撰稿者 黃建銘 蔡執仲 楊郁鴻

一、由科學哲學來看科學實驗課程

從課程發展的歷史脈絡來看，是從Tyler的現代主義的課程觀，認為教育的目的先於經驗，學習是特定意圖的、指導的和控制的結果，到Dewey認為教育的目的來自經驗的活動過程，而學習是活動後所產生的觀點。其中演變的趨勢是由封閉到開放、由簡單到複雜、從知識「量」的累積到「質」的轉型變革（蔡有財、黃芳裕，1996；王紅宇，1999）。也就是說，在課程上不再侷限於以連續性及直線性的方式去設計，反而是去強調蘊含其中的不確定性，強調自我組織的過程，而實驗課的實施方式正符合目前的後現代的課程設計理念。

此外，自然科學課程與其他學科最大的不同，就是在其課程的安排中，有實驗課這個課程。而實驗課是指在特殊設備的教室裡，學生參與各種物質與現象的探究，並利用特定的資源及技術來解決問題；而在此課室的情境中，教師扮演極為重要的角色，是學生是否能夠有效學習的重要關鍵（Tamir,1992）。

二、良好實驗教學的精神

老師在設計ㄧ個好的實驗教學時，其內容及其精神所應包含的條件如下：

（1）、瞭解學生在學習之前所擁有的不同型態及內容的先備知識以及與科學知識

的差距為何？

（2）、針對學生的先備知識來設計實驗的課程內容及實施流程。

（3）、實驗教學時所產生的實驗結果，若未經學生間的溝通協商過程以及對結果的詮釋，其並不具有任何的意義。

三 、實驗教學過程要點

張惠博（1993）所提出實驗教學的過程要項有下列幾點：

（1）、實驗前的簡介與討論：

1. 對於實驗活動的內容，要加以清楚的說明，不應僅僅提供講義而已。

2. 說明或示範合適的步驟。

3. 確定學生對於實驗前的活動是否已經瞭解。

（2）、實驗中：

1. 對於每一實驗分組或組內的學生，應確實督導並瞭解他們的實驗進程。

2. 不要把注意力僅投注於少數幾組或其中某一部份學生。

3. 在學生實驗開始之後，要盡快的瞭解每一組實驗的進展狀況，並應確定每組都開始進行探究，並朝正確的方向進行。

4. 準備若干問題，用來檢驗學生是否做對或朝正確方向進行。

（3）、實驗後：

1. 要準備一些問題，用來幫助學生對於實驗作總結或進行分析。

2. 對每次的實驗，應作ㄧ個歸納性的說明。

而由此三個條件以及實施過程的要項中我們可以發現，實驗課的實施，是一連串動態且緊湊的過程，除了充滿了許多學生間的社會性互動外，還需要學生的高度自律以及良好的合作態度。其實施成效，也受到課前教材、實驗器材的準備、教師的行為、如何處理學生發問、協助學生解決困難的技巧等的影響，而這些都需要教師作好教室經營，才能夠增加學生的學習成效。

四、實驗教學與班級經營

從楊永華、邱文純（1994）的研究中指出，一般的初任或是實習教師較無法控制學生的活動進度，並且學生在實驗室的秩序並不好。Sanford（1984）以及Grossman（1992）提出，教師如果沒有良好的教室管理技巧，實驗室內的活動是紊亂不堪的，有時教師為了幫助少部分的同學，導致無法注意到大部分的同學所有的不合宜行為；學生所能夠達成任務目標的成果有限，並且容易使整個教學環境變得危險。Sanford（1984）提出實驗課與一般課程在教室經營上的最大不同是在於：（1）、實驗分組時，學生的行為的確較一般班級教學難以掌握。（2）、教師對於班級經營的考慮，會影響到教師對課程的安排及計畫。因此，在實驗室的教學活動，要更為注意班級經營的技巧。

