第二章 文獻探討
第三節 教科書中的科學史
Schecker（1992）指出在科學課程中加入科學史可以提高學生的學習動機 與興趣；Jensen ＆ Finley（1995）研究發現透過科學史的教學，對學生理解概 念有幫助；洪木利、陳和玉（民 88）研究科學史融入高中物理教學可提升學生 的學習興趣及思考能力。因此教科書中之科學史如何呈現是一項値得探討的議 題。本節將分別探討科學教科書中科學史的內容、教科書呈現科學史的優缺 點，以及教科書如何呈現科學史之相關研究。
一、科學教科書中科學史內容不受重視
Rodriguez & Niaz（2002）的研究指出近來的科學教育研究都承認科學史 及科學哲學的重要性，但不論新教科書（1970~1992）或舊教科書（1929~1967）， 大多數的化學教科書都忽略科學史及科學哲學。
de Berg（1989）由分析澳洲中學的物理和化學教科書發現理化教科書忽略 了科學史，在14本化學教科書中只有6本有關歷史的敘述，且大多是非常簡短 的，而不論物理或化學教科書，都沒有任何一本使用科學史教學；陳勇志、洪 木利與林財庫（民87）分析現行國中理化教科書的科學史內容，研究發現現行 國中理化書中的力學部分，科學史所佔的比例只有2.99﹪，而且僅有的敘述也 嫌簡略，除非教師具備豐富的科學史素養能自行補充，否則科學史的多重教學 功能無法發揮由以上研究顯示，科學史在科學教科書中並沒有受到重視。
Brackenridge（1989）指出對於科學史的應用，許多教科書雖然沒有完全 忽視，但呈現方式大多是很簡略的敘述，有些教科書甚至只在第一章緒論中呈 現科學史，之後的章節就沒有再出現科學史的內容。江啟昱、陳茜茹與楊龍立
（民 89）對國小自然科教科書內容屬性作分析時，指出科學史對文化、通識理 念以及教育都具有正面價值，不應該是懸缺課程。傅麗玉（民 89）針對 1950 到 1990 年代七個地區出版的的國小自然科學教科書中科學史材料的呈現所作 的分析研究，發現不同地區的國小自然教科書普遍存在以下情形：故事內容介 紹偏重西方科學家、中國古代的科技成就沒有受到應有的重視、科學故事的主 角絕大多數是男性、對女性科學家的角色與定位有偏差、過度簡化及扭曲科學 史上的實驗、誤導教師與學童的實驗安全，以及與史實不符的故事等。
也有多數教科書對某個理論的發現是以日期和科學家名字表示。除此之 外，Souque（1987）也指出科學家常被描述成孤單的天才。這些以單純累積的 方式呈現科學史，會導致學生對科學有不正確且單純化的印象（Hodson, 1988；
Millar ＆ Driver, 1987）。
許良榮、李田英（民84）指出科學史並未受到國內科學教育界的重視；
Duschl（1994）提出兩個科學史不受重視的可能原因：1.在1980年代以前，對 科學史的研究不是科學教育的主流，哈佛大學1970年發展的「Physics Project」
在科學教育的地位落於數學導向的解題（如PSSC課程）之後。2.科學史及科學
哲學對於教學或學習的功能尚未明確建立，以致未能影響實際的應用（如課程 設計）。於是de Berg（1989）認為科學史教學不只需要使用科學家傳紀資料，
也要增加科學方面的比重。
由以上研究結果，研究者嘗試將科學史列入分析大專物理教科書的一個特 徵，分析各版本大專物理教科書中對科學家之描述與科學史之呈現情形。
二、科學教科書呈現科學史的優缺點
對於科學教科書呈現科學史的方式，學者專家沒有一致的看法，有學者認 為科學教科書必須且有必要增加科學史呈現的質和量；但也有學者認為教科書 呈現科學史對學生學科學有負面的影響。以下分別列舉學者專家所認為科學教 科書呈現科學史的優缺點：
（一）優點
1.讓學生了解科學與社會之間的關係，縮小科學與人文之間的鴻溝：
Oldroyd（1977）認為利用科學史教學能讓學生了解科學理論是持續的 在改變，因而使學生能開闊心胸接受錯誤，並且了解科學與社會之間的關 係；Matthews（1994）指出科學史可以讓教材更人性化；廖麗貞、洪振方（民 88）更指出著重科學發現或科學成就等內容的歷史次序之安排，以及視科學 知識為「科學家」在社會與文化歷程中的產品，使得科學史在通識教育上的 應用有助於科學教育與人文教育的會通。由以上的研究顯示，透過科學史教 學呈現科學發展歷程中所包含的人文因素，可以讓學生了解科學也是一種人 類文化活動的產物（Jones, 1989；林樹聲，民 90），不能脫離社會、宗教、
人群和政治而單獨發展，因此只要學生了解科學與社會之間的關係，就能縮 小科學與人文之間的鴻溝。
2.增加學生對於科學家及其工作的興趣與鑑賞：
