歷年教科書中力學呈現主題之分析

茲因研究發現之資料甚多，依據第三章研究方法，針對歷年國小自然教科書 內容中與力學相關主題之單元進行內容分析，其分析的項目包含單元呈現的主 題，再依次以不同年代的教科書內容呈現來加以說明，以下茲依據民國 57 年、

64 年、74 年和 82 年等幾個重大課程標準的修訂與頒布之先後，分述國小自然科 教科書中的力學主題所佔頁數比例之變化以及主題類目呈現的情形於后：

一、歷年教科書中力學主題所佔頁數比例之變化

為利於比較各年代力學主題教科書內容總頁數之差異，故將各年代自然教科 書總頁數，與力學主題頁數做一對照，如表 4-1-1 所示。表中發現民國 57-63 年 之力學主題單元內容佔 8.72％、民國 64-82 年之力學主題單元內容佔 14.42％、民 國 74-82 年之力學主題單元內容佔 14.81％、民國 83-89 年之力學主題單元內容佔 13.77％。從這樣的比例變化，可以發現力學主題單元總頁數從民國 57-63 年間到 民國 64-73 年間則是大幅的增加，民國 74-82 年比例仍持續增加，到了民國 83-89 年則有微幅的下降，但所佔比例仍近 14％，顯示力學主題內容在自然科學教科書 中所佔比例的重要性。

由表 4-1-2 發現各個年代的自然科學教科書的力學單元佔整冊頁數的比例結

滑輪與輪軸、力與運動等三個單元，但後者五年級上學期則只有聽話的磁鐵一個 單元；另前者五年級下學期包含慣性與質量、電磁鐵等兩個單元，但後者五年級 下學期則無力學主題相關的單元。前者六年級上下學期的力學主題比例帄均約佔 30％，後者上學期達到 44.78％，但下學期則無力學主題相關的單元。

圖 4-1-1 各年代力學主題總頁數變化

由圖 4-1-1 歷年各個年級力學主題內容所佔頁數百分比可知，從民國 57 年至 82 年中，力學主題單元的呈現比例大都是在中、高年級較高，尤以民國 64-82 年 四、五、六年級的自然科教科書力學主題內容所佔百分比均達 15％以上。到了民 國 83-89 年則由五年級的 7％上升到六年級的 20％以上，符應了陳義勳（1996）

提出的力學主題中較有思考性的概念宜排在高年級的六年級來上。此年代的五、

六年級力學主題內容比例與民國 57-82 年的教科書內容呈現比例有很大的不同，

檢視其教學單元內容可看出槓桿與滑輪單元的呈現有差異性，在民國 57-82 年是 安排在五年級實施，而在民國 83-89 年則是在六年級實施，因此呈現比例的不同。

從賴明照（2004）對國小學童槓桿迷思概念的研究結果發現，國小五、六年級槓 桿迷思概念的差異性，六年級答題的正確率比五年級來得高。游光純（2002）對 國小學童槓桿概念的另有想法研究中提出，Bar（1989）的小學生力學概念研究，

三至六年級對槓桿概念帄衡問題的通過率分別為 8％、29％、55％、75％，而我 國五年級的通過率為 40％，還低於 Bar 的研究，這似乎也呈現了我國課程將槓桿

與滑輪單元由五年級延至六年級教授的原因所在。

二、歷年教科書中力學主題類目所佔頁數比例之變化

為進一步了解力學主題在自然科教科書中的呈現情形，因此整理出各個年代 力學主題單元的類目分佈情形如表 4-1-3。以下就各個時期自然科教科書中的力 學主題單元的類目呈現情形做整體分析與說明。

（一）整體分析

由表 4-1-3 可知，民國 57 至 89 年的自然科教科書中，教科書內容均涵蓋五 個力學主題類目，而民國 57-89 年以「運動與力」所佔的比例最高，其中在民國 57-82 年間的比例有增加的情形，到了民國 83-89 年則比例減少，其原因可能由 於民國 67-82 年的力學主題單元中有五年級上學期的「滾動的快慢」、「槓桿」、「力 與運動」等多個單元內容屬力學主題，而民國 83-89 年的力學主題單元則只有三 年級下學期的「怎麼用力」、「水流的力量」以及四年級上學期的「測量力的大小」

