本章共分為四節，第一節將針對研究之研究背景與動機加以描述，第二節為研究目 的與待答問題，第三節將界定本研究所使用的名詞，第四節為研究範圍與限制。
第一節 研究背景與動機
建構式教學為近來科學教育熱切探討的課題。欲在教學中落實建構式教學不只老師 的教學方式需要創新，學生的學習方式需要改變，教科書的內容與設計也應當有別於傳 統教科書內容的編寫方式。傳統教科書內容以文字敘述為主，以「教師為中心」觀點為 課程內容設計的主要依據，在此編寫方式下學生缺乏主動學習的機會，進而影響個人建 構其科學概念。為改進傳統教科書的缺失，當今教科書的編寫方式，強調以「學生為中 心」的方式進行編寫，讓學生有機會透過動手操作，以建構科學概念(王美芬、熊召弟，
1995)。教科書的編寫方式會出現這樣的變革與九年一貫課程綱要的實施有很大的關 係。九年一貫課程綱要指出：「學習科學讓我們學會如何去進行探究活動：學會觀察、
詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實驗或實 地觀察的方式去進行學習，使我們獲得處理事物、解決問題的能力，也了解到探究過程 中，細心、耐心與切實的重要性。」（教育部，2003）
探究活動在「自然與生活科技」領域扮演著重要的角色。古淑玲（2008）指出，科 學家探究方式就是科學過程技能，教育部九年一貫課程綱要明定：「自然與生活科技學 習領域所培養之國民科學與技術的基本能力，依其屬性和層次分成八個要項，其中ㄧ項 就 是 過 程 技 能 。 」 過 程 技 能 一 詞 最 早 由 美 國 促 進 科 學 協 會 （ AAAS ） 在 編 寫 SAPA(Science——A Process Approach)實驗課程時提出，其課程目標在培養兒童從事科 學研究的過程技能，即進行科學研究的能力。他們將科學家探究科學的活動分為八個基 本過程：「觀察」、「應用時間或空間關係」、「測量」、「應用數字」、「分類」、「傳達」、「推
理」、「預測」，和五個統整過程：「下操作型定義」、「形成假設」、「解釋資料」、「控制變 因」、「實驗」。九年一貫課程則將過程技能分為：「觀察」、「比較與分類」、「組織與關連」、
「歸納與推理」和「傳達」等五項。
然而這些過程技能，該如何透過教學活動讓學生習得呢？楊龍立（2002）指出，經 由探究活動，可以讓學生操作過程技能，在自然與生活科技領域教科書中，和探究活動 有最直接關係的部分就是操作活動。綜觀現行各版本自然與生活科技教科書，我們不難 發現，教科書的內容多以操作活動及問題來串連所要傳達給學生的概念，因此操作活動 的設計，將會影響學生過程技能和概念的學習成效。傳統的操作活動（食譜式實驗）偏 重於老師講解，學生只要照著老師的步驟一步一步做，就可以得到實驗結果，當實驗結 果和課本不相同時，老師也很少給學生時間去發現問題，只是叫學生將實驗結果背下 來，這樣的學習方式容易造成學生的操作技能低落（王亢沛，1985），或造成學生對科 學概念產生誤解。
為了解決上述問題，教科書做了許多變革，九年一貫課程綱要指出：「自然與生活 科技之學習應以探究和實作方式來進行，強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧及 知能與態度並重」（教育部，2003）。探究之基礎理念源自於建構主義，因此教師如何 藉由探究活動之教學，來達成學生主動建構知識之目的，將是教學成功與否之關鍵。
高新建（1991）指出，國內90%以上的國小教師『經常按照課本進行教學』。對教 師而言，教科書是教師組織教學及教學實務的主要依據；對學生來說，大多數學生至少 有75%的課堂時間及90%的家庭作業時間是花費在教科書上（Armstrong & Bray,1986）。
教科書在教學上扮演著極為重要的角色，它不只是教師教學時主要的工具，更是學生學 習的主要來源。基於上述原因，如何編寫一本符合建構理念及探究精神的自然與生活科 技教科書以提供教師教學時之協助，將是當前的要務。
