科學史教學與相關研究

第二節 科學史教學與相關研究

一、國外相關的研究

Solomon, Duveen, Scot, 和 McCarthy (1992) 以 英 國 5 個 班 級 11-14歲的中學生為研究對象，使用專門為此研究所寫有關科學史的 資料，實施長達一年的教學。在教學前、後使用問卷調查和訪談，

了解學生在教學前、後對科學本質的瞭解的改變情形，並觀察上課 情形做成記錄。研究結果發現，將科學史融入教學中，能增進學生 對科學本質的瞭解。科學史的教學能使學生把焦點放在採納某一理 論的理由，而非只是一昧地接受理論；使用科學史的資料並能產生 較為持久的學習。從訪談中，意外發現學習「理論」變遷的歷史，

對於學生概念改變的過程有些助益。

Dawkins 和Vitale（1999）主持一個維持8 天的放學後教師專業 發展計畫，此計畫為訓練8位中學教師使用生物學的歷史個案融入教 學中的模式，來教導科學本質的概念並保證學生可以學習到所欲教 之生物學概念。研究結果發現：1.利用歷史個案融入教學中的模式 來教導中學生的科學本質概念是可行的；2.此教師專業發展計畫，

對於中學生物教師發展必要的知識和技能，來實施歷史個案融入教 學的模式是有效率的；3.此計畫能提昇老師對科學本質主要概念的 認識。

Abd-El-Khalick 和Lederman（2000）研究學生科學本質觀點上科 學史課程的影響。研究對象是166 名未畢業、已畢業的學生和15位 職前科學國中教師。資料蒐集採用開放式問卷搭配個別晤談，來評 估研究對象科學本質前後觀點。在最初的研究，幾乎所有研究對象 都具有數個不適當的科學本質情況。在課程結束後，研究對象觀點 有顯著改變的很少且有限。但一些研究對象之觀點有明顯的改變，

特別是職前科學教師。在他們參與科學史課程後，他們科學本質的 架構與現代科學本質的觀點稍微一致。此外，以外顯（explicitly）

方式說明有關科學本質，描述相關的科學史課程能更有效率提昇研 究對象科學本質的觀點。此外，這研究建議在職前科學教師之科學 本質教育的課程中明確增加科學史課程，這將因為他們科學史的經 驗而獲得科學本質觀點改變或充實的可能性。

二、國內相關的研究

陳淑媛和洪振方（1997）以任教高一班級的學生為研究對象，

採用行動研究的方式，研究結果發現1.融入科學史的教學對學生學 業成績沒有負面的影響。2.實驗組的學生比對照組的學生更偏向後 邏輯實證觀點。3.實驗組的學生更有客觀化推理能力與深入思考類 比的能力。

翁秀玉和段曉林（1997b）在科學史對國小六年級學生理解科學 本質成效一文中以傳達科學本質中的實證性、暫時性、公開性、與 社會影響科學的觀念。用行動研究的方式，配合國小六年級課程，

上學期的第五單元「重量與體積」與第六單元「地球的運動」，安 排阿基米德發明浮力原理、地球形狀說法的演變與哥白尼的地動說 等科學史。再設計問題讓學生分組討論，採用質的研究收集與分析 發現：1.學生對科學知識實證性的觀念較上課前更加強，並了解科 學並非靠臆測而必須以實驗證明的觀念。2.在科學暫時性方面，學 生了解既存科學知識是會持續改變的、並非真理的觀念，並且認為 人類應以懷疑求證的態度來面對科學知識。3.公開性方面，學生了 解科學研究成果必須公開，以促便科學家們相互討論，同時科學社 群對科學是有重大的影響。4.社會與科學互動方面，學生由科學家 故事了解科學是一個無法脫離社會文化活動。

傅麗玉（1999）在科學家的「不當行為」故事在中等科學教育 的 價 值 與 意 義 一 文 中 ， 指 出 科 學 家 的 「 不 當 行 為 （ improper behavior）」，是指相對於傳統對科學方法、科學態度以及科學家形 象的刻板印象，科學家在其科學專業工作範圍內所做的不適當、不 客觀、不理性、或作假的研究行為。其實科學家的「不當行為」故

