科學本質與科學史在中小學科學教學之需求性

(1)

(2)

20 9 22 28 5 12 :

(3)

The history of science and nature of science have been broadly emphasized in the reformation of the education of science in the past years. Nevertheless, either in Taiwan or abroad, there still lacks an agreement on what the history of science and the nature of science is needed in school education. The study, as a result, adopts the Delphi Study, consulting twenty experts/scholars teaching at different colleges in Taiwan, including scientists, scientific educators, historical philosophers of science, environmental educators and education experts. We conclude the history of science and the nature of science should be taught in the education of science in primary and secondary schools through three consultations back and forth.

From our conclusion on the content of the nature of science should be taught in the education of science in primary and secondary schools, there are nine items for primary schools, twenty-two items for junior high schools and twenty-eight items for senior high schools. In the history of science, however, an agreement is still not reached among experts. Therefore, the content for teaching is not concluded for primary schools. The content for the history of science for junior high school is five items and twelve items for senior high schools. The study provides the connotation of the nature of science and content of the history of science needed in the education of science in primary and secondary schools suggested by domestic experts in the hope to be the reference for future textbooks.

(4)

4 4 5 7 18 30 44 53 55 56 59 62 67 69 89 104 114

(5)

147 152 154 158 164 165 177 190 201

(6)

11 14 22 29 33 36 38 44 57 65 70 71 73 74 75 77 79 80 82 83

(7)

85 87 88 91 92 93 95 96 97 98 100 101 103 106 107 109 111 113 116 120 125 129

(8)

134 136

McComas & Almazroa(1998

) 138 Osborne (2003) 140 142 144 146

(9)

55 66 117 118 118 122 122 123 126 126 127 131 131 132

(10)

National Science Education Standards NRC,1996 K-4 5-8 9-12

American Association for the Advancement of Science AAAS,1989 Project 2061

1 sciencetific world view 2 scientific inquiry 3 science enterprise 90

520 522

Lederman & Zeidler, 1987 Lederman, 1992 Kauffman, 1991 Matthews, 1994 1996 1997a

1998 1997 1996 1996 1998

1995 1996 1998

(11)

Oldroyd, 1977 Schecker, 1992 Matthews, 1994 … Matthews, 1994 1996 ? Whig ? ? ? 1999 ; … ? O

(12)

-standing Science Kimball 1967 NOSS Nature of Science Sca le Rubba & Anderson 1978 NSKS Nature of Science Knowledge Scale Aikenhead 1988 VOSTS Views on Science-Technology- Soceity

1989 1996

Smith & Scharmann, 1999 Alter 1997

Matthews 1998

30

Matthews

Osborne, Colins, Ratcliffe, Millar & Duschl 2003

Delphi 23

1

2 3

(13)

8 9 ? ? ? ? 1996 Lederman 1998

McComas & Almazroa 1998 Lederman 1998

(14)

…

Delphi

(15)

(16)

; ; ; Comte 1798-1857 1995 Comte 1997 1950 Contant Case-study approach Conant 1960

(17)

Debus, 1984

1970 National Science Foundation, NSF

Project Physics Course 1980 American Physical Society

(Education Committee)

Brush 1980

2061

PLON 1997

1992 1989 The History

and Philosophy of Science in Science Teaching 1992

International History, Philosophy, and Science Teaching Conference 1995

1997

National Science Education Standards NRC, 1996

2003

(18)

1 justifying knowledge assertive 2 discovering knowledge 1995 Duschl 1990

weak restructuring radical restructuring Carey, 1985 Duschl, 1994 1994

Lakatos Protect belt Kuhn 1962 normal science

Kuhn Lakatos hard core

Duschl, Hamilton, & Greudy, 1990

;

1995

(19)

Brown, Collins & Duguid 1989 situated cognition situated learning ; 1994 Choi & Hannafin, 1995 1996 1995 1. 2. 3. 4. negotiate 5. 1996 1996

(20)

Carey & Smith 1993 1995 2-1 2-1 Conant (1951) ( 1995) Klopfer& Wastson (1957) ( 1995) Oldroyd (1977) 1. 2. 3. 4. 5. Schecker (1992) ( 1995)

(21)

2-1

Solomon, Duveen, Scot & McCarthy

(1992) 1. 2. 3. 4. 5. Garrison & Lawwill

(1993) ( 1995) Matthews (1994) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. (1996) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. (2001) 1. 2. 3. 4. 2-1

(22)

(23)

2-2 ( ) Solomon, Duveen, Scot & McCarthy (1992)

Teaching about the Nature of Science through History Action Research in the Classroom 5 11-14 1. 2. ; 3. (1997) 128 1. 2. 3. (1997a) 1. 2. 3. 4.

(24)

2-2 ( ) (1997) 4 333 1. 2. 3. ( ) ( ) (1998) ( ) 1. 2. 3. (1998) 1. 2. (2000) 95 ( ) 1. 2. 3.

(25)

2-2 ( ) Abd-EI-Khali -ck & Leder- man(2000) The Influence of History of Science Courses on Students’ Views of Nature of Nature of Science 166 15 1. 2. (explicit) 3. 4. NOS NOS (2000) 41 1. 2. 3. 4.

(26)

2-2 ( ) (2000) -1. 2. 3. (2001) 1. 2. 3. 4. (2003) 1. 2. 3.

(27)

?

Matthews 1994 pseudo-history Whig 1970 MIT Brush, 1974 F. S. Allen 1967 50 Brush, 1974 Brush 1974 Kuhn 1962 1999

(28)

Kauffman 1991 (context) 1999 Snow 1959 -- Two Cultures Snow

the literary intellectuals

Debus 1984 Snow Snow 1963 an atmosphere Snow 1998 Stuewer

(29)

1999 Holton 2003 1. 2. 3. 4. 5.

?

1900 Oliver Lodge, Benchara Banford & Percy Nunn

Nunn

(30)

1996 Matthews 1994 Matthews 1.Mach Mach 2.Mayr 3. Hogg 1938 4.James Wandersee 1985

Driver Easley, 1978 ; McCIoskey, 1983 Nussbaum, 1983 Clement, 1983

Carey, 1985 Wandersee 1986

(31)

McDonald 1989 out-of-date content structure Franco Colinvaux-de-Dominguez, 1992 Carey 1985 2000 Kuhn 2-3 2-3 Garey Chi DiSessa Nersession Thagard ( ) Vosniadou ; ( 2000)

(32)

2000 ; 1996 ; 1996

?

Kuhn 1962 1999 Brush 1974 improper behavior 1999 Brush 1974 Wible 1992 Brush 1974 1970 1999

(33)

1999 Kuhn 1962 —

?

? ?

1. Galileo

The Two New Sciences Galileo, 1989

Drake, 1989 Mersenne 1604

Drake, 1990

Broad & Wade 1982

though

experiment ?

1999 ?

(34)

175 58 ? — 1999 ? Goldwhite 1975 1999 Fu 1995 1. 2. 3. 4. 5.

(35)

1999 Brush 1974 1999 1. 2. 3. 4. 5. 6. Kauffman 1991

1995 Broad & Wade 1982

1996 1999

Readiness 1999

(36)

1.

2.

3.

2001

(37)

Siegel, 1979 Kuhn 1995 2000 1996 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Leite 2002 2-4

(38)

2-4 ( ) / … - (Evolution of science) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ” ” ) ( ) ( ) ( ) -- ( ) - / ( ; ) - ( ) - ( ) - ( ; ) - ( ) - ( ) - ( ) - ( - ( - ( ) -( ) ( ) ( ) ( ) ( )

(39)

2-4 ( ) - ( ) ( ) ( ) - ( ) ( ) ( ) - ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) - ( ) - ( ) / - ( ) Leite, 2002 ? ? ?

