ABSTRACT
The main purpose of this three-year study was to develop and validate multiple assessment of the nature of science for nine-year-sequencecurriculum in thedomain of“scienceand
life-technology”ofprimary school.The study of the first and second years adopted action research and invited six elementary science teachers to participate in the study. At the beginning, the study held workshops for teacher enhancement, analyzed the textbooks and concepts, and explored students’experiencesrelated to learning.In addition,thestudy developed the“teaching objectsof thenatureofscience”according to the“Capability IndicatorsoftheNatureofSciencein the Nine-Year-SequenceCurriculum”.According to theabove,thestudy developed multiple assessment of the nature of science.
The study applied the preliminary multiple assessment of the nature of science to researcher teachers’classroom in orderto exploreproblems/solutions,practices/changes,and impactwhen the teachers teach science with the implement of multiple assessment. According to above data, the research revised the preliminary multiple assessment. The study of the second year used these multiple assessments to improve the teaching of the nature of science. The study of the third year adopted interpretive research to interpret practicability, implicit values, and social consequence of the multiple assessment in real teaching situation. In addition, the third year evaluated the
differencesofstudents’understanding ofthenatureofsciencebetween thecontrolgroup and the experiment group.
壹、研究計畫之背景及目的
一、研究背景
長久以來「培養具有科學素養的國民」一直是科學教育的主要目標。例如，民國 64 年公 布之國民小學課程標準中，明定小學科學教育的主要目標在培養具有科學素養的國民。民國 82 年，教育部公佈國小自然科新課程標準明定國民小學科學教育的總目標：「在於指導兒童 接近自然，瞭解其周圍的環境，增進科學知能與科學情趣，熟練科學方法，以養成具有科學 素養的國民」（教育部，1997；國立編譯館，1984；臺灣省國民學校教師研習會，1994）。現 階段我國中學科學教育主要目標亦在於培養國民具有科學素養（教育部，1993），而實施中的 九年一貫課程綱要又再次強調自然科的學習在於提昇國民的科學素養（教育部，2000）。故養 成具有科學素養的國民，是我國國民中小學科學教育的總目標。 美國科學促進會（AAAS）最近發表了關於大眾理解科學的報告（AAAS, 1989），作者們 焦急地表示： 科學及技學對生活之促進的潛能，除非大眾對科學並獲得一種科學習性的心靈有普通的瞭解，否則是不可 能實現的，科學及技學沒有具科學素養的群眾，那麼未來有更佳世界的展望是不可能的（AAAS, 1989:13, 引自楊文金，2000）。 由以上可見科學教育的目標在於教育大眾，使之成為具有科學素養的國民。然而何謂具 有「科學素養」（Scientific Literacy）的國民？美國學者 Yager 於 1990 年提出，即國民充分了 解科學六大領域：(1)科學概念知識領域(concept domain)；(2)過程技能領域(process domain)； (3)創造力領域(creativity domain)；(4)態度領域(attitude domain)；(5)應用與結合領域Murcia & Schibeci, 1999; National Research Council [NRC], 1996; Yager, 1990; 1994），因此，要 培養具有科學素養的國民，必須重視「對科學本質之認識」能力的培養。
回顧過去的十年間，呼籲從事教育改革的聲音在科學教育界內，有增多的趨勢（例如， AAAS, 1989; National Science Teachers Association [NSTA], 1992）。在這些教革聲浪中最大的 關注焦點之一為增進科學的教學與學習（高慧蓮、蘇明洲，1999）。 傳統的科學教學實務注重機械性的背誦學習、內容/工作的涵蓋、升學準備、和知識的傳 輸，而不注重讓學生學習和了解科學概念的有意義學習。科學教師非常依賴教科書，以及強 調監控學生的座位工作（seatwork）和「他們自己的教學談話」（Goodlad, 1983），偶而教師 會問學生一些問題，但這些問題大多是收斂式的（convergent）、和只需要學生一個字或非常 短的回應。在科學教室內，科學知識是”從老師滿載知識的頭腦容器內，傾倒入學生頭腦的空
容器中”（Tobin, Briscoe, & Holman, 1990）。傳統的教學實務中，老師扮演控制者的角色，大 多數老師的主要任務為準備學生使之能在標準化的測驗卷裡表現良好。另一方面，在傳統科 學教室內，學生大多被要求去學習教科書中的事實和運算法則，並記憶和回憶它們。在日常 生活的實際情境中，學生很少應用和綜合被教的科學概念。根據 Yager（1992）的研究報導， 超過 90﹪的高中畢業生不會運用（use and act upon）在學校內所學過的科學概念。
實驗室的活動是科學的精華所在，可以允許學生經歷多重感官的經驗。然而很不幸的是， 大多數的實驗室活動，要求學生按照食譜式的步驟描述，一步一步地完成實驗並獲得事先預 設的結果，換句話說，驗證教科書所教導過的事實。
最近的三個科學教育改革－Project 2061（AAAS, 1989）、Scope, Sequence, and
Coordination（NSTA, 1992）和 National Science Education Standards（NRC, 1994）都強調使用 探究式的教學策略，鼓勵學生探究和建構他們自己的科學知識。另一方面，科學教師不再是 傳授固定一成不變之知識的權威者，而是逐漸地引導學生學習、鼓勵學生回答和發問問題、 和分享他們的好奇心以及興奮情緒的促進者（Kober, 1993）。
