就是在科學上用利用的的靴紳序尉,有次序地還i晶認知歷史分析法深入 剖析科學家進行科學活動時辯護用的思考模式。以下以額比和意象推理為餌,說明如何以 Nersessian 的認知歷史分析法聽現科學史中類比較i 意象推理的認知面向。

輯、語知歷史分析之示俱

一、背景{類誌和意象推理]

根據許多案f9ti黨末,額比在科舉概念的建構方雷扮演重要的角色,倒把 Netwon 以拋物 體比輸行星說明萬有幸 i 力、 Darwin 以人擇比輪天擇說明進化譜、以及 Rutherford-Bohr 以太 踴系比喻原子說明原子架構。雖然我們知謂的有限,但是從積極實踐的科學家努力清楚表 連新概念化的曬芳主義徵,手亨很多的案例證寶推理態考帶來了顯著的成果 t i鑫揮主黨象表種生在 科學上的使用通常與類沈推理相關 o 飼如,在 1920 年,英屬的物理學家 Campbell 以撞球 一 6

(6)

以認知星星史分析:去探究科學史反其在科學教育的意識 的欖式來說明氧體動力諦,顯示額比的重要性。謝 Campbell 之後,刊的se

(

1966) 強調類比 的重要性在於賦予新理論意義, \設立試著闡明它可能是一種歸納方法,高不是一種定序指 令的邏輯 o

Se llars

(1965) 主張額比推理可以透溫軒舊結構的相關映射提供機樣式的功能, 從現荐的舊概念結構幫助我們對新概意結構的認識 3 串認知心理學研究所得的結論,可知 類、比就不“只是暗示的"或是…韻“無收益的離題 (unproductive

digression)"

,然而卻是 推論過程的基碟。使認生日歷史展望科學家,咱們在研究中照料用的頭比、親覺表徵、和思 想、實驗,這些特質在其創造過程中扮續了重要的角色( Nerses泣的,

J 995)

0

二二、葉劍研究: Faraday 、 Maxwell 和場

關於額比分析的主懿焦點人物是 Maxwell '他?是 Faraday 的理論撞得啟發, 學表徵方程,把 Faraday 的發現結泉推向]新的實驗頡域。 Faraday 最先試圖艷幣和磁不斷的傳送和互站轉換的作用聽播出統一表擻,能提出“ 的物理摸到和場的概念,主要是定性的關說明。他把鐵粉潛在磁嗨!男團卅日矗…) 並且以“力線"的主蓋摸我蝕建構場的概念,以線的表喜愛描繪力線的特擻,例如擴膜的、 、嘲三齒的、?暴動的、被切艷的…'立豆豆設計實驗以攜彈不厲的力線通動(如圈之〉 臨缸,為了簿送和互相轉換電力和磁力, f題轉換線的靜態輯覺著這擻,使其成為定性的動態 o

Maxwell ( [1855]

1991) 評論這個模豆豆雖然是定性的,但是錯蘊含了許多的數學知 識, {J能使他從摸塑中提取出量吃的數學形式。

一 j 社泣~~~:t

..

~.. :~':t

門是 P 閻明,羽田---~心~ ι …?可?叮叮寸卒于

圈一

在磁棒周關方韓酌實際攝像( Farad)九圖二三

在的;棟建團力攘的基模表撒 (vol.

1 )

1839-55

,

vo

l.

3 )

Faraday

PJ可構想的力場表徵除了力線之外立章,沒有任何東西存在,只有大蠱的力轍,他本白 自然界所有力都是統一鈞、而且 i這些力聽由力線的不同運動可換,物質本身只不譚 力線聚合點的中心 e 然間,他對操切割數和感應力的強度之詞所提論的定鐘開係是不 確的,自為“力線數"是 4 個整數,但是“場的強度"是一餾連續悶,數 o 限據我們琨在的 知,我們可以瞭解這是因為園像阱搖述的是識屑本 社力線是不連續的實

( entities)

,然時,事實上力線在封閉的容積中形成無限的螺接 o

Faraday

839-55

,

vo

1.3,

para.3268 )主義提封另一個關像,描繪龍和磁之題的動力平衡,如謂三,這個!謝像對

於 Max附 11 建構最化的場表微有董事要的影響 o 這簡圖像本身抽象化自力蟬的圖像,描繪出 ?一

(7)

