以電學主題為取樣依據探究小學自然領域教科書之百年演進 71 物理教育學刊
2008, 第九卷第一期, 1-16
Chinese Physics Education 2008, 9(1), 1-16
物理教育學刊
2013, 第十四卷第二期,81-106
Chinese Physics Education 2013, 14(2), 81-106
以電學主題為取樣依據
探究小學自然領域教科書之百年演進
林靜雯1* 林燕青2 1國立東華大學 課程設計與潛能開發學系暨科學教育研究所 2台北市立教育大學 應用物理暨化學系科學教育組 * 通訊作者::jingwenlin@mail.ndhu.edu.tw (投稿日期:民國102 年 03 月 05 日,修訂日期:102 年 08 月 08 日,接受日期:102 年 09 月 09 日) 摘要:本研究以小學自然領域為範疇,經文獻探討瞭解百年來教科書演進之背景, 再以電學為取樣單位,分析封面及編輯宗旨,巨觀地回顧民國元年迄今,教科書 記錄了哪些時代背景及科學教育的發展,最後整理插圖的運用,以進一步微觀地 探討小學自然領域教科書,百年來展現之特色如何回應時空背景。結果顯示,小 學自然領域教科書之封面與編輯宗旨隨歷史演進反映出我國科學教育由重視科學 知識、國家需要,逐漸轉為注重兒童發展、培養學生思考及問題解決能力。而教 科書之插圖亦反應了教育心理學之思潮,逐漸以簡化電線拓樸形狀、增加實物圖 片、實驗流程圖及裝飾性圖片等協助學生克服學習困難及提升興趣。此外,教科 書雖反映了科技革新軌跡但略有落後科技之虞。 關鍵詞:小學、自然領域、教科書、電學壹、緒論
教科書的內容在時空脈絡中往往有其被 賦予的傳承意義,也隱含不同背景下的價值 意識(白亦方、劉修豪,2011)。許多研究 指出,教科書的演進與時代背景、教育宗旨 和學制息息相關(司琦,2005;Ornstein & Hunkins, 1996; Ozga, 2000; Tanner & Tanner, 1990)。透過教科書演進的研究,有助於我 們洞悉教育長期發展的背景與實際狀況。 但回顧我國的教科書研究,發現目前有 關特定學科之教科書研究多以學科概念之內 容分析或教科書編審制度與選用等議題為 主,較缺乏以歷史角度探討教科書,因此教 科書究竟承載了歷史演進中哪些社會文化訊 息,以及如何引導學生學習的更迭,資料並 不多(白亦方、劉修豪,2011;周珮儀、鄭 明長,2008)。綜覽文獻,國內目前僅司琦(2005)曾針對道光 22 年(1842)至民國 80 年(1991),橫跨近 150 年之小學教科書 進行過系統性的研究。其將小學教科書的發 展,劃分出萌芽、建立、成長、新學制、戰 亂、非常和延長七個時期,並從教科書封面、 編輯大意、目次、課文、版權頁五部分作為 分析項目,藉以整理不同時期的教科書特色 及發展特點。此著作不僅梳理了我國教科書 演進的歷史,也引領我們回顧清末至〈國家 統一綱領〉頒佈期間(1842-1991 年)教育 思潮的演變。然而司琦自陳,其專著廣而不 專,希望後進能以其為基礎,續作更多分科 教科書史之深入研究,而本研究亦發現此書 中的分析對象與示例的取樣方式,乃由七個 時期中各學科依年級選取單冊或第一冊為依 據,與教科書中所編輯的內容無關,因此, 所詮釋的範圍較為巨觀,要凸顯某一特定科 目、主題之教科書整體發展趨勢於歷史演進 中的特色較為不易。據此,本研究嘗試鎖定 特定學科—自然,進而挑選適當概念,希冀 先透過教科書封面及編輯宗旨的分析,巨觀 地瞭解我國百年來小學自然領域教科書之編 輯,為時代背景及科學教育的發展留下哪些 足跡,再進一步從特定概念的角度,微觀地 探討小學自然領域教科書,百年來所展現的 演進特色。藉著巨觀與微觀兩向度的交錯, 本研究希冀從教科書分析,提供科學教育研 究者對科學教科書發展史另一種看見。 而在特定科學概念的選擇上,一方面, 由於電學概念廣含於百年小學自然領域教科 書中,顯示其於科學學習的重要性;另一方 面,電抽象而複雜的特性,學生常無法透過 直接觀察的方式來理解,因而產生許多與科 學家概念不同的想法,造成學習困難(李賢 哲 、 張 蘭 友 , 2001 ; Stocklmayer & Treagust,1994; Viennot & Rainson, 1999)。本 研究統計 Pfundt 與 Duit (2009)整理之學生 概念文獻資料庫後發現,有關電學的相關研 究是僅次於「力與運動」主題外最多研究者 關注的焦點,此點再次凸顯電學概念對科學 學習的重要性。但相較於力與運動,電及其 相關應用乃近兩百年來始蓬勃發展,因此, 此 主 題 之 歷 史 脈 絡 的 呈 現 , 別 具 意 義 (Stocklmayer & Treagust, 1994)。
建國已逾百年,瞭解我國百年來教科書 演進之歷程正可見證建國至今的時代背景及 教育思潮演進的脈絡。故本研究參考司琦 (2005)之分析架構,但改以電學主題為取 樣依據,希冀透過教科書封面、編輯宗旨的 分析,瞭解建國百年來,小學自然領域教科 書編輯記錄了哪些時代背景,及科學教育的 發展。此外,本研究另加上插圖運用之分析 整理,以進一步微觀地呈現歷年國小自然領 域教科書所呈現的歷史演進特色。 綜上所述,結合巨觀與微觀兩個角度, 本研究以電學主題為取樣依據,研究問題如 下: 一、百年來小學自然領域教科書封面設計的 演進特性為何? 二、百年來小學自然領域教科書編輯宗旨內 涵的演進意義為何? 三、百年來小學自然領域教科書電學單元插 圖運用的演進特點為何?