國小「自然與生活科技」教科書力學概念之分析研究；劉俊宏（2006）九年一貫課程自 然與生活科技教科書電路學內容分析；另外許雅婷（2008）對台灣國小高年級自然與生 活科技領域教科書中各種探究式策略進行分析；王彩芬（2004）則對我國小學「自然與 生活科技」教科書中過程技能、科學與技術認知、科學態度、思考智能與教學策略的設 計等五方面進行分析。除此之外，還有針對自然與生活科技領域教科書中環境議題、STS 議題、生物多樣性概念…等進行內容分析。然而針對自然與生活教科書中的單元操作活 動進行相關研究者仍為少數。Duit 和 Treagust（1998）指出，學習環是依據建構式教學 目標而發展之活動模式的典型代表，且5E學習環各階段內容詳盡且明確，因此研究者認 為若能利用符合建構式教學理念之5E學習環教學模式來檢視國小三~六年級自然與生活 科技教科書電磁學相關概念單元之單元活動，應當可以適度地瞭解當前教科書關於科學 教學活動的設計方式是否符合建構式教學的理念，並希望本研究能提供教師選用「自然 與生活科技」教科書或出版商編定「自然與生活科技」教科書時參考的依據。
第二節 研究目的與待答問題
基於上述研究動機，本研究之主要目的如下：
一、瞭解各版本教科書「電磁學概念」之分布。
二、瞭解各版本教科書電磁學相關概念單元中「過程技能」的涵蓋情形。
三、瞭解各版本教科書電磁學相關概念單元活動在 5E 學習環階段的符合程度。
基於上述研究目的，本研究之主要問題如下：
一、各版本教科書所介紹「電磁學概念」之分布為何？
二、各版本教科書有關電磁學相關概念單元運用哪些「過程技能」？
第三節 名詞界定
本研究旨在探討各版本教科書電磁學概念之分布、過程技能之涵蓋情形及各電磁學 相關概念單元之單元活動是否符合5E學習環教學模式各階段的內容，為使研究變項概念 能更清楚明確，茲就研究所涉及的主要名詞界定如下：
一、5E 學習環教學模式
本研究所稱之「5E學習環教學模式」是指美國生物科學課程研究BSCS(Biological Science Curriculum Study)在1980年代發展出的5E習環教學模式，包含以下五個階段：「投 入(Engagement)→探索(Exploration) →解釋(Explanation) →精緻化(Elaboration) →評量 (Evaluation) 」。
二、電磁學相關概念
「電磁學相關概念」在本研究中是指：國小三到六年級「自然與生活科技」教科書 中，內容中涵蓋有關（1）電的基本概念、（2）磁的基本概念、（3）電與磁的交互作用 及（4）勞倫茲力之概念。
三、單元活動
本研究所稱之「單元活動」是指單元中有關學生活動之內容，除了實際動手操作外，
觀察、討論、查詢資料亦包含在內。
四、九年一貫課程
本研究所指的「九年一貫課程」乃依據民國九十二年教育部所公布之「九年一貫課 程綱要」編定之課程。分為語文、數學、健康與體育、自然與生活科技、社會、藝術語 人文、綜合活動等七大領域，並以培養具備人本情懷、統整能力、民主素養、鄉土與國 際意識，以及能進行終身學習之健全國民為其基本理念。
五、過程技能
本研究之「過程技能」是指民國九十二年教育部所公布之「九年一貫課程綱要」中 所列的五項過程技能，包含觀察、比較與分類、組織與關連、歸納與推斷及傳達等五項。
六、專家概念圖
概念圖通常將某一主題的相關概念置於方框中（節點），並用連接線將兩個概念連 接起來，連接線上標上連接語，表示概念和概念間的關係，形成一幅網狀結構圖。本研 究之專家概念圖指的是依據九年一貫自然與生活科技領域課程標準所列之電磁學概 念，並參考電磁學相關書籍後，整合完成之圖，並經由專家審核評定之「電磁學專家概 念圖」。
七、國小自然與生活科技教科書
本研究所指的「國小自然與生活科技教科書」係指九十七學年度上、下學期，出版 商依據民國九十二年教育部發布「國民中小學九年一貫課程綱要」修訂完成，並通過國 立編譯館審核通過之國小各版本教科書，包含課本、學生用習作、教學指引或教師手冊。
第四節 研究範圍及限制
ㄧ、研究範圍
本研究對象為97年通過教育部審定通過之四個版本的自然與生活科技教科書，分別 為：H版、K版、N版及T版四個版本。針對其中「電磁學」相關概念單元，分析各版本 關於「電磁學」概念所涵蓋的範圍及單元活動所包含之過程技能，並利用5E學習環教學 模式檢視單元活動是否符合5E學習環各階段之內容。研究結果不宜推論至其他版本教科 書或教師自編教材。
二、研究限制
本研究考量時間與人力因素，只針對國小三-六年級自然與生活領域教科書電磁學 相關概念單元進行內容分析，研究結果不宜作為其他領域或範圍之實際延伸與推論。