研究背景與動機

本研究之目的在於了解台灣國民小學的自然科學教科書，自民國 57 年至 89 年的「力學」主題內容呈現的情形。本章共分為五節，依次分別為研究背景與動 機、研究目的與問題、名詞解釋、及研究範圍與限制等。

第一節 研究背景與動機

一、 科學課程的發展與演變

近年來課程的發展已經過一段時間的演變，而課程改革對科學教學的影響極 大，回顧我國近三十多年來教育改革的主軸，無疑的是在課程的演變，而在課程 發展的過程中，頗受到先進國家（美國）課程計畫的影響（鄭湧涇，2005）。

Black ＆ Atkin（1996）指出科學課程發展必頇「適時適地（fit the times and places）」，不少科學教育文獻也呼應課程的發展與實施需要考慮社會文化機構或 教師的既存理念等因素(Olson, 1981; Tobin ＆ McRobbie, 1996, 1997; Squire, et al., 2003)。概念內容的學習也是科學教育的核心之一，課程發展難以與概念的學 習切割。新期刊《Cultural Studies of Science Education》的發行更突顯科學教育及 科學課程的研究需要重視其社會、文化與歷史因素。課程的發展不能脫離社會情 境，更不能忽略歷史的脈絡。因此，研究者希望從歷史發展的脈絡中，探討在實 施九年一貫課程之前，台灣過去三十多年來國小科學教育課程的發展。國內外的 學者提出科學的教學以教科書為中心，且是學生學習的基本工具，大多數的國小 教師以教科書為科學教學的主要依據(Renneret al.,1990； Barman,1992；劉昭宏、

郭重卲，1995）。因此，課程的發展對科學教學有極大的影響，更應重視社會與

歷史發展，教科書不僅是科學教學的中心，更是學生學習的基本工具，是國中小 的科學課程實施的主要學習材料。

二、教科書的內容及重要性

教科書在科學課程中扮演重要的角色，故應進一步瞭解教科書的內容及其重 要性。從民國57年國民義務教育實施迄今已有40餘年，在這當中曾進行過多次課 程綱要的修訂與頒布，隨著當時的時空背景與政治環境之影響而有課程綱要的變 革。黃榮村（2002）指出教科書是具體實現課程綱要的重要內涵之一，亦是師生 間教與學的重要依據，更是政府達成政策目標的重要途徑之一。可見，在中小學 教育中，教科書是依據課程標準而編制的具體教學內容。教科書對師生而言，不 僅是課程具體的表徵，更是重要的教學資源（張祝芬，1995）。亦有學者提出「課 程的下一步就在教科書的下一頁」（Woodward & Elliot,1990b），乃指出在教室中 實際決定教學目標與教學內容的是教科書，且教科書的內容是具體明確的。

周淑卿（2008）指出教科書在教與學的過程中一直被賦予重要的功能。李宗 薇（1998）也提出教科書是學校課程的主要部份，中小學七成以上的教室活動與 教科書有關。國內外學者的相關研究中，也發現科學教師的教學有九成的時間使 用教科書，且兒童在教室上課的時間與作業時間，與教科書有關各佔了教室活動 的 75％及 90％，國中小的教室活動中，大部分的時間與教科書相關的講述、問 答、作業和考詴有關（Stake & Easley, 1978；黃政傑，1989；柯華葳，1995；周 祝瑛，1995）。可見，教科書是最具體的教育內涵，是師生賴以教與學的重要依 據，更是藉以達成教育目標的主要途徑之一（Yager, 1983；熊召弟，1997）。

周珮儀和鄭明長（2006）在教科書的研究發展中指出進行教科書研究的科目 大多以社會與語文領域為主要研究領域，而自然與生活科技領域的篇數較少。再 加上藍順德（2004）針對進行教科書研究時提出幾項建議：

（一）在研究主題方面，應加強教科書發展過程的相關研究。

（二）在研究方法方面，應加強質性研究方法的運用。

（三）在研究科目方面，除社會及語文學科外，數學、自然與生活科技教科書 之相關研究應予以特別重視。

由此可知，進行自然科學教科書之相關研究的重要性。雖然教科書內容的相 關研究日漸受到重視，然而，對於長期縱向研究自然科學領域教科書內容，相對 來說卻比較少，其中針對力學教材內容的探討更是少見。為進一步了解自然科教 科書相關研究方向，以下針對國內相關的國小自然科教科書研究做說明。國內目 前在國小自然教科書的研究，多為針對單一教學主題進行各版本之內容分析（潘 子欣，2001；韓名璋，2002；鄭文光，2003；呂文靜，2005；楊明璋，2005；楊 思樺，2005；劉俊宏，2006；陳秀玲，2006；呂紹海，2007），以及與鄰近國家 教科書的比較（柯淑瓊，2005；高文芳，2005；鄭一喬，2005；陳心怡，2007）

