写作与科学学习

管季超0712

写作与科学学习
   胡瑞萍  林陈涌 国立台湾师范大学 生物学系
（科学教育月刊 第 253 期 中华民国九十一年十月 ）
   摘 要
  写作是一个在学习过程中常用到的语言技能，经由写作可将存在我们知识结构中的资讯，透过文字转为具体的呈现。写作即是将内在表征具体化为外在表征，且透过写作可以 帮助学生连结不同的概念表征，因此，许多学者都肯定写作在学习方面的功能。
   本文将先介绍认知上的写作历程模式，使读者有一些基础的理论概念；接着再介绍写作的组成元素，包含写作的主题、写作形式、目的、对象或读者以及文本的制作方式等五个部分，使读者在以写作作为教学方法或进行研究时，有设计的思考方向；而现有的研究报告中对于写作在科学教育上所扮演的功能主要有增进学生认知策略的使用、创造以学习者为中心的学习环境、作为师生间双向沟通的媒介、增进学生的科学推理能力以及促进科学概念的发展等几个方面；最后，说明教师在以写作作为教学策略时应扮演作业设计者、目的说明者、写作引导者、以及作业回馈和评鉴者的多重角色，并提出教师必须要面临的 挑战，供教师参考。
  关键词：写作、科学学习
  壹、前言
“Because I write, I Know where I stand. Writing provides a status of my thoughts, and forces me to grapple with
what I know and what I don’t know.” ---引用自 Santa & Havens（1991），
  一位教师的话
“Act of writing is father to thought itself. Writing serves understanding first and communication second.” --Howard （ 1988 ）
  所谓“写作（Writing），是指“在石头、纸张、木头或其他适当的媒介上，形成文字以纪录或沟通想法的行动或艺术”(Webster’s Third new International Dictionary, 1971）。
  写作是一个我们一生都会用到的基本语言技能。在语言的运用中，听与读是一个输入的过程，将外界的讯息刺激，经由耳朵与眼睛，进入我们的脑中；而说与写则是一个输出的过程，将存在我们知识结构中的资讯，经由口及手以说话或文字的方式呈现。
  在学校的学习过程中，写作这个工具有多方面的应用，考试、写报告、作实验纪录、写研究计划书……等等，都是一种写作的形式。
  在建构主义引领着科学教育的现代，学习强调的是学习者在脑中将输入的信息主动地意义化（sense making）的过程。在传统的课室教学中，老师占据了所有的输出式的语言活动，主要是说及写，经由这样的过程，教师脑中的知识是益发地有结构了，而教师也在这样的过程中得以了解自己现有的知识状态。但是，学生呢？他们只能坐在位置上，使用着唯一的语言功能—听，有没有听进去是一回事，听进去了以后是否有加以意义化又是一回事。在这样教师为中心的教学模式里，学生没有主动的参与，只有在评量的压力下被动地记忆一些片段的知识，而教师也无法真正从这样的评量中看出学生脑袋瓜里的知识结构及状态，无从依据学生已有的基础来设计并进行教学。
  一、阶段模式(stage model of writing)
  早期有关写作过程的分析，许多学者提出不同的阶段论观点，这些观点由两阶段到五阶段不等。
  如 Elbow(1974)将写作过程分成两个主要阶段:1.勾绘心中意念,2.将意念转换成文字；而 Rohman(1965)则提出写作的三阶段模式:1.写作前 2.写作 3.改写，他的模式曾广泛应用于写作教学；但 Britton(1978)则将写作阶段分为:1.预备 2.蕴酿 3.下笔为文。King(1978)的三阶段主张为:1.写作前 2.下笔为文 3.写作后；Legum 与 Krashen (1972)则主张写作过程包含四个主要成份：1.形成概念 2. 作计划 3. 下笔为文 4. 修改；而Draper(1979) 则提出写作的五阶段模式:1.写作前2.构思3.起草为文4.再构思5.修改(转引自 Humes, 1983)。
