自然老師，你教的東西到底存不存在？

自然老師，你教的東西到底存不存在？

－多元觀點下的科學與科學學習

鄭榮輝

臺北市立中山女子高級中學

摘

要

本文以兩個類比所引發的有關「實在」的問題為起點進行哲學思考，旨在探討包括知識論、本 體論等不同觀點之下的科學，以及其對科學學習的影響。首先，介紹從現代到後現代相關科學哲學 思潮下對「科學」的多元觀點；其次，進入科學的本體論觀點，討論科學實在論與反實在論之主要 論點與爭議，及二元對立之外的另類觀點；最後回到科學教育，指出科學概念也具有多元觀點，其 中本體論的觀點對某些科學概念的學習具有重大影響，其重要性不亞於傳統著重的知識論觀點，文 末並提供一些教學實務與研究上的建議。 關鍵字：知識論、本體論、科學實在論/反實在論、概念改變

壹、前言：兩個類比所引發有關「實

在」的問題

筆 者 任 教 高 中 生 物 數 年 來 ， 一 直 習 慣 以 「 推 過 一 個 小 山 丘 後 ， 球 便 能 自 然 由 山 坡 上 滾 下 來 」 來 比 喻 「 酵 素 係 藉 由 降 低 反 應 所 需 的 活 化 能 來 催 化 化 學 反 應 」；在 此 類 比 中 ， 山 丘 高 度 代 表 活 化 能 ， 在 沒 有 酵 素 存 在 的 情 況 下 ， 小 山 丘 較 高 ， 因 此 欲 使 球 能 自 然 滾 下 山 坡 需 要 較 大 的 力 氣 ， 在 酵 素 的 幫 助 下 ， 小 山 丘 降 低 了 ， 因 此 很 輕 易 就 能 使 球 自 然 滾 下 山 坡 。 然 而 ， 一 次 偶 然 翻 閱 中 國 大 陸 出 版 的 簡 明 生 命 科 學 教 科 書 (吳 慶餘 ，2003)，是 以 「 鯉 魚躍 龍 門 」 來 比 喻 同 一 個 科 學 概 念 ： 鯉 魚 若 沒 有 吃 飽 ， 則 不 易 躍 過 龍 門 ， 就 像 化 學 反 應 的 進 行 需 要 先 跨 過 一 個 活 化 能 為 門 檻 ， 若 鯉 魚 吃 飽 了 有 力 氣 ， 則 較 易 一 躍 而 過 ， 就 像 酵 素 可 以 促 進 跨 越 化 學 反 應 的 活 化 能 一 樣…。 多 麼 有 中 國 味 的 類 比 ！ 我 迫 不 及 待 將 此 與 同 事、學 生 分 享，沒 想 到 學 生 很 快 向 我 反 應： 「 這 兩 個 比 喻 不 一 樣 ， 若 依 照 小 山 丘 為 活 化 能 的 說 法 ， 則 鯉 魚 躍 龍 門 中 ， 酵 素 應 是 藉 由 降 低 龍 門 的 高 度 而 非 使 鯉 魚 吃 飽 來 促 進 化 學 反 應 ！ 」，還 沒 等 我 想 清 楚 同 學 這 句 話 的 意 思 時，學 生 接 者 問：「 活 化 能 到 底 是 小 山 丘 、 龍 門 還 是 鯉 魚 的 食 物 ？ 」，「 到 底 “ 實 際 上 ＂ 是 怎 樣 ？ 」。 真 是 大 哉 問 ！ 在 科 學 教 室 中 ， 我 們 一 直 習 於 以 各 種 科 學 理 論 、 模 式 解 釋 現 象 ， 例 如 酵 素 與 受 質 結 合 就 像 鑰 匙 與 鎖 一 樣 具 有 專 一 性 、 遺 傳 基 因 就 像 電 腦 程 式 ， 電 腦 硬 體 執 行 程 式 就 像 是 生 物 根 據 基 因 表 現 出

性 狀…等說 法 ，更 毫 不 質 疑的 將 此 傳 遞給 學 生 ， 從 未 想 過 「 到 底 “ 實 際 上 ＂ 是 怎 樣 ？ 」(really is)的 問 題 ，經 過 詢 問 ，驚 覺 同 樣 的 情 況 也 發 生 在 同 辦 公 室 的 物 理 、 化 學 與 地 球 科 學 教 師 身 上 ： 原 子 間 的 鍵 結 到 底 是 棍 棒 還 是 點 ？ 電 子 到 底 是 以 線 性 軌 道 還 是 雲 狀 軌 域 環 繞 原 子 核 ？ 磁 力 線 到 底 存 不 存 在 ？ 以 上 這 些 「 東 西 」 包 括 基 因 、 原 子/電 子 /化 學 鍵、磁 力 線 等，誰「觀 察 到」、 「 經 驗 到 」 過 ？ 思 考 這 些 問 題 與 平 時 我 們 在 科 學 的 範 疇 之 內 描 述 、 計 算 、 預 測 現 象 不 同 ， 而 必 須 在 科 學 之 外(之後)， 亦 即由 科 學 哲 學 的 領 域 中 尋 找 答 案 ， 其 中 科 學 理 論 的 產 生 、 證 成 與 發 展 或 興 替 是 科 學 的 知 識 論(epistemology)所 探 討 的問 題，而 有關 科 學 理 論 探 究 的 對 象 究 竟 「 實 際 上 是 什 麼 ？ 」，究 竟「 存 不 存 在 ？ 」…等，則 是科 學 的 本 體 論(ontology)所 關 注的 焦 點 。 筆 者 認 為 ， 上 述 這 些 科 學 哲 學 問 題 的 探 討 對 科 學 學 習 的 成 效 有 重 大 影 響 ， 但 在 教 學 前 線 的 科 學 教 師 多 未 體 認 其 重 要 性 或 不 具 相 關 背 景 知 識 來 區 分 其 間 的 差 異 ， 因 此 ， 本 文 藉 由 介 紹 科 學 的 多 元 觀 點 與 本 體 論 的 科 學 觀 ， 引 出 在 科 學 概 念 的 教 學 中 亦 需 注 意 本 體 論 觀 點 的 主 張 ， 希 望 能 對 科 學 教 師 提 供 一 點 參 考 。

貳、「科學」的多元觀點

科 學 教 育 工 作 者 或 科 學 教 師 所 投 入 的 科 學 教 學 與 研 究 工 作 中 ， 往 往 只 是 一 味 的 探 討 科 學 理 論 本 身 與 因 應 理 論 產 生 的 技 術 應 用 ， 對 「 科 學 到 底 是 什 麼 ？ 」、「 科 學 的 對 象 是 什 麼 ？ 」、「 人 們 對 科 學 的 意 象 是 什 麼 ？ 」、「 科 學 是 怎 麼 發 展 的 ？ 」…等 議 題 不 加 深 思 ， 然 而 ， 這 些 對 科 學 作 系 統 性 探 索 的 「 科 學 之 研 究 」(science studies)不 但 重 要 ， 對 科 學 本 身 的 發 展 與 科 學 學 習 均 具 有 重 要 的 影 響 。 上 述 這 些 對 科 學 做 系 統 性 探 索 的 工 作 主 要 是 科 學 哲 學 領 域 的 學 者 關 注 的 議 題 ， 二 十 世 紀 末 以 來 ， 科 學 哲 學 界 整 合 了 包 括 科 學 的 哲 學 、 哲 學 的 相 關 領 域 、 及 不 同 專 業 學 科 領 域 的 哲 學 之 發 展 ， 對 某 些 重 要 議 題 逐 漸 達 成 一 個 “ 後 實 證 者 ＂ (post-positivist)的 共 識 ， 此 共 識 並 非 不 可 變 通 的 教 條 或 稱 某 某 主 義 、 某 某 論 ， 而 是 取 代 過 去 歷 史 上 許 多 的 二 元 對 立 或 爭 議 ， 以 對 自 然 世 界 的 運 行 之 因 果 及 現 象 提 出 解 釋 的 科 學 知 識 ， 及 以 科 學 語 言 為 對 象 進 行 哲 學 的 思 考 而 達 成 普 遍 一 般 的 共 識 地 位 (Boyd, 1992)，筆 者認 為 這 共識 最 主 要 的內 涵 是 ： 多 元 化 的 科 學 觀 。

