我的教育哲學與教學實踐（2021.1）

寫於2021年一月，對教育的想像與實踐，會隨著經驗不斷變化，本文僅作為教師專業成長歷程之記錄。

文章大綱

壹、前言
貳、一位師培生的衝擊
參、學生需要學什麼？21世紀關鍵能力
肆、高中科學教育之目標
伍、探究教學法
陸、108課綱與探究教學法
柒、知識不重要了嗎？知識在探究教學中扮演的角色
捌、探究教學法的課程設計

壹、前言

一位來自南投、滿腔熱血的高中生，在高中時體會到教會同儕的快樂，並感受到老師對學生強大的影響力，為了成為物理老師，學測申請了六個學校的物理學系，後來上了中央大學物理學系。一年後，這位熱血的高中生會進入師資培育中心，開始接觸各式各樣的教育理論、思想，他對教育的認識會完全被翻轉，對於教育的目標、教師的角色、學習的意義，會完完全全地改變。

貳、一位師培生的衝擊

大二時我修了一門課程，生涯規劃，但是這門課對我影響最深的並不是課程內容，而是課程要求的閱讀書籍。那時我們組選擇了《教出競爭力：劇變未來，一定要教的七大生存力》，作者東尼．華格納（Tony Wagner）是哈佛大學「變革領導中心」的主持人，書中寫道，全球化與資訊爆炸性成長的二十一世紀，一切都非常快速地變動，知識翻新的速度指數成長，但當世界正在快速變遷時，我們的教育卻沒有改變，學生在學校的目標還是學會許多的知識，以及在考試中選出「標準答案」，我們正在用舊的教育思維，教學生過去的知識，卻期待學生適應未來的生活，更何況我們根本無法預測未來會長什麼樣。

未來全球快速變遷，有很多工作都會被機器給取代掉，哪些工作特別容易被取代呢？工作內容愈重複、愈簡單，不需要創新、可以用sop處理的事情，基本上很快就會先被取代了。剩下來的工作又分成兩種，一種是機器難以取代的，這種工作需要不斷創新應變，工作內容難以用sop處理，因此機器難以勝任，而這種工作通常也需要高度的專業，而且不斷與時俱進、終身學習，確保自己不被快速變遷的世界甩掉。除此之外，還有另外一種工作不會被取代，這種工作雖然也重複、也簡單、也可以用sop處理，但是薪水偏低，開發機器的成本比人力勞動的成本還高，所以老闆寧可雇用便宜的打工人力，這類工作通常比較沒有保障，因爲容易取代，你不接受低薪會有其他人接受，換句話說，老闆沒什麼理由幫你加薪。我想，教師應該都希望自己的學生成為不易被取代的人，選擇更有挑戰性、更有趣、更能獲得成就感的工作，同時或許還能附帶好一點的生活品質。

那時我意識到：原來世界不一樣了，過去那些我引以為傲，讓我考上中央大學的學習方式、考試技巧，在未來的社會中可能完全派不上用場。那麼在這個變動的世代，如果不教那些知識，那要教什麼？學生需要什麼才能夠適應未來的世界？而這些東西究竟要怎麼教？這些是我接下來兩年半，一直試圖解決的問題，這篇文章的內容，也是我目前為止找到的答案。

參、學生需要學什麼？21世紀關鍵能力

面對快速改變的世界，知識灌輸顯然不是現在的學生需要的，那究竟哪些能力，能夠幫助這些學生適應未來的世界呢？美國二十一世紀關鍵能力聯盟（Partnership for 21st Century Skills）提出四項二十一世紀關鍵能力：分別是批判思考（Critical thinking）、溝通（Communication skills）、團隊協作（Collaboration）、創造與創新（Creativity and innovation），取四個能力的第一個英文字母，簡稱為「4C能力」，其內涵在網路上有大量資料，有興趣的朋友可以去找來看。

應該不會有人否認這些能力的重要性，但是進入到實務層面，就會有很多需要討論的問題了。4C其實很像在打高空砲，聽起來很厲害、很重要，但是要怎麼教？能力有辦法教嗎？知識不重要嗎？如何評量？評量方式公平嗎？以下文章想先把討論的範圍限縮到「臺灣高中科學教育」（畢竟超過這個範圍，我可能也沒辦法論述得很清楚）。