  如何能让学生有充分的空间表达想法、组织知识结构、将新的信息与既有知识作连结，也让老师有管道了解这些想法及学生脑袋里的东西，并与学生进行对话呢？写作提供了一个很好的媒介。写作即是将内在表征具体化为外在表征（Emig, 1977），透过写作可以帮助学生连结不同的概念表征，如：物体的、图像的、符号的、文字的……（刘祥和周立勋, 1997），所以写作可以让学习者的思虑清晰，促进学生的解题及高阶思考能力。
认知心理学家批评上述的阶段模式过于简化写作的过程，对写作各阶段的描述只着眼于外表的“写作活动”(activities)，而未深入写作时的内在认知历程。此外，这些模式似乎强调写作为一直线进行的过程，忽略了在实际写作过程中，各个阶段的写作行为可能会交织进行的事实(Flower & Hayes, 1981)。
  本文将先就认知上的写作历程模式作一番介绍，使读者有一些基础的理论概念；接着再介绍写作的组成元素，使读者在以写作作为教学方法或进行研究时，有设计的思考方向；然后概述现有的研究报告中对于写作在科学教育上的功能的描述，最后，对老师以写作作为教学策略提出老师应扮演的角色及教师所会面临之挑战的探讨。
  二、认知历程模式(cognitive process mode)
  在许多学者提出阶段模式之后，不少国外认知心理学家开始从认知的观点探讨写作的心理历程。最常用的研究方法，是要求受试者在写作时进行“放声思考”(thinking aloud)，然后根据记录下的内容，分析写作者在写作时的心理历程。其中，最常为人引用的是 Flower 与 Hayes(1981)所提出的写作历程模式，此模式对心理运作的解说也最详尽。Flower 和 Hayes(1981)所提出的写作历程模式，主要包含下列三个层面（如图一）:




  图一  Flower & Hayes(1981;1983)所提出的写作历程模式
  1.写作环境
  写作者以外的其他与写作相关的事物，包括：写作主题、刺激线索、读者对象、以及到目前为止所写出的文章等。
  2.作者的长期记忆
写作者储存在长期记忆内有关主题、读者和写作计划的知识。作者所持有的字汇、语法、标点符号和写作文体等方面的知识也储存在此。
  3.写作历程
  根据此两位学者的看法，写作可大致可分解为“计划”（planning ）”、“转 译（translating）”和“回顾（reviewing）”三个主要历程。
  (1) “计划” :此历程主要在“设定目标”、“产生想法”和“组织想法”。“设定目标”是指根据写作的目的和文章的对象，设定撰写的方向和语法；至于“产生想法”和“组织想法”就是我们常说的“构思内容”和“文章布局”。计划可能发生于写作之前，也可能持续发生于写作过程中，甚至也可能在草稿完成后。
  (2) “转译”:是指下笔为文，将所想到的文章内容及架构，落实为具体的文字。在这个过程中，个人的工作记忆能量将会扩展到极限，因为有许多的工作需要同时考虑，如拟定的目标、拟定的计划、内容的构思、已完成的文章内容、以及用字、遣词、文法规则和文体结构等等。
  (3) “回顾”:该历程在整个作文过程中扮演着极为重要的角色，目的是在随时“评价”写出的内容，并且“修改”不满意的地方。
  Flower与Hayes认为:实际的写作历程并非依上述顺序直线进行，而是三种活动随时穿插交替进行。譬如说，有许多详细内容的产生，可能是在边写边想的过程中进行，而非在计划阶段就能完全确定；而修改可能发生于任何作文阶段，有的是在计划完成后立即作修正，有的是在写作进行过程中边写边改，有的则是初稿完成后才作修改。此外，有些人写作可能逐段重复使用“计划”、“写作”和“回顾”等历程，而有些人在修改阶段，为了增加一段内容，另行计划、起草和修改等。换言之，计划、起草与修改均可能持续发生于整个写作历程，同时没有必然的先后顺序。因此，又称之为“循环模式”(recursive model)（张新仁, 1994）。
  至于作者何时从写作的某一个历程转换到另一个历程，则是决定于个人的“认知监控”(cognitive monitoring)。当一个人有足够的灵感时，便知道可以开始动笔了；而当他认为需要对文章作一番评估时，则会进入回顾的阶段。认知监控的功能往往因人、因事而异，事实上，写作者本身对整个写作历程的了解与监控，对写作策略的选取、执行，以及对作品不当之处的辨认与修改，都和其“后设认知”(metacognition)的能力有关(Englert & Raphael,1988)。


    图二  Bereiter & Scardamalia（1987）提出的”知识告知模型（knowledge-telling model）”





