討論

本研究預設進行科學史教學的兩組同學在學習動機、對光電效應課程看法中，能顯 著優於對照組，但實驗結果顯示，概念歷史組對光電效應課程看法和對照組無顯著差異，

而歷史概念組對光電效應課程看法則顯著較對照組差，違背了實驗假設。概念歷史組和 對照組對光電效應課程看法無顯著差異可能和科學史教學之課程設計方式有關，本研究 呈現方式主要是融入互動式科學小故事的方式，並在各小段落提問學生。而賴淑婷(2007) 分析了科學史教學文獻中各研究的「對科學態度」效果差別，發現將問題融入的科學史 教學課堂其提升學生對科學態度的效果量有限，而未將問題融入的科學史教學課堂則能 顯著提升學生對科學態度，又本研究所發展之科學史教材，一部分即強調學生思考教師 的提問，故在此呼應了本研究實驗結果─概念歷史組和對照組的對光電效應看法無顯著 差異。而該研究認為問題融入教學無法顯著提升學生「對科學態度」之可能原因為學生 的惰性─不喜歡主動思考，呼應了本研究對課室的觀察，當教師發放學習單發時，學生 第一個反應是認為這些問題很難，綜上所述，也就不難理解概念歷史組和對照組在對光 電效應課程看法無顯著差異的結果。

研究也發現歷史概念組在對光電效應課程看法顯著較對照組低，根據學生回答對光 電效應課程看法的問卷中所回答的理由可以發現，學生反映時間不足、人名太難記等，

故研究者推斷歷史概念組對光電效應課程看法低落的原因可從認知負荷理論(cognitive load theory)找尋。根據認知負荷理論，該理論認為人的工作記憶(working memory)有限，

故在學習上將產生認知上的負荷，認知負荷可分為三種種類，第一類為內在認知負荷 (intrinsic cognitive load)，此類型認知負荷與教材的元素互動性(element interactivity)有關，

若教材的元素互動性多，學生需要連結較多資訊，雖能產生較成熟的學習，但學生認知 負荷較大，此類型認知負荷主要和教材內容的難度有關，是無法避免的；第二類為外在 認知負荷(extraneous cognitive)，此類型和教師呈現教材方式相關，由於內在認知負荷和 外在認知負荷具累加性，故當內在認知負荷大時，外在認知負荷就相當重要，當內在認 知負荷低時，外在認知負荷的效果就不明顯，例如教材內容難度低時，老師的教學方式 影響就不大；第三類為增生認知負荷(germane cognitive)，當教師額外提供資訊或提供恰

當學習情境時，看似增加認知負荷但實際上加強學習。當以上三種認知負荷未超出學生 學習負荷時，學習才有意義。那麼如何增進學生學習？認知負荷理論認為須建立學生的 基模和自動化，基模包含許多低階的互動元素，儲存於長期記憶之中，有別於有意識的 使用工作記憶，基模的提取常是無意識且自動化的，故其認知負荷非常小，故教學上提 倡建立學生相關基模並促使自動化(Paas, Renkl, & Sweller, 2003)。

由學生對光電效應課程的看法中得知，歷史概念組所感受到的認知負荷較概念歷史 組和歷史概念組大，相較於科學概念課程，科學史課程對學生認知負荷較大，這違背了 研究者的預期。研究者預期科學史課程能扮演鷹架的角色，幫助學生學習，效果不如預 期之可能原因為：相較於概念課程，科學史課程中的元素間互動性較多，例如介紹到光 電效應的發現歷程時，教師要求學生比對兩個科學家實驗結果後分析光電效應的特性；

介紹湯姆生實驗時，要求學生回憶在電與磁單元所學；介紹觸發假說和光量子假說時，

學生必須回想光電效應的特性等，而在概念學習課堂中，學生學習是直線性的，直接接 受光電效應的特性、學習光電方程式，很少要求學生回憶或比較，所以科學史教學的內 在認知負荷較概念學習課堂高。光電效應單元對學生來說一直都相當困難，其困難處可 能源於學生將在此單元接觸到許多未接觸過的概念，例如光子的概念、束縛能(功函數) 的概念、截止電壓的概念等，均是學生尚未聽過的名詞，而研究者預期歷史概念組學生 在進行科學史教學時，已具有恰當的基模以供學習，例如能量、動能、電壓、電與磁的 特性等，但這些基模似乎並非進行光電效應單元的科學史教學的必要基模，相較於先行 進行過概念學習的概念歷史組，在概念課堂中所習得的光子的概念、功函數的概念、截 止電壓的概念等，似乎才是科學史教學的必要基模，所以歷史概念組在沒有恰當的先備 知識之下，學生整體認知負荷加重，導致學習情形不甚理想，而概念歷史組中學生已學 習科學概念再進行科學史教學，學生雖未精熟科學概念，但科學概念儼然成為科學史學 習的先備知識，成為增生認知負荷，強化學習。研究者曾將本研究之教學內容請經驗豐 富的教師指教，他們認為本研究所發展之光電效應科學史教學課程對高中一年級學生來 說不容易，學生可能難以吸收、眼花撩亂，導致學生學習時認知負荷增加，符合研究者 的推測。

光電效應單元對學生來說相當困難，那麼為什麼在本研究中，學生似乎較容易接受 概念課程而不是科學史課程？如同Höttecke 和 Silva(2010)所提到的科學史挑戰中的物理 教學文化有關，在台灣的物理課程，常是教師講述解題，學生不斷練習題目，學生只是 被動的接受者，再加上教師在困難的物理概念上使用了擬人化的教學策略，學生普遍能 接受如此的教學模式，所以概念歷史組和對照組中學生對光電效應課程學習感到滿意，

若馬上改成需要學生主動思考的科學史教學課堂，學生難免有所不習慣，導致歷史概念 組學生對光電效應課程的學習不適應。

在本研究中，為了配合合作教師的上課需求，時間是相當重要的先決條件，賴淑婷 (2007)分析科學史教學的文獻，發現科學史融入教學對學生的學習成效(科學成就、科學 態度、對科學態度、科學本質觀之整體表現)有中低度的提升效果，且教學時間越久，

效果越好。但若要讓科學史教學為教師在教學現場所使用，科學史教學所花費的時間就 不能太長，在課堂時間有限的情況之下，本研究顯示科學史教學是可行的，但必須注意 學生的先備知識是否足夠，若是一個學生非常陌生的單元，則可以先行教授科學概念，

再進行科學史教學，如此能融合兩種教學的優點，學生不僅學習了科學概念，也能藉由 科學史而促進學生科學認識觀，強化學習。

不同的課程編排方式可能也會影響研究結果，課程編排方式可分為整合式課程以及 附加式課程，整合式課程是將科學概念融入科學史中，附加式課程則是學習完科學概念 後再補充科學史，整體而言本研究的課程設計方式屬於附加式課堂和整合式課堂的融合

─在科學概念學習課堂之外附加整合式的科學史教學課堂，那麼附加式、整合式的課程 編排效果哪個好呢？賴淑婷(2007)的研究分析結果顯示，科學史教學的整體效果量(科學 概念成就、科學態度、對科學態度、科學本質四項的整體效果量)是附加式效果較佳，

而整合式的效果較差，可能是因為附加式的課程編排能兼顧教科書和科學史的優點，故 其效果量最佳，符合本研究結果。而本研究進一步指出，使用附加式編排課程內容時，

科學史和科學概念間存在一個較佳的順序，學生照此順序學習，才能同時利用科學史和 科學概念的優點。