国民中小学九年一贯教育自然课程纲要的实践需要.docx

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国民中小学九年一贯教育自然课程纲要的实践需要

「國民中小學九年一貫教育自然課程綱要」的實踐需要「新的思維」

林財庫高雄師範大學物理系

一、「九年一貫自然課程綱要」的實踐需要哲學層次的指導思想

「九年一貫自然課程綱要」包含眾多跨學科領域的內容（例如自然科學各學科及其應用，科學本質（科學哲學）、科學史、科學美學、科學社會學，以及六大社會關注的重大議題（環保、兩性、人權、資訊、生涯發展、家政等）），所以它的實踐需要一種「道之以一貫」的哲學基礎。

一種立足於現代物理學、現代系統科學（例如一般系統論、信息論、控制論、協同論、耗散結構論、突變論、分形學、渾沌論、超循環論等）的「系統哲學」就是一種選擇。

「系統哲學」的思維方式和方法與社會科學和人文科學相容，與中國傳統文化的思維方式相通，使得我們可以用自己所熟悉之文化的思維方式來觀察、思考、推理、解決問題，為「九年一貫教育」的實踐提供一條本土化的可能途徑。

二、傳統自然課程的科學本質觀及其所產生的現代社會危機

牛頓在1703年接管「皇家科學會」，在規劃未來發展藍圖的序言中，提出了主導近代三百年之科學研究的總綱領。

他說：

「自然哲（科）學的目的在於發現自然界的結構和作用（力），並且儘可能的把它們歸結為一些普遍的法則和一般定律。

用觀察和實驗來建立這些法則，從而導出事物（運動、變化、發展等）的原因和結果（因果關係）。

」這裡所說的結構指的是以“微粒（例如質點、原子、數學的幾何點等）”為基本組成的實體；而“（交互）作用”則主要是指“力”。

有了“微粒（實體）和力”這兩個基本概念之後，牛頓的研究綱領就可以給我們一套對整個自然界井然有序的規律圖景。

不管自然界如何的錯綜複雜，我們都可以用這兩個概念來解釋，自然界的普遍法則及一般定律也都可以因此而被建立起來（用觀察和實驗的方法來歸納驗證），並且可用具有因果關係的數學表式來描述這些定律和法則。

這個研究綱領的科學本質觀（也是傳統自然課程的科學本質觀）包含了九個基本要素，它先驗的（或形上的，meta-physical）假設存在一種

（1）絕對的、

（2）可用實驗來檢驗的、（3）邏輯的、（4）客觀的、（5）普遍適用的、（6）真實可靠的、（7）理性的、（8）永恆不變的、（9）符合因果決定論等的真理。

在1960年代以前這種科學本質觀（也是邏輯實證主義、邏輯經驗主義的科學本質觀）是全世界科學教育的主流觀點，但在此之後，風起雲湧的各種社會運動（例如環保運動、女權運動、人權運動、反科技至上主義運動、民族運動、反戰運動、未開發國家爭取發展權力的運動等等）、哲學思潮（存在主義、結構主義、歷史主義、科學實在論、建構實在論、後現代主義等等）以及眾多新興的、跨科系綜合性自然科學（例如上述的現代系統論）的研究成果等，對這種僵化的科學本質觀進行一波波強烈的批判，並且得到世界各國普遍的認同和迴響。

1989年美國公佈的2061教改計畫的科學本質觀就採用了修正的觀點，並且把科學史和「系統典範」（參下）的思想分別以專章的方式來介紹，作為其他學科的共同參照（2061教改計畫共12章）。

以上這些社會運動、哲學思潮、綜合性自然科學的研究成果以及2061教改計畫的新觀點等，都將是我國「九年一貫教育課程綱要」之「科學本質觀」和「社會關注的重大教育議題」的重要參考內容。

三、傳統課程的設計理論與「機械（化約）典範（Paradigm）」

人類的文明深受科技的影響，人類社會的發展也深為主流科技之思維方式所左右。

由科技發展的歷史分析得知，科技的思維方式（包括世界觀、自然觀、價值觀、認識事物的模式和方法、判斷和推理所遵循的法則等等）不但主導科技的發展，也滲透到人文科學和社會科學的領域，傳統課程的設計理論（泰勒法則，Tylerrationale）就是一個例子。