  图三  Bereiter & Scardamalia（1987）提出的”知识转换模型（knowledge-transforming model）”
  三、知识告知模式与知识转换模式
  Bereiter 及 Scardamalia（1987）在对写作进行研究后，也提出了两个关于写作的心理历程的理论模型，一个是“知识告知模型（knowledge-telling model）”，另一个是“知识转换模型（knowledge-transforming model）”。 “知识告知模型”是对产生写作的文本内容中的挑战的一般响应，基本的过程包括写作作业的心智表征、对主题确认的产生以及以这些主题的确认作为线索来透过延伸活化（spreading activation）的过程提取信息（如图二）。写作者会提取及写下所有他所拥有的想法，直到这些想法用完了；同时，写作者会利用对谈知识的适当确认，来符合作业的需要。
  因为在这样的写作过程中，十分依赖已建立的内容元素的链接及已可得的对谈知识，因此，在此一过程中，并无新知识的产生。在我国的教育中，传统的纸笔测验就是相当典型的知识告知过程，学生阅读完题目，就在记忆（长期的或短期的）的数据库中搜寻符合题目的解答，如果找到，就将其回答出来，如未找到，学生就只能猜测或放弃作答。不过，“知识告知模型”对于老师了解学生的先备概念以及学生觉知自己的知识状态，仍具有相当的功用。
   而当写作者从事“知识转换模型”的写作时，他们会透过内容处理及对谈处理的互动而增加知识的获得。在内容空间（content space）中，写作者会对知识及信念的问题进行考虑，而在修辞空间（rhetorical space）中，写作者会考虑如何表达内容的问题。这两个空间中任一空间的输出会作为另一空间的输入，因此关于语言及文法的选择会重塑内容的意义，而解释内容的努力也会引导写作的进行，就是这样的互动，刺激写作者对于写作的反思。整个元素之间的互动情形，可以用图三来表示。
  内容空间与修辞空间这样的互动说明了为何写作是科学学习一个重要的部分。在科学探究的情境下，内容空间由先存知识及新数据（包括一手的观察及外来的二手信息）所组成，在内容问题空间的运作包括对探究的问题的数据意义的反思，而在修辞空间的运作则包含对读者意义的沟通及对写作的文本的语言及文法的选择的需求，这些都会促进作为证据的数据及知识主张的链接，因而形成有意义的推论。
  在修辞问题空间的认知活动会刺激对资料意义的重新考虑，写作者会考虑：我有哪些证据？我应该使用哪些逻辑主张？还有没有别的解释？这些想法对我的读者有何意义？这真的是资料所证明的吗？在这样反复及动态的过程中，新知识就以对数据有意义的推论形式产生了。
  在写作的过程中，对逻辑呈现、组织、概念的连结的需求，都会促进写作者对科学深入的思考。
  叁、写作作业（task）的元素
  Rivard（1994）认为若要能有效地藉由写作来促进科学学习，下列的因素是很重要的：（1）写作作业对学习者的需求；（2）学习者对使用适当的写作策略的监控认知知识；（3）写作的情境（包括着重概念了解的学习环境）；（4）写作的形式、主题的概念结构、以及课程目标的相互配合。若要作业能使学生达到最大的学习，则此种作业应需要学生去精致化、对概念进行再加工、形成假说、解释、综合及说服别人，并藉此发展高阶推理技能（Resnik & Klopfer, 1989）；学生必须能操弄新的知识（Langer & Applebee, 1987）；并且，要能使学生发展适当的监控认知技能（Durst, 1989）；而写作不能只用来考试或重述重点，而应该用在某一主题的不同学习阶段用来进行概念的发展（Ambron, 1987）。用在不同的主题或概念时，不同的写作形式将会产生不同的学科-作业-主题的交互作用（Prain & Hand, 1995）。此外，学生也必须感受到作业是真实而且有意义的（Pearson & Fielding, 1991）。
  依据上述的考虑， Prain 与 Hand（1995）提出一个“科学学习的写作元素模型（model of elements for writing for learning in science）”，在这模型中呈现了不同的写作作业及形式的需求、学科-作业-主题的交互作用、以及学生学习成果三者的相互关联。模型中包含了五个面向的写作元素，分别是：写作的主题、写作形式、目的、对象或读者、以及文本的制作方式。
  这五个元素就好像一把密码锁中的组合钥匙（如图四），每种不同的组合都会呈现不同的任务选择和需求，而有各种的方法来作有效的组合以促进学习。
