第二章 文獻探討
第二節 科學史教材編輯的相關研究
在科學教育研究文獻中，有許多學者認為在教學中融入科學史哲，對於學生 學習科學是有幫助的(許良榮、李田英，1995；林陳涌、鄭榮輝、張永達，2009；
Hodson，2008)。Hodson(2008)綜合許多學者的研究及相關論點，認為將科學史 融入科學教學具有三項優點：（引自陳婉 ，2012，P37~P38）
(一) 透過科學史，可以讓學生瞭解課堂上所談論的科學理論、科學概念，都 是由一群研究者在當時的時空背景下，基於個人的喜好或是需求，為了解 釋特定的現象、回答特定的問題，而發展出來的知識。在課程中可強調研 究的動機、企圖、研究過程發生的錯誤、面對新的理論時，科學家內心的 掙扎….等，透過上述科學史內容可以讓學生體會科學不再是冷冰冰、理 所當然的知識，而是由人所創造出來的知識。
(二) 透過科學史融入教學，可以讓國家的公民擁有基本的科學素養、科學知 識、科學技能，讓大多數並非從事科學相關工作的公民，在面臨社會問題 時，例如：環境、能源、核四…等，能夠因而做出適合的判斷。
(三) 透過科學史融入教學，可以讓學生知道科學家其實跟一般人一樣，幫助 學生打破科學神話與萬能的想法。藉此，讓學生更瞭解科學的本質與培養 探究的精神。
科學史在科學教育中扮演了多重的功能與角色，能在學生學習科學的過程中，
提供許多正面的影響。Oldroyd(1977)認為利用科學史進行科學教學，能夠讓學生
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體會科學家面對問題時的思考模式或實驗探究的歷程，建立解決問題的方法；透 過科學理論的發展史，學生能夠瞭解科學理論是不停地持續在改變，現有的科學 理論也許在未來會被發現是錯誤的，從而接受自己在科學學習過程中的錯誤；透 過合適的科學史案例，學生能夠從中體會科學家創造理論、解釋現象的過程；讓 學生瞭解科學並不只是單純的科學，科學、科技、社會是會互相影響的，藉此拉 近科學與人文間的距離。(引自許良榮、李田英，1995，P15)
雖然，上述許多學者皆認為藉由科學史融入教學可以提升學生的科學學習以 及對科學本質的認識，然而 Abd-El-Khalick & Lederman(2000)主張，除非採取明 示的教學策略，否則採用科學史或科學史哲的課程，不容易對於學生在科學本質 與科學探究的瞭解產生明顯提升的結果。
鄭湧涇(1982)認為科學教材是學生學習與思考的重要依據，科學知識本身的 學習應屬於次要的，最重要的應該是人們追求知識與創造知識的過程，透過科學 史能夠幫助學生達成這個目標。因此，在編輯科學教材時，科學史是不可或缺的 重要成份，如果一份科學教材資料，只呈現科學現象、科學家提出的假說與理論、
科學公式...，讓學生依循著一定的步驟，尋找出試題的正確解答，這樣的教學活 動，只能算是科學「訓練」不足以被稱為科學「教育」。
美國「國家科學教育標準(National Science Education,1996)」中的「科學史與 科學本質標準」對於不同學習階段的科學教育，該如何在教學活動中使用科學史 與科學本質，有著不同的建議：(引自羅豪章，2004，P4)
(一) 幼稚園～四年級：應著重於人類對科學的相關努力 (二) 五年級～八年級：可在課程中加入科學本質與科學史 (三) 九年級～十二年級：再加入科學知識的本質和歷史的觀點
Brush(1992)指出科學史融入教學是需要規劃的。許多國內的教師都有意願在 教學中嘗試融入科學史，但卻往往不知道如何選擇合適的科學史教材，也不清楚
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如何將科學史料有效地運用在教學過程中，使得許多教師以為科學史只是個讓課 程比較沒那麼無聊的故事，誤認為所謂的科學史融入教學，就只是朗讀課文旁的 科學小故事、介紹科學家的生平與相關研究而已，如此一來，自然無法發揮科學 史融入教學的效用。
既然將科學史融入教學是需要事前規畫的，那麼在設計教學活動時，除了需 事先考量課程內容、教學時間、學生程度...等因素外，在各階段的科學教學中，
教師應該在科學史教學中放入哪些內容呢？許良榮與蕭培玉(2007)透過大慧調 查法，諮詢國內 20 名科學史哲、科學教育學者，歸納出在國小、國中、高中各 階段設計教材時可放入教材中的科學史教學內容，結果整理如下：
表 2-5 各階段科學教材中適合放入的科學史教材內容(許良榮、蕭培玉，2007，P9)
科學史教學內容說明 國小 國中 高中
科學家的生平事蹟。 ˇ ˇ
科學家如何推理或說明現象。 ˇ ˇ
科學家如何歸納整理實驗或現象資料。 ˇ ˇ
科學家的研究或實驗記錄手稿。 ˇ
科學家之間的爭論或辯論。 ˇ
教材中呈現科學家所使用的儀器、實驗器材等圖片。 ˇ
說明新舊理論（如地心說、日心說）之間的差異性。 ˇ
描述「科學」與「宗教」之間曾經發生過的衝突。 ˇ
描述「科學時代背景」與「科學發展快慢和方向」的關係。 ˇ
介紹科學發明或發現的過程。 ˇ ˇ
科學家的人格特質與思考。 ˇ ˇ
對科學革命有重要貢獻之科學家的認識論和方法論思想。 ˇ
從上表的資料可知，相較於國中階段，高中教師能夠在科學史教學中，提 供更多樣化的素材，透過呈現科學家之間在新舊理論的衝突、科學知識的逐漸演 化或革命替代、社會文化對於科學知識發展的影響...等，讓已具備基礎科學能力 的高中生，對於科學本質產生更深刻的體會。
科學史融入教學內容的教材設計有兩種方式(Matthews,1994，引自陳婉 ， 2012）：「附加式」(add-on approach)是以教科書為主體，先進行教科書概念的教
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學，再另闢單元以補充教材的方式介紹科學史的內容，這種教材設計的方式是將 教科書與科學史各自獨立、分開的；「整合式」(integrated approach)，是以科學史 歷史的發展順序對科學概念的影響做為主體，教師同時進行科學史與科學概念的 教學，這種教材設計的方式是將教科書與科學史相互結合。
賴淑婷(2007) 利用統合分析技術，分析國內共 34 篇科學史融入教學的研究 報告，其結果顯示科學史融入教學對於學生的科學成就有低程度的提升效果；對 學生的科學本質觀有中低程度的提升效果，而科學史教材的類型(附加式、整合 式、混和式)為影響成效的中介項。