肆、高中科學教育之目標

首先必須有一個認知，高中科學教育不是神，所以沒有辦法包山包海，不可能上完高中的自然領域課程就完全精通以上四種能力，不過我們仍然希望盡可能地包含這些能力。

所以我開始問：以目前分科教學分科評量的制度，高中物理教師應該教學生什麼？我認為最重要的是「科學家的思維模式」，科學活動是一個不斷提問、探究、尋找答案、解決問題的歷程，科學家需要批判地看待證據和研究資料，以前人的研究文獻作為基礎，運用大量推理論證，提出創新的解釋或解決方案，大部分的問題需要和其他領域的專家合作，因此也需要強大的團隊合作能力。

參考許多書籍、論文以及108課綱之後，我收斂出我心目中的高中科學教育目標：

1. 自學能力：學習科學知識的「方法」

2. 批判思考能力：批判地看待證據與資料

3. 推理論證能力：基於證據提出符合邏輯的推理與主張

4. 創造力：針對問題提出創新的解釋或解決方案

5. 表達能力：把自己專精的內容清楚傳達給他人

6. 建立科學本質觀：了解科學的本質，知道科學的貢獻與限制

伍、探究教學法

我認為，想要學習科學家的思維模式，模仿科學家做的事是最快的方法，那麼什麼是科學家在做的事呢？中正大學哲學教授陳瑞麟在新書《人類怎樣質問大自然》中，從科學的「目的」與「心理」兩個角度，試圖說明科學的本質為何：

科學是從人們為了解答針對自然現象或事物的疑問，並使用「天性」與「合理的自然因果」的觀念來提出解答的求知活動中發展出來的——這是一種目的論式的定義。（陳瑞麟，2020，p.143）

「純粹地想知道」是一種心理態度，它並非為了任何外在目的，而是單單為了滿足自己內在的求知欲。「想知道」來自好奇心與驚異感——這就是科學的心理起源（陳瑞麟，2020，p.143）

科學起源於人類對外在環境觀察而產生的好奇心，人類提出問題：「為什麼？」，接著展開一系列的探究，試圖找尋一個內在一致的解釋模型。

Science is fundamentally about explaining phenomena by determining how or why they occur and the conditions and consequences of observed phenomena. (Katherine L. McNeill, Joseph Krajcik,2008,p.121)

科學是不斷「解釋現象」、「探討現象成因」的歷程，科學即是探究。如果科學即探究，那麼在科學教育上，就應該以學生為主體，讓學生不斷問問題、找答案，也就是所謂的「探究教學法」。在探究的歷程中，學生可以學習建構知識、解決問題，像個科學家一樣思考。對教師而言，探究教學必須設計仿真的情境，讓學生在與他生活經驗相關的情境中發現問題、解決問題，並在過程中持續透過對話、提問，來引導生手思考與探究。在探究教學中，我們在意的是學生尋找答案的歷程，而非最終的標準答案，因此所有合理的發想、推論都應該被他人考慮，提出想法的人也有責任提出證據、試著證實他的想法，在整個探究的過程中模擬「科學家社群」從事的科學活動。下文會再進一步詳述探究教學法的實施方式。

陸、108課綱與探究教學法

前文從時代變遷談到4C關鍵能力、高中科學教育目標，再說明科學教育方法應該以「引導學生經歷科學探究」的探究教學法為基本框架，接下來我想把討論主題拉到剛上路第二年的108課綱。

新課綱以建構主義為基本哲學概念，這個立場的教育哲學認為：知識是在學生的親身經驗中被建構出來的，也就是「知識的灌輸」這件事是不成立的，必須讓學生在情境中探索、拓展自己的經驗，最終探索出新的知識，教育哲學進一步影響教材教法，所以才會出現「探究式教學」。這一次的教改，在哲學上其實有很大的改變，在學習各種新教學方法、教師社群、公開觀議課之前，教師的教育哲學應該要先被翻轉，教師的工作不再是知識的傳遞者，而是「學習經驗的設計師」。