  以下就略述各个元素，以供教师进行写作作业设计时思考的导引，而教师也可将这些元素明白的告诉学生，一方面供其作为写作时的考虑，一方面也可用来与学生共同设计作业或让学生自行设计作业。



  图四  Prain & Hand（1995）提出的”科学学 习的写作元素模型”
  (一)写作的主题（topics） 写作的主题可以是主要概念（key concept）、相关主题（linking themes）、对事实的了解（factual understanding）以及概念的应用（apply concepts）。
  (二)写作的形式（types or generes） 写作的形式有许多的变化，这些形式之间并非是绝对而不相干的，许多形式会同时出现在同一篇的文章中，显示形式的运用是相当弹性的。以下以生物科为例来举例说明某些写作形式：
  1. 描述：以写故事的方式呈现关于某一过程或一系列事件的知识，如：染色体或血球的一生；生物体相互依存的故事。
  2. 游记：可用来描写某一特殊地点，如：教到生态系时，请学生想象到沙漠、森林或是海洋旅行时，会看到的景象与生活其中的生物，写一篇游记；也可用来描写某一过程或一系列事件，如：教到能量流动与物质循环时，请学生为光子或碳原子写一篇旅行记。
  3. 导引或说明：请学生为年幼的读者重写课文、设计象征五大类脊椎动物的标志、或是将实验步骤写成实验导引。
  4. 辩论或演说稿：关于具有争论性的议题，可请学生择一立场，写一篇说明立场的演说稿，如：环境的开发与利用、科学实验的伦理问题、基因工程、或是能源问题。
  5. 概念图或心智图：常被用来作为了解学生的先备知识、学习时的知识状态转变、以及学习后的知识结构的工具。
  6. 科学报告：进行实验或探究活动后，请学生写一完整的实验报告，包括：目的、原理、过程、观察记录、推论、及讨论，可让学生就整个活动再做一次回顾及整理；也可呈现两篇对某一现象的不同解释的文章，请学生比较何者较有说服力；或是说出某人或某机构遭遇的问题，请学生提供解决方案（如：一个人怀疑自己的儿子是不是亲生的，他该怎么办？）。
  7. 制作小手册：配合教学主题，请学生制作倡导手册（如：维护生物多样性倡导手册）。
  8. 日志写作：将学习的过程及思考记录下来，可追踪概念的发展及学习者的学习情况，亦可作为师生沟通的管道。
  以上所述仅为写作的形式中的一小部份，写作的形式的设计是相当开放且需要创造力的，教师可自行设计任何形式的写作，也可在适当的时候开放写作的形式，让学生自行设计，以发挥学生的创造力。
  (三)写作的目的
  上述不同形式的写作会对写作者产生不同的需求，教师可加以利用以发展学生的概念，并引出学生的先存知识以促进学生对新概念的学习。要达成这样的功能，教师必须将写作作业的目的明白的告知学生。以下依教学（学习）前、中、后三个不同阶段，将写作的目的条列如下（Prain & Hand, 1996）：
  1. 教学（学习）前：回顾学生现有的了解；提出假说（对可能的解释作猜测）；呈现初步的想法或推理；设计一个计划或行动。
  2. 教学（学习）中：澄清、精致化知识；找出了解；以自己的话重述想法；建立纲要、建构总览；澄清信息、提出主张或选择立场；修正了解、重组及回顾知识；将新知识应用至不同情境；考虑替代方案；说服别人；测试自己或他人的解释的有效性；诠释数据或想法。
  3. 教学（学习）后：呈现理解；将学习应用至新情境或问题；测验学习成果；修正原始概念；设计解决方案。
  (四)对象或读者在面对不同的读者时，写作者需要考虑其需求及背景知识，这有助于学生澄清他们对某一主题的了解（Prain & Hand, 1996）。
  关于写作的对象，有相当广泛的选择，学生可以写给：自己、班上其他同学、年幼的学童、教师、别的学校的学生、父母、消费者、政治人物、机关团体……等等。
  (五)文本的制造方式
  这个元素分成两个部分，一个是写作者的组成，一个是呈现文本的媒介。在一个写作的作业中，写作者可以是个人、两人一组、小团体、甚至全班。个人的写作可促使个人重新检视自我的认知结构，澄清自己的想法；而两人以上的写作则需共同合作者进行对话，彼此交换检核对方的观点，进一步经由协商说服的方式，达成共识，在这样的过程中，合作的彼此可看见不同的想法，进一步思考想法的正确性，概念因而得以澄清。
  此外，呈现文本的媒介可以是海报、电脑、表演、标志模型、或传统的纸本。多样化的呈现媒介可以让学生有更大的空间去发挥创意，依其最能表达想法的方式，去呈现经由认知运作后所产生的文本数据。