過去數百年來，人類「機械文明」的設計思想，以「牛頓典範」為藍本。

這種思維模式的特點是把「複雜的整體事物」通過分裂、分化、分解、分割（通稱為「化約」（reduction））的方式簡化為單純物，然後再把這些簡化的單純物拼湊起來，成為符合人類需要（但與原來的複雜整體不一定相同）的複合物（機械）。

這種思維模式著重分析法，把自然界劃分為各種不同的領域和側面，突出各個領域和側面的特殊性和局部性，分門別類的來加以研究，這就是現行課程學科獨立、分科教學的指導思想，也是傳統課程理論（假設教育與課程是靜態、封閉、平衡的系統）背後，所遵循的哲學。

四、傳統課程理論的反省和批判

在1960年代之後，以「機械典範」（牛頓研究綱領）為指導哲學的傳統課程理論受到來自課程專家內部的直接反省和批判，他們認為傳統的課程理論有如下的缺失：

1.假設有一個絕對客觀、真實可靠的理性課程目標（永恆不變的真理），把學生當作是課程機器的標準化產品，忽視人的主體性（參下「系統典範」的自然觀和認識論）；

2.過份依賴既定的（假設是完全理性的）課程目標，而忽視目標以外的學習經驗。

此種「預先決定」（形上）的方式，可能使學生喪失學習其他更重要的知識與更基本能力的機會；（重要的知識和能力會隨著環境和條件的變遷而改變，不是永遠相同的靜態存在。

參下「系統典範」的動態性原則）

3.太重視具體的行為目標，對於較為抽象的情意和價值領域的學習較為忽略（忽略非智力素質（文化素質、人格素質）的培養）；

4.把學習經驗只當作是在社會大機器中的工作分析結果，不涉及主體的價值判斷（機械典範的價值中立論。

主體只是社會大機器的一個零件），此種方式忽略了現實與理想間的重要聯繫關係，減弱了主體的主觀創造力。

80年代以後，課程學者從科學哲學、現代系統學（例如系統論、信息論、控制論、渾沌論等）、科學史、深層生態學等出發，指出傳統課程目標導向的方法論策略把學習視為是單向（單純）的概念（邏輯）或歷史事件的堆積，所有的課程內容、教學方法與評量方式等等都只是為了達成這個被假設（無法證明）為完全理性的課程目標而存在（只是達成目標的手段或工具）。

此不但抹煞了課程、教法、和評量等所應有的多重功能和生命力，也忽略了它們與社會、歷史、文化等之發展脈絡的關連性（參下「系統典範」）。

因此，持「後現代主義」課程觀的學者已跨出了傳統課程設計的思維框架，嘗試把各種重大的社會問題、新興綜合性科學的研究成果等作為新課程設計的主題（例如以相互依存、維持生態平衡等為主題；或以平等、民主、男女平權等思想為主題；或以渾沌學、無限宇宙觀等為基礎的課程設計）。

這些有建設性的新發展趨勢都已列入「九年一貫自然課程綱要」「自然教材的內容要項及內容細目」之中。

五、「機械典範」自身的危機和「系統典範（Paradigm）」

「牛頓典範」曾經帶領人們在全世界掀起了幾次征服自然的產業革命，不但在知識的各個領域累積了眾多的成果，也在社會經濟的領域創造了巨大的物質財富，給人類帶來日益增多的方便、閒暇、自由和物質慾望的滿足等等。

因此，人們一直對它滿懷憧憬，對它為現代文明所做的一切貢獻，都以極為熱誠和信賴的態度欣然接受。

但自1960年代以來，由「機械典範」的思維方式所造成的重大社會問題（如前述），使人逐漸從盲目的崇拜和信賴科技的陷阱中醒悟過來。

人們赫然發現，人類的科技所造成的各種問題，不僅沒有使我們如預期般的使生活和生命的品質更好（社會、文化、道德更進步），自足的脫離對於大自然的依賴；相反的，反而是使我們感受到我們的生活和生命的品質越來越差，只有物慾沒有心靈（精神）、只有理性沒有感情、只有機械沒有生機、只有強權沒有公理，我們不但沒有自足於我們的人工環境，反而比以前更加依賴於被我們所激怒的、惡化的自然環境。

