科學史教學的挑戰

雖然教育學者認為科學史教學有許多功用，但在推行之際，Matthews(1994)指出科 學史教學曾受到歷史學家和科學家的質疑，歷史學家質疑科學課堂上的科學史是一種貧 乏的歷史，且因教學上的需求而成為一種偽歷史，科學家則認為在教學上引用科學史會 浪費時間且可能傷害學生的信念。面對以上的質疑，許良榮(1999)提出幾點建議：(1)為 了避免科學史傷害學生信念，可以依照教學目標和學生的層次，恰當地安排科學史教材；

(2)可以引用歷史學家對科學史所做的詮釋，並比較不同歷史學家的著作，且在教材中盡 量使用中性的描述；(3)為了傳達科學史上的概念轉變，形式上的逼真是可以忽略的，例 如可以讓。所以在設計科學史教學的課程，可以視教學目標恰當安排科學史教材，達成 教學目標。

科學史教學在實行上遭遇許多問題，Höttecke 與 Silva(2010)比較了七個歐洲國家和 以色列中的十個團隊的結果，統整了物理上科學史教學的挑戰，主要為四個項目：(1) 物理教學的文化─物理教學文化常教導學生物理為真理及事實的集合、課程內容不和學 生的討論、教師灌輸知識給學生、學生並非自足學習、且表現出物理是由男性建構等；

(2)教師的技術、知識論以及教學的態度、信念─常見教師的認識論相當傳統，例如將科 學本質視為內隱的目標且傳遞錯誤訊息、沒有使用科學史教學的技術、對科學史教學沒 有信心等；(3)科學教學的制度─例如將歷史視為課程目標而不是科學史哲、教師強烈遵 照課程目標而不是將科學史融入教學中、課程常內隱地忽略科學史等；(4)教科書內容─

例如課本內容傳遞了傳統的科學本質觀、課本只有時間與姓名的資訊、科學史常和課程 內容分開、教科書的編排未包含哲學家和歷史學家等。其中教師的教學技術、知識論、

態度和信念可能是最重要的因素，因為教師是課堂最重要的角色。Abd-El-Khalick, Bell, 與Lederman (1998)研究了 14 位職前中學教師對於科學本質的想法和教學想法，發現教 師即使擁有部分恰當的科學本質觀，但很少會將科學本質觀納入教學計畫中，原因包括 科學本質教學效果不明顯、備課較費事、沒有教科學本質的經驗和資源、缺乏準備時間。

這些教師的疑慮也呼應到了Höttecke 與 Silva 的研究，欲將科學史教學引介到教學現場 中，可能需要更充足的教學資源，教師也需要學習相關教學技巧、策略。故本研究需要

先了解合作教師的科學認識觀，並進行面談溝通合作教師與研究者之教學目標，並傳達 研究者所設計之科學史教學的教學目標與教學策略，以避免文獻中所提出之障礙。

另一項教學上的難題是教學時間的長短，戰克勝(2006)指出，現今多數科學教師必 須在有限的時間中傳授許多課程內容，導致教師只能教授課本內容。Wang 與 Marsh(2002) 發現即使科學教師能接受科學史教學的價值，但他們教學必須涵蓋許多主題，以至於剩 下不多時間可用於科學史教學(引自 Lin, Cheng, & Cheng, 2010)。在高中一年級的物理課 也是如此，老師需要在約七個星期─約14 堂課的時間，必須介紹能量、近代物理、以 及宇宙學三個章節，時間相當緊迫。而Monk 與 Osborne (1997)建議，將科學史融入教 學時，必須考量教師的需求。為了解決教學上時間不足的問題，Wandersee 提出互動式 科學小故事(interactive historical vignettes)的教學方式，只需要 15 分鐘即可完成一個小單 元，互動式科學小故事的步驟為：(1)選擇有趣、適合學生的單元；(2)產生二元對立的 衝突；(3)發展故事；(4)化解衝突；(5)評鑑(Roach & Wandersee, 1995)。為了將科學史課 程引介至教學現場，本研究所設計之科學史教學課程考慮時間的急迫性，融合互動式科 學小故事之特性，在有限的時間進行科學史教學，並和合作教師溝通彼此間的需求及目 標。

在課程內容的編排上又必須注意一些什麼呢？Allchin(2003)列出牴觸科學本質元素，

若在教學上有意無意的包含這些元素，將干擾科學本質教育：(1)巨大(Monumentality)：

描述科學家為勇敢、善良、孤獨的天才。導致此項迷思是教學上忽略了學家的缺點、科 學家的錯誤、其他科學家的貢獻、科學社群發展、建立科學知識需要大量的時間、科學 家只是科學社群中的一員等；(2)理想化(Idealization)：認為科學研究設計是不會出錯的 以及資料的意義是很明確的。導致此項迷思是因為教學強調某一個事件、忽視其他例子、

省略某些事件、簡化故事；(3)情感戲碼(Affective Drama)：描述科學或科學家主導的狀 況，卻又特別強調某些掙扎。導致此項迷思原因為使用「我發現了!」的語句描述事件、

強調某些想法或人物、或將某些成就只歸因於機會；(4)解釋和辯護的描述(Explanatory and Justificatory Narrative)：描述科學知識來自於邏輯地、恰當地使用科學方法，此項迷 思來自於描述某些科學事件時，認為正確方法導致正確知識、錯誤方法導致錯誤知識(引

自Clough, 2010)。故在課程設計時，為了避免合作教師的不當本質觀影響科學史教學課 程，研究者將經由面談與合作教師討論教學目標，並在不影響合作教師其他課堂的情況 下進行教學。在課程設計方面，為了避免上述干擾科學本質學習的元素，研究者除了依 照Niaz 等(2010)所提出之光電效應史實規準設計課程之外，並將 Abd-El-Khalick 與 Lederman (2000)所提出之適合中學生學習的七項科學本質─(1)科學知識的暫時性；(2) 科學知識的實徵性；(3)科學知識的主觀性（理論蘊含）；(4)科學知識是人類想像力、創 造力的產物；(5)科學知識受到社會與文化的影響；(6)觀察和推論的區別；(7)理論和定 律的功能與關係，作為課程目標設計科學史教學課程，完成後除了請合作教師和指導教 授審閱外，並請歷史專長的教授檢閱，以避免上述干擾元素。