國立台東大學教育學系（所）
碩士論文
指導教授：熊同鑫 先生
台東區國高中生對科學與科學本質態度調查研究
研 究 生： 林品蓁 撰
中 華 民 國 九 十 七 年 七 月
謝 誌
到台東念研究所，對我來說是當時最好的選擇，事實證明也的確如此。兩年 修學分、半年出國進修、半年完成論文，如今畢業，一路走來，踏實而豐碩，無 愧於己，希望也是無負於家人的期待。
今日的收穫，有賴東大教育學系（所）所有教導過我的老師，奠定了我研究 相關的知識基礎，熊同鑫教授的「教育研究法」及「質性研究」、梁忠銘教授的
「多元文化教育」、黃毅志教授的「教育社會學」、鄭耀男教授的「教育行政專題」、 鄭承昌教授的「應用統計」、連廷嘉老師的「資料分析」、蔡東鐘教授的「資訊科 技與教育研究」、陳淑麗教授的「學習困難診斷方法」等等，系所教授莫不以其 豐富的學術涵養及系統化的教學設計，協助我建構研究知識體系，此外，因擔任 張如慧教授的「原住民女性教師在原住民族教育中之課程與教學實踐經驗」及「九 年一貫課程與教學深耕計畫－大學與國民中小學攜手合作計畫」行政助理，領略 其具條理且有效率的處事方式，以及陳淑麗教授的「95 年度台東縣之教育部攜 手計畫課後扶助方案」之補救教學執行教師，習得個別化教學設計與實施的能 力，再者，特別是指導老師熊同鑫教授更提供了我多元的學習機會，從撰寫「國 小自然科教師專業發展策略之研究－應用概念診斷測驗與教學模組於提昇教師 科學教學知能之研究：以星象及聲音概念為例」之教學計畫及「Driver & Oldham 的五階段學習環式對提升職前教師自然科學教學知識之研究」之研究計畫，至擔 任「社會脈絡變遷中科學課程之區塊研究」及「台東大學師範學院創意師資選才 與培育計畫」之研究助理，除了得以擁有更寬廣的視野，浸淫在專業領域的研究 中，更厚植我規畫主題及執行研究的能力。值此，窺知學術專業之浩瀚，期許自 己一步一腳印，深耕自己的研究學養。
其次，經過碩班這個階段的研究訓練，深刻體會諸多因素可能影響研究成 果，「影響」二字不帶有好壞或是對錯的評價，很多事情的判斷，其實是個人信
念問題，換句話說，如對於某件事有高動機，便會覺得它有意義，反之，若缺乏 動機，則認為它無價值。因此，在自己能掌握的範圍盡力發揮，那就是對得起自 己了，至於，「好壞」是見仁見智的問題，「對錯」因人時地物不同會有改變，「做 好自己」該是最重要的了。
最後，感謝指導老師熊同鑫教授、口試委員熊召弟教授及張文華教授對個人 論文的建議，使個人的論文結構及鋪陳益臻嚴謹，以及所有接受問卷調查和個別 晤談的學生協助進行研究，使個人的論文得以完成，我相信對於部分學生來說，
「科學」代表艱澀、難懂的知識，但如同張大春在《認得幾個字》所述，「即使 學生自知所學有限，對文字的理解不足，也努力將字詞做準確的連結，努力構想 了意義」。由衷感謝學生們勇於嘗試，認真回應。真的，萬分感激！希望所得到 的成果，能提供教育現場參考，有助於提昇學生的學習果效。
品蓁 謹誌
2008.07.30
台東區國高中生對科學與科學本質態度調查研究
林品蓁
摘要
本研究旨在探討不同背景變項（學校／年級／性別／族群）的台東地區國高 中生對科學與科學本質態度之差異及看法。以七、九、十、十二年級之 1758 位 學生為施測對象，「學生之科學與科學本質態度問卷」為工具，進行問卷調查，
分析學生在科學與科學本質態度的差異；另選取 33 位學生實施個別晤談，瞭解 學生在科學與科學本質態度的看法。
依據單因子變異數分析、獨立樣本 t 檢定之統計分析結果顯示：（一）四個 背景變項在分量表一「科學知識的來源」、分量表二「科學知識的確定性」、分量 表三「科學知識的發展性」及分量表四「科學知識的驗證性」存有顯著差異；（二）
不同學校、年級及族群變項在分量表五「科學研究對社會的重要性」呈現顯著差 異；（三）四個背景變項在分量表六「對科學研究工作的熱忱」無顯著差異。
解析訪問調查所蒐集的晤談內容，獲致下列結果：（一）受訪學生對科學本 質的態度傾向當代觀點。（二）半數以上的受訪學生表示有學習科學的意願，但 亦有超過半數的受訪學生以從事非科學工作為志向。（三）學生對科學態度存有 非正向表意的看法，普遍對科學家意象、科學工作存有負面的印象，故對選擇科 學事業的態度不積極。
關鍵詞：科學本質、科學態度、科學本質態度
An investigation of students’ attitude toward to science and nature of science in Taitung, Taiwan
Pin-Chen Lin
Abstract
The purpose of this research is to comprehend the influence of the background of high school students and teachers. 1758 seventh, ninth, tenth, and twelfth grades in Taitung responded to the scale of the attitude toward science and nature of science by Neuhaus, Sandmann, & Chang (2006), including six subscales⎯source of science knowledge, certainty of science knowledge, development of science knowledge, justification of science knowledge, importance of science research for society, enthusiasm to work in the field of science research. Data analysis uses chi-square, one-way ANOVA, and t-test. The study revealed that the adolescents with different school, grade, gender, and race had variant perspectives on several items of all subscales. However, 33 interviewees with positive scientific attitude gave coherency⎯contemporary viewpoints except the sixth subscale in the interviews.
Moreover, researcher thought the inadequate learning of the science resulted in the understanding of science and nature of science.
