研究步驟

本研究採行動研究法探討如何將中國磁學科技史料融入國小自然科教 學，並檢視研究歷程中遭遇的問題、解決的策略。故各項研究步驟依上節研究 流程分別敘述如下：

壹、 準備發展階段

一、

由於以往科學教育與教材對本國科學發展的忽視，相信很多人的觀念裡總認 為中國古代的科學是遠落後西方的，西方的科學在近二三百年突飛猛進固然沒 錯，許多人也將科學和西方劃上等號，論及科學的發展與理論，皆舉西方為例而 忽略了中國五千多年來科技的發展。研究者認為，西方的科學進步雖是無庸置疑 的，然中國的科學也不容忽略，在眾多科學發展中，指南針已成為世界所公認的 中國四大發明之一，其背後的磁學發展故事與應用事例甚多，且在磁學相關的發 現紀錄上也都領先西方各國甚早，基於此研究者決定採用中國磁學科技史料為題 材來設計融入國小自然領域的教學活動，課程中以探究指南針的奧秘為主，接著 進行磁鐵特性的探索、自製磁鐵實驗、製作指南針活動等。研究方法採用行動研 究法，實際從事於國小現場教學，來蒐集學生的學習感受與教學疑難。

二、

研究問題確立後，研究者一方面回頭再去整理之前搜集的資料，另一方面文 獻不足的部分則再去補充搜尋，最後研究者依研究上的需要概分成三方面來收集 相關文獻，一方面蒐集、歸納科技史與科學史教學之理論基礎，另一方面則整理、

分析目前各版本磁鐵的教材內容與其相關研究，最後再針對中國古代磁學的科技 史料進行蒐集與整理，其範圍包括磁鐵特性的發現經過及其相關事例的史料、指

南針的發展沿革與製作、應用層面的相關史料蒐集。

三、

為了能確保教學的完善，課程內容的編寫流程依序為中國磁學史料的蒐集、

情境的設計規劃、教學內容的安排、教學活動的設計、科學史料補充資料的編寫、

學習單的製作等。首先研究者根據文獻所蒐集整理的中國古代磁學史料內容，配 合磁鐵教學的需要，考量學生程度，淘汰過於艱澀的部分，再根據這些內容，編 寫成學生易於閱讀與理解的形式，並插入圖形的輔助說明。最後彙整成欲融入教 學活動中的三大主題，分別為

（一） 中國老祖先所發現的磁鐵特性介紹：其內容有「磁石的發現」、「磁石吸 鐵、相吸相斥、穿透性、磁屏的特性介紹」、及「老祖先對磁力來源的 解釋」。

（二） 老祖先關於地磁、磁化方法的介紹：其內容有「磁鐵的指極特性介紹」、

「地磁的介紹」「人造磁鐵的方法」。

（三） 指南針的製作及沈括小傳介紹：其內容有「指南針的發展歷史」、「沈括 指出的四種製作指南針方法」、「沈括生平及《夢溪筆談》的介紹」。

四、

整體教學活動設計為了讓學生在認識中國磁學科技史料之餘，也能同時認識 到磁鐵與指南針的相關特性。故教學活動設計重視「探索、介紹、運用」的交互 運用，課程開始首先配合「情境引導」引起學生探索、學習的動機，並於教學活 動中配合資料的閱讀介紹、問題的討論、科學遊戲競賽、實驗實作活動的進行。

另外由於教學主題的不同，教學活動的設計也跟著調整。教學設計的初始活 動為「探究老祖先的指向儀器」，研究者藉由影片「黃帝大戰嗤尤」場景的情境 引導以及介紹老祖先發明指南針的沿革與應用，來引起學生探索指南針奧秘的動

機，接著「探索磁鐵的特性」的活動則先讓學生由玩磁鐵中自行探索、討論出磁 鐵的特性後，再介紹中國老祖先對磁鐵特性的相關認識來呼應學生的發現；最後

「製作指南針方面」則先介紹老祖先磁化的方法讓學生藉由「摩擦法」與「地磁 法」的實驗實際來體驗前人造磁的方法，之後再介紹沈括《夢溪筆談》中的四種 製造指南針的方法並鼓勵學生自行製造一個不一樣的指南針做課程的結束。（參 看圖3-4-1 教學內容流程圖）