貳、文獻探討
為瞭解百年來小學自然領域教科書的演 進情形,本研究首先奠基於司琦(2005)對 我國教科書演進之分期,以及邱美虹與劉俊 庚(2011)對我國科學教育發展的回顧與變 革整理自然領域教科書之適當分期。之所以 如此結合,乃希望本文日後能與其他領域教 科書之演進交相參考比較外,亦能兼顧科學 教育發展的脈絡。圖 1:小學教科書分期 21 年 20 年 8 年 11 年 元年 26 年 38 年 57 年 80 年 100 年 64 年 82 年 89 年 91 年 51 年 41 年 69 年 92 年 五四運動 中央 政府遷臺,戒 嚴時期 51年國民學 校課程 標準 37 年 民國 成立 頒布 ^新學制改革 令﹀ 蘆溝 橋事變 , 抗日 戰爭爆發 實施 九年國教 57年國民小 學暫行 課程標準 64年國 民小學課程標 準 82年國民小 學課程 標準 九年一貫 課程暫 行綱要 九年一貫 課程綱 要 訂定科學教育白皮書 頒布 ^國家統一綱 領﹀ , 宣布解嚴 訂定中小學科學教育中程計畫 建國 百年 41年國民學 校課程 標準 21年小學課 程標準 一二八事變 九一八事變 37年小學課 程標準 民 國 成長期 新學制期 戰亂期 非常期 延長期 前期 挑戰期 延長期 後期 司琦(2005)之分期乃自民國元年(1912) 起至11 年頒布〈新學制改革令〉止稱為「成 長期」;民國11 年起至 26 年蘆溝橋事變爆 發止為「新學制期」;民國26 年起至 38 年 政府遷臺為「戰亂期」;民國 38 年起至 57 年實施九年國民教育為「非常期」;民國57 年實施九年國民教育起至80 年通過〈國家統 一綱領〉止為「延長期」,共五個時期。而 邱美虹與劉俊庚(2011)亦將我國百年來的 科學教育發展分為五個階段:第一階段(民 國前一年~42 年)為科學教育渾沌期,第二 階段(民國 43 年~56 年)為萌芽期,第三 階段(民國57 年~67 年)為蓬勃發展時期, 第四階段(民國 68 年~89 年)為穩定發展 期,第五階段(民國90 年迄今)則為科學教 育挑戰期。由於司琦所謂之「延長期」橫跨 超過20 年,此段時間,歷經九年國民教育實 施、民國57 年國民小學暫行課程標準與民國 64 年國民小學課程標準之頒佈,且在民國 64 年課程標準頒佈後,呈現前後不同的發展特 邱美虹與劉俊庚(2011)對於我國科學教育 色,因此針對延長期,本研究乃再參考對應 發展的分期,將延長期再區分為前後兩期。 延長期前期(民國 57 年~63 年)對應科學 教育蓬勃發展階段,而延長期後期(民國64 年~80 年)則約略與科學教育穩定發展階段 相應,以凸顯民國64 年課程標準頒佈後,前 後期不同的發展特色。另外,本研究並自民 國80 年起迄今另增一期,亦以「挑戰期」稱 之。此外,臺灣地區於 1895-1945 年間為日 治時期,與本研究重疊之部分(1912-1945 年 ), 約 略 與 本 研 究 之 成 長 期 至 戰 亂 期 (1912-1949)相當。各分期及主要發生之歷史 事件如圖1 所示。以下便針對各分期影響科 學課程發展之歷史背景與教育思潮,以及課 程標準暨設計之沿革兩大部分詳細說明,並 進一步針對電學近代發展、相關課程及其教 科書研究詳述之。
一、影響科學課程發展之歷史背景與教
育思潮
(一)成長期 此時期影響科學最深者為五四運動。此 運動引進西方實利教育與科學教育思潮,喚 起國人對民主與科學精神的注意,而社會自 清末以來貧弱愚私的病態成為此時期教育期 盼解決的問題(司琦,2005;鄭世興,1981)。 從教育部於民國元年公布的〈教育宗旨令〉: 「注重道德教育,以實利教育,軍國民教育 輔之,更以美感教育完成其道德。」可以發 現,此時期不僅重視軍國民教育,強調武力, 也強調將學術寓教於樹藝、烹飪、裁縫及金 木工等重視人民生計之實際應用,重視財力 之充實以作為與世界競爭之國家重要基礎 (司琦,2005)。 此階段的臺灣則正值日治時期,1919 年 開始,日本對台之殖民教育政策確立,頒佈< 臺灣教育令>,以同化主義為施政方針,希冀 教育臺灣人為忠良臣民。此時期,普及日語 為主要目的(林詠梅,1929/2000),雖有科 學相關科目(理科),但未被重視(葉憲峻, 1993)。 (二)新學制期 新 學 制 期 由 於 歷 經 國 民 革 命 軍 北 伐 (1926-1928 年)及抗日戰爭爆發(1937 年),國家主義與黨化教育思潮為此期的主 要特色(司琦,1981,2005)。另外,由於 美國學者孟祿、杜威、克伯屈等相繼來華講 學,不論在學制或是教育思潮上,皆受美國 影響很深,重視提倡適應社會需要、注意生 活教育與適性發展等課程理念的改革(司 琦,1981,2005;周珮儀、黃政傑,2011)。 本時期由於北伐後政治統一,教育以及各項 基礎建設開始蓬勃發展。另一方面提倡三民 主義的黨化色彩也逐漸濃厚,影響此時期民 族精神教育與生活教育的推行,成為此時期 的重要特色(鄭世興,1981)。 此階段的臺灣,正值<臺灣教育令>第一 次修正後不久(1922 年),開始執行「日台 共學」教育政策,但象徵意味大於實質意義 (葉憲峻,1993)。 (三)戰亂期 戰亂期受到對日抗戰與繼之而起的內亂 影響,政府體認到科學落後會造成經濟蕭條 與科技無法推展的問題,因此提倡生產、勞 動和科學等教育,用以達到建國救國的目的 (司琦,2005)。抗戰時期,課程以發揚民 族精神為主旨,抗戰教育思潮融合西藝教 育、軍國民教育、平民教育和國家主義教育 等綜合思潮,並提倡生產、勞動和科學等教 育,以企圖解決抗戰時經濟、物資缺乏的困 頓(司琦,1981,2005;鄭世興,1981)。 而在臺灣,日人為加強皇民化,並配合 日本國內學制改革與籠絡民心,於民國 30 年第二次修改<臺灣教育令>。將臺灣以日僑 就讀為主的小學校和給台灣同胞就讀之公學 校改為依據<國民學校令>之國民學校。表面 上台日教育均等,但實際上學校卻有等級, 教科書也分為由日本文部省教材或臺灣總督 府編修之教科書,但與科學相關之「理術科」 (理科、算數),皆由日本在台之初等教育 統 管 機 構— 臺 灣 總 督 府 編 纂 ( 葉 憲 峻 , 1993)。雖然如此,但臺灣人民的義務教育 普及率高,民國32 年時,已超過七成,全亞 洲僅低於日本(林玉体,2003)。民國 34 年抗日戰爭結束後,政府立即於次年正式成 立臺灣省國語推行委員會,制訂國語普及計 畫,禁止教師使用日語,並限四年速效完成。 這項語言政策可看出民族主義的拉扯,但也 因求取速效,埋下二二八事件文化衝突的其 中一個導火線(教育部,2012)。 (四)非常期(科學教育萌芽階段)政府遷臺初期,由於物資缺乏、經濟困 頓,國家亟需科學與技術人才,蔣中正先生 特地發佈「國家長期發展科學計畫綱領」, 將1954 年訂為「發展科學年」,希冀加強科 學教學、重視儀器設備,寬籌經費,帶動科 學教育起步。在政治主導下,教科書內容具 有濃厚科學興國、反共抗俄的特質(白亦方、 劉修豪,2011;司琦,1981,2005;邱美虹、 劉俊庚,2011;傅麗玉,2006)。隨後,1957 年蘇俄成功發射第一顆人造衛星,西方興起 科學教育與課程改革的熱潮,帶動科學課程 跟隨世界潮流。此外,1945 年二次世界大戰 後,美國希冀亞太地區安定,因此,根據「共 同安全法」(Mutual Security Act)對台灣進行 援助。 1959 年起美援科學計畫在臺灣正式 執行,成為臺灣教育史上首波學校科學教育 改革(傅麗玉,2006)。此時的改革雖以主 政者的政治期望為訴求,但學界從學生的角 度思考科學教育,強調中小學階段是決定個 體科學學習興趣的關鍵期,透過科學課程與 教科書的改編、師資的培養、實驗設備的充 實等推行,由以往的純科學轉向專家及技術 人力的培養(邱美虹、劉俊庚,2011;傅麗 玉,2008;魏明通,1997;鄭湧涇,2005)。 此外,隨著各種科學委員會成立領導中小學 科學教育發展,皆帶動了科學教育研究進入 萌芽階段(邱美虹,劉俊庚,2011)。 (五)延長期前期(科學教育蓬勃發展階段) 民國 57 年將國民教育延長為九年後進 入延長期,而科學教育則隨著教育部訂定12 年「科學教育長期發展計畫」及「12 年國民 小學科學教育發展計畫」後,進入蓬勃發展 之階段(邱美虹、劉俊庚,2011)。然而, 1970 年以前,課程理念仍重視科學概念知識 的學習(鄭湧涇,2005)。此外,自民國 57 年起,中小學教科書一律交由國立編譯館統 一編輯,也開啟了教科書全面統編時期(藍 順德,2006)。民國 60 年中華民國宣布退出 聯合國後,日本和美國也相繼與臺灣斷交。 失去國際承認和支持,反而使得政府更加關 注臺灣的經濟建設,例如民國62 年十大建設 的推行便帶動臺灣經濟發展(周珮儀、黃政 傑,2011;歐用生、楊智穎,2011)。 (六)延長期後期(科學教育穩定發展階段) 此時期介於民國 64 年~80 年,隨著十 大建設帶動經濟發展,以及民主化運動的起 步,社會工商繁榮,國民所得提高,科學課 程目標逐漸由國家需求導向轉為社會及個人 需求導向,希望藉由教育促進國家經濟建設 和發展,而科學教育的目標亦由菁英教育逐 漸轉為全民教育,重視全民科學素養的培養 (司琦,2005;邱美虹、劉俊庚,2011;鄭 湧涇,2005)。而此階段的科學教育發展, 主要為成立「科學教育指導委員」,開始負 責中小學科學教育計畫的擬定與推行,使得 科學課程設計逐漸有了依據,並訂定「中小 學科學教育中程計畫」,帶動科學教育穩定 發展(邱美虹、劉俊庚,2011;鄭湧涇,2005)。 (七)挑戰期(科學教育挑戰階段) 民國 80 年由於政治解嚴後各種社會力 量釋放,帶動民間教改運動蓬勃發展。而西 方各國於西元 80 年代起也紛紛興起二次教 改風潮,此改革風潮影響我國從行為心理學 派轉為受認知心理學的影響,希望培養學生 問題解決能力,也開始重視引起動機,提倡 觀察、體驗等學習歷程安排。民國92 年,教 育部與國家科學委員會舉行第一次全國科學 教育會議,並訂定我國第一部科學教育白皮 書,更帶動科學教育提倡全民終身學習與提 升科學素養(邱美虹、劉俊庚,2011)。此 時期代之而起的是市場化、多元化、本土化 及人文主義教育為主的教育思潮(歐用生、 楊智穎,2011;鄭湧涇,2005)。
二、我國小學自然領域課程標準(綱要)
暨設計之沿革
從上述歷史發展的脈絡及教育思潮發 現,不同時期透露著特定時代背景下的價值 和信念,而這些價值和信念,又會進一步影 響課程標準(綱要)及設計的沿革。在討論 課程標準(綱要)及設計沿革前,應先瞭解 學制的變化,而這亦有助於本研究界定研究 範疇。 有關學制,民國建立後公布的「小學校 令」,將小學校分為初、高兩等。初等小學 校(簡稱初小)7 歲入學,4 年畢業,高等小 學校(簡稱高小)3 年畢業。民國 11 年公布 的六三三新學制,又稱為壬戌學制,乃仿效 美國,將前期7 年的小學教育縮短為 6 年, 並且將小學校改分為初、高兩級(鄭世興, 1981)。前四年為初級小學校,相當於目前 的低、中年級,後二年為高級小學校,相當 於目前的高年級。之後小學制度大體上沿襲 此制度。直至民國57 年推行九年國民教育, 國民教育的年限由6 年延長為 9 年,並且分 為兩階段,第一階段為國民小學,共計6 年, 在學年齡為6 歲至 12 歲,第二階段為國民中 學(司琦,2005;鄭世興,1981),義務教 育的推行至此趨於完備。 本文關注小學自然領域教科書之歷史演 進,而所謂的小學,含括民國初期及壬戌學 制之初級小學校、高級小學校,以及九年國 民教育推行後之國民小學階段。小學課程標 準(綱要)歷經多次修訂,科目名稱也歷經 多次變更,本研究將之整理如表1,並針對各 期之課程標準(綱要)及設計的沿革說明如 下。 (一)成長期 我國的課程標準頒訂始於民國元年的 〈普通教育暫行標準〉。當時高小部分具有 博物、理化兩科目。而後頒訂的〈小學校令〉 將高小的博物與理化合併為理科,之後,又 針對小學階段的教學科目及時間進行兩次修 訂(司琦,1981,2005)。 在課程設計方面,由於受到西方教育思 潮的影響,觀念上開始注意到教育和生活結 合,強調生活必需知識技能的傳授。且因為 西方各國新式教學法的引進,除了以傳統演 講法為主的教學外,亦嘗試赫爾巴特的五段 教學法、自學輔導法等方式(鄭世興,1981), 為教學帶來新風貌。 (二)新學制期 民國 12 年民間研議新學制課程標準綱 要,將自然領域教科書課名由理科改稱自然 (教育部,1934)。而後,民國 21 年教育部 公布〈小學課程標準〉,此為我國教育史上 第一次正式的小學課程標準。此次的課程標 準訂定:「小學應根據三民主義,遵照中華 民國教育宗旨及其實施方針,發展兒童身 心,培養國民道德基礎及生活所必需基本知 識和技能,以養成知禮知義愛國愛群的國 民。」(司琦,1981,2005;教育部,1932)。 顯見此時期以三民主義為教育之中心。在課 程設計上,民國21 年課程標準中指出,有關 勞作、社會、自然等科應根據民生主義,以 鄉土材料為出發點(教育部,1932)。 (三)戰亂期 此時期為適應戰時需要,曾於民國 30 和31 年分科修訂課程標準,並於民國 37 年 訂定小學課程標準。此時期高年級為自然, 而低、中年級則將自然與社會合併為常識。 課程標準中仍強調民生主義,並以促進物質 建設之各項計畫為基礎(教育部,1948)。 課程設計方面,民國33年國民學校法公 布,建議教學上應設計有目的的學習活動, 減少被動注入式的教法,且學習須以舊有經 驗為基礎(教育部,1948;鄭世興,1981)。(四)非常期 民國41 年依照〈國民學校法〉,將課程標準 表1:我國歷年公布小學階段課程標準(綱要)及自然領域相關之科目名稱 分期 訂頒時間 改稱國民學校課程標準,但此次修訂主要針 對國語和社會兩科。之後為了適應時代需 法規名稱 科目名稱 備註 初小 高小
低年級 中年級 高年級
成長期 民元年(1912)1 月 普通教育暫行課程標 準 --
博物、理化 民元年(1912)9 月 小學校令 --
理科 博物、理化合 併為理科 民4 年(1915)7 月 國民學校令 --
理科 高等小學令
民4 年(1915)11 月 預備學校令 --
理科 新學制期 民12 年(1923) 新學制課程標準綱要
自然
民17 年(1928) 小學暫行條例
自然
民18 年(1929) 小學課程暫行標準
自然
民21 年(1932) 小學課程標準正式標 準
自然
民25 年(1936) 小學課程(一修)標準 常識
自然 低、中年級自 然與社會合 併為常識 戰亂期 民30 年(1942) 10 月 至民31 年 10 月 小學課程(二修)標準 (分科公布) 常識
自然 民37 年(1948) 小學課程(三修)標準 常識
自然 非常期 民41 年(1952) 國民學校課程標準 常識
自然 民49 年(1960) 修訂國民學校課程標 準草案 常識
低年級自然與社會合併 為常識 自然 民50 年(1961) 修訂國民學校課程標 準草案 常識
自然 民51 年(1962) 國民學校課程標準 常識
自然 延長期前期 民57 年(1968) 國民小學暫行課程標 準 常識
自然 延長期後期 民64 年(1975) 國民小學課程標準
自然科學
民82 年(1993) 挑戰期 國民小學課程標準
自然
民89 年(2000) 九年一貫暫時綱要 生活課程 自然與生活科技 低年級將社 會、藝術與人 文、自然與生 活科技合稱 生活課程 民92 年(2003) 九年一貫課程綱要 生活課程 自然與生活科技