一、「科學」的多義性

談 到 「 科 學 」(science)這 個 字 ， 其 拉 丁 字 源 scientia 就 其最 廣 的意 義 來 說 ，泛 指「 學 習 」、「 求 知 」、「 知 識 」。在 德 文 中 ， 「 科 學 」 的 等 值 字 眼 則 涵 意 較 廣 泛 ， 包 含 一 切 系 統 性 的 知 識 ， 所 以 包 括 歷 史 、 文 獻 學 與 哲 學 等 人 文 科 學。英 文 的 science 已 經 失 去 了 拉 丁 文 的 原 始 涵 意 ， 也 沒 有 德 文 中 的 寬 泛 ， 專 指 對 自 然 的 系 統 知 識 ， 亦 即 在 沒 有 刻 意 強 調 的 情 況 下，science 通 常 指稱 「 自 然 科 學 」， 所 以 一 般 所 謂 the history

and philosophy of science 也 只包 括 自 然科 學 的 歷 史 與 哲 學(陳 瑞 麟 ，2003)。 然 而 ， 在 不 同 的 文 化 背 景 與 社 群 之 間 ，「 科 學 」 卻 沒 有 完 全 一 致 的 定 義 ， Lindberg 在 其 著 作 《 西 方 科 學 的 起 源 》 (1992； 引 自 陳 瑞 麟 ， 2003)中 便 整 理 出 八 種 科 學 的 不 同 意 義 ： 1. 科 學是 人 類 控 制自 然 環 境 的行 為 模 式 ， 科 學 結 合 工 藝 與 技 術 。 2. 科 學和 技 術 有 別， 科 學 是 理論 知 識 的 體 系 。 3. 科 學是 理 論 性 的知 識 體 系 ，但 並 非 所 有 的 理 論 體 系 都 是 科 學 。 4. 科 學是 建 立 在 實驗 程 序(科 學方 法)上 的 理 論 。 5. 科 學是 應 用 科 學方 法 所 產 生的 可 修 正 、 可 改 變 的 信 念 。 6. 科 學需 由 其 內 容來 定 義 ， 科學 是 一 組 關 於 自 然 的 特 別 信 念 。 7. 任 何嚴 格 、 精 確或 客 觀 的 程序 或 信 念 ， 都 可 以 算 是 科 學 。 8. 最 後，「 科 學 」 或「 科 學 的 」一 詞 ， 通 常 被 用 來 讚 美 － 任 何 我 們 想 鼓 掌 的 東 西 就 稱 為 科 學 的 。 到 底 哪 一 個 才 是 科 學 的 真 正 意 義 ？ 答 案 可 能 是 ： 以 上 都 是 ， 但 任 一 意 義 也 都 不 能 完 全 代 表 科 學 ！ 「 科 學 」 的 多 義 性 (multiplicity)是 與 脈 絡 相 依 的 ， 隨 著 科 學 的 發 展 ， 以 科 學 作 為 探 討 對 象 的 科 學 哲 學 ， 也 一 直 在 演 變 ， 因 此 所 持 的 科 學 觀 (views of science)也 隨 時 代 而 有 不 同 的 看 法 。

二、「現代」的科學觀

現 代 科 學 與 技 術 在 二 次 大 戰 後 獲 得 重 大 進 展 ， 也 導 致 西 方 資 本 主 義 國 家 經 濟 上 的 長 足 進 步，由 現 代 科 技 革 命 中，科 學、 技 術 與 生 產 一 致 化 所 產 生 的 強 大 威 力 ， 進 而 導 致 科 學 不 只 是 理 論 知 識 或 技 術 體 ， 甚 至 逐 漸 成 為 一 種 意 識 型 態(劉 魁 ， 1998)。 科 學 若 做 為 一 種 意 識 型 態 ， 其 影 響 層 面 將 較 只 是 一 門 學 問 既 深 且 廣 ， 除 了 影 響 學 生 科 學 知 識 的 學 習 外 ， 亦 將 影 響 其 科 學 過 程 技 能 、 科 學 態 度 ， 甚 至 影 響 選 擇 科 學 做 為 終 身 事 業 的 意 願 ， 更 可 能 影 響 到 科 學 本 身 的 發 展 方 向，因 此，探 討 現 代 與 後 現 代(現 代 之 後)科 學 觀 的 主 要 特 點 對 科 學 本 質 的 教 學 是 重 要 的 。 在 時 間 的 區 分 上 ， 現 代 與 後 現 代 之 間 並 無 明 確 界 線 ， 具 後 現 代 主 義 特 色 的 思 潮 最 早 孕 育 於 30 年代 的 現 代 主 義 思 潮 母 體 中，60 年 代 才 開始 嶄 露 頭 角(劉 魁 ，1998)。 Abimbola 將 採 邏 輯 實 證 論 的 科 學 哲 學 之 後 的 科 學 哲 學 研 究 成 果 稱 為 「 新 」 科 學 哲 學(Abimbola, 1983； 引 自林 陳 涌，1996)，因 此本 文 採 其分 類，以 邏輯 實 證 論 作 為 現 代 科 學 觀 的 代 表 ， 簡 介 其 對 科 學 之 相 關 主 張 ； 又 由 於 提 出 理 論 的 科 學 哲 學 家 本 身 並 非 本 文 探 討 重 點 ， 除 非 極 重 要 ， 否 則 將 盡 量 不 提 及 哲 學 家 的 名 字 。 現 代 科 學 認 為 自 然 是 由 不 可 分 割 的 、 相 互 獨 立 的 基 本 要 素 構 成 ， 這 些 基 本 要 素 透 過 彼 此 推 動 而 產 生 如 機 械 般 的 規 律 作 用 ， 所 以 自 然 界 中 所 有 現 象 最 終 都 可 以 化 約 為 其 組 成 部 分 的 機 械 作 用 來 解 釋 ， 這 樣 的 想 法 又 被 稱 為 原 子 論(atomism)、機械

論(mechanism)、 本 質 論 (essentialism)、 化 約 論(reductionism)等 ； 現 代的 邏 輯 實 證論 在 本 體 論 上 主 要 採 實 在 論 的 觀 點 ， 雖 然 實 在 論 有 許 多 不 同 的 形 式 ， 但 有 一 共 同 點 ， 就 是 均 視 自 然(Nature，包 括物 理 世 界 與生 命 世 界)是 真 的 、 獨 立 於 人 類 而 存 在 的 實 體 ， 因 此 ，Good 和 Shymansky 將 之 稱為 科 學 的 現 代 / 實 在 論 者 觀 點 (The

