英國科學教育研究之新方向 |
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發信人: Vanessa.bbs@bbs.cis.nctu.edu.tw (西風), 信區: education
標 題: 英國科學教育研究之新方向《轉載》
發信站: 交大資科_BBS (Sat Apr 12 12:35:34 1997)
Origin: cc.ntnu.edu.tw
英國科學教育研究之新方向
摘要
英國中小學自然科學教師，近年來普遍對教育研究的價值與功能提出質疑，他
們認為師資訓練課程中的教育科目，並非精確的科學，在許多方面都沒有清晰無疑
的定論。教育研究對學校教師似乎只適合發表在學究的冷僻期刊上，和他們的實際
教學毫不相干。
為了因應來自教師們的挑戰，英國科教界集合了教育學者、科學研究者及科學
哲學家等，群策群力，嚐試找出合適的方法，期能針對教師的實際需要，使科教研
究有所突破，行動研究法(action research)便是廣泛被採用的一種方法。
本文首先探討這一趨勢的衍生經過，了解這些學者的對談(discourse)，重新
認識教育研究對科學教育的價值。為收觀摩之效，更描述兩個目前在英國推展極為
出色的研究方案，細加探索，當能掌握英國科學教育研究之最新動態。
壹、前言
近年來，不管是在教育學術研討會中或是在教師進修的機構內，英國中小學的
任教教師對教育研究普遍存有反感，常常提出質疑，因為他們認為這些研究對教師
教學上的實際需要毫無幫助。換言之，他們認為教育研究鮮能提供教師實用的資訊
以利於擬訂教學策略，或有助於輔導學童之學習。目前儘管有關學習心理學的書籍
汗牛充棟，且有關學習的研究也一直是教育學者的焦點，但教師們對這些研究結果
往往具有排斥感，蓋因其若非過於偏向理論便是太過抽象，有些則使人感到太冗繁
，難以理解。尤有甚者，凡經實驗設計嚴格控制所得結果，適合發表於研究期刊者
，或許對學者或研究生有用，但對整天忙碌不已，且工作環境不盡理想的教師們，
這些研究的吸引力委實有限。加以論文中所使用的語言、術語，更令教師們望之卻
步。其實這些教師們的反應是十分自然合理的，他們的意見應當受到充分的重視，
試想：絕大部份的教育研究，儘管以學生為受試者，以學校為環境，但仍算是一種
「純研究」(pure research)，往往鮮能指出應如何運用到實際的教學上去。此外
，許多教育研究者久已和中小學的教育脫節，無法真正領會老師們的感受，結果使
得他們無法做些具有實用導向的研究，只好專往學術取向的專題研究發展，難怪對
教學實際無所裨益。然而，教師的需要卻是更實用、更直接，任何研究必須有助於
使其了解教學，了解學生，使其專業生涯得到幫助。在這片呼聲中，教育研究似乎
必須更弦易轍，作全新改變以為因應，嚐試新方法，冀能針對教師的實際需要，並
以教師可理解、願接受的方式來進行。
英國科學教育界的學者，為了因應時勢，糾合教育學者、科學家及科學哲學家
，分別從各領域深入探討如何改善上述情況。他們認為問題癥結不只在教育研究者
本身，也在於對人的看法必須有大幅度的改變才行(Fontana, 1983)。以前依據行
為主義的教學，教師訂定標準，提供外在動機，進行教學並評量學生是否達到教學
目標。但現今則認知心理學盛行，根據建構主義(Constructivism)，學生是有理性
和創造性的個體，會主動地對其所居住的世界中各種現象，做出有意義的解釋
(Herron, 1984)。他們重新對George Kelly所提倡的「個人構念心理學」
(Personal Construct Psychology, PCP)加以深入理解，並審察其與教育的關聯，
研究如何運用其原理作為兼具理論性與實用性的研究工具(Pope & Keen,1981)。
PCP的中心原理是：「人類乃社會實體的建構者，社會實體存在於人的腦海中，而
非孤立存於外在世界的客觀實體。……每個人都是個別的科學家(personal
scientist)。」(Kelly, 1955)這種科學哲學的觀點，不但突顯了知識傳遞過程中
師生互動關係的重要性，也改變了對科學知識與科學學習的傳統看法。
貳、科學的本質與學習
科學研究與科學教育的共同目標，均致力於增加吾人對此世界中各物理現象的
了解，而建立系統性的概念。目前盛行在英國科教界的觀念認為：學習科學的歷程
必須和科學家真正從事科學研究的歷程力求一致。(Harlen,1985)這也正是Rosalin
Driver揭櫫的「Pupil as a scientist」概念(Driver, 1983)。
