科学教育

科学教育（英语：Science education）简称科教，其施行理念为传授及分享科学内容，研究领域则为含括科学之教育范畴，教育针对的目标可以是儿童、学生或者社会上的成年人等个人或团体。狭义的科学教育是指有关数学、物理、化学、生物、地球科学等之教学，以及与这些教学有关的课程、教材、教法、教具、评量、师资培训等研究工作与活动。广义的科学教育包含学校科学教育与社会科学教育，是培养并提高全民科学素养的教育，使全民了解科学概念、训练科学方法、培养科学态度，让每个人都能够适应现代生活的教育。科学教育范畴包括探讨科学内容、社会科学部分的教育学；教授内容则通常包括生物学、化学、物理、地球科学及空间科学等科学领域。科学教育也是一个科际整合领域。

## 各国发展历史

### 欧美

第一个被认为在英国公立学校担任科学教师的人是威廉·夏普（William Sharp），他在1850年离开拉格比公学之前将“科学”纳入了课程（之后便离开了）。据说夏普建立了一个教授科学的教育模组，并用于整个英国的公立学校中。

接下来，英国科学促进会（BAAS）于1867年发表了报告，开始推动“纯科学”教学以及培养“科学思维习惯”。BAAS强调了将中等科学教育作为预专业训练（pre-professional training），而通过这种方式，BAAS的成员可以为未来做好准备。进步主义教育运动则是一种透过科学进行智力训练培养的意识形态。

由于缺乏合格的教师，科学的教学在初期的发展速度缓慢。关键的发展则是在1870年，第一所伦敦学校委员会成立，该委员会进行了学校课程的讨论与规划；另一个关键则是国家为了培养训练有素的科学教师而开设了专门课程。托马斯·亨利赫·胥黎是这两件事情的重要关键人物。另外，约翰·丁达尔也在物理科学教育方面具有相当程度的影响力。

美国的科学教育在1890年代标准化之前一直是分散的主题。在公民科学与预专业训练两种意识形态的激烈辩论之下，美国的科学课程逐渐发展起来。1892年，在佛罗里达州，一个由30名重要中学与大学中教育工作者的会议中，国家教育协会任命了一个十人组成委员会，该委员会有权订定美国中学教授的主要科目，并招开未来的委员会会议。当时这个十人委员会由哈佛大学的Charles Eliot担任主席，成员则为十名皆为男性的教育工作者。十人委员会之后并召集了九个课程的委员会，包括拉丁文、希腊文、英语、其他现代语言、数学、历史，公民治理、政治经济学以及科学委员会。其中科学课程又设有三个不同的委员会，分别是：（1）物理学、天文学与化学委员会；（2）自然史委员会；（3）地理委员会。每个委员会同样由十名来自大学、师范学校与中学的主要专家组成，分别在美国不同地点召开，三个科学委员会选在芝加哥地区举行了为期三天的会议，并将最终结果提交回最上层的十人委员会。1894年，全国教育学会（NEA）公布了这些委员会的工作成果。

根据十人委员会的说法，高中的目标是让所有学生学好如何生活、并为他们的自身福祉与社会福祉做出贡献。另一个目标是让要读大学的学生为成功的大学生活做好准备。该委员会也支持公民科学方法，并聚焦于智力训练，同时于进入大学时参考学生在科学研究中的表现。

### 中华民国

1945年十一月，军政部部长陈诚、次长兼兵工署署长俞大维经由曾昭抡（西南联合大学化学系教授），邀约吴大猷（物理系教授）与华罗庚（数学系教授），商谈建立国防科技之大计，以及筹设原子能研究所的可能性。很显然地，当时政府期望透过科学的力量以增强国家的军事能力，但吴大猷直陈“我国科学毫无基础，国防高级科技更非一蹴可及，我们只能由培育人才着手。”，颇令陈诚失望。然而陈、俞二人还是采纳了吴大猷的建议，向学教借聘以上三位教授，遴选并率领数理化资优青年数人出国研习，由军政部支予两年的费用，于次年七月乘船赴美研习考察，是为中华民国科学教育之滥觞。

1957年，在中央研究院第二次院士会议中，吴大猷对政府提出了发展学术、培植人才、订定方针、开展全盘性计划的建议，并以〈如何发展我国的科学〉一文，发表在《中央日报》上。该文首先略谈科学的意义，他认为物理、化学、天文等通常称之为科学者，只是“科学的几种特例，广义的科学“不仅是人类已获得的知识，而是包括对知识的继续深入探求，继续的修正，继续的扩张；包括对事物求知，求更深了解的态度和精神；包括进行求知求了解的方法……”。而吴大猷对于国家发展科学的建议，其内容如下：

