科學史與另有概念

科學的起源多數來自於觀察，所以在科學概念上，學生會有類似『現象模式』

的情況，也就是以自己觀察感覺的日常經驗來解釋科學。而當學生進入教學現場 後，若遇見的科學現象，學生自己有出現矛盾解釋時，為了更完美的解釋，學生 會使用『同化模式』來保有既有的知識，最後模式共存並調和使用形成學生的『科 學觀點』（Vosniadou，1991；引自張玉枝，2002）。在文獻中有關學生的能量另 有概念，其實有些也是科學家在過去現象模式中常認為的科學知識。茲將不同單 元在科學史上，曾經有的類似今日學生的另有概念整理，如表 2-5-1（劉俊庚，

2002）。

針對教材可以去設計一個科學演進歷史上，科學家也曾遭遇的困境與曾有的 另有概念，讓學生去體驗以前科學家的問題，試著讓學生觀察探究假設求證，建 構自己的科學知識（張宗婷，2007）。

表 2-5-1 不同單元科學史上類似今日學生另有概念之處 單元 學生常有的另有概念

力與運動 對於力與運動的想法當中，常有類似於中世紀衝力論。

物質與粒子 喜歡使用“某物”存在於粒子之間，學生常沒有真空的概念，認為 真空就是空氣。以前的科學家也認為空間有『以太』的物體。

熱與溫度 熱與溫度，這兩個概念很久才被區分開來。十八世紀以前，人們 普遍地認為物體的冷熱程度就意謂著物體所含熱的多少。

電解質 因為水分子可以來幫助水溶液導電使電子在水溶液中移動，使得 電流溝通。以前的科學家也認為幫助導電『水』是主因。

而在科學史上『曾經錯誤的科學觀點』有很多與現今學生『另有概念』類似，

這些都將成為設計教材的重點知識，也是設計測驗的重點。表 2-5-2 則是列出在

『動能、位能與能量』單元中，學生現在的『另有概念』類似科學史上『曾經錯 誤的科學觀點』之處。

同時在科學史上『曾經的科學觀點』（不一定正確）有很多的內容就可以澄 清現今學生『另有概念』，使學生漸漸建構今日專家所認同的科學知識。這些內 容都將成為教材與學習單中的重點知識，表 2-5-3 則是列出在曾經的科學觀點可 澄清的學生另有概念。

綜合上述，設計科學史教學，可針對以前科學觀點與另有概念相似處，說明 其被後來科學家推翻取代的原由，而這些以前的科學觀點仍可保留部分性質，用 來澄清學生的另有概念。

表 2-5-2 曾經的錯誤科學觀點類似學生現在的另有概念

曾經的科學觀點 與另有概念相似處

萊布尼茲（Leibniz），他舉出動能為『活 力』，位能為『死力』

『能量』和『力量』是相同的物理量

（（Horton, 2001；Neset, 2005；NSTA, 2002；鄭茹芬，2002）。

施多少力量就獲得多少動能（黃秀珍，

2003）。

笛卡兒（Descartes）對動能最原始的定 義 mv（現稱動量），而他的直觀便是這 是一種與質量與速度有關的物理量

速度增 加一 倍 ， 動能 就會 增加 一倍

（NSTA, 2002）。

萊布尼茲（Leibniz），他說上拋的過程 舉出動能為『活力』越來越少，位能為

『死力』會越來越多

功與能量之間轉換觀念中，不知道能量 的形式和它的變換中（AAAS, 1993；

Necati, Muammer & Fikret, 2008）。 學生具有『力可以從一個物體『傳入』

另一個物體內，使物體產生運動』。以 手力將球垂直往上拋，球離開手以後，

球上的 手力 會逐 漸消 失 （ 陳淑 筠 ， 2002；鄭茹芬，2002）。

表 2-5-3 曾經的科學觀點與可澄清的學生另有概念

曾經的科學觀點 可澄清的另有概念

（AAAS, 1993；NSTA, 2002）。

科里奥利（Coriolis）在 1829 年根據作 功（當時稱機械功）W＝FS 的定義中 1993；NSTA, 2002）。

重力位能是位能的唯一形式（NSTA, 庚，2002；Necati, Muammer & Fikret, 2008）。

焦耳實驗，發現功、動能與位能都是能 量與『熱』『電能』一樣都是能量。

人們能藉由肉眼，顯微鏡，電子顯微鏡 看見能量（Necati, Muammer& Fikret, 2008；Trumper，1998；引自劉俊庚，

2002）。

只 有 移 動 的 東 西 有 能 量 （ Horton, 2001 ； Necati, Muammer & Fikret, 2008；NSTA, 2002）。

能源是僅限於某些特定的來源（NSTA, 2002）。