論證與科學教育的理論和實務

論證與科學教育的理論和實務

黃翎斐

1

胡瑞萍

2* 1_{臺北縣立鷺江國民中學} 2_{臺北縣立溪崑國民中學}

壹、 前 言

在 民 主 的 社 會 中 ， 有 許 多 議 題 是 需 經 由 民 眾 彼 此 交 換 意 見 達 成 共 識 才 可 執 行 的 。 在 此 環 境 下 ， 個 人 或 是 團 體 必 須 考 量 公 認 的 道 德 倫 理 、 大 眾 的 福 利 以 及 個 人 利 益，來 做 出 最 好 的 判 斷，尤 其 在 一 些 矛 盾、 具 衝 突 性 的 議 題 更 是 如 此 。 如 ： 高 山 纜 車 的 建 造 、 狩 獵 活 動 的 開 放 、 或 是 複 製 人 的 製 造 等 等 與 生 活 相 關 的 議 題 ， 這 些 問 題 的 答 案 會 隨 著 個 人 立 場 、 背 景 和 環 境 不 同 而 改 變 ， 並 沒 有 任 何 科 學 上 的 法 則 或 是 專 家 能 裁 決 出 對 大 眾 最 好 的 方 式 ， 因 此 培 養 民 眾 擁 有 論 證 的 能 力 ， 可 根 據 現 有 的 資 訊 和 證 據 為 基 礎 ， 作 出 正 確 的 、 對 眾 人 有 利 的 抉 擇 更 形 重 要 。 現 今 是 個 知 識 爆 炸 的 時 代 ， 學 生 若 單 單 只 學 習 過 去 累 積 的 知 識 是 不 夠 的 ， 因 為 現 今 既 有 的 知 識 可 能 只 是 未 來 新 知 識 的 九 牛 一 毛 。 近 來 由 於 建 構 論 的 興 起 ， 多 數 人 已 能 接 受 每 個 學 習 者 主 動 建 構 自 己 的 知 識 架 構 與 內 容 ， 而 每 個 人 所 建 構 的 知 識 會 受 到 其 先 備 知 識 內 容 和 建 構 的 方 式 影 響 。 社 * 為 本 文 通 訊 作 者 會 建 構 理 論 更 是 各 種 建 構 論 中 廣 為 人 知 的 ， 根 據 社 會 建 構 論 的 看 法 ， 科 學 是 透 過 論 證 得 到 對 現 象 的 合 理 解 釋 ， 而 學 習 科 學 的 方 法 是 以 合 作 的 方 式 （ 與 有 權 威 的 資 訊 來 源 ） 透 過 知 識 的 共 同 建 構 來 得 到 有 說 服 力 的 科 學 解 釋 ， 在 這 樣 的 理 念 之 下 ， 合 適 的 教 學 取 向 是 與 學 生 商 議 經 驗 與 解 釋 以 說 服 他 們 現 今 接 受 的 科 學 想 法 的 價 值 。 因 此 ， 許 多 科 教 學 者 開 始 關 切 如 何 在 課 室 中 能 夠 讓 學 生 經 由 互 動 的 方 式 ， 驗 證 或 評 鑑

所 學 的 知 識 (Osborne, Erduran ,etal, 2001;

Kelly & Chen ,1998; Newton, Driver, etal, 1999 )。

然 而 一 些 近 期 的 教 育 政 策 報 告 ， 如

Beyond 2000 和 Before it’s too late 認 為 教

育 環 境 在 五 十 年 間 幾 乎 無 任 何 的 改 變 ， 教 師 仍 是 課 室 中 教 學 的 中 心 ， 並 非 學 習 的 主

體-學 生 (Duschl & Osborne, 2002)。傳 統 的

教 學 多 半 注 重 的 是 知 識 的 記 憶 、 背 誦 ， 學 生 所 獲 得 是 前 人 研 究 所 得 的 舊 知 識 和 舊 觀 念 ， 他 們 未 深 究 科 學 知 識 的 產 生 方 式 ， 並 不 知 道 科 學 家 是 如 何 觀 察 現 象 、 產 生 假 說 、 設 計 實 驗 、 衡 量 證 據 、 再 提 出 合 理 的 學 說 或 理 論 ， 學 生 未 接 受 任 何 探 索 知 識 的

訓 練(就 算 有 也 是 少 之 又 少 )， 多 半 只 能 單 向 的 接 受 資 訊 ， 未 擁 有 自 行 尋 求 新 知 的 技 能 ， 如 ： 論 證 能 力 、 科 學 思 考 以 及 推 理 能 力 等 。 因 此 ， 在 現 實 生 活 中 遭 遇 問 題 時 ， 學 生 無 法 藉 由 這 些 能 力 來 解 決 問 題 或 是 整 合 既 有 知 識 以 作 出 最 佳 的 判 斷 ， 更 遑 論 從 原 有 的 舊 知 識 再 去 延 伸 出 其 他 的 發 現 了 。 現 今 科 學 教 育 的 目 標 多 強 調 培 養 具 有 科 學 素 養 的 未 來 公 民 ， 而 科 學 素 養 包 含 的 內 涵 有 ： 了 解 科 學 知 識 的 本 質 、 能 適 當 應 用 科 學 概 念 及 原 理 原 則 在 所 處 的 環 境 中 、 能 運 用 科 學 過 程 來 解 決 問 題 並 作 正 確 抉 擇 及 拓 展 自 己 對 環 境 的 了 解 、 對 自 己 所 處 環 境 中 各 方 面 的 交 互 作 用 應 符 合 科 學 的 價 值 標 準 以 及 了 解 並 鑑 賞 科 學 與 技 術 間 的 相 互 影 響 及 其 與 社 會 的 緊 密 關 係 等 （ 郭 鴻 銘 與 沈 青 嵩, 1976）。 在 論 證 的 活 動中， 學 生 能 體 會 科 學 知 識 的 暫 時 性 與 協 商 建 構 性 的 特 質 ， 也 會 運 用 科 學 過 程 技 能 來 解 決 問 題 ， 對 環 境 議 題 或 是 科 學 技 術 議 題 的 論 證 ， 更 能 促 進 學 生 對 環 境 與 科 學 和 技 術 的 關 係 的 了 解 。 目 前 教 育 與 改 革 主 流 的 九 年 一 貫 的 課 程 ， 其 目 標 也 強 調 培 養 學 生 十 大 基 本 能 力，其 中 包 括「 表 達、溝 通 與 分 享 」 以 及 「 獨 立 思 考 與 解 決 問 題 」 的 能 力 （ 九 年 一 貫 課 程 與 教 學 網 ），論 證 活 動 正 是 培 養 這 些 能 力 的 教 學 方 式 之 一 。 但 研 究 顯 示 教 師 的 教 學 方 式 多 半 仍 以 講 述 式 為 主 ， 課 室 對 話 的 主 導 權 掌 握 在 教 師 手 中 ， 對 話 以 三 段 式 的 「 提 問回 答 -評 鑑 」 為 主 ， 忽 略 了 培 養 學 生 在 科 學 上 的 批 判 力 、 對 科 學 信 念 的 論 證 和 使 用 論 證 來 澄 清 自 身 的 概 念 和 想 法 ， 因 而 錯 失 了 讓 學 生 在 論 證 思 考 的 過 程 中 獲 得 更 多 對 科 學 理