要。民國49 年和民國 50 年分次修訂國民學 校課程標準草案,於民國51 年修訂國民學校 課程標準(司琦,1981,2005;鄭世興,1981), 強調加強民族精神教育、科學教育與生產勞 動教育的實施(教育部,1952,1962)。在 自然領域的課程目標中,民國41 年強調理解 自然現象,以及利用自然以改進生活知能。 民國 51 年除了強調指導兒童認識自然現 象,也開始重視需指導兒童從自然環境中發 現問題,進而應用科學方法解決問題(教育 部,1952,1962)。 課程設計上,將原本因應初級小學校四 年,高級小學校二年,採取同心圓的雙重圓 周制編制課程改以六年一貫制精神編制,以 避免教材重複,藉以減輕學生負擔(教育部, 1962)。 (五)延長期前期(科學教育蓬勃發展階段) 民國 57 年公布〈國民小學暫行課程標 準〉,此次課程設計,以國小六年和國中三 年共九年為範圍,為我國國民教育課程延長 開創新紀元。此時期教育目標明訂灌輸民族 文化,培育科學精神,實施職業陶冶,充實 生活知能(教育部,1968),科學課程的發 展與制訂仍以加強民族精神教育為重心,並 以提高國民知能,厚植戡亂建國力量為目標 (鄭湧涇,2005;魏明通,1997)。在自然 領域課程目標中,除強調從自然環境中發現 問題,應用科學方法解決問題外,也強調培 養兒童理解科學原理(教育部,1968)。 (六)延長期後期(科學教育穩定發展階段) 民國64 年公布〈國民小學課程標準〉強 調自然科學目標在「指導兒童瞭解環境,增 進科學知能與科學情趣,熟練科學方法,以 培養具有科學素養的現代國民。」,而科目 名稱也從常識與自然整合為自然科學,以強 調注重科學教育之實施(教育部,1975)。 而在課程設計方面,民國64 年起的課程
修訂係參考美國 ESS (Elementary Science Study) 、 SCIS (Science Curriculum Improvement Study) 、 SAPA (Science-A Process Approach) 等小學科學課程,並與當 時國內施行之自然領域教材進行比較研究、 設計、實驗後修訂完成,課程內容的設計與 教學策略應用上皆注意需具有教育心理與學 習理論基礎。因為受到行為心理學派影響, 重視科學概念的學習、科學方法與形成科學 概念之過程技能(毛松霖,1997;趙金祁、 李田英、楊文金,1989;曾坤暘,1988;鄭 湧,2005)。 (七)挑戰期 民國 82 年公布〈國民小學課程標準總 綱〉,此次課程標準修訂結合了教育、課程 與心理學者,針對教材進行有系統的規劃與 發展。教材以認知心理學為基礎並以兒童生 活周遭情境和問題出發,注重學習策略及動 機引發,強調探究式教學與合作學習(毛松 霖,1997;教育部,1993)。民國 89 年,為 因應二十一世紀全球化之挑戰,與世界各國 及民間發起之教改,公布〈九年一貫課程暫 行綱要〉,分階段推行課程改革。民國 92 年公布〈九年一貫課程綱要〉企圖打破過去 中小學課程以學科為本位的課程架構,強調 課程統整,避免學生獲得片段零碎的知識(教 育部,1993,2000,2003)。 課程設計方面,九年一貫的課程內容由 學科知識結構轉為以培養能力為主,課程的 設計融入學習心理學與認知心理學,強調以 學生為主體、以生活經驗為重心,且逐漸重 視科學本質與科技倫理,並更加趨向本土化 (歐用生、楊智穎,2011;鄭湧涇,2005; 藍順德,2006)。 綜上所述,我國課程標準的修訂理念早 期以培養國民道德及生活必需基本知識和技 能為主,隨著經濟繁榮,社會逐漸開放,以
及西方教育改革風潮的影響,課程標準的訂 定融入不同學術典範的心理學基礎,逐漸從 學科導向的教學設計轉向以科學能力培養為 重心,重視學生問題解決的能力。 發明伏打電池,其靈感便是來自伽伐尼的實 驗(新京報,2009),而十九世紀電磁學之 蓬勃發展亦自此揭開序幕。1866 年,德國發 明家西門子(Ernst Werner von Siemens)提出 發電機的原理,引動後續電力火車、電梯、 有軌電車、無軌電車、電動機車等一連串的 應用。十九世紀中、後期,應用電磁學的先 進知識,電機工程學開始了另一階段的發 展,除了西門子,其他發明家如我們耳熟能 詳的泰斯拉(Никола Тесла, Nikola Tesla)、愛 迪生(Thomas Alva Edison)、貝爾(Alexander Graham Bell)、湯姆森(William Thomson)等都 做出重要貢獻,使得電成為現代生活的必 需 , 更 是 第 二 次 工 業 革 命 的 主 要 動 力 (Dragana, n.d.)。1887 年時,赫茲(Heinrich Rudolf Hertz)發現光電效應的現象,而後並 由愛因斯坦(Albert Einstein)給予解釋,這兩 者對量子理論及光之二元性有根本性的影 響,也影響1883 年 Charles Fritts 發明太陽能 電池(Gevorkian, 2007)。電池在近代的重要發 展還有重量和體積大大減少的鋰離子電池,
三、電學近代發展、相關課程沿革及其
教科書研究
(一)電學近代發展 電是種自然現象,對電的探索,從 18 世紀開始迭有重大突破,適合成為探索百年 教科書發展之主題。本研究整理相關文獻 後,以圖2 年表呈現,藉以作為之後教科書 中電學發展與應用之對照。 由圖 2 可見於 1752 年時,富蘭克林 (Benjamin Franklin)著名的風箏實驗,證明了 閃電是電的一種現象(Wikipedia, n. d.),這使 得自然現象與電學發展有了密切連結。1791 年,伽伐尼(Luigi Galvani)解剖青蛙時發現生 物電,這引發物理學家的興趣,嘗試找到一 種 產 生 電 流 的 方 法 。1800 年 伏 打 (Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta)1854 1866 1876 1888 1893 1898 富 蘭 克 林 --閃 電 是 電 的 現 象 伏 打 --伏 打 電 池 ( 濕 電 池 ) 奧 斯 特 --電 流 磁 效 應 湯 姆 森 --熱 電 效 應 西 門 子 --發 電 機 原 理 貝 爾 --電 話 愛 迪 生 --留 聲 機 西 門 子 --電 梯 (發 電 機 應 用 ) 西 門 子 --無 軌 電 車 (發 電 機 應 用 ) 特 斯 拉 --感 應 馬 達 特 斯 拉 --電 刷 交 流 電 感 應 馬 達 赫 茲 --光 電 效 應 特 斯 拉 --感 應 馬 達 特 斯 拉 --無 線 通 訊 西 門 子 --電 動 汽 車 愛 迪 生 --白 熾 電 燈 西 門 子 --電 力 火 車 (發 電 機 應 用 ) 1877 1879 1880 1881 1882 1883 1887 西 門 子 --有 軌 電 車 (發 電 機 應 用 ) 1800 1752 1820 1922 肯 佩 爾 --電 磁 浮 原 理 1934 肯 佩 爾 --磁 浮 列 車 專 利 F rit ts -太 陽 能 電 池 克 羅 伊 登 --碳 鋅 電 池 ( 乾 電 池 ) 1834 1837 惠 斯 頓 及 庫 克 — 發 報 機 1845 惠 斯 頓 --線 性 馬 達 1960s 將 惠 斯 頓 線 性 馬 達 廣 泛 應 用 於 工 業 ( 如 起 重 機 ) 1992 So ny成 功 開 發 鋰 電 池 伽 伐 尼 --生 物 電 1791 圖2:近代電學發展及其相關應用年表