實驗課的班級經營與一般課室的經營方式其最大的不同，是在於實驗課時必須要以小組分組的方式進行；此外，某種程度的談話聲以及走動是被允許的，因此其課室的外貌所呈現的是一定程度的紛擾，因此，教師如何做好教室管理，使學生將注意力集中於探究的主題之上，是班級經營的重點。Beasley（1983）針對實驗分組中教師管理行為與學生的學習參與作了研究。從其研究中可以發現，如果教師針對學生個別的需求來加以指導，甚至花過多的時間與小組產生互動，而此班級學生的學習參與意願及其行為均屬低落的。因為教師無法注意全體，掌握整體的課室情境及教學氣氛。因此，如果教師能夠除了給學生適當編組外，並對學生能夠注意並監督其工作達成度，則對於學生的參與程度有大幅的提升功效。如此的作法，則是要以小組為單位，授予某種程度的自主權，賦予學生更多的學習責任以及培養更多的自制能力。

　

五、實驗課中常規(自我約束能力)的建立

要如何做好在實驗室中的課室經營，在教室裡的春天（金樹人譯，1994）這本書的第五章－目標導向型中提到德瑞克斯的教室經營理念，在我認為是適合於實驗室的課室經營中加以運用。書中提到，其主要概念分為下述幾點：

1. 強調常規的建立不是建立於對學生的處罰之上，而是建立於學生對於自我本身的約束能力之上。

2. 民主的老師提供穩定的輔導與領導，並允許學生在制訂規則時有發言權。

3. 每位學生都有歸屬的需求，他們需要身份地位與認可。他們大部分的行為都顯示為了這種需要而努力。

4. 偏差的行為反映出偏差的信念，為了尋求認可，不擇手段。

5. 不良行為與四種錯誤的行為目標有關：獲得注意、尋求權力、尋求報復與表現無能。

6. 教師應該能確認學生錯誤的行為目標，避免給予增強。

7. 教師應該盡力鼓勵學生的努力，但要避免對他們的工作或人格特質給予稱讚。

8. 教師要讓學生知道：不當的行為總是會引來令人不愉快的結果。

在德瑞克斯的主要概念中，首先提及的是常規的建立。在實驗室中，許多教師將其大部分的精力耗費在課室安全的維持與實驗進度的控制之上（黃文吟、張惠博，1994）。如果教師能夠建立教室的常規，則教師能夠將大部分的精力投入於教學、引導學生討論以及對實驗成果形成共識的部分。而教室常規的建立首先要要求學生去遵守實驗室以及教師所制訂的規則，並由一些強制性的要求下轉形為由學生自己遵守規定，加深學生的內在動機，形成學生個人的行為模式。這對於學生進行社會化以及與他人互動的過程中，是非常重要的。因此，建立實驗室的常規是非常重要的，因為其除了產生約束個人行為的能力外，並能夠加入與社會互動的協商及溝通的能力。德瑞克斯提出建立教室常規之前，必須要讓學生有下列幾點的概念：

1. 學生必須要對自己的行為負責。

2. 學生必須尊重自己與他人。

3. 學生有責任去影響他人表現適當行為。

4. 學生有責任知道教室裡的常規與影響。

由上可知，ㄧ個具有常規的課室，是由教師與學生相互「治理」的課室環境，其規則的形成、訂定與遵守，是必須經由一連串具邏輯的理性過程後所產生的，也就是說在課室之中並無絕對的權威者，老師在其中所扮演的角色在早期是ㄧ個約束者的角色，要求學生要具有一定程度遵守規矩的能力，待其形成後，教師也成為課室之中的參與者以及文化形成的共同制訂者。而這樣的課室，就是ㄧ個具有民主精神的課室，也就是符合社會建構主義的教學理念與科學本質觀以及探究式的實驗情境。

六、民主式實驗室的面貌

因此，最後，藉由德瑞克斯對於ㄧ個具常規的民主課室所提出的特徵，來作為ㄧ個自然科學的實驗室所應擁有面貌的敘述。其提到ㄧ個課室中應有的面貌是：

1. 秩序。

2. 限制。

3. 堅定與親切。堅定顯示尊重自己。親切則顯示尊重他人。

4. 學生參與制訂與維持班級規則。

5. 來自教師的領導。

6. 邀請合作－消除師生之間或是學生之間的競爭。

7. 對團體的歸屬感。

8. 藉由瞭解行為的責任與結果，自由去探究發現和選擇可接納的行為。

七、實例舉偶

　