Keywords : nature of science (NOS), the attitude toward science, the attitude toward nature of science
目 次
目 次... I 圖 目 次...III 表 目 次...V
第一章 緒論...1
第一節 研究動機與目的...1
第二節 研究問題...2
第三節 名詞釋義...3
第二章 文獻探討...5
第一節 科學本質的重要性及內涵...5
第二節 傳統與當代的科學本質觀點...17
第三節 學生科學本質觀的相關研究...19
第三章 研究設計與實施...27
第一節 研究架構...27
第二節 研究假設...27
第三節 研究樣本...27
第四節 研究工具...28
第五節 實施程序與步驟...31
第六節 資料處理與分析...32
第四章 研究結果與討論...35
第一節 從統計數據分析差異...35
目 次（續）
第五章 結論與建議...139
第一節 結論...139
第二節 建議...143
參考文獻...145
附 錄...151
附錄一 項目分析表...151
附錄二 解說總變異量...152
附錄三 轉軸後的成份矩陣...153
附錄四 「學生之科學與科學本質態度問卷」（正式問卷）...154
圖 次
圖 2_ 1 影響學生科學與科學本質態度的因素...25
圖 3_ 1 研究流程圖...31
圖4_ 1 不同學校學生之互異或非為當代觀點的意見百分比統計直方圖 ...45
圖4_ 2 不同年級學生之互異或非為當代觀點的意見百分比統計直方圖 ...55
圖4_ 3 不同性別學生之互異或非為當代觀點的意見百分比統計直方圖 ...63
圖4_ 4 不同族群學生之互異或非為當代觀點的意見百分比統計直方圖 ...71
表 次
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表 ...7
表 2_ 2 科學本質內涵解讀的分項說明 ...14
表 2_ 3 相關研究文獻列表 ...19
表 3_ 1 有效樣本結構 ...27
表 3_ 2 「學生之科學與科學本質態度問卷」的科學本質內涵一覽表 ...29
表 3_ 3 受訪學生晤談內容的編碼方式 ...33
表 4_ 1 不同學校對各分量表的單因子變異數分析摘要表 ...36
表 4_ 2 不同學校學生在分量表一「科學知識的來源」各題項的意見百分比 統計...38
表 4_ 3 不同學校學生在分量表二「科學知識的確定性」各題項的意見百分比 統計...39
表 4_ 4 不同學校學生在分量表三「科學知識的發展性」各題項的意見百分比 統計...40
表 4_ 5 不同學校學生在分量表四「科學知識的驗證性」各題項的意見百分比 統計...41
表 4_ 6 不同學校學生在分量表五「科學研究對社會的重要性」各題項的意見 百分比統計...42
表 4_ 7 不同學校學生在分量表六「對科學研究工作的熱忱」各題項的意見 百分比統計...43
表 次（續）
表 4_ 9 不同年級對各分量表的單因子變異數分析摘要表 ...46 表 4_ 10 不同年級學生在分量表一「科學知識的來源」各題項的意見百分比
統計...48 表 4_ 11 不同年級學生在分量表二「科學知識的確定性」各題項的意見百分比
統計...49 表 4_ 12 不同年級學生在分量表三「科學知識的發展性」各題項的意見百分比
統計...50 表 4_ 13 不同年級學生在分量表四「科學知識的驗證性」各題項的意見百分比
統計...51 表 4_ 14 不同年級學生在分量表五「科學研究對社會的重要性」各題項的意見
百分比統計...52 表 4_ 15 不同年級學生在分量表六「對科學研究工作的熱忱」各題項的意見
百分比統計...53 表 4_ 16 不同年級學生對各分量表同意程度的均數排名 ...54 表 4_ 17 不同性別對各分量表的獨立樣本 t 檢定分析摘要表 ...56 表 4_ 18 不同性別學生在分量表一「科學知識的來源」各題項的意見百分比
統計...57 表 4_ 19 不同性別學生在分量表二「科學知識的確定性」各題項的意見百分比
統計...58
表 次（續）
表 4_ 20 不同性別學生在分量表三「科學知識的發展性」各題項的意見百分比 統計...59 表 4_ 21 不同性別學生在分量表四「科學知識的驗證性」各題項的意見百分比
統計...60 表 4_ 22 不同性別學生在分量表五「科學研究對社會的重要性」各題項的意見
百分比統計...60 表 4_ 23 不同性別學生在分量表六「對科學研究工作的熱忱」各題項的意見
百分比統計...61 表 4_ 24 不同性別學生對各分量表同意程度的均數排名 ...62 表 4_ 25 不同族群對各分量表的獨立樣本 t 檢定分析摘要表 ...64 表 4_ 26 不同族群學生在分量表一「科學知識的來源」各題項的意見百分比
統計...65 表 4_ 27 不同族群學生在分量表二「科學知識的確定性」各題項的意見百分比
統計...66 表 4_ 28 不同族群學生在分量表三「科學知識的發展性」各題項的意見百分比
統計...67 表 4_ 29 不同族群學生在分量表四「科學知識的驗證性」各題項的意見百分比
統計...68 表 4_ 30 不同族群學生在分量表五「科學研究對社會的重要性」各題項的意見
百分比統計...69
表 次（續）
表 4_ 31 不同族群學生在分量表六「對科學研究工作的熱忱」各題項的意見
百分比統計...69
表 4_ 32 不同族群學生對各分量表同意程度的均數排名 ...70
表 4_ 33 分量表一「科學知識的來源」各題項之受訪學生的看法次數統計 .76 表 4_ 34 分量表二「科學知識的確定性」各題項之受訪學生的看法次數統計 ...86
表 4_ 35 分量表三「科學知識的發展性」各題項之受訪學生的看法次數統計 ...95
表 4_ 36 分量表四「科學知識的驗證性」各題項之受訪學生的看法次數統計 ...107
表 4_ 37 分量表五「科學研究對社會的重要性」各題項之受訪學生的看法次數 統計...118
表 4_ 38 分量表六「對科學研究工作的熱忱」各題項之受訪學生的看法次數 統計...124
表 4_ 39 能力指標與問卷內容之科學本質內涵對照表 ...133
表 4_ 40 受訪學生在開放式問題的看法詮釋之一（探索的現象） ...135
表 4_ 41 受訪學生在開放式問題的看法詮釋之二（探索的方法） ...136
第一章 緒論
「培養學生的科學素養」是近年來學界關注的焦點，從探討科學哲學的演 變、科學本質的認識論，進一步瞭解教師、學生的科學本質觀，思及課程設計、
教材運用、學科教學、情境學習等因素對教學成效之影響，國內外相關研究不一 而足，莫不以提昇科學本質觀為要務。儘管如此，在學術界受廣泛討論，卻仍可 能為實務現場所忽視。然而，科學本質觀是否悉數適用於所有學校、每位學生？
應讓學生瞭解的科學本質觀層面的深度為何？又或該簡化多少科學本質概念以 利學生學習(Bell, 2004)？為當今科學教育宜審慎考量的重要課題。
第一節 研究動機與目的
協助學生發展科學本質概念是近五十年科學教育一直努力的核心目標，
American Association for the Advancement of Science ［AAAS］於 1990 年與 National Research Council ［NRC］於 1996 年，將瞭解科學本質列為民主政治國家中的國 民應具備的基本科學素養，此外，提昇教師與學生的科學本質觀更是實徵研究關 注的焦點，多項研究指出科學本質應被視為一種認知學習，透過有計畫的明示教 學，尤其是運用概念改變教學模式，不僅能增進學習成效，更可有效促使學生反 思其信念、內化其科學本質觀，甚且，在實務面，相關科學事業均有瞭解科學本 質的必要性。因此，探討學生的科學與科學本質觀實為研究者進行本研究的關鍵 第一步(Abd-El-Khalick, 2004)。
其實，若為了讓學生具備科學本質概念，何需專家學者大費周章地歷經五十 年辛苦研究？何必在實務現場耗費眾多的人力、物資與心力！不如就讓教師直接 講述概念，學生負責記憶即可，說不定更能彰顯成效？事實上，在文明躍進發展、
