研究設計

第一節 研究架構

本研究旨在探討實施科學故事融入自然科教學，是否會影響學童對 科學本質的理解，同時也想了解是否會對學童科學創造力獨特性有所影 響，研究架構如下：

本研究係採故事融入教學的實驗性教學研究，並以量化及質性資料 兩者並行，分析探討科學故事融入教學對學童科學本質觀及科學創造力 影響的程度。實驗前依據教學單元選定相關之科學史素材，進行科學故 事的編擬，然後進行科學故事的實驗教學後，進行學習心得問卷及實施量 表後測及晤談方式取得資料，用以分析比較學童經實驗教學前後科學創 造力與科學本質觀的改變情形。本研究主要是以科學故事融入課程進行 教學，並利用科學本質觀量表及科學創造力測驗對學童進行前、後測，

以比較實驗組與對照組的學童於接受課程前後，在科學本質的認知上之 得分是否有差異；同時並探討兩組學童科學創造力的獨特性方面之得分 是否有差異，為本教學研究評量之主要工具；另一方面，本研究也利用 學習心得問卷來收集質性資料，以作為與量化資料做交互比對之用，並 並在實驗組中隨機抽樣十位學童做半結構式晤談，總合比對以輔助本課 程之實施結果的分析。

第二節 研究設計

本研究主要是以科學故事融入教學的方式來進行研究，因此科學故 事如何編製與所依據的理論基礎，還有配合的教學單元為何就顯得非常

科學故事

自然科教學活動 1.科學創造力

測驗前測 2.科學本質前測

1.科學創造力 測驗後測 2.科學本質後測

圖 3-1-1 研究架構圖

學習心得問卷 晤 談

重要，茲將本研究科學故事編寫所要注意的事項與教學單元內容等詳述 於下：

一、科學故事

本研究採用之教學活動內容，是以南一書局出版之六上自然與生活 科技為課程主要架構，經選出與科學史較相關之兩個單元：「氧氣和二 氧化碳」與「腳踏車」等，蒐集相關科學史及科技發展史資料後，進行 編寫成適合國小六年級學童學習的科學故事，適合用來引導學童學習科 學本質，並適合在教室課堂使用之教材；經過改編之後，請自然科學教 育專家2 位與國小現職教師 3 位予以審查及建議，並於修改後對實驗組 學童進行融入自然與生活科技之教學。

表 3-2-1 為本研究中所進行之單元教學主題、主要活動內容、以及 學習目標及科學故事所使用之科學本質觀點等部份。

表3-2-1 本研究之教學活動內容

關教學單元進行故事內容的編寫，以第二章文獻探討中所述的「歷史個 案研究」及「互動式歷史小品（IHVs）」的要領進行內容的制定，根據 張靜儀等人（2003）將說故事的類型，分類為六種：直述科學史、歷史情 境對話、想法派典論證、線索思考、趣味連結、童話串聯等，其中「歷史 情境對話」即衍生自「互動式歷史小品（IHVs）」的理論基礎，由老師先 將有關的科學發展史，整理成一篇短文，在上課時將其中的重點內容用師 生共同討論的方式完成，最後發下短文學習單，引導學童整理有關的科學 發展史的概念。本研究的故事教材採用「互動式歷史小品」的方式來進 行設計。

「互動式歷史小品（IHVs）」為 Wandersee 於 1990 年首先提出，爾 後陸續發表相關文章（1990,1992,1993,1995）討論歷史小品的教學方 式，本研究引用 Roach and Wandersee（1995）發表的文章中所修正之

「互動式歷史小品」之構念圖為理論依據（引自陳淑媛、洪振方，1997）， 主要教學步驟有下列五項：

1.選擇重要的、有趣的、或特有的歷史單元

在教學單元中科學故事的選擇除了配合單元主題外，另外在考量教 學時間的限制不宜做過長的故事敘述，所以在故事章節的編排上取其較 重要的片段，如氧與二氧化碳單元拉瓦錫的故事：其重要的科學實驗的 歷程、靈感的由來就是屬於重要的內容，而且是重要的科學本質內涵所 在，就是故事內容取材的重點；另外腳踏車的科技發展史部分，其最初 腳踏車的造型與功能部分，以現代人的觀點視之，會覺得非常簡陋、滑 稽，令人不敢恭維，然這就是科學創造力的起點，科學知識源自於長時 間的累積與驗證、改進，並非一朝一夕造成的，這些都是教學中所要傳 達的科學本質。

2.為了引發衝突，設計對立的雙方（binary opposities）

科學故事的編排上要顧及學童的學習注意力，所以在編排上，不能

平鋪直敘，在內容的情境營造上要促使小朋友融入故事中，比如說到拉 瓦錫的故事，其最後是遭到死刑而結束生命，一般的故事呈現都是以此 為結束點，然本故事編排科學家之死，是排在故事的第一段就先跳到拉 瓦錫接受死刑的一幕，讓小朋友受到心靈的震撼，產生「科學家也會受 到死刑的迫害？」的疑問，製造認知觀念的衝突點，使其特別注意故事 的發展，增進其學習的注意力，並傳達科學家也是人，科學家會受到社 會文化的影響等科學本質的內涵；然後再以倒述法繼續故事內容的發 展。