Modern/Realist View)(Good & Shymansky, 2001)。在 科 學 知識 是 什 麼 與如 何 產 生 等知 識 論 問 題 上 ， 首 先 強 調 科 學 知 識 或 理 論 就 是 客 觀 的 描 述 自 然 這 個 實 體 ， 換 言 之 ， 科 學 反 應 實 在，科 學 就 是 客 觀 的 真 理；其 次， 在 科 學 知 識 如 何 產 生 方 面 ， 主 張 必 定 有 正 確 而 唯 一 的 科 學 方 法 以 產 生 科 學 知 識 ， 而 這 方 法 結 合 了 傳 統 理 性 主 義 與 經 驗 主 義 ， 除 了 延 續 實 證 主 義 的 精 神 ， 還 把 數 理 邏 輯 方 法 加 入 實 證 的 哲 學 ， 並 認 為 知 識 應 以 經 驗 為 基 礎 ， 不 相 信 認 識 經 驗 以 外 的 實 在 。 舒 煒 光(1994)分 析 實 證 主 義 知 識 論 ， 歸 納 出 下 列 兩 點 對 科 學 理 論 與 科 學 方 法 的 觀 點 ： 1. 科 學由 觀 察 經 驗開 始 ， 從 觀察 和 實 驗 收 集 經 驗 事 實 ， 然 後 對 事 實 加 以 分 類 和 整 理 ， 再 推 出 定 律 與 結 論 ， 也 就 是 說 ， 觀 察 先 於 理 論 。 2. 理 論的 可 靠 基 礎在 於 觀 察 和實 驗 的 檢 驗 ， 凡 是 能 被 實 驗 或 觀 察 檢 驗 的 理 論 即 是 真 理 ， 或 至 少 部 分 包 含 了 真 理 。 在 這 樣 的 觀 點 之 下 ， 科 學 家 的 工 作 主 要 在 以 預 設 的 科 學 方 法 － 觀 察 與 實 驗 來 描 述 自 然 、 發 現 自 然 的 規 律 ， 並 進 而 預 測 甚 至 操 弄 自 然 ， 不 可 經 驗 、 無 法 證 實 的 事 物 不 是 科 學 應 探 討 的 事 物 ， 不 是 以 預 設 的 科 學 方 法 所 產 生 的 知 識 不 是 科 學 知 識(張 巨 青 等 ，1994)。林 陳涌 (1996)總結 了 邏 輯 實 證 論 的 科 學 觀 的 三 點 形 象 ， 首 先 ， 科 學 方 法 的 客 觀 及 理 性 ； 其 次 ， 科 學 知 識 的 絕 對 性 ； 最 後 是 ， 個 人 在 整 個 科 學 的 過 程 是 可 忽 略 的 。

三、「後現代」的科學觀

前 述 這 種 認 為 科 學 係 客 觀 描 述 實 在 、 預 設 唯 一 且 絕 對 的 科 學 方 法 以 產 生 科 學 知 識 的 邏 輯 實 證 論 科 學 觀 ， 在 二 十 世 紀 中 後 期 起 受 到 許 多 哲 學 家 與 科 學 哲 學 家 的 批 判 ，Good 和 Shymansky 將 這 些 想 法統 稱 為 科 學 的 後 現 代/ 相 對 論 者 觀 點 (The

Postmodern/Relativist View)(Good & Shymansky, 2001)。後 現 代 主義 不 論 起 源 、 提 出 論 述 的 學 者 與 關 注 並 影 響 的 範 圍 均 非 常 豐 富 而 多 元 ， 而 本 文 焦 點 在 介 紹 後 現 代 主 義 的 科 學 觀 ， 因 此 將 僅 就 科 學 本 體 論 與 知 識 論 方 面 提 出 其 對 前 述 現 代 科 學 觀 的 批 判 。 首 先 ， 後 現 代 的 本 體 論 批 判 現 代 科 學 所 持 的 實 在 論 觀 點 ， 認 為 自 然 不 是 由 任 何 永 恆 的 實 體 構 成 ， 而 是 由 事 件 或 事 件 集 構 成 的 ， 因 此 在 本 體 論 上 由 機 械 論 轉 向 有 機 論 、 本 質 論 轉 向 反 本 質 論 ， 其 次 ， 後 現 代 的 知 識 論 也 反 對 化 約 與 方 法 的 一 元 論 ， 因 此 由 化 約 論 走 向 整 體 論 ， 產 生 知 識 的 方 法 上 由 一 元 轉 向 多 元 論(劉 魁 ，1998)。 這 種 後 現 代 的 新 科 學 哲 學 觀 係 因 近

數 十 年 來 對 科 學 史 的 實 際 研 究 而 起 ， 對 科 學 歷 史 個 案 的 實 證 研 究 揭 露 了 科 學 事 業 的 實 際 面 紗，Abimbola 整 理 出這 種 新 科 學觀 的 知 識 論 特 點(Abimbola, 1983； 引 自 林陳 涌 ，1996)： 1. 我 們已 經 具 有 的知 識 、 理 念和 學 說 很 大 程 度 會 決 定 我 們 的 觀 察 結 果 ， 因 此 觀 察 本 身 就 是 理 論 負 載(theory-laden) 的 。 2. 科 學家 在 已 接 受的 典 範 、 假設 或 研 究 架 構 內 進 行 科 學 活 動 。 典 範 本 身 決 定 了 什 麼 問 題 該 被 處 理 、 什 麼 設 備 該 被 使 用 及 什 麼 推 論 技 術 與 模 式 該 被 應 用 。 3. 正 式 的 邏 輯 已 不 再 被 認 為 是 研 究 分 析 科 學 的 主 要 工 具 ， 取 而 代 之 的 是 ， 依 賴 詳 細 的 分 析 科 學 史 。 科 學 問 題 的 最 後 仲 裁 是 科 學 社 群 。 4. 科 學 的 核 心 在 於 不 斷 的 研 究 與 批 判 ， 不 是 在 於 被 接 受 的 知 識 。 5. 科 學有 兩 個 面 向： 常 規 科 學與 革 命 科 學 。 常 規 科 學 在 一 個 共 同 的 典 範 下 進 行 ， 並 導 致 科 學 革 命 。 科 學 史 上 最 重 要 的 事 件 是 科 學 典 範 的 革 命 ， 因 此 科 學 的 進 步 不 是 累 積 性 的 。 科 學 革 命 代 表 典 範 的 改 變 ， 新 舊 典 範 之 間 沒 有 共 量 性 。 6. 新 舊典 範 間 沒 有共 量 性 ， 所以 觀 察 所 得 的 數 據 在 新 舊 典 範 中 不 代 表 相 同 的 意 義 。 林 陳 涌(1996)針 對 邏 輯 實 證 論 科 學 觀 的 科 學 形 象 ， 提 出 後 現 代 的 新 科 學 哲 學 相 對 應 的 三 個 對 比 的 科 學 形 象 ， 首 先 ， 科 學 的 觀 察 過 程 與 實 驗 設 計 已 被 個 別 科 學 家 所 服 膺 的 典 範 所 浸 潤 ， 客 觀 與 理 性 的 科 學 方 法 是 不 存 在 的 。 其 次 ， 科 學 知 識 的 權 威 不 是 絕 對 而 是 暫 時 與 局 部 的 ； 不 同 典 範 之 間 由 於 評 估 準 則 不 同 ， 科 學 知 識 的 意 義 有 了 不 同 的 認 識 。 最 後 ， 科 學 家 與 科 學 社 群 在 科 學 知 識 的 取 捨 過 程 佔 有 相 當 重 要 的 地 位 ， 其 所 接 受 的 典 範 或 其 他 信 念 正 是 指 導 科 學 活 動 的 準 則 。