知識日新月異、資訊無國界的當代，擁有知識的重要性遠不如思考力（蕭瑞麟，
2006），換句話說，如果一個人僅能轉述別人的觀點，與他人意見交流，卻缺乏 自己的看法、主張，充其量也只是人云亦云而已。相形之下，學生思考力的培養 是我們教育工作者更應重視的目標。
我們該如何啟發學生對科學本質概念的思考力？Schwartz and Crawford (2004) 綜合多位學者研究結果，強烈建議透過探究教學，提供學生進行科學探究的機 會，以增進科學概念的理解、瞭解科學探究的本質、發展科學探究的技能。而這 些目標的達成與否，則植基於教師具備相關的教學知能，易言之，教師教學信念 的隱含、科學本質素養的具備、教學活動的實施、課程內容的設計、學習情境的 鋪 陳 、 教 室 座 位 的 安 排 、 討 論 文 化 的 營 造 、 學 生 過 去 的 學 習 經 驗 等 等
（Abd-El-Khalick, Bell, & Lederman, 1998; Lederman, 1995; 翁秀玉、段曉林，1998）， 皆可能是影響科學本質的傳達成效、學生明白科學本質真實面貌、學生秉持的科 學本質觀及學生對科學本質的理解之關鍵因素。
除前述已被探討之因素，學生的科學本質觀是否與其族群文化背景、年級相 關，在過往的研究中，並無太多的論述。研究者因地利之故，思考以台東地區學 生為研究對象，探討影響學生科學本質態度之因素。並期透過研究設計，探知相 關因素的交互關係，或可提供為學校在科學教育發展之參考。
第二節 研究問題
依據上述動機與目的，提出研究問題如下：
一、不同背景變項〈學校/年級/性別/族群〉的台東區學生在科學與科學本質態度 是否存有差異？
二、不同背景變項〈學校/年級/性別/族群〉的台東區學生在科學與科學本質態度 的看法為何？
第三節 名詞釋義
一、科學本質
較普遍的說法是科學知識在發展過程中所論及的內在價值和假設（柳信榮，
2003）。唯除了「科學的世界觀」向度外，「科學探究活動」及「科學事業」向度 (AAAS, 1994)二者亦為科學本質的重要構面。其內涵包括暫時性、經驗性、觀察 是理論蘊含、批判的論證型態、創造性、受主流價值體系影響、統整性、合作的 研究模式，及觀察與推論功能的區辨、理論與定律間的關係、無一適用所有情況 的 單 一 科 學 方 法 ， 皆 為 目 前 科 學 研 究 與 科 學 教 育 所 重 視 的 科 學 本 質 觀 點 (Abd-El-Khalick, 2004)。
二、科學態度
科學（精神與）態度（教育部，2003）意謂求真求實的處事原則、對科學之 美的感受力及喜愛探究等構念。
三、科學本質態度
科學本質態度係指對科學本質觀點屬傳統的邏輯實證主義或當代的建構主 義。
第二章 文獻探討
第一節 科學本質的重要性及內涵
「素養」一詞原指具備讀和寫的能力，據以延伸「科學素養」定義，可謂為 具備科學與科技的基本知識及運用能力之意，一如教育部（2003）主張「素養」
蘊涵於內，即為知識、見解與觀念；表現於外，即為能力、技術與態度。以探究 的方式認識科學的本質，養成重視證據和講道理的處事習慣，面對問題能持以好 奇及積極探討、瞭解並設法解決的態度，統稱為「科學與科技素養」。依屬性和 層次分項，可分為六大成分：（一）過程技能、（二）科學認知、（三）科學本質、
（四）科學態度、（五）思考技能、（六）科學應用。其中第三大成分「科學本質」，
正為科教學者近年關切的核心議題。舉例說明，張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002）
引用 Yager 於 1990 年提出，國民應充分瞭解科學的六大領域中之第六點－－科 學本質的世界觀領域（world view domain）以及張玲齡（2004）綜觀國外相關科 學素養文獻，表述「科學本質」是各家的交集，未經久而逝、歷代而易。因此，
實有必要對科學本質內涵做一概括性的瞭解。
依「科學的世界觀」、「科學探究活動」、「科學事業」（AAAS,1994）三向度，
探析科學本質內涵，Aikenhead（1987）定義科學本質為科學－技學－社會的交互 作用（STS）、科學知識的本質、科學家的本質。McComas, Clough and Almazroa
（1998）彙整文獻，提出科學本質的內涵有科學哲學、科學心理學、科學社會學 與科學史。部分學者（McComas, Clough, & Almazroa, 1998; Rubba & Andersen, 1978;
翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮，2006；劉振中、熊召弟，2002）進一步解釋，
認為「科學的世界觀」及「科學探究活動」向度具有無關道德性（道德中立）、
簡潔性（精簡性）、公開性、統整性、創造性、革新性、發展性、暫時性、動態 性、建構性、經驗性、觀察是理論蘊含的、可驗性（實證性）、可複製性、獨特
響、合作的研究模式、普遍的道德規範、批判的論證型態、由典範和信念主導、
與科技發展相輔相成（McComas,Clough, & Almazroa, 1998; 王靜如、張靜儀，2001；
柳信榮，2003；高慧蓮，2006）的內涵。
事實上，因受到不同時代之科學哲學與史學的影響，學者對科學本質內涵有 不同的詮釋（高慧蓮，2006），研究者閱讀國內外兩大科教改革－－AAAS（1994）、 教育部（2003）所提出學生應具備的科學本質內涵，參考高慧蓮與蘇明洲（2004）、 張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002）、陳文典（2005）對國民中小學九年一貫自 然與生活科技學習領域課程綱要之科學與科技素養分段能力指標中「科學本質」
部分的分析，做一對照及解讀（如表 2_ 1、表 2_ 2），協助研究者逐條認識及瞭 解 AAAS、教育部的分段能力指標之科學本質內涵，釐清國內外兩大科教改革在 科學本質內涵的異同，以之為研究設計的判準，並形成科學教育的改進建議。
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表
科學本質內涵的解讀 AAAS(1994) 教育部（2003）
（一）科學的世界觀 可複製性 1.1 當重製前人的計畫完成科學研究，我們預期可以得到相似的結
果。（二年級）
3-2-0-2 察覺只要實驗的情況相同，產生的結果會很相近。
（國小三、四年級）
共通性 1.2 不同場域的科學研究工作大體上是相同的。（二年級） 3-4-0-6 相信宇宙的演變，有一共同的運作規律。
（國中一、二、三年級）
獨特性
1.3 因為無法預期、不為人知的事件發生，或在該情境中未能落實 研究方法等因素，使相似的科學研究的結果未盡相同。
（三到五年級）
3-2-0-3 相信現象的變化，都是由某些變因的改變所促成的。
（國小三、四年級）
3-3-0-5 察覺有時實驗情況雖然相同，也可能因存在著未能控 制的因素之影響，使得產生的結果有差異。
（國小五、六年級）
研究可信度 1.4 相似的研究得到不同結果，需要進一步調查其中的差異；反之，
如是得到相似的結果，也必須累積足夠的研究次數，才能獲得 科學社群的認可。（六到八年級）
－
動態性（暫時性）
1.5 科學知識必須依新資訊的產生和新理論的發現而修正。
（六到八年級）
1.9 科學知識具動態及連續性的特質。（九到十二年級）
1.10 世界上沒有絕對的真理，理論是日新月異的。（九到十二年級）
3-4-0-4 察覺科學的產生過程雖然嚴謹，但是卻可能因為新的 現象被發現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋。
（國中一、二、三年級）
經久性 1.6 有些科學知識已存在久遠，至今仍適用。（六到八年級） －
無關道德性（道德中立）
1.7 有些事件或行為因其非客觀、關乎道德的性質，無法有效地用 科學方法衡量；時而有以科學方法做為驗證媒介的情形，但非 意謂將其視為評斷的標準。（六到八年級）
－
7
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）