此種電池直至1992 年才由 Sony 公司成功開 發(維基百科,無日期)。進入20 世紀初, 電和磁兩者開始被放在一起相提並論。1922 年德國工程師肯佩爾(Hermann Kemper)提出 電磁浮原理,並於1934 年申請了磁浮列車的 專利。1970 年代以後,由於經濟發展的需 求 , 許 多 國 家 都 投 入 磁 浮 運 輸 系 統 開 發 (Maglev.net, 2009)。 (二)百年來電學相關課程沿革 課程標準具有規範課程發展和導引教科 書教材內容設計的作用。因此若欲瞭解百年 來小學自然領域教科書中的電學內容安排, 有必要針對歷年來小學階段課程標準中電學 單元的年級規劃與教材內容要項進行探討。 我國歷年來的電學單元規劃透過課程標 準(綱要)的分析整理如表 2。由表 2 可見 民國51 年以前,電學單元多在中年級的常識 一科談論雷電原理與避電方法,高年級的自 然則介紹磁和電,且多以實用觀點談論有關 電的工事動力應用(教育部,1932,1948, 1952)。 對照相關時代背景發現,民國48 年起美 援科學計畫在臺灣開始正式執行,學校科學 教育目的逐漸將富國強兵列為重要目標。因 此,民國51 年課程標準新增了電波(子)的 應用,包含電報、雷達、收音機、電視、電 子學常識(教育部,1962)。此次課程標準 修訂,將電學單元規劃年級向下延伸為低年 級,亦回應了富國強兵的科學教育目的。 民國 64 年以後之歷年課程標準至九年 一貫課程綱要皆注重依兒童心理順序而編 訂,強調課文組織採分項簡化,並按實際生 活及心理組織單元,將課數減少,課程修訂 強調教材編選也需符合生活化與本土化(司 琦,1981,2005;教育部,1975,1993,2003; 鄭世興,1981)。 百年來小學自然領域中的與電學相關之 主題隨著課程標準(綱要)的修訂而有所增 刪,其中不僅受到歷史背景的影響(例如: 電學單元中增列原子主題反映當時科學教育 改革的重點),也隨著科學課程的改革受到 心理學影響,教材內容由繁趨簡,注重兒童 在概念學習的心理發展順序,教材選編也開 始注重生活化與在地化。 (三)電學相關教科書研究 當學生進行科學學習時,不同程度和年 齡的學習者對於理解複雜性與抽象性的科學 概念往往具有不同的學習困難,對大多數學 生而言,理解看不見也無法直接感觸的電並 不容易,因此自然領域教科書多嘗試透過豐 富的表徵設計和教學活動的安排協助學生學 習(江淑卿,2005;許良榮,1994,1996; 林靜雯、邱美虹,2007)。 有關電學相關的教科書分析多為內容分 析(如:林靜雯、邱美虹,2007;葉文琦, 2010;鄭兆珊,2010)。Stocklmayer與Treagust (1994)的研究,則是少數由歷史觀點出發的 分析。他們主要分析1891-1991年間教科書中 電流概念的模型與類比,藉以瞭解教科書如 何解釋電學的歷史發展,及其所帶來的相關 影響。研究中指出在原子結構尚未確定前, 教科書主要呈現電的實用觀點,但隨著流體 理論的引入,教科書開始藉著水、重力或擬 人化類比(anthropomorphic analogies)等不同 表徵來介紹電。1945年以後的英、美教科書 迭有重要修改,1960年代中期起更進而開始 考量原子軌域、電子組態等概念,也逐漸關 注學生對電的本質所持有的另有概念。透過 這樣的歷史分析,不僅呈現了電理論本質的 發展,也讓我們瞭解科學理論進展對教科書 呈現,及對學生學習之影響,因而凸顯了以 概念取樣進行教科書微觀、歷史性內容分析 的必要性。美中不足的是,雖然科學教科書 重視概念架構的呈現,但與其他教科書一樣
表 2:歷年課程標準(綱要)中電學單元年級規劃與教材內容要項 歷年課程標準(綱要) 科目 年級規劃 教材內容要項 民 21 年(1932) 小學課程標準 自然 1.雷電的研究和避電研究 五、六 2.關於住的家用供給,……電話、電燈、煤氣燈…….等理化 作用等的研究 民 37 年(1948) 小學課程標準 常識 四 風暴和雷電 自然 六 1.磁和電 2.電鈴、電報、電話 3.電動機和發電機(包括電車) 民 41 年(1952) 國民學校課程標準 常識 四 風暴和雷電 自然 六 1.磁和電 2.電鈴、電報、電話 3.電動機和發電機(包括電車) 民 51 年(1962) 國民學校課程標準 常識 二 燈、火和燃料 自然 四 電的工作 1.電的簡易發生法 2.電的用途 3.用電安全 1.常用電器:電熱器、電燈(包括日光燈)、手電筒、電鈴、 電話、其他 自然 六 2.電力:發電機和電動機、輸電和變壓器 民 57 年(1968) 國民小學暫行課程標準 常識 二 燈、火和燃料 磁與電 自然 六 1.磁鐵 2.電的產生和利用 1.電路(二、三、四年級) 民 64 年(1975) 國民小學課程標準 自 然 科 學 二、四、 2.磁鐵與電磁鐵(二、四年級) 五、六 3.電源、電池(四年級) 4.發電機、電動機(六年級) 二、四、 六 1.電池可使燈泡發光,馬達轉動(二年級) 2.電池可使玩具動、燈泡亮、馬達轉(一、二年級) 3.通路與開關(一、二年級) 民 82 年(1993) 4.電路串、並聯的接法、電池的認識、電解液與導電體的認 識(四年級) 自然 國民小學課程標準 5.磁針會受電流作用(五年級) 6.製作簡易直流電動機(五、六年級) 7.簡易家庭用電的安全與維修(六年級)
歷年課程標準(綱要) 科目 年級規劃 教材內容要項 ,同樣受到教育思想、學生需要和社會需要 三者影響(司琦,2005),而這些面向皆是 巨觀的時代脈絡,因此,在探討科學教科書 時,如何同時兼顧巨觀與微觀的面向,是本 研究撰寫本文之重要考量。
參、研究方法
本 研 究 採 內 容 分 析 法 。Fraenkel 與 Wallen (2011)將內容分析區分成 1.計算次數 之量化分析、2.非計算次數之質性分析,以 及3.計算符合兩個以上類別之列聯分析。本 2003 年 國民中小學九年一貫課 程綱要 自 然 與 生 活 科 技 三、四 電磁作用 簡單電路 利用電線、電池或 金屬物質接成通 路,可使燈泡發 光、馬達轉動 電及其應用 通路 利用電線、電池接 成通路驅動玩具 馬達 五、六 物質的形態與性質 探 測 物 質 的 性質 實驗發現物質性 質各自不同(例如 有的易導電有的 不易,有的易導熱 有的不易,例如水 溶液的酸鹼性) 能的型態與轉換 能可以轉換 知道太陽能可使 水溫上升(成為熱 能),也可用來發 電(產生電能) 電磁作用 磁性 察覺磁鐵具有兩 極,同性極相斥, 異性極相吸,以及 截流導線產生磁 場 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 截 流 導 線 產 生磁場 知道利用物體的 導電性,在用電時 避免危險 用電安全 電及其應用 研究屬第二種質性分析,並不計算過錄單位 的某種類別出現的次數,而是說明某項類別 是否存在於某版本之教科書中,再藉由有系 統地收集與過去發生事件有關的資料,對資 料內容的歷史背景,及資料內容間的演進特 性深度闡釋。考量期刊論文之篇幅,本研究 參考司琦(2005)年的研究架構,但僅以電 學單元為取樣單位,因此,先以較巨觀的尺 度瞭解百年來教育思潮與社會背景在教科書 中所呈現的歷史脈絡,針對歷年自然領域教 科書的封面設計與編輯要旨進行統整歸納, 以期從中看出不同時期的教科書特色及發展特點。再針對電學主題單元的插圖運用進行 整理,從較為微觀的觀點呈現百年來特定領 域及特定概念的演進特色。以下詳述分析材 料及資料處理與分析。
一、分析材料
本研究以民國元年迄今之小學自然領域 教科書為分析對象。教科書採狹義定義,係 指依據我國課程標準(綱要)編寫,以書本 方式呈現學科內容之教學用書,不包含教師 手冊、學生習作及其他教學媒材。並以目前 收集教科書資訊最完整之國立編譯館教科書 數位文庫(2012)為研究範圍,進階搜尋民 國元年至今,初等教育階段中所有書名與自 然領域相關之科目(詳見表 1),且在所有 欄位出現「電」並與電學相關之教科書,以 將分析範圍鎖定於電學相關單元(例如:電、 燈泡與電磁)。而又因為民國38 年政府遷臺 後兩岸教育發展有所不同,因此自非常期開 始,本研究之分析僅以臺灣所編印者為對 象。經研究者一一比對,刪除與電學內容無 關之教科書版本,例如:打電話的禮儀,再 依據歷年課程標準修訂,選擇該課程標準下 之最新版本教科書。最後總計分析資料為50 筆,加以現行依據九年一貫課程綱要編訂, 內有電學單元,並經國立編譯館審定的四個 版本教科書(牛頓、南一、翰林、康軒), 共計8 冊(牛頓四上、五下,南一四上、六 下,康軒四下、六上,翰林四上、六上), 共計58 筆。另外,由於臺灣曾經日治時期長 達50 餘年,日治時代之教科書雖不依據我國 課程標準(綱要)編寫,與我國學制亦不盡 相同,但亦有其價值,因此,本研究另以「電」 及「公學校」為關鍵字,進階搜尋民國元年 至今之所有教科書,共得1930 年(8 版)及 1937 年(15 版)《公學校理科書》兩本,出 版時間約與我國教科書新學制期相當。這兩 本皆為臺灣總督府出版,內容一致。由於僅 此兩本,較難看出相關趨勢,亦難與我國教 科書比較,因此本研究僅將之列在附錄供讀 者參考。 由於本研究以內容含括電學單元的教科 書版本為範圍,取樣多集中於中、高年級, 因此研究結果無法推論於所有年級與或其他 主題之教科書。二、資料處理與分析