我们以为科学对国计民生、国防等诚有直接关系，但我们不可以纯粹应用的观点做为发展我国科学的原则。因为使民富国强的，只是科学的应用部分，而应用科学，往往只是科学发展中一些枝节副产物。如从纯应用或纯现时观点来定国家科学大致方针，自会忽略科学之权益，而作局部性、纯技术的发展。……一个国家的科学着重点应是广义的科学。广义的科学包括应用的科学。以发展广义的科学为原则，自然包括现实的观点，但仅顾到现实的观点以发展广义的科学，则不能达到真正的目的。

他肯定科学对于国家的富强有正面的影响，但科学于国家中的发展不应该是以富国强兵为导向，而是以知识的探索为发展主轴。他还表示：“最好是学府研究不受工业支配；学府给学生基本研究态度的训练；政府和工业应尊重学府的自由，让学府单独做知识的追寻探讨，不要迫学府参与做原子武器……”，可以从中看出，虽然当时吴大猷希望科学的发展是以培训人才、知识的探索为主轴，但国家仍旧期望透过科学加强军备，尤其是原子武器方面。

吴大猷的观点甚获当时是中研院院长的胡适欣赏，他希望吴把他的想法具体地写成建议书，吴大猷立即草拟了一份建议书提供给胡适。后来胡适筹组的国家长期发展科学委员会（长科会），具体地向政府建议以吴大猷为基础的“国家长期发展科学计划纲领草案”，该草案于1959年通过后使得中等科学教育计划得以纳入美援科学计划中。

#### 科学教育目标

中华民国之国民教育，以培养德、智、体、群、美五育均衡发展的健全国民为目的。在此教育目的之下，中华民国中小学科学教育，以培养并提高科学素养的国民为目标，即透过学校科学教育，使学生能够运用科学概念、科学方法和科学态度来解决日常生活所遭遇的问题，期能适应现代生活。吴大猷先生（国家科学委员会）对国高中的科学教育目标的叙述：在国高中阶段，科学教育的目标，系启发学生求知兴趣，引导其了解科学的基本观念、知识及方法，训练其养成研究的习惯及逻辑，审别的态度及能力。使继续学习科学者有一良好的初步基础，其不习科学者亦得一个现代国家公民所应有的基本知识，及对科学方意义的认识。至于科学教育的规划需考量以下四点：一、国家的进程与远程需要；二、文化的现代与传统特性；三、科学的本质与特性成分；四、学生的生理与心理状况。

#### 施行理念与实务

民国三十八年台湾光复时，依照大陆使用的小学课程标准，在国小设“自然”学科，内容包括自然现象、生活需要及卫生常识三部分。由于科学技术的急速发展，民国五十一年教育部将“自然”列为小学中高年级的教学科目，使国小学生能够较早接受科学教育。民国六十一年七月，教育部成立国民小学科学教育课程实验研究委员会，负责小学科学课程的研究计划、指导、审议、评鉴工作。国民小学自然科学课程的哲学基础是根据下列理念：一、小学自然科的教学必须是学生的兴趣为中心的科学活动；二、小学自然教学理必须训练科学方法；三、培养正确的科学态度；四、发展科学概念。

除此之外，在进行科学实验时应以学生“做中学”作为中心理念。让学生进行实验最大的意义在于使学生能够直接接触到事物及现象，因为能够直接接触到现象，学生才能正确把握学习，有时能够发现预想以外的事实。学生可在实验时，学习尝试错误。学生或许自己建立假设，从事验证假设的实验。学生从实验经过与结果，了解必须跟着教科书所指示的操作及分量进行，才能得到好的结果。如此，通过多次的实验课程，学生将理解自然科学的研究方法，进一步能够自己发现问题，并体会追究该问题的能力与技巧。

#### 各年代政策推动

##### 1960年代科学教育政策

因世界局势正值冷战时期，中华民国得以借由此时期的美援经费展开科学计划，以培育社会及国防匮乏的科学人才。从 1952年到1959年的上半年，整个美援教育计划以工职教育为重心。1959年后，当时中国自然科学促进会(Chinese Association for the Advancement of Natural Science) 的学者们将中等科学教育的发展计划目标订为符合蒋介石“科学建国”的期望，并且以配合“国家长期发展科学计划纲领”为诉求，终于促成“发展中等学校科学教育计划大纲”，最后透过1959 年 2 月正式通过的“国家长期发展科学计划纲领”，美援科学教育计划正式启动，中等科学教育得以纳入美援科学教育计划。政府将核心计划专注于一般科学教育、教材，并配合“国家长期发展科学计划纲领”强化科学仪器设备、教学等。

