科學家故事的兒童讀物之內容分析─以伽利略為例

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國立台中教育大學科學應用與推廣學系碩士論文

指導教授：許良榮博士

科學家故事的兒童讀物之內容分析

─以伽利略為例

A Content Analysis of Children’s Storybooks

about Scientists – A Case of Galileo Galilei

研究生：吳佳靜撰

中華民國九十六年七月

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科學家故事的兒童讀物之內容分析---以伽利略為例

摘要

本研究目的在分析國內現有「科學家故事書」書籍之內涵－以伽利略（Galileo Galilei，1564－1642）為例。研究方法採文獻分析法（document analysis）、座談諮詢及內容分析法（content analysis）。依文獻分析結果建立內容分析類目之依據，並邀請十位國小教師組成評審團，對樣本的各項特性提供具體意見。研究結果整理如下：一、出版特性方面：各書均以叢書集的方式出版，出版數量不多。三書均未標示作者簡介及適合的讀者程度。此外，版本的增修訂問題亦值得關注。二、物理特性方面：多數書籍在封面或封底呈現較著名的傳說及名言。各書的總頁數及圖文配置比例差異甚大。「字體大小」、「字距」、「行距」、「開數」、「展開方式」、「裝訂方式」之呈現方式均能獲得評審團的認同。但各書的內頁紙張磅數均不足，有待改進。三、內容特性方面：各書均採用「傳說」作為編輯書籍內容的參考。可由編者的序言反映出書本編輯的方向。關於科學家的發明，其專有名詞有未統一的現象。依評審團之評鑑結果，各書在「連貫性」、「設計」、「編排、段落」、「注音及標點符號」…等項目之呈現均具有適當性。四、使用特性方面：各書均具有一定之可讀性及可理解性。五、歷史特性方面：人名、書名等譯名混亂，增加比較及確認的困難。歷史未記載之事件，多屬科學家家庭生活的細節，進行查考較為困難。部分書籍對於科學家之感情生活隻字未提。此外，各書之敘述大致能符合史實，然而，不符史實之部分仍亟待改進。尤其是著名的傳說（如：比薩斜塔實驗）與史實並不相符，應加以釐清。最後彙整研究結果提出建議，以供相關書籍編著者、出版社及後續研究之參考。關鍵字：科學家故事、內容分析、伽利略

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A Content Analysis of Children’s Storybooks about Scientists –

A Case of Galileo Galilei

Abstract

The purpose of this study is to analyze the content of the domestic current ‘scientist stories ’, using Galileo Galilei as example. This study adopted the document analysis, seminar consultation and content analysis as the research methods. The categories of content analysis were built from the document analysis; ten elemetary teacher as evaluators, offering the concrete and precise opinions to the various features of samples. The findings as following:

1. the feature of publication: the books were issued as the collection and the amount was few. All of the three books neglected the auther brief and the suitable reader level. In addtion, the revision issues were also the concerns;

2. the physical features: most of them presented more famous legend and remark. The page -amount and proportion of the words and pictures differed a lot. The jury recognized the presentative means of ‘character-size’, ‘word-distance’, ‘line -distance’, ‘book-size’, ‘open means ’ and ‘binding means’. However, the paper weight was a deficie ncy and it was to be improved;

3. the feature of content: each book adopted ‘legend’ as the reference of edition. The editor ’s introduction reflected the direction of the edition. The specific nouns of the scientist inventions were diverse. The evaluation consequence was that the books presented the appropriateness of ‘coherence’, ‘design’, ‘arrangement and paragraphing’, ‘phonetic notation and punctuation’, etc.;

4. the feature of utilization: all books were with the ability to be read and to be realized;

5. the historical features: the inconsistence of the names of the persons and books resulted in the difficulty in identifing and comparing. The incidents unwritten in history pertained to the details in falimy life of the scientist, hard to investigate. Some om itted the affectional life. In addtion, the description matched the history mostly, but the untrue description was to be improved, especially the famous legend that was untrue (e.g. Torri di Pisa test) was in need of the classification.

The findings were c ollected and concluded to suggest the recommondations as the reference to the relevant book edtiors, publihsers and the further studies.

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頁第一章緒論...錯誤! 尚未定義書籤。第一節研究背景與動機...錯誤! 尚未定義書籤。第二節研究目的與待答問題...錯誤! 尚未定義書籤。第三節名詞解釋...錯誤! 尚未定義書籤。第四節研究範圍與限制...錯誤! 尚未定義書籤。第二章文獻探討...錯誤! 尚未定義書籤。第一節兒童讀物的定義與特質...錯誤! 尚未定義書籤。第二節科學類兒童讀物之相關研究...錯誤! 尚未定義書籤。第三節科學史與科學教育...錯誤! 尚未定義書籤。第四節伽利略（Galileo Galilei）生平...錯誤! 尚未定義書籤。第五節科學家伽利略的貢獻...錯誤! 尚未定義書籤。第三章研究方法與設計...錯誤! 尚未定義書籤。第一節研究方法...錯誤! 尚未定義書籤。第二節研究架構...錯誤! 尚未定義書籤。第三節研究對象...錯誤! 尚未定義書籤。第四節研究工具...錯誤! 尚未定義書籤。第五節資料分析...錯誤! 尚未定義書籤。第六節研究流程...錯誤! 尚未定義書籤。第四章研究結果與討論...錯誤! 尚未定義書籤。第一節出版特性...錯誤! 尚未定義書籤。第二節物理特性...錯誤! 尚未定義書籤。第三節內容特性...錯誤! 尚未定義書籤。第四節使用特性...錯誤! 尚未定義書籤。第五節歷史事件特性...錯誤! 尚未定義書籤。第五章結論與建議...錯誤! 尚未定義書籤。第一節結論...錯誤! 尚未定義書籤。第二節建議...錯誤! 尚未定義書籤。參考文獻...錯誤! 尚未定義書籤。一、中文部分...錯誤! 尚未定義書籤。二、英文部分...錯誤! 尚未定義書籤。

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附錄

...錯誤! 尚未定義書籤。 附錄一伽利略年表...錯誤! 尚未定義書籤。附錄二伽利略著作...錯誤! 尚未定義書籤。附錄三科學家故事評鑑表...錯誤! 尚未定義書籤。附錄四國民小學教科書「自然科」評鑑規準一覽表...錯誤! 尚未定義書籤。附錄五國民小學教科書、教學指引、學生習作印製標準規格..錯誤! 尚未定義書籤。