解 與 認 同 的 機 會 (Newton, Driver, &

Osborne, 1999)。要 讓 論 證 能 力 的 培養 落 實 到 教 學 中 ， 需 要 許 多 方 面 的 配 合 ， 對 此 教 師 們 可 能 會 有 一 些 疑 問 ： 該 使 用 何 種 教 材 ？ 教 學 該 如 何 呈 現 ？ 針 對 這 些 問 題 ， 本 文 首 先 介 紹 論 證 的 定 義 與 組 成 ， 讓 讀 者 了 解 何 謂 論 證 及 論 證 能 力 ； 接 著 ， 討 論 目 前 的 研 究 中 所 呈 現 的 ， 論 證 對 科 學 學 習 的 成 效 ； 再 來 ， 筆 者 會 分 享 論 證 教 學 的 實 務 ， 包 括 論 證 教 材 的 設 計 與 論 證 教 學 的 進 行 ； 最 後 ， 就 學 生 及 教 師 在 論 證 教 學 活 動 中 可 能 面 臨 的 困 難 及 解 決 的 方 法 提 出 建 議 ， 希 望 對 教 師 進 行 論 證 活 動 的 教 學 有 所 助 益 。

貳 、 論 證 的 定 義 、 論 證 能 力 的 組 成

及論 證 在科 學 發展 上 的重 要 性

Toulmin 於『The uses of argument』一 書 中 提 出 ：「 論 證 就 像 是 個 生 物 體 」 的 想 法 ， 意 指 論 證 是 由 多 個 不 同 的 元 素 所 組 成 的 ， 就 好 像 生 物 體 是 由 多 個 器 官 組 成 ， 且 缺 一 不 可 (Toulmin, 1958)。Toulmin 所 發 展 的 論 點 模 式 是 最 常 被 用 來 分 析 學 生 論 證 的 組 成 和 複 雜 度 的 理 論 ， 他 在 該 書 中 為 論 證 作 了 詳 盡 的 分 析 及 討 論 ， 說 明 組 成 論 證 的 必 要 因 素 為 何 並 清 楚 劃 定 其 意 義 ， 而 這 個 模 型 除 了 為 科 教 學 者 提 供 了 一 分 析 課 室

對 話 及 研 究 論 證 的 基 礎 ， 也 可 做 為 學 生 學 習 的 啟 發 式 評 量 ， 以 支 持 學 生 學 習 。 Tounlmin 認 為 一 個 完 整 的 論 證 是 由 資 料 推 論 產 生 主 張 ， 他 也 明 確 定 義 出 論 證 的 各 個 組 成 因 子 （ 定 義 如 下 ） 及 各 因 子 間 的 關 係 （ 如 圖 一 ）： 圖 一 ： Toulmin 的 論 證 架 構 簡 圖 資 料(data)：可 明 確 展 現 出 主 張 的基 礎，並 支 持 、 擁 護 主 張 。 主 張(claim)： 為 一 結 論 ， 進 行 論 證 的 人 試 圖 建 立 其 價 值 或 說 服 他 人 接 受 。 理 由(warrant)： 作 為 由 資 料 推 論 至 主 張 的 步 驟 中 驗 證 的 其 中 一 步 ， 可 能 是 規 則 、 原 理 或 是 推 論 的 依 據 。 支 持(backing)： 為 一 般 為 人 所 接 受 的 最 基 礎 的 假 設 ， 可 用 做 證 明 理 由 是 正 當 的 。 修 飾(qualifiers)： 指 出 主 張 適 用 在 何 種 情 況 ， 做 為 限 制 主 張 之 用 。 反 例(rebuttal)： 在 一 些 特 殊 的 情 況 下 ， 主 張 並 不 成 立 。 Osborne 等人 (2001) 依 Toulmin 對 論 證 的 架 構 為 基 礎 ， 提 出 進 行 論 證 需 有 主 張 (claim) ， 在 主 張 的 背 後 需 有 資 料 做 為 根 基，而 主 張 通 常 依 證 據(evidence)提 出，證 據 至 少 由 資 料(data) 和 理 由 (warrant) 兩 者 組 成 ； 理 由 可 讓 與 主 張 相 關 的 資 料 提 供 一 批 判 的 信 念 ， 和 支 持 資 料 連 結 到 主 張 間 的 關 聯 。 如 ： 達 爾 文 所 提 出 的 天 擇 說 ， 起 因 是 他 乘 小 獵 犬 號 遊 歷 之 際 於 加 拉 巴 哥 群 島 所 觀 察 到 的 現 象--雀 鳥 因 島 上 的 食 物 種 類 不 同 ， 導 致 牠 們 的 嘴 型 因 競 爭 食 物 及 適 應 環 境 產 生 性 狀 的 篩 選 ， 使 得 後 代 的 性 狀 特 徵 因 而 改 變 ， 造 成 不 同 雀 鳥 種 間 的 歧 異 度 ， 達 爾 文 再 依 據 這 些 收 集 而 來 的 資 料 歸 納 出 結 論 。 若 沒 有 這 些 雀 鳥 嘴 形 變 異 的 資 料 做 為 基 礎 ， 再 依 其 產 生 合 理 的 推 論 進 而 提 出 主 張 ， 這 嶄 新 的 理 論 是 不 會 被 接 受 的 。 圖 二 以 達 爾 文 提 出 天 擇 說 的 論 證 過 程 為 例 說 明 論 證 的 組 成 。 圖 二 ： 達 爾 文 天 擇 說 中 的 論 證 元 素 資 料 主 張 理 由 因 為 支 持 反 例 除 非 修 飾 所 以 資 料 體 型 相 近 的 雀 鳥 嘴 型 不 同 主 張 雀 鳥 的 嘴 型 不 同 是 因 適 應 不 同 食 物 ， 長 久 演 化 的 結 果 理 由 雀 鳥 有 不 同 的 嘴 型，有 助 於 覓 食 不 同 食 物 支 持 嘴 型 性 狀 能 經 由 親 代 遺 傳 給 子 代

在 進 行 論 證 之 際 需 使 用 到 許 多 相 關 技 能 ， 如 ： 評 鑑 另 一 說 法 、 權 衡 不 同 的 證 據 、 詮 釋 主 題 及 評 估 科 學 主 張 的 可 行 性 ， 這 些 都 是 在 建 構 一 科 學 論 證 時 所 必 需 具 備