本研究針對上述教科書,以冊為單位進 行編號。本研究以第一碼為分期編號(成長: A、新學制:B、戰亂:C、非常:D、延長 前:E1、延長後:E2、挑戰:F)。第二碼 為所依據課程標準(綱要)年份,而戰亂期 以前的教科書多未註明其所依據的課程標準 年份,因此以該冊教科書出版年份為主,並 加上*以為區別。第三碼為教科書冊別。另外 若有修訂版本或國立編譯館以外出版社編印 則另外加註以為區別。例如:F-92-7-南一, 表示該版本為挑戰期時,依據民國92 年九年 一貫課程綱要修訂之南一書局出版之四上教 科書。 編號確定後,依據研究問題,參考司琦 (2005)針對小學教科書發展之分析項目分 別註記下列要項之內容,最後再加以統整歸 納各期特色,並與相關時代背景或電學發展 及應用年表進行比較: 1.封面設計:包括書名、出版者、學習階段、 封面特色等。 2.編輯要旨:包括編輯依據、教材內容、課 文編制、教材排列。 3.插圖運用:電學插圖顏色(黑白、彩色)、 種類(手繪圖、實物照片)、插圖內容等。 有關本研究中教科書內容、封面等各項資料皆為第一手資料,各項目之歸納,由本 文兩位作者及另一位具有科學教育研究背景 及教科書分析經驗之碩士班學生共同檢核歸 類結果,以期提高研究信實度。兩者的評分 者信度為 .96,並於討論後取得共識。
肆、研究結果
一、封面設計的演進
本研究參考司琦(2005)以教科書封面 作為探究教科書與歷史演進脈絡相關之分析 重點,將各時期的封面特色與示例整理如表 3。各期特色如下: (一)成長期 成長期的小學自然領域教科書封面僅呈 現書名、出版書局及學習階段冊別(A-3* -3-商務),封面並無插圖。 (二)新學制期 新學制期的教科書一開始仍延續與前期 同樣的封面設計風格,僅呈現書名、出版書 局及學習階段冊別。直至民國20 年世界書局 出版的《新主義自然課本》,教科書封面始 加入插圖(B-20*-11-世界)。此時期封面插 圖多以兒童為主體,例如兒童閱讀書本、堆 積木等。民國21 年商務印書館出版的常識課 本,以被日軍炸毀的商務印書館建築為封面 (B-21*-8-商務)。民國 22 年,商務印書館 出版之教科書更直接以《復興自然教科書》 定名,用以記錄一二八事變中,日機轟炸商 務印書館及附屬的尚志小學、東方圖書館一 段歷史。教科書藉此強調民族精神之用意與 司琦(2005)的分析相應,而歷史背景的意 義也透過教科書封面作為傳達之媒介。 (三)戰亂期 戰亂期初期,教科書封面內容亦多以兒 童 為 主 題 , 呈 現 兒 童 學 習 或 遊 戲 的 插 圖 (C-26*-10)。另外,此時期部分教科書於 書名加註注音符號,可能與戰後推行國語普 及運動,促進國語推行有關。民國32年起, 小學開始統一選用國立編譯館編輯之統編本 教科書,先前由多家出版社各自編印出版的 現象已不復見。國立編譯館編印的教科書封 面設計仍以兒童為主體,且各冊封面皆選用 繪 有 兒 童 張 開 手 臂 迎 接 彩 虹 之 插 圖 設 計 (C-31-2),教科書版本由多元趨向統一的 特色也透過教科書封面設計呈現。 (四)非常期 此期之教科書封面開始出現彩色插圖。 封面設計主要有二,其一以兒童為主體,輔 以彩虹、冒煙的工廠煙囪及各種交通工具 (D-41-4)。另一則以田野、家禽、家畜等 農村情境為主(D-51-8)。此時期由於國民 政府遷臺,政治、社會、經濟由先前動盪不 安逐漸安定,教科書封面呼應當時科學興 國、富國強兵之氛圍(邱美虹、劉俊庚,2011; 傅麗玉,2006),亦傳遞社會環境演進的特 色。 (五)延長期前、後期 自延長期開始,教科書封面插圖由原先 的手繪圖轉為以實物照片呈現,插圖內容亦 更為多元,前後兩期皆然。此二時期的封面 插圖常以兒童觀察動植物或操作實驗的照片 呈現,此特色也回應了該時期的課程標準提 倡以學生為中心的教學,並強調學生從具體 操作中去領會與觀察的教學目標。另外,此 階段教科書封面出現人造衛星以及火箭升空 的照片(E1-57-12),此特色回應了1957年(非 常期階段)蘇俄成功發射第一顆人造衛星, 帶動西方及我國興起相關科學教育與課程改 革之熱潮。另外,延長期無論前期或後期的 教科書封面設計皆可以發現多個版本安排與 電學相關的插圖(表4)。由表4發現E1-57-12 版本的封面設計包含雷電、摩擦起電以及電表3:各分期封面設計舉隅 成長期 新學制期 戰亂期 書名 最新格致教科書 新主義自然課本 常識 自然課本 出版者 商務印書館 世界書局 商務印書館 國立編譯館 學習階段 初等小學第 3 冊 高級小學第 3 冊 初級小學第 8 冊 國民小學第 2 冊 特色 無插圖,僅呈現書名 和出版者 教科書封面始加 入插圖。 被日軍炸毀的商務印 書館,且版次註明國 難後第幾版 各冊封面設計統一 示例 A-3*-3-商務 B-20*-11-世界 B-21*-8-商務 C-31-2 非常期 延長期前期 延長期後期 挑戰期 書名 常識課本 自然課本 自然 自然科學 自然與生活科技 出版者 國立編譯館 國立編譯館 國立編譯館 國立編譯館 翰林出版社 學習階段 國民小學第4 冊 國民小學第 4 冊 國民小學第 6 冊 國民小學第 10 冊 國民小學第 12 冊 特色 開始出現彩色插圖 農村生活 新增實物照 片,封面內容 出現火箭升 空照片 封面內容鼓勵 兒童動手做 以台灣藍鵲為封 面,並於封底介紹 此為台灣特有種 生物 示例 D-41-4 D-51-8 E1-57-10 E2-64-4-初版 F-92-12-翰林
路連接的插圖內容,而其他版本則多以電路 連接、電磁鐵以及電動機呈現。由此反映出 教科書封面設計開始考量與單元內容對應為 此時期的特色之一。 (六)挑戰期 挑戰期的教科書隨著教科書制度由統編 逐漸開放為審定,封面設計也趨向多元。此 階段教科書封面多以動植物照片為主題,例 如北極熊,強調愛護生命與尊重自然環境的 重要性,有些更呈現台灣特有種生物的圖 片,例如:台灣藍鵲等,並於封底介紹動植 物特徵(F-92-12-翰林),此點亦呼應九年一 貫重視本土化的精神。 由上述教科書封面演進歷程可以發現, 我國教科書封面設計主要回應當時或延續前 一期的重要歷史背景,也反映出科技與社會 的發展與變遷。
二、編輯要旨內涵的演進
(一)成長期 此期的教科書尚未有編輯要旨說明。 (二)新學制期 新學制期的教科書多半未安排編輯要旨 之說明,但由商務印書館發行之三冊教科書 例外,其分別為民國 21 年出版之常識、民國 22 年和民國 33 年出版之復興自然課本。而 編輯依據敘明遵照教育部頒布小學自然課程 標準編輯。教材內容提出「取材以增進兒童版本編號 E1-57-4 E1-57-12 E2-64-6-初版
舉隅
插圖內容 電話/電動機 雷電、摩擦起電、電路 電路
版本編號 E2-64-10-修訂版 E2-64-12-初版 E2-64-12-改編版 舉隅
插圖內容 電磁鐵 電動機 電動機