然而儘管很多的教育改革呼籲教師改變他們的教學，但是傳統式的科學教學至今仍然持 續著（Lorsbach & Tobin, 1995）。為什麼科學教師抗拒在教學上的改變？很多的研究指向促進 科學教師教學行為改變的最大阻礙，是因為科學教師對科學本質的信念非常困難被改變的原 因（Milne & Taylor, 1995; Taylor, 1993; Tobin & Gallager, 1987），這種現象也是因為科學教師 對科學本質欠缺瞭解的關係。例如，許多科學教師認為科學是一種知識的本體，所以他們需 要忠實無誤地把科學知識傳輸給學生。 趙金祁（1999）指出現階段科學教育的四個主要學術內涵為：（1）通曉科學史哲（2）激 勵科教衝刺（3）協作人文因應（4）策進人類文明（趙金祁，民 88）。趙金祁又指出現階段 科學教育必須掌握的重點有四：（1）人類的近程與遠程需要（2）文化的現代與傳統特性（3） 科學的本質與特性成分（4）學生的生理與心理狀態。由上可見「通曉科學史哲」與「對科學 本質的認識」的主題實應納入各階段的教育養成過程中。檢視現階段的師資培育養成過程中， 有的已把科學史哲和科學本質的相關議題，納入在有關的課程中。有些教師已對科學的本質 有正確的瞭解，然傳達科學本質的教學行為仍是欠缺的。因而導致大多數的學生對科學的本 質並不瞭解（Lederman & O’Malley, 1990; Ryan & Aikenhead, 1992）。從傳統的科學教學中，
他們很少對科學獲得真實的映像（Aikenhead, 1993）。因而科教學者認為提昇學生對科學本質
的瞭解必須朝教師、課程、學生全方位的改善（翁秀玉、段曉林，1997）。
學哲學的信念（Abimbola, 1983; Duschl, 1985, 1988; Matthews, 1998; Stanley & Brickhouse, 1994）。Cleminson （1990）建議良好的科學課程必須反映出科學本質的現代信念。
(二)科學哲學觀的演進
科學本質的哲學觀點從古至今一直隨著時代而改變，甚至在同一時代存在著多種不同的 哲學觀（翁秀玉、段曉林，1997），然一般可歸納為經驗主義（empiricism）、實證主義 （positivism）、邏輯經驗主義（logical empiricism）、理性主義（rationalism）、否證主義 （falsificationism）和後實證主義（post-positivism）等（見圖 1）。根據科學哲學觀的歷史演進， 經驗主義、邏輯實證主義、經驗主義和理性主義被視為「傳統」的觀點，後實證主義被視為 「新」的哲學觀，而否證主義被視為介於以上兩種科學哲學間的「過渡」觀點（Abimbola, 1983）。 圖 1：不同的科學哲學學派的分類（高慧蓮、蘇明洲，2001） 傳統的科學哲學觀假設知識是已被證實或確定的，然而「過渡」與「新」的科學哲學觀 假設知識是不可證實和不可確定的，而是由人類大膽的猜測、創造性地建構出來的。茲將每 一派學說的中心信條列舉如下： 1.經驗主義：經驗主義的基本信條為所有的知識都必定來自感官經驗，或者建立在感官 經驗的基礎上，而這些知識是藉由超然客觀的觀察以及歸納法的科學方法所得到的 （Fabricius, 1983; Harris, 1979; Lawson, 1994; Nussbaum, 1989）。2.激進的經驗主義：經驗論者認為真理是藉由感官經驗的鑑定而來的（Fabricius, 1983）。 然而蘇格蘭哲學家休姆（D. Hume）是一位激進的經驗主義者，他堅持堅守經驗主義的 基本信條，但認為知識不僅來自於感官經驗的印象（impressions），也來自於所有心智 活動的觀念（ideas）（Hume, 1962）。當我們觀看或反省一件事物時的立即知覺就是印象， 而除了感官知覺（perception）及內省（introspection）外，所有心智活動的察覺就是觀 念；然印象可以說是意義、真理及真實的來源（Abimbola, 1983）。 3.實證主義：實證主義是由經驗主義結合數學符號邏輯（symbolic logic）而形成的。實 證主義的主要學說為利用數學原理一書（Principia Mathematica）中的符號邏輯當作工 具（Abimbola, 1983; Loving, 1997），宇宙的自然定律或原則就可從經驗或實驗的基礎上 被確定的歸納出來（Bentley & Garrison, 1991; Garrison & Bentley, 1990）。
4.邏輯經驗主義：韓培爾（Hempel, 1966）辯稱以歸納法為前提的推測所得的結論不具確 定性；然而以演繹法（deduction）為前提的推測所得的結論具有確定性。除了演繹法 外，科學的探究過程中需要提出暫時的假說來給於研究一個方向；因此所謂的假設－ 演繹推理（hypothetico-deductive reasoning）的科學方法是需要被加入到科學的調查研 究中。 5.理性主義：理性主義認為有關知識根源的假設是訴諸於心智或理性的（intellect 或 reason）（鍾聖校，1999；Nussbaum, 1989）。理性論者從自明的（self-evident）前提下， 以演繹法推論這個世界。而且， 理性論者經常以他們天生的觀念（innate idea）開始 他們的想法，這些天生的觀念並不是依靠經驗而來的（Fabricius, 1983）。理性論者也 辯稱人類的感官經驗並不可靠，而獲得知識的方式是經由邏輯的推理和分析。 6.認識論的理性主義（epistemological rationalism）：康德（I. Kant）（1965）宣稱雖然所 有的知識開始於經驗，但並不是全部興起於經驗。他認為有一些知識是與經驗無關，甚 至與五官的所有印象無關。這種知識被命名為經驗之先的知識（a priori）,而來自經驗的 知識被稱為經驗之後的知識（a posteriori）。康德結合了理性主義和經驗主義兩者，主張 思想若無內容是空的（他的理性主義面的特徵描述），而感官知覺（直覺）若無概念是盲 目的（他的經驗主義面的特徵描述），因此只有理性主義與經驗主義的合一，知識才會產 生（Fabricius, 1983）。 7.否證主義：巴柏（K. Popper）認為只要所提出的理論能對抗否證（falsification－顯示 命題為假的過程），它可以被認為是接近真理；但是，有可能下一次的經驗或實驗將否證 它（Gorman, 1986）。巴柏宣稱：
沒有理性的步驟，只有嘗試和錯誤（trial and error）的方法－即推測和駁倒；大膽地提出理論； 盡我們最大的努力來顯示它們是錯誤的；和暫時地承認它們，如果我們的決定性努力不能成 功時（Popper, 1968, p. 51）。 8.後實證主義：這一門科學哲學的中心基礎如下：根據在歷史及經驗上的事實，科學研 究的邏輯和實務上有很大的差距存在著（Terhart, 1988）。後實證主義利用對科學史的仔 細研究為新的手段，取代了過去依靠形式邏輯為分析科學的主要工具（Abimbola, 1983; Brown, 1977; Cleminson, 1990）。另外，後實證主義強調一個持續的研究計畫必須伴隨持 續的批評，而不是強調把被接受的研究結果當成科學企業和科學發現的核心（Abimbola, 1983; Cleminson, 1990）。後實證主義的學說涵蓋一列岐異的觀點，例如包含如下哲學家 的作品：Bronowski (1965, 1966), Brown (1977), Feyerabend (1970, 1978), Hanson
1985)；然而這些作品卻擁有共同的主題 （Abimbola, 1983; Cleminson, 1990），例如：經 驗的理論蘊涵（theory-ladenness）（Bentley & Garrison, 1991; Garrison, 1986; Stone, 1992）、 科學知識的暫時性（tentativeness）（Fleury & Bentley, 1991）、和在整個科學企業中人性 所扮演的角色（Cleminson, 1990）：