參、科學哲學中的本體論議題

科 學 的 本 體 論(ontology) 主 要 在 探 討 有 關 「 實 在 」 的 問 題 ， 包 括 思 考 「 世 界 是 什 麼 ？ 」、「 其 中 有 什 麼 樣 的 東 西 ？ 」、「 理 論 或 真 理 是 什 麼 ？ 」、「 理 論 所 假 定 、 描 述 的 事 物 是 否 是 真 的 ？ 」 這 些 有 關 真 實 性 (reality)的 問 題 ， 均 屬 於 科 學 的 本 體 論 範 疇 ， 對 於 這 些 問 題 的 答 案 ， 科 學 哲 學 界 主 要 區 分 為 兩 大 對 立 的 看 法 ， 即 科 學 實 在 論 (scientific realism)與許 多 可泛 稱 為 “ 反實 在 論 ＂(anti- realism)的 陣 營。

一、「實在論」與「反實在論」之爭議

所 謂 實 在 論 的 最 簡 單 意 思 是 ： 一 切 都 是 真 的 ！ 科 學 實 在 論 主 張 ， 正 確 的 理 論 所 描 述 的 物 質 、 狀 態 和 過 程 確 實 存 在 。 科 學 的 實 在 論 者 認 為 質 子 、 光 子 、 力 場 、 黑 洞 等 理 論 的 存 有 物(theoretical entity)， 即 使 目 前 我 們 無 法 觀 察 得 到 ， 但 都 是 真 的 ， 其 真 實 性 就 像 腳 指 甲 一 樣 ， 若 有 關 基 因 的 科 學 理 論 正 確 ， 它 便 是 真 實 存 在 的 真 理 。

然 而 ， 反 實 在 論 者 則 認 為 沒 有 像 電 子 這 樣 的 “ 東 西 ＂ 存 在 ， 我 們 觀 察 到 的 只 是 電 的 “ 現 象 ＂ ，我 們 建 構 的理 論 只 是 為了 預 測 及 產 生 所 要 的 現 象 ， 它 只 不 過 是 思 想 的 工 具 ， 它 可 能 是 正 確 的 、 可 應 用 的 ， 卻 不 能 當 成 是 “ 真 實 的 ＂(蕭 明 慧 譯，1991； 譯 自 Hacking, 1983)。這 些反 對 理 論 存有 物 是 真 實 的 存 在 之 反 實 在 論 想 法 亦 可 稱 為 「 工 具 論 」(instrumentalism)。事實 上，持 類 似 觀 點 的 陣 營 還 包 括 「 世 俗 論 」 (conventionalism)、「 觀 念 論」(idealism)、 「 建 構 論 」(constructivism) 、「 現 象 論 」 (phenomenalism)等(Fine, 1992)，甚 至 在 傳 統 的 「 實 證 論 」(positivism)與 「 經 驗 論 」 (empiricism)的 某種 變 異 形 式中，對 科 學理 論 的 存 有 物 ， 亦 是 傾 向 反 實 在 論 的 立 場 ； 反 實 在 論 的 論 點 可 以 由Van Fraassen 在 其 1980 年 的著 作《 科 學 的 形 象》中 所 提 出之 「 建 構 的 經 驗 論 」(constructive empiricist) 為 代 表 ， 他 藉 由 區 分 信 念(belief) 與 接 受 (acceptance) 的 不 同 ， 而 主 張 我 們 不 需 要 相 信 好 的 理 論 是 真 的 ， 也 不 要 因 而 相 信 理 論 所 假 設 的 存 有 物 是 真 實 的 。 因 此 ， 在 其 建 構 經 驗 論 中 ， 對 科 學 有 著 與 科 學 實 在 論 不 一 樣 的 描 述：「 科 學 的 目 的 在 於 提 供 我 們 經 驗 上 正 確 的 理 論 ； 而 接 受 一 個 理 論 只 在 於 相 信 這 個 理 論 在 經 驗 上 是 正 確 的。」；以 最 簡 單 的 一 句 話 表 示 其 論 點 為：「 理 論 就 應 該 當 作 理 論 來 看 － 別 無 他 法 」 (Van Fraassen, 1980)。 然 而 ， 這 種 懷 疑 理 論 存 有 物 的 反 實 在 論 觀 點 ， 對 孜 孜 不 倦 從 事 科 學 研 究 的 科 學 家 來 說 是 一 大 打 擊 ！ 試 想 ： 如 果 電 子 、 夸 克 、 基 因 等 理 論 存 有 物 都 不 是 真 實 的 ， 那 科 學 家 到 底 在 實 驗 室 做 什 麼 ？ 科 學 家 的 工 作 只 是 益 智 遊 戲 嗎 ？ 我 們 不 是 根 據 科 學 理 論 產 生 了 一 大 堆 強 而 有 力 的 科 技 工 具 嗎 ？ Hacking 藉 由 探 討 科 學 理 性 的 成 分 ， 將 實 在 論 進 一 步 分 為 兩 個 向 度 ： 存 有 物 的 實 在 論 與 理 論 的 實 在 論 、 一 般 實 在 論 與 特 殊 實 在 論 ， 進 而 為 這 些 問 題 提 出 他 的 看 法 。 首 先 ，Hacking 引 用 Smith 的 分 析， 列 出科 學 理 性 具 有 三 成 分(蕭 明 慧 譯，1991；譯 自 Hacking, 1983)： 1. 本 體的 成 分(ontological ingredient)－ 科 學 理 論 不 是 真 就 是 假 ， 而 理 論 的 真 假 要 視 世 界 的 真 相 而 定 。 2. 因 果的 成 分(causal ingredient)－ 如 果 一 個 理 論 是 真 的 ， 那 此 理 論 的 語 詞 所 指 涉 的 理 論 存 有 物 ， 在 因 果 關 係 上 產 生 了 我 們 所 觀 察 到 的 現 象 。 3. 認 知的 成 分(epistemological ingredient)－ 我 們對 理 論 或 存有 物 具 有 保 證 的 信 念 。 因 此 ，Hacking 認 為 實 在 論 至 少 可 分 為 理 論 的 實 在 論 ： 關 心 理 論 是 否 為 真 ， 與 存 有 物 的 實 在 論 ： 關 心 存 有 物 是 否 存 在 兩 種 。 前 述 工 具 論 是 否 定 了 科 學 理 性 本 體 的 成 分 ，Van Fraassen 的 建 構經 驗 論 則 是否 定 認 知 的 成 分 ， 而 Hacking 自 己 則 是 同時 承 認 本 體 、 因 果 與 認 知 等 成 分 ， 但 強 調 不 需 爭 辯 理 論 是 否 為 真 ， 要 將 目 標 導 向 存 有 物 的 實 在 論 ， 亦 即 他 強 調 離 開 理 論 的 表 象，而 以 實 際 的 實 驗、操 弄 來 認 識 存 有 物。

