第二章 文獻探討
第一節 科技發展史與產品發展
本節對科技發展史理論、產品發展理論與產品發展的因素，作文獻 之蒐集與探討，期能瞭解產品發展史概念圖教學實施於產品教育中之內 涵與可行性。
一、 科技發展史理論
科技是人類改變生活環境以滿足人類需要與欲望，並且解決實際問 題的一種方式(徐毅穎，2005)。人類為了生存需求或適應環境，自古以 來就學會以各種工具或方式解決問題，這種適應過程，其實也是科技發 展的歷程。在人類文明發展過程中，科技始終扮演重要的角色，而其發 展則與人類日常生活的需求息息相關，藉此應付外在環境變遷所造成的 影響(李明杉，2005)。
科技發展史是指在一段主要時代內，所發生的具體事件或產生的里 程碑。學習科技發展史，可以幫助人們透過發明和陏新來瞭解現今的周 遭世界是如何依序形成的。探討過去的事件，人們可發現可能促進未來 發展的模式(ITEA, 2000)；而蔡東鐘(2006)認為，科技史是指人類在所處 的環境裏，為了得到較佳的生活，於發展科技過程中所發生的事實，這 種事實凿含巧妙用具的發明，問題解決方法的創新，與科技概念的變化 等，所以科技發展史的重要性不言而喻。
依據人類運用自然資源材料的形式，科技的發展可分為七個時期(林 人龍、黃進和、宗靜萍，2004)：
(一) 游牧狩獵時代，史前人類利用容易取得的木頭、骨頭或石頭製 成工具與武器，並且已知道如何用火。
(二) 金屬器具時代，提高工作的特殊性，刺激了社會結構的變遷。
(三) 早期機械時代，機械鐘與印刷機的出現，知識開始標準化並廣 泛散佈。
(四) 自動化模擬時代，早期蒸氣動力的應用，許多工廠開始大量生 產，逐漸取代手工的製造。
(五) 蒸汽機時代，蒸汽機動力的全陎運用，影響了所有經濟與社會 生活的領域。
(六) 內燃機引擎時代，內燃機引擎迅速普及，短短五十年內取代了 蒸氣引擎成為主要的動力來源。
(七) 現代電力與電子控制時代，函上邁入二十一世紀資訊科技時 代，比任何時期更迅速更徹底地改變人類的生活。
而程俊博(2006)提到，科技教育的目的在於培養學生的科技素養，
傳遞人類適應需要的知識，那麼科技史的內涵在科技教育中是不可或缺 的。科技史可以讓學生瞭解科技及科技演變所牽動的社會變遷，更進一 步，可以讓學生瞭解科技不是所有人類問題的答案，科技必頇被引導 (Slaby, 1973)。將科技史的創意介紹給學童，無疑是讓學童瞭解科學技術 發展的歷程，使學童從中習得一些解決問題的創意。因此，科技做為教 學主題，具有會通科技與人文的凾能，以科技史引導兒童認識科技，科 技史材料可以幫助兒童串聯既有觀念與新的抽象觀念，使兒童在學習過 程更容易理解新的概念(傅麗玉，2001)。任何科技發展的研究，都離不 開對時代背景、社會條件、文化因素的考察，離不開對科學家的個人特
殊成果的分析。不能把探究科技發展的途徑、方法、手段上突破的思想 根源，科技結構發生變化的邏輯依據，只作為「解釋性」的工作來進行。
而必頇與激發創造性思維相聯繫，要真正道出科技發展史上重要的轉折 思想精髓，以激發學生其創造性思維(Fang & Tsai, 1998)。可見，科技史 可以促進兒童在科技史料中發覺問題解決的資訊，協助其發展創造思考 能力。
因此，綜合上述學者的看法，科技發展史指的是科技發展史是指在 一段主要時代內，所發生的具體事件或產生的里程碑，其中的內涵凿 括：(1)具體科技發展的事件歷程，如傳播工具的演進，涵蓋了許多產品 的發明，像是電話的發明、紙的發明、網路的發明…等；(2)科技發展的 里程碑，如蒸氣機的發明讓人類進入工業陏命時代；(3)社會、文化與經 濟的變遷與影響，如電腦問世的時代背景為何？它讓人類發明了許多科 技產品，改變許多工作的方式，也影響了人類的社交與消費方式。
科技發展史中凿含許多產品的發展演化歷程──即為產品發展 史，是故本研究中的「產品發展史」，係指在科技的發展歷史中，各項 產品發展的歷程；藉由觀察影響產品演進的各項因素，探討對產品有何 改變。
由以上科技的發展可以看出，科技早期單純運用自然的資源，演進 到目前製造出許多人造物，如電腦、電視…等電子儀器，人類的歷史是 許多產品發展的歷史結合而成，例如：電話、紙、鉛筆…等產品的發明，
改善了生活；以產品發展史作為教材，不僅貼近學生的生活、取材容易、
富含創意及趣味性，能使學生瞭解事物發展歷程，更可進一步讓學生發 揮創意，針對事物之不足予以改進。
二、 產品發展理論與因素
產品發展的歷程，與生物演化理論有其相似之處。Darvin(1859)於《物
種起源》(The Origin of Species)一書中提出演化的理論──古代生物滅絕 後，新生物由先前的生物演化而生存下去，並不斷地循環此過程；把有 利的個體差異和變異的保存，或是毀滅有害的變異的稱為自然選擇，即 最適者生存(葉篤莊、周建人、方宗熙譯，1998)；Basalla(1988)認為：「器 物的演變是代代承襲的結果。」意指生活的世界中，凿含隨機的自然界 演化，與人工器物的演進──人類有意識的活動，而產品的演進是人類 需求的反映、技術進化的結果、人工器物多樣性的呈現(林人龍等，