自然科領綱中描述本領域的學習重點內涵如下：

一、提供學生探究學習、問題解決的機會，並養成相關知能的科學探究能力。

二、協助學生了解科學知識產生方式，養成應用科學思考與探究習慣的科學的態度與本質。

三、引導學生學習科學知識的核心概念。

簡單來說，就是「探究、科學態度和知識」，亦描述一個以探究為根本的教學藍圖。學習是主動建構意義(meaning-making)的過程，學生必須在探究歷程中建構科學知識的意義，並後設檢視自己的探究歷程，進而發展科學探究的能力、態度與科學本質觀。

而自然領域在課程方面，也作了很大的更動，除了過去的物理、化學、生物、地科，12學分的必修課中多了4學分的「自然科學探究與實作課」，此課程沒有課本、沒有進度壓力、沒有考試，就是希望教師能夠在無後顧之憂的情況下，教學生更重要的能力和態度。

柒、知識不重要了嗎？知識在探究教學中扮演的角色

這或許是讀者看完我提出的高中科學教育目標後，第一個想到的問題：「知識不重要了嗎？」雖然探究教學的核心教學目標並非知識，但我認為知識並非完全不重要，而是扮演的腳色與過去不同了。

目前高一物理必修課的目的是學習「物理發展的精神與傳承」，課綱中提到應以「物理學家發想過程的故事為主、基礎物理通才知識為輔」。雖然高一物理把大部分的數學推導都拿掉了，只剩下定性的物理描述，我覺得這是一大進展，但是以高一每週兩節物理課來說，這些「知識」還是非常多，也就是說，物理課的部分課程目標（大量學科知識），似乎與探究教學法的目的是互相衝突的。

使用探究教學是為了培養學生看見問題、透過邏輯釐清問題脈絡，並試圖根據證據提出解決問題的較佳答案，為什麼要強調較佳？因為探究的過程，不應該是在追求標準答案，而是現有證據之下，追求邏輯較嚴謹、推論較合理的答案。 而物理課要教的學習內容，要求學生最終一定要學會標準答案，「用探究教學法教標準答案」本身就是一個矛盾的概念，在探究教學中要求標準答案的結果，就是一個不真實的探究歷程。

如果探究教學是新課綱的主軸，卻又不能用探究教學法來教標準答案，那這些標準答案在新課綱中，到底有沒有容身之處？它們到底扮演什麼角色？

怎麼樣把對於過去的認識，轉譯成為可以有效處理未來問題的工具？或許，我們可以拒絕把過去的知識當作教育的唯一目的(the end)，而只強調其作為一項手段(a means)的重要性。(約翰‧杜威著，單文經譯注，2015，p.123)

這是杜威在其教育著作中闡述的論點，杜威在這邊給出他的答案：過去的知識、或者說這些標準答案，是讓學生學習「探究與思考」的工具。如果我們將這段話解讀為「讓學生探究出標準答案，只是標準答案不是唯一目的，更重要的是探究與思考」，因而認為「標準答案要放在探究的終點」，那一定會產生很大的衝突。但杜威其實並沒有特別強調標準答案的位置，因此知識未必要放在探究的終點，放在探究的起點或探究的過程可能更加恰當，它只是一個工具，可以是學生用來探究「課本以外的問題」的工具。

知識是一個學習能力的媒介，知識可以做為解決複雜問題的背景或基礎，可以做為練習表徵轉換的工具，知識生產歷程（科學史）也可以做為教師設計學生學習經驗時的框架，更進一步地，學生可以透過科學史更了解科學的本質。過去的知識是一個很好用的工具，但對高中生來說，這些科學知識只是「一項手段，而非目的」。

捌、探究教學法的課程設計

實施要點

探究教學法的實施分成以下三大要點，其中兩項是課堂前的工作，另外一項是課堂中的工作。

一、課堂前

1. 目的或預期：你的探究教學之目的為何？你期待學生經歷什麼樣的學習或思考歷程？

2. 課程設計：如何設計提問？如何引起足夠強烈的動機，讓學生發自內心「想要探究這個問題」？讓學生的學習從「問題」出發，將文本閱讀放在提問之後，或許能夠讓學生更積極的與文本對話。

