英国科学教育研究之新方向

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标  题: 英国科学教育研究之新方向《转载》
发信站: 交大资科_BBS (Sat Apr 12 12:35:34 1997)
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                     英国科学教育研究之新方向

   摘要

   　　英国中小学自然科学教师，近年来普遍对教育研究的价值与功能提出质疑，他
   们认为师资训练课程中的教育科目，并非精确的科学，在许多方面都没有清晰无疑
   的定论。教育研究对学校教师似乎只适合发表在学究的冷僻期刊上，和他们的实际
   教学毫不相干。

   　　为了因应来自教师们的挑战，英国科教界集合了教育学者、科学研究者及科学
   哲学家等，群策群力，□试找出合适的方法，期能针对教师的实际需要，使科教研
   究有所突破，行动研究法(action research)便是广泛被采用的一种方法。

   　　本文首先探讨这一趋势的衍生经过，了解这些学者的对谈(discourse)，重新
   认识教育研究对科学教育的价值。为收观摩之效，更描述两个目前在英国推展极为
   出色的研究方案，细加探索，当能掌握英国科学教育研究之最新动态。


   壹、前言

   　　近年来，不管是在教育学术研讨会中或是在教师进修的机构内，英国中小学的
   任教教师对教育研究普遍存有反感，常常提出质疑，因为他们认为这些研究对教师
   教学上的实际需要毫无帮助。换言之，他们认为教育研究鲜能提供教师实用的资讯
   以利於拟订教学策略，或有助於辅导学童之学习。目前尽管有关学习心理学的书籍
   汗牛充栋，且有关学习的研究也一直是教育学者的焦点，但教师们对这些研究结果
   往往具有排斥感，盖因其若非过於偏向理论便是太过抽象，有些则使人感到太冗繁
   ，难以理解。尤有甚者，凡经实验设计严格控制所得结果，适合发表於研究期刊者
   ，或许对学者或研究生有用，但对整天忙碌不已，且工作环境不尽理想的教师们，
   这些研究的吸引力委实有限。加以论文中所使用的语言、术语，更令教师们望之却
   步。其实这些教师们的反应是十分自然合理的，他们的意见应当受到充分的重视，
   试想：绝大部份的教育研究，尽管以学生为受试者，以学校为环境，但仍算是一种
   「纯研究」(pure  research)，往往鲜能指出应如何运用到实际的教学上去。此外
   ，许多教育研究者久已和中小学的教育脱节，无法真正领会老师们的感受，结果使
   得他们无法做些具有实用导向的研究，只好专往学术取向的专题研究发展，难怪对
   教学实际无所裨益。然而，教师的需要却是更实用、更直接，任何研究必须有助於
   使其了解教学，了解学生，使其专业生涯得到帮助。在这片呼声中，教育研究似乎
   必须更弦易辙，作全新改变以为因应，□试新方法，冀能针对教师的实际需要，并
   以教师可理解、愿接受的方式来进行。

   　　英国科学教育界的学者，为了因应时势，纠合教育学者、科学家及科学哲学家
   ，分别从各领域深入探讨如何改善上述情况。他们认为问题□结不只在教育研究者
   本身，也在於对人的看法必须有大幅度的改变才行(Fontana,  1983)。以前依据行
   为主义的教学，教师订定标准，提供外在动机，进行教学并评量学生是否达到教学
   目标。但现今则认知心理学盛行，根据建构主义(Constructivism)，学生是有理性
   和创造性的个体，会主动地对其所居住的世界中各种现象，做出有意义的解释
   (Herron,     1984)。他们重新对George     Kelly所提倡的「个人构念心理学」
   (Personal Construct Psychology, PCP)加以深入理解，并审察其与教育的关联，
   研究如何运用其原理作为兼具理论性与实用性的研究工具(Pope  &  Keen,1981)。
   PCP的中心原理是：「人类乃社会实体的建构者，社会实体存在於人的脑海中，而
   非孤立存於外在世界的客观实体。……每个人都是个别的科学家(personal
   scientist)。」(Kelly,  1955)这种科学哲学的观点，不但突显了知识传递过程中
   师生互动关系的重要性，也改变了对科学知识与科学学习的传统看法。