Smith & Scharmann, 1999

AAAS 1989

(40)

:

scientific world view

1. 2. 3. 4. ) scientific inquiry 1. 2. 3. 4. 5. scientific enterprise 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

National Assessment of Education

(41)

1. tentative 2. public 3. empirical 4. replicable 5. historic 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 5. NAEP 2-5

(42)

2-5 NAEP 9 13 17 tentative 1. 2. 3. public 1. 2. 3. empirical 1. 2. 3. replicable 1. 2. 3. historic 1. 2. 3. Collette Chiappetta 1994 a way of thinking 1. 2. 3. 4.

(43)

6. Anaology Carry Back

7.

a method and a way of investigation 1.

2.

a body of knowledge 1.

2.

3. dynamic nature of science tentative nature of science

Roach Wandersee 1995 1. 2. 3. 4. 5. 6.

(44)

National Science Education Standards, NRC, 1996 NRC, 1996 K-4 5-8 9-12 K-4 ; 5 8 : 1. 2. 1 2 3 4 5

(45)

Palmquist & Finley 1997 2-6 2-6 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 5. 6.1 6.2 6.3 1. claims 2. 3. 4. 5.1 5.2 1. 2. 3. 4. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 1. 2. 3. 4. 5. 1 5.2 1. 2. 3. 4. 5. 6.

(46)

2-6 1. 1. 2. 4. 5.1 5.2 1. 2. 3. 4.1 4.2 4.3 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5.1 5.2 5.3 1997b 1. 2. 3.

(47)

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 2003 2-7 2-7 3-1-0-1 3-1-0-2 3-2-0-1 3-2-0-2 3-2-0-3 3-3-0-1 3-3-0-2 ( ) 3-3-0-3

(48)

2-7 3-3-0-4 3-3-0-5 3-4-0-1 3-4-0-2 3-4-0-3 3-4-0-4 3-4-0-5 3-4-0-6 3-4-0-7 3-4-0-8 Alter 1997 210

U.S. Philosophy of Science Association 187

Alter 1997 Smith, Lderman, Bell, McComas & Clough 1997 Alter

(49)

1.Alter 2. 3.Alter 4. 5. K-12

McComas & Almazroa 1998

1. 2. skepticism 3. doing science 4. 5. law theory 6. 7. 8. peer review replicability 9. theory-laden

(50)

10. 11. 12. 13. 14. Lederman 1998 a way of knowing Lederman 1996

Understanding of the Nature of Science Scale UNOS

Understanding of the Nature ofScience Scale for Senior High Students; UNOS-SE

AAAS 1989 McComas & Almazroa 1998 AAAS 1989 Lederman 1998

(51)

2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3.

Osborne 2003 Delphi study 23

Ideas-about -Science

1. Science and Certainty

2. Analysis and Interpretation of Data

(52)

4. Hypothesis and Prediction

5. Creativity

6. Science and Questioning

7. Cooperation and collaboration in the develop -ment of scientific knowledge

8. Historical Development of Scientific Knowle- dge

9. Diversity of Scientific Thinking

23 McComas & Olson

1998 Alter 1997

(53)

2-8

AAAS 1989 NAEP 1989 Collette & Chiappetta

1994 Roach & Wandersee

1995 NRC 1996 Palmquist & Finley

1997 1997 1996 McComas & Almazroa 1998 Lederman 1998 2003 2000 Lederman 1992 1950 1991

(54)

Klopfer Cooley, 1961 Mackay, 1971 Bady, 1979 Rubba Anderson, 1978 Horner Rubba, 1979 Lederman, 1992 Kimball 1967

Nature of Science Scale; NOSS Bally 1990 Schecker 1992 254 thought experiment 11% 50 Abd-El-Khalick Lederman 2000

(55)

1994 920 Rubba NSKS Likert 1 2 3 1995 1670 UNOS 1 2 3 1995 1 2 3 391 27 1 2 3 Tsai 1998

(56)

empiricism rote-like

?

implicit approach explicit approach Abd-El-Khalick & Lederman,

1998

1. implicit approach

science inquiry instruction science process skills instruction

science content coursework doing science

Carey & Strauss 1968

outside

(57)

Lederman 1986 18 NSKS 1 2 3 King 1991 13 Stanford 3 1997b 2001 --— — 2. explicit approach

(58)

Lederman 1998

expilicit

Abd-El-Khalick & Lederman 2000 166 15

15 1

2

3

Abd-El-Khalick & Lederman 2000

Pomeroy, 1993 Shamos, 1991

(59)

Lederman 1995

Abd-El-Khalick, Bell & Lederman 1998

…

1999

(60)

2001

(61)

(62)

Delphi (Delphi Study) Delphi 1950 Rand 1991 1998 1. 2.

(63)

3. Osborne 2003 1. Brooks, 1979 2. … Marttorella, 1991 3.

Murray & Hammons, 1995 4.

(Murray & Hammons, 1995)

(64)

3-1 1 2 3 24 20 1. 13 6 1 2. 9 7 3 1

(65)

20 2 14 2 1 6 1996 Lederman 1998

McComas & Almazroa 1998 Lederman 1998

(66)

3-1

1. (McComas & Almazroa, 1998)

2. (Lederman, 1998)

3.

( 1996)

1. (Lederman, 1998)

3. (McComas & Almazroa,

1998)

6. (Lederman, 1998)

8. ( 1996)

4. (McComas &

Almazroa, 1998)

1998) 6. ( 1996) 7. ( 1996) 8. ( 1996)

9. (Palmquist & Finley, 1997)

(67)

: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ? Likert 5 1

(68)

(69)

1. 2. 3. 4. 1. 2. ~

(70)

(71)

(72)

23 13 5 1 1 2 3 1 2 3 1 3.5

(73)

3

4

Reza & Vassilis 10 15 1999

(74)

93 4 12 9 21 3-2 3-2 93.4.12 93.6.10 93.9.13 93.4.21 93.6.18 93.10.4 1. 2. 3.

(75)

3-2

(76)

Delphi 1993 1. 2. 3. 5 4 3 2 1

(77)

5 1

5

4 3 2 1

(78)

第四章研究結果與討論

本章主要是根據前章的調查結果，進行資料分析，目的在於了解專家學者對於「科學本質」與「科學史」在中小學科學教學之需求性的看法。分析討論時，是依據本研究之研究目的與待答問題，逐一加以討論。以下分析討論之科學本質目標與科學史教學內容有些以編碼呈現，詳細內容請見附錄四。

第一節第一次大慧問卷調查結果分析與討論

本次問卷於民國九十三年四月十二日寄出二十份，於民國九十三年五月二十日完成回收，共回收二十份，回收率百分之百。第一次大慧問卷調查，包含二個主要部分「科學本質」與「科學史」，其中包括五個向度「科學方法本質」、「科學知識本質」、「科學事業本質」、「過時理論教學」與「科學史教學內容」，共 33 項教學目標。填答說明中請專家學者針對調查問卷中的各項教學目標，用五點量表作答方式，以「5」代表非常需要，「1」代表非常不需要。以下將分別依序呈現大慧專家學者對調查問卷的看法與意見，並針對其意見進行彙整、修正與說明:

一、科學本質(A)部分之分析與修正

(一)科學方法本質(A-1) 第一次問卷有關「科學方法本質」之統計結果顯示如表 4-1，在「小學階段」中，有關科學方法本質平均數在 3.5 以上的教學目標為「A-1-1 讓學生了解『做科學』沒有單一的方法。」(M=4.15)。而「A-1-2 讓學生

(79)

