2005年5月13日 星期五

科學素養的歷史演進

1957 年蘇聯成功的發射了 Sputnik 人造衛星昇空,為人類進入太空時代寫下了序章,此舉造成冷戰時期美國全國極度的震撼,激起各界對於科學教育再次的重視,並針對當時的科學教育提出了一連串的檢討與改進之建議。

在此氛圍下,Hurd 首度提出了『科學素養』一辭提醒美國國人對科學教育問題應有重視。在 1958 年發表的一篇名為『科學素養:對美國學校的意義(Science Literacy: Its Meaning for American Schools)』的文章中,Hurd提到:『科學家必需提供自身的經驗,以幫助年輕一代的美國人明白科學素養發展的潛在重要性』,他並呼籲人們:『縮小美國在科學上的卓越成就及不良的科學素養間的鴻溝』(江德川,2000; DeBoer, 2000; Hurd, 1958; Laugksch, 2000)。

何以 Hurd 認為年輕一代必需發展個人的科學素養呢?Hurd解釋科學素養的重要性在於具有科學素養使個人『瞭解科學的研究過程,知道這些研究過程是人類想像力與自然定律的結晶,其目的是為了解決所面臨的問題』,而且知道這所遭遇的問題中有許多『與社會改變有關』(Hurd, 1958)。

Hurd 對於科學素養所下的定義顯示其所在的時空環境,他重視科學的原因乃是科學的工具價值,因此特別注重科學的研究過程,希望提供學生一個解決問題強而有力的工具。

DeBoer 進一步指出 Hurd 希望藉由年輕一代普遍學習科學而產生整體的文化力量,以使美國有足夠的力量能與其他國家相較高下 (DeBoer, 2000)。除了經由科學的學習產生直接的文化力量外,Laugksch 認為尋求一般大眾對於科學的支持是 Hurd 與 1950 年代後期的其他研究者重視科學素養的原因。

他們假定民眾具有的科學素養水準越高,對於科學研究的支持程度就越高。科學的發展需要眾人的支持,要人們支持其發展,則有賴人們對科學有最基本的瞭解,知道科學家所進行的研究為何,方能對科學的研究與發展予以正面的評價,並給予支持 (Laugksch, 2000)。

假若一個國家之人民對於科學未能有基本的瞭解,則國家之科學研究發展在未能獲得人民支持的情況下必無法順利拓展;需待國民先具備若干程度之科學素養,科學發展方能在此沃土上生根發芽,提昇人民之科學素養成為促進國家科學發展之工作要項之一 (科學素養能夠提昇民眾對科學研究支持度的假設後來獲得了研究者證實,Durant, Evans, 與 Thomas 和 Einsiedel 的研究均發現,當人們擁有越多的科學知識,其對科學的評價越趨正向,也越願意支付更多的費用提供科學研究,因此提昇民眾的科學素養除了形成一股文化力量外,尚能進一步促使科學的發展)(Durant, Evans, & Thomas, 1989; Einsiedel, 1994)。

進入 1960 年代後,沿續了 Hurd 對於科學研究過程的重視,科學教育社群越來越著重科學知識及科學研究技能的戰略價值。雖然 Hurd 在 1958 年的文章提醒人們需關注科學與社會變遷的關聯性,但 1963 年美國科學教師協會 (National Science Teachers Association) 請科學家與科學教育者述說心目中『科學素養』所需涵納的內容,調查發現祇有少數人重視科學與社會之間的關係,多數科學家與科學教育者認為具有『科學素養』意同『廣泛的瞭解各個科學學門中的知識』,DeBoer 以為這個現象反映出 Sputnik 衛星所造成的長期影響,使1960年代人們普遍抱有『瞭解了科學概念,就能將國家的經濟與軍事能力都步上軌道』的信念 (DeBoer, 2000)。

因為人們信念的改變,使 1960 年代的科學教育目標也由 19 世紀以來所著重的培養個人獨立思考能力轉變為培養學生對於科學研究過程的瞭解。科學家開始介入教材設計的工作,所設計的課程內容側重將科學家由自然世界發現的原理原則引介給學生,並以實際操作的方式讓學生學習進行科學研究所必要的技能,而很少提及日常生活應用科學的方式。這些以科學研究過程為基礎而設計的教案呈現出科學家進行研究時的雛形,如此呈現的原因在於希望能透過模擬的科學研究情境,吸引更多優秀的學生進入科學研究領域 (DeBoer, 2000)。

對於科學研究過程的重視到了 1970 年代後有了轉變,科學教育學者開始體認到科學教育不顧及學生的興趣與需要,而將所有的努力用以提昇學生的科學研究技能似乎非明智之舉,因此對 1960 年代的教育方針做了一些調整。研究者認為科學素養定義不應僅著重於科學知識與科學過程技能,科學與社會間的關係,及科學的應用都是需要重視的部份,於是科學課程中再次導入科學的應用與科學造成的社會議題,使學生瞭解科學並非祇是單純的事實背誦,科學所引發的倫理、價值問題也需要學生投注等量的關注 (DeBoer, 2000)。