等兩方面之研究，而針對長時間縱貫性的單一概念分析教科書內容的研究尚屬少 數。

柯淑瓊（2005）曾就國內自然科學課程的演變與教科書內容，依據 Collette ＆ Chiappetta（1994）的科學過程技能加以分析，楊明璋（2005）曾針對九年一貫課 程中的自然與生活科技領域的力學概念教材內容加以探討其物理屬性。是故，從 歷史發展之縱向角度來分析國小力學教材者，在國內至今尚未有研究提出。

故研究者將以歷史發展之縱向角度來分析「力學」相關之國小教科書，期能 對未來自然科教科書相關內容的編輯或設計有所助益，也能做為未來國內科學教 育課程相關研究之參考。

三、力學主題在自然科學教科書之重要性

在日常生活中，「力」是無所不在的，我們無時無刻不受到力的影響，因此，

「力學」可說是與我們的生活息息相關。在國小低年級階段，學童以觀察風、水 及手的推力，與二年級的噴水遊戲和玩磁鐵活動，來了解力學相關概念。到往後 的國小三到六年級才納入了正式力學相關課程，到了國中的理化以及高中的物理 課程，力學皆佔了相當多的比重（楊明璋，2005）。林清涼和戴念祖（2004）也 提到力學與我們生活最密切。由此可見，力學在我們日常生活中的重要性，且是 自然科學課程中不可缺少的一部份。

在相關研究中，顯示力學的學習是學童最容易遇到困難的單元，以及學生對 於力學存有頗多的迷思概念。Treagust, Duit & Fraser（1996）指出力是最難學習 的概念之一。李田英（1995）認為學童最常存有的另有概念是重力、速度、方向、

天體、能量、作用力和槓桿等相關單元。其中力與運動的概念較具體，學生易與 生活中的經驗而獲得的想法作為理解力學概念的基礎，但受限於人類的感官感受 有限，對事物現象的觀察而得到的結果，往往不完全、也不正確（鄭茹芬，2002）。

可見學生在學習力學相關主題時仍存有自己的想法與概念，因此有關力學迷 思概念的研究有，陳淑筠（2002）對國內學生自然科學迷思概念研究的後設研究 發現，以「力與運動」與「電磁作用」的研究篇數及迷思類型最多，占物理研究 主題總比例的 57％，其中以力學概念的研究篇數及迷思類型最多，共 25 篇。

林楷植（2002）在發展二階段紙筆測驗探討國中生的「力與運動」迷思概念 之研究中，亦統整 1976 年到 2002 年間國內外力與運動迷思概念的相關研究，國 外有 33 篇，國內有 16 篇，可見力學受到學術界的重視。

綜合以上力學主題迷思概念的相關研究，學生在學習力學相關主題時存有頗 多的迷思概念，而這些迷思概念大都是受到日常生活、直觀經驗或教科書呈現錯 誤的概念等之影響（王美芬、熊召弟，1995），因此學生在學習科學時需經過一 段很困難的概念改變過程，才能達到有意義的學習。而在教材內容呈現中，當學 生無法洞悉其想法與教科書內容有何相關，教師可利用提問方式來考驗學生的想

法與迷思概念以促使概念改變的學習（邱美虹，1993）。概念改變是學生需修正 他的先備知識以符合新學的科學觀點（Smith, E. L., 1996）。學生從教科書與科學 學習中習得獲取知識的過程，在學習科學的原理時，由教師引導發現問題以進行 有效的學習，由上可知，學生概念的改變需有提問情境的安排與發現式教學的輔 助，亦即教科書的編寫是必頇重視的面向之一。

宋明順（1998）指出自然科學教科書的內容中除了大多數的文字描述內容以 外，其中的提問式主要是在透過問題鼓勵學生提出心中的想法。用問題來做為某 一主題教學的開始，可引發學生的推理，並能促使師生共同討論，以瞭解問題

（Anderson & Roth, 1989）。再者，自然教科書內容與其他科目的不同之處是實驗 活動的呈現，實驗在自然科學教學上有其重要性，而且教師與學生也都認為實驗 課在自然科教學是不可或缺的（林陳涌，1995）。歐陽鍾仁（1988）也提出學生 進行實驗的目的是加強其具體的思考、瞭解科學的方法。但因教科書中的科學知 識大都是強調科學是驗證知識的過程，驗證已經知道的，而忽略科學知識是如何 產生的（許良榮，1997）。但科學教育是以培養學生學習新技能、發現問題，進 而提升創造力為目標，因而本研究想進一步了解教科書內容力學主題的整體呈 現、國小各年級的呈現情形與呈現的方式為何，呈現方式將以文字敘述的直述式 與提問式，以及實驗方式分為食譜式、驗證與發現等三種類別以進行教科書內容 的分析。