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表目次

頁表 2-1 本研究「伽利略」生平史實參考資料表...15 表 3-1 書名為「伽利略」的兒童讀物基本資料列表...43 表 3-2 科學家故事書之分析類目一覽表...46 表 3-3 評分員學經歷簡介表...49 表 3-4 研究『科學家故事書評鑑表』信度分析表...52 表 4-1 「出版特性— 出版書局」類目之分析表...56 表 4-2 「出版特性— 作者」類目之分析表...57 表 4-3 「出版特性— 發展過程」類目之分析表...58 表 4-4 「兒童讀物中出現的外國科學家」比較表...60 表 4-5 「出版特性— 版本增修訂情形」類目之分析表...60 表 4-6 「出版特性— 適合閱讀對象」類目之分析表...61 表 4-7 「物理特性— 版面設計－外觀」類目之分析表...62 表 4-8 「物理特性— 版面設計— 封面插圖之適當性」之平均值...64 表 4-9 「物理特性— 版面設計－圖文配置」類目之分析表...65 表 4-10 「物理特性— 版面設計— 插圖、文字適當清晰美觀」之平均值...65 表 4-11 「物理特性— 版面設計— 字體大小及間隔」之分項平均值 ...67 表 4-12 「物理特性— 版面設計— 字體大小及間隔」之總平均值...67 表 4-13 「物理特性— 印製－頁數」類目之分析表...68 表 4-14 「物理特性— 印製－色彩」類目之分析表...69 表 4-15 「物理特性— 印製－色彩」之平均值...70 表 4-16 「物理特性— 裝訂」類目之分析表...70 表 4-17 「物理特性— 紙質」類目之分析表...71 表 4-18 「內容特性— 組織－前言、序言」類目之分析表...73 表 4-19 「內容特性— 組織－連貫性」之平均值...73 表 4-20 「內容特性— 組織－設計」之平均值...75 表 4-21 「內容特性— 組織－編排、段落」之平均值...76

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-4- 表 4-22 「內容特性— 內容－注音及標點符號之適當性」之平均值...77 表 4-23 「內容特性— 內容－如何解釋科學理論與發現」類目之分析表...78 表 4-24 「各書介紹伽利略的發明所使用之專有名詞」比較表...82 表 4-25 「各書介紹伽利略的理論或發明、發現之篇幅」統計表...82 表 4-26 「內容特性— 內容－與其他科學家的互動」類目之分析表...84 表 4-27 「使用特性— 可讀性」之平均值...87 表 4-28 「使用特性— 可理解性」之平均值...88 表 4-29 「歷史事件特性—政治、宗教事件方面」類目之分析表...89 表 4-30 各故事書描述「政治、宗教事件」符合史實與否之多寡次數表...98 表 4-31 「歷史事件特性—生活事件方面－童年至大學時期」類目之分析表 ...99 表 4-32 各故事書描述「生活事件方面－童年至大學時期」符合史實與否之多寡次數表 ...102 表 4-33 「歷史事件特性—生活事件方面－任教於比薩大學及帕度亞大學時期」類目之分析表...103 表 4-34 各故事書描述「生活事件方面－任教於比薩大學及帕度亞大學時期」符合史實與否之多寡次數表...108 表 4-35 「歷史事件特性—生活事件方面－晚年時期(返回佛羅倫斯之後)」類目之分析表...109 表 4-36 各故事書描述「生活事件方面－晚年時期(返回佛羅倫斯之後)」符合史實與否之多寡次數表...112 表 4-37 「伽利略及其家人」譯名比較表... 118 表 4-38 「伽利略之著作」譯名比較表... 118

圖目次

圖 2-1 伽利略家庭關係圖... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 3-1 內容分析架構圖... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 3-2 資料處理流程圖... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 3-3 研究流程圖... 錯誤! 尚未定義書籤。

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第一章緒論

本章共分為四節，第一至第四節依次敘述研究背景與動機、研究目的與待答問題、名詞解釋及研究範圍與限制等。

第一節研究背景與動機

近年來，各國政府都面臨提升國家競爭力的問題，強調「知識經濟」，宣導「終身學習」。布希總統上任後，提出「不讓任何一個孩子落在後面」（No Child Left Behind）的教育改革方案，並且將「閱讀優先」作為政策主軸；英國自 1997 年起，發起「全國閱讀年」活動，作為「全國讀寫素養策略」（National Literacy Strategy）和終身學習政策的重要方案；日本頒布「兒童閱讀推進法」，鼓勵新生代父母說故事給襁褓中的孩子聽；前教育部長曾志朗大力推動「全國兒童閱讀計畫」，希望藉由閱讀給學生帶得走的能力。羅素曾說過：「今天的科學，可能是明天的迷信。」在這個分分秒秒不停變化的世界裡，不想落伍、不要被淘汰，閱讀實在是一條重要的途徑（齊若蘭、游常山、李雪莉，2004）。我國科學教育的改革也相當重視科學閱讀活動。教育部與國科會於民國九十一年召開第一次全國科學教育會議，制定我國第一部「科學教育白皮書」，其中將「推動大眾科學教育」列為優先推動的項目，期望提高科普讀物的水準、推動文化產業育成，並計畫建立科普讀物獎勵制度（教育部，2003）。許多國際科學教育學者近年來著重於探討科學的閱讀與寫作對於學生學習科學的影響，以及透過讀寫理解學生概念學習的狀況。因此，教育部與國科會於民國九十四年邀集國內外學者以『閱讀與寫作在科學與數學領域應用』為主題進行研討。由於讀寫影響兒童的科學學習，科學類兒童讀物作為科學教育重要的媒介，值得加以重視與探討。

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科學史教學在現今的科學教育中，扮演了極具價值的角色（Wandersee, 1986）。國內外的研究（許良榮、李田英，1995；傅麗玉，1996；洪振方，1997； Oldroyd, 1977；Solomon, 1989；Brush, 1989；Matthews, 1944；Roach & Wandersee, 1995）指出，科學史在科學教育中具有多重功能，利用科學史不僅能夠澄清學生的先備知識，進而連結各個科學概念，也能讓學生”見習”科學家的思考及問題探究的歷程，藉以激發學生批判思考的能力，並增進對科學本質的認識。

Hodson （1988）和 Matthews （1989）均推薦在科學課程中加入科學史來增進學生對科學本質的了解。Klopfer 的「科學史事例（History of Science cases）」（簡稱 HOSC）和哈佛大學所發展的「物理課程計畫（Harvard Physics Project ）」（簡稱 HPP）是運用科學史增進學生對科學本質了解的典型範例（巫俊明，2002）。而我國在九年一貫課程綱要「自然與生活科技領域」的次主題 520 「科學的發展」中，針對國小中、高年級所設定的教材內容細目中，便涵蓋：「科學家及發明家的故事」、「科學發展的過程」、「科學活動的倫理」及「科學的社會議題」等涉及科學史料的主題（教育部，2003）。許良榮、李田英（1995）在探討科學史應用於教材的研究文獻後，指出：在美國很多教科書對於科學史的應用雖然不是完全忽略，但大多數很簡略的呈現，例如科學史通常只呈現於第一章，之後就沒有再出現，或是以日期及科學家名字表示某個理論的發現。另外，澳大利亞教科書，也發現科學史被忽略了。傅麗玉（1999）曾針對國內外七個地區的國小自然科教科書所呈現的科學史材料進行初步研究，並發現我國國小自然科教科書所呈現的科學史材料並不多，而且存在相當多的問題；不過在兒童課外讀物中的科學史材料卻相當豐富，而兒童所知的科學史材料來自於課外讀物更甚於學校教科書（引自傅麗玉，2001）。在科學教育中，培養學生「像科學家一樣的思考、發現並解決問題」一直是科學教育的目標。研究指出，對於科學與科學家特徵的認識，應有助於科學的學習（Lederman ＆Niess, 1997）。因此自 1980 年代起，即開始不斷有許多科教學者進行學生科學家印象的研究（Hill ＆ Wheeler, 1991; Schibeci, 1986; Chambers, 1983; Kahle, 1988）並指出學生的科學態度與其對科學和科學家的印象看法有極密切的關係。