二、課堂中

引導討論：在帶探究的過程，我們無法預想到學生可能提出的所有想法，因此當學生提一個新的問題或意見時，教師必須快速判斷是否將此問題拉出來全班討論，而課程的目標便作為判斷依據，如果學生的問題會引發偏離課程目標的討論，那就勇敢告訴學生「這個問題可能會讓我們偏離主題」，也別忘記肯定學生的提問。不過比起引導學生的技巧或方法，探究教學中更重要的是「提問的設計」，教師的提問必須精確、足夠困難而必須集思廣益，而且必須緊扣課程目標，一個好的問題，應該能夠引發不偏離主題的探究。設計問題是一個大哉問，想了解更多的人可以參考《核心問題：開啟學生理解之門》這本書。

科學探究的簡單框架

下文先分享理論與教學方法的部分，以 Science As Inquiry In The Secondary Setting 中提供的科學探究框架為基礎，對應到台北市課督林春煌老師提供的一系列提問技巧。

在 Science As Inquiry一書中，作者提出一個科學探究的框架：

科學探究從觀察現象開始，形成why-question—為什麼會產生這個現象？接著嘗試「根據現有的證據」、對此現象的成因提出一個解釋（你可以稱它為科學說明或者假說），這個解釋一定會有某些「假設」，如果假設成立，此解釋就更可能是正確的，因此下一步就是設計實驗來「檢驗假設」。

當然，上述的探究框架並不是一個線性的流程，可以注意到，我強調提出解釋時，必須要「根據現有的證據」，而探究過程中，證據可能會不斷地出現，所以每個新證據的出現，都會讓探究者必須回頭檢視自己的「解釋」是否合理、是否有"base on evidence"。

引導式探究課程設計模組

林春煌老師設計的引導式探究教學模組（以蝶豆花為例），似乎也可以被納入上述的探究框架中。課程從觀察一部製作蝶豆花的宣傳短片開始，每個人先自己提出三個和影片相關的問題，再和小組分享、討論，選出小組最好奇、認為最有創意的問題交給老師。

接著老師帶著全班一起檢視這些問題，透過對話來釐清學生真正想問的問題和問題背後的假設，並且請學生將問題寫完整，寫成適合進行科學探究的問題（好的問題），同時把學生的問題分類，相同的問題放在一起。此時，黑板上應該會有許多好的科學問題，老師便可以請每一組挑一個最有興趣的問題，這個步驟能夠讓學生對問題更有擁有感，也就是說學生會真的很想解決這個問題。

探究活動進行到這邊，都還在「發現問題」，接下來才會進入到規劃、研究的部分，我們會在大海報上完成我們的實驗記錄，完成圖如下。

在完成「假設」和「實驗設計」後，會先進行一次跨組分享，一半的組員留在原地，向別組解釋自己的實驗設計，在解釋的過程找到自己邏輯或實驗設計的缺陷；另一半的組員則移動到另一組，幫別組檢視實驗設計。

下表試著將探究理論與課程設計實務結合，以了解在特定探究階段，教師可以如何引導學生：

科學探究框架	引導式探究課程設計模組（林春煌老師）
觀察現象	播放影片、學生觀察
形成why-question	提出問題、小組分享、教師帶著全班收斂問題、小組挑選問題
根據現有證據提出解釋(假說)	教師帶著全班收斂問題
提取假設	寫於大海報
設計實驗以檢驗假設	寫於大海報
進行實驗獲得更多證據	實驗後將實驗結果、數據貼到大海報
支持或否定假設	產生結論支持或否定假設

參考文獻

東尼．華格納（2012），宋偉航譯。教出競爭力：劇變未來，一定要教的七大生存力。臺北：方言文化。

劉湘瑤（2018）。論自然科學課程綱要中的「素養」內涵。科學教育月刊，413，2 - 9

陳瑞麟（2020）。人類怎樣質問大自然：西方自然哲學與科學史，從古代到文藝復興。新北：八旗文化。

教育部（2018）。十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校-自然科學領域。臺北：教育部。

約翰‧杜威著，單文經譯注（2015）。經驗與教育。新北市：聯經。

Julie Luft, Randy L. Bell, Julie Gess-Newsome. (2008). Science As Inquiry In The Secondary Setting. Arlington:NSTA.