至 於 一 般 實 在 論 與 特 殊 實 在 論 的 區 別 則 在 是 於 ， 特 殊 實 在 論 關 心 像 電 子 、 夸 克 、 基 因 等 科 學 理 論 所 指 涉 的 存 有 物 其 真 實 性 如 何 ？ 此 種 特 殊 實 在 論 的 問 題 可 藉 由 自 然 科 學 的 發 展 與 實 驗 得 到 解 決 ， 而 一 般 實 在 論 所 問 的 ： 這 一 切 到 底 存 不 存 在 ？ 則 留 給 關 心 形 上 學 的 哲 學 家 們 思 考 。 筆 者 認 為 ，Hacking 這 樣 的 分 析 可 以 協 助 我 們 思 考 前 述 有 關 實 在 的 問 題 ， 即 提 出 「 鯉 魚 躍 龍 門 」 與 「 推 球 下 山 坡 」 類 比 的 背 後 都 代 表 類 比 使 用 者 所 持 的 科 學 概 念 ， 而 這 兩 個 類 比 背 後 的 科 學 概 念 在 本 體 論 上 是 不 同 的 ， 它 們 均 在 描 述 酵 素 這 個 理 論 存 有 物 ， 兩 個 類 比 可 能 都 是 真 的 ， 也 可 能 都 是 假 的 ， 亦 可 能 其 中 一 個 比 另 一 個 更 真 ， 但 至 少 我 們 可 以 相 信 ， 科 學 概 念 與 理 論 會 隨 人 們 的 努 力 進 步 而 更 趨 近 真 實 ， 且 不 論 理 論 有 多 真 ， 酵 素 還 是 一 直 存 在 ， 以 一 定 的 方 式 運 作 ， 不 管 理 論 如 何 稱 呼 與 描 述 它 。

二、「實在論/反實在論」之外的觀點

在 科 學 的 後 現 代/ 相 對 論 者 觀 點 中 ， 「 典 範 」 與 「 理 論 間 的 不 可 共 量 性 」 此 兩 大 核 心 概 念 遭 到 許 多 批 評，連 提 出 的 Kuhn 在 後 期 也 放 棄 了 「 典 範 」 一 詞 ， 其 雖 仍 堅 持「 不 可 共 量 性 」，並 進 一 步 主 張 不 可 共 量 就 是 不 可 翻 譯 ， 但 無 法 解 釋 科 學 史 家 如 何 能 重 建 過 去 數 百 、 數 千 年 的 科 學 理 論 之 問 題 。 爭 議 之 後 ， 接 下 來 面 臨 的 問 題 是 ， 就 本 體 論 來 說 ， 到 底 要 接 受 、 相 信 科 學 實 在 論 還 是 反 實 在 論 的 陣 營 ？ 其 實 ， 正 如 後 人 將 實 證 論 與 否 證 論 間 的 對 立 ， 在 某 種 層 次 上 同 歸 屬 於 邏 輯 經 驗 論(張 巨 青 等 ， 1994) 一 樣 ， 科 學 實 在 論 與 反 實 在 論 間 亦 可 能 找 到 共 識 ， 這 些 發 展 中 的 觀 點 也 許 未 臻 成 熟 ， 有 些 也 不 是 新 的 想 法 ， 但 相 信 有 助 於 我 們 更 能 瞭 解 「 科 學 」 究 竟 是 什 麼 ， 在 此 分 別 介 紹 「 自 然 的 本 體 態 度 」、「 自 然 論 者 的 回 歸 」 與 建 構 實 在 論 。 針 對 實 在 論/ 反 實 在 論 二 元 對 立 的 衝 突，Fine(1992)就曾提出一個折衷的看法解 決兩者間的矛盾，稱為「自然的本體態度」 (NOA, natural ontological attitude)。Fine 認 為 不 論 科 學 實 在 論 或 反 實 在 論 ， 在 最 低 限 度 的 標 準 上 均 接 受 科 學 的 結 果 為 真 ， 也 就 是 他 們 都 不 否 認 科 學 家 所 做 的 實 驗 、 所 產 生的科學技術產物是真的，換言之，「科學 研 究 是 真 的 ！ 」 科 學 實 在 論 與 反 實 在 論 間 的 差 異 是 對 前 述 真 相 外 加 之 物(addenda)的 導向(direction)：科學實在論者外加物的導 向 是 表 面 的 、 外 在 的 ， 它 只 是 一 再 「 強 調 一切都是真的！」，而反實在論陣營如前述 工 具 論 、 歷 史 論 、 某 些 經 驗 論 或 建 構 論 者 等 ， 其 對 前 述 真 相 外 加 物 的 導 向 是 內 在 的 ， 是 以 “ 人 ＂ 為 導 向 的 化 約 (human-oriented reductions)，簡單的說，持 「自然的本體態度者」(NOAer)認為科學實 在 論 者 承 認 有 一 真 實 實 體 存 在 ， 科 學 發 展 是 一 直 在 逼 近 這 個 真 相 ， 一 直 在 進 步 ， 而 反 實 在 論 者 亦 不 否 認 有 自 然 界 某 種 實 體 存 在 ， 他 們 只 是 認 為 科 學 發 展 是 對 實 體 的 瞭 解 方 式 有 改 變 罷 了 。 總 之 ， 看 似 互 相 矛 盾 的觀點之間其實有共識與脈絡可循。

在 二 十 世 紀 末 與 二 十 一 世 紀 之 交 ， 美 國 科 學 哲 學 界 興 起 了 一 股 「 自 然 論 者 的 回

歸 」(The Naturalists Return) 之 自 然 論

(naturalism)風潮(陳瑞麟，2003)。所謂科學

哲學的「自然論」，依Giere(1998；引自陳

瑞麟，2003)所言，在倡議科學哲學自然化 (philosophy of science naturalized)，亦即以 「 科 學 」 這 個 文 化 事 業 為 對 象 來 尋 求 一 個 科學的理論，換句話說，科學哲學應是「科 學 之 科 學 」， 對 過 去 科 學 哲 學 的 實 證 、 否 證 、 歷 史 相 對 主 義…等 進 行 反 省 與 研 究 ， 並 因 而 產 生 了 規 範 的 、 社 會 化 的 、 演 化 的 與 實 在 論 的 自 然 論 等 不 同 更 精 緻 化 的 進 路 ， 值 得 科 學 教 育 學 者 與 科 學 教 師 密 切 關 注其發展(陳瑞麟，2003)。 在 美 國 科 學 哲 學 界 進 行 自 然 論 的 轉 向 同 時 ， 歐 洲 哲 學 界 曾 產 生 邏 輯 實 證 論 的 維 也 納 學 圈(Vienna School)也 興 起 一 股 新 科 學 哲 學 運 動 － 建 構 實 在 論 ， 針 對 邏 輯 實 證 論 的 本 體 論 問 題 提 出 修 正 ， 並 因 應 科 際 整 合 研 究 的 需 要 與 全 球 化 下 不 同 文 化 間 之 協 同 研 究 提 出 知 識 論 上 的 策 略 。 在 本 體 論 上 ， 建 構 實 在 論 認 為 必 須 區 分 兩 種 實 在 ： 「 實 在 本 身 」與「 建 構 的 實 在 」。不 同 學 科 以 不 同 語 言 來 接 近 實 在，形 成 許 多 所 謂「 微 世 界 」(Microworld)，因 此，其 知 識 論 上的 主 要 策 略 就 在 使 不 同 微 世 界 間 互 相 溝 通 ， 即 所 謂 「 外 推 策 略 」(strangification)， 藉 由「 語 言 性 的 外 推 」、「 實 踐 性/社 會 性 的外 推 」 甚 至 「 文 化 的 外 推 」 達 到 前 述 科 際 整 合 的 需 求 與 因 應 全 球 化 下 的 文 化 衝 突 。 在 科 學 觀 方 面 ， 建 構 實 在 論 不 以 追 求 真 理 為 科 學 活 動 的 主 要 目 的 ， 而 採 實 用 主 義 觀 點 ， 認 為 有 實 際 效 益 、 合 乎 倫 理 判 準 並 設 定 實 在 本 身 先 於 建 構 的 實 在 的 才 是 合 理 的 科 學 活 動(沈 清 松，1997)。