的 因 子 (Driver, Newton, & Osborne,

2000)。Kuhn (1991) 以三 個 社 會 議題：“ 為 何 假 釋 的 犯 人 再 犯 的 機 率 很 高 ？ ” “ 學 生 容 易 中 輟 的 原 因 為 何 ？ ” “ 什 麼 原 因 導 致 失 業 ？ ” 訪 問 不 同 年 齡 層 的 受 訪 者 ， 並 由 訪 談 中 所 呈 現 的 論 證 能 力 歸 納 分 類 。 在 此，將 Kuhn 所 分 類 的 論 證 能 力 列舉 如 下： 1. 能 提 出 具因 果 關 係 的 理 論 (Causal theories)： 能 對 一 觀 察 到 的 現 象 提出 因 果 的 理 論，並 將 之 表 達 出 來。Kuhn 在 研 究 的 過 程 中 整 理 受 試 者 針 對 現 象 所 提 出 的 理 論 解 釋 ， 根 據 其 因 果 關 係 的 多 寡 ， 將 受 試 者 的 理 論 分 為 兩 個 類 型 ： 單 一 因 果(Single cause)--指 受 訪 者 所 提 出 的 因 果 理 論 是 屬 於 單 一 因 子 ， 並 使 用 唯 一 的 理 由 解 釋 所 觀 察 的 現 象，以 及 多 重 因 果(Multiple-cause theories)--指 受 訪 者 提 出 的 因 果 理論 可 能 來 自 不 同 的 面 向 的 成 因 。 在 與 他 人 溝 通 意 見 或 進 行 論 證 時 ， 通 常 需 擁 有 自 身 的 主 張 和 觀 點 ， 因 此 能 對 討 論 的 現 象 或 待 解 釋 的 議 題 ， 提 出 合 乎 邏 輯 理 論 是 相 當 重 要 的 。 2. 能 提 出 可 支 持 理 論 的 證 據 (Evidence to support theories)：能 夠 使 用 正 確、 適 當 的 證 據 來 支 持 所 提 出 的 理 論 。 個 體 在 為 自 己 的 觀 點 和 主 張 尋 求 他 人 的 認 可 時 ， 通 常 會 提 出 相 關 的 證 據 來 做 為 支 持 ， 而 能 讓 人 接 受 的 證 據 必 需 能 正 確 地 描 述 因 果 關 係 ， 若 未 具 備 這 樣 的 特 徵 ， 則 理 論 無 穩 固 的 基 礎 ， 無 法 讓 人 信 服 。 3. 能 以 另 有理 論 (Alternative theories)強 化 自 身 的 理 論 ： 當 面 對 他 人 提 出 異 議 ， 能 查 覺 自 身 的 理 論 疏 漏 為 何 ， 並 提 出 曾 經 納 入 考 慮 或 有 其 可 能 性 的 另 一 理 論 解 釋 或 再 作 說 明 。 在 論 辯 的 過 程 中 ， 可 能 會 有 多 樣 的 理 論 同 時 提 出 ， 而 參 與 論 證 的 人 需 解 釋 自 身 的 理 論 與 他 人 有 何 不 同 ， 及 為 何 他 選 擇 此 理 論 而 非 另 一 理 論 的 原 因 。 4. 能 產 生 用 來 反 駁 的 論 點 (Counterarguments)：當 他 人 對 自 身的 理 論 提 出 質 疑 時 ， 能 產 生 一 反 駁 的 論 點 來 辯 護 或 支 持 其 原 始 論 證 所 組 成 的 證 據 。 在 論 證 的 歷 程 會 中 常 有 不 同 的 論 點 產 生 ， 當 他 人 對 你 的 理 論 提 出 質 疑 時 ， 提 出 合 理 的 論 點 來 反 駁 ， 為 捍 衛 自 己 的 觀 點 是 相 當 重 要 的 。 5. 能 針 對 他 人 的 反 駁 (Rebuttal) 再 行 反 駁 ： 對 於 他 人 所 提 出 的 反 駁 ， 提 出 反 駁 的 論 點 或 另 一 理 論 ， 卻 又 再 次 遭 到 反 對 ， 需 能 根 據 對 方 的 意 見 再 以 自 身 的 立 場 進 行 論 證 。 在 論 辯 的 過 程 中 ， 會 出 現 反 覆 的 意 見 交 流 ， 需 在 你 來 我 往 的 脣 槍 舌 戰 中 站 穩 自 己 的 立 場 ， 找 出 對 方 的 弱 點 ， 才 是 致 勝 的 關 鍵 。

Kuhn 以 晤 談 的 方 式 讓 受 訪 者 根 據 現 實 生 活 中 所 遭 遇 的 問 題 進 行 論 證 ， 由 此 整 合 後 所 提 出 來 的 論 證 能 力 理 論 ， 能 在 科 學 教 育 上 做 為 教 師 在 進 行 批 判 思 考 教 學 的 一 項 指 標 ， 因 將 思 考 的 技 能 具 體 化 後 ， 可 提 供 一 架 構 幫 助 教 育 工 作 者 了 解 它 的 特 徵 及 教 育 上 的 意 義 ， 使 得 教 師 更 容 易 去 關 注 學 生 思 考 的 歷 程 或 是 學 生 如 何 操 作 其 思 考 。 另 外 Kuhn 將 論 證 能 力 歸 納 出 後 ，也 使 得 論 證 能 力 不 單 需 在 特 殊 的 脈 絡 下 討 論 ， 而 可 將 之 抽 離 出 在 一 般 情 境 下 使 用 ， 以 此 論 證 能 力 定 義 為 標 準 ， 才 能 切 合 學 生 學 習 到 的 能 力 是 否 能 夠 應 用 於 真 實 世 界(Kuhn, 1991)。 論 證 活 動 在 科 學 發 展 上 扮 演 重 要 的 角 色 。 一 方 面 ， 論 證 是 科 學 哲 學 的 中 心 ， 近 代 的 科 學 哲 學 觀 認 為 知 識 的 建 構 是 涉 及 臆 測 的 社 會 過 程 ， 知 識 主 張 被 視 為 植 基 於 論 證 的 過 程 ， 而 論 證 的 功 能 在 於 建 立 科 學 家 想 像 的 猜 測 與 可 得 的 證 據 之 間 的 連 結 。 科 學 的 關 鍵 活 動 是 以 可 得 的 證 據 來 評 價 臆 測 ， 而 科 學 家 的 工 作 就 是 在 決 定 哪 一 個 猜 測 呈 現 對 自 然 界 特 定 現 象 最 有 說 服 力 的 解 釋 。 再 者 ， 就 制 度 面 而 言 ， 論 證 是 科 學 知 識 建 立 的 必 要 過 程 ， 科 學 知 識 必 須 被 各 種 科 學 機 構 核 對 過 才 能 成 為 公 眾 知 識 ， 而 理 性 的 論 證 過 程 是 這 些 制 度 實 踐 的 基 礎

（Newton et al., 1999）。Driver 等 人 便 提 出

在 科 學 知 識 建 立 的 過 程 中 ， 論 證 會 發 生 在 四 個 層 次 ， 首 先 ， 科 學 家 對 於 實 驗 設 計 或 是 資 料 詮 釋 ， 會 在 自 己 的 腦 中 進 行 思 考 論 證 ； 其 次 ， 研 究 小 組 進 行 意 見 交 流 時 ， 為 了 說 服 其 他 成 員 接 受 自 己 的 觀 點 ， 也 會 有 論 證 的 發 生 ； 接 下 來 ， 科 學 家 將 研 究 結 果 發 表 在 研 討 會 或 是 期 刊 上 ， 必 須 透 過 論 證 來 說 服 科 學 社 群 中 的 人 接 受 ； 最 後 ， 當 研 究 結 果 公 佈 在 一 般 大 眾 的 面 前 成 為 公 眾 知 識 時 ， 科 學 家 更 需 運 用 論 證 的 技 巧 ， 來 讓 大 眾 接 受 新 的 科 學 知 識 (Driver et al., 2000)。由 上 面 的論 述 可 以 知 道，論 證 活 動 確 實 在 科 學 知 識 的 發 展 上 佔 有 舉 足 輕 重 的 地 位 。