  肆、写作在科学教育上的功能
“写作”在教学上是个很有力的工具，它穿越了学习只是事实的记忆和表面的了解的外壳，进入了学习真正的核心（Santa & Havens,1991）。在写作的过程中，我们试图去描述或解释，如果我们能够向自己及他人清楚地描述或解释一个现象或一个概念，那么，我们才能说自己真正拥有这个新的知识。因此，由个人的观点来看，写作是一个意义化的过程。此外，写作提供了一个练习我们关于某个主题所拥有的背景知识、主动学习、组织、以及后设认知（metacognition）的途径。
  依据建构主义的教学观点，学习是学习者主动地在既有的知识基础上，将新进来的数据意义化的过程，而教师在教学上应该掌握的一个要点，就是找出学生的先存知识（preconception），并依此设计教学，使学生能达到真正有效的概念发展（concept development）（郭重吉,1992）。写作可以让学生呈现自己对某一主题所具有的背景知识，藉由在教学前的写作，学生可对该主题作一思考，明白自己学习前所拥有的知识，老师也可藉由检阅学生的写作，了解学生的先备概念；在教学中的写作，促使学生监控自我的学习，对学习内容深入思考并提出问题，老师也可由此了解学生的学习历程；而教学后写作，可让学生检视并组织自己所学的，将知识系统化或阶层化，纳入认知基模的大架构中，教师也可藉此对此一教学单元作反思，改进教学不足之处。
  根据以往的研究（Langer, 1986; Durst, 1989; Santa & Havens, 1991; Langer & Apple- bee, 1987; Keys, 1994; Fellows, 1994），写作对于科学学习的帮助至少可归纳为下列几类：
  一、增进学生认知策略的使用
  学生在接受讯息的过程中，经过注意、编码(Encoding)、转换(Transforminng)、储存(Storing)等的认知过程，将讯息纳入既有的认知结构中，在这样的过程中会运用一些策略来加以计划和控制，使讯息能够有效地获得、处理、储存以及检索，这些策略就称为“认知策略”(Kirby,1984)。
  认知策略不仅是指一般的学习习惯和方法，也是指学习者使用的讯息处理方式、对学习目标的设定、了解因应学习事件的不同而调整策略的使用等思考能力，所以，一般认知策略包含“认知过程的策略”与“监控认知策略”两部份（李秀玉, 1998）。
  认知策略可定义为:学习者用以帮助其获得以及保持讯息和知识的认知过程的控制，其涵盖的内容如下(杨坤原, 1996; Weinstein & Mayer, 1986)：
  (一)认知过程的策略--此部份包含了认知过程中的注意、记忆与理解策略等。学习始于学习者对讯息的注意，因此，学生能否持续注意到重要的讯息是影响讯息进入学习过程的重要关键。记忆策略对讯息的储存过程，以及能否有效的提取讯息有很大的影响，过去的研究指出，记忆策略可进一步分为反复演练、精致化及理解三部份(杨坤原, 1996; Weinstein & Mayer, 1986)。而理解策略是用以帮助解决阅读问题的认知过程策略，理解的正确与否会影响记忆的结果，只有建构成功，成为有意义的理解的讯息，才能进入长期记忆中。
  (二)后设认知策略(Metacognition)是指学习者对自身“认知的认知””，即对自己的知识与自我认知过程的了解及认识，也具备监视与使用的能力(郑昭明，1989 ; Flavell,1981 ; Short & Weissberg-Benchell，1989)，影响了整体认知过程的运作。学者们(Flavell,1981 ; Weinstein & Mayer,1986)大致将后设认知分成两部份：(l) 后设认知知识(Metacognitive knowledge):指学习者对自己、作业以及策略运用的知识，如：对自我能力与理解程度的了解；(2) 后设认知经验(Metacognitive experience)：指学习者对认知过程执行监控的过程，包含计划的订定和检测、修正以及评鉴学习成效等。
  就上述的认知过程的策略与后设认知策略来看，学习的成功与否受到策略的运用多寡与运用是否得宜影响很大。Langer（1986）针对 67 名 8-14 岁的学生所进行的个案研究显示，学生在写作时，会更加地知觉到认知策略的使用、修辞结构、以及背景知识。