從科學史的角度來分析，科學自身的發展在本質上就是一個開放性的創造過程，科學一旦陷入封閉和保守就會走向停滯、走向危機。

近代科學在長期的信奉機械典範之後，已走向教條主義。

它固執的堅持邏輯簡單性、實驗測量的精確客觀性、嚴格的因果決定論等教條，阻止科學研究方法的革新和減弱向更加深廣之未知領域前進的必要動力。

它這樣做的結果不但沒有窮盡世界或自然的奧秘，反而在否定世界和自然之複雜性和不確定性的同時，將世界和自然的魅力也清除乾淨，使世界和自然在機械典範的靜態圖景中，變成是一個冰冷的、無生氣、無靈性的機械軀殼，導致科學的非自然化、非人性化、非道德化（對象化、物質化、數學化、邏輯化、機械化）。

當代的「系統科學」（系統典範）向未知的綜合領域開放，向複雜性和不確定性開放，向機械典範的禁區（非線性、非熱平衡、模糊數學）開放，向社會科學和人文科學開放，各門自然科學的學科也相互開放，於是形成了縱橫交錯的網絡性發展的繁榮興旺景象。

以機械典範為主導思想之科學自身的危機，也因此而得到了抒解。

與「機械典範」相較，「系統典範」在整體上有如下之特點：

1.它強調以全面性、整體性的眼光來考察系統（強調整體關連、全局和諧的思維方式）。

它不是先把對象人為的分割成孤立的幾個部份，然後再結合起來（如上述「機械典範」的思維方式），而是把對象以整體來看待，從整體與部份（系統與要素）、整體與環境之間相互調節、相互制約及相互作用的關係中來研究系統的整體特徵以及其運動、變化和發展的規律。

2.它依據系統的（立體）層次性（而非機械典範的平面循環性）來處理問題。

常常把整個系統逐次分級，分成不同等級的層次結構，研究不同層次的功能和屬性，在動態的發展中來協調整體與部份的關係；

3.它以動態性的觀點來研究系統。

不像「機械典範」把多要素、動態的複雜系統分解為單要素、靜態的簡單系統來處理，系統典範是如實的把研究對象作為複雜的整體來瞭解。

六、「九年一貫課程綱要」的特色與「系統典範」之基本原則間的關係

與現行（傳統）的課程標準相較，「九年一貫課程綱要」有如下幾個特點：

1.以統整的「學習領域（統整教材）」和「合科教學」來取代傳統的「分科課程及教學」，重視課程的一貫性和統整性；（系統典範的整體性、層次性、聯繫性、動態性、有機性原則）

2.以基本能力的培養來取代過量學科知識的灌輸；（能力為主，知識為輔；主（學習者）為「實」，客（學科知識）為「虛」的系統認識論，參下節。

）

3.以學生為主體，以其生活經驗為重心（不再以灌輸學科的抽象邏輯體系、或瑣碎的、艱深的概念辨析等為中心），甚至要配合學生的學習需要設計教材及教學活動，來減少對教科書的依賴。

（主客合一。

主為實，客為虛的系統認識論，參下節。

）

4.降低各年級的上課時數以減輕學生的負擔（避免學科本位主義、疊床架屋（重疊或不連貫）等，上課時數不斷增加的缺失）。

（系統典範的整體性、層次性、聯繫性原則）。

5.充分而完整的結合課程、教學與評量（以基本能力為對象，採用多元的評量來取代知識本位，紙筆測驗的單一評量）。

（系統典範的整體性、動態性、有機性原則）。

6.以學校為本位的課程發展，提供學校及教師更多彈性教學的自主空間（以彈性、多元來取代全國一致的統一規定）。

（系統典範的動態性和有機性原則）

7.把重要教育（社會）議題（例如環保教育、兩性教育、人權教育、資訊教育、家政教育和生涯發展教育等議題）融入統整教材之中（傳統學科本位的課程設計無法如此）。

（系統典範的開放性和聯繫性原則）。

8.自國小五年級起實施英語教學並增加其他外語的學習以因應國際化的趨勢（系統典範的開放性原則）

七、系統典範與機械典範在自然觀和認識論方面的一些比較

以「系統典範」來矯正「機械典範」的缺陷，對「九年一貫自然課程綱要」的實踐而言，具有多方面的意義。

因為一種「典範」（paradigm）代表一種思維方式（框架），一種對於我們所處之世界和大自然的基本看法（即世界觀和自然觀），一種認識自然與社會的基本方式、方法和價值的取向（認識論、方法論、價值觀）。