事可提供另一種了解科學的角度，對科學教育而言，將有助於非科 學性向的學生思考科學對社會的衝擊與極限；有助於科學性向的學 生思考科學家之間的相互關係。

陳文靜和洪振方（2000）以情境化科學本質問卷探討原子與電 子科學史融入教學後學生的科學本質觀。該研究以自行設計教材進 行「原子與電科學史融入教學活動以探討學生的科學本質觀。採「目 的 判 斷 取 樣 」 方 式 ， 研 究 對 象 為 研 究 者 授 課 之 高 一 學 生 二 班 共 84 人。藉由自編的「原子與電子情境化科學本質問卷」評量工具進行 資料的蒐集、分析。結果發現：學生在科學史情境中：1.能表達出 多樣化的科學本質觀。2.根據科學史情境來回答問題時，能完整地 表達學生心中想法。3.能展現研究者在本研究中所欲達成之科學本 質教學目標:科學知識具有暫時性、偉大科學家也會犯錯、科學是合 作的事業、科學家需自行設計實驗儀器…等科學本質觀。4.也能展 現研究者未預期達到的科學本質教學目標。

廖麗貞、林寶英和洪振方（2000）以高師大八十六學年度第一 學期選修生命科學通識課程的41 名學生為對象，透過晤談及長期觀 察學生，研究發現1.科學史融入大學生命科學通識課程之教學成效 良好。2.在學生的科學態度、了解科學本質、在「科學的人文關懷 及人文的科學素養」之思辨及價值反思對生命科學通識課程之學習 興趣等向度均有顯著的成長與發展。

李玉貞（2000）以任教的高一班級中，選取一班作為控制組，

依慣用的教學方式進行教學，另一班則為實驗組。以光學史融入教 學的方式進行教學，實驗教學的過程為期一個月，資料的收集包含：

測驗卷問卷、月考成績、教室觀察、晤談等，同時將所得的資料進 行質性與量的分析。結果發現：1.實驗組學生的學業成績並未造成 顯著的成效。2.學生的科學本質觀偏向現代科學本質觀，尤其在科 學具有暫時性、創造性與主觀性的向度。3.實驗組學生藉由光學史 料作為光概念的認知橋樑，對於光概念的學習有顯著的進步，尤其 是在光的本質與光的直線前進上。4.學生比較容易養成反省思考的 能力，同時可以意識到自我在科學學習上的改變，進而監控自我學 習的歷程。5.實驗組學生對於實驗教學合適性的認同達78%，對於教 學特色上更高達89%，顯示學生對於光學史融入教學的肯定。

鄭子善（2000）以所任教的國小五年級一班為研究對象，利用 說話課時，採取行動研究的方式，在六個研究主題的前引之下，以

「燃燒現象」的發展史為主，結合「科學史料」與「兒童文學中的 科普讀物」來進行課程設計。廣泛的蒐集教學現場的錄影、現場筆 記、學生訪談及學生的學習單等多元資料。研究發現科學故事課程 在國小的推廣與實行是可行但具挑戰性的，除了最後六個教學計劃 的呈現之外，研究者將婉婉道出己身的科學本質觀、對設計靈感的 堅持、以及詳實紀錄，設計課程內容時的心路歷程和反思，完整呈 顯整個科學故事課程的設計歷程。

而他的同學楊燕玉（2001）以鄭子善的課程及教學結果，觀察 此課程對學生的「科學本質觀」與「對科學的態度」所帶來的影響。

採取質量並重的研究方法。基本的研究架構是在課程的進行前後，

利用問卷對學生進行「科學本質觀」與「對科學的態度」之前後測，

以瞭解本課程對學生所產生的影響。研究結果發現：1.學生喜歡這

樣的科學故事課程；且該課程前後，學生的「科學本質觀」問卷結 果發現：在科學知識的暫時性、科學家形象、以及科學社群三個向 度上有顯著的改善，而在學自然科的目的與創造力兩個向度上則沒 有顯著的改變。2.在「對科學的態度」方面，問卷結果發現：學生 在20題的總量表上對科學的態度有顯著的提昇。3.個案教師在教學 過程中所遭遇的困難有教學的時間不足與課前沒有充分的時間做教 學準備。

三、小結

文 獻 探 討 中 可 發 現 ， 研 究 趨 勢 是 逐 漸 落 實 科 學 史 的 推 廣 與 應 用。文獻中一致認為科學史的教學，可以提昇學生對科學本質之認 識。科學史教學實務的相關研究中，以融入科學史教學為研究的大 宗。融入科學史教學似乎是可行的方式，故本研究決定採用配合現 行課程，將科學史融入於實際教學中，編寫適宜的科學史融入教學，

並設計相關的教案及教學策略來進行教學，進而探討學童在教學前 後的科學本質的觀點及對科學的態度的影響。再加上以「教師即研 究者」的精神，親自投入於教學研究中。

再者，研究者發現相關的研究工具，均是以教師、大學生或中 學生為設計對象，鮮少以國小學童為設計對象的工具。故試著以國 科會計畫科學本質研究群所編製的國小科學本質問卷及科學本質晤 談工具為研究工具，輔以交（晤)談及教師、學生的文件資料等其他 質性的資料來從事本研究。