  在写作的过程中，学生会对学习材料施予更多注意；并且，在写作时，学生必须从认知基模中提取既有的知识，与新输入的资讯进行统整及再思考（rethinking），这样的过程，就会促使知识的精致化；此外，为了呈现所知使人明白，学生也会试着组织知识，使其呈现更为有条理。而让学生在阅读文本后写下摘要、提出问题、对某些现象提出解释、或预测某个实验的结果，这些活动都可以促进学生对理解策略的运用。就后设认知策略而言，藉由了解自己从事写作时的策略运用和心智状态，加上对成功地完成作品的策略选择，写作可使学生发展适当的自我监控或后设认知的技能（Durst,1989）。
  二、创造以学习者为中心的学习环境
  根据 APA(American Psychological Association)在 1997 年提出的一份学习者中心的心理原则（Learner-Centered Psychological Principles）指出，以学习者为中心的学习必须符合下列四大范畴 14 项的心理原则：
  (一)认知与监控认知因子
  1. 学习过程的本质：关于学科知识的学习，在学习者有意的从信息及经验中建构意义的过程中，会达到最大的成效。
  2. 学习过程的目标：成功的学习者，在经过时间、支持、及学习的引导下，能创造意义，并统合知识的表征。
  3. 知识建构：成功的学习者能将新信息与既有的知识作有意义的链接。
  4. 策略性思考：成功的学习者能创造并使用思考和推理的策略来达成复杂的学习目标。
  5. 关于思考的思考：利用高层的选择及监控心智运作的策略来促进创造性及批判性思考。
  6. 学习的情境：学习受环境因子（包括：文化、科技、及教育的施行）的影响。
  (二)动机及情意因子
  1. 动机及情意对学习的影响：学习者学到些什么以及学到多少，会受到动机的影响，而学习的动机则会受到个人的情意状态、信念、兴趣和目标、以
  2. 学习的内在动机：学习者的创造力、高阶思考、及好奇的天性都会促成学习的动机。新鲜的及困难的、与个人相关的、和提供个人选择与控制的作业都会激发内在的动机。
  3. 动机对努力的影响：复杂知识及技能的获得需要学习者长期的努力和引导式练习，如果学习者缺乏动机，要学习者付出这些努力是不可能的。
  (三)发展及社会因子
  1. 发展影响学习：随着个人的发展，会有不同的学习机会和限制。学习在身将学习者的体、心智、情意及社会的发展都纳入考虑时，会最为有效。
  2. 社会对学习的影响：学习受社会互动、人际关系、以及与他人的互动影响。
  (四)个别差异因子
  1. 学习的个别差异：学习者受到先前经验及遗传的影响，具有不同的学习策略、方法、及能力。
  2. 学习与多样性：学习在将学习者的语言、文化、及社会背景差异纳入考虑时，最为有效。
  3. 标准与评量：设定适当程度及具有挑战性的评量标准，并在学习的过程中（包括：诊断性、过程性、及成果性评量）评量学习者，是学习过程中的要素之一。
  由上述学习者中心的学习心理学来看，写作的方法可以符合多项的学习心理学原则。关于认知及监控认知的部分，已在上面讨论过。在动机及情意的部分，写作可以激发学生的学习动机，并且由于写作的过程学生投入的心力，学生对学习的情意面也会受到活化，在 Santa 与 Havens（1991, p.124）的研究中，学生关于写作对其学习上的影响有这么一段回应：
  因为我在学习前想过，所以我对于关于花的学习更有兴趣，我很惊讶我在学习前 就知道这么多关于花的知识，写作帮助我写 下我所知道的，它使我对于学习更为好奇， 因为我想知道我所知道的对不对。
  此外，适当的设计写作作业，可以引导学生高阶思考能力、问题解决能力、以及批判性思考能力的发展。并且，如果写作的进行是团体式的或是作业的分享是小组进行的，在与同学的互动中，都会刺激学习者对学习的进行与主动参与。在写作的内容上，来自不同文化、性别、社会背景的人，都可以尽情的写出自己的想法，与同学交流，每个人的差异性与学习者的多样性都可受到尊重。
  三、作为师生间双向沟通的媒介
  在教室中，一位教师通常要面对三十多位的学生，这些学生来自不同的成长和学习背景，因此，他们脑海中带到教室里的先存知识也各不相同。此外，即使听同样一位老师上课，不同的学生所捕捉到的讯息和组织知识的方式也各不相同。依据建构主义的想法，教师应当去了解学生这些不同的想法，并据此设计教学，以引导学生在既有的知识基础上建构起新的知识，或将新的讯息与既有的知识架构作联结。然而，在教学进度与人数的压力之下，想让每个学生都有机会充分地与老师沟通想法，有实际上的限制和困难。
