亞太科學教育論壇，第十一期，第一冊，文章三(二零一零年六月) 蘇詠梅、鍾媚 科學探究中的“不科學” 上一頁 內容 下一頁

研究啟示與建議

上述分析表明，學生經歷了整個科學探究過程，卻不一定能夠內化科學的思維方式。學生可能會把科學探究理解為依照既定環節進行的經驗探索過程，而非將其理解為依據事實證據來建構解釋模型的過程。典型的表現是，在探究開始之初，看似提出了很多疑問和設想，卻無法辨別具探究元素的科學性問題；在開展探究過程中，看似使用不同的方法，詳細收集了很多資料，卻較少質疑資料收集過程及資料本身的可靠性和有效性；在解釋探究結果階段，看似對資料做出了合乎情理的解釋，卻不能正確的評估事實證據，而代之以主觀臆斷的規律或結論。為此，將科學本質教學顯性化（explicit），使學生有意識地建立“科學思想是基於證據形成的解釋模型”的現代科學本質觀（見圖1），是當前科學探究教學需要努力的方向，同時也是有效提升學生的科學素養的重要途徑 (Giere, 1991)。

圖1 科學思想的產生過程 (Giere, 1991)

若要實現這一目標，教師在引導學生開展科學探究活動時，需要注意以下幾個方面：

（一）以提出問題為引子，增進學生對探究類型的認識

提出可通過科學調查研究能回答的問題是進入探究之路非常重要的一步。由於學生缺少對科學探究類型的認識，往往無法將探究意圖具體化，或者不加區分地將各種問題列入探究計畫書。科學探究的目的在於尋找對自然現象或事物的合理解釋，針對不同的探究主題，可以採取了不同的探究方式 (Waston, Goldsworthy & Wood-Robinson, 2000)，包括：

• （1）公平測試（fair test），如探究“哪種果汁醃過的豬肉柔軟程度最高”；
• （2）分類與鑒別（classifying and identifying），如探究“這是什麼品種的植物”；
• （3）尋找規律（pattern seeking），如探究“杯中的水量對敲打音調有什麼影響”；
• （4）探索（exploring），如探究“根據什麼特徵判斷一個柳丁裡面的橙肉片數”；
• （5）設計與製作（making things or developing systems），如探究“怎樣製作自動灑水器”；
• （6）模型探究（investigating models），如探究“封閉玻璃容器是如何維持裡面的生命體？

在計劃與設計階段，倘若教師能夠給予適當的提示，讓學生認識不同的探究主題及相應的探究類型，則可以引導他們轉換問題的提出方式，縮小探究的內容範圍，篩選出可探究的科學性問題。

（二）以證據概念為核心，發展學生的科學探究能力

在科學探究過程中，學生懂得運用各種方法和技能開展探究，如選擇不同的資料收集方法，運用公平測試的原理，使用測量工具等，但往往不能獲取充分、合理的資料以回應探究問題。可見，單純地將探究能力理解為某種方法技能，並不能?明學生認識科學探究的意義所在 (Millar, 1989)。換句話說，如果學生心中沒有證據的概念，無論其經歷多少次探究過程，只能進行程式化的科學探究。證據概念是關於科學證據的有效性（validity）和可靠性（reliability）的認識，前者指探究所得證據必須能很好地回答探究問題，後者指所得證據必須足夠（Gott & Duggan, 2003）。儘管如何獲得合理的證據對於學生來說是一個很大的挑戰，但是教師可以根據學生的認知水準，以提問的方式讓學生注意證據的有效性和可靠性。例如：

• 在選擇資料收集方法的時候，提出：使用這些方法技術獲得的資料是否真的可以回答之前提出的問題？
• 在設計探究測試的時候，提出：所有相關的變數都已經充分考慮到了嗎？
• 在進行測量的時候，提出：不同的測試時間、時間間隔、測量範圍以及儀器的選擇等因素是否會對所得結論產生影響？等等。

（三）以辯護論證為平臺，提升學生的科學思維能力

科學探究是一個知識探尋的過程，如何協調證據和理論（解釋）之間的關係是科學思維能力的集中體現。從本次分析來看，學生在根據已有證據事實形成合理解釋方面還存在一定困難，特別是在探究結果與猜想假設不一致的情況下，學生常常忽略反例或否定實驗過程的有效性以維持預設判斷。面對這些情況，教師應該及時提醒學生注意證據的評估，保持理論與證據的一致性，將探究結果限制在所得證據的解釋範圍之內。一直以來，科學探究更多地被描述為動手做而非動腦想，相應地，事實證據的發現過程常常受到重視，而探究結果的解釋和評價則被忽略 (Driver, Newton & Osborne, 2000)。把科學視為一種論證(science as argument)，鼓勵學生對所得證據和探究結果進行論證和解釋，這不僅可以讓學生充分認識證據在探究中的重要性，還可以讓學生更清晰地認識到證據和理論的區別，增進他們對科學本質的認識。為此，在形成解釋階段中，教師應該引導學生從多元的角度思考問題，鼓勵學生進行文本解釋（interpreting texts）、權衡證據（weighing evidence）、評估其它可能的解釋（assessing alternatives）、評價科學主張的解釋力度（evaluating the potential viability of scientific claims）等，讓學生就探究過程和結果提出質疑和批判 (Osborne, Erduran, Simon & Monk, 2004)。正如Kuhn（1992）所言：只有確認另一種解釋的不合理，才有可能確定科學解釋的合理性。