Oldroyd（1977）認為利用適當的科學史例子可以幫助學生了解科學家 創造的過程，也可以使學生了解科學家面對問題時的思考或實驗探究的過 程，並且有助於學生領悟解決問題的方法。許良榮、李田英（民 84）指出透 過科學史解釋科學家如何得知一個科學理論，或說明某個科學理論產生的情 境，讓科學成為「發現知識」的過程。此外，科學史提供有關科學發展和科 學家的重要案例能引起學生學習科學的興趣，並且能有見習的模範或是批判 的對象（林樹聲，民 90）。
3.改善學生學習科學的態度，吸引學生投入科學的探究：
科學史可以提升學生對科學的態度（Klopfer ＆ Wastson,1957）；也可以 激發學生的學習動機（林樹聲，民90），並吸引學生投入科學的探究（Matthews, 1994）。Brush（1989）指出運用科學史在物理教學中，對於學生學習物理 的態度有顯著的改變。由上述研究顯示科學史教學能改善學生學習科學的態 度，也能引起學生投入科學探究的興趣。
4.增進學生對科學本質的認識：
Garrison ＆ Lawwill（1993）認為從科學理論在當代社會文化的發展過 程中，可以讓學生了解科學理論的暫時性與不確定性；也可以從理解科學史 例的過程中認識科學本質（Matthews, 1994）。林樹聲（民90）指出透過重 要的科學史案例有助於學生理解科學本質中屬於抽象層次的部分；此外，融 入科學史教學的教學模組，確實能提升學生對科學本質的認識及增進對科學 的態度（廖麗貞、洪振方，民88；邱明富，民92）。
5.澄清學生的科學概念或迷思概念：
從科學史的發展可以看出，學生有很多的迷思概念與科學史的發展是互 相平行的（Clement, 1983）。鄭秀如、林煥祥（民87）進行科學史對高中學 生學習成就之影響研究，結果發現呈現科學史教學有助於學生的概念解題。
因此，科學教科書中呈現科學史可以幫助學生對概念的理解。
（二）缺點
1.可能折損科學家的形象或扭曲事實：
Kauffman（1991）指出科學史教學可能會讓學生覺得科學家是非理性 的；Brush（1974）引用Kuhn（1962）的觀點認為科學史會讓學生產生懷疑，
因為如果由科學史指出大多數的科學家在大部分的時間只是做一些反覆性 的解題工作，這個和教科書上提到科學家具有懷疑的態度相違背，這些對於 學生而言都不是一個好榜樣；但是教科書只呈現科學史的「光明」面，又會 扭曲了事實的真相。
2.可能是偽歷史：
Brush（1974）認為科學教師使用歷史教材進行教學的時候，必須是有 選擇性的，因此認為「經過選擇的科學史就是一種假的歷史。」而許良榮（民 88）認為這種說法能成立的前提有兩個：一個是引用錯誤的歷史材料，另一 個是以現在的價值標準去看歷史。綜上所述，教科書中經過篩選的科學史內 容，呈現的是片段的科學史，有可能落入偽歷史之名目。
三、科學教科書呈現科學史的策略
科學史在科學教育上具有多種的角色與功能已被許多學者所肯定，而科學 教科書對教師教學和學生學習最主要的媒介，因而科學教科書中如何呈現科學 史是一項值得關心的議題。綜合Conant（1951）、Roach & Wandersee（1995）
與Stinner ＆ Williams（1993）的研究，科學教科書呈現科學史的策略有以下 三種：
（一）以「歷史個案研究」的方式：
Conant（1951）首先提出「歷史個案研究」，主要強調透過科學史中的個
案研究，讓學生了解科學的進展過程，科學牽涉到什麼，以及科學如何融入社 會；因此，利用個案研究進行教學時，應聚焦在科學發展的歷程，在重要的地 方可以利用問問題的方式進行，不僅要「說什麼？」還要「問為什麼？」。
（二）以「互動式歷史小品」方式：
Roach & Wandersee（1995）指出互動式歷史小品的主要教學步驟有五項：
1. 選擇重要的、有趣的或特有的歷史單元。
2. 為了引發衝突，設計對立的雙方（binary opposities）。 3. 組織成扣人心弦的故事。
4. 確定化解由故事而引起的衝突。
5. 評量學生對該單元的相關主題及科學本質。
（三）以「故事」的方式：
Stinner & Williams（1993）指出以故事的方式呈現科學史，首先要選出重 要的中心概念，整理其歷史發展的脈絡，配合學生的認知層次解釋科學家的工 作，並發展一個敘述主要概念的故事，而主要概念的描述應根據科學史的發 展，但是故事的細節可以虛構。
四、科學史之檢核表
有關科學史在科學教學上的角色與功能，已被國內外許多學者研究與肯 定，也有學者發展科學史的檢核表，如 Leite（2002）從分析五本物理教科書 發展出一張檢示教科書中科學史呈現的檢核表。
Leite（2002）的分析科學教科書中所含歷史內容檢核表共有八個主要的分 析項目，其中歷史資訊的型式和組織包含有關科學家的史料，（如科學家生平
與人格特性），以及科學的演進（如演進的型式和成員）；呈現歷史資訊的材
表 2-3-1（續）
譯自 Leite（2002）.