(1)後實證論者相信觀察和所有的經驗至少部分是依賴我們所持有的理論概念結構 （Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bentley, 1991; Hanson, 1961/1958）。這種觀
念就是所謂的「經驗的理論蘊涵」。韓森主張「觀看」是理論蘊涵的工作，亦即
x 的觀察受到 x 的先前知識所影響。因此，一個人所有經驗和觀察的認知只有透 過理論才變成有意義（Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bentley, 1991），而「客 觀的」經驗和「（不能變的）嚴酷的」事實（‘hard’facts）此種錯誤觀念或信念 消失了（Fleury & Bentley, 1991）。
(2)後實證主義的信念和觀念提供一個方式，來強調價值所扮演的角色和科學知識的 暫時性（Fleury & Bentley, 1991）。對後實證論者而言，理論與價值不是和嚴酷的 事實完全分開的；因此，主觀的成分在所有客觀的敘述裡留存著（Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bentley, 1991; Garrison & Bentley, 1990）。
(3)土爾明（Toulmin）、雷克土斯（Lakatos）、和布朗諾司基（Bronowski）與後實證 論者的手段一致，都強調人性在整個科學企業所扮演的角色。例如，土爾明（1985） 主張以下的世界觀描述，已不再維持有效了：自然是一個自足（self-contained）、 決定論（deterministic）裝置的機構，從這，人類的過程與力量是被排除或免除的。 雷克土斯（1970）也主張科學的方向主要決定於人類的創造想像力，而非決定於 環繞我們四周的宇宙事實。而布朗諾司基（1978）相信這個世界是全部連結在一 起的：這就是說，在這個宇宙中，沒有任何一個事件不跟其他的全部事件聯繫在 一起的。另外，他也相信我們對自然的分析是一種個人和高度想像的創造。
(三)科學本質的現代觀
科學教育的現代改革，強調對科學本質發展出有適當認知的重要性（AAAS, 1989, 1993; Lederman & O’Malley,1990;NRC,1994,1996）。科學本質的現代觀並不代表一個單一的觀 點，而是涵蓋一列不同的觀點（AAAS, 1989; Alters, 1997; Collette & Chiappetta, 1994;Rutherford & Ahlgren, 1990）。雖然認真的學者們不同意許多高程度的科學史與科學哲學的主 題，但是他們對許多低程度的要點，有一個合理的一致看法（Matthews, 1994）。除此之外， Smith, Lederman, Bell, McComas, 和 Clough（1997）指出：
. . .基於成千的科學家、教師、科學教育家、哲學家、科學社會學家和其他人的共同努力，美國國家科學 院（U.S. National Academy of Science）已經能夠提出一系列有關於 NOS（科學的本質）一致的陳述，供 包含在國家科學標準中（National Science Education Standards）（NRC, 1996）。除此之外，仔細的考察許多 國際標準文件，發現這些標準已顯示出對於主要的 NOS 原理，已有顯著程度的一致，而這些 NOS 原理， 目前被大專以下的學生所信奉（p. 1102）。
面，這些是：（1）科學知識的本質、（2）科學探討的本質、（3）科學事業的本質。
1.科學知識的本質
這個世界是可加以理解的，並且科學的知識具有兩個層面：它可以是暫時的、可被修正 的（AAAS, 1989,1993;Lederman & O’Malley 1990），或者是經久的（AAAS, 1989, 1993）。科 學假設宇宙中的事物和事件存在於相當一致的方式，並且可以靠仔細和有系統的研究加以理 解的（郭重吉，1992；Rutherford & Ahlgren, 1990）。此外，科學描述科學的知識和觀念是易 受改變的，但同時也是穩定的。
在科學的社群裡，如下的敘述是廣泛地被承認的：科學的知識具有絕對權威基礎的主張， 沒有被證明是正當的（Milne & Taylor, 1995）。當我們開發科學知識時，靠著考慮到新觀念的 可行性，而這個新觀念是從我們嘗試讓新的和有問題的經驗有意義的過程中湧現出來的 （Milne & Taylor, 1995）。當我們知道愈多的訊息，採集愈多的資料時，我們可能必須改變我 們對某事的觀念。科學的知識是暫時的，因此經常是開放被改進的（AAAS, 1993）。加州教 育董事會對科學的主要特性描述如下：
科學絕不是獨斷的（dogmatic）；它是講究實際的（pragmatic）－也就是說，根據可信賴的新觀察（像焦 耳[Joule]的觀察），或根據對自然界新的強有力的解釋（像愛因斯坦[Einstein]和達爾文[Darwin]的解釋）， 科學是經常易於被調整的。這就是科學的主要的特性（California State Board of Education, 1990, p. 18）。
雖然科學絕不能被聲稱是絕對的真理，但是科學知識的主要本體是十分穩定的，因而科 學是被緩慢改變地成長著（AAAS, 1993）。換句話說，大部分的科學知識是持久的。下面舉 出若干科學知識本質的基本原則： (1)科學家假定宇宙是一個巨大的單一系統，在這個宇宙中，基本的法則到處都是一樣 的。這些法則可以分類成從非常簡單的到極度複雜的，然而科學家們相信，法則是可 以靠仔細的、有系統的研究，被發現出來（AAAS, 1993, p. 8）。 (2)當新的資料挑戰當今盛行的理論時，以及當一個新的理論導致以一個新的方式看待舊 的觀察時，科學的知識易受修改（AAAS, 1993, p. 7）。 (3)有些科學知識是非常老的，但是現今它仍然是適用的（AAAS, 1993, p. 7）。 2.科學探究的本質 科學探究是科學的基石，是科學家創造與發展科學知識所必經的過程（Lederman & Margaret, 1999）。Palmeri（1995）認為「科學探究的本質」是非常的複雜的。Rutherford 和 Ahlgren（1990）認為從事科學探討需要用到許多的科學方法：包括特殊方式的觀察 （observing）、思考（thinking）、實驗（experimenting）、及證實（validating）。
科學不只是一種知識的本體，也是一種發展知識的過程（Rutherford & Ahlgren,1990）。 Finley（1983）認為科學探討過程牽涉到觀察（observing）、分類（classifying）、描述
探討過程需依靠對自然現象做仔細的觀察，以及發明學說對所觀察的結果做合理的解釋；而 科學的精華在於能被觀察所證實。科學探討過程引導我們增進對自然世界裡事情及事件如何 運作，有較好的了解，並且增進科學家對自然現象做可靠的解釋及正確的預測的能力 （AAAS,1993）。 科學探究的過程需使用到科學方法，然而，Terhart（1988）認為以下的科學合理性的主 張必須被拋棄：就真理與可靠性而言，科學的方法是唯一的保證。Petersen-Falshoft（1979） 也認為我們對科學的方法所持有的概念是非常有爭議性的，因為它反映了科學知識是「絕對」 的、是不容置疑的，只要我們用了適當的科學方法就可以得到「事實」（Miller & Driver,1987）。 事實上，Lederman（1983）及 Rutherford 和 Ahlgren（1990）指出沒有證據存在著支持「科 學探索過程中只有一種科學方法」。Miller 和 Driver（1987）也表示，沒有證據存在著支持「有 一種清楚可描述的科學方法，包含一組被證明的過程，是科學家從事科學探討過程中一直跟
隨使用的」。而呈現在美國國家科學教育標準中的「探討」界定為是一種手段，而這種手段
超越了「視科學是一種過程」的地步（NRC,1994）。Palmeri（1995）認為科學探討也需依賴 創造力（creativity）及發明力（inventivess）的。
