第一節 科學史融入教學的理論基礎與功能
研究者將本節分為三個部份，第一部分為科學史融入教學的理論基礎，第二部 份為科學史融入教學的功能與優點，第三部份為科學史融入教學對學生迷思概念學 習的相關探討，分述如下：
一、科學史融入教學的理論基礎
Poincare 早在 1908 年出版的《科學與方法》（Science and Method）中，就 透露了此一想法(Poincare，1946 )：動物學家認為動物胚胎的發育，在短暫的期間 用經過其祖先演化過程的一切地質時代，而重演其歷史。看來思維的發展亦復如此。
教育工作者的任務，就是要使兒童思想的發展，踏過前人的足跡，迅速地走過某些 階段，但毫不遺漏。由於這個緣故，科學史理應成為我們的第一嚮導。(引自林格朱，
2004)
對於科學史融入教學的理論基礎，研究者參考文獻後將相關理論基礎整理如表 2-1 所示：
表 2-1 科學史融入教學的理論基礎
作者(年代) 理論基礎
Matthews(1994)
科學史可以提昇學生對科學概念的了解。
科學史連貫了學生自我思考的過程與科學原理發展過程的相 似性。
學生了解科學理論的演化性及革命式的開創性後，對往後科學 學習有很大的幫助。
藉由科學史可以提昇學生對科學本質的了解。
大部分教科書中只描述了科學原理的發展結論，省略了其發展 過程，因此學生認為科學是具權威性而不可挑戰，科學知識是 累積性而不容懷疑。而科學史闡述了科學原理發展的過程，讓
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Mach（1960）
科學史的教學不只可幫助學生對現在的了解，而且也可幫助學
情境學習論(situated learning)觀點：情境學習論，強調知 識是學習者與情境互動的生成物，本質上受到活動、文化與社
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王唯齡（2004）
瞭解科學本質。
增加學習科學的興趣。
讓學生瞭解科學與人文的關係。
學習科學家的思考方式及如何解決問題。
幫助學生理解自己錯誤的科學概念。
促進科學概念的理解。
學習正確的科學方法與科學態度。
Oldroyd（1977）
由科學史了解科學家面對問題時的思考或實驗探究的歷程，有 助於學生領悟解決問題的方法。
適當的科學史例子，可幫助學生領悟科學家創作的過程。
讓學生了解科學理論持續改變，因而使學生能開闊心胸，接受 錯誤。
讓學生了解科學與社會間的關係，縮小科學與人文的鴻溝。
Kauffman(1987)
展現科學的人性面，縮小科學與人文的鴻溝。
呈現科學是活動的、進展的、連續性的改變之面貌。
學生可以學習到科學家是如何真實地工作。
建立學生正確的科學態度。
培養學生的創造力。
體驗科學理論間的互動關係。
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Matthews（1994）
歷史可以對科學概念和方法有較佳的理解。
歷史的方法連結個人思想的發展和科學概念的發展。
有助於學生熟習科學史和文化史中的重要事件。
歷史能讓科學課程的內容人性化，減低抽象化的程度。
讓學生較易瞭解不同科學概念與不同學科的關連性。
可以提升學生對科學本質的瞭解。
可以對抗在科學課程出現的科學主義和教條主義。
Wang & Marsh (2002)
呈現科學知識的發生是動態的過程，科學是一個動態改變的事 業，改變是一原則而不是例外。
科學動態的觀點可以幫助個人訓練條理思考能力及邏輯推理能 力。
理解科學是人類努力的成果，科學家也是人。
描繪出科學的發展過程是如何影響著大眾。
可以告訴學生：科學研究需要內在與外在動機並存。
可以幫助學生瞭解社會因子或政治力量是如何緊密關聯到科學 努力的成果。
可以幫助學生瞭解科學家們也是在一個群體中工作，新知識是 建立在很多人的努力上的。
可以幫助學生認識不同的人文傳承及角色楷模。
綜合以上所述，我們了解個體透過與歷史的交互作用可產生知識，而教學者藉 由科學歷史中所呈現之知識的發展過程，了解學生可能會發生的學習困難及可能產 生的迷思概念，更能進行有效的教學成果，使學生在文化脈絡中進行有意義的學習；
也為科學史融入教學提供了有利的理論依據。
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三、科學史融入教學對學生迷思概念學習的相關探討
有許多研究指出學生有很多的迷思概念與科學史發展平行，所以教師可以藉由 科學史幫助學生認知到自己的概念，以提供互相矛盾的新概念學習。
科學史可以讓教師了解以前的科學家在發展一個新的科學概念時，也曾經產生 過許多錯誤的觀念，而且這些錯誤的觀念很可能與現在學生在學習過程中所產生的 錯誤概念類型相似，因此運用科學史教學不但可使教師們更理解學生在學習時所遇 到的困難，並可協助教師進行教學的設計（林煥祥，2000）。洪振方（1997）也說 科學教師透過瞭解科學發展史，可以藉此瞭解到學生在科學學習中可能會遇到的疑 惑與困難，因此可先一步調整自己的教學，而且根據科學史資料重新走過一遍來解 釋一個概念，可引導學生做正確的思考與學習。
但是若科學教師本身不具相關科學史背景，則這些教師在教授這些課程時，就 不容易對課程中的主題做具有批判性的探討，只流於閒談，對學生反而造成傷害，
而提供科學教師足夠的科學史教材與資源，才能提高教師教學意願，並提升科學史 的教學品質與成效。雖然學生的認知結構和先前概念並不直接等於科學史的發展或 科學家的想法，但是透過科學的發展，教師可以預期學生可能存在的先前概念；因 此建立一套科學史融入科學教學的師資培育模式，應是當前的重要課題（洪振方，
1997）。
邱美虹（2000）進行「科學概念學習研究」成果指出：國中生對於氣體的迷思 概念有氣體是不具任何重量，水蒸發時變輕、凝結時變重故而質量守恆，水蒸發時 消失或變輕，水蒸氣凝結時變重，煮沸的開水產生沸騰的氣泡主要成分是二氧化碳 或空氣或水分解成氧氣及氫氣等。
因此，研究者針對國中生在氣體課程的迷思概念，設計本研究使用的科學史教 材，並融入動手做實驗的教學模式，以增加學生的互動與參與感，進而引起對該課 程的學習動機以幫助學生釐清迷思概念。
研究者認為在理化教學中融入科學史教材，透過對科學史的認知，使學生了解 到科學家在發展新的科學概念時，所面臨的思考及相互矛盾的概念過程，對學生科
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學概念的學習應有正面的幫助，所以研究者於本研究中設計融入科學史與動手做實 驗教材，期盼能對國中學生在氣體迷思概念的學習有所幫助。