[鍵入文件 的引文或 重點的摘 要。您可以 將文字方 塊放在文 件中的任 何位置。使 用 [文字 方塊工具]
索引標籤 以變更重 要引述文 字方塊的 格式。]
第壹章 緒論
第一節 研究背景與動機
科學本質的教學在執行的過程中，時常會引用科學史來進行教學。教師 在使用科學史進行教學時，會發現科學史教材時常有無法搭配科學本質的內 涵，甚至與科學課程本身都無法銜接的問題（胡瑞萍＆林陳涌，2006）。細 看科學的發展歷史，是在 16~18 世紀這一段俗稱為「科學革命的年代」始具 爆發性的發展，由文藝復興後人類對理性的重新思考，到宗教改革之後，引 發經院學派結合亞里斯多德的本性思考與哥白尼對整體亞里斯多德式思考 的革命，歷經第谷、克卜勒、伽利略、培根、牛頓等人戲劇般相繼出現於科 學歷史的大舞台，產生對整個時代重鑄的全新思想體系（Shapin，1996）。這 一段有關於社會科內的西方歷史學習，是在國民教育九年級階段才開始進行。
這段時期的學生在猛力的求知各種公式定理概念的使用，與各種各樣的小考 大考模擬考的同時，很少會去注意也不想去了解科學知識發展及演變的歷程 背後，到底科學概念的改變是怎麼來的。學生或許知道科學革命的年代、代 表人物、引發後續的啟蒙運動等，卻難以理解一個新科學的發想，到底經過 怎樣的思考或經歷。
國中九年級的歷史課本上學期第四單元的文本中，論述了文藝復興後，
科學重新以人為本的思考出發，提出科技的發展與科學的發生是相輔相成，
也在思想史上提出了新的科學方法，如培根歸納法、笛卡兒的演繹法，並論 述了科學機構的成立─皇家科學院─對科學家的幫助，及天文物理學在本時 期的發展。但站在科學史的角度，卻沒有提到科學知識的建立上，其實是一 步一步，環環相扣。例如：時間的測量，對現在的學生而言，是存在於手錶 或手機的事實，但是在十六世紀，時間測量的本身，就是一個重大的問題。
伽利略利用鐘擺的等時性，拋去了利用日晷或蠟燭計時，時間開始被精確的
2
[鍵入文件 的引文或 重點的摘 要。您可以 將文字方 塊放在文 件中的任 何位置。使 用 [文字 方塊工具]
索引標籤 以變更重 要引述文 字方塊的 格式。]
測量到秒的程度；往後延伸到對速度的概念，在速度的定義都無人知曉的情 況下，伽利略就利用著名的比薩斜塔假想實驗與斜面實驗，提出了落體定律
（速度與時間的平方成正比關係），也定義了斜面運動（等加速度運動）。而 後來的牛頓更利用速度與力的結合，擴大解釋了整個宇宙的體系，當大家都 以為這樣完美的體系永遠都不會再被改變的時候，愛因斯坦就又出現在科學 發展的舞台，建立起近代物理的典範。從測量方法的發現，到運動定律的求 知，至科學體系的全新典範中，我們可以得知科學史的前進，就是連續性不 間斷的演變的。
從中我們可以瞭解到，科學每一個小進步，都是需要無數次的失敗與嘗 試。但傳統自然課本中的科學史小故事，經常過於富有傳奇的色彩，或者過 於以訛傳訛，總是強調科學的發現具有偶然性（例如：看見蘋果落下的牛頓 發現了萬有引力），機遇性（英國小獵犬號的南美考察，這麼巧的給了達爾 文一個機會，來紀錄沿途看到的景象）。我們再細看大部分科學教科書中的 科學史教學，是將科學史料一點一點的散佈在各個小片段章節，Kuhn（1970）
說過：「為了一些明顯而功能性的理由，科學教科書只會提到過去科學家研 究的一部分，也就是那些很容易看成對書中典範問題陳述以及解答有貢獻的 部分(P63）」。但科學教師不一定教，學生學概念也不一定想記這樣的故事。