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郭重吉、蔣佳玲（1995）的研究顯示，科學教科書與媒體均為影響學生科學家印象的可能因素之一。且隨著年齡的增加，學生所持有的科學家意象愈接近刻板印象。佘曉清（1999）研究影響我國中小學學生科學家印象因素後，建議增加學生與典範接觸的機會，並促進教科書和媒體的改進。因此，描述科學家生平故事的兒童讀物在科學教育中尤其值得加以重視。根據傅麗玉（2001）的研究統計指出，兒童讀物中最常出現的外國科學家以牛頓（Isaac Newton）和伽利略（Galileo Galilei）的故事最常被提到。在近代科學的形成中，伽利略為近代自然科學開闢道路，幫助運動研究從哲學中解放

出來，以仔細度量，開始對物理定律的探求，建立探討「如何運動（how）」的運

動學（kinematics），取代古代對探討「為何會動（why）」的動力學（dymamics）

（張慶文，2004）。在物理學方面，他創立了相對性原理，發現了落體定律和拋物運動定律，提出了慣性運動的思想，為經典力學的建立奠定了基礎。因此大多數科學史學家稱伽利略為「科學史上第一位物理學家」或「現代實驗物理之父」。在天文學方面，運用運動的相對性原理，使哥白尼的日心地動模型的真實性得到相當充分的證據，使科學與當時基督教會尖銳對立，自然科學自此掙脫神學的牢籠（潘永祥，1996）。伽利略除了在科學史上有如此不可抹滅的重要性之外，更代表了一種不屈從於權威的獨立思考判斷的精神。因此，促使研究者以描寫伽利略生平的兒童讀物為研究對象，進行深入的探討與了解。

第二節研究目的與待答問題

壹、研究目的本研究旨在關心國內現有「科學家故事書」書籍的編寫方式，將坊間有關伽利略故事書的內容、真實性及故事書內容呈現方式作完整的分析，提供國內有意編著「科學家故事書」的作者及出版社後續編輯改進之參考。期盼以科學教育工作為出發點，作為出版社與讀者之中介，以促進科學家故事類兒童讀物品質之提升。

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貳、研究問題一、分析坊間科學家伽利略的故事書之出版特性（出版書局、作者、發展過程、版本增修訂情形、適合閱讀對象）為何？二、分析坊間科學家伽利略的故事書之物理特性（版面設計、印製、裝訂、紙質）為何？三、分析坊間科學家伽利略的故事書之內容特性（組織、內容）為何？四、分析坊間科學家伽利略的故事書之使用特性（可讀性、可理解性）為何？五、分析坊間科學家伽利略的故事書之歷史特性（正確性，包含；宗教事件方面、生活事件方面）為何？

第三節名詞解釋

壹、科學家故事書本研究所指的科學家故事書，指九十五年六月止，為國小學童編寫、透過實體或網路書店可以購得，在市面上流通的中文注音版，書名為『伽利略』之科學家故事書。貳、出版特性出版特性包含的類目眾多，本研究之出版屬性呈現各書籍的「出版書局」、「作者」、「發展過程」、「費用」、「版本增修訂情形」、「適合閱讀對象」。參、物理特性

本研究所指的物理特性是根據 Huetteman and Benson（1988）對一般學科

教科書評鑑架構研究中所指的「學習材料的性質」，包括書籍的「版面設計」、「印

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肆、內容特性本研究所指的內容特性是呈現各書籍的「組織」、「內容」。伍、使用特性本研究之使用特性呈現各書籍的「可讀性」、「可理解性」等。陸、歷史特性本研究之歷史特性主要呈現各書籍的正確性，包含「宗教事件方面」、「理論的過程發展方面」等。

第四節研究範圍與限制

本研究的範圍與限制如下：一、科學家故事書：本研究所選用的課外讀物指目前流通在國內的兒童課外讀物，至九十五年六月止，在臺灣地區出版發行，記載科學家伽利略生平的中文故事書。在雜誌或報紙上發表而未印成單行本發行者，不包括在研究範圍內。版面安排方式為「文字穿插照片」或「文字穿插圖片」，不包含以「連環漫畫」、「繪本配以少量文字」或「只有文字沒有圖片或少量圖片」、「中英文對照」方式呈現之科學家故事書。科學家故事書基本內容限定為「單一科學家的傳記」，不包含「多位科學家傳記集成一冊」之科學家故事書。二、就內容分析而言，僅針對科學家伽利略的故事作分析，因此不宜推論至其它科學家的故事書。三、就分析單位而言：依分析項目之特性加以訂定，「物理特性— 版面設計－圖文配置」之類目，以『幅頁』為單位；「物理特性— 印製－頁數」類目，以『頁』為單位；至於其他之分析類目，由於科學家故事書其編寫方式因人而異，不若教科書有章、節、單元等統一單位編排，因此「冊」為分析單位。

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四、本研究的分析結果旨在呈現各書籍之內容特徵的描述與分析，不適於將本研究之結果用來評論比較各個書籍之優劣。

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第二章文獻探討

在本章文獻探討分為五節：第一節探討兒童讀物的定義與特質，第二節探討科學類兒童讀物之相關研究，第三節探討科學史與科學教育，第四節探討伽利略（Galileo Galilei）生平，第五節探討科學家伽利略的貢獻。

第一節兒童讀物的定義與特質

壹、兒童讀物的定義皮亞傑（1987）把兒童的心理發展劃分為四大階段，即「感覺─動作階段」，由出生到一歲半、兩歲，相當於嬰兒期；「前運思階段」，由兩歲到六、七歲，相當於學齡初期；「具體運思階段」由六歲、七歲到十一、十二歲，即小學階段；「形式運思階段」從十一、十二歲到十四、十五歲，相當於學齡中期，即國中階段。兒童的發展具有連續性和階段性，每一階段有其主要的行為模式。各階段出現的年齡因個人智慧程度和社會環境的不同而發生差異，可能提前或延遲，但階段的先後順序則保持不變。本研究所探討兒童讀物之範圍，主要指「為國小學童編寫、在市面上流通的注音版，書名為『伽利略』之科學家故事書。」依據皮亞傑之分類，該類兒童讀物之主要讀者乃處於「具體運思階段」，即六歲、七歲到十一、十二歲，即小學階段之學童。本階段的發展特徵，有下列幾點：（1）保留概念的發展。（2）序列能力的發展。（3）分類能力的發展。總之，此階段的兒童，已具備邏輯運算（logical operations）的能力。這種邏輯運算的過程必須具有保留及回溯的能力，不再受知覺的直接支配。惟此期兒童的邏輯運算僅限於具體的、真實的、或觀察所及的事務，尚無法對假設的情境或抽象的問題加以解決，仍僅限於具體的運思能力階段（呂愛珍，1997）。