科學教育另 f

'

l 第 235 期 中發民國八十九年十二月

電力線和磁力線之闊的結構關↑[系, 盟,外闋的線代表電磁'市內璋的鎮代表,通謊。總 力線橫向的揖作用與結向電流線的擴展辛苦輯用的效應,前言龍混線橫向的破引力與磁力線 縱向吸引力有相 i穹的效應,在闡發中厲現出動態平銜。 Maxwell 把在圈像中所體現的女互

動態幫係稱為稱 i訂閱交互的動態關係體現出“相互犧攘的曲線 (mutually

embracing

curves)

..的矗?象 (Maxwell

1890

,

vo

l.l,

p.194n )

“、/~--叫夫,

,,,,-咀□恥、....、A

t~~_弋三)~

一 言說流和磁力相互輯謹的表當(

Farady

,

1839-55 )

圖間 越力線和電流線間相互聽{系的 某機最犧(

Maxwell

,

1890)

Maxwell 先後發表三篇有觀禮磁理論的論文,量化表徽的主要分析在第工篇論文位為

物理的力線}

(On Physical

Li

nes of

Force) 。在這篇論文中,她商次推導出場的方程式,

對於電力和臨力縛過隨著時間的延護給予統一數學表蝕,立主且計算出這些作用傳播的速度。 他藉用安培的分子電混假說,說想出磁以太的力舉摸望說明電磁感鷹。 i蔓棋物理額

( physîcal

analogy) 提供 7 一組數學關係租一倍結構,性的意象表擻,描繪源領域和皂標領域 的映射關{系。 Max咐Jl從分析電力和磁力的傳班和產生觀錯,分析電磁兮質內(目標讀域) 的應力和應變力,然後在已表在連續 i舉動現象 n嘩領域)之悟建構充分的關 f系。這禮物理類 比方法所應用路程,起扭確認電做蠶帶有接續力學介蠶的性質;用符號表示力在電聽以太 中具有力學懇、力和應變力;龍海領域抽象出相稱的關係'並旦使他們符合白樺鎮撓的限制。 '拍攝構--{霞龍岔凹個限制的詩單表徵: (1)龍和踐的作用相互豆垂直, (2)顧先亮的 平誼會受對聽場的作用而被旋轉, (3)沿著力驗有一個強力( Faraday 推測的想法) ,以及 (4) 在它們之間有一髓延遲的脈衝。符合這些限制的機械類比去是一種流體鑽賞,由渦接起盛 fi 受封里警方(如嘲六)。以這種額比形式, Maxwell 以數學的方式表撒各種不闊的磁現象。

ZZE主〉

國五分子渦接 電微粒摸聖 (Farady , 19粉,

vo

l.

1 )

接據攪iit 和路力的類比,我們看錯靈五的分子渦龍都是在相間的方向上接轉,一旦相

鄰的分子磕轎懿了,它們將會停止 o 因此,斜斜約l1 t登上但要維持機械的…毀性必須接罵

一草一

(8)

以認知歷史分析;去探究科學史及其在科學教育的愛、法 事島 (idle wh 己的 γ' 來保持機織的持續運行,如鸝七。各渦龍被一層微小的粒子與相鄰的講 古拉隔開,這些微拉相當於電,像攝輪傳動機捕中的 '1督輪一據以相反的方向接轉 o 由於環繞 在祖母鹿周圍的教小球形和子在朝皮的方冉上旋轉,並立以此方式增強為旋來頭。在粒子和 諧旋之賄有一種切線壓力,為了方便計算, Maxwell 豆、須把流動的渦蹺視為剛牲單球體, 根捧粒子和滴在孟之韻的捕述,以數學的形式描繪出電流和磁力之艷的動態鞠係。忌1axwell 花了數個月時賄,後來想出議輯攤位表敏:靜電作用 o f也發現如果他製造出有彈性的精涯, 並且確認帶有彈性位移的靜電種化,設有可能模樣揖化計算變路所居室裝的 j哎,換言言之,就 是的所謂的“位移電流( displace口1的t

current)

