本研究選擇電學的原因，是考量近代物理對於這時代的影響與發展。十九世 紀末的物理學中，電學描述所有靜電、磁場、電波的現象，十九世紀末物理學家 對大自然的構成已有清晰的畫面，所以對於電學的新興產業來說，是無可限量，
不斷的發展並且能對於學習中的學生來說，是一項值得挑戰又新奇的技術。由教 材的使用與教學上學生的需要層面而言（表 2-2-1~表 2-2-3），現在的趨勢則強調 實體化，讓學生去動手做。並結合科教館電學內容與課綱年代的比對內容，詳看 表 2-2-4~表 2-2-6。
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表 2-2-1、國民中小學九年一貫課程綱要--自然與生活科技學習領域(續)
國小 五至 六年 級
交互作 用的認 識
磁性
磁鐵具有兩極，同性極相斥，異性極相吸。
載流導線產生磁場
知道指北針的偏轉是磁針與磁場(如地磁或 導線通以電流)交互作用的結果。
科學家的故事
指北針和地磁 地球磁場，知道電流可產生磁場，製作電磁鐵，
瞭解地磁、指北針。發現有些「力」可不接觸仍 能作用，如重力、磁力。
電磁鐵 電產生磁力,如何增加磁力 電磁鐵的用處 舉例
科學家的故事 奧斯特，安培，威廉斯特金，法拉第
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表 2-2-1、國民中小學九年一貫課程綱要--自然與生活科技學習領域(續) 國三
(4-1~4-4 為國三 上，
1-1~2-4 為國三下
2-
2
-22電
電流流的的磁磁效效應應 電流的磁效應、載流直導線建立的磁場、電磁鐵 的意義與應用、電動機2
2--33
電
電流流與與磁磁場場的
的交交互互作作用用電流在磁場中的受力情形
EX:極光，直流電動機 右手開掌定則
2
2--44
電
電磁磁感感應應 電磁感應、、發電機的原理科
科學學史史 丹麥丹
麥科科學學家家厄厄斯斯特特法國
法
國科科學學家家安安培培38
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表 2-2-2、基礎物理-電磁學篇(參考 97-99 年度的普通高級中學必修科目「基礎物理」課程綱要)(續)
五、電 學的 統一
1.電流 的磁效 應
1-1 說明電流會產生磁場。介紹安培右手定則。
‧只做定性的介紹，不推導任何數學公式。
‧配合示範實驗二：載流導線的磁效應。
2.電磁 感應
2-1 介紹法拉第感應定律。由電磁感應來說明電學是 不可分割的現象，因此我們把電力以及力統稱為電磁 力。說明馬克士威把電磁力所遵守的定律全部整理在 一起，因此人們稱這些方程式為馬克士威方程式。
‧只做定性的介紹，不推導任何數學公式。
‧不需要具體說明方程式的形式。簡單指出，馬克士威 方程式讓我們能以定量的方式描述電磁現象。
‧配合示範實驗三：電磁感應。
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表 2-2-3、電磁學相關之高三課程 (參考 97-99 年度的普通高級中學選修科目「物理」課程綱要)
六、靜電學
1.庫侖定律
1-1 說明兩個點電荷間相互作用力之大小及兩 者距離的關係。
‧單位限用國際單位系統。
2.電力線與電場
2-1 介紹電力線的概念 ‧配合實驗：等電位線與電場。
2-2 說明電場之定義與磁力線之關係。
2-3 說明帶電質點在均勻電場中所受的力與運 動軌跡。
3.電位能、電位與電位差
3-1 說明帶電平行板間形成的均勻電場。
3-2 說明電位能、電位及電位差。
3-3 說明平行板間均勻電場與電位差及電場板 距間之關係。
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表 2-2-3、電磁學相關之高三課程 (參考 97-99 年度的普通高級中學選修科目「物理」課程綱要)(續)
七、電流
1.電動勢與電流
1-1 說明電動勢之意義及電池的端電壓。 ‧電動勢不涉及化學反應。
1-2 說明電動勢與電流的關係。
2.電阻與歐姆定律
2-1 介紹電阻的定義和單位。 ‧配合實驗：歐姆定律及惠司同電橋。
2-2 介紹電阻率。
2-3 說明電阻的串、並聯及迴路。
‧祗提簡單的電路，不提Δ 型-ㄚ型電阻 間之轉換。
2-4 簡述電路中的能量守恆及電量守恆。
2-5 介紹三用電錶的使用。
2-6 簡介電阻及溫度的關係。 ‧僅定性討論電阻及溫度的關係。
3.電流的熱效應及電功率 3-1 說明電流的熱效應及電功率。
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表 2-2-3、電磁學相關之高三課程 (參考 97-99 年度的普通高級中學選修科目「物理」課程綱要)(續)
九、電磁感 應
1.法拉第電磁感應定律與感 應電動勢
1-1 介紹磁通量的定義並說明法拉第的實驗及 定律。
2.冷次定律 2-1 介紹冷次定律以說明感應電動勢之方向。
3.發電機與交流電 3-1 簡單介紹發電機的工作原理與交流電。
4.變壓器 4-1 簡單介紹變壓器升降電壓之原理。
5.電磁波 5-1 簡單介紹電磁波之產生、傳播及波譜。
‧僅定性說明電場、磁場之交互感應與傳 播。
介紹電磁波譜中不同波段的名稱及在日 常生活中的應用。
*以安排一學年，每學期四至五學分，每週授課四至五節為原則。
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表 2-2-4、科學教育館出版品—<科學探索—物理篇>之內容整理並對應課綱
