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科技史教材與國小磁鐵教材概況

本節主要陳述目前科技史教材的運用概況,以及針對國小自然與生活科技學習 領域中磁鐵教學的教材現況來進行整理、分析,以做為研究者後續教學之所需。

壹、 科技史教材的運用概況

1985 年美國科學促進會(American Association for Advancement of Science)主導 的 2061 專案(Project 2061)指出,科學史是科學教育中不可或缺的部分,其他國家

如澳大利亞、丹麥和英國,也將科學史納為科學教育的重要層面,然而,臺灣小學 自然科教科書中的科技史材料幾乎為零,反而兒童課外讀物中有較多的科技史材 料,兒童在課外讀物中有更多機會接觸到科技史材料(傅麗玉,2001)。同時,我們 也發現,雖然經常可在教科書上看到有關著名發明家的傳記小品,但是這些穿插在 教科書中的傳記史料,對提升科技本質的理解似乎起不了太大的作用,因為其中缺 乏有關科技發展的社會、經濟與自然科學等背景資料(Mackinnon,1999;傅麗玉,

2001)。

根據傅麗玉(2000)的研究,分析台灣、大陸、香港、日本、南韓、美國、英國 幾個國家的教材,自 1950 年代到 1990 年代出版的國小自然教科書中呈現科學史 材料的方式,提到有著以下的特點:

一、科學家故事偏重西方科學家,主角以男性居絕大多數。

二、中國古代的科技成就未得到應有的重視。

三、日本與韓國兩國以鄉土文化古蹟,傳遞其本土的科學與技術史。

四、科學家是聰明人,從小即不同於一般人。

五、科學史故事已過世的科學家居多,似乎偉大的科學發現都已被古人完成。

六、以特定的一群科學家為主,一再重複特定的科學家印象:牛頓、伽利略等。

七、引用的科學史材料錯誤,易誤導教師與學童。

八、過度簡化扭曲科學史上的實驗,誤導教師與學生的實驗安全。

九、與史實不符的故事,普遍存在於不同地區的國小自然科學教科書中。

十、內容的呈現,則以科學家或發明家的幼年故事、工作內容、成就,及相關 的事蹟文物為介紹重點

十一、評論這些史料的表現方式是過度簡化,而且偏重在人物的描述,對於啟 發學生的學習動機而言幫助不大。

Duschl(1990)認為教科書單純的呈現科學假說、事實、理論的設計,會有以

下的危險:(1)有簡化科學理論的結構和與其他理論互動,使學生認為所有的科學 知識或理論均有相同的角色、地位;(2)將科學理論孤立於社會、文化之外,使學 生認為科學是科學家獨立運作的產物;(3)會使學生對科學的本質沒有正確的認識,

誤以為所有科學的研究過程具有一致性、科學知識具有絕對性的對錯、科學知識是 一種線性累積的過程(許良榮、李田英,1995)。

陳淑媛(2000)指出現行高中基礎理化教科書編寫有關科學史的部分,不僅所 佔篇幅少,亦以片斷故事呈現,學生閱讀之後的印象僅止於故事,再者教師因授課 時數的考量和考試的壓力,偏向科學知識的傳授,而忽略融入科學史教學的重要 性,或有引入科學史以提高學生聽課的興趣,卻未能發揮科學史融入教學的更大功 能。傅麗玉(2000)認為教科書呈現科學史材料的目的,應該在於加強說明這些科 學家的科學研究成果內容,然而洪振方(1997)的研究指出,目前國內理化及化學 教科書中對科學史的敘述,僅止於年代、人名、事件的簡單敘述,忽略了動態、多 元且注重批判、創造、想像的科學發展過程。呼籲,應在教科書中加入包含一些科 學理論演變過程的科學史教材,而非僅是人名、年代、最終事件的敘述。

楊淑芬(1992)指出在科學教科書中,總是以現代理論觀點的對錯為標準,這 是人類科學發展中「去蕪存菁」的結果,以此為架構不能產生一個連貫的故事,自 然不利學生的學習,科學課程應將注意力放在科學史上,讓學生體驗知識的發展,