肆、科學概念的多元觀點與科學學習

前 面 是 在 科 學 之 外 對 「 科 學 」 做 不 同 觀 點 的 探 討 ， 接 下 來 讓 我 們 回 到 科 學 教 育 ， 探 討 近 來 科 學 教 育 重 視 的 科 學 概 念 之 學 習 ， 是 否 如 科 學 一 般 ， 也 有 不 同 的 觀 點 與 面 向 ？ 如 果 答 案 是 肯 定 的 ， 那 學 生 所 持 的 科 學 觀 是 否 會 影 響 其 科 學 概 念 的 學 習 ？ 科 學 教 師 應 不 應 從 不 同 觀 點 詮 釋 科 學 概 念 ？ … 筆 者 認 為 這 些 問 題 的 探 討 對 科 學 教 育 相 當 重 要 。 在 建 構 主 義 思 潮 影 響 下 ， 目 前 科 學 教 育 界 均 認 為 科 學 的 學 習 是 一 種 概 念 改 變 (conceptual change)的過 程，但 對 於 概 念改 變 過 程 的 模 式 究 竟 為 何 ？ 即 使 對 人 類 學 習 過 程 進 行 更 基 礎 研 究 的 學 科 如 認 知 心 理 學 界 ， 也 沒 有 一 致 的 看 法 ， 有 別 於 純 粹 從 知 識 論 觀 點 探 討 學 生 的 概 念 改 變 ，Venville 與 Treagust(1998)提出 了「 概念 改 變 的 多面 向 架 構 」(multidimensional framework of conceptual change)，認 為 欲探 討 學 生 如何 發 展 一 個 科 學 概 念 ， 除 了 前 述 的 知 識 論 觀 點(epistemological perspective)外，還 必 須 包 括 本 體 論 的 觀 點(ontological perspective) 與 社 會 / 情 意 的 觀 點 (social/affective perspective)， 而且 ， 本 體 論的 觀 點 對 學生 概 念 改 變 影 響 的 優 先 性 高 於 知 識 論 觀 點 與 社 會/情 意 的 觀 點 ， 以 下 就 分 別 依 照 知 識

論、本 體 論 與 社 會/情 意 的 觀點 探 討 其 與科 學 學 習 的 關 係 。

一、知識論的觀點與科學學習

認 知 心 理 學 與 科 學 教 育 學 界 對 有 關 概 念 改 變 的 知 識 論 觀 點 已 有 不 少 成 熟 的 相 關 研 究，一 般 均 以Hewson 與 Hewson(1992) 所 提 出 的 條 件 ， 認 為 學 生 需 先 對 現 有 概 念 不 滿 足(dissatisfaction)， 認 為 新 概 念 是 可 理 解 的(intelligible) 、 合 理 的 (plausible)和 有 用 的(fruitful)， 如 此 才 會 改 變 概 念 ， 並 以 新 概 念 去 解 決 未 來 問 題 。 此 外 ， 相 關 研 究 更 進 一 步 發 現 ， 甚 至 對 不 同 的 學 科 之 間 如 物 理 學 、 生 命 科 學 與 心 理 學 ， 學 生 都 會 因 學 科 領 域 的 特 殊 性 而 有 不 同 的 知 識 論 ， 此 種 科 學 知 識 論 觀 點 的 領 域 特 殊 性 (domain-specific scientific epistemological beliefs)會 影 響 學生 的 科 學 本質 觀(views of nature of science)，並 進 而 影 響科 學 的 學 習 (Sinatra, 2003)；另有 研 究 發現，學 生 的知 識 論 觀 點 ， 亦 即 對 知 識 形 成 過 程 的 認 知 ， 如 同Piaget 的 認知 發 展 論與 Kholberg 的道 德 發 展 論 一 般 ， 是 有 階 段 性 順 序 的(Hofer & Pintrich, 2002)，知識 論 觀點 的 發 展 順序 主 要 有 以 下 四 階 段 ： 1. 二 元 論 (dualism)時 期 ： 認 為 知 識 不 是 正 確 便 是 錯 誤 ， 而 老 師 、 家 長 便 是 告 知 知 識 的 權 威 角 色 。 2. 多 元 論 (multiplicity) 時 期 ： 開 始 體 會 知 識 其 實 具 有 多 重 面 貌 ， 在 絕 對 的 對 與 錯 之 間 形 成 中 間 的 模 糊 地 帶 。 3. 情 境 的 相 對 論 (contextual relativism) 時 期 ： 開 始 瞭 解 決 定 知 識 的 對 與 錯 ， 是 依 據 情 境 的 特 性 而 定 的 。 4. 相 對 論 下 的 允 諾 (commitment with relativism)：在 瞭解 知 識 的 情境 相 對 性 後 ， 重 新 選 擇 形 成 自 己 的 知 識 論 。 Hofer 與 Pintrich(2002)進 一步 指 出 ， 學 生 具 有 的 這 種 知 識 論 發 展 順 序 不 但 與 科 學 史 中 科 學 知 識 的 發 展 類 似 ， 更 與 科 學 學 習 相 關，其 相 關 處 有：(1)教育 的 目 的 就是 在 培 養 知 識 論 觀 點 的 發 展，(2)學 習 的 過程 及 結 果 會 受 到 個 人 知 識 論 觀 點 的 影 響，(3) 知 識 論 觀 點 的 運 用 與 學 習 時 所 處 的 情 境 有 關 。 總 之 ， 由 個 人 知 識 論 觀 點 的 相 關 研 究 顯 示 ， 學 生 學 習 科 學 的 過 程 中 會 受 到 學 科 領 域 特 殊 性 與 學 習 時 所 處 情 境 的 影 響 ， 並 且 這 種 知 識 論 觀 點 是 具 有 發 展 性 與 階 段 順 序 性 的 ， 值 得 科 學 教 育 研 究 者 與 科 學 教 師 注 意 。

二、本體論的觀點與科學學習

Venville 與 Treagust 根 據 Chinn 等 (1993，引 自 Venville & Treagust,1998)的 界 定 ， 指 出 本 體 論 觀 點 是 學 生 所 持 的 一 種 有 關 世 界 的 性 質 與 基 本 類 型(categories 或 譯 為 範 疇)的 信 念 ，Chi 等 人(1994)從 對 學生 所 持 有 關 光 、 熱 與 電 流 等 物 理 概 念 的 研 究 ， 將 學 生 所 持 科 學 概 念 依 本 體 論 的 觀 點 分 為 物 質(matter)、過 程(process)與心 智 狀