等少部分的主題單元，力學主題所佔頁數比例明顯減少。其次是「電磁作用」、「機 械應用」、「重力作用」等類目的比例，大多是呈現增加的情形。整體而言，各個 年代的自然科學教科書的力學主題以「運動與力」、「機械應用」、「電磁作用」類 目居多，「重力作用」、「地球和太空」等類目所佔比例較低。

表 4-1-3 國小教科書力學主題單元主類目分佈統計表

主類目

年代 民 57-63 民 67-73 民 74-82 民 83-89

總頁數 952 1047 824 828

科目 (常識) 自然 自然科學 自然科學 自然 1.地球和太空 4（0.42） 5（0.48） 8（0.97） 1（0.12）

2.運動與力 23（2.42） 87（8.31） 50（6.07） 35（4.23）

3.電磁作用 18（1.89） 32（3.06） 32（3.88） 33（3.99）

4.重力作用 1（0.11） 14（1.34） 20（2.43） 15（1.81）

5.機械應用 21（2.21） 23（2.20） 25（3.03） 31（3.74）

註：細格數字表示頁數與百分比

如下表 4-1-4 所示，教科書中力學主題的「地球和太空」方面在民國 57-82 年中有逐年增加的趨勢，但在民國 83-89 年則比例減少。而在「運動與力」方面，

以「力的作用現象」（2-1）所佔的比例最多，民國 57-73 年比例達 1.62％，到了 民國 74-82 年則降至 0.97％，民國 83-89 年所佔的比例則大幅上升至 1.93％。在 教科書內容中「電磁作用」方面除了民國 83-89 年的「磁性」（3-2）比例為零以 外，各年代的次類目分布較帄均，且「電與磁的關係」（3-3）所佔比例較高。重 力作用方面在民國 57-82 年的年代中以萬有引力（4-3）佔較多，其中民國 57-63 年的比例為 0.11％，到了民國 64-73 年達 1.43％，民國 74-82 年更達到 2.31％，

而民國 83-89 年比例則降至 0.12％，且在此年代的「重量」（4-1）所佔比例增加，

其原因可能是單元「輕與重」的教學，且課程內容的實施只在三年級下學期。機 械應用方面以「力的作用」（5-1）與「簡單機械」（5-3）所佔比例最多，且在各 個年代都有提及，顯示此類目在學生生活應用的重要性。

綜上所述，各個年代的自然科教科書的力學主題所佔比例以「運動與力」、「機

（二）各類目分析

研究者探討各個主類目中其次類目的分佈情形，整理如上表 4-1-4 所示。以 下將依各類目之內容依次說明統計結果。

1. 地球和太空方面

由表 4-1-4 及圖 4-1-2&4-1-3 可知，在「地球和太空」的次類目「太陽系與 孙宙」方面，自然科教科書內容中以民國 57-63 年佔 0.42％，民國 67-82 年佔 0.48

％，民國 74-82 年佔 0.97％，民國 83-89 年佔 0.12％，從這幾個年代的分布比例 及頁數統計結果中可明顯發現，「太陽系與孙宙」次類目的教科書內容在民國 57-82 年代中有逐年增加的趨勢，其中又以民國 74-82 年代所佔比例最高，可能 由於六年級上、下冊的教材內容中涵蓋了地球的相關單元提及地球繞太陽公轉的 內容（如圖 4-1-2）。而在民國 83-89 年則比例減少，檢視單元內容可看出相關單 元只在三年級下冊的「怎麼用力」單元中呈現。

圖4-1-2 民國74~82年自然課本六年級地球和我們的生活單元內容呈現 資料來源：國立編譯館

圖 4-1-3 各年代「太陽系與孙宙」次類目頁數比例變化

2. 運動與力方面

由表 4-1-4，圖 4-1-3a，圖 4-3-1b 可知，在「運動與力」方面，以「力的作用 現象」（2-1）佔的比例最多。其中民國 57-63 年佔 1.58％，民國 83-89 年佔 1.93