科學概念的建構，不是只有靠資料驅使的（data driven）（Nersessian, 1989; Rutherford & Ahlgren, 1990）。取而代之，它是利用啟發式的技巧（heuristic techniques）：包含在其他領域 的類推、深思熟慮的實驗等（Nersessian, 1989）。Lederman 和 Margaret（1999）認為科學知 識的發展並不是只靠單一的科學過程及方式。事實上，科學探討過程中沒有一種單一的科學 方法。科學及其過程是基於某種的假設，這些假設對於知識的發展是有暗示作用的，例如： 知識是暫時的、是人類創造的產品的、主觀的等等。Palmeri（1995）認為科學是「邏輯」及 「想像」的混合體，我們需要利用它們去詮釋及接近科學上重要的議題。類似地，Cleminson （1990）也認為新的科學知識是用「想像的創造行動」（creative acts of imagination）與「科 學探討的方法」（the methods of scientific inquiry）發展出來的。
由上可知，科學探究牽涉到不只是「科學過程技能」而已，「想像力」、「創造力」等亦扮 演重要的角色。以下是科學探究本質的一些基本原則： (1)以一種簡單歸納論的方式，觀察單獨本身不能引起科學知識的產生（Cleminson, 1990, p. 437）。 (2)科學的探究是不容易從特殊調查的情靜脈絡中被分離出來描述的。完全沒有固定一系 列的步驟為科學家們一直遵循的；完全沒有一種途徑可以引導科學家們正確地發展 出科學知識（Rutherford & Ahlgren, 1990, p. 5）
(3)邏輯的使用和證據的周密檢查，對科學的進展而言是必須的，但通常不是足夠的。科 學的概念不會自動地從資料、或從任何分析的數值單獨發展出。發明假說或理論， 來想像這個世界是如何運作，然後理解到它們是如何被用來測試事實，以上這種工 作是創造的，就像寫詩、作曲、或設計摩天大樓一樣。有時候，科學的發現是不可 預期的；甚至靠偶然的。但是知識和創造的洞察力，通常被要求去賞識意外事物的 意義（Rutherford & Ahlgren, 1990, p. 7）。
C.9-12 年級 a.科學家通常會去探究物質、生命、或人為設計的系統是如何運作的。概念性的原理和 知識引導著科學探究；對探討的設計和詮釋，以及對其他科學家所提出的解釋之評估， 皆會受到過去和現在的科學知識所影響。 b.科學家為著各式各樣的理由進行探討，例如他們可能想要發掘自然界的新面向； 解釋最近所觀察到的現象；測試先前探討所得的結論是否正確；測試現今理論所 做的預測是否正確。 c.科學家需要仰賴科技來增進資料的蒐集與處理；新的技術的和工具提供新的證據來引 導探究，並提供新的方法來蒐集資料，因而促成了科學的進步。資料的正確性和精確 性，以及探究的品質，都取決於所使用的科技。 e.數學在科學探究中是重要的。數學工具和數學模型能引導及增進如何提出問題、蒐集 資料、建構解釋、以及傳達探究的結果。 f.科學的解釋需要遵循一些標準，例如：所提出的解釋必須在邏輯上前後一致；必 須遵守使用證據的規則；必須公開接受質疑並且做合宜的修正；必須以過去和現 今的科學知識為基礎。 g.科學探究的結果(新的知識和方法)，是透過各種不同類型的探討，以及科學家之間的 公開交流而顯露出來。在進行交流和辯護科學探究的結果時，論證必須合乎邏輯，並 且能顯示出自然現象、科學探討、及科學知識的歷史本體三者間的關聯。此外，科學 家們用來獲得證據時所使用的方法及步驟，必須清楚地報告出來，以提高進一步探討 的機會。 3.科學事業的本質 基於所學的內容、所用的技巧、和所尋找的結果為何，科學被組織成不同的內容學科， 但是不同的科學學科卻分享共同的目的和哲學，而且都是相同科學事業的一部份（AAS, 1993）。科學當成是一個事業時，涵蓋有個人的、組織的、和社會的範圍（Rutherford & Ahlgren,
1990）。科學牽涉到許多個人，包括所有年齡層和背景的男女，做許多不同種的工作。科學的
工作是由不同的組織所引領；這些不同的組織，提供一個概念結構來組織知識，但是不同的 學科本身沒有一個固定的界線。科學也是一個複雜的社會事業，能反映出當代的社會價值觀 和看法。而且，在科學的引導中，一般有公認的倫理原則存在。當違背科學倫理傳統的事件 被揭發時，會受到科學社群強烈地批評（AAAS, 1993; Rutherford & Ahlgren, 1990）。
在社會事業範圍以內，另一個關心事是科學、科技、和社會的交互作用，包括科學對社 會的影響或衝擊，以及科技如何幫助或阻礙人類（Chiappetta, Sethna, & Fillman, 1993）。科學、
科技、和社會（STS）是高度互相關聯的（AAAS, 1989）。科學是透過科學過程搜尋知識。科
技是科學的應用，可更改環境或人類的狀況。除此之外，科技提供工具給科學，並且也可以 提供動機和方向給科學的研究（AAAS, 1989）。更進一步地，科學事業能夠影響社會的公共 政策：科學家倚靠所帶來的信息、洞察力、和分析的技巧，在他們的專業領域之內，能夠設 計公共政策，來支持公眾關心的事物。但是，在他們的專業領域之外，科學家不能享有特殊 的可信度；因而，科學家以專家暨公民的身分，參與公共事務（AAAS, 1993; Rutherford &
Ahlgren, 1990）。以下是科學事業的本質的一些基本原則，這些原則闡明了科學、科技、和社
(1)當一個調查研究會對社會造成危害時，大多數的科學家相信參與研究與否的決定，是 個人道德規範的問題，而不是職業道德規範的問題（AAAS, 1993, p. 19）。 (2)為了維持一個調查者對其他科學家和社會的信用度，精確的紀錄保存、虛心坦懷、和 可複製性是必須的（AAAS, 1993, p. 18）。 (3)科學與發明的進展，大量依靠在這個社會裡另外還發生什麼事情，而歷史經常依賴科 學和科技的發展（AAAS, 1993, p. 19）。 (4)電腦在科學上已經變成極貴重的，因為他們加速和擴大人們收集、儲存、編輯、分析 數據、和準備研究報告的能力、和可以與遍及世界各地的研究者分享他們的數據和觀念 （AAAS, 1993, p. 18）。
(四)科學的本質與科學教育實務的關係
關於科學本身與科學教育之間的連結，有一種衍出的、或以某種「演繹」方式的關係， 存在於科學的本質、科學的方法、和科學的教學法之間（Terhart, 1988）。Terhart 發現這種關 係的一種清晰規則：（1）傳統的科學哲學製定判斷研究的標準，這些標準是一個被承認的研 究結果必須符合的；（2）探討本身的過程被看作是被傳統科學哲學的原則所支配的；經由這 個過程，科學真理被累積；和（3）科學教師用這些累積的科學真理和贏得真理的方法，「填 滿」學生的腦海。就如同筆者稍早討論過的，在二十世紀，傳統的科學哲學已經被新的科學 哲學重重地攻擊過了（Kisiel & Johhson, 1974）。本節謹就傳統科學哲學對科學教育的衝擊， 和新的科學哲學帶給科學教育的一些啟示，加以討論如下：1.傳統科學哲學對科學教育的衝擊
從十七世紀到十九世紀的歷史辯論中，經驗論者的觀點似乎是壓倒理性論者的觀點。因 此，經驗論/實證論者的觀點流行於科學家與哲學家間，一直到二十世紀的初期（Nussbaum,
1989）。但是，科學本質的傳統觀點強勁地遺留在教育與科學教育中（Eisner, 1985）。現今很
多科學教育實務，被這些傳統的科學哲學，暗暗地架構起來（Garrison & Bentley, 1990）。 不容置遺地，在過去一百年中，傳統的科學哲學觀已經被用來使學校教育有意義（Dana & Davis, 1993）。大多數的科學教學集中在事實的學習；這種教學實務，Good, Wandersee,和 Julien（1993）認為是從邏輯實證主義衍生出來的。而且，教學－學習過程的傳統觀點，強調 已被證實或承認的知識是主要的部分，在這裡，教師「施給」知識，學生「接受」知識，而 且學生把知識「傳回」給老師（Shaw & Etchberger, 1993; Roth, 1993）。知識被假定可以很容 易地，通常經由被動的「講」的教學策略，傳達給學生（Dana & Davis, 1993）。甚至動手作 的活動被設計來幫助學生獲得知識，而不是被設計來幫助學生綜合或應用科學知識（Gallagher,