可驗性（實證性） 1.8 科學家認為浩瀚的宇宙存有基本法則，透過精細且具系統化的 研究必可發現。（九到十二年級）
3-2-0-1 知道可用驗證或試驗的方法來查核想法。
（國小三、四年級）
3-3-0-1 能由科學性的探究活動中，了解科學知識是經過考驗 的。（國小五、六年級）
3-4-0-1 體會「科學」是經由探究、驗證獲得的知識。
（國中一、二、三年級）
觀察是理論蘊含的 － 3-4-0-2 能判別什麼是觀察的現象，什麼是科學理論。
（國中一、二、三年級）
統整性 －
3-4-0-3 察覺有些理論彼此之間邏輯上不相關連，甚至相互矛 盾，表示尚不完備。好的理論應是有邏輯的、協調一 致、且經過考驗的知識體系。（國中一、二、三年級）
（二）科學探究活動
經驗性 2.1 人類透過觀察及實際操作來學習。（二年級） 3-1-0-1 能依照自己所觀察到的現象說出來。（國小一、二年級）
STS 2.2 運用工具可以觀察到更多的訊息。（二年級） －
研究可信度
2.3 儘可能對事物做正確描述，使可與別人比較觀察結果。（二年級）
2.4 釐清不同的觀察結果比爭論誰的觀察結果是正確的更重要。
（二年級）
2.6 科學研究的結果鮮少有完全相同的，但如果有顯著差異者，要 小心求證，找出造成差異之所在。（三到五年級）
2.11 主觀經驗會導致觀察過程及研究結果偏頗，宜採三角檢證維持 公正客觀。（六到八年級）
－
研究多面性 2.5 科學研究的形式多元、主題廣泛。（三到五年級） －
觀察是理論蘊含的、
受主流價值體系影響
2.7 科學家依自己所見所思詮釋觀察的事物，並與科學社群達成共
識。（三到五年級） －
建構性 2.8 科學家以證據支持及邏輯推論其研究成果。（六到八年級）
3-3-0-3 發現運用科學知識來作推論，可推測一些事並獲得證 實。（國小五、六年級）
3-4-0-5 察覺依據科學理論做推測，常可獲得證實。
（國中一、二、三年級）
8
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）
共通性
2.9 科學研究通常包括證據蒐集、邏輯論證、有意義的詮釋、想像 力的運用。（六到八年級）
2.15 科學家對科學研究過程有一定的共識，例如：證據的價值、邏 輯思辨、想像力、機緣，皆是其共通要素。（九到十二年級）
3-4-0-7 察覺科學探究的活動並不一定要遵循固定的程序，但 其中通常包括蒐集相關證據、邏輯推論、及運用想像 來構思假說和解釋數據。（國中一、二、三年級）
合作的研究模式
2.10 為避免實驗以外的變項影響結果，科學家協力研究，考量情境 中可能必須控制的因素。（六到八年級）
2.16 科學家組成研究團隊，檢核研究設計、資料分析、研究發現、
研究結果，避免偏見產生。（九到十二年級）
－
統整性、創造性
2.12 研究源自於探索新現象、檢核先前的結果、測試理論預測的好 壞、比較不同的理論。（九到十二年級）
3-1-0-2 相信每個人只要能仔細觀察，常可有新奇的發現。
（國小一、二年級）
3-3-0-4 察覺在「以新觀點看舊資料」或「以新資料檢視舊理 論」時，常可發現出新問題。（國小五、六年級）
統整性 2.13 研究假設有助於聚焦資料蒐集的範疇及導引新舊資料的詮
釋。（九到十二年級） －
漏斗式研究
2.14 實務現場或倫理議題無法為了獲得證據而控制情境，相反的，
科學家會試圖進行一個大範圍的觀察以覺察出該情境的模 式。（九到十二年級）
－
批判的論證型態、統整性、
創造性
2.17 短期研究著眼在新看法與主流觀點不十分吻合時，需接受強有 力批判的考驗；長期研究重視理論間的相互符應，完善地解釋 觀察的事實及有效的預測新發現。（九到十二年級）
－
受主流價值體系影響 2.18 新觀點源自許多研究的貢獻及非預期中的發現，也往往受限於
情境脈絡，不為科學社群認同。（九到十二年級） －
侷限性（科學的限制） － 3-3-0-2 知道有些事件(如飛碟)因採證困難，無法做科學性實
驗。（國小五、六年級）
9
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）
（三）科學事業
無排他性
3.1 每個人都可以從事科學工作、發明事物及創造理論。（二年級）
3.4 科學工作是每個人皆能參與的一項冒險活動。（三到五年級）
3.6 有各種年齡層、不同背景的人以多樣的運作形式從事科學工 作。（三到五年級）
－
合作的研究模式 3.2 以團隊的型態進行科學研究，成員彼此溝通分享、集思廣益。
（二年級） －
經驗性 3.3 仔細觀察動植物可以學習很多知識，但要留心那些生物的生長
條件，俾利在教室養育時提供所需。（二年級） －
批判的論證型態 3.5 清晰的溝通是從事科學研究很重要的一部份，它使其他科學家 了解科學研究如何進行，做為相互評論的基礎。（三到五年級）
6-3-1-1 對他人的資訊或報告提出合理的求證和質疑。
（國小五、六年級）
累積性
3.7 科學、數學、技學的進步來自於不同時空的很多人的貢獻。
（六到八年級）
3.15 當代科學植基於五百年前的歐洲傳統，今日來自各文化的人們 對其均有貢獻。（九到十二年級）
－
不平等待遇
3.8 女性同胞、少數族群因受限於自身的教育程度及就業機會，被 排拒、忽視於科學社群的正式工作之外，甚至頂尖卓越人才亦 然。（六到八年級）
－
STS
3.9 不論誰在何時何地從事科學、數學研究或發明，產出的知識和 技術終將成為每個人生活的一部分。（六到八年級）
3.10 科學家為任何機構服務，工作範疇上至天文、下至地理。
（六到八年級）
3.12 電腦提高且擴展人們蒐集、編碼、分析資料，準備研究報告及 分享資訊、意見的能力。（六到八年級）
3.16 科學發明的過程取決於社會中發生的事件；史實依科學、技學 發展而定。（九到十二年級）
－
10
表 2_ 1 科學本質能力指標的內涵解讀對照表（續）
倫理關懷
3.11 在研究倫理上，進行與人相關的科學研究，需盡充分告知其風 險與利益的義務，研究對象有拒絕參與的權利；對於動物並須 提供特別照護。（六到八年級）
3.18 研究倫理的問題會出現在當某人被通知為研究對象時，此舉對 研究過程及結果或多或少有潛在影響及風險，但科學家認為參 與與否端視個人理念，非關專業信仰。（九到十二年級）
－
研究可信度
3.13 準確地記錄資料、無偏見的態度及可重製研究是研究者在科學 社群中維持信用的必要原則。（六到八年級）
3.20 蓄意的詐騙行為在同業評論及公開發表的科學研究傳統中是 不被允許的，違反者可能會很快地被發現，受科學社群譴責，
並很難再贏得其他科學家的尊敬。（九到十二年級）
3-4-0-8 認識作精確信實的紀錄、開放的心胸、與可重做實驗 來證實等，是維持「科學知識」可信賴性的基礎。
（國中一、二、三年級）
歷史經驗 3.14 埃及、希臘、中國、印度、阿拉伯古文明有很多科學、數學的
理論及技術的發明。（九到十二年級） －
統整性
3.17 各學術領域的界線並不明顯，時而有新舊交替的情況。但他們 有共通的目標及哲學觀，因此，科學家偶爾運用其他領域的知 能進行研究。（九到十二年級）
－
術業有專攻
3.19 科學家在其專業領域能以自身擁有的資訊、洞察力、分析技 術，幫助人們瞭解事件發生的原因及可能出現的影響，反之，
則有所限制。（九到十二年級）
－
受主流價值體系影響 3.21 聯邦政府、業界、私人基金會的資助會影響科學研究的方向。
（九到十二年級） －
註：此表由研究者自行彙整
11
由表 2_ 1 可知，教育部（2003）所提出學生應具備的科學本質能力指標與 AAAS（1994）相較，「科學的世界觀」向度，教育部列出十條，AAAS 列出十條；
「科學探究活動」向度，教育部列出七條，AAAS 列出十八條；「科學事業」向 度，教育部列出二條，AAAS 列出二十一條。顯示教育部明列之科學本質能力指 標較為簡要，且於「科學事業」向度尤見懸殊。
檢視「科學的世界觀」向度，雖 AAAS（1994）、教育部（2003）條列之能力 指標數量相同，但解讀二者所隱含之內涵，AAAS 偏重科學的動態性（暫時性）
本質，教育部偏重科學的可驗性（實證性）本質；換言之，AAAS 強調認知取向，
而教育部強調過程取向。
接著，AAAS（1994）在「科學探究活動」向度呈現了十四項科學本質內涵