  对学生而言，他们在接受到课堂上师生互动所传递的讯息后，也会对这些讯息进行意义化，产生自己的理解。这样的理解到底是不是与教师所要传递的科学概念一致呢？学生们也需要有媒介来和教师沟通学习后所产生的想法，以便实时了解自己的认知状态、修正不符合科学概念的想法或是提出疑惑不明之处请教老师，依据老师的回馈进行后续的知识建构和理解。
  在这样的情况下，写作就是一个很好的师生沟通管道，尤其是学习日志或是报告的写作，就常被老师作为与学生进行双向沟通的工具。Etkina(2000)认为除非教师知道学生的想法，否则没有办法真正地进行教学；而教师如果要学生理解基本的概念，那么就需要知道在每次上课后，学生的脑袋瓜子里发生了什么变化。日志或报告的写作可帮助教师了解学生学习上的困难及他们对教师所教的材料的想法，使学生的想法变的可见，提供教师进行课程设计和安排的依据。 四、增进学生的科学推理能力 科学推理技能是科学家在解决问题的环境中常用的认知过程，需要使用到基本技能，如：预测、观察、测量及推论；也要用到统整技能，如：作图、形成假说、推论资料及形成模型（Padilla, Okey, & Gerrard,1984 ）。
  同样地，写作在面对行文（composition）的问题解决环境时，也要用到各种推理过程，特别是组织、评鉴和综合（Langer & Applebee, 1987）。因为科学写作是强调宣称之间的联结、保证以及证据的一种立论形式，所以学生从事报告写作可促进用来支持报告行文的推理技能（Keys, 1994）。 Keys(1994)在国中的物理课教学中，让学生两人一组进行合作式的实验报告撰写，并设计了撰写报告的纲要提示，作为学生使用相关推理技能的鹰架，且促进小组中同侪间的意见交流。经过 4、5 个月的课程，学生共写了十篇实验报告，分析结果，发现学生在下列科学推理技能方面有所增进：(1)进行教科书摘要时，学生由一开始只是将书上的话照抄，慢慢进步到会将书上的句子改写或进一步解释，甚至有些学生能自创语言来描述文本中的内容；(2)学生在对实验结果进行预测时，多会主动提及自己已具有的先存知识，以此为基础进行预测；(3)学生利用观察、数据及其他相关信息作为支持，以形成科学模型的能力增加;(4)学生在应用解释(比较/对比的推理技能)的外显度及清晰度方面明显地有进步。上述的研究说明，经由适当的作业设计，辅以师生间的讨论互动，可以使学生在这样的鹰架效应中，增进对科学推理技能的使用。 五、促进科学概念的发展 学生在进入教室学习之前，会因为生活经验、语言、文化或者是过去学习经验的影响，而带有许多与科学概念不一致的先存概念。在科学教学上，教师所要达成的一个重要任务，就是要适当的设计教学，引导学生的概念朝向科学概念发展。
  依据 Posner 等人在 1982 年所提出的概念改变模式，若要概念改变能够发生，首先，学生必须要对自己所持有的概念觉得不满足（dissatisfied），在运用本身的知识于问题解决的情境中时，会产生不完整会冲突的情况；其次，新的概念必须要是可理解的intelligible）、合理的（plausible）以及丰富的（fruitful）。学生对于科学概念的学习和应用，若能符合上述条件，则新概念在学生心中的状态（status）就会超越学生本身的既有概念，而达到概念发展的结果。
  Rivard(1994)也认为写作作业可鼓励学生反思个人的理论、调和理论与各种证据以及考虑个人的想法在生活世界的应用，在这样的认知运作过程中，概念便可充分发展。
  Fellows(1994)以写作为工具来评量及了解概念改变，参与的学生以写作来表达想法、与同侪分享并且进行反思，结果显示学生在概念的组织性及复杂性上有大幅的进步。
  Fellows 认为这样的改变是因为写作需要学生使用与建构新知识相似的过程，而学生在写作时会反思自己已知的，也会统整新的概念与既有的概念，更会测试新概念在解释现象上是否更有用，这种种的认知活动都会促使概念发展的产生。
利用写作为工具，设计主题引发学生对自己先存概念的提取和应用，可以让学生觉知自己的概念状态，并且，处在写作的问题解决情境之中时，也能增进学生对知识间的联结和逻辑性的省思，从而发现既有概念无法有效应用的困境，在心理上产生不满足感。在教导新概念后，让学生在从事写作的活动中，尝试以新概念来产生合理及连贯的叙述和推理，从中理解新概念，并体认新概念的合理性和丰富性，对于概念发展的达成，有莫大的帮助。
  伍、在写作的活动中教师所应扮演的角色及面临的挑战