..。對於電磁作用的連續↑灣法有時間的竟還遲, 盤時能提出電磁的傳播大概接話光連 G

叮叮三

醫仁秒 鐘輪傳動中的情輪 三乙、認知分析:類比誰王軍和意象捨玉皇 類比推璋的游手里通常在盡可這屆館領域共詞的抽象概念或摸摸,然後應用在更深層的問 引導思考,而且是以邏輯控理 i肘子推論工作,進而獲得 問題解決。 Nerse的 an

(

1992)

1兵團八說只是 Maxwell 所使娟的類比思考模式。 黨/\ Maxwell 的類比思考模式 (Nersessian,

1992)

Max附 11 試 i聲聲生說一的數學表徽,表示電磁力在機械以太中產生和傳播。來源韻域 顯然是在總揖力學的範潤,這是 Max悶 11 精遁的領域 c 連續作用的琨象,倒如流體的流動、 、和彈力會迢來被親為與牛頓力學…致的動態分析,問此說連續力學問霄,假定體力和 9 一

(9)

科學教育男子自 第 235 潮 中黎民懿八十九年十二趕 張力在電磁以太中可接表示警 楚這{自源鎮域,飽飯設可以得說:

(J

力是牛頓: (2)傳播的諱續性暫時顯程還是場論研品鎮的; (3) 由一個作用等 動力開 f系發現數學式的統呵,。他擺出三三個骰設, {且是第一個是錯誤的保證。就我們將要要討 論的,這個電磁場的方程式捕繪 γ 非牛棚力學系統。 Maxwell 根據這間個限制, 域重新取得一個最初的原始資料。他 t的繪磁感應、電流、電磁感應和靜電感應。 電磁量和流體渦旋介質的機械性憫之間,以及在推測應力、張力和那些我們所知 流體介質中的體力之間產生映射 3 混蛤快身若是問構的(

isomorphic)

,而且保持 5日果 關聯 c f也重覆地做這個過程兩次,變更和增強東海j兵符合目標讀域的限制。恤,用犯的 誤"過程,大吾吾話都可以?在橫裂的觀點被解釋,院知他以罵“能移電流" 話不是 環在我們所擅娟的軍剎車後來!所持有的 “ f立移電混"與場強;主肉相悶。就額比的 觀點諾言,這輯方程式是在吾擎的,續三玄之,在一倍彈佳介賞中,該復力和位移可能有認畏 的方向 O 數黨在他抽象銘:基蟬的游程(控告,一組拉樁朗 E 算符) ,當時可以在交接應用到臨

標鎮域,不 16'利用其飽額比。

且墓於這些認識, '後來他知道如再表示速度、鐘i 叢、 f立能和觀J能,並 。從他發表的第三三篇論文《

的動力學理論}

(A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field) ( Maxwell 1890

,

vo

l.

1

,

pp.546-97

),當時恤認識到分子渦脆帕爾粒子是一種設想的媒賀,因此他拋聽這欄力學基慎, 並且建立起新的場論觀點,從嗡的觀點出發導出電磁場的方程組。

Maxwe lI如何利用牛輸系統作為類比的來源創造出一個非牛值系統的表徽? Maxwell 並 不是取現存的物理系統會 i扣,把電磁參數代入 1跨世|系統的方程式中求解,如院 Thomson 根檬 Fourier 對熟的分研方法發現靜護學位能場的表建設,地?是電磁學方噩利用 和眾起整合系統,其實他無主張的是語系絞?是整體東看本質上並不存在。 的提議,霞(這能夠獲得比牛韻力學更主主 i鐘點'1雯的結構。當詩,他已經證實韓;李;力( underlyìnε ,在本質色是牛頓學說的(

Newtonian )

一般電磁動力學的形式展現牛頓舉說的臨然根本力。 力系統能被用一般的動力條件予以公式化,例如相對論 forces) 牛頓力學 信念是 Maxwell 想出來的, 我們現在知道,很多不 和量子力學。

Maxwell 和 Faraday ?雖然 Maxwell 和 Faraday 所做的映

射有所不同,但是兩人都把 額比推理。在早期,

分析大哥分幾乎相同,

我徵請成額比來源的具體化合

,但 [J Faraday 的工作 , i-m所使用的意象表徵與 Maxwe lI

多的特定心像接f井入場的表蝕。在量化方轍,即 Maxwell 的研

A

(10)