－－經驗性、STS、研究可信度、研究多面性、建構性、共通性、合作的研究模 式、批判的論證型態、漏斗式研究、統整性、創造性、觀察是理論蘊含的、受主 流價值體系影響，而教育部（2003）缺漏科學之研究可信度、研究多面性、漏斗 式研究、合作的研究模式、觀察是理論蘊含的、批判的論證型態、STS、受主流 價值體系影響的本質內涵陳述，意謂於此向度教育部未提及：一、與「研究」相 關的知能，二、理論與實務的關係。加以「科學事業」向度，教育部未呈現 AAAS 的另外六項科學本質內涵－－無排他性、累積性、不平等待遇、倫理關懷、歷史 經驗、術業有專攻。假若教學現場忠實施行九年一貫課程，可能造成學生對科學 研究的認知不足或偏誤，進而影響對科學家的意象、科學工作的評價及選擇科學 事業的態度。
繼表 2_ 1，研究者進一步以科學本質內涵為主軸，條列科學本質內涵的各項 說明，並分列出所涵蓋之 AAAS（1994）、教育部（2003）的科學能力指標，彙整 成表 2_ 2。顯見 AAAS 不探討無法以科學檢證進行研究－－侷限性（科學的限制）
的事件（如：飛碟），意即對非真實之現象採取不歸屬於科學本質之列的態度。
另外，即便當前的哲學主流思潮為建構主義，AAAS 同時認可傳統邏輯實證主義
的科學本質觀（經久性、累積性、歷史經驗）存在，並無將能力指標完全劃歸於 當代科學本質觀的態度，從陳文靜（1999）的研究可理解前述 AAAS 的態度合於 事實－－陳文靜發現學生因某科學家的理論被推翻而主張「科學知識具暫時 性」，反之，則認為「科學知識具經久性」。至於，教育部明列之能力指標中未納 入的科學本質觀點－－合作的研究模式、漏斗式研究、研究多面性、STS、術業 有專攻（科學家身分）、無排他性、不平等待遇、倫理關懷、無關道德性（道德 中立），反應出缺乏研究整全的認知、社會責任的承擔、科學家身分的理解、科 學使命的賦予之內涵，因此，學生在受教於此類課程後，極可能對科學與科學本 質產生偏頗的態度。是以，為瞭解學生在科學與科學本質態度的看法，研究者運 用訪問調查法，透過與學生之間的言語互動（王文科，2001），讓學生運用自己 的語言表述其想法，並據之以詮釋其隱含意義（柳信榮，2003）。
表 2_ 2 科學本質內涵解讀的分項說明
涵蓋的科學本質能力指標
科學本質內涵的解讀 說明
AAAS(1994) 教育部（2003）
一、 可複製（重覆）性 相同條件下，科學知識可重覆被檢證（翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、
蘇明洲，2004）。 1.1 3-2-0-2
二、 共通性 宇宙間存有普遍法則，透過系統觀察可發現；研究過程大體一致（高慧
蓮，2006；翁秀玉、段曉林，1998）。 1.2、2.9、2.15 3-4-0-6、3-4-0-7 三、 獨特性 情境中的變因導致研究結果未盡相同，應據實探討（翁秀玉、段曉林，
1998）。 1.3 3-2-0-3、3-3-0-5
四、 建構性 從觀察到推論的思考過程（高慧蓮，2006）。 2.8 3-3-0-3、3-4-0-5 五、 受主流價值體系影響 科學研究由典範和信念主導、受文化價值的影響（翁秀玉、段曉林，1998；
高慧蓮、蘇明洲，2004）。 2.7、2.18、3.21 －
六、 動態性（暫時性） 當異例使原來的科學知識無法自圓其說，則可能被改變；修正，甚至是
推翻（高慧蓮，2006；翁秀玉、段曉林，1998）。 1.5、1.9、1.10 3-4-0-4
七、 經久性 一個有用的理論會被持續保留、發展得更精緻，並且被更廣泛地應用
（AAAS, 1989） 1.6 －
八、 無關道德性（道德中立） 科學知識的實際應用有善惡好壞之分，但其本身卻不能如此區別（Collette
& Chiapetta, 1994）。 1.7 －
九、 可驗性（實證性） 科學理論的產出需要經過驗證的過程（高慧蓮，2006；高慧蓮、蘇明洲，
2004）。 1.8 3-2-0-1 、 3-3-0-1 、
3-4-0-1 十、 經驗性 科學探究的過程植基於觀察經驗（高慧蓮，2006；高慧蓮、蘇明洲，2004）。 2.1、3.3 3-1-0-1 十一、 STS 科學、技學、社會有交互關係（高慧蓮，2006；翁秀玉、段曉林，1998；
高慧蓮、蘇明洲，2004）。 2.2、3.9、3.10、3.12、 －
十二、 研究可信度
除了邏輯合理性，科學研究中證據的可信度，及公開且正確發表觀察到 的自然現象，亦是令人信服的依據（翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、
蘇明洲，2004）。
1.4、2.3、2.4、2.6、2.11、
3.13、3.16、3.20 3-4-0-8 十三、 研究多面性 研究主題多樣、研究方法多元（翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、蘇明
洲，2004）。 2.5 －
14
表 2_ 2 科學本質內涵解讀的分項說明（續）
十四、 觀察是理論蘊含的
不同觀察者因為既有的知識、信念、理論，即使在相同時間、地點，也 可能有不同的觀察結果（高慧蓮，2006；翁秀玉、段曉林，1998；高慧蓮、
蘇明洲，2004）。
2.7 3-4-0-2
十五、 合作的研究模式 科學家協力研究，集思廣益，檢核研究設計，考量情境中可能必須控制
的因素，並避免實驗以外的變項影響結果或偏見產生（AAAS, 1994）。 2.10、2.16、3.2 － 十六、 漏斗式研究 科學家先進行一個大範圍觀察，再漸次向研究核心聚焦，以覺察出無法
為了獲得證據而控制變因的情境脈絡（AAAS, 1994）。 2.14 － 十七、 批判的論證型態（質疑性）
科學探究的動力起始於質疑的動機；意謂科學家心中想法引導探究活動 的進行，並非為盲目舉動；形成假設的意義即在此（翁秀玉、段曉林，
1998；高慧蓮、蘇明洲，2004）。
2.17、3.5 6-3-1-1
十八、 統整性 將種種數據、事實歸結成一種原理及其間相互關係的論證，是一能夠檢
證和預測自然現象的普遍化法則（陳國成，1984）。 2.12、2.13、2.17、3.17 3-1-0-2、3-3-0-4、
3-4-0-3
十九、 創造性 科學知識的形成源於人類的推論、想像及創造（高慧蓮，2006）。 2.12、2.17 3-1-0-2、3-3-0-4 二十、 無排他性 各年齡層、不同背景的人都可以從事科學工作、發明事物及創造理論
（AAAS, 1994）。 3.1、3.4、3.6 －
二十一、 侷限性（科學的限制） 有些事件採證困難，無法進行科學檢證（高慧蓮、蘇明洲，2004）。 － 3-3-0-2
二十二、 累積性 科學知識隨時間日積月累（高慧蓮、蘇明洲，2004）。 3.7、3.15 －
二十三、 不平等待遇 弱勢族群被排拒於科學社群之外（AAAS, 1994）。 3.8 －
二十四、 倫理關懷 研究中必須考慮到的道德原則（高慧蓮、蘇明洲，2004）。 3.11、3.18 － 二十五、 歷史經驗 古文明已有很多理論的形成及科技的發明（AAAS, 1994）。 3.14 － 二十六、 術業有專攻（科學家身分） 專業領域外，科學家不具可靠性（高慧蓮、蘇明洲，2004）。 3.19 － 註：此表由研究者自行彙整
15
再者，檢視教育部中教司於民國97年1月24日發布之普通高級中學課程綱要
（http://www.edu.tw/high-school/content.aspx?site_content_sn=8403），對其中之必修科 目「基礎物理」、「基礎化學」、「基礎生物(1)」、「基礎生物(2)(應用生物)」、「基礎 地球科學」、「生活科技」及選修科目「物理」、「化學」、「生物」、「基礎地球科學」、
「生命與科技倫理」、「生涯規劃」，進行科學態度與科學本質內涵的分析，自上 述科目的課程目標彙整教育部的相關理念如下：（一）「基礎物理」⎯1.透過對物 質科學發展的認知，體認科技對人類生活和環境的影響。2.激發學生追求瞭解事 實的興趣。（二）「基礎化學」⎯藉由科學史的學習，瞭解科學知識的形成與發展。