參 、 論 證 對 科 學 學 習 的 功 效 及 相 關

研究

從 科 學 學 習 的 角 度 來 看 論 證，學 習 科 學 就 是 對 科 學 社 群 的 語 言 和 實 務 社 會 化 的

過 程 （enculturation into science）。 學習 科

學 如 同 學 習 外 國 語 言 ， 都 需 要 練 習 使 用 的 機 會 ， 練 習 發 表 看 法 、 練 習 發 問 、 也 要 練 習 回 答 問 題 ， 而 透 過 需 要 論 證 的 活 動 ， 學 生 也 會 開 始 對 科 學 的 認 識 論 基 礎 有 所 了 解 。 再 者 ， 根 據 建 構 論 的 觀 點 ， 學 習 者 主 動 的 意 義 化 過 程 是 很 重 要 的 ， 而 討 論 與 論 證 活 動 對 於 發 展 學 習 者 對 概 念 的 理 解 是 很 恰 當 的 教 學 策 略 。 最 後 ， 就 通 識 教 育 面 來 說 ， 社 會 科 學 議 題 的 討 論 與 決 定 也 需 要 以 論 證 作 為 工 具 。 教 育 必 須 賦 予 學 生 對 日 常 生 活 議 題 進 行 科 學 思 考 的 能 力 ， 所 以 論 證 能 力 的 培 養 是 科 學 教 育 重 要 的 面 向 之 一 （Newton et al., 1999）。 將 論 證 視 為 科 學 學 習 的 中 心 元 素 具 有 兩 個 功 能 ： 一 方 面 ， 論 證 活 動 可 以 作 為

使 學 習 者 從 事 概 念 與 知 識 論 的 協 調 的 啟 發 （heuristic）工具，在 論 證 的 活 動 過 程 中 ， 學 生 要 像 科 學 家 一 樣 地 衡 量 資 料 、 提 出 想 法 、 以 及 考 量 可 能 的 解 釋 ， 這 些 活 動 都 與 科 學 家 建 構 知 識 的 過 程 相 似 ， 學 生 可 以 從 論 證 活 動 的 進 行 中 ， 了 解 科 學 知 識 的 建 構 與 協 商 本 質 。 另 一 方 面 ， 論 證 活 動 也 可 以 呈 現 學 生 的 科 學 思 考 與 推 理 過 程 ， 教 師 可 從 這 些 學 生 呈 現 的 資 料 中 去 了 解 學 生 對 概 念 和 理 論 的 理 解 程 度 ， 作 為 形 成 性 評 量

（Osborne , Erduran, & Simon, 2004）。

Lawson 也 認 為，應 用 論 證 在 課 室 中應 該 能 達 成 兩 個 教 學 的 目 標 ， 其 一 是 若 給 予 學 生 充 分 的 時 間 和 推 理 技 能 與 回 饋 ， 可 使 學 生 獲 得 概 念 或 是 達 成 概 念 改 變 ； 另 外 ， 論 證 的 實 行 也 可 讓 學 生 發 展 使 用 論 證 的 覺 知 和 技 能 (Lawson, 2003)。 運 用 論 證 在 科 學 教 育 方 面 的 研 究 正 方 興 未 艾 ， 國 外 已 經 累 積 了 相 當 的 研 究 結 果 (Jimenez-aleixandre, Rodriguez & Duschl, 2000; Newton et al., 1999; Zohar & Nemet, 2002 )， 而 國 內 這 一 方 面 的研 究 也 在 增 加 之 中 (林 麗 玲 , 2003; 張 淑 女 , 2004; 黃 翎 斐, 2005)。 分 析 已 經 發 表 的 研究 結 果 ， 可 將 論 證 活 動 對 科 學 學 習 的 功 效 歸 納 成 下 列 幾 個 方 面 ：

一、幫助概念理解

論 證 在 科 學 教 育 上 的 價 值 ， 可 以 從 認 知 及 社 會 兩 方 面 來 探 討 。 由 認 知 的 觀 點 出 發，學生在論證的過程中，必須在公開的環 境下或自己的腦海中闡述自己的論點，可藉 此思考的過程再精緻化自己的概念，並發展

邏 輯 推 理 的 能 力(Duschl & Osborne, 2002;

Kuhn, 1992; Osborne, Erduran, Simon, & Monk, 2001)；而從社會的觀點來看，學生 在發生論證的過程中，與同儕社群互動，亦 能 增 加 多 樣 的 社 會 經 驗 和 表 達 語 言 及 溝 通 的能力，使學生在科學課室中也能習得基本 的社會技能－溝通與聆聽的能力。因此，了 解 與 實 施 論 證 教 學 是 科 學 教 育 中 重 要 的 一 環。 Gallas 主張：討論問題是一種開放，可 使科學探索更為豐富，並以語言為工具，可 讓思考更具體化，藉由對談和論證來進行協 商、討論，能從中看見科學概念的建構和變 化。(Gallas, 1995)；讓學生經由課室中的科 學對談分享他們的生活經驗，解釋自己所體 會的科學用語，最後達到能夠完整的陳述科 學概念，在這樣的過程中，學生能對科學知 識有完整的體認及了解。事實上學生在進行 科學學習的過程中，所獲得的新概念，必須 經過一連串處理才可納入他的知識體系，這 些 處 理 包 含 了 新 概 念 與 原 有 觀 念 和 經 驗 的 衝突、協調、印證及澄清。當學生進行與教 師或同儕間的互動時，學生有機會將個人的 生活經驗及新得到資訊，如：觀察到的現象 或是曾聽聞的理論等，再做重覆的印證、詮 譯，在與人論證、對談的同時，學生內在的 思考同時也試圖對該主題提出理論、使用證 據支持或是反駁等論證能力。換言之，若學 生在概念學習時，教師能提供學生應用論證

能力的機會，學生將能藉此整合出自己的概 念 系 統 ， 將 新 的 概 念 納 入 自 己 的 概 念 系 統 中，如此才能真正的學習到新的知識、新的 概念。

二、發展科學探究能力

在 英 國 的 課 室 中 十 分 強 調 實 驗 ， 其 中 又 以 進 行 觀 察 最 佔 優 勢 ， 被 實 行 的 頻 率 最 高(Driver , et al., 2000)。 在 國 內 的科 學 教 育 中 ， 雖 然 也 有 實 驗 課 程 的 安 排 ， 但 學 生 所 進 行 的 多 半 是 食 譜 式 的 實 驗 ， 為 的 是 要 印 證 一 些 課 本 上 介 紹 的 理 論 或 現 象 ， 在 進 行 實 驗 之 前 ， 結 果 大 多 是 已 經 知 道 的 。 然 而 ， 在 真 實 的 科 學 研 究 中 ， 最 重 要 的 是 推 論 能 力 ， 在 進 行 科 學 研 究 時 ， 需 考 慮 此 實 驗 的 目 的 ， 如 何 做 較 好 的 設 計 去 解 決 問 題 ， 什 麼 方 法 可 以 得 到 值 得 信 賴 的 數 據 ， 相 同 數 據 有 無 其 他 的 解 釋(Driver, et al., 2000)。可 是，在 我 們 的 課 堂 中 並 不常 有 這 樣 的 機 會 提 供 給 學 生 進 行 辯 證 、 討 論 實 驗 的 可 行 性 、 實 驗 的 目 的 及 方 法 ， 甚 或 是 當 實 驗 結 束 後 ， 學 生 多 半 未 嘗 試 自 行 詮 釋 實 驗 收 集 所 得 的 數 據 ， 因 此 實 驗 結 果 的 陳 述 大 多 流 於 教 師 及 課 本 、 參 考 書 的 公 式 化 說 明 ， 學 生 在 此 能 參 與 的 角 色 幾 乎 被 埋 沒 了 。 因 此 ， 若 在 教 學 現 場 利 用 課 程 設 計 或 教 學 策 略 ， 培 養 學 生 利 用 其 論 證 能 力 進 行 實 驗 ， 對 於 其 科 學 素 養 或 科 學 過 程 技 能 相 信 都 將 會 有 所 助 益 ， 且 若 能 讓 學 生 在 實 驗 的 操 作 中 ， 重 新 驗 證 或 是 獲 得 科 學 概 念 ， 相 信 能 對 其 科 學 學 習 有 更 深 遠 的 影 響 。