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司琦（1993）指出，「兒童讀物」和「成人讀物」是相對的名詞。兒童的環境和成人的環境不同，兒童的生活與成人的生活也有區別，兒童的情感想像又異於成人的情感想像，因此兒童讀物和成人讀物成為兩種不同的讀物。廣義而言，兒童讀物是指兒童閱讀的一切優良讀物，教科書也包含在內。狹義的說，兒童讀物是指課外所用的圖書，包括小說、故事、詩歌、劇本、謎語，以及工具書如地圖、字典、百科全書等。林文寶（1997）認為，廣義的「兒童讀物」是指凡適合兒童閱讀的、欣賞的、參考的或應用的書報、雜誌，甚至幻燈片、電影片、電視劇、電子書皆是；而狹義的「兒童讀物」是指僅供兒童課外閱讀的書報與雜誌。綜上所述，本研究中「兒童讀物」採狹義之定義，係指小學階段之兒童課外閱讀的圖書，不包含教科書、雜誌，甚至幻燈片、電影片、電視劇、電子書等。貳、兒童讀物的特質梁容若（1977）強調，編印兒童讀物時，應當先理解要適應的對象，屬於哪一個階段，哪一個年級。這一階段這一年級的兒童，心理狀態如何，知識程度如何，國字認識多少，語彙知道多少。寫書譯書的人，應當注意這本書是給什麼程度什麼年齡的人看。最好明確地標示在書上，以免誤會錯用。林文寶（1997）認為兒童文學應具有四項特質：（1）兒童性：真正的兒童讀物應該是以兒童為考慮中心，它的目的是在幫助兒童的發展。（2）教育性：使兒童經由耳濡目染而逐漸潛移默化。（3）遊戲性：亦可稱為趣味性，指書籍能引起兒童的閱讀興趣。（4）文學性：文學為語言的藝術，具有美感的價值。司琦（1993）說明，兒童讀物與成人讀物不同，其特質為（1）內容要與兒童的生活經驗有關，始能易於了解，並有興趣。（2）文字要淺顯明白，避免艱深的字和詞，有時要以深入淺出的語法，敘述兒童難以理解的事物。（3）字體要適合兒童閱讀，年級越低字體要越大，並酌加標點符號。（4）有悅目的插圖、照片，以輔助文字的說明。（5）紙張要潔白而不反光，印刷清楚，不傷目力。（6）裝訂要牢固。

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陳里己（1977）認為，要替兒童購買讀物，首先必須先了解各年齡兒童喜愛的讀物為何。一般說來，三四年級較喜歡童話、神仙故事、動物故事這類讀物；到了五六年級已漸愛好歷史故事、科學故事。其次要注意的，是不能以讀物的出版年月作為判別好壞的標準。真正傑出的兒童文學作品經得起時間的考驗。在形式及內容方面，應該特別注意下列幾項：（1）是否具有兒童文學的特質。（2）是否具有真實感。（3）是否具有良好的教育意義。（4）是否具有正常而不誇張的情感。（5）是否為兒童所接受。（6）是否具有簡明的插圖。（7）字型大小是否合適。綜上所述，兒童讀物之特質，在出版特性方面：（1）不能以讀物的出版年月作為判別好壞的標準。（2）書上最好明確地標示適合的讀者程度或年齡。在物理特性方面，要留意：（1）外觀是否能受到孩子的喜愛。（2）有悅目的插圖、照片，以輔助文字的說明。（3）字體大小及間隔要適中。（4）適當標示標點符號。（5）插圖之適當性及美觀。（6）裝訂要牢固。（7）紙質種類要潔白而不反光，印刷清楚，不傷目力。在內容特性方面：（1）內容要生動活潑有變化，能引起兒童的閱讀興趣。（2）內容要與兒童的生活經驗有關，始能易於了解。（3）文字要淺顯明白，避免艱深的字和詞，有時要以深入淺出的語法，敘述兒童難以理解的事物。（4）具有良好的教育意義。

第二節科學類兒童讀物之相關研究

壹、科學類兒童讀物的定義目前我國國民小學的圖書館，幾乎都採用《中國圖書分類法》來分類兒童讀物，該分類法將所有的圖書分為十類，依序是：000 總類、100 哲學類、200 宗教類、300 自然科學類、400 應用科學類、500 社會科學類、600 中國史地類、700 外國史地類、800 語文類、900 美術類。行政院新聞局自民國七十二年開始，每年皆舉辦「中小學生優良課外讀物」推介評選活動，其中將兒童讀物分為「圖畫書類」、「科學類」、「人文類」、「文學語文類」、「工具書類」、「漫畫類」、「雜誌類」。自八十五年起，行政院新聞局創設「小太陽獎」，其獎項包括「最佳創作」、「最佳編輯」、「最佳插圖」、「最佳美

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術設計」、「最佳翻譯」等五項個人獎；自民國八十六年起又增設「圖畫故事類」、「科學類」、「人文類」、「文學語文類」、「叢書、工具書類」、「漫畫類」、「雜誌類」七個團體獎，同時取消「最佳翻譯」獎項（林武憲，2000）。由以上各圖書分類的方式，顯見「科學類」的兒童讀物在近年來已越來越受到重視，並由各類圖書中獨立出來。然而，科學的定義也有廣義與狹義，廣義而言，科學不僅包含數學、物理、生命科學，也包括醫學、工程科學與技術，同時也包含各種行為科學，特別是心理學、社會學與文化人類學；狹義而言，科學僅指自然科學與應用科學的範疇（Kathryn Wolff, 1982）。由此可見，要對科學類兒童讀物的範圍明確地定義，不太可能也不太實際。在不同的需要中與不同的討論場合，可以採用不同的定義；或以不同的名稱出現，或包含在其他類別中。李換與江慧珠（1986）將科學類兒童讀物定義為：「不拘題材，透過淺白的文字，介紹實質的宇宙萬物及其變化和科學的知識等的作品。」這個定義十分簡單，也說明了科學類兒童讀物乃是指其內容而言，並非寫作形式上的分類。然而，所謂「科學的知識」一詞過於籠統，即前段所述對科學的定義不同所引發的解釋問題。今以中國圖書分類法說明科學的範疇，包括自然科學（數學、天文、物理、化學、地質、生物、植物、動物、人類學）與應用科學（醫學、家事、農業、工程、礦冶、應用化學、製造、商業、商學）。綜上所述，本研究採陳美智（1995）對科學類兒童讀物的定義：「以兒童為寫作對象，不拘題材與形式，內容以介紹科學知識為主之作品。」貳、科學類兒童讀物的評鑑與選擇本研究的目的在於對科學家故事進行內容分析，並不對研究對象進行評鑑。然而，了解科學類兒童讀物的評鑑與選擇標準，有助於本研究分析架構及分析類目表的建立。 Millicdnt E. Selsam （1982）以寫作的角度來談科學類兒童讀物。她認為一個好的作家應具備三個條件：認識科學、認識孩子、也認識跟孩子溝通的好方法。一本好的科學類兒童讀物並不只是許多事實的組合，也不是用一堆知識填滿孩子的頭腦，而是藉著事實串聯許多想法引至基本觀念的產生。它應該是：表現

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科學方法、闡明科學原理而非僅有事實、傳達科學之美與令人驚艷之處、引領孩子思考科學問題的興趣。