3.組織成扣人心弦的故事

科學故事在本研究中是傳達科學本質的重要媒介，因此，如何將故 事內容串聯組織使其不致於冷場，不僅考驗研究者編寫能力及教學者的 教學能力，研究者依照所欲傳達之科學本質內涵做故事情節的編排，由 於拉瓦錫本身的事蹟非常豐富，所以取材及編排上有發揮的空間，所以 研究者依照此教學原則來進行故事的編寫，以期讓學童有學習的興趣。

4.確定化解由故事而引起的衝突：

在科學故事中因為根據史實編寫，難免事實會與理想的狀況相悖，

造成學童的心理衝突，例如：拉瓦錫是個偉大的科學家卻是死於非命，

那誰會繼續這樣的科學工作呢？這時請教師必須將其時空背景解釋清 楚；另外讓學童了解科學家的人格特質與思想，且科學是社會傳統與人類 文化的一部份，了解到科學、科技與社會發展是會相互影響的，因此科學 家的際遇，隨社會文化的變遷而有所殊異，並不能一概而論，藉以讓學童 能消除因故事而引發的衝突。

5.最後評量學童對該單元的相關主題及科學本質

經過一個完整的教學流程以後，老師欲了解教學是否達到教學目 標，學童是否有科學本質觀的改變等等，必須透過評量的手段來進行評 量，依據本研究之設計，採用科學本質觀量表於教學實施前實施前測及

教學結束後實施後測，藉以了解學童前後的改變情形。

圖 3-2-1「互動式歷史小品」教學設計(引自陳淑媛、洪振方，1997）

科學故事編寫時以科學本質的三個向度：（一）科學知識（二）科 學方法（三）科學事業作為參酌的依據，以期達成科學本質教學之目標，

故事課程(附錄三)完成後，送請自然科學教育專家與國小現職教師予以 審查及建議，並作內容修改，另與施教者做意見溝通之工作，以便於正 式教學中搭配實施。正式施教時，另外根據故事課程製作簡報運用於課 程中，以吸引學童注意力及提高學習之興趣，並配合科學故事的內容安 排問題進行提問與故事內容討論。以便蒐集學童的想法等質性資料，另 外在師生問答之間增加師生的互動，其目的在於營造出學習情境及具有 創意的學習環境，因此這是教學者在教學歷程中所要有的教學上的認 知。

至於談到科學史在科學課程的施教方式的「融入式」與「外加式」之 謹慎規畫互動式歷史小品

建立的雙方

中斷提問的故 事型態

科學史料

衝突

學童產生問 題和解釋

科學態度

科學本質 的討論 衝突的解決

促成 建構方法

方式 萃取

包含

誘導

聚焦 強調

隨後

隨後

區別為何？Matthews（l994）提到在科學課程中介紹科學史的方式有「融 入式」（intergrate）與「外加式」（add-on）兩種，「融入式」指的是 將科學發展的歷史與教材內容進行整合，當教師進行此種科學史教學時，

已同時進行教科書內容的教學，因此教師只需針對科學史教材進行教學即 可。「外加式」（add-on）則是指將科學之歷史進展以穿插的方式和教材 內容結合，也就是科學史內容與教科書內容獨立分開，因此教師可按照教 學之需要進行額外的科學史教學，這種方式強調該教材屬於外加的、補充 的，科學史內容與教科書內容之間並沒有緊密結合，使用這種教材時，必 須另外再進行教科書內容之教學，此種設計方式的優點在於設計空間較大 且比較不受教科書限制，相對的花費的時間也就較多（引自謝薰靜，

2005）。

長期以來我國中小學的教學方式都受到教科書的影響很多，因此教科 書的內容左右老師的教學活動，因此教科書在科學教育的重要性已毋庸置 疑，它不僅是中小學，甚至到大學都是科學教學與學習所倚頼的主要訊息 來源，同時也承載著科學面貌的展現與文化傳遞的重要任務，各國對教科 書的編纂都抱以審慎的態度，而我國的教學和評量更受聯考出題範圍的影 響，對教科書的倚賴就更加重視（林樹聲，2001），因此融入式的教學活 動還是以教科書的內容為依歸，選擇與教科書內容相關的科學故事或其他 內容，來配合進行教學活動是融入式教學的主要精神。現在這裡介紹本研 究所選擇進行科學故事融入教學的單元內容，計有兩個單元，單元一：氧

長期以來我國中小學的教學方式都受到教科書的影響很多，因此教科 書的內容左右老師的教學活動，因此教科書在科學教育的重要性已毋庸置 疑，它不僅是中小學，甚至到大學都是科學教學與學習所倚頼的主要訊息 來源，同時也承載著科學面貌的展現與文化傳遞的重要任務，各國對教科 書的編纂都抱以審慎的態度，而我國的教學和評量更受聯考出題範圍的影 響，對教科書的倚賴就更加重視（林樹聲，2001），因此融入式的教學活 動還是以教科書的內容為依歸，選擇與教科書內容相關的科學故事或其他 內容，來配合進行教學活動是融入式教學的主要精神。現在這裡介紹本研 究所選擇進行科學故事融入教學的單元內容，計有兩個單元，單元一：氧