三、了解科學的知識論

學 校 中 的 科 學 多 半 被 以 實 證 論 者 的 觀 點 描 寫 ， 用 來 驗 證 結 論 的 證 據 未 呈 現 出 任 何 的 爭 議 性 ， 因 此 具 有 “ 相 當 正 確 的 答 案 ” 的 特 性 ， 且 用 來 驗 證 結 論 的 證 據 無 任

何 的 爭 論 性（Driver, et. al, 2000）。但 實 際

上 科 學 理 論 的 形 成 並 不 如 此 單 純 、 唯 一 ， 在 科 學 理 論 形 成 之 際 ， 它 是 可 不 斷 被 挑 戰 和 提 出 質 疑 的 ， 如 ： 實 驗 的 設 計 、 對 證 據 的 詮 釋 、 提 出 不 同 的 理 論 假 說 等 ， 科 學 家 們 的 對 談 、 爭 論 、 辯 證 及 衝 突 常 能 提 供 不 同 觀 點 的 思 維 ， 在 推 論 的 過 程 中 ， 提 供 了 科 學 家 機 會 去 建 構 概 念 ， 包 括 展 現 和 考 慮 證 據 的 可 行 性 、 可 信 性 ， 評 鑑 另 有 理 論 ， 解 釋 文 本 ， 產 生 論 證 和 評 估 該 概 念 的 可 能 性 (Kelly, Stephen, & Catherine, 1998)，這 才 是 科 學 的 核 心 。 學 生 在 進 行 論 證 的 同 時 ， 可 以 體 會 到 知 識 的 產 生 過 程 及 科 學 知 識 的 本 質 ， 能 更 加 貼 近 科 學 的 核 心 。 在 科 學 社 群 中 ， 科 學 知 識 的 形 成 需 要 經 過 科 學 社 群 的 認 可 ， 而 在 認 可 的 過 程 中 ， 有 不 同 的 運 作 方 式 ， 如 有 研 討 會 、 科 學 期 刊 等 等 途 徑 讓 科 學 家 們 能 進 行 意 見 的 交 流 、 觀 念 的 澄 清 和 論 辯 。 在 課 室 中 進 行 論 證 式 的 教 學 ， 可 以 讓 學 生 體 會 知 識 形 成 的 歷 程 ， 如 同 科 學 家 運 作 的 一 般 ， 每 個 人 有 提 出 個 人 想 法 的 權 利 ， 所 提 出 的 想 法 必 需 經 由 該 社 群 的 評 鑑 ， 能 否 被 接 受 ， 則 取 決 於 理 論 基 礎 的 可 信 度 和 合 理 性 ， 在 課 室 中 讓 學 生 經 歷 這 樣 的 過 程 ， 可 以 幫 助 他 發

展 論 證 的 技 能 及 與 人 溝 通 的 信 心 ， 未 來 對 生 活 中 的 議 題 ， 或 是 行 使 民 主 社 會 中 公 民 的 義 務 都 有 所 幫 助 （Driver, et. al, 2000； Jimenez Aleixandre, Rodrignez, & Duschl, 2000）。

四 、 促 進 批 判 思 考 與 科 學 思 考 能 力

的發展

在 進 行 論 證 的 同 時，學 生 會 在 腦 中 同 時 對 許 多 不 同 的 主 張 ， 進 行 攻 訐 、 衡 量 和 辯 證 ， 這 樣 的 過 程 中 學 生 能 對 不 同 主 張 評 斷 是 非 ， 且 根 據 提 供 的 證 據 選 擇 出 最 佳 的 結 論 ， 這 即 是 科 學 思 考 的 一 種(Kuhn, 1992)。此 外，也 能 藉 由 進 行 論 證 的方 式 讓 學 生 對 科 學 的 認 知 更 加 深 入 。 多 元 化 的 溝 通 也 是 一 種 剌 激 思 考 的 方 式 ， 學 生 在 一 開 放 的 情 境 下 進 行 論 證 ， 各 人 都 能 闡 述 自 己 的 主 張 和 想 法 ， 這 樣 的 活 動 可 以 幫 助 學 生 練 習 對 理 論 和 資 料 的 判 斷 ， 剌 激 學 生 提 出 解 釋 現 象 的 理 論 或 是 提 出 反 駁 、 質 疑 ， 這 會 有 助 學 生 進 行 批 判 式 的 思 考 。

肆、 論 證教 材 設計 理 論與 實 務

大 多 數 的 科 學 課 室 中 ， 論 證 通 常 會 成 為 教 師 一 人 的 獨 白 ， 多 半 是 單 向 的 講 述 。 由 於 學 生 缺 乏 科 學 知 識 的 資 源 ， 因 而 無 法 提 問 去 挑 戰 教 師 所 聲 稱 的 科 學 主 張 (Osborne, et al., 2001)，形 成 了 課 室中 的 發 言 為 教 師 所 獨 占 的 局 面 。 想 要 提 供 學 生 機 會 參 與 論 證 ， 學 習 如 何 提 出 自 己 的 論 點 、 針 對 他 人 論 點 進 行 討 論 、 或 是 促 進 批 判 性 思 考 能 力 以 及 發 展 本 身 的 知 識 、 信 念 及 推 理 能 力 ， 就 必 須 靠 著 設 計 良 好 的 課 程 讓 學 生 容 易 進 入 討 論 ， 或 以 小 組 討 論 的 方 式 促 使 學 生 分 享 個 人 的 主 張 。 而 教 師 在 討 論 的 進 行 中 必 須 引 導 學 生 利 用 原 本 具 有 的 論 證 技 能 進 行 討 論 ， 而 且 在 討 論 的 過 程 中 不 斷 刺 激 學 生 運 用 其 論 證 能 力 ， 以 精 鍊 其 論 證 能 力 的 使 用 ， 並 增 進 對 科 學 知 識 的 理 解 。 採 用 一 個 新 的 教 學 方 法 時 ， 教 師 最 先 面 臨 到 的 問 題 就 是 教 材 的 設 計 與 進 行 教 學 時 的 技 巧 。 以 下 就 論 證 教 材 的 設 計 理 念 與 實 例 及 教 師 在 課 室 中 進 行 教 學 時 應 注 意 的 技 巧 進 行 探 討 ， 希 望 能 提 供 教 師 進 行 論 證 教 學 的 一 些 指 引 。