   贰、科学的本质与学习

   　　科学研究与科学教育的共同目标，均致力於增加吾人对此世界中各物理现象的
   了解，而建立系统性的概念。目前盛行在英国科教界的观念认为：学习科学的历程
   必须和科学家真正从事科学研究的历程力求一致。(Harlen,1985)这也正是Rosalin
   Driver揭橥的「Pupil as a scientist」概念(Driver, 1983)。

   　　当科学家有了新发现或运用现有原理进行更广泛的实验时，科学概念亦随著改
   变。为了解新的事物，科学家便运用现存的概念，并检验其在新的研究领域所能适
   用的程度。检验的结果可能证实目前的理论确实合用，且有助於了解新的情境或观
   察结果，否则即须依据新的研究发现对该理论加以修正，甚或完全予以拒斥。以上
   乃从事科学研究的一般模式：经由实验证据，确立、修正或拒斥科学理论。

   　　根据上述科学研究的模式，Harlen(1985)提出了「学习科学的模式」(a model
   of learning science)强调教学设计必须配合学生的生活经验与已学到的科学概念
   技能，模仿科学家做研究的历程，对教材中的概念，＂重新″予以探讨研究，期望
   学习科学的历程和科学家真正从事科学研究的历程尽量一致。她认为学生经由动手
   做实验(hands-on  activity)，能够建构属於自己的科学概念，这样的科学概念对
   其本身方有意义，因为这是他自己动手做所＂发现″出来的。这种科学概念不再是
   科学家的，不再是大人的，也不再是老师灌输的，而是自己的(ownership  of the
   ideas)。

   　　此一学习的模式涵括三个成份：□学习经验（必须在学生所能理解的□围内且
   又需具有挑战性），□既有概念(the existing ideas)及□过程技能（联结与验证
   的技能）。以上三者息息相关，作为重要的学习准则，方可设计出合宜的学习活动
   ，配合学生已有的经验、概念及技能，并可培养学生的过程技能，如此方能使学生
   增进其运用与验证科学概念的方式。这样的学习历程，才能产生真正的科学知识与
   理解，也才能在日新月异的变迁下因应各种新的发现。这种学习历程是日日新、苟
   日新，绝无止境的。诚如Stephen Hawking(1988)所云：

   　　任何自然科学的理论经常都是暂时性的(provisional)，就某方面的意义来看
   ，它只不过是一个假设(hypothesis)：永远无法加以证明。不管有再多次的实验结
   果与某一理论完全符合，你永远无法确定下一次的实验结果绝不会和该理论相违。
   反之，只要你单单发现有一次实验结果和该理论的预测不相符，则该理论就被推翻
   了。

   　　今日一般人对科学的认识却不是这样子，反而误认科学的本质是(Martin,
   1972)：

   　　－客观的(objective)

   　　－能产生最终极的真理(ultimate truth)

   　　－可证明事物

   　　－具有明确定义且为独特之学科

   　　－有独特的科学方法

   　　－完全不涉及任何价值判断(value-free)

   　　以上这种对科学本质的误解，普遍存在於中小学自然科教师的心□，他们对教
   育研究的苟责非难，莫不皆导源於这种误解。


   参、教育研究对科学教育的价值

   　　那麽，从事科学教育的教师们，应当如何看待教育研究呢？教育研究对他们又
   有些什麽实质的帮助呢？首先，不妨思考一下科学研究和教育研究的主要相似点，
   例如：