  在实施写作的教学策略时，教师应扮演作业设计者、目的说明者、写作引导者、以及作业回馈和评鉴者的多重角色。
  若要写作活动能达成既定的效果，则写作的作业必须经过审慎的设计，不可流于只是记忆性知识的背诵，而是要让学生能在写作的过程中，充分思考自己对该主题已知的知识，重新进行组织、统整和比较，并且有机会将新习得的知识统整到既有的架构中，产生结构性的知识。老师可利用前面所介绍的“科学学习写作元素模型”，将构成写作的五个元素排列组合，设计出能让学生进行思考的写作作业，也让老师能藉此了解学生的认知状态。
  其次，学生对写作目的的理解也会影响其运用的写作形式、过程及产生的作品(Langer, 1986)，教师在交代写作作业时，必须将目的与学生沟通清楚，学生才能掌握写作作业真正的意义。此外，学生在开始面对写作作业时，难免有不知如何下笔的困扰，此时，教师应扮演写作引导者的角色，可利用全班讨论引出一些想法，作为写作的素材；也可进行分组讨论，藉由同侪互动来减低学生对写作的焦虑；此外，适时地对学生进行特定写作形式（如：正式的科学报告、实验室报告……等）的教学，也可帮助学生掌握写作的技巧和应注意的标准，进而更能完整的组织和呈现所想。
  最后，教师不辞辛劳地给予学生回馈是支持学生继续写作的最大动力来源，而学生在写作中呈现的想法和认知状态也可作为教师教学的依据，这样的双向互动，才能发挥写作最大的功能。
  传统的教室中其实也不乏写作的活动，然而多数是考试和制式报告的写作，缺乏让学生可以自由发挥和思考的写作形式。若要能有效地将写作融入教学中，作为学生进行学习的有效工具，则教师必须要面临下列数项挑战（陈慧娟, 1998）：
  一、教师的概念改变
  首先，教师必须要改变对教学的看法，不要再将学生视为被动的知识接受者，而应多让学生进行认知运作思考的活动，从中去整理自己的知识结构，经由连贯、统整、比较以及应用等知识的操弄，从而建立一套对概念深入而完整的认识。学生才是学习发生的中心，教师应扮演设计教学和引导的角色，帮助学生主动的建构知识。
此外，教师也不应将传统考试的成绩视为评量写作活动成效的唯一依据，写作的认知历程所产生的成效多是整体性的知识，若以一般的考试来衡量其功用，可能不易与传统教学法作区分，而导致教师认为写作的教学方法与传统教学并无差异。教师应多给学生表达想法的机会，看看学生在整体知识方面的成长，也多注意写作的教学方法在引发学生对科学的兴趣方面的改变。
  二、写作是一种后设认知能力的训练，无法立竿见影 后设认知能力是一种需要长时间练习才能慢慢内化的认知能力，若要经由短时间的写作活动就建立学生此种能力，是无法达成的。写作是一种自我监控理解、计划、编码与回顾的活动，而良好的写作作业可制造机会发展学生省思、分析、或陈述等后设认知技能(刘祥通和周立勋, 1997)。写作要能有效促进科学学习，处理的时间一定要长，让教师与学生都能习惯写作活动的运作模式，并充分投入之后，其效果才能显现。
  三、师资培育过程中缺乏将写作活动融入各科课程的训练
  无论是职前教师准备或科学教师在职进修课程中，忽略写作型态与技巧的教导(最常见的，也仅限于撰写正式的实验报告)，一直未受到应有的重视。Pearce & Davison(1988)进行高中科学写作的现况调查研究，共有 31位老师志愿参与。调查的内容包括一系列结构式的访谈，并且检验老师的教学计划，以及学生作品。结果发现，老师们多以机械及背诵的方式使用写作策略，而约有 64%的老师在课堂中使用少于三种形式的写作活动。换句话说，写作不常发生在科学教室，即使发生，也多是传统而未经设计的教学策略。
四、正确的写作目的与教学信念，是写 作成功促进学习的关键 Rosaen(1990)的研究发现，大部分老师及学生认为写作的目的是“知识告知”(knowledge-telling)，或藉以做为评定成绩的工具，而非发展较新或更好的理解。在此不当的理念下，教师对于写作作品的回馈和评鉴势必流于知识正确与否的判断，而忽略学生在认知上的成长，这样的互动模式会使学生视写作为畏途，不愿意投入心力去进行运思。
  写作若要成为有效的学习沟通及概念成长的工具，则需要充分的学习情境的配合(学习动机、教师角色、学习社群......)，否则促进学习的理想无法充分达成。此外，现今中小学教师的教学负担已十分沉重，写作活动又需要教师费心的设计作又和给予学生回馈，因此，教师必须对以新的教学策略来改进教学具备信心，愿意再投入多一点的心力，如此，写作在学习上的成效才能充分发挥。