一、論證教材的特性

可 用 來 讓 學 生 進 行 論 證 的 教 材 應 具 備 哪 些 特 性 呢 ？Duschl 及 Osborne(2002) 認 為 幫 助 學 習 者 進 行 論 證 時 ， 需 兼 顧 兩 個 重 要 的 因 素 ： 一 是 有 效 的 情 境 ， 另 一 是 適 當 的 交 談 情 境 。 有 效 的 情 境 是 指 被 討 論 的 現 象 或 理 論 主 題 並 非 只 有 單 一 的 解 釋 ， 而 是 具 有 多 種 可 能 的 說 明 ， 如 此 才 能 引 起 有 效 的 論 證 。 此 種 情 境 不 單 單 能 引 起 學 生 討 論 科 學 理 論 ， 亦 能 成 功 地 引 發 出 他 們 的 先 存 概 念 ， 再 針 對 這 些 概 念 去 進 行 修 正 或 是 延 伸 ， 如 ： 植 物 體 如 何 產 生 養 分 ？ 是 自 己 本 身 製 造 的 ， 或 是 由 土 壤 中 吸 收 的 ？ 這 樣 的 問 題 對 許 多 剛 接 觸 生 物 學 的 學 生 來 說 是 相 當 衝 突 的 事 ， 因 多 半 的 孩 童 會 以 動 物 的 角 度 出 發 來 看 植 物 體 的 一 切 ， 而 日 常 生 活 的

經 驗 也 會 影 響 他 們 概 念 的 形 成 。 另 外 ， 進 行 論 證 的 情 境 也 可 以 用 一 些 社 會-科 學 議 題 （Socialscientific Issue） 做 為 討 論 的 主 軸 ， 因 為 這 樣 的 議 題 通 常 沒 有 絕 對 正 確 的 答 案 ， 如 ： 需 不 需 建 設 核 四 廠 ？ 若 你 從 不 同 的 角 度-經 濟 、 生 態 保 育 或 環 境 污 染 -來 看 ， 這 問 題 將 會 有 不 同 的 解 答 。 在 國 外 的 相 關 研 究 也 有 以 此 類 議 題 做 不 同 面 向 的 討 論 應 用，如：科 學 應 用(該 不 該 進 行複 製 人 的 研 究)、 問 題 導 向 的 環 境 議 題 (住 家 附 近 的 天 然 濕 地 ， 該 不 該 因 居 民 交 通 方 便 而 開 闢 道 路 橫 跨 過 濕 地)，或 是 利 用 電 腦軟 體 作 為 論 證 問 題 的 媒 介 。 在 適 當 的 交 談 情 境 方 面 ， 進 行 論 證 前 需給學生基本的交談規則，如：課堂秩序的 維持、尊重每一個人的發言、發言必須針對 主題、發言沒有對錯、要儘量表達自己的想 法……等等，當基本規則建立了之後，學生 才能在可以盡情暢所欲言的環境下討論。利 用小組討論的方式協助學生進行論證，形成 一小型的科學社群，再將討論結果對全班發 表，讓學生能如同科學家一般，在科學社群 中 獲 得 共 識 。 另 外 ， 教 師 的 提 問 也 需 以 開 放、探究的方式引導學生進入論證，因教師 與學生在課室的環境中，是處於不平衡的兩 端，在專業知識上學生無法挑戰教師，若教 師仍將問題的主導權都掌握在手中的話，學 生並無太多能參與的空間，因此要促使學生 參與論證，應盡量使用學生為中心的教學活 動和策略，而教師在進行交談中，需避免出 現有遲疑、不確定的對話，才不會阻礙課室 中論證的進行。

二、論證教材設計實務

Osborne 等 學 者 ((2004)訓 練 教 師 使用 不 同 的 論 證 策 略 帶 領 學 生 進 行 論 證 ， 發 現 學 生 經 由 一 學 期 的 論 證 教 學 與 學 習 之 後 ， 論 證 的 品 質 有 所 改 善 。 在 他 們 的 文 章 中 提 出 了 一 個 「 支 持 與 促 進 科 學 教 室 中 的 論 證 教 材 之 架 構 」，其 中 列 出 九 項 論 證 教 材 設 計 的 參 考 架 構 ， 可 作 為 教 師 在 進 行 論 證 教 材 設 計 時 的 參 考 。 茲 將 這 個 參 考 架 構 的 內 容 與 應 用 的 例 子 詳 述 如 下 ： 1. 陳 述 表 ：針 對 特 定 主 題 給 學 生 一 個相 關 科 學 概 念 的 陳 述 表 ， 請 學 生 對 每 一 個 陳 述 表 達 同 意 或 不 同 意 的 看 法 ， 並 說 出 理 由 。 例 如 ： 在 進 行 光 合 作 用 的 教 學 時 ， 可 將 學 生 常 具 有 的 另 有 概 念 與 正 確 的 科 學 概 念 列 成 陳 述 表 ， 請 學 生 逐 一 討 論 贊 成 與 否 ， 並 說 明 理 由 。 2. 概 念 圖 ：由 研 究 文 獻 中 找 出 學 生 作的 概 念 圖 ， 請 學 生 討 論 其 中 的 概 念 與 連 結 是 否 正 確 ， 並 說 明 理 由 與 論 點 。 例 如 ： 呈 現 研 究 文 獻 中 學 生 所 作 的 生 殖 單 元 概 念 圖 ， 其 中 包 含 一 些 另 有 概 念 或 在 概 念 的 連 結 上 有 一 些 缺 漏 或 錯 誤 之 處 ， 這 樣 的 概 念 圖 就 可 以 作 為 學 生 進 行 論 證 的 教 材 。 3. 學 生 的 實驗 報 告 ： 給 學 生 一 份 其 他學 生 的 實 驗 報 告 ， 而 報 告 中 缺 乏 某 些 訊 息 或 含 有 可 改 進 的 資 料 ， 引 發 學 生 的 反 對 ， 請 學 生 說 明 可 改 進 之 處 和 理 由 。 4. 競 爭 理 論—卡 通： 以 卡 通 型 式 呈 現兩 個 或 兩 個 以 上 的 競 爭 理 論 ， 請 學 生 選