因此，我們希望創造一種將片段零星的科學史料，重新整理成具有歷史 的廣度與深度的科學史教材，讓學生每日接受具有發散性思考的閱讀，來協 助學生在科學課程中大量聚斂性思考，。例如：法國之所以能夠孕育出如此 眾多的思想家－盧梭、科學家－居禮、伊倫、巴瑞–西諾希，甚至有些優秀 的女性科學家，以及藝術家－梵谷等人，這絕非只是智慧火花的剎那閃現，
觀察這些科學大師和藝術巨匠的治學經歷和學術成就不難發現，他們的共同 點就是非常喜歡幻想、善於思考，擅長運用發散性思維，擺脫習慣性思維的 束縛，從而可以取得突破性的成果。崇尚和鼓勵發散性思維的文化生態為創
3
[鍵入文件 的引文或 重點的摘 要。您可以 將文字方 塊放在文 件中的任 何位置。使 用 [文字 方塊工具]
索引標籤 以變更重 要引述文 字方塊的 格式。]
造力的充分發揮提供了無限空間。學者 Howe 曾分析各種 CPS （Creative Problem Solving）模式的四種創造性思考教學，就包含有聚斂性思考與發散性 思考。主要讓學生能夠透過這些思考模式的訓練，啟發創造性的問題解決（引 自湯偉君和邱美虹，1999）。而科學史的學習活動設計及教學方法的施行，
應該能促使學生思考並提出自己的論點。
整理的近年來科學教育科學期刊，我們可以發現，以科學史為材料進行 教學，探討對學生學習的影響的研究，大多數皆研究科學史教學對學生的科 學本質觀、對科學的態度以及對概念的學習此三方面的影響(李明昆、劉靜怡、
洪振方，2011；邱明富，2003；陳淑媛、洪振方 1998；翁秀玉＆段曉林，1996），
也有研究觸及可提升批判思考能力或科學探究能力（陳怡君，2005；黃素慧，
2007；洪敏怡、黃萬居、彭彥璟，2008）。而科學史教材卻較少有統整性的 教材設計，也就是傳統科學史教學，常常僅以點狀地擷取片段的科學史料，
呈現被世人所接受的科學概念，但未敘述當時社會氛圍、科學家心境、國家 或科學家之間的競爭等社會性因素，如此易使學生只習得片段的科學事例，
缺乏歷史脈絡的瞭解。所以有研究提出針對一個統整性的單元，如：演化論，
發展涵蓋面向較廣且較能引起學生的想像力的的歷史系列事件，作為科學史 的教學材料。這樣對科學領域內重要概念的發展比較完全及涵蓋領域較廣的 介紹，更能呈現科學知識的動態發展與互相依賴的特性（胡瑞萍＆林陳涌，
2006）。
歷史的發展有其發展順序時序、變遷、因果關係、資料和證據以及歷史 解釋、實質概念。其實就跟科學概念的學習是一樣的，我們不可能先學共價 電子對，才去學原子與分子的關係；我們解題需要找出片段敘述的證據與資 料，考慮因果關係，才能針對題目去發想計算。每個題目都有其原始的中心 概念，科學與歷史的學習，不只是傳遞既有知識，更是在教學過程中帶領學 生去進行思考與批判，因為知識的內容會不斷演進，所以我們需要讓學生去
4
[鍵入文件 的引文或 重點的摘 要。您可以 將文字方 塊放在文 件中的任 何位置。使 用 [文字 方塊工具]
索引標籤 以變更重 要引述文 字方塊的 格式。]
了解科學探究的過程、思考的方式，以促進學生學習。因此本研究希望建立 一系列科學歷程短文教材，讓學生了解科學的發生，絕對不是一蹴可及，也 絕非突然性的頓悟，而是經過長久的觀察、假設、推論、演繹等各種進程而 建立出來。並讓學生逐漸去了解科學家也是活生生的人，不僅關心自然，更 關心整個社會與人類的發展，進而推廣科學的人性面與宣揚科學家與國家社 會之間不可分的關係。而科學歷程短文教材，就是希望在非文即理且嚴重分 科化的台灣教育科層中，學生除了教科書傳授的公式、教條、觀念一一死記 與熟背以外，亦能領會科學的精神，掌握科學的方法，了解科學知識的建立 與科學的探索，即人類社會的產物，領略科學的社會角色與人文義意。