   　1.皆致力於更多了解人类的经验：科学著重於了解物质世界并将所得知识应用人
       类生活上；教育研究则重在了解有关教与学两方面的原理、原则，以资应用。

   　2.皆为人类社会的重要资产。

   　3.均广泛采用各种研究方法进行探究活动。

   　4.均奠基於先前所发现的知识与概念上。

   　5.所得知识均是暂时性的(tentative)，经常会受新发现的证据考验。

   　6.皆会受到价值观之左右。

   　7.其研究发现能否被接纳将视社会的接纳程度而影响。(Harlen, 1991)

   　　了解两者的相似点，使我们可以肯定教育研究的价值，教育研究对人类的贡献
   ，一点儿也不亚於科学研究，它们都是人类社会重要的资产。但是这两者之间仍有
   一些不同点，故我们绝不可用对自然科学研究的那种期待，要求教育研究也必须像
   科学研究一样。比方说，严密的实验控制在教育研究中鲜有可能，也并非绝对的要
   求。教育研究的这种限制，使我们更能体会Stenhouse  (1982) 为何将教育研究定
   义为：有系统的研究，并将结果公诸於世(systematic enquiry made public)。

   　　教育研究使我们了解教学和学习的基本原理，以及人类的知识概念怎样获得，
   尽管它并非十全十美，但对於有效地教导学生仍有助益；今日之教育研究则进一步
   帮助自然科教师，藉著充分了解一科学活动的来龙去脉，认识科学概念是怎样形成
   的，方能有效地把该学科教好。科学教育的潮流变成＂参与科学活动″，透过亲手
   操作，学生建构了自己的科学概念。不独如此，英国科教界也运用这种原理，鼓励
   教师「亲手作研究」，教师们成为研究者，在实际教学中去探讨科学教学的种种问
   题。综合上述，教育研究的新方向，在研究人的行为，一方面探讨如何组织适宜儿
   童学习能力的教材，采用适合儿童概念形成的教法，并以系统的科学方法来评量其
   学习结果；一方面则由受过科学教育的中小学教师，亲自参与研究，探讨科学教学
   的种种问题。


   肆、科学教育研究的新方向－两个例子

   　(一)科教行动研究方案(The Science Teaching Action Research Project)

   　　本研究是英格兰中部利物蒲大学的Russell和Harlen两位教授主持，旨在培养
   学生的过程技能。采用行动研究(action  research)，使教师经由实际操作的经验
   ，自己先真正掌握了科学的原理原则，进而希望他们在教学时，能把这些自己建构
   的实际经验，传承到学生身上，使学生也能产生这种「真正掌握科学原理原则」的
   经验。研究的目标在找出帮助国小教师如何教导、鼓励并培养学生使用科学过程技
   能。所要培养的过程技能依定义可分八个□畴(Russell & Harlen,1990)：

   　　观察(observation)

   　　解释数据（寻找规律性，预测）

   　　提出可观测的研究问题

   　　提出研究假设

   　　计划研究步骤

   　　测量

   　　记录

   　　批判性反省


   　　本研究方案分三个阶段进行：

   　1.□集基线数据－首先针对八类过程技能，利用教室观察法，配合纸笔测验和实
       际操作等方法，对学生施与成就评量，然後送交参与研究的五十位老师作为参
       考。

   　2.确定教学目标－教师依据先前的观察，并衡诸本身在课堂教学的实际情况，确
       立研究开始後，本身教学中拟变化且可能实现的目标。

   　3.集思广益－每一位教师将自己所欲改变的目标说出来并由相互讨论中，截长补
       短，予以改良修正。共同设计评量表及观察表，评量後相互比较，以作为教师
       教学的回馈，并判断是否达成所欲的教学目标。在最後这一阶段，每一位教师
       必须与另一位教师合作，并将自己发现有效的教学策略传递给这位伙伴。

   　　在整个方案进行中，学生成就评量与教室观察乃用来提供起始的数据，且不时
   用来当作教师的反馈，因以上的资料较其个人的感觉更为客观，可作为决定的依据
   。本研究方案成果丰硕，可概述如下(Russell & Harlen, 1990)：