出 他 認 為 正 確 的 理 論 ， 並 說 明 理 由 。 例 如 ： 以 卡 通 型 式 表 達 出 不 同 的 人 對 植 物 需 要 的 養 分 是 來 自 土 壤 或 是 來 自 水 和 空 氣 的 看 法 （ 如 圖 三 ）， 請 同 學 討 論 他 們 各 自 支 持 誰 的 看 法 ， 並 說 明 理 由 。 圖 三 ： 以 卡 通 形 式 呈 現 競 爭 理 論 ， 讓 學 生 進 行 論 證 5. 競爭理論—故事：給學生一份報紙上 報導的競爭理論的故事，請學生選出他 認為正確的理論，並說明理由。例如： 在談到地球上的生命起源時，可同時呈 現生命是來自外太空以及生命是起源 自地球上兩種不同的理論，讓學生進行 討論。 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 解釋，同時提出一些可能支持或反駁理 論的證據，請學生討論這些證據與理論 之間的關係，並選擇一個認為正確的理 論，說明理由。例如：在提到恐龍為何 會滅絕的原因時，可提供學生多種不同 的說法，如：小行星撞擊理論、大規模 海底火山爆發理論、繁殖受挫理論以及 氣候驟變理論……等等，並說明支持和 反駁這些理論的證據，讓學生討論他們 比較相信哪一種理論，並說明理由。 7. 建 構 一 個論 點 ： 給 學 生 一 個 科 學 現 象 ， 提 供 數 個 解 釋 ， 請 學 生 選 擇 一 個 認 為 正 確 的 解 釋，並 說 明 理 由。例 如： 請 學 生 討 論 哪 一 個 論 點 比 較 支 持 物 質 是 由 粒 子 所 組 成 的 ， 並 說 明 理 由 ， 這 些 論 點 包 括 ： 注 射 針 筒 中 的 空 氣 可 以 被 擠 出 來 、 純 物 質 的 結 晶 都 有 相 同 形 狀 、 小 水 坑 中 的 水 不 見 了 以 及 紙 張 可 被 撕 成 非 常 小 的 紙 片 （Duschl & Osborne, 2002）。 8. P-O-E（prediction-observation- explanation, 預 測 -觀 察 -解 釋）： 介 紹 一 個 現 象 或 裝 置 ， 請 學 生 預 測 會 發 生 的 事 並 說 明 理 由 ， 接 著 由 教 師 進 行 示 範 或 由 學 生 動 手 操 弄 ， 然 後 觀 察 真 正 發 生 的 現 象 或 結 果 。 若 觀 察 到 的 現 象 或 結 果 與 學 生 預 期 不 符 ， 則 請 學 生 重 新 討 論 ， 並 提 出 新 的 論 點 。 例 如 ： 進 行 蠟 燭 在 瓶 中 燃 燒 的 實 驗 ， 請 學 生 預 測 蠟 燭 熄 滅 之 後 ， 水 位 上 升 的 狀 況 。 若 水 位 的 上 升 高 度 與 學 生 的 預 測 不 符，請 學 生 解 釋 可 能 的 原 因（ 洪 振 方, 1994）。 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 。 例 如 ： 請 學 生 提 出 會 影 響 酵 素 作 用 的 可 能 因 素 ， 並 針 對 此 因 素 對 酵 素 作 用 的 影 響 提 出 假 說 ， 接 著 進 行 實 驗 設 計 來 驗 證 或 推 翻

此 一 假 說 ， 並 在 實 驗 進 行 完 畢 資 料 蒐 集 結 束 之 後 ， 針 對 所 蒐 集 到 的 數 據 所 呈 現 的 意 義 進 行 討 論 ， 最 後 進 一 步 檢 討 整 個 實 驗 設 計 與 進 行 過 程 。 除 上 述 可 作 為 論 證 教 材 設 計 的 架 構 之 外 ， 在 科 學 教 育 中 ， 社 會- 科 學 議 題 (socioscientific issue)因 為 能 營 造 一個 與 生 活 相 關 的 科 學 學 習 情 境 及 培 養 學 生 的 科 學 素 養 ， 逐 漸 在 科 學 課 程 教 材 上 及 科 學 教 育 的 研 究 上 扮 演 一 重 要 的 角 色。社 會-科 學 議 題 是 開 放 的 、 非 結 構 的 以 及 有 爭 議 的 ， 需 應 用 非 形 式 推 理 來 釐 清 ， 它 多 半 有 多 種 可 能 的 解 決 方 案 ， 端 看 你 用 何 種 觀 點 切 入 ( Sadler, & Zeidler, 2005 )。 在 針 對此 類 複 雜 問 題 進 行 協 商 及 論 辯 時 ， 即 需 應 用 到 論 證 來 尋 求 共 識 。 對 於 論 證 的 研 究 即 有 許 多 是 以 社 會-科 學 議 題 做 為 進 入 討 論 的 「 引 信 」， 如 ：Zohar 與 Nemet (2002)在 他 們 的 研 究 中 ， 就 提 供 一 個 兩 難 的 情 境--父 母 帶 有 纖 維 瘤 的 隱 性 遺 傳 因 子 ， 他 們 該 不 該 懷 孕 產 下 後 代 ？ 藉 著 這 樣 的 問 題 讓 學 生 討 論 目 前 生 物 倫 理 所 遭 遇 的 問 題 ， 亦 可 讓 他 們 根 據 之 前 學 習 的 遺 傳 學 概 念 來 提 出 建 議 ， 並 說 服 他 人 接 受 自 己 的 意 見 。 研 究 結 果 發 現 學 生 對 遺 傳 學 的 認 知 更 為 深 入 。

伍 、 教 師 及 學 生 可 能 面 臨 的 困 難 與

因應 之 道

以 論 證 為 中 心 的 教 學 活 動 與 傳 統 的 講 述 式 教 學 有 非 常 大 的 不 同 ， 這 是 一 種 以 學 生 為 中 心 的 教 學 方 式 ， 在 教 學 活 動 進 行 的 過 程 中 ， 教 師 必 須 有 效 的 安 排 學 習 活 動 與 內 容 、 鼓 勵 學 生 發 表 意 見 提 出 主 張 、 適 時 引 導 活 動 進 行 的 方 向 、 以 及 將 活 動 做 最 後 的 統 整 ； 而 學 生 則 必 須 提 出 自 己 的 想 法 主 張 、 與 同 學 進 行 討 論 溝 通 、 甚 至 在 全 班 討 論 時 說 服 大 家 接 受 自 己 的 觀 點 。 以 上 這 些 要 素 ， 都 是 活 動 可 以 順 利 進 行 並 達 到 成 效 的 關 鍵 因 素 。 習 慣 了 被 動 的 接 受 老 師 所 傳 遞 的 科 學 知 識 ， 加 上 對 論 證 的 不 熟 悉 ， 學 生 進 行 論 證 時 可 能 會 出 現 下 列 的 困 難 （Driver et al., 2000）： 1. 效 度 的 問題 ： 若 學 生 相 信 前 提 ， 就算 證 據 與 前 提 相 反 ， 還 是 會 堅 稱 其 信 念 ， 學 生 無 法 因 證 據 不 支 持 前 提 ， 而 排 除 他 自 己 原 有 的 想 法 。 2. 認 知 結 構的 幼 稚 概 念 ： 學 生 有 實 證偏 誤 ， 對 其 認 為 不 對 的 證 據 並 不 給 予 同 等 的 注 意 ， 因 此 學 生 只 會 將 注 意 力 放 在 少 數 的 證 據 上 ， 無 法 對 所 有 證 據 做 通 盤 的 考 量 。 3. 論 證 中 的完 全 信 賴 效 應 ： 學 生 較 能接 受 與 自 己 信 念 相 符 的 論 證 ， 但 對 於 相 衝 突 的 會 顯 得 較 無 能 力 解 釋 。 4. 不 適 當 的證 據 舉 例 ： 學 生 不 能 舉 出適 當 的 證 據 即 跨 入 結 論 ， 或 是 所 舉 出 的 證 據 缺 乏 相 關 性 ， 而 學 生 也 可 能 未 全 然 的 了 解 他 所 認 可 的 證 據 。 5. 改 變 論 證和 證 據 的 呈 現 方 式 ： 會 自行 詮 釋 證 據 的 意 義 ， 加 入 多 餘 的 主 張 ， 做 非 必 要 的 推 論 。 接 著 談 到 教 師 在 進 行 論 證 教 學 時 所 會 面 臨 的 困 難 。 在 Newton 等 學 者 (1999)