利用自然的智能為主,對於民生主義尤為注 意,至於理解自然常識、研究自然興趣欣賞 自然、愛護自然也在教材中注意培養。」 (B-22*-12-商務),顯示此時期教科書編輯 設計強調適合兒童生活及社會環境,並以增 進兒童利用自然智能為主。教材排列上則以 我國中部秋季始業的時令為標準,配合時令 來設計,用單元編制,前後聯絡一貫。而課 文編制的安排,除了圖畫和課文外,另外加 上想和做的題目,使兒童注意思考和實驗。 編輯要旨的加入,顯示由此期開始重視教科 書編輯設計的依據。 (三)戰亂期 教科書編輯要旨中的編輯依據自民國 31 年起,詳細敘明所依據的課程標準年度。 而此時期教材內容仍延續前期以增進兒童利 用自然智能為主。教材排列上亦與前期相 同,除強調依據時令外,另強調各課由淺入 深,前後聯絡一貫。至於課文編制的安排, 各冊除了課文與插圖外另加想和做的題目, 或於課文前安排研究問題引導兒童思考。 (四)非常期 非常期階段,教科書各冊的編輯依據分 別為民國41 年及 51 年修訂的國民學校課程 標準。而教材內容部分,依據民國41 年課程 標準編定之教科書曾出現「從中國固有道德 方面,說明國際共產主義之違反人性。」以 及「從科學發明及技術進展方面,使兒童領 悟『迎頭趕上』之重要。」(D-41-4)等說明, 此部分亦回應司琦(2005)指出,此時期小 學教科書具濃厚的反共抗俄特質,希冀學生 以科學興國。而民國51 年起的教科書內容則 改為「本書之選材以適合兒童之理解能力及 學習興趣為範圍。」(D-51-12)。強調三民 主義精神的教科書編輯特色至此開始轉為著 重教材需切合兒童發展,此特色與民國 51 年課程標準由原先以中華民族及愛國意識之 提倡轉變為考量兒童經驗發展原則的修訂相 應。另外,非常期起由於國民政府遷臺,有 關教材排列不再特別敘明依據中部秋季始業 式的時令標準。課文編制部分則延續前期, 除課文外,另外安排討論活動、做和想等作 業活動。 (五)延長期前期(科學教育蓬勃發展階段) 延長期前期的教材內容延續前一期以兒 童經驗發展為原則,於編輯要旨中敘明教材 應充分選用兒童實際環境中切合兒童發展程 度之實事實物作為教材,或敘明教材之組織 按實際生活及學習心理組織單元。例如「本 書教材以課程標準規定之教材綱要為範圍, 教材之組織,則按實際生活及學習心理組織 單元。」(E1-57-12)。而有關教材排列自 延長期前期起,各冊均未於編輯要旨中說 明。課文編制部分,依據民國57 年暫行課程 標準編制之各版本中敘明,每課課文之後, 列有作業活動,用以誘導兒童從自然環境中 發現問題,謀求解答,以培養其處理問題之 科學方法與態度。 (六)延長期後期(科學教育穩定發展階段) 在延長期後期,民國64 年起的教科書僅 於編輯要旨中陳述其編輯依據與適用年級, 並於課文插圖部分說明「本書盡量加入淺顯 正確之插圖,以供觀察研究時之參證。」。 (七)挑戰期 進入挑戰期,編輯依據分別為民國 82 年國民小學課程標準以及 92 年之國民中小 學九年一貫課程綱要。有關教材內容部分, 依據民國 82 年課程標準編輯之教科書僅於 編輯要旨中提出編輯依據。而依據民國 92 年九年一貫課程綱要制訂之教科書除牛頓版 本未安排編輯要旨外,其他版本共同特色包 含 1.強調教材內容讓學生藉由探究過程獲知 知識和生活技能,培養解決問題能力和提升 思考技能。2.利用生活中易取得之材料探索
生活中的科學。3.教材內容除了生物、地球 科學、物理、化學等學科外,亦包含生活科 技與環境保護。由此發現,九年一貫課程綱 要強調生活化及培養問題解決能力之精神。 至於教材排列與課文編制,此時期的編輯要 旨未再加以說明。 ,挑戰期起的插圖運用也更加多元,常可見 手繪圖與實物照片穿插運用,以適當呈現示 例並和學生生活經驗連結。此外,教科書中 也開始出現裝飾性圖片,以期使教科書版面 更活潑有趣,引起學生學習興趣,這些插圖 設計的演進特點,呼應了課程標準自延長期 後期開始融入心理學基礎,重視兒童發展程 度,也開始強調引導學生思考與動手操作的 課程目標。
三、電學單元插圖運用的演進
有關我國電學相關單元之插圖顏色、形 式之相關分析,整理如表5。由表5可見我國 教科書從最初沒有插圖與標點符號,逐漸增 加封面與圖片設計,小學電學教科書自成長 期開始便透過插圖以輔助教學內容。非常期 以前,插圖形式以黑白的手繪圖為主,之後 才出現彩色圖片,透過手繪圖作為電學相關 應用示例。對應非常期以前課程標準中的自 然課程目標可以發現,課程目標多強調理解 自然界現象與理解科學原理,而從非常期以 前教科書分析也發現,相關插圖的運用多用 以作為教學內容參證,或作為實驗輔助說明 或操作的示例,此亦回應了上述課程標準中 的課程目標。隨著印刷科技進步,延長期前 期之插圖開始加入實物照片,此點也彌補了 早期手繪方式不夠擬真的限制。另外,隨著 課程設計逐漸重視兒童發展程度與生活經驗 以下,以文獻探討整理之近代電學發展 及其相關應用年表(表2)為基礎,挑選電池、 電磁鐵、手電筒、電路、電流等電學單元常 見之主題,比較百年來小學電學教科書插圖 內容的差異與特點。從百年來小學自然領域 教科書中發現,電學單元的插圖示例隨著時 代演進呈現不同特點。以「電池」為例,戰 亂期以前教科書版本介紹電池時多以濕電池 (1800年發明)、乾電池(1834年發明)與 蓄電池作為分類,並透過插圖提供實物的手 繪圖輔助教學內容。而隨著科技進步,電池 出現了鋰離子電池(1992年發明),且外觀 設計與強調的功能皆有所不同。挑戰期開 始,電池的分類乃依據可否重複使用分為不 可充電電池與蓄電池,另外也因為強調人與 自然和諧平衡的重要性,教科書中融入了資 表5:各期電學相關單元之插圖特色 分期 成長期 新學制 期 戰亂期 非常期 延長期 延長期 前期 後期 挑戰期 顏色 黑白 黑白 黑白 彩色 彩色 彩色 彩色 形式 手繪圖 手繪圖 手繪圖 手繪圖 實物圖 手繪圖 實物圖 手繪圖 手繪圖 實物圖 特色 插圖主要作為課文內容參證,透過手 繪圖呈現電學相關應用示例,或作為 實驗輔助說明或操作的示例。 插圖改以實物照片 為主,仍用以作為課 文內容參證,但插圖 運用較多元,也重視 引導學生思考與動 手操作。 重視與兒童生活 經驗連結,引導學 生思考。此外,加 入裝飾性圖片使 版面更豐富有趣。表6:百年來電池插圖示例與特點 時期 戰亂期 延長期後期 挑戰期 示例 (C-31-12) (E2-64-4-改編版) (F-92-7-翰林) 特點 以手繪圖介紹不同電池類型 以照片呈現乾電池,未強調 電池類型 電池種類多元,且強調環 保概念 表7:百年來電磁鐵應用示例與特點 時期 戰亂期 示例 (C-31-12) (C-31-12) 特點 手繪有線電報構造 手繪大都市電車 時期 挑戰期 示例 (F-92-11-康軒) (F-92-11-康軒) 特點 起重機應用強力電磁鐵 磁浮列車
源回收及環保意識,也重視能源不足的問題 (表6)。而「電磁鐵」的應用由有軌電車(1881 年發明)、無軌電車(1882年發明)、電報 (1837年發明)、電話(1876年發明)等改 為磁浮列車(1934年發明)、起重機(1960 年代廣泛應用)等,這些示例亦為科技進步 提供見證(表7)。雖然如此,但值得注意的 是,在挑戰期以前相關示例仍主要集中於十 九世紀時電學的主要成就。另言之,雖然教 科書的確反應科技之進步,但較無法與變遷 快速之科技成果相應。 此外,插圖運用隨時代演進,逐漸注意 學生學習的困難,除了繪圖的精緻程度有 別,也重視引導學生動手操作。例如早期的 電磁鐵單元多以手繪圖呈現電磁鐵的組成, 請學生觀察手繪圖,並以條列的實驗步驟, 請學生應用電磁鐵製作電鈴等(C-31-12)。但 延長期後期依據民國64年課程標準編制的教 科書開始,電磁鐵的製作不僅以流程圖的方 式呈現,且多伴隨有控制變因引導學生思 考,回應了民國64年課程標準中強調,課程 內容的設計需具有教育心理與學習理論基 礎,且重視科學過程技能的目標。而過去製 作被視為新科技的電鈴、電報等,也變為課 後兒童玩具製作(表8),除強調與兒童生活 經驗連結,亦重視兒童興趣。而百年來教科 書多以「手電筒」作為通路概念的示例,手 電筒的外觀與電學概念百年來雖相同,但插 圖予以較多提示訊息(表9)。另外,有關「電 路」的連接方式也逐漸注意提供提示與簡化 電線的拓樸形狀,使學生容易學習(表10)。 關注到學生學習困難的演進特點,也回應了 課程目標由重視科學概念轉為融入心理學基 礎,並重視兒童發展程度的轉變。 然而分析歷年各版本教科書發現,小學 階段鮮少提及「電流」與安排相關插圖,若 有,其多半直接以在電線上流動的電叫作電 流作為解釋。直至延長期前期才出現以原子 構造及自由電子活動的插圖來說明電流(圖 3)。20世紀因應1909年拉塞福等人提出原子 結構,我國依據57年的課程標準的教科書, 首度呈現此項科學的進展,傅麗玉(2008) 提到,這彷彿正透過教科書宣示原子時代的 來臨,教科書中出現的相關插圖,也記錄了 美援計畫帶動原子科學的研究興趣。 綜觀上述,百年來電學相關插圖的運用 不僅反應歷史的演進,亦顯示其逐漸以學生 為中心,重視學生學習興趣及學生學習的困 難。百年來電學相關插圖的運用不僅可以反 應電學史的演進,亦顯示其以明確標示出正 負極、簡化電線的拓樸形狀、增加實物照片 等方式減少學生學習困難。並自延長期後 期,以條列的實驗步驟引導學生動手操作、 伴隨控制變因引導學生思考來加強學生為中 心的教學方式;加入裝飾性圖片及玩具製作 以提高兒童學習興趣。