誠實的告訴學生真實的「故事」:科學家如何經過一番爭辯方得以建構今日被接受 的理論,而「故事」最好的題材則存在於真實的科學史中。

林煥祥(1999)研究發現,許多教師對科學史的來源,大多來自教科書或新聞 媒體,閱讀教科書往往受書中的片斷措辭或不完整敘述而遭受誤導,甚至自行擴大 應用或解釋,導致不正確的科學本質觀。

小結

從科技史運用的現況來看,整合科技史的教育已成為先進國家重要的教育趨

勢,國內外愈來愈重視科技史融入教學的重要性,但以現有國內的教材而言,科技 史料的運用並不普遍,而且多偏重在人物與西方科技的介紹(傅麗玉,2001),故對 學生學習科技、瞭解科技本質的功能也因此受限,故本研究嘗試將中國科技史融入 教學更顯示其重要性和迫切性。

貳、國小磁鐵教學教材的現況

依據教育部 92 年版自然與生活科技學習領域課程綱要中所提到有關磁鐵教學 的部分,在其教材內容細目中次主題「電磁作用」的所提到的內容如下:

次主題 222 電磁作用:

磁鐵

1a.察覺磁鐵會吸引含鐵的物體,且能隔空透過紙、木片、玻璃來吸引鐵釘。

磁性

3a.察覺磁鐵具有兩極,同性極相斥,異性極相吸。

載流導線產生磁場

3b.知道指北針的偏轉是磁針與磁場(地磁或導線通以電流)交互作用的結果。

電與磁的關係

4d.探討電與磁的關係(例如電流會產生磁的作用、磁場的改變會產生電動勢、載流 導線在磁場中會受力)。

也就是說依據課程綱要的部分, 一、二年級需學到「察覺磁鐵會吸引含鐵的 物體,且能透過紙、木片、玻璃來吸引鐵釘」, 五、六年級需學到「察覺磁鐵具有 兩極,同性極相斥,異性極相吸」及「知道指北針的偏轉是磁針與磁場交互作用的 結果(如地磁、導線通以電流)。而七、八、九年級需學到「探討電與磁的關係(如 電流會產生磁的作用、磁場的改變會產生電動勢、載流導線在磁場中會受力)」。

而依據此綱要,目前各教科書商所出版的教材,對磁鐵教學的課程單元及教學 內容,研究者整理如表 2-3-1 ,由表中我們也可看出,各版本將磁鐵與指北(南)

針原理的介紹大都是分開來介紹(牛頓版除外),而「磁鐵」的單元則大都放在中

表 2-3-2 各版本關於磁鐵和指北針的教學重點

上表中出現磁鐵、指南針科學史料的部分,再詳列出各版本科學史的教學內容如

指北針指向的奧秘在於「指針磁性與地磁作用」的結果,且有些版本會實作 簡易型的指南針,但可惜的是對於製作指南針中指針受磁鐵摩擦而產生的

「磁化現象」則都沒有討論,只是提供說磁鐵摩擦鐵製物品即會有磁性的說 法,這點學生在學習的時候會不會有相關的疑問呢?

三、依目前各版本的課程安排「磁鐵單元」都是在中年級的教材中,高年級則以 指北針、地磁與電磁鐵結合在一起教學為主,這樣的安排真的是最恰當嗎?

若將中年級的磁鐵教學與高年級的指北針教學結合在一起於高年級教導,而 將電磁鐵的部分獨立出來,這樣的課程安排應是比較符合課程綱要中教材內 容細目對年段上的安排架構,而本研究的課程設計便試著朝向此一架構來安 排。

四、各版本中出現磁鐵、指南針相關科學史料的部分只有兩個版本有在教材中呈 現。

五、指南針是我國古代的四大發明之一,各版本在介紹到指北(南)針的相關原 理時卻大都欠缺對這方面的介紹(只有一版本有提到此相關知識),由此也 顯現出版社對本國科技文化的漠視與輕忽。