不同的思維方式不但有不同的邏輯思辯和推理規則，不同的學習方式、不同的解決問題的方法，對於什麼是有意義之學習與創造，也會有不同的解釋和判準。

「系統典範」與「機械典範」的互補性是明顯的，也是深刻的（參註3）。

它與「九年一貫課程綱領」的理念和特色也是完全相容的（參上述）。

以下我們以「系統典範」的自然觀及認識論，對「九年一貫自然課程」的「基本理念」、「課程目標」和「統整教材」等，提供一種哲學層次的理論詮釋。

摘要如下：

（一）在自然觀方面：

1.「系統典範」以關係（聯繫、信息）的概念取代實體（質點、微粒）和力（交互作用）的概念，做為新邏輯體系的基石。

前述人類「機械文明、工業文明」的設計思想以「牛頓典範」為藍本，而「牛頓典範」之邏輯體系的基石是「質點與力」兩個基本概念。

在「系統典範」的邏輯體系裡，物體不再是由質點（微粒）所組成的孤立或封閉系統；相反的，它們和其他事物或現象一樣都是處於與其他事物和現象的關聯（聯繫）之中。

換言之，任何事物或現象都不能只由其自身來得到瞭解，而必須由它們與其他事物和現象之間的聯繫關係來認識或把握自身；它們的本質屬性都是在與環境的相互作用中才得以顯現。

因此主體（人）是通過關係（信息、場），而不是通過實體（孤立、封閉的事物或現象）來認識和掌握這個世界的（或自然界）。

這種自然觀使我們能以一種全新的思維方式，走出物質（實體）和能量的世界，進入到以關係（信息）為主體的世界；由機械化、工業化時代進入到以人的創造力為主體的廣義信息化（後工業化）時代。

而這也正是「九年一貫課程綱要」（或整個教育改革）所欲達成的遠大目標（解釋（適應）現在、預見未來）。

2.自然不是靜態的、永恆不變的，而是動態的、不斷發展的（統整教材、基本能力或教育改革等等，也是如此）。

事物和現象之間的關係不僅和當時的環境和條件有關，也和它們過去的歷史有觀。

科學研究的對象不僅是已經存在著的靜態自然界，而且是還在不斷變化和發展中的動態自然界。

我們所面對的不僅是「量的守恆」和「量之逐漸累積」高度對稱性的、相對穩定的「量變」世界，而且是「新質不斷生成」，「對稱性不斷破缺」的「質變」世界。

新質的產生來自於系統內部各組成要素間以及系統與其環境間的「非線性交互作用」（非加和性的交互作用），這種非線性交互作用使得系統內部的隨機擾動變成足以動搖原有穩定狀態的巨漲落，使得系統突變到多個可達（accessible）的新狀態。

系統因而變得越來越複雜，越來越豐富多樣，也因此而越有生命力。

3.在這個以聯繫性（或信息）為主體的新世界裡，並不存在絕對的、普遍的、永恆不變的真理、或唯一的機械決定論等等；代之而起的是相對的、局部的真理，不斷生成、變遷的多樣化世界（與「機械典範」不同的新科學本質觀）。

在這個新世界裡，「機械自然觀」讓渡給「生態自然觀」，物理學的模式和觀念轉向生物學的模式和觀念。

前者提供了機械化時代和工業化時代的觀念和模式：

諸如能源密集、線性、客觀、機械決定論、外力導向；而後者（「生態自然觀」）則提供了未來後工業化時代的觀念與模式：

例如信息密集、微觀、內力導向、自適應和整體化等。

4.由人與自然對立（機械典範）到人與自然合一（由天人二分到天人合一）。

「機械自然觀」的核心是沒有人的自然（即人與自然二分。

自然被對象化（客體化）、物質化、數學化、邏輯化、機械化），是一種純客觀的、獨立於人的、非生命的客體，它的存在與人的價值、意義、道德、倫理等等主觀意識無關。

「系統典範」的自然觀則認為人與自然是一個「有機的整體」，人不只是大自然的旁觀者和認識者，同時也是參與者，唯有兩者相輔相成，互補互助（不是對立衝突），這個「有機的整體」才能得到最大的發展和最優的進化。