1993）。因而，這個佔優勢派典（行為主義/實證主義/客觀主義）的特徵是：（1）教學等於傳
送知識給學生；（2）學習等於獲得這些知識（頗常靠記憶）；和（3）學習的評量是採用總結 性的評量，來決定哪一些學生已經成功地獲得知識（Dana & Davis, 1993; Gallagher, 1993）。
Dana 和 Davis（1993）描述這個派典的神話如下：教師像是崇高的「傳達者」，而學生像是安
靜的「收聽者」，和有效的「儲存」者。因而，從傳統的標準科學哲學的角度而言，科學哲學
這種權威式的教學實務，與 Eastman 所謂的科學至上主義（Scientism）有關，在科學至 上主義裡，科學知識被呈現成絕對的真理和一個最終的形式（final form）（Duschl, 1988; Matthews, 1994）。科學至上主義扭曲了現代的科學哲學和實務（Stone, 1992），認為科學權威 的範圍，是不受限制和超出被批評的範圍（Duschl, 1988），並且假定科學方法是普遍有力和 能應用的（Hodson, 1985）。科學至上主義的基本原則，實質上是預想論科學哲學
（presuppositionists’philosophiesofscience）（包括古典的經驗主義、邏輯經驗主義、和邏輯 實證主義等）的顯示（Duschl, 1988）。科學至上主義是建立在一個更普遍的在科學上預言確 定性的神話上，它導致在教室生活中，適當的教學目標和實務的神秘化和隱匿（Stone, 1992）。 Stone（1992）解釋如下： 科學至上主義在教育上採取兩個扭曲的形式，第一是預言的神話，第二是實證主義的神話（用反語地反對 預言的不正確）….教師透過運用從前已概念化的教學腳本（當作是實務的模範），尋找教預言的事物，以 便達到從前已決定的學習成果（當作是標準的知識）…。教預言事物的目標. . .扭曲了教室的生活。它給 老師（行政官、學生…）創立假的幻想和假的希望…。事實上，教室充滿了意外事故，經常有捲入老師和 學生的情境與狀態的事件發生。不管是什麼計畫，沒有障礙是無法順利地實現的…。在最引起誹謗的污點 方面，這個神話對生手與專家教師兩者都是有害的（p. 4-5）。 科學至上主義在科學課程的存在與不朽，也是受傳統科學哲學衝擊的結果（Duschl, 1988）；這是由於我們看見科學和科技的進步，直接起源於科學方法被正確的應用到日常生活 的問題上（Hodson, 1985）。而科學課程在大多數學校裡，其主要的來源是科學教科書（Stake & Easley, 1978）。官方的教科書經常呈現一種靜態描述的科學，因為教科書編撰者想嘗試捕 抓一個有系統的概觀。因此，學生覺得根本沒有任何的科學進展可言（Terhart, 1988）。除此 之外，教科書通常呈現科學方法如一系列的邏輯步驟－開始於觀察或問題、著手於假說的形 成和實驗、和結束於預期的結論（Appenbrink & Hounshell, 1981; Bentley & Garrison, 1991; Fleury & Bentley, 1991; Moyer & Bishop, 1986）。根據 Fleury and Bentley (1991)的文章，這種 教科書：
促成學傾向於犯歸納論的謬見，此種謬見被稱為「確認偏見」（confirmation bias）的心理學現象所加強。 確認偏見是一種傾向，認為只有證據可以確認被測試的觀念，而不理睬或不尋找證據會反駁它。問題是我 們往往在不完全或不適當的證據的基礎上接受預言（p. 63）。
許多內容中立的（content-free）科學課程，如科學－過程探討研究（Science -- A Process Approach，簡稱 SAPA）、蘇格蘭統整課程（Scottish Integrated Science）、和瓦立克郡過程科 學（Warwick Process Science），企圖方法的整合，並且假定有一般化的科學方法，可以被描 寫與教授（Hodson, 1985; Miller and Driver, 1987）。這些種類的「過程領導」（process-led）的 科學課程，似乎也是含蓄的接受歸納論/經驗論的觀點，認為過程優於概念，而且在一個情境 脈絡裡所學習到的過程技能，可以傳遞到不同的情境脈絡裡（Hodson, 1985）。Miller 和 Driver （1987）不認同科學教學的內容僅只方法或過程，而且辯稱這種途徑是不適當的，因為它呈 現科學是絕對的和沒有問題的。另外，Nersessian（1989）建議科學教育工作者應該重新思考
「科學實驗室」，因為實驗室的經驗捲入經驗論/實證論的觀點，認為科學方法主要是歸納法
學本質假定的科學教學，被責備成是許多學生不喜歡去學習科學的原因（Stenhouse, 1985）。 2.新科學哲學的啟示 近年來，科學教育的品質，是許多國家在其科學教育改革的努力中，所關切的重點。 Abimbola 在 1983 年時，已經指出科學教育的發展，落在科學哲學的後面。他又指出，中學 的科學教育缺乏一個方向感、理論和哲學來指導課程開發和教學。因此，在這個時候，改進 科學教育不只需要增加資金和新的以活動為基礎的計劃，而且需要一個較深入分析的科學本 質，作為選擇教學策略和課程內容的理論基礎（Garrison & Bentley, 1990）。許多科學教育家 同意，有些新科學哲學的基本原則，可以被用來提供改革必須的指導（Abimbola, 1983; Garrison & Bentley, 1990; Gorman, 1986; Hodson, 1986; Nussbaum, 1989），而科學教師需要在 他們的實務中，重視科學哲學當前的見解（Hodson, 1986）。 新科學哲學的其中的一個基本原則是經驗和觀察是理論蘊涵的。根據這個原則，科學基 本上是人類的活動，而且科學課程應該照這樣被表現出來（Abimbola, 1983）。因此，不只是 邏輯和經驗的標準，而且是歷史和社會學的標準，應該被綜合在科學課程中。換句話說，科 學課程必需精確地描寫科學像人類理解的本質形式，和呈現科學像理性的事業（Duschl, 1988）。在另一方面，科學教師應該提供學生機會，去發明和提議解釋供他們的發現之用，以 及提供學生機會考慮別人所建議的理由。而且在導入這個宇宙的理論時，科學教師必需強調， 對於任何給予收集來的證據，通常有可能發明不同的解釋（AAAS, 1993）。Hodson（1986） 更進一步地指出理論所扮演的角色，是解釋所觀察的現象，如果學生僅是學習理論，而沒有 檢查它的經驗基礎和它的解釋能力，這和死記硬背幾乎是一樣的。因為理論中立的觀察不能 再存在了，而假說和解釋的鑑定，歸根結底靠參考證據，因此科學教師必須在學生的調查研 究中，培養他們開放的科學習慣和懷疑的態度（AAAS, 1993）。 在新科學哲學裡，科學知識的暫時性對科學教師和課程設計者，也有啟示作用。科學教 師在導入科學給學生時，必須盡力顯示期望和開放的態度兩者如何扮演重要的角色。除此之 外，科學必需被導入像是權威的（authoritative）一樣，而不是像是獨裁的（authoritarian）一 樣；我們可以信賴科學知識和理論，然而我們可以一直學習得更多，和必須不斷地根據新的 發現修正我們所知道的（California State Board of Education, 1990）。當學生逐漸地變得有自信 時，和能更廣泛地運用他們概念上的理解時，他們所採用的理論必須被更詳細地和精確地發 展出來（Hodson, 1993）。