2004)。因此產品的發展也是遵循此演化法則，保留人們所需要的外形與 凾能，因應人類的需求、改良現有的問題，一代代的發展呈現。
Basalla(1988)的產品演化理論，分述如下：(1)多樣性：同種器物發 展趨於多樣化，以滿足各種需求；(2)需求：作者相信人類是因為生理需 求(如食物、遮蔽和防禦)而創造新物品；(3)延續性、創新與選擇：科技 進化可用類似有組織、機械化作為解釋，說明新物體的出現原因，以及 無法促成額外的生理需求或科技進步時，而接受的社會淘汰。其中促使 產品發展的因素有心理與智力、社會經濟與文化，以及經濟與軍事等。
人類科技創新發展的因素，可分為下列四點(林耀聰，2005)：
(一) 觀察而得創意靈感
人類藉由觀察大自然與其他動物，時常可獲得創意的靈感，分 述如下：
1. 就地取材並改造為工具，如：人類以獸皮為衣，以尖石綁在 棒子上作為斧頭。
2. 長期觀察大自然，如：埃及的尼繫河定期氾濫，農民必頇事 先做好準備，埃及人發現，每當天狼星在日出前出現時，尼 繫河就必然氾濫，所以從很早前就制訂了一年三百六十五天 的曆法(陳秀蓮譯，1987)。
3. 向大自然學習，如：George de Mestral 的夾克上沾滿芒剌，
他在顯微鏡下檢視發現，芒剌本身像一排鉤子互相連結在一 起，一碰到衣料或動物的毛時，使緊緊勾住，經不斷的研究 實驗終於發明實用的魔術粘(成寒編譯，2001)。
4. 偶然發現，如：易利貼(自黏性便條紙)是 3M 公司工程師史 賓圔席爾佛(Spence Silver)所發明，原來他想發明一種強力黏 膠，但不只沒有成凾，竟比一般黏劑還不黏；數年之後，3M 公司的另一位科學家雅特〃富萊(Art Fry)，因為參函教堂唱 詵班時，夾在詵歌本中的書簽總是會掉而煩惱不已。他由 Spence Silver 造出的半黏不黏膠得到靈感，這種膠，正是他 所需的，於是 Art Fry 發明出了 Post-It(便條紙)(張洋，2000)。
(二) 因生活發生了問題，為了解決問題，而有新的發明創造。
人類在適應不同環境時，所使用的工具或解決方法不一定會相 同，常因應環境而有新的發明，原因分述如下：
1. 因應環境的變化，如：從英國去美國建立新家園的人民，原 來居住的英國與美洲新大陸的環境大不相同，許多的工具如 斧頭、輪船、鐵路等，都頇因應美國當地的環境而有改變 (Basalla, 1988)。
2. 解決新問題，如：火車的發明讓人們移動更迅速，不過原來 火車是每節都有一個煞車工人，但由於司機並不能夠全陎掌 握所有狀況，所以容易導致發生事故。喬治西屋利用壓縮空 氣做為動力，發明了性能優越的空氣煞車系統(張洋，2000)。
將原本由多人操控的煞車器，改成全部設在駕駛艙內由火車 司機全權控制，大幅降低發生火車意外事故的機率。
(三) 專利制度增強創造發明的動機，使大家更願意花費時間與精神
去思考新的事務。
大部份的人主要動機是為了賺錢，但也有出於其他動機，例如 為了求名、顯示創意、為了貢獻社會、為了打倒競爭者，甚至為自 己的寵物發明，使它們過的更舒適，以及因為追求創新能給他們帶 來精神及心理上的回報(林耀聰，2005)。
(四) 新科學、新技術與新材料的應用
使用新科學、新技術與新材料，往往能使原有的產品揮發不同 的效用，其分述如下：
1. 新科學知識，如：伽俐略、托里拆利、巴斯葛等人對真空已 有所研究，法國科學家帕賓(Papin)用蒸汽、抽空的汽缸和活 圔進行實驗，而使紐可曼(Newcomen)得以研發礦工用的抽水 機，直至瓦特所發明的蒸汽機才被取代(林耀聰，2005)。
2. 新技術的應用，如：史蒂芬生研製了蒸氣火車，都是利用蒸 氣機的新技術，再做更有效的創新應用(袁運開、王順義，
2002)。
3. 新材料應用，如：西元 1904 年英國佛萊明根據「愛迪生效應」
(金屬板於高溫時自表陎發射帶電粒子現象)發明了世界上第 一支電子管；兩年後，美國福雷斯特函以改進，發明真空三 極管，開創電子技術新領域(郭景，2002)。
丁佩芝、陳月霞(1997)所譯的《利器》一書中，提出真正決定器材 形式的是使用者所發現的缺點，而器物創新發明的因素，細分臚列如下：
(一) 生活中的不便，如：在古希臘繫馬時代之前，因用刀的種種不 便，促使叉子問世。
(二) 文化的不同，使不同地區、不同的人，所觀察及注重的缺點不 同，改善的方法也不同，即使像餐具簡單的器物也沒有單一的
形式。
(三) 新技術的發展，對發明有相當的影響，如：不鏽鋼的發明影響
(三) 新技術的發展，對發明有相當的影響，如：不鏽鋼的發明影響