第四章 結果與討論
第一節 科學史融入教學對學生科學本質的影響
的研究問題之一。為瞭解學生在科學史融入教學後，對於科學本質的認識是否與 一般教學的學生有所差異，本研究選擇使用林陳涌(1996)針對高中學生所發展的
「了解科學本質量表」，並在研究教學活動前、後，同時對兩組學生進行施測，
藉由學生在 UNOS 量表前、後測的表現，做為分析比較之用。扣除施測當日缺 席只有前測或後測數據的學生，在前、後測部分共回收 76 份數據，其中科學史 教學組學生占 40 人，其中男生 25 人、女生 15 人；一般教學組學生占 36 人，其 中男生 31 人，女生 5 人；以 Cronbach’s α 值做為本研究施測工具的信度檢驗，
經由 SPSS 20 統計軟體分析，前測 α 信度為 0.878，後測 α 信度為 0.895。
一、兩組學生在科學本質量表的表現情形：
首先，比較科學史教學組與一般教學組在 UNOS 的前測表現，若兩組學生
48
在前測的表現就有顯著差異，在進行後測結果分析時，就以前測分數做為共變數，
進行後測的單因子共變數分析。表 4-1 為研究教學前兩組學生在 UNOS 量表的前 測表現：
表 4-1 一般教學組與科學史教學組前測總分及各分量表分數差異顯著性考驗 前測 一般教學組(N=36) 科學史教學組(N=40)
平均數 標準差 平均數 標準差 t 值 顯著性 總分 228.33 12.14 232.53 14.91 1.335 0.186 科學方法 75.19 5.20 76.93 6.04 1.332 0.187 科學知識 77.28 5.58 78.33 6.05 0.781 0.437 科學事業 75.86 4.70 77.28 5.21 1.236 0.220
* P<0.05
由表 4-1 得知，教學前兩組學生在科學本質的前測部分，不論是總體得分 或是科學方法、科學知識、科學事業等分量表的表現，經 t 考驗檢定，均無顯著 的差異( P >.05 )。因此，在實驗教學之後，可就學生的後測表現，直接進行差異 檢定比較。
兩組學生在 UNOS 前測的表現，讓研究者感到驚訝，相較於其它使用同一 份科學本質量表的前測結果，不論是在總體或是各分量表的平均得分，均明顯高 於其他研究的施測結果(林陳涌，1996；陳淑媛、洪振方，1998；吳美瑩，2004)。
本研究藉由 UNOS 的得分情形做為學生對於科學本質認識的分析依據，此量表 共 72 題，總分為 288 分，吳美瑩(2004)指出就 Likert 氏四點量表而言，得分超過 中間值 180 分即代表對科學本質已有適當的瞭解。因此，由兩組學生在前測部分 的高得分表現，代表學生對於科學本質已具備相當程度認識，不易透過短時間的 科學史教學，對其科學本質的認識再更進一步的提升。
表 4-2 為科學本質的後測結果，由於兩組學生在前測的表現均無顯著差異性，
因此，藉由比較兩組學生在後測的表現是否具有顯著差異，即可推論科學史融入 教學後，學生在科學本質的表現是否與一般教學的學生有所不同。
49
表 4-2 一般教學組與科學史教學組後測總分及各分量表分數差異顯著性考驗 前測 一般教學組(N=36) 科學史教學組(N=40)
平均數 標準差 平均數 標準差 t 值 顯著性 總分 229.56 17.46 240.40 15.67 2.854 0.006*
科學方法 74.94 5.38 80.05 6.55 3.689 0.000*
科學知識 79.00 7.60 80.38 5.25 0.908 0.367 科學事業 75.61 6.22 79.98 5.99 3.113 0.003*
* P<0.05
由表 4-2 以及圖 4-1 得知，經由科學史融入教學之後，科學史教學組學生在 UNOS 整體得分的表現，與前測相比增加 7.87 分，並且與一般教學組的後測總 得分有顯著差異( P< .05 )，表示經由科學史融入教學，學生對於科學本質的瞭解，
有顯著提升的效果。林陳涌、鄭榮輝、張永達(2009)於研究中指出，經歷科學史 融入教學的高中學生，在科學本質觀或是對科學的態度均顯著的優於對照組；姜 志忠、張惠博、林淑梤、鄭一亭(2006)也指出將物理史融入高中教學中，倘若有 足夠的教學時間，學生的科學認識觀將能更符合現代觀點。
本研究的研究對象與上述相關研究同為高中生，在兩個階段 24 堂課的教學 活動中，共進行 6 次的科學史教學活動，並在第二階段物理光學進行課程調整，
讓學生對於光本質的知識發展過程能有更完整的認識，在科學史教材的設計上，
將科學本質視為教學的目標之一，經由分析、比較兩組學生在 UNOS 的前後測 總得分表現，可推論：相較於一般教學，透過科學史融入教學，可使學生對於科 學本質的認識更符合建構主義觀點，此研究結果與文獻探討資料及上述兩相關研
225 227 229 231 233 235 237 239 241 243 245
前測 後測
量表總分
一般教學組 科學史教學組
圖 4-1 一般教學組與科學史教學組在 UNOS 總分的前後測表現
50
究的結果相同。
二、兩組學生在科學本質三個不同面向的表現情形：
依據林陳涌(1996)發展「了解科學本質量表」時對於科學本質所做的向度分 類，接下來將依據學生在科學方法的本質、科學知識的本質、科學事業的本質，
三個分量表前、後測的得分情形，分析學生對於科學本質的認識在不同向度的表 現，是否因為科學史融入教學而有所不同。