Zena Sutherland and May Hill Arbuthnot （1977）回顧美國的科學類兒童讀物，認為除了ㄧ般評鑑兒童讀物的原則外，特別要注意以下幾方面：一、正確性：除了作者的審慎考察，用詞也會影響正確性。因為孩子的用語較少，並且生活經驗有限，要正確地向孩子表達一項正確的概念比較困難，譬如解釋ㄧ科學的專有名詞。但表達正確比選用較簡單的字彙重要。二、及時、新穎：許多知識的正確性和新穎程度息息相關。不僅事實性描述要新穎，科學理念、實驗方法等也要新穎。三、組織與範圍：題材的選擇與組織上是否成功地適合寫作時的預設對象、索引與參照的編製是否精良、文字與內容是否由淺入深、由簡入繁。四、作者的責任：題材必須沒有種族、性別等歧視，要表現良好的科學觀念，清楚分別事實、理論與意見的差別。五、作者的資格：作者對材料剪裁的能力與作者的科學素養都是作者資格的一部份。最簡單的了解方法便是看書中所附的作者簡介。六、版式：大小適中，圖文安排清楚明瞭。許義宗（1977）認為，科學讀物的首要目標是增進兒童的科學知識，啟發兒童對自然環境的興趣和關懷，培養正確科學態度和方法，進而更鼓勵研究創造的精神。王美芬（1986）指出，兒童科學讀物的寫作應注意下列幾項：一、作者需有科學素養：作者不ㄧ定要精通科學，但內容不應有誤。探討問題寧可不深入，切忌錯誤介紹知識。二、圖文並重的版面：科學現象很多非具體現象，尤以物理、化學，更是眼看不見，手摸不著。而兒童時期的認知階段為具體操作期，當自然的現象無法「看」見時，退而求其次，以圖表示之，比只以文字說明更易於為學生所吸收。三、文字力求淺顯。科學讀物以介紹科學知識為首要目標，兒童閱讀時由「無知」到「有知」的過程中，沒有固定的教師教導，自修而得，故圖書的文字應以白話文寫作，避免專有名詞敘述，否則讀者在閱讀時位研究字意而忽略科學概念的獲得，得不償失。中華民國消費者文教基金會（以下簡稱消基會）也曾提出如何選擇兒童科學讀物的指引。正確性為首要條件，另外還需兼顧程度、年齡、性別等差異因素，其他條件與一般讀物大同小異。此外，該基金會並提醒家長，不必因為本身的科

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學素養不夠，就迷信最貴的書就是最好的書。應該多觀察孩子的喜好，按孩子的興趣來選書，引導孩子對自然科學的喜好，並指導孩子自己選書的方法。選購之前先到圖書館或書店作廣泛比較，平時多注意出版動態，常閱讀有關之評介文章，都可提高鑑賞力，並且不要太相信廣告。綜上所述，科學類兒童讀物的評鑑與選擇標準，在出版特性方面：（ㄧ）不能以讀物的售價作為判別好壞的標準。（二）書上最好明確地標示作者簡介，以便讀者或消費者了解作者對材料剪裁的能力與作者的科學素養。（三）版本增修定情形，可以反映書本內容的及時、新穎程度。在物理特性方面：（ㄧ）版式方面要大小適中。（二）圖文安排清楚明瞭、圖文並重。在內容特性方面：（ㄧ）正確性為首要條件，且表達正確比選用較簡單的字彙重要。（二）內容的組織與範圍上，題材的選擇與組織要能適合寫作時的預設對象。（三）索引與參照須清楚編製。（四）文字與內容要能由淺入深、由簡入繁，避免過多專有名詞的敘述。（五）能闡明科學原理、增進兒童的科學知識，培養正確科學態度和方法，進而更鼓勵研究創造的精神。（六）能啟發兒童對自然環境的興趣和關懷，引領孩子思考科學問題的興趣。

第三節科學史與科學教育

本節主要敘述科學史與科學教育的關係。以下依序分別就科學史的重要性、科學史的功能及科學史的呈現方式別敘述之。壹、科學史的重要性科學學習的本質具有以下特性：學生所要學習的科學概念，首先必須能夠在其長期記憶體中找到相關的基模（schema ）加以定錨（anchored）；學生所要學習的科學概念，常與其感官經驗或先前概念互相矛盾，並且在教學後不易產生概念改變。這種科學學習的特性，相當於 Piaget 所說的調適（accommodation），即改變先前的知識以適合新訊息的學習，這是相當困難的工程，與一般的「溫故而知新」的學習有很大的差異（洪振方，1997）。Matthews（1994）認為兒童在

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受教育前所具有的先備知識，或是一些天真的想法，與早期科學的想法是類似的；雖然不是所有學者都同意其說法，但部分學者認為由科學史的發展我們可以看出，學生有很多的迷思概念與科學史是相互平行的、學生對科學概念的再建構與科學革命的過程非常相似（Carey， 1985）。陳勇志、洪木利與林財庫（1998）指出，利用「過去的」科學史可以提供豐富科學知識發展的情境來幫助學生知覺到自己的觀念，同時並提供建構新概念的可能途徑。可知，學生藉由科學史中體會的各種經驗，是無法從其他各類科學活動中體會到的；而且科學史可以幫助學生瞭解科學知識發生了什麼改變？什麼時候改變的？以及為什麼改變？因此我們可以藉由融入科學史的教學，讓學生從科學史的角度去瞭解我們所知道的科學知識如何形成（Rogers， 1982）。貳、科學史的功能 Oldroyd（1977）認為利用科學史教學，有下列幾點優點：（1）一般說來，科學理論的歷史發展均相對應於該理論的邏輯結構，例如沒有原子的觀念，就不可能引介電子質子中子的發現；（2）由科學史可以瞭解科學家面對問題時的思考或實驗探究的歷程，有助於學生領悟解決問題的方法；（3）適當的科學史例子，可幫助學生領悟科學家創造的過程；（4）讓學生瞭解科學理論是持續的改變著，也因而使學生能開闊心胸，接受錯誤；（5）讓學生瞭解科學與社會之間的關係，縮小科學與人文的鴻溝。

Matthews（1994）、Roach & Wandersee（1993）認為科學史可以引發學生及教師學習科學的動機與興趣。Garrison & Lawwill（1993）則認為利用科學史，可以讓學生瞭解科學理論的暫時性與不確定性。Klopfer & Watson（1957）亦認為科學課程加入科學史的素材，能增加學生對於科學家及其工作的興趣和鑑賞。由前述可知，適度並審慎選擇科學史之閱讀材料運用於科學教育中是有其必要性的。

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參、科學史的呈現方式中華民國課程與教學學會「國小審定本教科書評鑑報告」（1999）中指出，整體而言，雖然教科書已開放，但仍無突破性具創意的編法，研究結果建議：「在教科書編輯和審查時，應注重科學態度、多元文化、科學國際觀、科學史…等內容及其正確性。」「科學史在文化上、通識理念及教育上都有其正面價值，不應成為懸缺課程。僅就教材而言，科學史呈現於教材之中可以是科學家生平事蹟的介紹、科學家創造發明故事、科學家創造發明及發現過程的說明、科學知識觀點的變遷、過去科學理論演變到今日的成因、過去科學家如何思考如何解決問題、科學發展中社會各因素的影響…等。」