態(mental state)等 不 同 類 型，Chi 等 更 進 一

步 指 出 ， 在 科 學 概 念 的 建 構 過 程 中 ， 學 生

強 的 轉 換 形 式)或跳 躍(jumping，較 弱 的 轉 換 形 式)， 例 如 由物 質 轉 為 過程 。 在 生 命 科 學 領 域 的 概 念 學 習 中 ， 也 存 在 著 與 本 體 論 觀 點 密 切 相 關 的 重 要 概 念 ， 抽 象 又 複 雜 的 「 基 因 」 概 念 就 是 一 例 ： Martins 與 Ogborn(1997) 的 實 證 研 究 指 出 ， 本 體 論 的 觀 點 不 同 會 影 響 基 因 概 念 的 學 習 ， 該 研 究 發 現 國 小 教 師 們 對 基 因 持 有 兩 種 不 同 的 本 體 論 模 式 ： 認 為 基 因 只 是 物 質 的 所 謂「 基 本 模 式 」，與 認 為 基 因 是 一 系 列 指 示 訊 息 的 「 進 階 模 式 」(圖 一 )， 他 們 認 為 ， 持 基 本 模 式 的 本 體 論 觀 點 將 無 法 解 釋 基 因 如 何 運 作 ， 因 此 是 導 致 學 生 無 法 學 得 較 進 步 、 複 雜 的 基 因 概 念 之 阻 礙 原 因 。 圖 一 ： 兩 種 基 因 概 念 的 本 體 論 模 式(引 自

Martins & Ogborn,1997)

Venville 與 Treagust(1998)所 進行 的 實 證 研 究 也 發 現 澳 洲 10 年 級的 學 生(相 當於 我 國 高 一 程 度)對「 基因 」的 本 體論 觀 點會 隨 著 學 習 而 遷 移 ： 從 認 為 基 因 是 被 動 的 ， 遷 移 到 認 為 是 主 動 的 、 由 基 因 是 粒 子 的 觀 點 遷 移 到 基 因 像 是 一 系 列 的 指 示 訊 息 、 甚 至 將 基 因 的 表 現 關 連 到 將 蛋 白 質 的 合 成 過 程 ， 這 種 在 本 體 論 上 的 基 因 概 念 的 進 步 路 徑 可 使 學 生 導 向 更 精 緻 化 的 心 智 模 式 ， 換 言 之 ， 也 就 是 習 得 更 精 緻 複 雜 的 基 因 概 念 ； 該 研 究 亦 指 出 ， 學 生 在 學 習 基 因 概 念 的 過 程 中 ， 知 識 論 向 度 的 概 念 改 變 幅 度 較 微 弱(weaker)，比 較像 是 同 化(assimilation) 而 非 調 適(accommodation)，反 而 是 前 述 本 體 論 向 度 上 的 改 變 幅 度 比 較 強 (stronger)，由 此我 們 可 說：採用 兼 顧 本體 論 觀 點 的 多 面 向 架 構 ， 對 科 學 學 習 中 概 念 的 改 變 應 有 正 面 助 益 。

三、社會

/情意的觀點

學 習 是 學 生 的 活 動 ， 科 學 教 室 中 的 學 習 是 發 生 在 科 學 教 師 與 學 生 及 學 生 與 學 生 之 間 的 社 會 活 動 ， 因 此 欲 探 討 學 習 ， 必 少 不 了 社 會/情 意 等背 景 脈 絡 因素 的 影 響。在 此 觀 點 之 下 ， 影 響 學 習 的 首 要 重 點 就 是 學 生 的 學 習 動 機 ， 其 次 ， 師 生 間 的 互 動 關 係 與 生 生 間 的 互 動 關 係 也 影 響 重 大 ， 最 後 ， 就 是 當 時 教 室 的 情 境 因 素 ， 綜 合 來 說 ， 要 達 到 良 好 學 習 成 效 ， 科 學 教 師 具 有 責 任 營 造 一 個 高 學 習 動 機 、 良 好 師 生 與 生 生 互 動 且 具 適 合 學 習 的 教 室 軟 硬 體 環 境 。

伍、結語與建議

一、教學方面－採納多元觀點

要 科 學 教 師 改 變 慣 用 的 教 學 法 是 困 難 的 ， 要 科 學 教 師 改 變 自 己 的 教 學 信 念 ， 也 就 是 「 教 科 學 就 是 教 科 學 知 識 ！ 」 這 樣 的 信 念 ， 更 是 難 上 加 難 ！ 但 是 信 念 若 不 改 變，純以知識論觀點為取向的教學模式將一 基 因 ＝ 實 體 ＋ 自 然 作 用

gene ＝ entity＋natural action

基 因 ＝ 一 系 列 指 示 訊 息 gene＝sequence of instructions 基 本 模 式

直持續，科學也將繼續被多數學生視為複雜 困難、抽象不自然的艱深科目，不但降低興 趣，學習成就也無法突破瓶頸，以研究有年 的 科 學 本 質 教 學 為 例 ，Abd-el-khalick 等 (1998)曾對十四位科學教師的教學做深入質 性研究後發現，即使教師本身具有適切的科 學本質觀，但仍無法有效從事科學本質的教 學，他們分析限制教師實施有效科學本質教 學的因素有： 1. 認為科學本質在科學課程中不重要，不 如科學的內容或科學方法。 2. 把 多 餘 時 間 耗 在 班 級 經 營 或 其 他 瑣 事 上。 3. 對自己的科學本質瞭解沒信心。 4. 缺乏科學本質之教學經驗與教學資源。 5. 進行科學本質教學不獲其他教師認同。 6. 缺乏足夠備課時間，故著重在科學內容 的準備。 此外，許多科學教師對科學本質的教學 存有錯誤的信念，認為只要讓學生從事親自 動手作(hands-on)的科學活動，就能使學生學 到科學的本質；然而，研究發現，若針對科 學史中特定事件，開誠布公的(explicit)討論 科 學 本 質 將 較 藉 由 科 學 活 動 過 程 隱 含 (implicit) 科 學 本 質 學 習 成 效 更 好 (Abd-el-khalick, et al, 1998)，因此，本文最 後提供一些文獻中提過，且有實證研究證據 支持的多元化教學策略供有心的科學教師參 考： 1. 以 潛 在 課 程 方 式 進 行 教 學：如前 述 利 用 實 驗 課 進 行 科 學 活 動 等 科 學 探 究 過 程 中 、 或 在 校 外 參 觀 科 學 研 究 機 構 時 使 學 生 體 認 一 些 科 學 的 本 質 ， 但 此 種 潛 在 方 式 成 效 較 差 。 2. 改 進 的 實 驗 教 學 ： 林 陳 涌 (1995)從 經 驗 證 據 和 科 學 理 論 之 間 的 關 係 反 省 了 自 然 科 實 驗 教 學 的 意 義 ， 提 出 積 極 的 實 驗 教 學 有 助 於 提 升 學 生 對 科 學 本 質 瞭 解，積 極 的 條 件 有 三：(1)尊 重 並 提 供 機 會 任 學 生 表 現 其 現 存 知 識、(2)實 驗 教 學的 設 計 與 進行 應 顧 及 學 生 的 現 有 概 念 ， 並 鼓 勵 學 生 自 行 或 共 同 設 計 實 驗 活 動、(3)實 驗教 學 活 動 的 目 的 不 是 為 了 獲 得 經 驗 證 據 ， 而 是 要 學 生 進 行 討 論 及 建 構 協 商 經 驗 證 據 的 意 義(林 陳 涌，1995)。 3. 進 行 科 學 史 的 教 學：在 科 學內 容 教 學 之 外 ， 利 用 科 學 史 中 的 小 故 事(許 良 榮 ， 李 田 英 ，1995)、 科 學 家 傳 記 (徐 光 台 ，1999)、 史 上 科 學 /科 技 引 發 之 社 會 爭 議(林 樹 聲 ， 趙 金 祁 ， 1999)進 行 閱 讀 、 討 論 、 角 色 扮 演 等 多 樣 活 動 ， 將 焦 點 放 在 科 學 知 識 之 外 的“人 ” 的 面 向 ， 探 討 科 學 家 的 人 性 面 與 科 學 社 群 、 科 學 事 業 及 科 學 在 社 會 文 化 脈 絡 下 的 衝 突 與 發 展 等 。 4. 強 調 人 際 間 之 溝 通、協商、論 證、辯 論 之 教 學 ： 在 實 驗 小 組 內 或 不 同 實 驗 小 組 間 可 能 出 現 不 同 的 意 見 或 實 驗 結 果 ， 對 某 些 自 然 現 象 不 同 學 生 間 亦 可 能 有 不 同 觀 察 與 解 釋 ， 因 此 科 學 教 師 提 供 這 些 不 同 觀 點 間 溝 通 的 平 台 ， 以 討 論 、 辯 論 或 溝 通 、 協 商 為 課 室 活 動 將 可 使 學 生 體 會 到 科 學 知 識