經過整個 1960 年代與 1970 年代對於科學教育的努力後,美國最終發現所獲致的成效並不如預期,人們在 1970 年代末期與 1980 年代初期逐漸感受到來自他國的競爭壓力。首先,包括臺灣、日本、南韓、新加坡在內的亞洲國家經濟能力快速成長,而且在全球貿易市場上的角色漸趨重要。

這些亞洲國家在全球市場上對美國施予的經濟壓力使美國感到自身經濟競爭力與工業龍頭地位已是岌岌可危。為了挽救自身所面臨的經濟困濟,美國將希望寄託在國內的科學教育上,希望科學教育的成功能夠帶來工業的突飛猛進,將國家由經濟泥沼中拉拔而出 (DeBoer, 2000; Laugksch, 2000)。

然而在1983年,美國國家教育卓越委員會 (National Commission on Excellence in Education) 所發表一份報告書卻讓這個希望破滅。報告中指出美國在科學與工業方面的研究成就持續降低,而美國中學生在國際學科成就比賽中的名次大幅落後其他國家,尤其是數學與科學二科落後其他國家更多。

經濟競爭力的下滑,原先被寄予厚望的科學教育成就亦不佳,委員會認為美國已是面臨救亡圖存的『危難之邦 (A Nation at Risk)』了。為了挽救美國所面臨的科學教育窘境,委員會建議學生的語文、數學、科學及社會科學等基礎學科成績需嚴格要求,此外,學生也應學習電腦與外國語(DeBoer, 2000; Laugksch, 2000; National Commission on Excellence in Education, 1983)。

在美國國家教育卓越委員會提出『危難之邦』報告書的前一年,美國科學教師協會提出一份對科學教育改革的建議書,這一份建議上承 1958 年 Hurd 所重視的科學與社會的關係,提議在科學教育中應以科學-技學-社會 (Science-Technology-Society, STS) 為教學重心。美國科學教師協會提出 STS 教學的目的在於使學習者能具備科學素養,瞭解科學、技學與社會之間的關係,知道此三者之間彼此相互影響,而且對三者之間如何相互影響有基本的概念,進而將知識應用於日常生活中。

在美國科學教師協會提出 STS 概念後,科學教育學者普遍接受 STS 為『科學素養』一個面向,一個具有科學素養的成人應該都能瞭解科學、技學對社會帶來的影響,科學價值中立的傳統信念必需破除,唯有如此,人們才能真正稱得上是有科學素養。而在 1983 年『危難之邦』報告書提出後,人們對於科學及其社會責任的重視,也讓 STS 的重要性隨之增加(DeBoer, 2000; Laugksch, 2000)。

對於美國科學教育的成效不佳,老布希總統在 1989 年簽署了『美國 2000』議定書 ("America 2000" agenda) ,宣示以提昇教育水準促使美國學生的科學成就領先其他國家,且使美國的國家競爭力迎頭趕上(DeBoer, 2000; Devlin, 1998)。

同一年,美國科學促進協會 (American Association for the Advancement of Science) 發表 2061 計劃 (Project 2061: Science For All Americans),提出全面的科學教育改革計劃。在 2061 計劃中,美國科學促進協會亦對STS給予相當的重視,認為一個具有科學素養的人必需瞭解科學、數學與技學是人類活動的結果,對人類有其益處亦有負面影響(American Association for the Advancement of Science, 1990; DeBoer, 2000)。

從上述討論中可知,雖然科學教育的目的 -- 培養具有科學素養的公民 -- 未曾改變,但科學素養一詞自 1958 年由 Hurd 提出後,歷經數個不同時期,其意義也有些微更異。Hurd 意指的具有科學素養的公民除能知道基本的科學概念,尚需能瞭解科學與社會的關係。

而 1960 年代的科學教育者並不重視科學與社會間的關係,他們在乎的是科學課程是否能夠培養進行科學研究的人才,因此科學課程成為科學家培育場,一般大眾的需求因而受到忽視。1970 年代人們發現 1960 時期的科學教育忽視了大眾的需求,因此試圖扭轉科學教育的方向,但此努力至 1980 年代仍未成功,美國科學教師協會因此於 1982 年提出 STS,希望科學教育更加貼近民眾日常生活中,使國民能感受學習科學的意義,從而提昇國民科學素養。

1989 年的『美國 2000 議定書』與『2061 計劃』以一個更嚴格的科學課程標準來確保民眾所擁有的科學素養,意即『美國 2000 議定書』與『2061 計劃』所言之『科學素養』標準較之往昔更加嚴苛。前述二項在提出後持續發揮其影響力,1990 時期科學教育者仍不斷的討論科學教育的改革方案,時至今日科學教育的改革仍是一個受到重視的議題。

ps: 本文是我碩士論文中的一部份。我已將論文置上 www.slideshare.net 提供線上閱讀。如果連線速度較慢,請從這裡下載我的論文參考。

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