了解科學『觀察是理論負載』。」與「A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會懷疑理論是否出問題。」教學目標的平均數皆在 3.5 以下，但是標準差大於 1，可見專家學者的意見有所分歧。在「國中階段」，有關科學方法本質平均數在 3.5 以上的教學目標有: 「A-1-1 讓學生了解『做科學』沒有單一的方法。」(M=4.65)與「A-1-2 讓學生了解科學『觀察是理論負載』。」(M=4.00)與「A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會懷疑理論是否出問題。」(M=3.53)，但其中 A-1-3 的標準差為 1.18，可見專家學者對於此項教學目標是否需要在國中階段進行教學，意見有所分歧。在「高中階段」，有關科學方法本質的三項教學目標 A-1-1、A-1-2 與 A-1-3 平均數皆在 4.0 以上、標準差小於 1。可見專家學者對於此三項「科學方法本質」教學目標是否需要列入高中科學教學課程，較具有共識。整體觀之，在科學方法本質之教學目標，「小學階段」有 2 項教學目標之標準差大於 1，「國中階段」有 1 項教學目標之標準差大於 1，「高中階段」並無教學目標之標準差大於 1。可見需要教導哪些科學方法本質之教學目標在「小學階段」是較具爭議性，專家學者之意見較為分歧。表 4-1 第一次大慧問卷專家對「科學方法本質」之意見統計表科學方法本質教學目標階段平均數標準差眾數小學 4.15 .88 5 國中 4.65 .49 5 A-1-1 讓學生了解「做科學」沒有單一的方法。高中 4.95 .22 5 小學 3.05 1.22 3 國中 4.00 .88 4 A-1-2 讓學生了解科學「觀察是理論負載」。高中 4.63 .60 5 小學 2.47 1.28 1 國中 3.53 1.18 4、3 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會懷疑理論是否出問題。 _高中 _{4.31 .95 5}

(80)

對於「科學方法本質」部分，有些專家學者認為某些教學目標用語上有不恰當之處，也有專家學者提出可再增加的教學目標項目，彙整如表 4-2 所示，而修正後的教學目標見表 4-3: 表 4-2 第一次大慧問卷專家對「科學方法本質」之意見彙整 A-1-1 讓學生了解「做科學」沒有單一的方法。 y讓學生了解科學家使用各種不同的研究方式，至於使用哪一種方式，端視所要回答的問題為何。 y讓學生了解「進行探究活動」沒有單一的方法。 y讓學生了解「科學的探究」沒有單一的方法。 y讓學生了解「進行科學活動」不是只有單一的方法。 y讓學生了解「科學研究」沒有單一的方法。 y讓學生了解「科學的探究」沒有唯一的方法。 y讓學生了解「解決科學問題」沒有單一的方法。 y讓學生了解「做科學」有不同的方法。 y讓學生了解「做科學」並非只有單一的方法。 y讓學生了解「做科學」有多元的方法。 y讓學生知道在科學研究(或探究)上並無固定的方法(或步驟) 彙整: 「做科學」一詞較為模糊，而「沒有單一的方法」不夠口語化。修正: 讓學生了解「做科學或科學探究」並非只有單一的方法。 A-1-2 讓學生了解科學「觀察是理論負載」。 y讓學生了解「觀察是理論負載」。 y讓學生了解科學「觀察是理論蘊涵」。 y讓學生了解科學「觀察是理論的基礎」 y讓學生了解科學「觀察是經由理論來引導與詮釋」。 y讓學生了解科學研究中的「觀察是理論負載」。 y讓學生了解科學活動中的「觀察是理論負載」。 y讓學生了解科學中的觀察是需要伴隨理論基礎而進行的。 y科學的觀察受觀察者的想法影響。 y讓學生能辨別什麼是觀察的現象，什麼是科學理論。彙整: 「觀察是理論負載」一詞為翻譯詞，不易理解。修正: 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。（接下表）

(81)

續表 4-2 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會懷疑理論是否出問題。 y結論太強烈 y讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論的正當性。 y讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會懷疑理論出了問題。 y讓學生察覺依據科學理論做推測，常可獲得證實。 y建議刪除，不見得符合事實，不適合列入教學目標。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論出了問題。有關「科學方法本質」建議增加之教學目標 y讓學生了解研究的過程應包括問問題和解決問題的過程。 y讓學生了解科學解釋強調：證據、論證的邏輯一致性，及使用科學原理、模型和理論。 y讓學生了解數學在科學探究中是重要的，數學工具和數學模型能引導及增進如何提出問題、收集資料、形成解釋以及傳達研究成果。 y讓學生了解科學方法的相對主觀性(科學方法與信念) y讓學生了解科學方法的相對客觀性(科學方法的可檢驗性) y讓學生了解科學方法的主客合一性(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長) y讓學生了解科學方法的侷限性。 y讓學生了解科學方法的靈活性(可變性) y讓學生了解科學方法的客觀性 y讓學生了解科學無法絕對客觀，只能盡量避免偏見和誤差。 y讓學生了解科學家常用的歸納法或演繹法。 y列舉一些基本通用科學家常用的科學方法，但另外說明這些方法並不是絕對的。 y讓學生了解科學家因其文化背景不同而有不同解決問題的方法。 y讓學生了解常態科學會影響科學的研究方向，但必要時仍會產生科學革命。 y讓學生了解類推（Analogy）和由果倒因的倒推（Carry Back）是科學解釋自然界現象的兩種方式，但它們也有其侷限性。 y讓學生了解僅靠適當的研究方法未必能真正解決問題，因為並非所有的問題都能被解決。 y讓學生了解自然科學的研究方法可用於其他學科的研究。 y讓學生了解探究科學問題時，科學家不一定遵照相同的準則來選用研究法，對一群事物進行分類，有多種分類系統可適用。（接下表）

(82)

續表 4-2 綜合彙整「科學方法本質」增加之教學目標，增添: ◎ 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。 ◎ 讓學生了解「數學」在科學探究中的重要性。 ◎ 讓學生了解科學方法的相對主觀性。(如，科學信念) ◎ 讓學生了解科學方法的相對客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) ◎ 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長) ◎ 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法) ◎ 讓學生了解科學方法的侷限性。表 4-3 第一次大慧問卷專家意見修正後之「科學方法本質」教學目標科學方法本質之教學目標(修正後) A-1-1 讓學生了解「做科學或科學探究」並非只有單一的方法。 A-1-2 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論出了問題。科學方法本質之教學目標(增加) A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。 A-1-5 讓學生了解「數學」在科學探究中的重要性。 A-1-6 讓學生了解科學方法的相對主觀性。(如，科學信念) A-1-7 讓學生了解科學方法的相對客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) A-1-8 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長) A-1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法) A-1-10 讓學生了解科學方法的侷限性。 (二)科學知識本質(A-2) 第一次問卷有關「科學知識本質」之統計結果顯示如表 4-4，在「小學階段」中，有關科學知識本質平均數在 3.5 以上的教學目標有「A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性。」(M=3.85)、「A-2-3 讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出解釋。」(M=4.11)、「A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該被公開或報告。」(M=4.00)、「A-2-6 讓學生了解科學知識有賴於人類的想像力和創造力。」(M=4.20)，但其中 A-2-5 此項目的標準差為 1.17，尚未達到共識。而「A-2-2 讓學生了解科學知識的產生，並非完全依賴觀察。」、「A-2-7 讓學生了解科學具有「演化與革命」的特徵。」與「A-2-8 讓學生了解科學知識是被發明的，不是被發現的。」的平均數雖

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學知識本質」教學目標，意見有所分歧。表 4-4 第一次大慧問卷專家對「科學知識本質」之意見統計表科學方法本質教學目標階段平均數標準差眾數小學 3.85 .99 3 國中 4.40 .60 4 A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性。高中 4.80 .52 5 小學 3.30 1.38 2 國中 4.10 .79 4 A-2-2 讓學生了解科學知識的產生，並非完全依賴觀察。高中 4.70 .66 5 小學 4.11 .99 5 國中 4.63 .50 5 A-2-3 讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出解釋。高中 4.84 .37 5 小學 1.95 .85 1 國中 3.58 .69 4 A-2-4 讓學生了解「定律」和「理論」在科學中具有不同的角色。高中 4.58 .61 5 小學 4.00 1.17 5 國中 4.45 .69 5 A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該被公開或報告。高中 4.75 .64 5 小學 4.20 .89 5 國中 4.55 .76 5 A-2-6 讓學生了解科學知識有賴於人類的想像力和創造力。高中 4.65 .75 5 小學 2.83 1.15 3 國中 3.67 .91 4 A-2-7 讓學生了解科學具有「演化與革命」的特徵。高中 4.56 .78 5 小學 2.94 1.30 2 國中 3.89 .90 4 A-2-8 讓學生了解科學知識是被發明的，不是被發現的。高中 4.44 .70 5 在「國中階段」，有關科學知識本質平均數在 3.5 以上的教學目標有: 「A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性。」(M=4.40)、「A-2-2 讓學生了解科學知識的產生，並非完全依賴觀察。」(M=4.10)、「A-2-3 讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出解釋。」(M=4.63)、「A-2-4 讓學生了解『定律』和『理論』在科學中具有不同的角色。」(M=3.58)、「A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該被公開或報告。」(M=4.45)、「A-2-6 讓學生了解