以 焦 點 團 體 晤 談 法 及 個 別 晤 談 法 得 到 的 資 料 中 指 出 ， 限 制 教 師 進 行 學 生 論 證 式 教 學 的 因 子 有 外 在 的 因 素 與 內 在 的 因 素 兩 個 部 分 。 外 在 的 限 制 主 要 來 自 教 學 時 間 的 不 足 、 太 多 的 課 程 內 容 以 及 評 量 方 式 的 限 制 ； 而 內 在 的 限 制 主 要 是 教 師 本 身 對 於 此 種 教 學 方 式 的 調 適 ， 包 括 了 經 營 討 論 方 面 所 面 臨 的 困 難 （ 包 括 技 巧 、 教 材 與 自 信 ） 以 及 教 師 的 科 學 觀 影 響 對 討 論 的 意 義 的 看 法 。 此 外 ， 學 生 對 科 學 學 習 的 觀 點 （ 他 們 可 能 認 為 科 學 都 有 一 套 標 準 答 案 ， 所 以 只 要 記 憶 而 不 需 要 討 論 ），也 會 影 響 整 個 教 學 方 法 是 否 能 順 利 進 行 。 這 些 因 素 同 樣 也 是 台 灣 的 科 學 教 師 在 進 行 論 證 式 教 學 法 的 嘗 試 時 ， 常 會 面 臨 到 的 問 題 。 論 證 基 本 上 是 一 個 介 於 兩 人 到 多 人

之 間 的 對 話 歷 程 (Duschl & Osborne,

2002)，而 科 學 論 證的 過 程 更 為 特化，它 必 須 由 團 體 中 的 個 人 根 據 證 據 作 出 鑑 定 、 解 釋 、 預 測 或 是 形 成 理 論 ， 因 此 學 生 在 進 行 科 學 論 證 的 歷 程 中 ， 能 幫 助 他 們 了 解 知 識 本 質 及 內 容 、 模 擬 科 學 家 創 造 形 成 新 知 識 的 工 作 ， 但 該 如 何 讓 課 室 中 的 論 證 順 利 進 行 是 許 多 教 育 工 作 者 深 覺 無 以 著 力 之 處 。 那 麼 ， 如 何 使 課 室 中 的 論 證 活 動 順 利 進 行 呢 ？ 本 質 上 ， 權 力 關 係 存 在 於 教 師 與 學 生 之 間 ， 因 此 當 教 師 企 圖 傳 遞 自 己 認 可 的 科 學 世 界 觀 時 ， 實 際 上 學 生 在 這 種 情 境 下 能 發 言 的 機 會 是 相 當 少 的，因 此 當 學 生-學 生 間 的 互 動 被 允 許 及 鼓 勵 時 ， 可 以 觀 察 到 學 生 的 表 現 是 與 面 對 老 師 時 截 然 不 同 的 (Duschl & Osborne, 2002)。 安 排 一 個 適 合 學 生 進 行 口 語 對 話 的 環 境 是 不 容 易 的 ， 而 教 師 也 需 要 一 些 教 學 上 策 略 去 剌 激 學 生 願 意 開 口 發 言 ， 使 論 證 持 續 進 行 而 不 偏 離 方

向 ， Eichinger, Anderson, Palincsar 和

David( 1991, 引 自 Duschl & Osborne, 2002 )發 現 論 證 要 順 利 進 行 必 須 要 有 良 好 的 課 室 文 化 配 合 ， 課 室 文 化 由 責 任 的 民 主 標 準 、 容 忍 度 及 建 構 論 證 所 依 據 的 理 論 及 證 據 的 科 學 標 準 共 同 組 成 的 ， 換 句 話 說 ， 教 師 在 進 行 論 證 式 教 學 時 ， 需 將 所 有 的 規 範 制 定 完 成 ， 包 含 了 發 言 的 順 序 及 人 選 、 學 生 是 否 能 接 納 與 自 己 相 左 的 意 見 及 教 學 內 容 所 蘊 涵 的 科 學 概 念。Cohen ( 1994, 引

自 Duschl & Osborne, 2002 )也指 出 課 室 的

交 談 在 沒 有 任 何 規 範 或 是 太 多 規 範 下 都 會 使 交 談 的 發 展 表 現 不 佳 ， 他 也 發 現 在 教 學 任 務 設 計 上 ， 需 提 供 適 合 小 組 討 論 的 主 題 ， 若 任 務 只 可 供 個 人 發 揮 ， 將 會 抹 殺 小 組 間 的 交 談 ， 則 論 證 無 法 產 生 。 因 此 一 個 適 當 的 交 談 環 境 是 相 當 重 要 的 。 Zohar 和 Nemet (2002)也 認 為 進 行論 證 教 學 時 ， 應 注 意 下 列 幾 個 重 要 的 因 子 ： 教 導 學 生 一 個 好 的 論 證 的 組 成 因 子 與 結 構 的 知 識 、 透 過 寫 作 來 促 進 論 證 技 巧 、 教 授 關 於 論 證 的 後 設 認 知 知 識 以 及 使 用 真 實 生 活 的 問 題 情 境 。 整 體 來 說 ， 促 進 課 室 中 的 論 證 需 要 注 意 的 事 項 包 括：事 先 的 計 畫（ 包 括 教 師 對 教 材 的 規 劃 及 學 生 的 資 料 蒐 集 ）、營 造 適 切 的 對 談 情 境（ 討 論 時 應 先 放

開 對 錯 ， 而 以 概 念 呈 現 與 交 流 為 主 要 目 的 ）、適 當 的 時 間 安 排 以 及 建 立 明 確 的 團 體 討 論 流 程 （Newton et. al , 1999）。

陸、 結 語

在 今 日 以 培 養 學 生 成 為 具 有 科 學 素 養 的 公 民 為 目 標 的 科 學 教 育 情 境 中 ， 論 證 教 學 有 其 不 可 忽 視 的 重 要 性 。 在 論 證 式 教 學 的 學 習 過 程 中 ， 學 生 可 以 透 過 對 科 學 語 言 的 使 用 來 增 進 對 概 念 的 了 解 與 使 用 ， 經 由 實 驗 的 設 計 和 對 資 料 的 詮 釋 促 進 科 學 方 法 的 使 用 ， 或 透 過 對 環 境 和 科 技 議 題 的 爭 辯 來 增 加 對 科 學 與 社 會 的 關 係 的 認 識 ， 更 可 以 體 會 科 學 知 識 具 有 的 暫 時 性 和 社 會 建 構 等 特 質 。 雖 然 論 證 教 材 的 設 計 和 討 論 環 境 的 維 持 需 要 耗 費 老 師 相 當 的 心 力 ， 而 學 生 在 進 行 論 證 活 動 時 也 會 有 許 多 的 障 礙 ， 但 是 只 要 教 師 能 費 心 的 安 排 適 當 的 教 材 ， 並 在 活 動 進 行 過 程 中 給 予 學 生 適 時 的 引 導 和 鼓 勵 ， 相 信 老 師 與 學 生 必 能 在 這 樣 的 活 動 當 中 獲 益 良 多 。

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