常設館-電學的展示 細節 對應課綱
法拉第劇場 生平簡述 國小 5-6 年級 國三下一-1-1
簡單的電路遊戲
一.科學原理
1. 電路的基本型態 國小 3-4 年級 國三上四-2-1 2. 電路元件圖像與電路元件符號 無 國三上四-2-1 二.展品各部說明
三.展品操作說明
四.展品操作注意事項
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例，探討對國小高年級學生認知結構之影響。學習者透過建構主義式的學習活 動，可以學習到更多的科學概念以及更為整合的認知結構，而較為整合的認知結 構，可能有助於學習者在其長期記憶區中儲存更多的概念，也可以更有效的提取 他們儲存在認知結構中的相關概念。建構主義式的科學學習活動似乎可以增進學 習者認知結構中已存概念與新概念之間的連結，而且也可以促使學生使用較高階 訊息處理策略建構科學知識。
陳麗鴻（2006）是以電磁鐵為主軸把科學史融入國小自然科教學對學生學習 成效的影響做此研究，「科學史融入自然科教學」及「傳統式教學」對國小五年 級學生學習「電學」單元學習成效的影響，並探討實驗組學生在教學後其科學態 度改變之情形。雖然科學史融入自然科教學對學生學習成就並無顯著影響，但是 對於科學史融入自然科教學可增進學生學後保留的狀態，發現到科學史融入自然 科教學能使學生的科學態度產生轉變，增進學生的科學態度，不只是學生得益 處，連實施科學史教學也增進教師專業成長。簡而言之，陳麗鴻認為科學史課程 推行於國小是可行的，並建議科學史教學方式應多樣化並輔以多媒體來教學，教 育主管機關應增加有關科學史方面之研習或課程，使學習者多了解科學史的故事 及演進。
劉啟正（2005）對國二學生的課程融入動手做實驗的教學學習，學習成就部 分上，「融入動手做實驗的教學」後，明顯優於接受「傳統講述式教學」的對照 組全部學生，高分群學生、低分群學生達顯著進步，中分群學生卻未達統計上之
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顯著水準；在科學態度部份則是顯示在「融入動手做實驗的教學」課程中，學生 會較專心、覺得較有趣、覺得對自然科的學習較有幫助、大部分學生希望以後的 自然教材能加入科學家小故事及動手做實驗的相關內容。
許榮富、蘇賢錫、林明瑞、陳文典（1989）對先進國家高中物理課程做分析，
包括的先進國家有美、英、俄、德、法、日。學者發現先進國家的高中物理課程 均強調物理理論的啟發及物理定律及現象的闡述及引介。也對於各國統整不同的 優缺點使得各國得以改善及提升。
陳勁志（2005）探討空間能力對高一學生電學學習成就之影響，使用空間解 題策略來探討高一學生電學學習成就與空間能力的關係，電學學習成就與空間能 力有顯著相關，低分組學生對於電學問題容易犯空間視覺上的錯誤，面對二維與 三維訊息的表徵難以辨別，所以能藉由教學和訓練來加強空間能力，研究者也建 議教師在教學過程中，若使用大型的電線、線圈、電池及指南針等實物來教學，
會比文字畫圖來的容易讓學生理解裝置的設定與配置。
葉蓉樺（2008）邀請中小學教師來參與國立自然科學博物館進行操作式科學 展示對「電學」相關概念學習輔助之探討，為解決操作式展品，學生以樂趣而偏 離學習科學的目的而設計如何啟動科學學習發生。在操作過程中，文本所介紹的 科學概念，建議要與操作展品建立關聯，觀察時才能操作並學習，也要讓科學原 理的作用在展品效果上要更明顯容易觀察，也因為一個展品可能會有顯示多種原 理，而不容易注意原理作用的效果，也因缺乏對照與觀察焦點提示，所以對於觀
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察者而言易模糊。所以展品方式應操作簡易明瞭，標示和解說要有關聯，圖解或 圖說不應直接使用教科書樣式。
小結：統合以上的文獻，現在不只是國小教材，甚至連國中及高中都已經有 在教材前頁附科學家的內容，但是文字敘述仍對學生無法對過去有實體感，所以 利用科教館專門設計出的資源及科學教小故事、動畫與常設展品，得以使學生們 在生活上的應用不再感到陌生與疏離感。
第三節、問題導向學習
本節共分為五個部分來探討，一、探究「問題導向學習」之起源，二、說明 其理論基礎與定義，三、介紹「問題導向學習」的特色與教學模式之種類，四、
詳述如何實施「問題導向學習」的流程設計及評鑑的部分，五、歸納 PBL 相關 文獻。
（一）問題導向學習的起源與定義
日常生活中我們需要做很多選擇，相對的為了提升生活的水準，所有一切的 學習都皆需要解決問題而作準備。問題引導學習的根源追朔自進步主義運動，尤 其是杜威（John Dewey）的理念:教師應引出學生探究與創造的自然本能。Dewey
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說到:「當學生在學校最初接觸的科目，若要喚起他的思維而不只是學得文字而 已，就要避免咬文嚼字的流弊。」（周天賜譯，2004）。避免只是文字表面上的吸 收，卻無法參與在過程中的想法與經歷。Dewey 又說到：「這些教學法在正式教
說到:「當學生在學校最初接觸的科目，若要喚起他的思維而不只是學得文字而 已，就要避免咬文嚼字的流弊。」（周天賜譯，2004）。避免只是文字表面上的吸 收，卻無法參與在過程中的想法與經歷。Dewey 又說到：「這些教學法在正式教