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科學知識有賴於人類的想像力和創造力。」(M=4.55)、「A-2-7 讓學生了解科學具有「演化與革命」的特徵。」(M=3.67)與「A-2-8 讓學生了解科學知識是被發明的，不是被發現的。」(M=3.89)。專家學者對此部分教學目標之需求性標準差皆小於 1，可見專家學者之意見具有某種程度的共識。在「高中階段」，有關科學知識本質的 8 項教學目標 A-2-1、A-2-2、 A-2-3、A-2-4、A-2-5、A-2-6、A-2-7 與 A-2-8 之需求性的平均數皆在 4.0 以上，標準差亦皆小於 1，可見專家學者對於此 8 項「科學知識本質」教學目標是否需要列入高中科學教學課程，具有某種程度的共識。整體觀之，在科學知識本質之教學目標，「小學階段」有 4 項教學目標之標準差大於 1，而「國中階段」與「高中階段」並無教學目標之標準差大於 1。可見需要教導哪些科學知識本質之教學目標在「小學階段」是較具爭議性，專家學者之意見較為分歧。對於「科學知識本質」部分，有些專家學者認為某些教學目標用語上有不恰當之處，也有專家學者提出可再增加的教學目標項目，彙整如表 4-5 所示，而修正後的教學目標見表 4-6: 表 4-5 第一次大慧問卷專家對「科學知識本質」之意見彙整 A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性。 y讓學生了解科學知識具有經久性與暫時性。 y讓學生了解科學知識並非恆久不變。 y讓學生了解科學知識是可錯的。 y讓學生了解科學知識的暫時性特色。 y讓學生了解科學知識的暫時性。彙整:用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學知識具有暫時性，並非恆久不變。 A-2-2 讓學生了解科學知識的產生，並非完全依賴觀察。 y讓學生了解科學知識的產生，並非完全依賴觀察，而是推理和想像力的調和。 y讓學生了解科學知識或實驗結果的產生，並非完全依賴觀察。 y讓學生了解科學知識的產生，除了觀察外還有其他可能。 y讓學生了解科學知識的產生不能只依賴感覺經驗。 y讓學生體會觀察是科學知識的一個基礎依據。

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續表 4-5 彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學知識或理論的產生，並非完全依賴觀察。 A-2-3 讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出解釋。 y讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出解釋和預測。 y讓學生了解科學的目標之一是對於自然現象提出解釋。 y讓學生了解學習科學的主要目標之一是對於自然現象提出解釋。 y讓學生了解科學的目標之一是對於自然現象提出合理解釋。 y讓學生了解科學研究的目的是對於自然現象提出解釋。 y讓學生了解科學的目標是對於自然現象提出描述解釋預測甚至控制。 y讓學生了解科學是經由自然現象的描述、解釋、預測獲得的知識。彙整:「對自然提出解釋」只是科學的目標中的一項。修正: 讓學生了解科學的目標之一是對於自然現象提出解釋。 A-2-4 讓學生了解「定律」和「理論」在科學中具有不同的角色。 y讓學生了解「定律」是在說明經驗上的規律性，而「理論」是在說明此規律性為什麼會發生。 y讓學生了解「定律」和「理論」在科學中扮演不同的角色。 y「定律」和「理論」是不對稱的 term。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解「定律」和「理論」在科學中扮演不同的角色。 A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該被公開或報告。 y讓學生了解新的科學知識應該要公開接受檢視與批判。 y讓學生了解新的科學知識應該被公眾檢驗。 y讓學生了解新的科學研究結果經由公開或報告後，才成為新的科學知識。 y讓學生了解新的科學知識應該要被公開或發表報告。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解新的科學知識應該經由公開、清楚的發表，並接受檢驗。 A-2-6 讓學生了解科學知識有賴於人類的想像力和創造力。 y讓學生了解形成科學知識有賴於人類的想像力和創造力。 y讓學生了解科學知識的成長有賴於人類的想像力和創造力。 y讓學生了解想像力和創造力在科學知識創新的重要。 y讓學生了解科學知識的產生有賴於人類的想像力和創造力。 y讓學生了解科學知識的發展有賴於人類的想像力和創造力。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學知識的產生與發展有賴於人類的想像力和創造力。 A-2-7 讓學生了解科學具有「演化與革命」的特徵。 y讓學生了解科學知識具有歷史性。 y「演化與革命」宜多加解釋。 y演化是否具有 modified 的意思? 彙整: 「演化與革命」宜多做說明。修正: 讓學生了解科學具有「漸進演化」與「革命替代」的特徵。（接下表）

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續表 4-5 A-2-8 讓學生了解科學知識是被發明的，不是被發現的。 y讓學生了解科學知識部分是經由發明的過程，部分是經由發現的過程而產生的。 y讓學生了解科學知識是人類發明的，不是原本就存在的。 y讓學生了解科學知識具有創造性。 y不同哲學觀有不同的看法。 y此議題有爭論，需詳加說明或釐清。說明:此教學目標是整理林陳涌(1996)之「了解科學本質量表」而得，雖有爭議，仍予以保留，以徵詢各專家學者對此目標在中小學科學教學之需求性的看法。有關「科學知識本質」建議增加之教學目標 y讓學生了解科學知識的「可複製性」。 y讓學生了解科學知識的「可重複性」與「可驗證性」。 y讓學生了解科學知識的「實驗性」(empirical)。 y讓學生了解科學知識的來源及建構方式與科學社群的關聯。 y讓學生了解科學知識不是一套固定的知識，而是一種解釋自然現象的方法。 y讓學生了解不同的文化背景可能發展出不同的科學知識。 y讓學生了解科學知識通常必須經由科學社群來確認。綜合彙整「科學知識本質」增加之教學目標，增添: ◎讓學生了解科學知識的「可複製性」。 ◎讓學生了解科學知識的「可驗證性」。 ◎讓學生了解科學知識的「實驗性」(empirical)。表 4-6 第一次大慧問卷專家意見修正後之「科學知識本質」教學目標科學知識本質之教學目標(修正後) A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性，並非恆久不變。 A-2-2 讓學生了解科學知識或理論的產生，並非完全依賴觀察。 A-2-3 讓學生了解科學的目標之一是對於自然現象提出解釋。 A-2-4 讓學生了解「定律」和「理論」在科學中扮演不同的角色。 A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該經由公開、清楚的發表，並接受檢驗。 A-2-6 讓學生了解科學知識的產生與發展有賴於人類的想像力和創造力。 A-2-7 讓學生了解科學具有「漸進演化」與「革命替代」的特徵。 A-2-8 讓學生了解科學知識是被發明的，不是被發現的。科學知識本質之教學目標(增加) A-2-9 讓學生了解科學知識的「可複製性」。 A-2-10 讓學生了解科學知識的「可驗證性」。 A-2-11 讓學生了解科學知識的「實驗性」(empirical)。 (三)科學事業本質(A-3) 第一次問卷有關「科學事業本質」之統計結果顯示如表 4-7，在「小學階段」中，有關科學事業本質平均數在 3.5 以上的教學目標為「A-3-1 讓學生了解科學是社會傳統與文化的一部份。」(M=3.75)、「A-3-2 讓學生