（三）「基礎生物(2)(應用生物)」⎯探討現代生物科學發展在社會、法律及倫理 方面所衍生的相關議題。（四）「生活科技」⎯1.引導學生理解科技及其對個人、
社會、環境與文化的影響。2.發展學生善用科技知能、創造思考及解決問題的能 力。3.培養學生正確的科技觀念、態度及工作習慣，並啟發其科技研究與發展的 興趣，進而從事生涯試探。（五）「生命與科技倫理」⎯認識科技（特別是生物 醫學）研發與應用所涉及之倫理議題。研究者解讀此五個理念，認為隱含「STS」、
「建構性」、「動態性（暫時性）」、「創造性」、「倫理關懷」五項科學本質內涵及
「喜愛探究」的科學態度，唯進一步深究其教材內容，發現以教授學科專業知識 為目標的陳述居多，與科學本質內涵相關的說明僅有下列七點，包含於三個科目 中：（一）「基礎物理」⎯說明我們現在已經有技術可以直接觀察到原子、甚至「移 動」原子。簡單說由於我們對於原子與分子的理解加深、以及技術的進步，使得 奈米科技有很大的發展空間。（二）「生活科技」⎯1.科技與生活、社會、文化的 關係。2.科技與工業、經濟發展及國家競爭力的關係。3.科技引發的環境變化及 污染，環境保護意識的培養。（三）「生命與科技倫理」⎯ 1.討論基因科技、複 製人或其他無性生殖的倫理議題。2.以道德的角度思考，為了醫藥研究或教育目 的而利用動物是否可接受。3.人類生活型態與科技所造成的環境影響。此四點隱 含之科學本質內涵有二：「STS」及「倫理關懷」，並不例外於從AAAS(1994)和教 育部（2003）能力指標解讀出的科學本質內涵。基於上述探討結果，研究者不採 納普通高級中學課程綱要併入研究討論。
第二節 傳統與當代的科學本質觀點
第一節所論述之科學本質內涵屬當代觀點，換言之，目前學界已進展到當代 的科學本質觀，但檢視實務現場，被認為是傳統的科學本質觀點仍存在於教師、
學生的認知中，因而有致力於提昇科學本質之教學品質、學習成效的研究及行 動。本節即說明何謂「傳統的科學本質觀」與「當代的科學本質觀」？究竟兩者 如何區分？另外，教育前線的研究成果如何，將於下節討論。
根據 Nussbaum（1989）的分類，以 1950 年代為分野，此年代之前的邏輯實 證主義認為科學知識的產生過程相當客觀，一旦被確定的科學知識就是絕對的真 理，其地位是穩固的、不會被推翻，屬傳統的科學本質觀點。1950 年代以後，當 代哲學思潮認為科學知識的獲得是科學家根據現有的理論來建構科學知識，而且 強調科學知識是暫時性的，它會不斷地被修正，尤以現今的哲學思潮－－建構主 義為主流，視為當代的科學本質觀點。
郭重吉與許玫理（1992）表示邏輯實證主義的科學本質觀點認為知識來自超 然客觀的觀察，運用所謂的科學方法－－培根的歸納法，觀察現象、發現規則、
形成假說、蒐集資料、驗證假說、產生知識，是一種價值中立的活動，不受觀察 者具備的知識、理論和信念影響，透過上述過程產生的科學知識就是絕對的真 理，科學知識越多代表真理不斷的累積，易言之，科學知識的發展是以一種靜態、
單一理論傳承的線性方式累積而成，個人在知識發展的過程中無足輕重（劉振 中、熊召弟，2002），因此，科學家被認定為客觀且無意識的研究者，其任務在 發現自然界已存在的真理。影響所及，教師既視科學知識為真理，其教學方法會 以講述課程內容為取向，強調知識的記憶與背誦，僅視科學探究活動為模擬步驟 及證明科學知識的過程，只知依程序檢驗科學真理，而忽略應用科學知能，解決 情境中的問題（張玲齡，2004）。
察者以自身具備的知識、理論和信念轉化感官所察覺到的訊息，因此，觀察的結 果不可能是價值中立的，而是理論蘊含的（郭重吉、許玫理，1992）。如同 AAAS
（1989）和 Suchin（1993）指出每位科學家的學養背景、文化脈絡、生活情境各 異，會採取不同的科學方法進行驗證，而在面對研究結果時，尚須由科學社群共 同決定其價值，因此，不論目前對某些事實的詮釋為何，將來仍可能有其他科學 家依其思維邏輯進行推理，而有更好的結果產出。是以，科學知識的形成是科學 家根據現有的理論建構，會因其採取的觀點、檢證的方法、科學社群的信念和異 例的出現而受質疑，或被取代、修改。於是，實務現場中，教師視科學知識具有 暫時性的特質，其教學方法將以學生的先備知識為根據，重視科學探究的過程，
強調以理解的方式學習科學（張玲齡，2004）。
其次，科教學者（例：張鳳琴，1994；莊嘉坤，1999； Tamir, 1994）主張學 生對科學本質的瞭解，會影響其對科學的態度，及以科學家為職志的意願。是以，
教育前線的研究成果如何，續以第三節進一步探討。
第三節 學生科學本質觀的相關研究
在教育前線，已有多位學者證實教師的教學知能、師生個別秉持的科學本質 觀，會影響學生的學習（張玲齡，2004）。分別有以調查研究、實驗研究、個案 研究、行動研究進行者，顯示提昇學生科學與科學本質態度或成就的影響因素，
包括教師自身的科學本質觀、教師具備的教學信念、科學史教材的運用、合作學 習或探究教學模式的實施或明示教學策略的設計及學生的同儕科學家意象。研究 者以表 2_ 3 簡要列示，並陳述如後。
表 2_ 3 相關研究文獻列表
相關研究文獻 研究方法 提昇科學與科學本質態度或成就
的影響因素
王靜如、張靜儀（2001） 調查研究 教師科學本質觀、教學信念、教學方法
（探究教學）
巫俊明、黃德和（1997） 實驗研究 科學史、教學策略（明示教學）
洪木利、陳和玉與溫武男（1999） 實驗研究 科學史、教師科學本質觀、教學知能、
教學方法（合作學習）
陳淑媛、洪振方（1997） 行動研究 科學史、教學策略（互動討論）
劉振中、熊召弟（2002）；鄭淑妃
（1999）；翁秀玉、段曉林（1998） 個案研究 教師教學知能、教學方法（探究教學）
戰克勝（2006） 行動研究 科學史
張簡明旺、黃志賢與高慧蓮（2002） 行動研究 教學方法（合作學習）
高慧蓮（2006） 行動研究 科學史、教學方法（探究教學）
註：此表由研究者自行彙整
王靜如與張靜儀（2001）參考陳忠志（1998）的建構式教學環境量表、
Burry-Stock & Oxford（1994）的 the Expert Science Teaching Educational Evaluation Model、Implementation of Mentoring Practices to Assist Classroom Teachers Project
（1994）的學習環教師角色和學生角色之陳述，發展「我的科學教室」（My Science Classroom, 簡稱 MSC），調查高屏地區科學學習情境概況，探討小學四、五、六 年級教師科學本質觀、教學信念如何影響教學實務，及剖析其中二位教師前述三 構念間的動態關係，發現教師若未對科學本質相當的瞭解，無法在實務現場中有 適當的呈現；換言之，如將「科學本質觀」視為一種「科學知識」、「科學概念」，
觀」的概念引導，對課程設計而言，是不具科學本質內涵的；反之，教師有進行
「科學本質觀」的知識傳授，卻無相符應的教育信念，及未給予探究式的學習機 會，對教學方法而言，是不具科學探究成效的。
巫俊明與黃德和（1997）以同一教師教授之三個常態分班的五專二年級班 級，計 128 名學生為研究對象，任選其中兩班為實驗組，接受歷史導向物理課程，
其中一位教師明白指出事例內容與科學本質間的關聯，另一則無；第三個班級則 為控制組，接受慣用物理課程。研究結果顯示，加入適量的科學史及教師明白指 出事例內容與科學本質間的關聯，可以增進學生對科學本質的理解；而學生的科 學態度方面，若教師沒有明白地指出事例內容與科學本質間的關聯，可能與慣用 物理課程一樣，出現負面的影響。
洪木利、陳和玉與溫武男（1999）以林陳涌（1996）的 UNOS 量表為實驗組 與對照組的前後測評量工具進行實驗研究，將高二其中三個班級編為控制組，維 持教師慣用的教學方式教學；其它九個班級編為實驗組，分別進行「合作學習 法」、「問答法」、「講述法」的科學史融入高中物理教學，發現教師在課堂上若引 用的科學史料太少，會造成學生的科學本質觀退步；問答法及講述法的分析結果 顯示，教師與其學生的科學本質觀存在正相關，而以學生為中心的合作學習法，
由於學生從同儕觀點較可獲得概念改變的鷹架，因此教師對其學生的科學本質觀 無顯著影響；以教材教法的角度觀之，「合作學習法」在協助學生學習科學本質，