這種新自然觀拋棄了「機械典範」之唯物論、價值中立論、本位主義等的價值觀，轉而強調整體關連、全局和諧、天人合一之整全（holism）的社會和生態價值觀。

正是因為人不只是個旁觀者而是參與者，所以人的主觀意識（例如精神、心靈、意識、價值，包括「九年一貫教育的基本理念：

人本情懷、統整能力、民主素養、鄉土與國際意識、以及終身學習的勤奮努力」等）確實會影響自然界以及整個世界的本來面貌。

因此人不只是單純的適應環境，更重要的是要發揮主觀的能動性和創造力，去改造環境、開創環境。

（二）、在認識論方面

1.由主客分離（客體為實，主體為虛）到主客合一（主體（學習者）為實，客體（學科知識、邏輯等）為虛）。

在「機械典範」裡，客體才是真實的、客觀的存在，人只是旁觀者、認識者（如上述）。

但20世紀初的相對論卻將觀察者（人、主體）引入時空系統，變成是事件（客體）的一部份；量子論的測不准原理也指出主體和客體之間存在著相互作用。

這兩者在不同的尺度和領域裡，重申了一個古老的哲理，那就是「世界是一個舞台，我們既是演員（客體），也是觀眾（主體）」。

因此，一切都是相對的，不存在絕對的主體或客體。

當我們嘗試在本體論上建構客觀世界的真實圖景時，我們已無可避免的建立了人與客觀世界在認識論上的聯繫。

因此，主客體是不可分的，人類對於客觀世界的瞭解是人主觀建構出來的（與客觀世界交互作用後的結果），不是客觀世界的本來面貌原本就是如此（根據康德的哲學命題（自在之物不等於為我之物）我們可能永遠都無法知道客觀世界的原本面貌是什麼）。

科學始於主客體間的矛盾而不是始於主體的純客觀觀察（觀察必受主體的認知結構、感覺機制和理論框架等所污染，不存在純粹的中性觀察）；科學的認識不只是要在客體中區分出特定的對象，更重要的是要重建對象與其環境及其他客體的聯繫，以及對象與主體間的聯繫。

這對於「統整教材的編寫」、「教材及教學應以『學生為主體』」、以及引導學習者自發自主的學習（自建構、自組織）等的認知原則，有啟發性。

2.系統認識論強調「認識是無限的，不可能是完備的」（因此需要動態發展、終身學習）。

任何解釋隨著科學的發展必將被再解釋，認識是沒有終極的。

另外，科研始於問題（主客體間的矛盾），實則是始於對先前解釋的疑問，而先前的解釋又是始於更先前的解釋。

觀察受理論所污染，也表明觀察中滲透先前的解釋模式。

於是，認識不僅無終點，而且無起點，它消溶於包括人類在內的整個自然發展歷史之中。

另外，「機械典範」所強調的精確性的和必然性的科學理想（科學本質觀）也已被「系統典範」的測不准、模糊、機率等概念所取代（新科學本質觀）。

「機械典範」所追求的精確性和完備性是不可能達到的。

八、小結

「九年一貫自然課程綱要」橫跨了很多學科與學門，它的實踐需要一種「道之以一貫」的哲學基礎，立足於現代物理學和現代系統學的「系統哲學」就是一種選擇。

把它運用到「九年一貫自然課程綱要」之中，可得以下的結果：

（1）它從本體論和認識論的高度來概括自然科學各學科的共性（共同的範疇、方法、思維方式、科學思維能力等），使得「統整教材」和「合科教學」能以不同以往高度的自洽（self-consistent）方式表現出來；

（2）它提供一種不同於機械典範的新科學本質觀，使得「九年一貫教育的科學素養」符合現代科學的水平（緩和或解決傳統科學本質觀所產生的重大社會問題），並具有預見未來「廣義信息化時代」（後工業化時代）的前瞻性；（3）它的自然觀、價值觀和認識論思想不但給「九年一貫自然課程綱要」的「基本理念」和「課程目標」，提供一種哲學層次的詮釋，也為科學教育的未來發展提供了一個明確的參考方向；（4）它的一些基本原則（例如開放性、整體性、層次性、聯繫性、動態性、有機性等原則）涵蓋了整個「九年一貫課程綱要」的特色；（5）它的認識論和方法論思想與社會科學與人文科學相通，使得它可以涵蓋「科學哲學、科學美學、科學社會學」的主要論點，並且可被用來與「九年一貫課程綱要」的其他學習領域相融合，以擴大且提升統整的範圍和層次；（6）它與我們所熟悉的中國傳統文化的思維方式相通，為「學術實踐的本土化」提供一條可行的路徑。