科學的概念和理論可能會增長、進化和修正，此種觀念有趣地是與現代建構論心理學 （constructivist psychology）的觀點極相似（Hodson, 1988; 1993）。Matthews（1994）認為建 構主義者採用大部分後實證論科學哲學的認識論假定。建構主義是由兩個基本的原理所組
成，第一是心理學的，而第二是認識論的：（1）知識不是被被動地接受，而是被認知本體所
建構的；（2）認知的功能是能適應的，因而使學習者能夠建構出可生存的經驗解釋（Treagust,
Duit, & Fraser, 1996）。交叉檢查後實證主義和建構主義兩者的假定，顯示出它們之間的一致 和調和（Cleminson, 1990）。因此，Cleminson 建議用後實證主義和建構主義兩者一系列共同 的假定，課程改革的努力可以被保證。
基於科學本質的現代觀和學習本質的建構論觀，Hodson（1985, 1986, 1993）指出建構一 個在哲學上更有效的科學課程，應該適當地注意以下各點：
論觀念。 B.實驗階段：採用被科學社群接受和證實的步驟進行實驗，來測試各種代替的理論觀念 的適當性。 C.記錄和報告階段：用被社群認可的語言模式，和用討論和批判所達成的全體意見，來 記錄和報告實驗的發現和觀念。 類似地，Fleury 和 Bentley（1991）也指出在教科學過程方面，教師應該提供學生如下的機會： （1）經歷創造知識；（2）邏輯地批評他們的工作；和（3）判斷他們自己結論的可靠性。他 們也指出科學教師知道如何引導學生討論和分析科學活動的結果，是很重要的。 再一次關於科學知識的暫時性，Lederman 指出有關科學是如何被概念化的最概略看法， 在不同的科學學科間有差異，而且沒有特別優先的或見多識廣的科學本質存在；因此，科學 的本質也是如此地暫時的，未來仍可能再改變，也就是說科學的本質是動態的（翁秀玉、段 曉林，1997）。Lederman 辯稱如下： 讓我們不要試圖去強迫加特定的科學觀於老師和學生上，好似它是更見多識廣的或不能改變的。相反地， 與任何企圖去改變老師和學生對科學知識的概念一道，傳達改變科學的本質和它的各種的形式的做法，必 須被包含（引自 Bombaugh, 1995, p. 70-71）。 （五）結語 科學本質的假定是複雜的，而且在科學哲學的社群裡，很多仍是未解決的。Loving（1997） 認為在科學教育裡平衡的科學哲學觀是需要的。她表明當今科學本質的概念被有些極端提倡 實證主義或後實證主義的學者過度簡單化。雖然實證主義受到嚴厲的批判，但是理性的思考 在科學裡仍然是必不可少的。我們不需要放棄威信的理性思考或者收益多的預測價值。在另 一方面，後實證主義也有它的功績，它呈現出科學的創造面、特質面、社會價值蘊涵面、和 暫時性面，因而使得科學的事業變成較少受約束和更人性化（Bombaugh, 1995）。因而，科 學教師和科學教育家應該知道科學本質的不同立場、觀點、和爭論點。 雖然訴諸科學哲學供科學教學的理論和實務，是一個重要和必須的條件，但是對於把科 學教學的理論和實務看作是通才教育（liberal education）整體的一部份時，它不是一個足夠 的步驟（Terhart, 1988）。Hodson（1985）批評科學或科學的哲學兩者皆不能在如何教科學上 給我們絕對可靠的指導。除了哲學上關於科學本質的的議題外，心理學上有關於孩子學習方 法的議題，也必須被考慮（Hodson, 1986）。而且，Kelly、Carlsen、和 Cunningham（1993） 指出科學的社會學，在科學上提供具有洞察力的觀點，這是由以經驗為根據的研究所產生 的，可以補足在哲學上和歷史上的解釋。此外，Terhart（1988）指出學校科學教學是在教育 過程的中心裡；因而為了發展有助於教育的科學教學，科學知識的社會學、心理學、和教學 法的範圍，也必需被認為是重要的條件。
(六)增進科學本質認識的策略
1.內隱途徑（implicit approach）對科學本質的瞭解。但是內隱途徑缺乏任何外顯或反映科學本質的成分。
Cox-Petersen（1999）調查高中學生參加博物館研究師徒制計畫（Museum Research
Apprenticeship Program, MRAP）後對科學本質的觀點。MRAP 計畫是科學家與教育家一起合
作提供學生真實的經驗（學生與博物館科學館長一起執行科學研究），以便幫助學生獲得對科 學和科學研究的本質之瞭解。經過 22 週的參與計畫後，學生對於科學家的工作觀點如下： (1)科學家不使用單一特殊的科學方法，而是使用各種的手段和步驟。 (2)在他們專業化的領域內，科學家是一個大的科學社群的一部份。 (3)科學家在田野和實驗室內執行研究。 (4)在執行研究過程中，科學家經常遭遇到問題（例如，時間、環境因子、設備）。 (5)科學家被期望發表他們的研究結果。 (6)科學家閱讀有關他們自己領域的研究結果。 此外，參與計畫後學生對於「科學知識產生」的觀點如下： (1)不是所有的科學研究對知識而言有重大的突破性進展。零碎的知識片段被整合以便了 解較大的圖像。 (2)科學家使用各式各樣的方法來產生知識。其中有一位學生說：「MRAP 使我了解到科 學家不使用像在教科書描述的科學方法」。 (3)決心和耐心是科學研究的一部分。 (4)科學家使用前人的研究結果來幫助他們目前的研究計畫。 2.外顯途徑（explicit approach） 外顯途徑是以科學史、哲以及（或者）與科學本質的各種方面一致的教學來增進對科學 本質的認識（Akerson, et. al., 2000）。Abd-El-Khalick 和 Lederman (1998) 總結指出：培育職 前與在職教師適當的科學本質觀，外顯途徑一般來講較有效率。
近年來有系統的包含科學史、哲（history and philosophy of science）（HPS）於科學教育 中，被檢視為使科學教育更與科學本身的過程與舉動有關。科教界認為假若學生瞭解科學知 識是如何被發展出來的，和歷史、哲學以及科技的情境如何影響科學的發展，那麼學生將獲 得對科學更廣泛的觀點，因而變得更喜歡學習科學（Justi & Gilbert, 2000）。
科學史，作為一門學科，首先是在西方發展起來的。在科學史公認的諸多功能中，其教 育功能是最重要的一項。把科學史應用於教育的目的，也首先出現和發展於西方。隨著科學 史教學的進一步發展，人們更多的關注與討論指向了科學史教學在科學教育中的應用。從 70
年代以來，「科學史與科學教育」的學術研討會已多次舉行（申先甲，1999）。
圖 2：「融入歷史情境的反思性討論」教學模式：認識的好奇心和不協調 （修改自洪振方，1999）
二、科學教育與評量
(一)教、學與評量的關係
教、學與評量的關係在傳統評量的模式為單向性的結構，然而在新評量模式轉變為教、 學與評量是同時並進的（Puckett & Black，1994）。換言之，評量不再是在教學告一段落後實
施，它已與教師的教學、學生的學習統合一起，與時並進（見下圖）。
圖 3：教、學與評量同時並進的動態評量歷程 （圖引自 Puckett & Black, 1994, p. 34）
學評量的主要目的，在於分析教學得失及診斷學習困難，作為實施補救教學和個別輔導的依 據(簡茂發，1999)。 在科學教育方面，當整個科學教育的本質改變時，評量的本質也會跟著改變。一般而言， 評量已變成學習過程中不可或缺的一部分，使得學習過程更完整。同時，評量在廣度和深度 上都有成長，使能更確切的探討學生的理解。在廣度的成長上，評量包含了更多不同型式。 在深度的成長上，評量可測得更複雜的技能。當學生完成提昇他們概念理解的實驗室探究的 挑戰時，評量和教學之間的分別已成為了無痕跡的一體，而且課程標準(結果和期望)、教學 計畫和評量三者間已趨近一個完美的組合。當我們評量科學思考、科學探究和問題解決技能 時，我們必須改變我們的教學以提供學生學習並運用這些技能的機會。下圖 4 描繪出在計劃 並完成一個成功的科學方案時，課程標準、教學和評量之間的互動有一致的三角關係。如果 三者之一，不能與其他二者清楚連結或相互作用時，那時我們就必須針對評量的公平、信度、 效度、實用性，進行調停(Doran, Chan ＆ Tamir, 1998)。