Stinner & Williams （1993）提出可以故事的方式組織科學史的內容；首先是選出重要的中心概念，整理其歷史發展脈絡，以學生能了解的層次解釋科學家的工作，並發展一個敘述主要概念的故事，主要概念應根據科學史的發展來敘述，但是故事細節（如人物對話內容）可以虛構。傅麗玉（2001）指出，科學史的呈現方式、應注意的相關問題：（一）時空脈絡很重要，（二）人名譯名統一，（三）正確性很重要，（四）偽歷史的問題，（五）故事細節可以虛構。 Brush （1974）指出在科學教學使用歷史教材的時候，必須是有選擇性的。然而，是否「經過選擇的科學史就是一種假的歷史」？許良榮（1999）認為，真歷史與偽歷史的問題，並不在於歷史材料是否經過選擇，而是在於選擇的標準與方法。歷史材料的選擇是很困難的工作，必須考慮學習上的功能，避免只是「描述性歷史或是編年史的歷史」之外，也必須謹慎考慮歷史材料的「真實性」。歷史材料之真實性的探索不只包括年代、姓名、地點、事件，也包含對於歷史的詮釋。然而，歷史上的科學家包括很多國家，如何消化不同語文的第一手資料？許良榮（1999）認為，不妨讓歷史學家為科學史做詮釋，科教學者可以引用歷史學家的「第二手資料」。而科教學者在選擇歷史材料時，應至少參照、比較二位以上著作者的研究結果，再行判斷敘述，且宜採取較中性而非絕對性評價的敘述。此外，在科學教育上應注意對於「真歷史」之要求的主要目的是在於「意義的逼

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真」，而不在於「形式的逼真」。換言之，如果為了傳達科學史上概念轉換的深層意義，形式上的逼真應該可以被忽略。

第四節伽利略（Galileo Galilei）生平

本節所述伽利略生平，文中於每頁下方處，加註所引用資料之出處，並將所引用之參考資料列於參考文獻中。由於不同參考資料對於同一人物姓名、地名、書籍名稱，所譯之譯名各異，故於文中加註各譯名之原文。由於伽利略生於義大利，部分人名及著作原文為義大利文，因此如參考資料中加註義大利原文者，本文亦加註義大利原文。除義大利文外，其餘為求統一及一致，所加註各譯名之原文均採英文原文。關於伽利略（Galileo Galilei）生平之撰述資料甚多，許良榮（1999）曾指出，在選擇科學史材料時，應至少參照、比較二位以上著作者的研究結果，再行判斷敘述，且宜採取較中性而非絕對性評價的敘述。因此，研究者廣泛收集有關伽利略生平事蹟介紹之各版本傳記（參見表 2-1）。各版本所著墨重點各有不同，對同一事件之描述也略有相異之處。經了解各書作者及編著者之專業背景後，分別就天文學、物理學、哲學與宗教三方面，以下列三書為主要參考。

伽利略所著《星際信使》（Sidereus Nuncius,or,The Sidereal Messenger），由范龢惇（Albert Van Helden ）英譯、徐光台中譯。范龢惇為英國倫敦大學（University of London）帝國學院（ Imperial College ）科學史博士，建構了一個專門介紹伽利略的生涯與成就的網站「伽利略計畫」（The Galileo Progect，http://galileo.rice.edu/ ）。中譯者徐光台為美國奧克拉荷馬大學（University of Oklahoma ）科學史博士，著有《近代科學革命：由哥白尼至

牛頓》。二人分別撰文為序及導讀，文中對伽利略生平及天文發現多所論述。

伽利略所著《關於兩門新科學的對話》（Dialogues concerning Two New Sciences），由 Stephen Hawking 編著並導讀，Stephen Hawking 所作前言對伽利略生平有完整簡要的論述，並說明了伽利略《關於兩大世界體系的對話》（Dialogues on Two Word Systems，1632 年出版）一書寫作與出版的緣起、書

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內主要的理論觀點、出版後所引起之宗教審判，最後並論及伽利略一生最後的著作《關於兩門新科學的對話》對運動的研究及其在物理學上的貢獻。Stephen Hawking 為傑出的理論物理學家，同時也是英國皇家學會會員與美國國家科學院院士，所著《時間簡史》（A Brief History of Time）被譯為四十多種語言，是成功的科學史與科普作家。

在伽利略與哲學、宗教的關係上，主要參考 Stillman Drake 所著《伽利略》（Galileo）一書中。Stillman Drake 為加拿大多倫多大學的科學史名譽教授，翻譯了不少伽利略的科學著作，著有《 Galileo At Work: His Scientific

Biography》。該書譯者劉君燦為中央研究院科技史委員會委員。

研究者將伽利略之生平整理後分為六大部分。分別是（壹）時代背景（貳）童年時期與求學階段（? ）比薩大學（肆）帕度亞大學（伍）訪問羅馬（陸）哲學和科學之爭論（柒）與天文學家和神學家的爭執（捌）伽利略受審，茲仔細詳述如下：

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表 2-1 本研究「伽利略」生平史實參考資料表編號書名作者編/譯者出版社出版年參考範圍 1 星際信使（Sidereus Nuncius,or,The Sidereal Messenger）伽利略（Galileo Galilei）范龢惇英譯（Albert Van Helden）徐光台中譯天下遠見 2004 全書 2 關於兩門新科學的對話（Dialogues concerning Two New Sciences ）伽利略（Galileo Galilei） Stephen Hawking 編•導讀戈革／譯大塊文化 2005 全書 3 伽利略（Galileo） Stillman Drake 劉君燦聯經 1983 全書 4 伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator） Michael Sharratt 黃啟明譯牛頓 1996 全書 5 伽利略─揭開月亮的面紗 Jean-Pierre Maury 金志平譯時報文化 1996 全書 6 伽利略─宇宙論•物理學•天文學（GALILEO GALILEI：FIRST PHYSICIST） James MacLachlan 褚耐安譯世潮 2004 全書 7 發現科學—七大科學理論及大師 David Eliot Brody, Arnold R. Brody 范昱峰譯先覺 1999 P.43-- P.59 8 領導世界的科學巨人張慶文編廣達文化 2003 P.28-- P.36 9 世界科技英才錄•科學方法篇袁運開、王順義主編世潮 2002 P.45-- P.50 10 來自歷史的啟示：近代科學 15 例李慎、陳慶雲主編凡異 1994 P.1-- P.15 11 世界發明發現總解說（上）黃恒正譯遠流 1981 P.152 --- P.454 12 從故事看科學山田大隆王蘊潔譯世潮 2004 P.241 -

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P.256 13 自然科學概論潘永祥等五南 1996 P.59-- P.67 壹、時代背景在理解科學史的過程中，必須先了解當時的時空脈絡。因此先描繪在伽利略出生前的時空背景。古希臘時期，對理論與抽象能力的欣賞達到頂點，產生了美妙的數學、哲學以及政治管理的民主原理（註1）。至十三世紀時期，亞里斯多德學說主宰當時歐洲的學術界。他提供一個完整的知識領域，解釋人類對於知識了解的過程，這些內涵只須略作關鍵性的修正，就可以適用於人類理智已經了解或能夠被了解的每一件事，同時對於人的基督信仰留有尊貴的地位（註2）。在十三世紀時，大學中所講授的主要是傳承自亞里斯多德的自然哲學。但丁曾稱亞里斯多德為「智者之王」，從阿奎那斯（Aquinas)到伽利略的時代，學者一直如是尊崇亞里斯多德。如果一個人想要有所知曉，到達的途徑就是細心閱讀亞里斯多德的教科書，及閱讀對亞里斯多德著作的註釋。然而，亞里斯多德生在基督之前，因此被認為在某些方面犯了錯誤，但並不多，且神學家已經發現並改正了這些錯誤，一般認為亞里斯多德是哲王，而所有的知識都屬於哲學。亞里斯多德哲學的基礎是為了了解『為什麼事物會呈現出這種樣子，為什麼他們不是別的樣子，為什麼他們目前的樣子就是最好的樣子。』為了了解這幾個為什麼就必須穿透到事物之因中，掌握大自然中所有事件背後的最後目的。亞里斯多德以希臘先賢的研究為基礎，認為四個元素（地、水、風、火)和四種性質（熱、冷、乾、濕)是最基本的。而四種元素的自然位置也指定好了，重物下落、輕物上浮的自然傾向就是因為事物被移動後，總是要回到它們的自然位置所致。由這種建構好的邏輯法則，我們可以由觀察大自然中的結果而斷定它的原因，但原因只能由推理得知，而不能直接由我們的感官感覺出來。自然哲學就用如此的架構來解釋大自然中所觀察到現象的因果關係。 1 徐遐生（2004）。向現代科學方法首要的實踐者致敬。載於伽利略著，星際信使。p.10。 2 Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃

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論宇宙時，亞里斯多德將天空與宇宙的元素分開；他以地球為宇宙中心，火為宇宙最高一層，月亮所在的那一層則圍繞地、火層。而此外的天空，則由第五種質料----純粹物質（quintessence)組成個天體；這質料不像四元素，它不會變化，只會運動（locomotion)----均勻等速與完美元轉的運動。亞里斯多德的宇宙論是在托勒密（Ptolemy)的天文學中仍然可以成立，除了他的繞地等速圓運動被改成偏心圓的行星行星軌道以及週轉圓的運動；但在哥白尼（Nicolaus Copernicus)於 1543 年在其著作《天體運行論》（On the Revolutions of the Heavenly Spheres)一書中，亞氏宇宙論就不能成立了，因為哥白尼將地球拋離中心位置，使它繞日運轉，認為地球本身在動，與亞氏自然哲學的基本原理不符，因此，哥白尼體系與亞里斯多德自然哲學，必須有一者被放棄或大幅修改。哥白尼的學說由於欠缺證據而受到重挫。一位哥白尼學說的支持者布魯諾（Giordano Bruno)曾以異端罪名於 1600 年被宗教法庭在羅馬燒死。因為當時的社會正處於教會史上最焦慮不安的時刻。1517 年前後，日爾曼的宗教改革使羅馬教會困惑失措，所以在十六、十七兩個世紀採取了稱為「反改革」的防衛態勢。教會企圖召開全面會議，迅速終結新教和天主教的分裂。最後教皇保祿三世，即哥白尼《天體運行論》所呈現的對象，召集樞機主教、主教以及各界宗教領袖在特崙特（Trent)開會，地點正在義大利和神聖羅馬帝國交界處。從1545 年到 1563 年的 18 年間，斷斷續續的辯論、投票，終於擬定了一連串的諭令。大會還在 1546 年宣布「任何人不得依據自身的判斷，曲解《聖經》」，完全反對馬丁路德所堅持的個人詮釋《聖經》的權利。特崙特會議（Council of Trent) 通過的要點在1564 年伽利略出生那一年頒布。在歐洲文化史上，亞氏學說獨霸科學界四世紀之久。直到 1605 年至 1644 年間，許多書相繼在英國、義大利和法國湧現，使得大學中傳授的亞里斯多德自然哲學不得不廢棄。這些書的作者是培根（Bacon) 、伽利略（Galileo)和笛卡兒（Descartes)，這三個同一世代不同國籍的思想家，他們各自以堅實的基礎反對亞里斯多德學說。義大利是文藝復興的發源地，正值思想大解放時期。在當時，皇室或統治者對科學的贊助成為支持新科學的一股特殊力量，例如：哥白尼（N.Copernicus，

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1473--1543）為了尋求教皇對地動說的贊助，將他提出地動說的《天體運行論》的序言獻給教皇保祿三世（註3）。達•芬奇（Leonard da vinci，1452--1519）為此時期代表人物之一。他不僅是藝術家和工程師，還做過許多物理實驗，主張在科學工作中多進行實驗觀察（註4）。而「科學」在文藝復興時代，是不曾存在的職業，王宮裡通常像是奢華的總部，與知識毫無關係，但必須有奇人異士、宮廷禮儀、權謀鬥爭，比較像是政治環境（註5）。天文學方面，從十三世紀初至十七世紀中葉，基督教義下的「亞里斯多德— 托勒密」地心說的世界觀盤據了大學的博雅課程（liberal arts）（註6）。波蘭人哥白尼（N.Copernicus，1473--1543）主張日心說，公開向亞里斯多德的信仰者挑戰（註7）。在光學方面的發展，在十三世紀，為解決年長學者視力退化的閱讀障礙，將鏡片厚部置於讀物上，使得放大後的字較易閱讀，此即為放大鏡。十三世紀末葉，義大利工匠已經開始磨製薄的雙凸透鏡，並安裝在鏡框上，可戴於人的眼睛之前。到了十五世紀中葉，義大利的眼鏡製造業者也製造凹面的眼鏡來幫助近視的年輕人。然而，高曲度的凹透鏡在磨光時仍有困難。透過商販的流動，在 1500 年左右，凸透鏡與凹透鏡已在整個歐洲採用。在十六世紀這個階段，由於未能發展出強度落在合適範圍內的鏡片，因此尚未有具望遠鏡功能的工具出現（註8）。數學上，十三至十四世紀之間英國牛津大學的梅爾敦學院聚集了一批數學家，對運動的描述方法做過研究，他們提出了平均速度的概念，後來又提出了加速度的概念，不過他們從未用之於落體運動。關於落體的討論在伽利略 1589 年擔任比薩大學數學教授之前已經廣泛展開，並且已有人做過實驗，生活經驗與亞里斯多德學說不符。問題在於沒有人敢觸犯亞里斯多德理論。因為亞里斯多德的理論指的是下落物體的自然運動，即沒有媒質作用的自由落體運動，這是一種理想狀況。在沒有真空泵的十六世紀，誰都沒有可能真正做這個實驗。1544 年，有一位歷史學家記述有三個人對亞里斯多德的思想表示懷疑。他們注意到亞里斯 3 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。 p.26。 4 郭奕玲（1994）。伽利略的運動學研究。載於李慎、陳慶雲（主編），來自歷史的啟示：近代科學15 例。 p.2--4。

5 Melvyn Bragg（1999）。站在巨人肩膀上─史上最偉大的十二位科學家（On Giants’ Shoulders: Great Scientists and Their Discoveries from Archimedes to DNA）。周啟文譯。p.63。