當科學家有了新發現或運用現有原理進行更廣泛的實驗時，科學概念亦隨著改
變。為了解新的事物，科學家便運用現存的概念，並檢驗其在新的研究領域所能適
用的程度。檢驗的結果可能證實目前的理論確實合用，且有助於了解新的情境或觀
察結果，否則即須依據新的研究發現對該理論加以修正，甚或完全予以拒斥。以上
乃從事科學研究的一般模式：經由實驗證據，確立、修正或拒斥科學理論。
根據上述科學研究的模式，Harlen(1985)提出了「學習科學的模式」(a model
of learning science)強調教學設計必須配合學生的生活經驗與已學到的科學概念
技能，模仿科學家做研究的歷程，對教材中的概念，〝重新〞予以探討研究，期望
學習科學的歷程和科學家真正從事科學研究的歷程儘量一致。她認為學生經由動手
做實驗(hands-on activity)，能夠建構屬於自己的科學概念，這樣的科學概念對
其本身方有意義，因為這是他自己動手做所〝發現〞出來的。這種科學概念不再是
科學家的，不再是大人的，也不再是老師灌輸的，而是自己的(ownership of the
ideas)。
此一學習的模式涵括三個成份：①學習經驗（必須在學生所能理解的範圍內且
又需具有挑戰性），②既有概念(the existing ideas)及③過程技能（聯結與驗證
的技能）。以上三者息息相關，作為重要的學習準則，方可設計出合宜的學習活動
，配合學生已有的經驗、概念及技能，並可培養學生的過程技能，如此方能使學生
增進其運用與驗證科學概念的方式。這樣的學習歷程，才能產生真正的科學知識與
理解，也才能在日新月異的變遷下因應各種新的發現。這種學習歷程是日日新、苟
日新，絕無止境的。誠如Stephen Hawking(1988)所云：
任何自然科學的理論經常都是暫時性的(provisional)，就某方面的意義來看
，它只不過是一個假設(hypothesis)：永遠無法加以證明。不管有再多次的實驗結
果與某一理論完全符合，你永遠無法確定下一次的實驗結果絕不會和該理論相違。
反之，只要你單單發現有一次實驗結果和該理論的預測不相符，則該理論就被推翻
了。
今日一般人對科學的認識卻不是這樣子，反而誤認科學的本質是(Martin,
1972)：
－客觀的(objective)
－能產生最終極的真理(ultimate truth)
－可證明事物
－具有明確定義且為獨特之學科
－有獨特的科學方法
－完全不涉及任何價值判斷(value-free)
以上這種對科學本質的誤解，普遍存在於中小學自然科教師的心裏，他們對教
育研究的苟責非難，莫不皆導源於這種誤解。
參、教育研究對科學教育的價值
那麼，從事科學教育的教師們，應當如何看待教育研究呢？教育研究對他們又
有些什麼實質的幫助呢？首先，不妨思考一下科學研究和教育研究的主要相似點，
例如：
1.皆致力於更多了解人類的經驗：科學著重於了解物質世界並將所得知識應用人
類生活上；教育研究則重在了解有關教與學兩方面的原理、原則，以資應用。
2.皆為人類社會的重要資產。
3.均廣泛採用各種研究方法進行探究活動。
4.均奠基於先前所發現的知識與概念上。
5.所得知識均是暫時性的(tentative)，經常會受新發現的證據考驗。
6.皆會受到價值觀之左右。
7.其研究發現能否被接納將視社會的接納程度而影響。(Harlen, 1991)
了解兩者的相似點，使我們可以肯定教育研究的價值，教育研究對人類的貢獻
，一點兒也不亞於科學研究，它們都是人類社會重要的資產。但是這兩者之間仍有
一些不同點，故我們絕不可用對自然科學研究的那種期待，要求教育研究也必須像
科學研究一樣。比方說，嚴密的實驗控制在教育研究中鮮有可能，也並非絕對的要
求。教育研究的這種限制，使我們更能體會Stenhouse (1982) 為何將教育研究定
義為：有系統的研究，並將結果公諸於世(systematic enquiry made public)。
教育研究使我們了解教學和學習的基本原理，以及人類的知識概念怎樣獲得，
儘管它並非十全十美，但對於有效地教導學生仍有助益；今日之教育研究則進一步
幫助自然科教師，藉著充分了解一科學活動的來龍去脈，認識科學概念是怎樣形成
的，方能有效地把該學科教好。科學教育的潮流變成〝參與科學活動〞，透過親手
操作，學生建構了自己的科學概念。不獨如此，英國科教界也運用這種原理，鼓勵
教師「親手作研究」，教師們成為研究者，在實際教學中去探討科學教學的種種問
題。綜合上述，教育研究的新方向，在研究人的行為，一方面探討如何組織適宜兒