優於其他教學法，但對科學本質觀較佳的學生，接受良好的講述比透過合作學 習，更能促進其對科學本質觀的瞭解；三種教學法運用在科學史融入教學，均有 助於學生學習興趣及思考能力的提昇，且學生也並未因科學史融入學習課程的安 排，減少很多算練習題的機會而影響學習成就；從教師的教學知能方面探討，發 現科學史融入教學需有本身具備較佳的科學本質觀，且受過科學史哲訓練的教 師，搭配適當的教學法及學生學習特質，才能發揮它的功效。且教師的科學本質 的態度對學生的學習成就有不同的影響，在使用相同教學法（合作學習法）的情
況下，偏向當代的科學本質觀的教師的教學有利於高分組的學生，偏向傳統的科 學本質觀的教師的教學有利於低分組的學生。
陳淑媛與洪振方（1997）以「歷史個案研究」（Historical Case Study）、「互動 式歷史小品」（Interactive Historical Vignettes, 簡稱 IHVs）模式，將科學史融入高 中基礎理化課程，過程中提出思考性問題，採詰問方式進行師生、學生同儕間的 互動討論，透過量表、問卷、晤談、作業等等資料蒐集、分析，認為科學史融入 教學不僅提昇學生學習興趣，也增加對科學本質的瞭解程度，此外，互動過程有 助於學生的概念改變或思維精緻化。
劉振中與熊召弟（2002）、鄭淑妃（1999）、翁秀玉與段曉林（1998）針對科 學本質觀偏向當代觀之國小自然科教師進行個案分析，探討個案教師設計傳達科 學本質之教學品質，研究發現在蘊含科學本質的教學氛圍中，學生在科學本質三 向度（科學知識、科學方法、科學事業）均有明顯進展，認為以學生為學習主體，
給予學生觀察現象、互動討論、設計實驗、探究專題、蒐集資料、整合經驗、發 表分享的機會，有助於建立學生正向的科學態度。
戰克勝（2006）採 Rubba & Anderson(1978)編製的 NSKS 量表檢測教學實驗前 後，學生對科學知識本質（無關道德性、創造性、發展性、簡潔性、可驗性、統 整性）瞭解的改變情形，發現北市某明星高中一年級女生對科學知識的「創造性」
本質較缺乏認識﹝成績表現低於平均值﹞，學生多不認為人類可用想像力創造科 學知識之後，採用「互動式科學小故事」（Interactive Historical Vignettes, 簡稱 IHVs）
融入物理課程，則提昇了學生對「創造性」的瞭解，為科學史融入教學對學生在 學習科學本質的成效，提供了成功的例證。
綜合相關研究文獻，高慧蓮（2006）建議教師發展以科學本質為基礎的科學 探究教學整合模組，使學生參與探究式活動後，反思科學本質內涵，提昇對科學
的相關原理、要素，增進對科學本質的瞭解（Khishfe & Abd-El-Khalick, 2002）。 並以小組合作學習的教學策略，增進學生對科學本質的瞭解；運用學生與同儕、
教師互動時，因小組被賦與任務，所衍生之團體榮譽感而積極主動參與學習，經 由溝通論證、邏輯推論、批判思考、重組想法、建構概念，最後達成共識（張簡 明旺、黃志賢、高慧蓮，2002）。
再者，除了透過教師教學素養的外在形塑，使學生對科學與科學本質的態度 或成就有不同的表現外，學生純然背景條件的實質差異，對其自身在科學與科學 本質態度或成就的影響，由下列以學生背景變項為探討重點的調查研究，略可窺 知。
就年級變項來看，張鳳琴（1994）修訂 Rubba and Anderson(1978)編製的 Nature of Scientific Knowledge Scale（簡稱 NSKS）問卷，測得高雄地區公立高中三年級 學生對科學本質的瞭解顯著優於一、二年級的學生，Tsai（2006）也有相同的主 張，而林陳涌（1996）和柳信榮（2003）發現高中學生對科學本質的瞭解沒有隨 年級的增加而顯著增強，另 Huang, Tsai, & Chang（2005）檢視國小五、六年級學 生的科學本質觀有統計結果上的差異，而古智雄與何燿州（2005）以宜花東為研 究範圍，六、七、九年級的學生為研究對象，問卷調查的結果顯示東台灣地區六 年級學生的科學本質觀接近當代觀點，但七、九年級學生的科學本質觀較接近傳 統觀點。
從性別變項分析，林陳涌（1996）符應 AAAS（1994）之 2061 計劃研究報告，
以台北地區 1,670 位高中生為研究對象，採「瞭解科學本質量表」（Understanding of the Nature of Science Scale, 簡稱 UNOS）探討學生的性別、所在學校、就讀年級、
選讀類組，對其科學本質的瞭解程度是否有差異，發現台北地區之學生對科學本 質具備相當程度的瞭解，且高中女生對科學本質的瞭解很明顯的高於男生。Huang, Tsai, and Chang（2005）發現宜蘭縣 71 所學校之國小五、六年級（共 6,167 名）男 生的科學本質觀比女生更偏向當代觀點－－動態性（暫時性）、創造性、批判的
論證型態（質疑性）及受主流價值體系影響。黃萬居與李悅美（2003）的研究，
在性別變項上並無顯著差異，但表示學生對科學本質的瞭解與其自然科學習成就 呈現正相關，此與 Huang, Tsai, and Chang（2005）強調秉持科學本質當代觀點的 學生能發展更好的科學知識架構及學習策略，有雷同的見解。古智雄與何燿州
（2005）主張東台灣地區六、七、九年級的女學生較男學生接近科學本質當代觀 點。Tsai（2006）以 7 所學校、11 個班級，共 428 名台灣高中生為對象進行研究，
分析學生對科學（生物學及物理學）之動態性（暫時性）及創造性本質的認知，
結果顯示男生較女生更為認同物理學之動態性（暫時性）、創造性觀點及生物學 之動態性（暫時性）觀點，且抱持科學（生物學及物理學）之創造性本質觀者。
至於修業類別與學生對科學本質的瞭解之相關，林陳涌（1996）和張鳳琴
（1994）皆主張自然組的學生對科學本質的瞭解顯著優於社會組的學生，林陳涌 並指出表現最佳者多為修生物的第三類組學生。許良榮與柯玉庭（2000）研究師 院生之學術養成背景、對科學本質瞭解程度與其科學本質教學態度的關係，以林 陳涌的 UNOS 量表三向度（科學知識、科學方法、科學事業）進行研究，發現台 中師院數理系的大四生對科學本質及科學知識本質的瞭解優於非數理系學生。此 與 Kimball（1967）的看法不同，其研究顯示大學主修哲學的畢業生比主修科學 者對科學本質有更適當的瞭解。柳信榮（2003）同樣採林陳涌對科學本質的定義，
以南台灣某理工重點高中之全校 3,018 位學生為研究對象，指出選讀類組不是影 響瞭解科學本質之重要因素，統計分析出參加數理資優生甄試的學生對科學本質 的瞭解優於推薦甄選或登記分發者，認為學生入學管道之差異才是關鍵。依前所 論述是否意謂一般課程安排、教材設計，多未直接揭示科學本質內涵，教師可能 須明確點出科學本質與教學內容的關聯，學生始得領略，抑或科學本質係屬高深 的科學概念，於較專門的學術場域才有機會探討？
再者，學生對科學本質的瞭解程度及對科學的態度影響其未來選擇科學為志
稱 SUM）成績較高的十二年級學生，志向偏向理工醫。張鳳琴（1994）闡述對 高中生的了解，主張對科學的態度及對科學工作的評價抱持肯定意見的學生，在 科學方面的表現優於其他學生。另外，莊嘉坤（1999）以社會認同理論的觀點，
進行調查研究，探討科學認同程度不同的國小學生，對科學本質與科學生涯的想 法或知覺，其研究的部分結果顯示，有五分之二以上的學生持有正向的科學與科 學家意象，但不到五分之一的學生意圖成為科學家。
綜合上述，影響學生之科學與科學本質態度的層面廣泛（如圖 2_ 1），唯以 人口變項為據，調查學生在科學與科學本質態度的差異，仍未有定論，且較缺乏 以東部學生為主體的相關研究，因此，本研究即針對不同背景變項的台東區學生 進行研究探討。
圖 2_ 1 影響學生科學與科學本質態度的因素
課程設計(科學史哲)
教學方法(科學探究)
學習成就 學習信念 學習能力
體驗科學探究過程 增進科學概念理解 促進科學思考能力 提昇問題解決能力 加強後設認知能力
提高科學學習動機 增強科學探究能力
強化自然觀察能力
提高討論互動能力
增進發現問題能力
科學事業
正向科學工作評價 肯定科學工作志業 科學本質態度