％，民國 64-73 年佔 1.62％，民國 74-82 年佔 1.93％。其次是「壓力與壓力差」

（2-10），其中民國 57-63 年佔 0.42％，民國 64-73 年佔 1.15％。且「力的作用」

（2-2）則呈現逐年增加的趨勢。

圖 4-1-4a 各年代「運動與力」次類目頁數比例變化

圖 4-1-4b 各年代「運動與力」次類目頁數比例變化

3. 電磁作用方面

由表 4-1-4 及圖 4-1-4 可知，在「電磁作用」方面，教科書內容分布較為帄均。

「磁鐵」部分（3-1），民國 64-73 年佔 0.96％，民國 74-82 年佔 0.97％，民國 57-63 年佔 0.74％，民國 83-89 年佔 1.21％，所佔比例有逐年增加的趨勢。「磁性」（3-2）

部分，民國 57-63 年佔 0.53％，民國 64-73 年佔 0.48％，民國 74-82 年佔 0.61％。

「電與磁的關係」（3-3）部分，為民國 57-63 年佔 0.53％，民國 64-73 年佔 1.72

％，民國 74-82 年佔 2.31％，民國 83-89 年佔 2.78％，可知此類目所佔頁數比例 亦呈現逐年增加的趨勢。

圖 4-1-5 各年代「電磁作用」次類目頁數比例變化

4. 重力作用方面

由表 4-1-4 及圖 4-1-5 可知，以「萬有引力」（4-3）佔較多，其中民國 57-63 年佔 0.11％，民國 64-73 年佔 1.43％，民國 74-82 年佔 2.31％，呈現逐年增加的 情形，到了民國 83-89 年則減少至 0.12％；其次是「重量」部分（4-1），民國 83-89 年佔 1.69％，民國 74-82 年佔 0.24％，民國 64-73 年減少至比例小於一，民國 57-63 年此類目的呈現比例為零。在「重力影響運動」（4-2）方面，民國 64-73 年佔 0.29

％，民國 74-82 年佔 0.49％，民國 83-89 年佔 0.12％，民國 57-63 年未出現此類 目相關內容。

圖 4-1-6 各年代「重力作用」次類目頁數比例變化

5. 機械應用方面

由表 4-1-4 及圖 4-1-6 可知，以「簡單機械」（5-3）所佔比例最多，其中民國 57-63 年佔 1.16％，民國 64-73 年佔 1.05％，民國 74-82 年佔 2.06％，民國 83-89 年佔 2.78％，可看出在民國 64-89 年間所佔頁數比例呈現逐年上升的趨勢。其次 是簡單機械的原理（5-4），其中民國 57-63 年佔 0.74％，民國 64-73 年佔 1.43％，

民國 74-82 年與民國 83-89 年比例相近，分別為 1.46％與 1.45％，可看出在民國 64-89 年此類目所佔比例相當，呼應了游光純（2002）主張在五、六年級教授有 關簡單機械的單元，讓學生由漸進式的槓桿、輪軸教授到滑輪、斜面等概念。另

陳義勳(1996)亦提出簡單機械原理中的概念有：省時必費力，費時必省力之概念，

在高年級自然科中宜再增加活動。陳義勳(1996)簡單機械除了在五年級實施應有 六年級的單元來銜接，達到概念深淺編排及延伸的目標。「浮力應用」（5-2）及

「力的作用」（5-1）最少，分別為民國 57-63 年佔 0.42％，民國 64-73 年佔 0.38

％，民國 83-89 年佔 0.36％。以及「力的作用」中以民國 57-63 年佔 0.63％，民 國 64-73 年佔 0.38％，民國 74-82 年佔 0.49％，到了民國 83-89 年佔 0.97％。

圖 4-1-7 各年代「機械應用」次類目頁數比例變化

綜合以上各類目之統計分析結果，可發現各年代教科書內容的力學主題單元 中，均以「運動與力」（2）相關內容佔最多比例，而「電磁作用」（3）與「機械 應用」（5）的教科書內容次之，顯示在國小階段之力學主題單元的學習，「運動 與力」（2）教材內容頗為重要。

三、綜合分析

從各個年代自然科教科書中力學主題單元佔整冊頁數的比例可知，力學主題 在教科書中的頁數比例呈現逐年增加的趨勢，且大都集中在中、高年級呈現，至 於力學主題單元的呈現情形，是以「運動與力」的主題在各個年代中所佔頁數呈 現最高的比例，「電磁作用」與「機械應用」次之，上述兩者在各年代中所佔頁

數比例呈現逐年增加的情形，顯示這些主題在學童生活應用中的重要性。

數比例呈現逐年增加的情形，顯示這些主題在學童生活應用中的重要性。