以認知,張史分析 j去探究科學史及其在科學教育的意涵 究,心象的作用更加抽象。它提供主要確定可想像的結構罷課, 以此方式讓任何意 表徵有可能將這些聽係具體化, 1史過租用的目的。或許 Maxwell 並沒審理解 Faraday 連場概念的全部精輯之喔,但是他確賀楓會在力線表接物體現輯互連緝的曲線中的動力 平衡所存在的數學結構。

伍、話語:在科學教奮上的諧、湖

目前在認知心態學這個領域已經哲很多認知歷史學家投入分析,主要聽切的議題聚焦 均發展、概念我腎、問題解決、理解與推理一尤其是問賠推理的領域,再 理、定性權理、異質推呵!與心智棲型。事實…t ,語、知科學家、體史學家和科學 形中扭扭了相互的資源 O 認知科機家需要科學家們被雜推理實踐的分析去創造他們人類做 理的模式,這方 i醋叮出科學史學家來提使資料;另一方暉,歷史學家需要人類的認知模式, 去提助他們重建歷史詔錄。 此外,科學史學家常常和與其地學科的資源 人類學、經濟學、 政治學、文獻和社會學…幫助他們的分析型能是卻很少有人從認知的角度剖析科學史的內 涵。認知壁畫史舉家認同科學是 a 轍社會產物, 非常理 '罷Hl1國別科 學家複雜的認知]活動對於歷史知識的摩肩,以及紹由它所建生的過程是向據地連切 o 而且 沒有與手持學社會學衝吏, f設多根據社會歷史分析所提出的重要問題,也受至3 認 如歷史般家的罷切。認知!瞥史學家和社會聞史學家!可樣 rjÞl 切“思考"的議題,只是各自從 不同的街向切入探討,兩方書長!詩意、“思考"並不是閻長棋的發生在“腦鶴"的事件, 種盟有的社會活動 (Nersessian , 1995) 。飽肚,如何讓學生了解科學理論拉不是一成不變 的,詩是持續地發展著:、進化著,甚至革命性的理論出現,幾乎沒有丹:贊比科學史更能 使人認識到這一一囂。早期的科學史學家試間擺供歷史研究成果給科學教學,把學完放在科 學思想的歷史根源的背景下幫助其學習,並且樣做科學新發現的餅子講學生了 常使用的科學方法,然間,歷史組例本身立豈不能幫助喂免學習科學理論,::)三聲 j寞是需要教 i 導學生看見科舉史的豐富內涵。 Nersessian 建議把科舉史融入科學教育,並且指出認 “建構主義"的學習環舟,在這傾信念的星星聽下,學生在學習科學的過程, 必須建構他們琨存科學概念結構的表徵。“科學新發現"可幌馬一種錯構的過程, 像我們一般的問總解決,科學家的晦 1坦問題解決的程序,積德遠遠構若是微。科學家的認知 活動續得學生過切地學習,從科學家能學科學活動的認知溝程,可以讓學生檢解科學家如 ‘巒化和轉達科學我徵等重要的知識策略 o 歷史學家與甜、生日科學家連結所做的工作, 可封“探缸"歷史記詩給這些混路,那時候他們可j:)、策瓷、整合和轉構非常寫實的科學問 題解決的質飼供教想設計 i車站的科根問題解法草劑融入教學的情境。 11 一

(11)

科學教育月刊 第 235 期 中移民國八十九年十二丹 以往科學教育研質學者對科學史對議程的影響相當忽略,教師對於歷史情境是否 i會議 學生的語議或按能放沒有請心,前段教師亨要聽心頓生知識的發腰與科學內容的理解(

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)。因此若能有效增結合認知歷史學 家衛提誤的認知曆史分耕和科學教育學家所安排的教學活動, 1.吏畢生位繞科學史的題材見習 科學家進行科學活動的運患溫嗯,不但有 WJ 於是發生對科學概念的學習,雨 如何仿效科學家所具備的科舉思考能力。厲鈍 • 1其話、招聘史分研法探究科學史,並思考如 何將其結果離入科學教學,頗值得程學教育研究者作進一步深入地探究 G

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