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不同文化的人們對於科學都有貢獻。」(M=4.47)、「A-3-4 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並可讓同儕考察。」(M=4.05)、「A-3-5 讓學生了解科學想法受到社會和文化背景的影響。」(M=3.75)與「A-3-7 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們互動，來促進科學發展。」 (M=3.58)，但其中 A-3-1、A-3-2、A-3-4、A-3-5 與 A-3-7 五項教學目標之標準差大於 1。而教學目標 A-3-8 與 A-3-9 的平均數在 3.5 以下，標準差大於 1，可見專家學者尚未達到共識。在「國中階段」，有關科學事業本質平均數在 3.5 以上的教學目標有: 「A-3-1 讓學生了解科學是社會傳統與文化的一部份。」(M=4.30)、「A-3-2 讓學生了解科學、社會與科技會相互衝擊影響。」(M=4.63)、「A-3-3 讓學生了解不同文化的人們對於科學都有貢獻。」(M=4.68)、「A-3-4 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並可讓同儕考察。」(M=4.50)、「A-3-5 讓學生了解科學想法受到社會和文化背景的影響。」(M=4.35)、「A-3-6 讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會和科學社群的影響。」 (M=3.85)、「A-3-7 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們互動，來促進科學發展。」(M=4.37)與「A-3-8 讓學生了解社會上科學或科技問題，應該由社會大眾共同決定。」(M=4.06)，這些教學目標之標準差皆小於 1，可見專家學者在這部分的意見頗為一致。而「A-3-9 讓學生了解『實證論』是不恰當的科學本質觀。」的平均數為 2.89，標準差大於 1，專見學者在此教學目標之意見尚未一致。在「高中階段」，有關科學事業本質的九項教學目標之平均數皆在 3.5 以上，而其中 A-3-1、A-3-2、A-3-3、A-3-4、A-3-5、A-3-6、A-3-7 與 A-3-8 之需求性的平均數皆在 4.0 以上，標準差亦皆小於 1，可見專家學者對於此八項「科學事業本質」教學目標是否需要列入高中科學教學課程具有某種程度的共識。只有「A-3-9 讓學生了解『實證論』是不恰當的科學本質觀。」的平均數為 3.67，標準差大於 1，可見專見學者在此教學目標之意

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見尚未一致。表 4-7 第一次大慧問卷專家對「科學事業本質」之意見統計表科學事業本質教學目標階段平均數標準差眾數小學 3.70 1.30 4 國中 4.30 .80 5、4 A-3-1 讓學生了解科學是社會傳統與文化的一部份。高中 4.75 .55 5 小學 4.00 1.37 5 國中 4.63 .60 5 A-3-2 讓學生了解科學、社會與科技會相互衝擊影響。高中 4.84 .37 5 小學 4.47 .84 5 國中 4.68 .48 5 A-3-3 讓學生了解不同文化的人們對於科學都有貢獻。高中 4.74 .45 5 小學 4.05 1.19 5 國中 4.50 .69 5 A-3-4 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並可讓同儕考察。高中 4.75 .44 5 小學 3.75 1.16 4 國中 4.35 .81 5 A-3-5 讓學生了解科學想法受到社會和文化背景的影響。高中 4.70 .44 5 小學 3.00 1.14 3 國中 3.85 .99 4 A-3-6 讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會和科學社群的影響。高中 4.50 .83 5 小學 3.58 1.30 4 國中 4.32 .75 5 A-3-7 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們互動，來促進科學發展。高中 4.68 .58 5 小學 3.35 1.50 5 國中 4.06 .97 5 A-3-8 讓學生了解社會上科學或科技問題，應該由社會大眾共同決定。高中 4.41 .87 5 小學 2.11 1.08 1 國中 2.89 1.13 4 A-3-9 讓學生了解「實證論」是不恰當的科學本質觀。高中 3.67 1.41 5 研究發現「A-3-9 讓學生了解『實證論』是不恰當的科學本質觀。」，不論在何種階段的標準差皆大於 1，顯示此項較具有爭議性。整體觀之，在科學事業本質之教學目標，「小學階段」有 8 項教學目標之標準差大於 1，

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標之標準差大於 1。可見需要教導哪些科學事業本質之教學目標在「小學階段」是較具爭議性，專家學者之意見較為分歧。對於「科學事業本質」部分，有些專家學者認為某些教學目標用語上有不恰當之處，也有專家學者提出可再增加的教學目標項目，但在此部分專家學者所提出之所需增添之教學目標已包含於問卷中，因此不再增列教學目標。意見彙整如表 4-8 所示，而修正後的教學目標見表 4-9: 表 4-8 第一次大慧問卷專家對「科學事業本質」之意見彙整 A-3-1 讓學生了解科學是社會傳統與文化的一部份。 y讓學生了解科學是社會與文化傳統的一部份。 y讓學生了解科學是人類與文化的一部份。 y讓學生了解科學是社會傳統與人類文化的一部份。彙整: 加入「人類」一詞，敘述更為完整。修正: 讓學生了解科學是社會傳統與人類文化的一部份。 A-3-2 讓學生了解科學、社會與科技會相互衝擊影響。 y讓學生了解科學、社會與科技會相互影響。 y讓學生了解科學、社會與科技三者，相互關聯。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學、社會與科技會相互影響。 A-3-3 讓學生了解不同文化的人們對於科學都有貢獻。 y讓學生了解不同文化的人們對於科學都能提出貢獻。 y讓學生了解不同文化背景的人們對於科學都有貢獻。 y讓學生了解不同行業的人們對於科學都有貢獻。 y讓學生了解科學跨越文化，會有不同的科學見解或不同的科學原理、理論與定律等。彙整: 用語宜稍做修飾，並將「行業」因素也列入。修正: 讓學生了解不同文化背景與行業的人們對於科學都有貢獻。 A-3-4 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並可讓同儕考察。 y對「正確」有疑問。 y讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並讓同儕檢驗。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並讓同儕檢驗。（接下表）

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續表 4-8 A-3-5 讓學生了解科學想法受到社會和文化背景的影響。 y讓學生了解科學家的想法會受到社會和文化背景的影響。 y讓學生了解科學家的想法會受到他們的社會和文化背景的影響。 y讓學生了解科學的想法會受到社會環境和文化背景的影響。彙整: 以「科學家的想法」代替「科學想法」較為恰當。修正: 讓學生了解科學家的想法受到社會環境和文化背景的影響。 A-3-6 讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會和科學社群的影響。 y讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會價值和科學社群的影響。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會價值和科學社群的影響。 A-3-7 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們互動，來促進科學發展。 y讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家之間互相切磋來清除主要的分歧。 y讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們互動，來討論獲得解決。 y讓學生了解有關科學的發展需要透過科學家們互動來促進。 y讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們的交流與溝通，來促進科學的發展。 y讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們的論證，來促進科學的發展。 y讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們共同討論、探就與論證，來促進科學的發展。 y解決爭議與科學發展似乎是兩個不同的概念。彙整: 用語宜稍做修飾及說明。修正: 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們共同討論與溝通，來獲得解決。 A-3-8 讓學生了解社會上科學或科技問題，應該由社會大眾共同決定。 y讓學生了解社會上科學或科技問題，應該由社會大眾共同參與決定。 y讓學生了解社會上科技相關問題，可以經由社會大眾共同參與決定。 y讓學生了解社會上有關科學或科技的決策問題，應該由社會大眾共同參與決定。 y讓學生了解社會上科學或科技問題，應該由委員會共同決定。 y讓學生了解會影響社會大眾的科學或科技等問題，應該由社會大眾共同決定。 y並非與科學相關的問題均由社會大眾決定。彙整: 「應該」用詞太過強烈，改用「可以」。修正: 讓學生了解社會上有關科學或科技的決策問題，可以經由社會大眾共同決定。（接下表）

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續表 4-8 A-3-9 讓學生了解「實證論」是不恰當的科學本質觀。 y讓學生了解「邏輯實證論」是不恰當的科學本質觀。 y讓學生了解「實證論」並不是唯一的科學本質觀。 y讓學生理解當代主流的觀點即可。 y讓學生了解科學本質觀除了實證觀點外，還有其他的論點。 y讓學生了解歸納法無法被用來證實(絕對的)真理(或我們無法以任何方法證實真理是絕對正確或永恆不變的) y恰當的科學本質觀為何? y是實證論或實證主義? y可能有偏見 y實證論是否不恰當有待商榷 y刪除