##### 1970年代科学教育政策

- 国民小学科学教育：民国59年，教育部为了师法国外的科学教育教学，选拔国内优秀教师前往美日实地考察，做为未来改编国内国小科学教育课程之基础。民国61年7月，教育部成立国民小学科学教育实验研究指导会，效法美国的国小科学课程设计，于民国64年由教育部公布并在民国67年于全国国民小学实施。
- 国民中学科学教育：民国63年，教育部指派国立台湾师范大学科学教育中心协助改进国中科学教育课程。科教中心遂邀请国内专家学者比较分析，美、日、英等国民中学教材，并透过问卷调查和研讨会，逐步编订国民中学科学教育大纲。在大纲拟定后，透过民国64年至民国66年于台北县永和国民中学进行的试教结果，修订自然科学教材和教学指引。民国66年九月起，教育部选定全国十所国民中学从事大规模试教工作，并定期举办分区研讨会和寒暑假实习教师研习会。大规模试教后，做进一步教材上的改动，另编国中理化、国中生物、国中地球科学三科的实验教材，然后于民国69年九月再次进行大规模的试教，此次有七所国民中学参与。
- 高级中学科学教育：民国60年代，中华民国高中科学教材基本上是参照美国科学课程的翻译产品，民间各版本不一，其内容缺乏本土性与实用型，在美国高中已经逐渐汰换这种课程时，民国66年3月，教育部指定国立台湾师范大学科学教育中心对中华民国高级中学科学教育进行改进，编制一套符合中华民国国情、合于社会需要的科学。科学教育中心邀请台师大、台湾大学、清华大学、交通大学、政治大学、淡江大学及中央研究院学者、高级中学教师组成研究会，制定四种不同方案后，再向大专教授、高中教师和学生代表做问卷调查。在广听各界看法与民意后，民国66年12月23日，正式定案高级中学科学课程架构。民国68年，科学教育发展指导委员会主任委员吴大猷先生、教育部中等教育司长周作民先生及委员会人员前后前往中正预校做三次考察，在获得国防部核准后，于民国69年7月，教育部正式决定中正预校为高级中学科学课程的实验学校。实验过程中，根据学生学习状况、学习成就和教师评估，适时地修改课程，每一年级的教材都实施两梯度的教学，实验教学于民国73年结束。

##### 1980年代科学教育政策

- 国民中学科学教育：经过科学课程的试教成果，教育部于民国70年着手修订国民中学课程标准，于73年公布，民国74年全国实施。
- 高级中学科学教育：民国73年，高中开始实施新的科学教育，教科书采全国统一本，且经过严密的实验阶段及详细的计划，广受师生好评。

##### 1990年代科学教育政策

- 国民小学、国民中学科学教育：民国82年，有鉴于环保意识以及资讯化时代来临，教育部开始制定新的教育思维，修正国民小学课程标准。民国86年4月至民国87年9月，成立国民中小学课程法展专案小组，将国小与国中的课程能够接轨。民国87年10月至民国88年11月，成立国民中小学各学习领域纲要研修小组，设立各项目学习目标、培养能力和课程领域实施原则。民国88年12月到民国91年8月，成立国民中小学课程修订审议委员会，审查并确认各领域学习内容的适当性，研议并推动新课程配合方案。国民中小学九年一贯课程纲要经全国134校试验后，民国90年9月，全国开始实施新课纲。九年一贯课纲施行后，教科书扔采审定本，并鼓励教师自编教材，给予教师灵活运用的弹性时间，并将国小国中科学课程里重复内容删除、增加日常生活里常见科学实验，如酸碱中和、氧化还原、噪音、环境污染等。
- 高级中学科学教育政策：教育部于民国79年成立高级中学课程标准修订委员会，希望设计能与国民中小学的课程做连贯的课纲。民国84年10月公布新的高级中学课程标准，教材恢复审定制，由各书局自行编制，经国立编译馆审查后，自87年学年度开始逐年使用。民国90年9月，为了因应九年一贯课程，教育部成立高级中学课程修订委员会，以衔接国中毕业生进入高中。

## 科学教育学术机构

### 台湾

- 国立台湾师范大学科学教育研究所
- 国立彰化师范大学科学教育研究所
- 国立东华大学教育与潜能开发学系（科学教育硕士班/博士班）

### 美国

- 哈佛大学科学教育学系
- 加州州立大学奇科分校科学教育学系
- 加州州立大学长堤分校科学教育学系
- 雪城大学科学教学系