科學史教學的設計

科學史的融入教學的主體設計與內容的設計編排方式主要有：『附加式』、『整 合式』、『互動式歷史小品』分述如下：

科學史的融入教學的主體設計編排有：『附加式』（add-on approach）以科學 概念為主體，編排方式是將發生的歷史事件以增加單元的方式，把科學史內容與 教科書內容獨立分開。『整合式』（integrated approach）以歷史事件發生先後對科 學概念的影響為主體，最明顯的編寫方式是將科學之歷史發展與教材內容進行整 合，當科學教師進行此種科學史教學時，已同時進行教科書內容之教學（Matthews, 1994，引自張宗婷，2007）。

科學史教學內容的設計編排，Roach & Wandersee（1993）提出的互動式歷 史小品（interactive historical vignettes），強調的是『不同立場』的討論。其主要 課程設計流程分別為：一、選擇重要的、有趣的、或特有的歷史單元；二、為了 引發衝突，設計不同立場；三、組織成吸引人的故事；四、確定化解由故事而引 起的衝突；五、評量學生對該單元的相關主題及科學本質之了解（引自鄭子善，

2000）。且在這種教學中，教師設計了立場衝突的問題來討論，讓學生角色扮演 以前科學家，如何去突破關鍵性的概念，使學生覺得所學的概念更有趣，並促進 學生對概念的理解。

科學史教學時間的設計編排，進行融入科學史於教材時，並不是把繁雜的史 料加入課本中，而是得經過規劃，考慮教學目標、學生程度等，尤其在國內還得 特別兼顧考試壓力（林兆聖，2003）。而表 2-2-1 則是近年來文獻中，使用科學 史教學的教學方式比較。

表 2-2-1 不同單元使用科學史教學的融入方式

研究者（年代） 科學史教學單元 使用方法簡述

鄭子善（2000） 燃燒 採『整合式』編排，將科學之歷史發展 與教材內容進行整合，從東方火童神話 故事開始，每段都有提問與反思，然後 再由西方的學說，慢慢演進成『燃素說』

與現在的『氧化說』。

李玉真（2000） 光 採『整合式』編排，以科學歷史事件發 生先後，閱讀約三百字的文章後進行討 論，並配合圖形與大量科學家的論述

（第一節用了八位科學家），之後才全 部統整出現在的科學概念。

林兆聖（2003） 原子 將原子概念的演進史粗分為：希臘時 期、中世紀時期、文藝復興時期、到近 代化學等四個時期，教材內共十五位科 學家，至第七位科學家時，開始『引發 衝突，設計對立的雙方』與學生進行互 動式討論，前半段編排是『附加式』，

後半段是『整合式』。

王月春（2004） 溫度與熱

燃素說與氧的發現

採『整合式』編排，以科學歷史事件發 生先後，一小段文章後進行互動式討 論，將科學之歷史發展與教材內容進行 整合。

王月春（2004） 原子與分子 採『整合式』編排，把綠豆、花生、蓮

子看成是不同的原子，並進一步以實際 物體，模擬十九世紀時原子量的制訂方 法。

徐錦美（2004） 電

伏打電池 電流磁效應 電磁感應

採『附加式』編排，科學史內容與教科 書內容獨立分開，每一科學史教學後，

多採實作過程。

林格朱（2004） 細胞與個體 採『附加式』編排，將發生的歷史事件 以增加單元的方式融入教學，最後使用 二份學習單讓學生寫『細胞與個體』的 測驗選擇題，並建構其『細胞與個體』

概念。

陳麗鴻（2005） 電磁鐵 採『附加式』編排，將發生的歷史事件 以增加單元的方式融入教學，約一千七 百字分成『中國的故事』與『西洋的發 現』的教材，最後使用四份學習單讓學 生討論，並建構其電磁鐵概念。

王唯齡（2005） 天文 採『附加式』編排，科學史鉅細靡遺從 埃及，巴比倫，印度，中國，西方希臘，

地心說，日心說等詳細說明，並伴隨麥 哲倫繞世界一週等歷史事件證明。建構 學生天文知識。

簡萍郎（2005） 磁場

電流磁效應 電磁感應

採『附加式』編排，將發生的歷史事件 以增加單元的方式融入教學，共分四個 單元，每一科學史教學後，多採實作過 程。

張宗婷（2007） 血液循環 採『附加式』編排，科學史內容與教科 書內容獨立分開，最後以學習單讓學生 討論，建構血液循環的概念。

Padill &

Furio-Mas

（2008）

物質數量與莫耳數 將原子概念的演進從道耳吞開始，並接 著陳述 其他科 學家 新的概 念 革 命 觀 點，採『附加式』編排。

Cavicchi（2008） 電流磁效應 透過學生的手，親手去做歷史上曾經的 發明與發現，如：電鈴，電話與厄司特 的實驗藉此瞭解電與磁的交互關係，使 學生得 以藉此 建構 電流 磁 效應 的概 念，並對於電流磁效應問題會有適當的 反應答案。

Dedes & Ravanis

（2009）

光學（干涉） 『整合式』編排，從科學演進史上得到 一個教學模式，第一階段，使學生預測 延長的光源成像結果，讓教師提供適當 的衝突條件對照討論，第二階段，從科 學史上克卜勒的解釋模型瞭解幾何光 學。

Glenn（2009） 板塊構造學說 採『附加式』編排，有策略性的給學生 說故事，而這些故事內容則包含板塊構 造學說能夠演化的經驗，使學生探究科 學歷史。

為免模糊學生的學習內容，設計上避免過多的科學家人名干擾學生邏輯思 路，教學時間安排上也避免冗長文章陳述。因為設計科學史融入理化教學中，並 非強調事件發生的時間。最重要的是著重於在當時既有的社會背景及科學成就基 礎之下，一個新的科學理論或概念是如何突破舊的思維，逐步演進發展而成。且 教學的同時，更需透過其他方式幫助學生建構科學概念。例如問題討論等。因此，

本研究採『整合方式科學史的融入教學』，將科學史上概念改變的結構呈現，採 互動式歷史故事，在每一小段文章後即進行討論，並引發學生的認知衝突，設計 出新舊科學知識差異的雙方，使新科學理論的擁護者使用論證，來顯示它的解釋 融貫性，使學生知道概念的突破關鍵。