(二)改變中的科學教育評量實務
由於傳統評量的缺失、學習理論的變革、和政治及社會力量的推動，致使傳統的評量逐 漸為人所詬病。又因受到 Howard Gardner 多元智慧理論（theory of multiple intelligences）的 影響，導致評量產生「典範轉移」（paradigm shift）（郭俊賢、陳淑惠譯，民 89）。評量產生 「典範轉移」後，一般教育理論傾向支持多元化評量，其支持的原因，依照 Cunningham（1998） 的歸納有四個原因：（1）對傳統客觀化測驗所產生的負面效果的不滿；（2）對現有心理計量 理論的不滿；（3）學習的社會建構主義模式的影響；（4）基於學校應能促進正向的社會變遷 的信念（引自
楊銀興，
n.d.）。 楊銀興（n.d.）綜合各家學者們的觀點，認為新式評量產生的原因是由多種因素交錯複雜 運作的結果。提出之後風起雲湧，引起教育界的廣大重視，具體加以歸納可以分成下列幾項： （1）對傳統式評量引發負面效果的不滿，認為會窄化課程，僵化教師的教學方法；（2）對傳 統心理計量模式的不滿，認為知識視整體的，不可加以分割；（3）認知及建構主義對人類認 知歷程的了解，認為學習是個體主動加以建構的，而不是被動的接受；（4）政治及社會力量 的推動，認為應提高學校教育的績效，並提升學生學業的水準；（5）基於社會公平正義的信 念，反對傳統式評量對弱勢族群學生造成不公的現象；（6）教育目標的改變，終生學習理念 的興起，認為應培養學生問題解決的能力及高層次思考的能力；（7）對學生成績報告方式的 不滿，認為傳統式評量無法充分顯示學生真正的能力。 以下研究者就（1）評量重點的改變；（2）教學評量的原則之改變；以及（3）評量形式 的改變，來說明改變中的科學教育評量實務： 1.評量重點的改變 當整個評量的典範發生轉移之時，科學教育的評量重點必然也跟著改變。下表 1 展示了 美國科學教育標準裡的評量強調重點之改變： 表 1：評量強調重點的改變（NRC, 1996） 較不重視 較重視 評量容易測量的事項。 評量最有價值的事項。 評量抽象的知識。 評量豐富的、具結構性的知識。 評量科學知識。 評量科學的理解和推理。 以評量得知學生未知的事項。 以評量得知學生已了解的事項。 只評量成就。 評量成就與學習機會。 由教師作期末評量。 學生隨時隨地評量自己及他人的工作。 只由測量專家開發外在評量。 教師參與外在評量的開發。 2.教學評量的原則之改變 鑑於當今學習理論的發展、科學教育本質的改變以及評量典範的轉移，國內外科學課程 標準中的評量標準也對這些趨勢做出了呼應，以下針對美國與本國的部分加以說明如下：美國科學教育標準中有關科學教學標準（Science Teaching Standards）有五項上位標準， 這五項標準中，均各列有數項教師應做事項，其中第三項為有關教師評量的能力：
我國九年一貫課程自然與生活科技領域實施要點（教育部，民 89）也對教學評量的原則 有詳盡的敘述，茲說明如下： (1)評量的主要目的在於瞭解學生學習實況，以做為改進教學、促進學習的參考。 (2)評量應具有引發學生反省思考的功能。導引學生能珍惜自我心智的成長、持平面對自 己的學習成就、察覺自己學習方式之優缺點。評量的結果要具有敦促、鼓勵的效果，使 學生相信只要自己努力或更加專注，定能獲得更好的學習成效。 (3)評量之內容應以課程目標之是否達成來考量。教學評量應伴隨教學活動進行之，其內 容應與教學目標一致，包括科學知識的認知、探究能力的運用、科學態度等各向度。 (4)教學評量不宜侷限於同一種方式。其型式可運用如觀察、口頭詢問、實驗報告、成品 展示、專案報告、紙筆測驗、操作、設計實驗等多種方式，以能夠藉此瞭解學生的學習 情況來調適教學為目的，例如，教學目標若為培養學生的問題解決能力，則可採用成品 展示或工作報告的評量方式，而非純以紙筆測驗的方式做評量。 (5)在選編教材時，常為了培養學生分析、推理的能力，提供相關的圖表資料供學生參考， 這些圖表資料未必在課程綱要的範圍之內。評量時仍應提供這些資料以供學生參考，不 得要求學生記憶。 (6)教師對於自己的教學工作如教材選編、教學策略的引用、班級管理等等，能時常做自 我評鑑，並做調適。 3.評量形式的改變 除了評量強調的重點和教學評量的原則有改變之外，評量的形式也有所變化。傳統教 育中，強調紙筆測驗的單一形式評量時代已成過去，多元評量的趨勢漸漸浮現。
Doran, Chan 和 Tamir（1998）等學者指出過去教育評量的形式深受行為主義學習理論 （behaviorist learning theory)的影響。而行為主義有三個主要理論：複雜的學習可以分解成分 離不相連的訊息；學生的學習是將不同的感知和經驗做連結；知識是分離的事實和基本的技 巧之累積。行為主義造成科學教育的教和學都以教科書為主，強調學生記憶不相關連的科學 知識。因此，評量的形式則為選選題、是非題、填充題。學生的學習著重在「對」的答案的 定義而不是發展探究的技能和概念的理解。
然而科學教育的目的除了讓學生獲得科學知識、概念與方法，更強調教學的過程要培養 學生問題解決（problem solving）、高層思考（high-order thinking）、創造思考（creative thinking）
與做決定的能力（decision making），這種教學目標上的轉移擴增，使用傳統以紙筆試、測驗 題為主的評量方式顯然是有所不足，有待設計更多元的教學評估方式（黃鴻博，1996）。 楊遵榮（90 年）亦指出評量設計應多元化，他認為應參考 H. Gardner 的多元智慧理論， 以整體、多元觀點進行評量；過程與結果的評量均應重視；以多元方式，如實驗、報告、採 集、實地觀察、心得、反思、學習單、學習檔案等方式進行學生的學習評量。 簡茂發（民 88）也指出成績評量涉及教育各方面，因而必須採用多種方式。多元化評量 是教學評量與心理計量學研究發展的最新趨勢，有其理論基礎與實務應用的意義。傳統的紙 筆式測驗，因評分標準客觀，分數誤差較少，且施測方便，乃廣被採用，但有時過度僵化， 並非最佳評量方式。事實上，教學評量除了一般的筆試之外，尚有許多其他變通的方式，諸 如：口試、實作評量、同儕互評、晤談、實踐等，應視學科性質、教學情境及評量重點等因 素，酌採其中幾種不同的評量方法，作彈性的搭配運用，以發揮最大的評量功能。
僅能測出低層次的認知技能。所以，在近來的評量改革，採用各種不同的評量工具來測量較 高層次認知技能，如問題解決、探究、傳達、以及人際溝通間的技巧。不同的評量形式可以 被使用於整個教學過程之中以增進學生的學習。大部分的這些方法有一個共同的好處，那就 是，當教師在進行科學課程中，欲測量學生的進步時，就可以使用這些資料以調整教學或提 供個別學生的協助，這些資料的收集也可以幫助教師在未來的科學課程中調整教學策略。教 師可以選擇最適合的教學策略來幫助學生學習新概念，教師也可以使用最適合的評量形式和 技巧以測量學生是否精熟新技能和理解。正如沒有一種教學策略可以適用於每一種學習情 境，所以也沒有任何一種單一的評量形式可以測量出學生學習的每一種面向。下圖 5 的多面 向評量系統是由學生書面形式、教師參與形式及實作形式三種評量類型所組成的。
學生書寫形式
教師參與形式
實作形式
圖 5：多面向評量系統（Reynolds et al., 1996,引自 Doran, Chan & Tamir, 1998）