科學本質態度
增強科學學習態度
背景條件
學校 性別 年級 族群
班級經營
安排教室座位 鋪陳學習情境 營造討論文化 建構科學本質認知
影響學生科學與科學本質 態度的因素
教師 學生
25
第三章 研究設計與實施
第一節 研究架構
本研究採問卷調查法及訪問調查法（王文科，2001），以「學生之科學與科 學本質態度問卷」為工具，探討台東區七、九、十、十二年級學生的科學與科學 本質態度，分析不同背景變項（學校/年級/性別/族群），對其科學與科學本質態 度的影響，繼以之為訪談大綱，瞭解學生在科學與科學本質態度的看法，最後，
以統計分析結果與訪談內容進行解析、比較與詮釋。
第二節 研究假設
依據文獻探討，提出研究假設，不同背景變項（學校/年級/性別/族群）的台 東區國、高中生，他們的科學與科學本質態度存有差異性。
第三節 研究樣本
本研究為初探式研究，研究者選擇台東市區兩所國中及高中為研究基地，針 對七、九、十、十二年級學生，發出問卷 2181 份，回收 1758 份，回收率 81%。
有效樣本結構如表 3_ 1。
表 3_ 1 有效樣本結構
背景變項 代碼或註解 樣本數 有效百分比
〈%〉 背景變項 代碼或註解 樣本數 有效百分比
〈%〉
W 高中 563 32.0 七 348 19.8 N 國中 224 12.7 九 335 19.1 A 高中 512 29.1 十 539 30.7 學校
E 國中 459 26.1
年級
十二 536 30.5
原 275 15.6 男 860 48.9
族群 漢 1483 84.4 性別
女 898 51.1
第四節 研究工具
一、「學生之科學與科學本質態度問卷」
本研究之問卷係引用 Neuhaus, Sandmann, & Chang（2006）發展的「學生之科 學與科學本質態度問卷」，包含「科學知識的來源」、「科學知識的確定性」、「科 學知識的發展性」、「科學知識的驗證性」、「科學研究對社會的重要性」、「對科學 研究工作的熱忱」共六個分量表。前四個分量表採 Conley, Pintrich, Vekiri, &
Harrison（2004）的設計，分量表五係參考 Moore & Foy（1997）之編製，分量表 六為 Neuhaus, Sandmann, & Chang（2006）增補。此問卷採 Likert 量表法，依「非 常同意」、「同意」、「無意見」、「不同意」、「非常不同意」分別給予 5、4、3、2、
1 分，得分越高代表學生對科學本質態度越傾向當代觀點，或對科學的態度採取 正向的意見表示，反之，學生對科學本質態度越傾向傳統觀點，或對科學的態度 採取非正向的意見表示。其中正向題的陳述方式符應當代科學本質觀點或正向的 科學態度，反向題則符應傳統邏輯實證觀點，前者有第 3、4、5、7、10、11、12、
13、14、15、17、18、19、20、21、22、24、25、26、27、28、29、30、35 題，
共計二十四題，分屬後四個分量表；後者有第 1、2、6、8、9、16、23、31、32、
33、34 題，共計十一題，分屬前二個分量表。另有開放式問題（第 36 題）係為 檢視學生對「科學探究」意涵的認知而設計。
此外，以 AAAS（1994）呈現的科學本質內涵與上述學者編製之問卷內容相 互對照（如表 3_ 2），可知綜合 AAAS（1994）與教育部（2003）的二十六項科學 本質內涵中，Neuhaus, Sandmann, & Chang（2006）發展的「學生之科學與科學本 質態度問卷」包含了其中十四項科學本質內涵⎯可複製（重覆）性、受主流價值 體系影響、動態性（暫時性）、可驗性（實證性）、經驗性、STS、研究可信度、
研究多面性、觀察是理論蘊含的、合作的研究模式、批判的論證型態（質疑性）、
統整性、無排他性、侷限性（科學的限制），以及喜愛探究的科學態度。
表 3_ 2 「學生之科學與科學本質態度問卷」的科學本質內涵一覽表
AAAS（1994）和教育部（2003）
之科學本質內涵的解讀
Moore & Foy
（1997）
Conley, Pintrich, Vekiri, &
Harrison（2004）
Neuhaus, Sandmann, &
Chang（2006）
一、可複製（重覆）性 3 3
二、共通性 三、獨特性 四、建構性
五、受主流價值體系影響 3
六、動態性（暫時性） 3 3 3
七、經久性 八、無關道德性
（道德中立）
九、可驗性（實證性） 3 3
十、經驗性 3
十一、STS 3 3
十二、研究可信度 3 3 3
十三、研究多面性 3 3 3
十四、觀察是理論蘊含的 3 3 3
十五、合作的研究模式 3 3
十六、漏斗式研究 十七、批判的論證型態
（質疑性） 3 3
十八、統整性 3 3 3
十九、創造性 3
二十、無排他性 3 3
二十一、侷限性
（科學的限制） 3 3
二十二、累積性 3
二十三、不平等待遇 二十四、倫理關懷 二十五、歷史經驗 二十六、術業有專攻
（科學家身分） 3 3
合計 12 9 14
註：此表由研究者自行彙整
二、「學生之科學與科學本質態度問卷」的效度與信度
〈一〉 專家效度
本研究之問卷係 Neuhaus, Sandmann, & Chang（2006）共同編製，經中譯及效 化問卷的過程，並取得同意後進行施測。
〈二〉 項目分析
為進一步瞭解各題項之適切性，將反向題之答案轉置後，進行項目分析，以 修正的項目總相關〈取絕對值後，小於 .3 者刪除〉、刪題後之 Cronbach's α值〈大 於 .869〉及 CR 值〈取絕對值後，小於 3 者刪除〉，做為篩題準則，符合其中一 項準則之標準即予保留，檢核出第 23 題應予刪除，保留其餘三十四個題項（如 附錄一）。
〈三〉 因素分析
運用 KMO 與 Bartlett 檢定，依據 Kaiser-Meyer-Olkin 取樣適切性量數判斷，
此問卷之 KMO 值為 .926〈大於 .5〉，Bartlett 球形檢定卡方值為 17711.369，自由 度為 561，適合進行因素分析。繼透過主成份分析法，做正交轉軸，抽取最大變 異因素進行分析，萃取出六個成份，其累積轉軸平方和負荷量為 49.310％（如附 錄二、附錄三），故採計六個因素，分別命名為「科學知識的來源」、「科學知識 的確定性」、「科學知識的發展性」、「科學知識的驗證性」、「科學研究對社會的重 要性」、「對科學研究工作的熱忱」。
〈四〉 信度分析
採用 Cronbach's α係數，探討各分量表之內部一致性。上述六個分量表之 Cronbach's α係數分別為 .710、 .654、 .830、 .761、 .635、 .798，顯示各分量表
的信度可被接受。
三、訪談大綱
除問卷施測外，以「學生之科學與科學本質態度問卷」之題項為訪談大綱，
選取各校 8 至 9 位學習成就及背景屬性不同的學生共 33 名〈其中七、九、十、
十二年級學生各 8 至 9 位，男學生 16 位、女學生 17 位，原住民學生 15 位、漢 族學生 18 位〉，安排時間進行個別晤談，以瞭解學生在科學與科學本質態度的看 法。為避免影響學生的看法，過程中盡量不透露對其態度的評價。
第五節 實施程序與步驟
本研究旨在探討台東區七、九、十、十二年級學生在科學與科學本質態度的 差異及看法。經文獻探討、問卷調查施測、資料處理與分析，最後提出研究發現、
結論及建議。研究流程如圖 3_ 1。
圖 3_ 1 研究流程圖
台東區
國高 中生之
科學 與科學
本質 態度調
查研 究
文 獻 探 討
問卷調查＾正式問卷﹀ 訪問調查＾正式問卷﹀ 資料處理與分析 研究結果與討論 結論與建議
訪問調查＾預試問卷﹀
問卷調查＾預試問卷﹀
第六節 資料處理與分析
本研究採用社會科學統計套裝軟體 SPSS12.0 進行資料處理，以單因子變異 數分析或獨立樣本 t 檢定，檢核不同背景變項（學校／年級／性別／族群）的學 生在各分量表的表現是否存在顯著，達顯著水準者，進行事後比較；以卡方檢定 瞭解不同背景變項（學校／年級／性別／族群）的學生在科學與科學本質態度各 題項是否存在差異。另藉由錄音蒐集之半結構式晤談內容，於轉錄為逐字稿，建 立編碼系統後，進行資料分析。每位受訪學生晤談內容的編碼方式如表 3_ 3。