五、

預期透過課程中指南針探究活動的進行，讓學生能瞭解到磁鐵的特性與指南 針指向的奧秘，並認識到中國老祖先在磁鐵與指南針方面的發展與生活應用。

貳、 行動實施階段

一、

雖說本課程設計可部份的融入現有高年級磁鐵與指南針之教學活動單元中

（見文獻探討第三節），但由於本研究重點在於探討教師如何將中國磁學科技史 料融入自然科的教學設計中，且教學單元聚焦在探究指南針的奧秘部分，為免受 限於目前小學教科書及教學時間上的限制。因此本研究採取外加上課時間的方式 來進行教學。

本研究教學活動共進行了二次的教學循環。第一循環的教學內容共有六個活 動，第二循環的教學活動則刪減為四個單元來進行教學。兩個循環的教學方式都 還是以「探究指南針的奧秘」為主再配合相關的活動來引入中國的磁學科技史料，

活動過程中適時以「探索、介紹、應用」的方式來連接課程內容的進行，而整體 教學中為符合新課程「以學生為學習主體」的精神，教師營造自我探索的情境來 引發學生自主學習與探究的可能性。為了讓教師在進行單元教學後，有更多修正、

思考的時間，兩個循環教學的時間是在上、下學期進行，中間間隔將近三個月。

二、

（一） 教學內容

本研究的教學內容以下列三個教學重點為主，而各單元活動項目在兩次的循環 教學中都有做一些增刪與修正。

1.認識、探索指南針

介紹指南針的沿革、應用與探索指南針的構造，使學生瞭解到指針的磁性 為指南針會固定指向關鍵因素。

2.探索磁鐵特性

讓學生自行探究磁鐵的特性後再介紹中國老祖先對磁鐵特性的認識來對應 學生所自行發現的磁鐵特性。

3.自製指南針

先介紹老祖先磁化指針與製作指南針的方法，再進行指南針的實作活動。

（二）教學內容流程圖

本研究中整體教學內容流程如下圖3-4-1

參、 成果彙整階段

一、

回饋資料的蒐集，包括研究者在整個研究過程的研究日誌；教學過程中的錄 音、錄影；學生的訪談資料；上課的學習單；學生的回饋問卷、自我評量表；協 同研究者的晤談紀錄與回饋意見等都是研究者需蒐集彙整的資料。

二、

研究者根據整個研究的過程，從教學前的準備到教學後的回饋所蒐集到的資 料，持續做資料的分析，並在這過程當中，對照文獻、學生和協同研究者的意見，

不斷的檢驗資料，並做個人的反省思考。

三、

根據研究所蒐集到的資料，經過處理和分析後，與協同研究者做討論後，研 究者即開始撰寫整個研究歷程與結果的報告。

圖 3-4-1 教學內容流程圖

—探索老祖先的指向儀器：

1.介紹古代黃帝大戰嗤尤與發明指南針的故事。

2.介紹指南針的應用與對世界航海文明的貢獻。

3.探究指南針的構造，引導出指南針內的指針是一小型磁 鐵。

—磁力的消失與現形

1. 介紹磁屏的現象與中國事例。

2. 由鐵粉將磁力現形來探討磁力的特性。

3..介紹地磁的存在。

—探索磁鐵的奧秘

1.小組統整、歸納出磁鐵的特性。

2.認識中國老祖先發展磁石的歷程與應用。

3..利用磁鐵特性實作科學遊戲分組競賽。

—我是造磁高手

1. 介紹磁鐵的磁化作用。

2. 介紹中國老祖先造磁的方法。

3. 透過磁化過程，能自行製造簡易的小磁鐵。

—製作指南針？

1. 介紹北宋沈括在《夢溪筆談》一書中所提到的四種指 南針作法

2. 根據各組討論、探索指南針的原理及參考古時候的作 法，各組實作指南針

認識、探索指南針探索磁鐵與磁力

特性 自製指南針