比較表 4-1 與表 4-2 得知，科學史教學組在三個分量表前測的表現並無顯著 優於一般教學組，進行科學史教學之後，科學史教學組在「科學方法的本質」、「科 學事業的本質」兩個分量表後測的得分顯著高於一般教學組；在「科學知識的本 質」分量表的後測分數，雖然高於一般教學組，但未達顯著水準。
然而，本研究的教學單元為熱學與物理光學，課程安排的教學內容中，熱學 的部分有熱質說與熱能說，物理光學的部分有光粒子說、光波動說與光的波粒二 象性，這些課程內容都涉及科學知識的本質，能讓學生體會科學知識不是恆久不 變的，透過公開發表以及科學社群的討論，舊的科學知識可被新知識所取代。因 此，科學史教學組學生在「科學知識」分量表的後測表現與一般教學組學生無顯 著差異，這個在「科學知識」分量表所呈現的結果，對於研究者而言，似乎還需 要再做更進一步的分析處理，為此，分別將科學史教學組與一般教學組學生的前、
後測分數，進行成對樣本 t 考驗，表 4-3 為兩組學生在了解科學本質量表的前、
後測表現：
表 4-3 兩組學生前、後測表現在總分及各分量表分數差異顯著性考驗 一般教學組
(N=36)
前測 後測
平均數 標準差 平均數 標準差 t 值 顯著性 總分 228.33 12.14 229.56 17.46 0.608 0.547 科學方法 75.19 5.20 74.94 5.38 -0.320 0.751 科學知識 77.28 5.58 79.00 7.60 1.811 0.079 科學事業 75.86 4.70 75.61 6.22 -0.261 0.796
51
續表 4-3 兩組學生前、後測表現在總分及各分量表分數差異顯著性考驗 科學史教學組
(N=40)
前測 後測
平均數 標準差 平均數 標準差 t 值 顯著性 總分 232.53 14.91 240.40 15.67 3.081 0.004*
科學方法 76.93 6.04 80.05 6.55 3.264 0.002*
科學知識 78.33 6.05 80.38 5.25 1.972 0.056 科學事業 77.28 5.21 79.98 5.99 2.712 0.010*
* P<0.05
由表 4-3 與圖 4-2 得知，一般教學組學生在「科學方法」、「科學事業」兩個 分量表前後測的表現幾乎沒有差異；在「科學知識」分量表的前後測表現，分數 由 77.28 分上升到 79.00 分，雖未達顯著水準( P >.05)，但是與另外兩個分量表相 較之下，已屬較大幅度的分數增加。
另外，科學史教學組學生在三個分量表的後測分數均較前測分數提升，在「科 學方法」、「科學事業」兩個分量表後測分數有達到顯著( P < .05)，科學史教學組 學生在「科學知識」分量表的得分，由 78.33 分上升到 80.38 分，雖未達到顯著 水準( P =.056 >.05)，但是增加的分數已經很接近顯著水準。
在李明昆、劉靜怡與洪振方(2011)對於高雄地區入學分數需達 PR96 以上的 高中一年級女生所做的科學史教學研究中，依據學生在 UNOS 的前測分數，將 學生分為高分群與低分群，其中高分群在科學知識分量表的得分由 79.13 分上升 到 80.27 分，該研究指出，高分組學生在後測分數並未顯著增加的原因，在於學
圖 4-2 一般教學組與科學史教學組在三個分量表前後測的平均得分情形
52
生持有的科學本質觀偏向現代認識觀點，不易受到科學史融入教學的影響，而有 顯著提升的情形。
研究者認為由科學史教學組學生在「科學知識的本質」分量表的前測分數 78.33 分與後測分數 80.38 分，已代表多數學生已具備相當程度的認識，學生可 能因為「天花板效應」，在實驗教學活動之後，分量表分數增加的空間有限，導 致後測分數難以顯著上升。因此，造成科學史教學組學生在實驗教學後，各分量 表的後測分數均有所增加，但是「科學知識」分量表前、後測的表現並無顯著差 異。
此外，在高三上學期選修物理的課程安排中，熱學與物理光學的課程內容牽 涉到熱的本質以及光的本質在科學知識的發展過程，而研究者在進行第二階段物 理光學的教學時，基於想讓學生完整認識光本質知識的完整發展過程，以及學生 期望能在學測前複習高一基礎物理「光電效應」與「光的波粒二象性」兩個較不 熟悉的單元，因此，在第二階段的課程安排上，不論是科學史融入教學組或是一 般教學組，均增加兩個單元，使得兩組學生均能在第二階段物理光學的課程中，
對於光本質的知識發展過程，有了更完整更全面的認識。研究者認為這就是造成 一般教學組學生於教學前後，在科學方法與科學事業這兩個分量表的表現沒有顯 著差異，而在科學知識分量表的得分有大幅度增加但未達顯著的原因。
由上述的討論，研究者推論，在「科學知識」分量表的表現上，科學史教學 組學生因為天花板效應使得後測分數難以顯著提升，而一般教學組學生由於課程 內容的安排，能夠對於科學知識的本質擁有更接近現代觀點的認識，導致科學史 教學組學生在「科學知識」分量表的後測表現與一般教學組學生無顯著差異。研 究者認為這個在「科學知識」分量表所呈現的結果，並不代表科學史融入教學，
對於學生在科學知識的本質觀點沒有產生任何效果。
53
基於兩組學生在 UNOS 三個分量表前後測的表現，本研究所得到的研究結 果彙整如下：
(一) 在「科學方法的本質」與「科學事業的本質」分量表：
1. 比較科學史融入教學前後，科學史教學組學生在科學方法與科學事業兩
1. 比較科學史融入教學前後，科學史教學組學生在科學方法與科學事業兩