的 社 會 建 構 本 質(林 陳 涌，1995；徐 光 台 ，1999)。 5. 融 合 科 學 - 科 技 - 社 會 (STS, Science- Technology-Society)課 程 與 建 構 主 義 之 教 學 ： 因 應 今 日 社 會 快 速 發 展 ， 許 多 新 科 技 議 題 如 核 能 發 電 、 遺 傳 工 程 、 基 因 複 製 等 已 衝 擊 我 們 的 社 會 與 倫 理，McFadden(1989；引 自 王 靜 如 ， 2003)建 議 了 先 進 行 相 關 科 學 概 念 介 紹 ， 再 進 行 爭 議 的 解 決 ， 或 先 討 論 議 題 ， 再 進 行 概 念 改 變 教 學 ， 最 後 回 到 爭 議 的 解 決 等 兩 種 教 學 模 式 。 總 之 ， 本 文 建 議 科 學 教 師 應 將 科 學 的 多 元 觀 點 傳 達 給 學 生 ， 並 具 體 落 實 在 科 學 概 念 的 教 學 之 上 ， 如 Lederman 等 學 者一 直 強 調 教 師 應 視 科 學 本 質 教 學 為 認 知 領 域 的 教 學(Abd-el-khalick, et al., 2000)， 故 這 不 只 是 一 種 態 度 ， 更 是 認 知 上 的 學 習 ， 需 要 明 白 地(explicit)教 授 。 至 於 應 傳 達 什 麼 樣 的 科 學 觀 點 ？ 是 現 代/實 在 論 者 觀 點 ？ 後 現 代/相 對 論 者 觀 點 ？ 還 是 後 後 現 代 的 自 然 論 或 建 構 實 在 論 ？ 根 據 前 述 觀 點 論 中 觀 點 之 跳 躍 與 建 構 實 在 論 中 微 世 界 之 外 推 策 略 ， 我 們 當 然 不 能 只 教 學 生 邏 輯 實 證 論 或 任 一 單 一 的 觀 點 ！ 更 進 一 步 看 ， 多 元 觀 點 下 的 教 學 將 可 訓 練 學 生 於 已 有 的 科 學 過 程 技 能 基 礎 之 上 ， 再 精 進 懷 疑 批 判 、 溝 通 論 證 、 解 決 問 題 等 能 力 。

二、 研 究 方 面 --讓 學 生 建 立 科 學 的

世界觀

本 文 藉 由 對 科 學 做 哲 學 性 思 考 ， 指 出 科 學 哲 學 的 知 識 論 與 本 體 論 面 向 對 科 學 學 習 有 重 要 的 影 響 ， 在 知 識 論 方 面 ， 學 者 由 科 學 發 展 的 實 際 過 程 中 歸 納 了 許 多 科 學 知 識 的 本 質 ， 並 已 由 科 學 教 育 工 作 者 努 力 將 瞭 解 科 學 知 識 的 本 質 轉 化 為 科 學 教 育 的 主 要 目 標 之 一 ， 並 發 展 出 許 多 教 學 策 略 ， 雖 然 知 識 論 面 向 的 科 學 本 質 教 學 在 執 行 層 面 與 應 用 成 效 上 仍 有 許 多 爭 議 與 努 力 的 空 間，如 師 資 培 育、教 師 信 念 與 教 學 策 略 等， 但 成 果 尚 可 稱 豐 碩 ， 相 對 的 ， 科 學 的 本 體 論 面 向 就 較 少 為 科 教 學 者 重 視 ； 然 而 ， 本 文 主 張 科 學 教 育 界 需 探 究 並 重 視 科 學 教 師 與 學 生 對 科 學 的 本 體 論 觀 點 ， 其 重 視 的 程 度 不 應 亞 於 對 科 學 的 知 識 論 觀 點 ； 如 本 文 中 提 到 學 者 的 分 析 ， 學 生 的 知 識 論 觀 點 雖 具 有 隨 年 齡 與 學 識 發 展 的 階 段 順 序 性 ， 但 其 亦 具 有 領 域 特 殊 性 與 情 境 依 賴 性 ， 因 此 無 法 因 應 科 學 專 業 化 與 資 訊 全 球 化 下 跨 領 域 的 發 展 趨 勢 之 下 ， 如 奈 米 科 技 、 生 物 資 訊 等 跨 學 科 領 域 的 出 現 ， 增 進 學 生 科 學 的 學 習 ； 相 較 於 知 識 論 ， 學 生 更 應 體 認 所 謂 自 然 世 界 到 底 是 什 麼 ？ 自 然 界 的 運 行 到 底 有 著 何 種 規 律 與 秩 序 ？ … 等 問 題 ， 並 在 科 學 教 育 的 引 導 下 建 立 適 切 的 本 體 論 的 科 學

觀(ontological view of science)， 換 言 之 ，

建 立 其 對 科 學 的 世 界 觀(world view)。 最 後，本 文 願 呼 應 Giere(1998;引 自 陳 瑞 麟 2003)所 倡 議 的 自 然 論 回 歸 ， 即 進 行 「 科 學 之 研 究 」(science studies)， 對 「科 學 」 這 個 西 方 文 化 產 物 以 科 學 方 法 進 行 研 究，以 期 建 立「 對 科 學 的 理 論 」(a theory of science)，對 我 們科 學 教 育 研究 者 應 具 有一

些 啟 發 。 其 實 ， 自 然 包 括 了 自 然 的 自 然 (non-social nature) 與 社 會 的 自 然 (social nature)； 換 言 之 ， 社 會 在 自 然 ， 自 然 有 社 會 ， 我 們 人 類 所 瞭 解 、 建 構 的 科 學 是 處 在 社 會 中 有 關 自 然 的 知 識 ， 而 自 然 也 應 有 彈 性 容 納 這 些 由 人 類 社 會 建 構 的 不 同 的 科 學 理 論 。

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