作業、實作、成果展示、學生各項記錄、量表、示範、學生自我評量、同儕評量、以及檔案 評量。 鄭富森（1999 民 88）認為多元化評量就實務而言，與傳統紙筆測驗最大的差異在於：多 元化評量材料主要由三大類材料所構成，即開書考試、在家考試、與非紙筆測驗。 陳明終（2000 民 89）則認為多元化評量應包含下列的作法：（1）評量內容多元化；（2） 評量方式多元化；（3）評量歷程多元化；（4）評量人員多元化；（5）評量標準多元化；（6） 評量環境多元化；（7）評量時間多元化；（8）評量參考資料多元化；（9）評量科技應用多元 化；（10）評量通知單呈現多元化。 陳佩君（2002）定義多元化評量為根據教育目標與內涵，在真實性的學習歷程中，蒐集 全面性的資料，將其結果適當的詮釋與運用，以激發每個學生能進行有意義的學習，促進教 師實踐有效教學的動態歷程，為達此目的，須有評量內容多元、評量方式多元、評量人員多 元、評量標準多元，因而統稱為多元化評量。在此所稱的四項多元化，再更進一步說明如下： 1. 評量內容多元：指符應多元的教學目標、課堂的教學內容，涵蓋認知、情意、 技能等層面。 2. 評量方式多元：指包含觀察、口頭詢問、實驗報告、成品展示、專案報告、紙筆測 驗、作業、操作、設計實驗…等實作評量，及檔案評量、多元智慧評量等各種評量 方式。 3. 評量人員多元：指納入促進學習的所有相關人員，含老師、學生、同儕、家長等。 4. 評量標準多元：指涵括能力、進步與努力等不同面向，區分不同能力等級的指標。 洪碧霞（n.d.）認為在提到多元評量時，要特別注意的是：實施多元化評量的要義不在方 式或內容的多樣化，而是在於能充分而有效的反映教育目標的全貌。因而傳統的筆測驗，能 經濟快速地評量出學生的知識概念，當然亦是多元化評量中的一種；甚至如果能加以靈活變 化通地設計，許多重要的學習成果依然可以採用有趣或真實的素材以客觀式題型進行評量。 楊銀興（n.d.）認為從國內學者對多元化評量所引申的觀點來看，雖然多元化評量的概 念從不同的觀點切入，似乎有不同的意涵。不過，彼此並沒有衝突，而且更是擴充多元化評 量的概念，各項內涵的所包括的內容，也正是今後教師教學評量所應努力的地方。 （三）、多元化評量的方法
及整個歷程所傳遞的價值，都是效度要考慮的範圍（吳毓瑩，民 88b）。
事實上，Messick 早於 1989 年即提出一個效度概念的漸進矩陣（progressive matrix），認 為效度的概念雖然以概念為基礎，但這僅止於詮釋的證據面而已，效度應該涵蓋測驗結果的 詮釋與使用兩方面，而不僅以證據為基礎，還應擴展到影響後果的層面，因此這個 2×2 的矩 陣包含兩個向度：詮釋及使用為一個向度（interpretation and use），證據基礎及後果基礎 （evidential basis and consequential basis）為另一個向度，二者交互後便形成四種情況，這四 種情況就是效度應該涵蓋的層面。Messick 更於 1992 年時，將效度由建構概念一層層推演到 社會影響層面的企圖闡釋得更清楚（引自吳毓瑩，1996，p. 12）： 表 4：效度漸進矩陣的層面(Messick, 1992) 測驗解釋 測驗使用 證據基礎 建構效度 建構效度＋適切性／使用性 後果基礎 建構效度＋價值意涵 建構效度＋適切性／使用性＋價值意涵＋社會後 果
Rubba 和 Andersen (1987) NSKS (the Nature of Scientific Knowledge Scale) 國中 生 1. 非道德的（科學知識的應用可被判定是好的或壞 的，而科學知識本身是沒有好壞之分）。 2. 創造性的（科學理論就像藝術工作一樣是人們的一 種創作）。 3. 發展的（科學知識並非真理、是可修改，甚至被推 翻）。 4. 簡言的（如果有兩個科學理論解釋同一現象都一樣 的好，則選擇較簡易的理論）。 5. 可測試的（科學知識必須建立在證據上，而且可以 一再重複的驗證）。 6. 統整的（各種領域的科學學科構成整個科學知識的 整體，而且它可使人們了解自然界的運行及規律）。 Aikenhead & Ryan (1992) VOSTS (Views on Science-Technology -Society) 高中 生 VOSTS 分為四個向度九個主題，每個主題又細分為 2-11 不等的次主題，其概念架構如下： 1. 定義。 2. 外在科學社會學。 3. 內在科學社會學。 4. 知識論。 Lederman (1995)及 Abd-El-Khalic, Bell & Lederman (1998) NOS (Nature of Science) 科學 教 師、 職前 科學 教師 NOS 共計七題開放式問答題，評量的項目： 1. 包括科學知識是暫時性的(會改變)。 2. 經驗基礎性的(基於對自然世界的觀察)。 3. 科學的創造性和主觀性。 4. 科學社群與文化扮演的角色。 5. 理論的建構(從觀察到推論的過程)。 6. 理論與定律的功能與關係。
五、綜合討論
「科學的本質」本身具有多樣的層面（muti-faceted）而且是動態的。個體對科學本質的 體認是複雜的，所以只用「問卷法」去探討學生或老師對科學本質了解的情形是不恰當的 （Lederman,1992;Lederman & O’Malley,1990;Loving,1997;Mellado, 1997; Pomeroy,表 30：五年級後測實驗組與控制組獨立樣本 T 檢定 實驗組（N=20） 控制組（N=19） 科學本質觀 M SD M SD T P 知識本質 40.75 3.89 34.68 5.96 -4.14 .000* 探究本質 46.15 4.85 39.73 5.86 -3.78 .001* 事業本質 33.90 3.97 29.26 4.53 -3.72 .001* 量表總分 120.80 11.57 103.68 14.13 -3.40 .002* *P＜.05
(四)結論與建議
在統計的資料上，本研究進行了獨立樣本 T 檢定與成對樣本 T 檢定，發現學生在實驗教 學後科學本質量表得分的情形有顯著的成長，意味者融入科學本質嵌入式評量有助於學生的 理解，重點在於教師能仔細的設計教學計畫、運用嵌入式的評量，並明示所涉及之科學本質 內涵。但教學活動之中總是存在著不確定的因素，教師除了要仔細的設計教學活動外，也需 熟悉科學本質與明示教學外，並理解評量的使用策略與時機，已應變教學中的臨時狀況。 在質性的資料上，教師不習慣以學生為中心的教學，而學生總不能深入的討論科學本質 是本研究尚待克服的問題，因此在教學前，教師往往要花費大量的時間設計教學活動與明示 步驟，如此可能導致意願下滑，此與Abd-El-Khalick, Bell, Lederman（1998）的研究相似。科學本質並非每一面向都抽象艱澀，在本研究試教單元中，如科學方法多元化、科學知 識的暫時性等，都屬於較容易明示的科學本質內涵。的確，不同教材涵蓋著不同的科學本質 內涵，需要教師親自地計畫與實施。
九、個案研究四：科學本質多元評量模式應用於國小六年級教學之研究
(一)研究背景與重要性
二 十 一 世 紀 是 個 科 技 發 達 、 社 會 變 遷 快 速 的 新 時 代 ， 生 活 在 這 種 高 科 技 社 會 中 ， 非 得 瞭 解 、 使 用 和 管 理 科 學 與 科 技 不 可 。 教 育 是 以 培 養 學 童 適 應 與 改 善 未 來 的 生 活 為 碁 石 。 所 以 ， 必 須 透 過 適 當 的 科 學 學 習 情 境 及 教 材 ， 來 進 行 有 效 的 學 習 活 動 ， 以 增 進 學 童 科 學 素 養 及 培 養 解 決 問 題 的 能 力 （ 吳 仲 謀 ， 2002）。 美 國 科 教 改 革 2061 計 畫 是 以「 培 養 具 有 科 學 素 養 的 公 民 」為 當 今 科 學 教 育 努 力 的 目 標 （ American Association for the Advancement of Science 【 AAAS】 ,1989）。 而 這 股 風 潮 影 響 到 世 界 各 國 ， 如 英 國 、 加 拿 大 、 澳 洲 、 日 本 等 國 家 ， 陸 續 以 此 為 科 學 教 育 改 革 的 目 標 （ 林 樹 聲 ， 1999）。「科學本質」（The Nature of Science）所指是什麼？科學家從事於研究工作，自有一
套行事準則及研判資料的方法，可是，未必能夠說得出「什麼才是科學？」。不過，這並不意
二、英文部分
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