童學習能力的教材，採用適合兒童概念形成的教法，並以系統的科學方法來評量其
學習結果；一方面則由受過科學教育的中小學教師，親自參與研究，探討科學教學
的種種問題。
肆、科學教育研究的新方向－兩個例子
(一)科教行動研究方案(The Science Teaching Action Research Project)
本研究是英格蘭中部利物蒲大學的Russell和Harlen兩位教授主持，旨在培養
學生的過程技能。採用行動研究(action research)，使教師經由實際操作的經驗
，自己先真正掌握了科學的原理原則，進而希望他們在教學時，能把這些自己建構
的實際經驗，傳承到學生身上，使學生也能產生這種「真正掌握科學原理原則」的
經驗。研究的目標在找出幫助國小教師如何教導、鼓勵並培養學生使用科學過程技
能。所要培養的過程技能依定義可分八個範疇(Russell & Harlen,1990)：
觀察(observation)
解釋數據（尋找規律性，預測）
提出可觀測的研究問題
提出研究假設
計劃研究步驟
測量
記錄
批判性反省
本研究方案分三個階段進行：
1.蒐集基線數據－首先針對八類過程技能，利用教室觀察法，配合紙筆測驗和實
際操作等方法，對學生施與成就評量，然後送交參與研究的五十位老師作為參
考。
2.確定教學目標－教師依據先前的觀察，並衡諸本身在課堂教學的實際情況，確
立研究開始後，本身教學中擬變化且可能實現的目標。
3.集思廣益－每一位教師將自己所欲改變的目標說出來並由相互討論中，截長補
短，予以改良修正。共同設計評量表及觀察表，評量後相互比較，以作為教師
教學的回饋，並判斷是否達成所欲的教學目標。在最後這一階段，每一位教師
必須與另一位教師合作，並將自己發現有效的教學策略傳遞給這位伙伴。
在整個方案進行中，學生成就評量與教室觀察乃用來提供起始的數據，且不時
用來當作教師的反饋，因以上的資料較其個人的感覺更為客觀，可作為決定的依據
。本研究方案成果豐碩，可概述如下(Russell & Harlen, 1990)：
1.總計有五十位教師參與這項行動研究，他們十分了解自己教學的角色在於幫助
學生培養科學過程技能。
2.他們實際參與研究教學的整個經驗，彙整出版成三本書，可正式提供其他教師
參考，並且在其學區內經由較非正式的座談與溝通，促進了研究成果的推廣。
3.參與研究的學童，大大增加了學習的機會與成就。
4.就地方教育當局而言，轄區內的教師對科學教學更具信心，且樂於協助其他同
仁。
(二)科學過程與概念之探究方案(SPACE)
本研究方案係由Schilling, Hargreaves及Harlen等人(1990)合作主持，其目
標在經由過程技能來培養科學概念，探討學童之科學概念，並以其作為學習之起點
。許多研究業已證實兒童本身對其周遭環境中的事物，皆有一套自己的想法，並據
之以解釋自然界中所發現的事物（參見SPACE reports, 1990）。
本研究小組計劃人和任課教師合作，確認一些教學策略對日常課堂上的實際教
學有益。在實際教學時，學生欲習得一科學概念，必須先使其身歷其境（或操作、
或觀測），例如在一項研究中，欲探測學生在〝蒸發〞(evaporation)這一單元中
，如何了解水蒸發時發生什麼現象，則必須讓學生親自觀察下列諸現象；水從地上
的泥坑中消失，濕衣服乾燥……等。在這一個〝經驗〞的階段中，學生必須使用文
字或圖形，將所發生的現象詳細記錄下來，然後全組整理出一個共同的報告，在全
班共同討論時，提出報告。這些活動都只不過是平常課堂活動之一部分，但在受過
訓練參與研究的教師心中，這些活動卻可提供作為了解每個學生概念發展的好工具
。
參與本研究計劃的教師們，皆因其親身的經驗而起了極大的改變，更可貴的是
他們認為並非外在的人或事物，促使他們改變，而是因著本身的參與，他們從實際
的教學研究中，獲得了真正的學問，這些知識是不假外鑠的，而是他們自身發現的
，真正成為他們自身的一部分。
以上所舉二例，僅為犖犖大者，全英各地有關類似的研究方案正方興未艾，蔚
成風氣。此研究方式係以實際教學為基礎(classroom-based)，教師成為研究者，
可提高參與感及成就感，教育研究與教學活動亦可密切配合。尤其可貴的是，它更
成為科學教師在職進修最有效的一種方式，在每日的教學與研究中，潛移默化，提
昇其科學教育之智能。特別值得推許的是在這波風潮中，科教學者均能熱心參與，
不憚其煩地參與各種研究設計與討論，提供適切幫助，由於科教學者與教師們密切
合作，方能產生良好而有用的研究成果。
伍、結論
長久以來，對一般教師而言，教育研究是毫不相關、遙不可及的東西，是發表
