第二章 文獻探討
第三節 科學史融入高中教學的相關研究
早期的科學教育，經常只著重於觀念的講解、公式的推導以及問題的解題 技巧，學生總是被要求著不停的演練試題，背誦著老師精心整理過的重要觀念與 公式，其他跟科學相關的因素，例如：科學家的人性、科學與社會間的關聯、科 學概念的發展過程…等，因為考試不考，所以幾乎都不受到重視。在這樣「純」
的、「體操式」的科學教育之下，學生對於歷史上有名的科學家，總是懷抱著偉 人式的崇拜態度，似乎這些科學家們都是不食人間煙火，所做的任何事，都是科 學的、無私心的(傅大為，2001)。
即使到了現在，仍然有許多科學教師認為，使用內容精要、缺乏詳細描述的 講義或自編教材，將科學研究的最終結果，以精要、有條理的方式，正確地描述 給學生，是最有效率的教學方式。在這種濃縮式的食譜教育方式下，程度好的學 生也許只要上課聽懂老師的上課內容，再利用課餘時間多做演練，即可達成教師 預期的教學目的；然而，隨著十二年國教的實施，學生程度差異越來越大，反應 沒有那麼快的學生，沒辦法同步聽懂老師的授課內容，這些學生很難藉由重新閱 讀這些只有綱要的教材，靠自己學會課程內容。
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許多學生對物理的印象常常是公式一大堆、題目看不懂，杜鴻模(2002)認為 學生對於物理會有這些印象的原因在於，物理教師經常在教學時間壓力下，為了 提升教學的效率，將描述內容詳盡的教科書閒置在一旁，提供學生不合適、內容 較精簡的講義教材。此外，物理的概念是人們藉著思索的過程，經由科學社群的 努力所建構出來的產品，學習物理的目的並不是背誦重點、記憶公式，定律與公 式僅僅是思索過程的最終結果。在學習物理的過程中，伴隨著相關的科學史，能 讓學生對於物理概念的思索過程有更深刻的體會，公式與定律自然而然地就成為 幫助學生對於相關物理概念與思考過程，做總結的最佳工具。
本研究所採用林陳涌(1996) 所發展的「了解科學本質量表」對於學生的科 學本質觀點進行前後測的比較，該量表的作者建議高中教師如果想要提升學生對 於科學本質的認識，可依據年級與選修類組的不同，著重於不同的地方，其建議 為：可在高一的基礎理化、生物、地科教學中增添科學史的介紹，或是對於高二、
三的第一類組學生進行 STS 科學課程教學；除此之外，林陳涌(1996)也指出透過 STS 或科學史教學在學生學習科學的程序性知識時，能提供有效的幫助，然而，
這類型的教學活動不易在現行教科書文化及高升學壓力下執行，也許是因為上述 兩個原因，在提升學生科學本質認識的教學策略上，針對高二、三自然組的學生 並沒有提出任何相關的建議。
近年來，許多將科學史融入高中教學的相關研究其對象大都是在升學壓力較 小的高一學生。陳淑媛、洪振方(1998) 以行動研究的方式，將學生分為實驗組 與對照組，透過歷史個案研究、互動式歷史小品兩個模式，進行高一基礎物理光 學、熱學兩個單元的教材編寫與教學，根據其研究結果指出，持續地進行科學史 融入教學的確能幫助學生更加瞭解科學本質。Galili & Hazan (2001) 將早期科學 家們建立光的認識、想法、觀點、概念..等融入課程內容中，並提出經科學史融 入教學後，學生在學科知識上的表現獲得提升效果的結論，並指出透過接觸科學 各個面向的教材，能正面地影響學生對於科學的觀點，並提升學生的興趣與學習
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動機，這樣的課程才是物理教育，而不是物理訓練。
在科學史教學的課程安排上，關於科學史素材與教科書內容的教學順序，邱 奕華(2012) 在科學史融入高一基礎物理課程的研究中，探討科學史與概念學習 的順序對於學生學習的影響，並指出恰當的科學史教學順序對於學生的學習是有 助益的，不恰當的科學史教學順序容易增加學生在學習過程中的認知負荷，因此 建議在科學史融入教學前，可先進行相關科學概念的教學。Dagenais (2010)藉由 自述回顧的方式，說明自己如何利用一連串的故事，進行中學物理的教學活動，
並於文中提出在科學史課程設計時，應根據科學史是否具有社會與經濟影響後果 概念以及能體會當代科技技術發展概念的原則，做為融入科學史課程的篩選條 件。
相較於上述在高一階段進行的科學史教學研究，將科學史融入高二、高三自 然科課程的國內相關研究數量較少，姜志忠、張惠博、林淑梤、鄭一亭(2006) 根 據 Monk 和 Osborne(1997)所建議的模式，將物理史融入高二及高三的物理教學 課程，讓學生討論歷史情節，並於課後提供詳細的歷史資料與反省作業，協助學 生學習現代的科學認識觀點，經由長達兩年的教學活動，其結果顯示假若教學時 間足夠，物理史融入教學的學生，其科學認識觀將會更符合現代的觀點，尤其是 原先保持著傳統科學認識觀的學生，進步更明顯。
在科學史教材的設計上，國內多數的相關研究都是以教科書內容為主體，在 完成教科書的科學概念教學之後，再將科學史素材以附加補充教材的方式進行教 學。林陳涌、鄭榮輝、張永達(2009)則是針對高三分子生物學的單元，將原有教 科書的內容與科學史素材整合，編輯為一份完整的科學史教學教材，其教材內容 分為五個主軸，藉由呈現科學活動、科學知識與科學社群的動態交互作用，設計 相關的科學史課程，歷時約 60 年，包含將近 20 則科學史事件，該研究指出經過 科學史教學後，實驗組學生在科學本質觀以及對科學態度的表現上，顯著優於對
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照組學生。
從上述國內科學史融入高中教學的相關研究得知，大多數的研究皆認同藉由 科學史融入教學的模式，能夠對學生的科學本質觀點產生影響，而且能夠因此更 加接近現代的科學本質觀點。另外，許多現職教師往往擔心學生的學習成就表現 會因為原有課程的教學時間減少而受到影響，對於科學史教學恐怕會影響學生學 習成就的疑慮，上述相關的科學史教學研究多數認同在教學活動後學生的學習成 就表現，並不會因此而明顯的表現不佳，即使是將面對升學考試的高三學生，也 得到相同的研究結果。
經由文獻探討的過程，研究者對於近幾年國內科學史融入高中教學的相關研 究有了基本的認識後，開始進行相關科學史素材的收集，並進行相關課程、教學 活動的規劃，期待藉由安排合適的科學史教學活動，能夠對學生的科學本質觀點 產生影響，並且使其更接近現代觀點。在國內科學史融入教學的研究中，大多數 都是透過傳統試題評量學生的學習成就，然而此類型試題並不能測量學生的科學 素養，而科學本質正是科學素養的其中一部分，因此本研究將透過傳統試題以及 自行設計的 PISA 試題對於學生的學習成就進行評量，比較在科學史教學之後，
學生的表現是否有所差異。
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