   　1.总计有五十位教师参与这项行动研究，他们十分了解自己教学的角色在於帮助
       学生培养科学过程技能。

   　2.他们实际参与研究教学的整个经验，汇整出版成三本书，可正式提供其他教师
       参考，并且在其学区内经由较非正式的座谈与沟通，促进了研究成果的推广。

   　3.参与研究的学童，大大增加了学习的机会与成就。

   　4.就地方教育当局而言，辖区内的教师对科学教学更具信心，且乐於协助其他同
       仁。

   　(二)科学过程与概念之探究方案(SPACE)

   　　本研究方案系由Schilling,  Hargreaves及Harlen等人(1990)合作主持，其目
   标在经由过程技能来培养科学概念，探讨学童之科学概念，并以其作为学习之起点
   。许多研究业已证实儿童本身对其周遭环境中的事物，皆有一套自己的想法，并据
   之以解释自然界中所发现的事物（参见SPACE reports, 1990）。

   　　本研究小组计划人和任课教师合作，确认一些教学策略对日常课堂上的实际教
   学有益。在实际教学时，学生欲习得一科学概念，必须先使其身历其境（或操作、
   或观测），例如在一项研究中，欲探测学生在＂蒸发″(evaporation)这一单元中
   ，如何了解水蒸发时发生什麽现象，则必须让学生亲自观察下列诸现象；水从地上
   的泥坑中消失，湿衣服乾燥……等。在这一个＂经验″的阶段中，学生必须使用文
   字或图形，将所发生的现象详细记录下来，然後全组整理出一个共同的报告，在全
   班共同讨论时，提出报告。这些活动都只不过是平常课堂活动之一部分，但在受过
   训练参与研究的教师心中，这些活动却可提供作为了解每个学生概念发展的好工具
   。

   　　参与本研究计划的教师们，皆因其亲身的经验而起了极大的改变，更可贵的是
   他们认为并非外在的人或事物，促使他们改变，而是因著本身的参与，他们从实际
   的教学研究中，获得了真正的学问，这些知识是不假外铄的，而是他们自身发现的
   ，真正成为他们自身的一部分。

   　　以上所举二例，仅为荦荦大者，全英各地有关类似的研究方案正方兴未艾，蔚
   成风气。此研究方式系以实际教学为基础(classroom-based)，教师成为研究者，
   可提高参与感及成就感，教育研究与教学活动亦可密切配合。尤其可贵的是，它更
   成为科学教师在职进修最有效的一种方式，在每日的教学与研究中，潜移默化，提
   升其科学教育之智能。特别值得推许的是在这波风潮中，科教学者均能热心参与，
   不惮其烦地参与各种研究设计与讨论，提供适切帮助，由於科教学者与教师们密切
   合作，方能产生良好而有用的研究成果。

   伍、结论

   　　长久以来，对一般教师而言，教育研究是毫不相关、遥不可及的东西，是发表
   在冷僻的期刊上却和教学完全脱节的知识。但最近则大有改变，教师们正大力参与
   研究（不拘是在职进修，进修更高学历或者是个人为提升专业的学术研讨会等），
   正因如此，他们在日新月异的变迁中，得以充分运用他人所发表的研究成果。也藉
   著亲身参与研究，学校教师们可针对学校效能、课程分化等学校中所遇到的难题，
   一一研究以求解决。行动研究对政策制订与各阶层的教学均有实际而深远的影响。

   　　在瞬息万变之今日世界中，发展科学教育实乃刻不容缓之务，对学校中之科学
   教学，更需深切留意，盖失之毫厘，则谬以千里也！今日教育之进步神速，吾等必
   须广泛□集资讯，他山之石可以攻错，由英国科教研究发展之动态，反省国内之教
   学现况，或有所裨益也。

   伍、参考资料

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   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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