在冷僻的期刊上卻和教學完全脫節的知識。但最近則大有改變，教師們正大力參與
研究（不拘是在職進修，進修更高學歷或者是個人為提昇專業的學術研討會等），
正因如此，他們在日新月異的變遷中，得以充分運用他人所發表的研究成果。也藉
著親身參與研究，學校教師們可針對學校效能、課程分化等學校中所遇到的難題，
一一研究以求解決。行動研究對政策制訂與各階層的教學均有實際而深遠的影響。
在瞬息萬變之今日世界中，發展科學教育實乃刻不容緩之務，對學校中之科學
教學，更需深切留意，蓋失之毫厘，則謬以千里也！今日教育之進步神速，吾等必
須廣泛蒐集資訊，他山之石可以攻錯，由英國科教研究發展之動態，反省國內之教
學現況，或有所裨益也。
伍、參考資料
Driver, R. and Erickson, G. (1983) Theories in action: some theoretical
and empirical issues in the study of students' conceptual frameworks in
science. Studies in Science Education, Vol.10, pp.37-60.
Fontana, D. (1983) New perspectives on classroom learning. British
Educatioal Research Journal, 9 (2), pp.167-171.
Harlen, W. (1985) Teaching and Learning Primary Science. London: Paul,
Chapman Publishing.
Harlen, W. (1991) Research in the service of science teachers. Paper
presented at the ASE meeting, Aberdeen.
Hawking, S.W. (1988) A Briek history of time, London: Bantam Press.
Herron, J.D. (1984) Using research in chemical education to improve my
teaching. Journal of Chemical Education, 61 (10), pp.850-854.
Kelly, G.A. (1955) The Psychology of Personal Constructs. New York:
Norton.
Martin, M. (1972) Concepts of science education: A philosophical view.
Glenview, IL: Scott, Foresman and Co.
Murphy, R.J. and Torrance, H. (eds.) (1982), Evaluating Education:
issues and methods.London: Haeper and Row.
Pope, M.L. & Keen, T.R. (1981) Personal construct psychology and
education. London: Academic Press.
Russell, T. and Harlen, W. (1990) Assessing children in the primary
classroom: Practical Tasks. London: Paul Chapman Publishing.
Schilling, M, Hargreaves, L., & Harlen, W. (1990) Assessing children in
the primary classroom: Written Tasks.London: Paul Chapman Publishing.
SPACE reports (1990) Evaporation and Condensation. Liverpool: University
Press.
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在教育中,
我們需要的是遼闊的視野與樂觀的展望,
不僅要察覺生命的美與奧妙,
更要尊重每一個生命的獨特性!!
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