文 / 林春秀 新竹市立光武國中教師

摘要 　　教師可藉由剖析什麼是科學及科學思考法，引導學生如何透過學習妥善掌握複雜的科學理論與實驗，同時兼具批判思維與獨立思考能力。 書籍ISBN：9789869624404 作者：池內了 譯者：李友君 出版社：經濟新潮社 出版日期：2018年4月

　　科學素養的教學期待學生能以系統觀解決複雜問題，並產生學習遷移而有效創新，學生創新能力奠基於具備定義問題、分析討論，並產出問題解決的策略；以往自然科學的教學內容多是科學家在研究的歷程所發現的成果，現今自然科學教師省思如何透過教學，培養學生建構科學素養的確是一個值得仔細思考的問題。
　　本文推薦池內了(日本名古屋大學名譽教授)所著《科學素養》，文中池內了教授透過回顧科學如何誕生的歷史，再觀察現在進行科學研究的方法，同時思考科學與技術，技術、社會與人類的關係。藉由剖析什麼是科學及科學思考法，引導學生如何透過學習妥善掌握複雜的科學理論與實驗，同時兼具批判思維與獨立思考能力。關於文中所論述什麼是科學及科學思考法說明如下：

一、什麼是科學：

(一)將科學研究依思考擅長的方式分為微分型與積分型：
微分型：能反覆思考問題的細節，憑藉優越的技術解決疑問與困難。
積分型：會觀察研究的流程，同時思考別人尚未注意到的問題，能透過更廣的觀點展望問題。
(二)科學研究法：歸納法與演繹法
歸納法：藉由觀測、觀察和實驗發現其中的共同點和規律。
演繹法：推論基本的原理和定律，應用在具體的現象來了解事物。
(三)科學的架構：自然科學、社會科學、人文科學本質上相同，處理問題的架構為某個自然現象─透過理解背後物質的運動─發現操控運動的定律─發展貫穿定律的原理。
(四)看見╔看不見╝的東西：由於巨觀物質主要由原子分子所組成，因此了解觀測現象最核心的研究課題在於物質本身的結構及運動。

二、 科學思考法：

(一)觀察：透過觀察發現自然現象具有規則，針對觀察現象的「質性研究」能夠歸納為單純模式。
(二)從觀察到觀測：觀測為將觀察所發現有興趣的性質，以某個單位測量及數值化，透過性質量化研究，能進一步客觀比較與整理。
(三)從觀測到實驗：在設定環境的條件下，測量物質的物理或化學性質受環境條件變化的反應。
(四)問「為什麼」：透過觀察、觀測和實驗發現自然現象的規則之後，需思考為什麼這樣的規則會成立。而回答問題的關鍵：(A)思考甚麼物質扮演重要角色(B)思考物質由何種性質所導致(C)思考物質由何種運動和變化所導致(D)思考影響結果決定性的要件為何?
(五)化約論：表面上現象再怎麼複雜，起作用的要素基本很單純，例如巨觀物質的現象能從原子或分子的運動及變化來理解。

　　池內了(日本名古屋大學名譽教授)所著《科學素養》對於科學史發展及科學研究法以有系統的方式，引導初學者如何進行科學學習及透過學習歷程建構能力。科學教師如何透過教學調整讓學生經歷與學習科學家發現問題、解決問題等歷程。
探究式教學補充?

　　以本校單擺實驗為例，課室內的探究教學是培養科學素養可行的教學方式，以往由於國中實驗室測量工具準確度的不穩定，使得學生對學科學實驗數據的收斂討論難度極高，但最近幾年各式的感測器發展，使得課室內探究式教學成效提高許多。圖一是透過課程學生自製的光敏電阻計時器，比對圖二及圖三兩種計時器的實驗結果，傳統碼錶實驗結果很難讓課堂實驗有完整的收斂討論，但數位計時器卻能讓教學成效明顯提升。未來，數位感測器的發展與應用應該能讓自然科的教學有很大不同。

光敏計時器進行單擺實驗(圖一)

碼錶實驗結果(圖二)	光敏計時器實驗結果(圖三)