伍、結論
不同於司琦(2005)僅以巨觀切入,本 研究以電學主題為採樣單位,兼採微觀、深 入的方式瞭解百年來小學電學相關之自然領 域教科書如何回應時代背景及科學教育的發 展,研究結論如下:一、封面設計回應時代背景更迭
百年來教科書封面設計隨著時代背景更 迭呈現不同轉變與回應。例如透過教科書封 面由一開始僅有單調書名,到傳遞抗戰建國 的民族精神,或反映跟隨蘇俄成功發射人造 衛星後所興起的一連串科學改革熱潮,到重 視全球化及提倡人與自然共生之環保意識。 這些特點皆顯示教科書封面隨時代演進,記 錄了重要的歷史背景,也記錄了科學教育改時期 戰亂期 延長期後期 挑戰期 插圖 示例 (C-31-12) (E2-64-10-改編版) (F-92-11-康軒) 特點 以手繪圖呈現電磁鐵應用—電鈴 以流程圖方式呈現電磁鐵製作流程 時期 非常期 挑戰期 插圖 示例 (D-51-12) (F-92-8-康軒) 特點 以彩色手繪圖呈現手電筒整體構造,清楚呈現電路 以彩色手繪圖呈現手電筒構造,在開關處以放大圖手法,讓學生瞭解開關能控制通路、斷路 表8:百年來電磁鐵插圖示例與特點 表10:百年來電路連接插圖示例與特點 表9:百年來手電筒插圖示例與特點 時期 延長期後期 挑戰期 插圖 示例 (E2-64-7-修訂版) (F-92-7-南一) 特點 以實物照片呈現電路連接情形 明確標示出正負極,簡化電線的拓樸形狀, 意在使學生容易學習
圖3:延長期前期教科書電流插圖運用(E1-57-12) 便呈現了時代演進的成長、科技革新的軌 跡。但值得注意的是,插圖與科技成果之呼 應,略有落後之虞。此外,理論如何轉化在 教科書中,則反映了教育思潮。插圖的示例 與表徵方式展現我國教科書由國家需求,轉 而重視兒童發展程度、生活經驗、珍視地球 及環保意識;而繪製的精緻度除顯示印刷科 技進步,也反映出由注重科學知識,轉而顧 及學生學習困難及另有概念。這些都顯示了 教科書插圖在教育思潮及科學學習扮演的角 色及其承載的歷史文化意義。 革下,我國的科學教育精神由強調科學知識 逐漸轉為重視兒童操作等過程技能,再進而 強調科學精神與生活結合的科學素養。
二、編輯要旨凸顯教育思潮演進
百年來編輯要旨的安排呈現了教科書編 輯設計的重要理念。教科書由一開始並無編 輯要旨說明教材內容之目的,漸漸融入心理 學及重要教育思潮,由重視自然智能的精神 逐漸轉為選用切合兒童發展程度之教材。另 一方面,教科書編輯要旨中融入三民主義或 反共抗俄等精神也為教科書作為傳遞政治意 識型態工具留下見證。而在課文組織順序部 分,教科書的編輯由講述知識為主的課文轉 而透過提問、動手做、想想看等方式培養學 生思考智能及問題解決能力。 綜上所述,透過教科書封面設計與編輯 要旨,顯示教科書演進與時代背景息息相 關,且反映出不同階段科學教育的精神。而 插圖運用也透露教科書編輯逐漸考量學生的 角色,嘗試透過適當表徵形式從日常生活中 融入科學概念,以有效增進學生科學概念的 學習。傅麗玉(2006)認為身為科學教育工 作者,當知其相關發展歷史。但相關歷史資 料與相關人事分散,研究資料蒐集耗時費 力,是此種研究之困難。以本研究而言,臺 灣經歷日治時代長達50年,與本研究回顧之 年份亦重疊了33年,但相關教科書的保存卻 不多,是故本研究雖已運用我國目前教科書 保存最完整機構—國家教育研究院教科書數 三、插圖反映教育思潮及科技革新軌跡但略 有落後科技之虞 插圖一直是自然領域重要的表徵,隨歷 史演進,插圖的顏色從黑白轉為彩色,從手 繪圖轉為實物照片,繪製的精緻程度也與時 俱增。由於電學相關理論或應用在百年裡亦 有進展,因而在本研究插圖運用的分析中,位文庫,但卻礙於僅得兩本教科書而有所侷 限,這亦另外凸顯了亟需相關記錄教科書史 之學術論文及教科書資料庫建立與豐富,對 歷史文件留下足跡之重要性。本研究認為透 過自然領域教科書之歷史性的內容分析,無 異為引導我們回顧時代變遷與教育制度演變 最直接之工具,藉此,除能了解科學教育界 前輩曾做過的努力與貢獻,亦能提供科學教 育工作者依循借鏡。
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電磁鐵應用示例II:手繪電鈴、電話構造及部分課文 示例(註:手寫為前人筆記)
Exploring a centenary evolution and development of science textbooks in
primary school via electricity
Jing-Wen Lin 1* Yen-Ching Lin 2
1 National Dong-Hwa University 2 Taipei Municipal University of Education *E-mail:jingwenlin@mail.ndhu.edu.tw
Abstract
The scope of this study was science textbooks in primary school. After literature reviewing to understand the history and background of a centenary evolution and development of science textbooks, a topic of electricity was selected as an example. An analysis for covers, editorial aims with illustrations was conducted to view the relation between textbook editions and historical backgrounds with developments of science education. The use of illustrations in electricity topics explored the centenary evolution of primary school science textbooks with specific concepts further. The results showed textbook covers, editorial aims with illustrations reflect a historical evolution of times. They also expressed the science education in Taiwan changed its focus from science knowledge and national needs to children development and students’ thinking intelligence as well as a problem-solving ability. This study also finds the selection of science teaching materials are echoed the aims of student-centered, valuing students’ study interests and difficulties by simplied the topology of electric wires, incread physical pictures, experimental flow chart, and decorative pictures. In addition, the textbooks indeed reflect the technological innovation trajectory but are slightly lagging behind technology.