彙整與說明:此項教學目標是依據 Palmquist & Finley (1997)整理傳統與現代科學本質觀中所提出，但用詞稍強烈，宜做修正。修正: 讓學生了解「實證論」可能是不恰當的科學本質觀。有關「科學事業本質」建議增加之教學目標 y讓學生認識科學家的形象 y讓學生了解科學專業本身無價值觀，而是社會給予價值觀，科學家也是社會的一份子，因此亦受社會的影響。說明:此兩項建議增加的教學目標，本問卷已包含，不再增添。表 4-9 第一次大慧問卷專家意見修正後之「科學事業本質」教學目標科學事業本質之教學目標(修正後) A-3-1 讓學生了解科學是社會傳統與人類文化的一部份。 A-3-2 讓學生了解科學、社會與科技會相互影響。 A-3-3 讓學生了解不同文化背景與行業的人們對於科學都有貢獻。 A-3-4 讓學生了解科學家需要正確的保存紀錄，並讓同儕檢驗。 A-3-5 讓學生了解科學家的想法受到社會環境和文化背景的影響。 A-3-6 讓學生了解科學家選擇研究主題和方法時，會受到社會價值和科學社群的影響。 A-3-7 讓學生了解有關科學的爭議需要透過科學家們共同討論與溝通，來獲得解決。 A-3-8 讓學生了解社會上有關科學或科技的決策問題，可以經由社會大眾共同決定。 A-3-9 讓學生了解「實證論」可能是不恰當的科學本質觀。

二、科學史(B)部分之分析與修正

(一)過時理論教學部分(B-1) 第一次問卷調查關於「過時理論」在中小學科學教學之需求性的統計

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如表 4-10，這五個過時理論教學內容在「小學階段」的平均數皆小於 3.0，但其中「B-1-1 亞里士多德的『四元素說』」、「B-1-2 地心說 ( geocentric theory )」、「B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory )」與「B-1-5 熱質說 ( caloric theory )」四個過時理論教學內容的標準差大於 1，可見專家學者的意見有所分歧。在「國中階段」，平均數在 3.5 以上的有「B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory )」(M=3.65)，但其標準差大於 1。而 B-1-1、B-1-2、與 B-1-5 三項過時理論教學內容之平均數在 3.5 以下，標準差大於 1，可見專家未達共識。表 4-10 第一次大慧問卷專家對「過時理論教學」需求性之意見統計表過時理論教學內容項目階段平均數標準差眾數小學 2.35 1.27 3 國中 3.32 1.25 3、2 B-1-1 亞里士多德的「四元素說」高中 4.16 1.17 5 小學 2.80 1.51 3、1 國中 3.35 1.35 5、4 B-1-2 地心說 ( geocentric theory ) 高中 3.90 1.21 5 小學 2.50 1.40 1 國中 3.65 1.09 4 B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory ) 高中 4.25 .91 5 小學 1.80 .89 1 國中 2.75 .97 3 B-1-4 衝力說 ( impetus theory ) 高中 3.50 1.00 4 小學 2.35 1.27 1 國中 3.15 1.14 4 B-1-5 熱質說 ( caloric theory ) 高中 4.10 .85 4 在「高中階段」平均數在 3.5 以上的過時理論有: 「B-1-1 亞里士多德的『四元素說』」(M=4.16)、「B-1-2 地心說 ( geocentric theory )」

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衝力說 ( impetus theory )」(M=3.50)與「B-1-5 熱質說 ( caloric theory )」(M=4.10)，但其中 B-1-1、B-1-2 與 B-1-4 的標準差大於 1，顯示專家學者對此三項過時理論是否需教學意見有所分歧。研究發現 B-1-1 與 B-1-2 兩個過時理論，不論在何種階段的標準差皆大於 1，顯示此兩個過時理論較具有爭議性。整體觀之，在過時理論教學內容，「小學階段」與「國中階段」有 4 項之標準差大於 1，而「高中階段」有 3 項之標準差大於 1。可見需要教導哪些過時理論內容，專家學者意見有所分歧，未具共識。關於 B-1 過時理論部分，專家學者若認為有需要進行教學，則以何種教材方式呈現?統計結果如表 4-11。在「小學階段」，五項過時理論的平均數皆在 3.0 以下，而在「國中階段」，平均數在 3.5 以上的「B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory )」，有 35%的專家認為應以「基本教材」的方式呈現，50%的專家認為應以「補充教材」的方式呈現。雖然其他四個過時理論的平均數小於 3.5，但仍有超過六成的專家認為可以「補充教材」的方式呈現。而在高中階段平均數在 3.5 以上的五個過時理論中，「B-1-1 亞里士多德的『四元素說』」、「B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory )」、「B-1-4 衝力說 ( impetus theory )」與「B-1-5 熱質說 ( caloric theory )」，有超過五成的專家學者認為應以「基本教材」的方式呈現。但其中專家贊成 B-1-4 與 B-1-5 以「基本教材」呈現或以「補充教材」呈現的人數只差 1 人，差距很小。而「B-1-2 地心說 ( geocentric theory )」有 45%的專家認為應以「基本教材」的方式呈現，40%的專家認為應以「補充教材」的方式呈現，差距不大。

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表 4-11 第一次大慧問卷專家對「過時理論」呈現方式之意見統計表基本教材補充教材過時理論教學內容項目階段人次 % 人次 % 小學 0 0 6 30 國中 4 20 12 60 B-1-1 亞里士多德的「四元素說」高中 12 60 8 40 小學 3 15 6 30 國中 3 15 13 65 B-1-2 地心說 ( geocentric theory ) 高中 9 45 8 40 小學 2 10 6 30 國中 7 35 10 50 B-1-3 燃素論 ( phlogiston theory ) 高中 11 55 5 25 小學 0 0 4 20 國中 0 0 15 75 B-1-4 衝力說 ( impetus theory ) 高中 10 50 9 45 小學 1 5 7 35 國中 3 15 15 75 B-1-5 熱質說 ( caloric theory ) 高中 10 50 9 45 關於「過時理論」教學內容的部分，專家學者建議在中小學科學教學中可以增添的教學內容有: 1.達爾文演化論 2.拉馬克的用進廢退說 3.無生源論 4.光合作用—柳樹實驗 5.恐龍滅絕說 6.「微生物」傳染 bedfever 的病例史 7.星雲假說 8.板塊理論 9.地球的運行—天動說 10.原子論 11.牛頓的概念革命(機械典範) 12.能量概念革命(能量的轉換及守衛) 13.電磁學的概念(法拉第)

14.場概念(Faraday, Maxwell, & Einstein) 15.相對論的概念(時空合一、質能合一) 16.量子論的概念(波粒合一、連斷合一)

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理論」尚有爭議，例如，達爾文的演化論。因此研究者決定將過時理論教學內容的部分刪除，不再於第二次問卷中繼續進行調查。 (二)科學史教學內容部分(B-2) 第一次問卷調查關於「科學史教學內容」部分在中小學科學教學之需求性的統計如表 4-12，在「小學階段」平均數在 3.5 以上的科學史教學內容項目有:「B-2-1 科學家的生平事蹟。」(M=4.25)、「B-2-2 科學家如何推理或說明自然現象。」(M=3.80)與「B-2-3 科學家如何歸納整理實驗或現象資料。」(M=3.60)，但標準差皆大於 1。其他 5 項科學史教學內容平均數小於 3.5，標準差亦皆大於 1，可見專家學者的意見分歧，未具有共識。在「國中階段」平均數在 3.5 以上的科學史教學內容項目有:「B-2-1 科學家的生平事蹟。」(M=4.30)、「B-2-2 科學家如何推理或說明自然現象。」 (M=4.50)、「 B-2-3 科學家如何歸納整理實驗或現象資料。」 (M=4.40)、「B-2-5 科學家之間的爭論或辯論。」(M=3.60)、「B-2-6 教材中呈現科學家所使用的儀器、實驗器材等圖片。」(M=4.00)與「B-2-7 說明新、舊理論 ( 如日心說、地心說 ) 之間的差異性。」(M=3.79)，此六項標準差皆小於 1，可見專家學者意見頗為一致。而「B-2-4 科學家的研究或實驗紀錄手稿。」(M=3.45)與「B-2-8 描述「科學」與「宗教」之間曾經發生的衝突。」(M=3.16)兩項平均數小於 3.5，但是標準差大於 1，顯示專家在這部分未達共識。在「高中階段」，八項科學史教學內容之平均數皆在 4.0 以上，但其中「B-2-4 科學家的研究或實驗紀錄手稿。」與「B-2-8 描述『科學』與『宗教』之間曾經發生的衝突。」的標準差大於 1，專家學者在這兩項教學內容的意見有所分歧。