狀況一：小明和小華在分組做化學實驗的時候不認真做，一開始只是高聲交談，到後來竟拿實驗器材玩了起來，其他部分同學也跟著小華和小明玩了起來，整個實驗室亂亂哄哄的……

假如你是老師會如何解決？首先，老師要先弄清楚小華和小明他們的目標導向是什麼，是尋求注意還是尋求權力，然後老師表示出自己對這種行為的憤怒，「我見到你們這樣玩實驗器材感到很憤怒，實驗室做實驗的地方，實驗器材是拿來做實驗的，不是拿來玩的。」然後把小華和小明隔開到不同組，或告訴他們假如他們選擇繼續玩，那麼他們放學後就必須留下來獨自完成實驗，並且告訴全班假如大家能不吵鬧的好好做完實驗，那麼實驗課最後的二十分鐘就是大家的自由時間。

狀況二：林老師是初任教師，在上實驗課的時候，總是疲於奔命的給學生個別指導，並且一個步驟一個步驟的講明實驗步驟，林老師在段考的時候發現一些實驗課的東西大部分的學生還是不懂，而且每次上實驗課的時候都亂糟糟的，學生也愈來愈把實驗課當成說話課或聊天課，對於這一點林老師感到很苦惱。

假如你是林老師，你會如何解決？林老師必須先改變實驗室的上課方式，因為他忙於個別指導，所以無法掌握整個實驗室的狀況，當他對一個學生個別指導時，實驗室變成無政府狀態，學生知道假如自己不問問題就不會受到注視，所以在林老師的實驗室中，大部分的學生並不受到注視而表現無能，說話聊天，沒有學習慾望，而那些發問的學生，因為林老師不給予提示、引導而依照步驟教，學生沒有思考空間，所以不易理解。

實驗室中最需要注意的第一個是安全，第二個就是如何使學生熱衷做實驗，並發生有意義的學習。所以林老師一開始就必須建立明確的實驗室常規，而在講解實驗步驟必須清楚的說明而且示範，在學生開始分組做實驗巡視各組時，不可以把注意力都放在某一組或某一個人上，學生發問只需要給予引導，讓學生思考，而且這樣才會有時間注意到學生是否專心，是否有危險的犯規行為(化學實驗室有強酸和強鹼，物理實驗室有雷射)，發現學生有違反常規的行為時，針對學生行為立即表示關注，讓學生知道自己隨時隨地都是受到注視的。

八、參考文獻

　

張惠博（1993）：邁向科學探究的實驗教學。教師天地。62：12-18。

　

金樹人譯（1994）：教室裡的春天：教室管理的科學與藝術（C. M. Charles, Building Classroom Discipline＜Forth Edition＞）。張老師文化，台北。

　

黃文吟、張惠博（1994）：職前物理教師對於實驗教學認知的研究。科學教育。183-207。

　

楊永華、邱文純（1994）：實習教師與資深教師在實驗教學上的異同。教育研究資訊。2（5），90-110。

　

蔡有財、黃芳裕（1996）：以後現代科學哲學理念探討職前理化教師省察表徵。第十二屆科學教育學術

研討會論文彙編，31-39。

王紅宇譯（1999）：後現代課程觀 （William E. Doll, A Post-Modern Perspective on Curriculum）。桂冠，台北。

20(8),713-719.

　

Grossman, P. L.（1992）. Why models Matter: An alterate view on professional growth in teaching. Riview of Educational Research, 62(2),171-179.

　

Sanford, J.P. (1984). Management and organization in science classroom. Journal of Research in Science Teaching, 21(6), 575-587.

　

Tamir, P.（1992）. Characteristics of laboratory exercises included in science textbooks in Catalonia（Spain）. International Journal of Science Education, 14（4）,381-392.