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表 4-12 第一次大慧問卷專家對「科學史教學內容」需求性之意見統計表科學史教學內容項目階段平均數標準差眾數小學 4.25 1.02 5 國中 4.30 .86 5 B-2-1 科學家的生平事蹟。高中 4.15 .99 5 小學 3.80 1.28 5 國中 4.50 .69 5 B-2-2 科學家如何推理或說明自然現象。高中 4.80 .41 5 小學 3.60 1.19 3 國中 4.40 .68 5 B-2-3 科學家如何歸納整理實驗或現象資料。高中 4.75 .55 5 小學 2.45 1.28 1 國中 3.45 1.28 4 B-2-4 科學家的研究或實驗紀錄手稿。高中 4.15 1.18 5 小學 2.20 1.36 1 國中 3.60 .88 4 B-2-5 科學家之間的爭論或辯論。高中 4.55 .76 5 小學 3.25 1.45 5、4 國中 4.00 .86 4、3 B-2-6 教材中呈現科學家所使用的儀器、實驗器材等圖片。高中 4.35 .75 5 小學 2.60 1.39 1 國中 3.79 .98 4 B-2-7 說明新、舊理論 ( 如日心說、地心說 ) 之間的差異性。高中 4.55 .76 5 小學 2.20 1.28 2、1 國中 3.16 1.12 4 B-2-8 描述「科學」與「宗教」之間曾經發生的衝突。高中 4.28 1.05 5 研究發現 B-2-4 與 B-2-8 兩項科學史內容，不論在何種階段的標準差皆大於 1，顯示此兩項科學史內容較具有爭議性。整體觀之，在 B-2 科學史教學內容部分，「小學階段」有 8 項之標準差大於 1，而「國中階段」與「高中階段」有 2 項之標準差大於 1。可見需要教導哪些科學史內容在「小學階段」是較具爭議性，專家學者之意見較為分歧。關於 B-2 科學史教學內容部分，專家學者若認為有需要進行教學，則

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的「B-2-1 科學家的生平事蹟。」，分別有五成以上的專家贊成以「基本教材」或「補充教材」呈現。而「B-2-2 科學家如何推理或說明自然現象。」與「B-2-3 科學家如何歸納整理實驗或現象資料。」此兩項教學內容有五成以上的專家認為可以「補充教材」的方式呈現。表 4-13 第一次大慧問卷專家對「科學史內容」呈現方式之意見統計表基本教材補充教材科學史教學內容項目階段人次 % 人次 % 小學 10 50 11 55 國中 12 60 8 40 B-2-1 科學家的生平事蹟。高中 11 55 5 25 小學 7 35 10 50 國中 11 55 11 55 B-2-2 科學家如何推理或說明自然現象。高中 15 75 4 20 小學 5 25 12 60 國中 12 60 10 50 B-2-3 科學家如何歸納整理實驗或現象資料。高中 15 75 4 20 小學 2 10 7 35 國中 3 15 11 55 B-2-4 科學家的研究或實驗紀錄手稿。高中 6 30 13 65 小學 1 5 4 20 國中 4 20 10 50 B-2-5 科學家之間的爭論或辯論。高中 12 60 9 45 小學 5 25 9 45 國中 9 45 8 40 B-2-6 教材中呈現科學家所使用的儀器、實驗器材等圖片。高中 10 50 6 30 小學 2 10 9 45 國中 9 45 7 35 B-2-7 說明新、舊理論 ( 如日心說、地心說 ) 之間的差異性。高中 13 65 5 25 小學 0 0 9 45 國中 4 20 8 40 B-2-8 描述「科學」與「宗教」之間曾經發生的衝突。高中 8 40 10 50 在「國中階段」，平均數在 3.5 以上的六項科學史內容中 B-2-1、B-2-2 與 B-2-3 三項有超過五成的專家認為應以「基本教材」呈現，但其中 B-2-2 贊成以「補充教材」呈現的人數與以「基本教材」呈現的人數皆為 11 人。 B-2-5 有 50%的專家認為應以「補充教材」呈現，而 B-2-6 有 45%的專家贊成以「基本教材」呈現，40%的專家贊成以「補充教材」呈現，差距不大。

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B-2-7 有 45%的專家贊成以「基本教材」呈現，35%的專家贊成以「補充教材」呈現。在「高中階段」平均數在 3.5 以上的八項科學史內容中，B-2-1、B-2-2、 B-2-3、B-2-5、B-2-6 與 B-2-7 此六項科學史學內容，超過五成的專家認為應以「基本教材」的方式呈現，而 B-2-4 與 B-2-8 兩項則是超過五成的專家認為應以「補充教材」的方式呈現。有關科學史教學內容部分，專家學者建議增加的內容項目增列如下： B-2-9 描述「科學時代背景」與「科學發展快慢和方向」的關係。 B-2-10 介紹科學發現的過程。 B-2-11 科學家的人格特質與思考。此三項建議增添的項目沒有與其他項目重複或相似，因此研究者將其增列於第二次問卷中。

第二節第二次大慧問卷調查結果分析與討論

第二次問卷於民國九十三年六月十一日寄出二十份，於民國九十三年八月二十日完成回收，共回收二十份，回收率百分之百。第二次大慧問卷調查依據第一次問卷調查之專家意見進行修正，包含二個主要部分「科學本質」與「科學史」，其中包括四個向度「科學方法本質」、「科學知識本質」、「科學事業本質」與「科學史教學內容」，共 41 項教學目標。填答方式與第一次問卷相同，不同於第一次問卷的是第二次問卷呈現全部大慧專家在第一次問卷中填寫結果的統計分析(包括平均數、標準差與眾數)、修正與增列項目，並以黃色標示專家於第一次問卷所填寫的需求程度，提供專家做為填寫第二次問卷的參考(詳細問卷請見附錄二)。以下將分別依序呈現大慧專家學者對調查問卷的看法與意見，並針對

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一、科學本質(A)部分之分析與修正

(一)科學方法本質(A-1) 第二次問卷有關「科學方法本質」之統計結果顯示如表 4-14，在「小學階段」中，有關科學方法本質平均數在 3.5 以上的教學目標為「A-1-1 讓學生了解『做科學或科學探究』並非只有單一的方法。」(M=4.35)、「A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。」(M=4.05)與「A- 1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法)」(M=3.85) ，但其中 A-1-4 與 A-1-9 的標準差大於 1，顯示專家學者對此兩項教學目標尚未有共識。在「國中階段」，平均數在 3.5 以上的科學方法本質教學目標有:「A-1-1 讓學生了解『做科學或科學探究』並非只有單一的方法。」(M=4.70)、「A-1-2 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。」(M=4.05)、「A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。」(M=4.60)、「 A-1-5 讓學生了解『數學』在科學探究中的重要性。」(M=4.15)、「A-1-6 讓學生了解科學方法的相對主觀性。(如，科學信念)」(M=3.74)、「A-1-7 讓學生了解科學方法的相對客觀性。(如，科學方法的可檢驗性)」(M=4.32) 、「A-1-8 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長)」(M=3.67)、「A-1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法)」(M=4.50)與「A-1-10 讓學生了解科學方法的侷限性。」 (M=4.10)。其中 A-1-8 的標準差大於 1，可見專家在此一教學目標尚未達到共識。有關科學方法本質的十項教學目標，在「高中階段」的平均數皆大於 4.0，但其中 A-1-8 的標準差大於 1，可見專家對此一教學目標意見仍有分歧。第二次問卷發現「A-1-8 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀

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與客觀的相互檢驗、協同成長)」，不論在何種階段的標準差皆大於 1，顯示此項教學目標較具有爭議性。整體觀之，在科學方法本質之教學目標，「小學階段」有 8 項教學目標之標準差大於 1，而「國中階段」與「高中階段」有 1 項教學目標之標準差大於 1。可見需要教導哪些科學方法本質之教學目標在「小學階段」是較具爭議性，專家學者之意見較為分歧。表 4-14 第二次大慧問卷專家對「科學方法本質」之意見統計表科學方法本質教學目標階段平均數標準差眾數小學 4.35 .75 5 國中 4.70 .47 5 A-1-1 讓學生了解「做科學或科學探究」並非只有單一的方法。高中 4.95 .22 5 小學 3.20 1.06 3 國中 4.05 .69 4 A-1-2 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。高中 4.70 .57 5 小學 2.15 .88 2 國中 3.30 .66 3 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論出了問題。 _高中 _{4.50 .69 5} 小學 4.05 1.05 5 國中 4.60 .50 5 A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。高中 4.90 .31 5 小學 3.40 1.19 3 國中 4.15 .81 5 A-1-5 讓學生了解「數學」在科學探究中的重要性。高中 4.85 .37 5 小學 2.74 1.10 3 國中 3.74 .87 4、3 A-1-6 讓學生了解科學方法的相對主觀性。(如，科學信念) 高中 4.47 .77 5 小學 3.21 1.08 4 國中 4.32 .67 4 A-1-7 讓學生了解科學方法的相對客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) 高中 4.74 .56 5 小學 2.78 1.22 3 國中 3.67 1.03 3 A-1-8 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長) 高中 4.22 1.11 5 小學 3.85 1.14 5 國中 4.50 .61 5 A-1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法) 高中 4.80 .52 5 小學 3.10 1.17 3 國中 4.10 .72 4 A-1-10 讓學生了解科學方法的侷限性。高中 4.75 .44 5

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學目標用語上有不恰當之處，彙整如表 4-15 所示，第二次問卷專家並沒有對此部分提出可以再增添的教學目標。而修正後的教學目標見 4-16: 表 4-15 第二次大慧問卷專家對「科學方法本質」之意見彙整 A-1-1 讓學生了解「做科學或科學探究」並非只有單一的方法。 y讓學生了解「做科學或進行科學探究」並非只有單一的方法。 y「做」科學語意不完整說明:大部分專家認為恰當，提出修正的意見與原題意相近，因此不做修正。 A-1-2 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。 y讓學生了解科學探究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。 y讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與實驗詮釋」說明:大部分專家認為恰當，提出修正的意見與原題意相近，因此不做修正。 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論出了問題。 y是否可用正向題說明:大部分專家認為恰當，因此不做修正。 A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。 y讓學生了解研究的過程應包含探討及設定問題和解決問題的過程。 y讓學生了解研究的過程應包含發現問題和解決問題的過程。說明:大部分專家認為恰當，提出修正的意見與原題意相近，因此不做修正。 A-1-5 讓學生了解「數學」在科學探究中的重要性。 y讓學生了解「數學」在日常生活暨科學探究中的重要性。說明:大部分專家認為恰當，提出修正的意見與原題意相近，因此不做修正。 A-1-6 讓學生了解科學方法的相對主觀性。(如，科學信念) y「相對主觀性」不明確、不易懂。 y「相對主觀性」不明確。 y「相對主觀性」語意模糊。 y未具哲學背景的作答者是否能理解? y讓學生了解科學方法的意義。 y讓學生了解科學方法不是絕對客觀毫無成見的。 y學生看不懂「相對主觀性」。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學方法的主觀性。(如，科學信念) （接下表）

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續表 4-15 A-1-7 讓學生了解科學方法的相對客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) y「相對客觀性」不明確、不易懂。 y讓學生了解科學方法的意義。 y「相對客觀性」不明確。 y「相對客觀性」進一步釐清。 y讓學生了解科學方法的可檢驗性。 y「相對客觀性」寫更具體一點。彙整: 用語宜稍做修飾。修正: 讓學生了解科學方法的客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) A-1-8 讓學生了解科學方法的主客觀合一性。(主觀與客觀的相互檢驗、協同成長) y「主客觀合一性」不明確、不易懂。 y讓學生了解科學方法有主觀性與客觀性。 y「主客觀合一性」不明確，不知何意 y很難理解主觀與客觀如何協同成長 y前面兩項已論及 y讓學生了解科學方法中主觀與客觀的相互檢驗、協同成長說明: 「主客觀合一性」語意不明確，且與 A-1-6、A-1-7 有重複之處，因此予以刪除。 A-1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法或演繹法) y讓學生了解歸納法、演繹法…等是科學家常用的科學方法之一。 y列入實驗法彙整: 用語宜稍做修飾。。修正: 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法、演繹法…等) A-1-10 讓學生了解科學方法的侷限性。 y讓學生了解科學方法是有限制範圍的。 y讓學生了解科學方法的應用。說明:大部分專家認為恰當，提出修正的意見與原題意相近，因此不做修正。表 4-16 第二次大慧問卷專家意見修正後之「科學方法本質」教學目標科學方法本質之教學目標(修正後) A-1-1 讓學生了解「做科學或科學探究」並非只有單一的方法。 A-1-2 讓學生了解科學研究中「觀察是經由理論引導與詮釋」。 A-1-3 讓學生了解科學家在進行實驗前通常會預設結果，而當結果與預測不同時，科學家通常不會察覺理論出了問題。 A-1-4 讓學生了解研究的過程應包含問問題和解決問題的過程。 A-1-5 讓學生了解「數學」在科學探究中的重要性。 A-1-6 讓學生了解科學方法的主觀性。(如，科學信念) A-1-7 讓學生了解科學方法的客觀性。(如，科學方法的可檢驗性) A-1-8 刪除 A-1-9 讓學生了解科學家常使用的科學方法(例，歸納法、演繹法…等) A-1-10 讓學生了解科學方法的侷限性。

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(二)科學知識本質(A-2) 第二次問卷有關「科學知識本質」之統計結果顯示如表 4-17，在「小學階段」中，有關科學知識本質平均數在 3.5 以上的教學目標為「A-2-1 讓學生了解科學知識具有暫時性，並非恆久不變。」(M=3.80)、「A-2-3 讓學生了解科學的目標之一是對於自然現象提出解釋。」(M=4.35)、「A-2-5 讓學生了解新的科學知識應該經由公開、清楚的發表，並接受檢驗。」(M =4.20)、「A-2-6 讓學生了解科學知識的產生與發展有賴於人類的想像力和創造力。」(M=4.35)、「A-2-9 讓學生了解科學知識的『可複製性』。」(M= 3.81)、「A-2-10 讓學生了解科學知識的『可驗證性』。」(M=4.06)與「A-2-11 讓學生了解科學知識的『實驗性』(empirical)。」(M=4.14)。但其中 A-2-5、 A-2-10 和 A-2-11 三項科學知識本質教學目標的標準差在 1 以上，可見專家學者在這三項的意見仍有分歧。在「國中階段」中，十一項科學知識本質教學目標的平均數皆在 3.5 以上，而且十一項教學目標的標準差皆小於 1，可見專家學者已具有某種程度的共識。在「高中階段」，十一項科學知識本質教學目標的平均數皆在 4.5 以上，標準差亦皆小於 1，可見專家學者對高中階段需要教的科學知識本質意見頗為一致。