6 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。 p.26。

7 郭奕玲（1994）。伽利略的運動學研究。載於李慎、陳慶雲（主編），來自歷史的啟示：近代科學15 例。 p.2--4。

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多德的意見與經驗不符。但書中沒有描述具體的實驗。義大利這股對亞里斯多德學說懷疑之風，可能對伽利略產生影響（註9）。伽利略並不是證明亞里斯多德認為落體速度與重量成正比為錯誤想法的第一人。裴洛旁那斯早在一千多年前就已經指出，還有許多中世紀的哲學家也說過。更近時期的班尼德提以及年史蒂文在荷蘭都曾經指出。但是許多亞里斯多德學派的哲學家仍然很滿意的繼續傳授得自亞里斯多德物理學的知識。僅僅經由觀察就評斷書中上所說對不對，並不是一件容易的事（註10）。在伽利略那個年代，許多人都十分膽怯，不敢超出亞里斯多德一步。當亞里斯多德的一些說法與事實不符時，他們寧可否定自己親眼看到的變化，而不肯觸動亞里斯多德的一根寒毛。伽利略曾於《關於兩大世界體系的對話》中指出：「這些人把亞里斯多德的話當作絲毫不能違抗的聖旨，好像宇宙始終像亞里斯多德說的那樣，而不是自然界要它成為的那樣。」在當時，對亞里斯多德的學說提出質疑，需要極大的勇氣（註11）。貳、童年時期與求學階段多數關於伽利略的傳記記載伽利略（Galileo Galilei）於 1564 年 2 月 18 日出生於義大利比薩（Pisa）的貴族家庭（註12）。然而亦有少數資料指出生伽利略的出生日期為 1564 年 2 月 15 日（註13）。父親溫參齊歐（Vincenzio Galilei，約 1520--1591）是位具有創造力和論辯天賦的音樂家，他激發了音樂上的ㄧ次革命，使理論和實用結合起來。母親雅曼提（Giulia Ammanati）是比薩人。伽利略是七個小孩中的老大（註14）。（參見圖 2-1 伽利略家庭關係圖） 9 郭奕玲（1994）。伽利略的運動學研究。載於李慎、陳慶雲（主編），來自歷史的啟示：近代科學15 例。p.2--4。

10 Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃啟明譯。p.57。

11 陳敬全（2002）。伽利略— 轉變亞里斯多德思想方法的物理學家。載於袁運開、王順義（主編）。世界科技英才錄•科學方法篇。p.46。

12 Stephen Hawking（2005）。伽利略生平與著作。載於伽利略著，關於兩門新科學的對話。p. 15。 13 徐國禮、秦荃田、孫淑蘭、王順東（2003）。著名科學家和他的貢獻。p.103。

14 Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃啟明譯。p.29-30。父親溫參齊歐 Vincenzio Galilei 母親雅曼提 Giulia Ammanati 長子伽利略 Galileo 次子班尼迪托 Benedetto 次女安娜 Anna 三子米蓋朗基羅 Michelangiolo 長女維吉尼亞 Virginia 三女莉維亞 Livia 四女愛蓮娜 Elena

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? 2-1 伽利略家庭關係圖

伽利略曾在維迪巴迪（Via dei Bardi）學習拉丁文，十歲時全家由比薩（Pisa）搬到佛羅倫斯，他就被送到位在瓦隆布魯索（Vallombaroso）的古老的凱馬度爾斯（Camaldolese）修道院，成為教會的見習僧，並跟從一位教士學習邏輯學。但是伽利略的父親希望兒子成為醫生，比學數學或音樂在生活上更有保障，於是他離開了位於瓦隆布魯索的修道院，不再是教會系統的見習人員（註15）。但仍繼續在佛羅倫斯跟隨卡麥多里斯（Ccmaldolese）的教士學習（註16）。直到 1581 年他獲准進入比薩大學就讀醫學系為止（註17）。伽利略在比薩大學的生涯以忤逆教授而出名（註18）。因為他不時質疑亞里斯多德和古希臘醫者蓋倫（Galen，129─199）留下來的學說（註19）。根據傳說，伽利略在大學攻讀醫學時，有ㄧ日從學校來到一座大教堂，看見修理工正在修理教堂的大掛燈，就在修理工鬆手時，大掛燈開始擺盪起來，引起了伽利略極大的好奇心，於是對大掛燈又作了仔細的觀察，並用自己的脈搏次數來記下大掛燈擺動一個來回所用的時間；進而斷定大掛燈來回擺動的週期與擺動的弧的大小無關，也與錘的重量無關，並將這一發現用於醫學，製造了「脈博計」 15 Stillman Drake（1983）。伽利略（Galileo）。劉君燦譯。p.23。

16 Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃啟明譯。p.30─31。

18 Stillman Drake（1983）。伽利略（Galileo）。劉君燦譯。p.23。

19 David Eliot Brody, Arnold R. Brody（1999）。發現科學— 七大科學理論及大師。（范昱峰譯）。 p.46。

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（註20）。然而，亦有史學家指出，1602 年伽利略在帕度亞大學任教時進行單擺研究實驗，啟發了他的朋友薩托里奧（Santorre Santorio）發明一種作醫學診斷用的脈搏計，這曾被誤認為是伽利略學生時代的成就（註21）。伽利略因為發現鐘擺的等時性而出名，關於發現的過程還有ㄧ種說法，是他發現鐘擺等時性時只有十九歲，還是比薩大學醫學系的學生，有ㄧ次參加比薩教堂的彌撒，教堂是透天的高樓，風很大，大教堂中央的大水晶燈隨著風搖晃，伽利略用自己的脈搏代替時鐘，計算了水晶燈來回晃動的時間，然後，他又做了進ㄧ步的實驗，不久，就發表了等時性的原理；專門研究伽利略物理學的研究家豐田利幸先生在調查後發現，伽利略到底看到的是怎樣的水晶燈，或者當時是否真的有水晶燈，如今無從考證，豐田先生推測，應該是伽利略看到水晶燈晃動時，突然產生了靈感，回到家後，用大小兩個不同的鐘擺進行實驗，進而確認等時性原理；應該不是在大教堂內，一邊抬頭看著水晶燈，一邊測量自己的脈搏的情況下發現的（註22）。在認識多斯加尼（Tuscany）宮廷數學家里奇（Ostilio Ricci，1540-1603）後，伽利略的興趣落在數學與哲學，醉心於歐幾里德與阿基米德的數學作品。里奇讓學生學習測量的數學技巧和透視學，將伽利略帶進應用數學的生涯（註23）。伽利略於 1585 年離開比薩大學時並未獲得學位。他對某些固體重心的探討，超越了阿基米德的成就（註24）。離開大學後有幾年時間，伽利略在佛羅倫斯和西那（Siena）做私人教師教授數學（註25）。1586 年，伽利略有一篇以義大利文寫成的簡單論文，描繪液體靜壓秤（hydrostatic balance）的構造，解釋如何在空氣中及水中測量純金屬的重量，和如何找出合金成份的步驟。這篇小論文獨到之處在於精密測量的方 20 徐國禮、秦荃田、孫淑蘭、王順東（2003）。著名科學家和他的貢獻。p.104-105。 21 Stillman Drake（1983）。伽利略（Galileo）。劉君燦譯。p.35，。 22 山田大隆（2004）。從故事看科學。王蘊潔譯。p.246--247。

24 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。p.24。 25 Stillman Drake（1983）。伽利略（Galileo）。劉君燦譯。p.25。

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法。伽利略在 1587─1588 年所做的物體重心測量更接近阿基米得的理想。就是這項成就使他獲得其他數學家的注意，為他開啟學術研究的大門（註26）。參、比薩大學 1589 年 11 月，伽利略在弗羅倫斯的麥第奇家族統治下的比薩大學擔任數學教師，開始教學與研究生涯，年薪 60 金幣（註27）。關於伽利略的比薩斜塔實驗，傳說紛云。伽利略在《關於兩門新科學的對話》中並沒有提到他在比薩斜塔做過實驗。有關這個實驗的傳說大概來自他晚年的學生維維安尼（ Viviani ， 1622--1703）在《伽利略傳》中的一段不準確的回憶（註28）。肆、帕度亞大學 1591 年父親過世，身為長子的伽利略成為一肩擔起家用的一家之主。伽利略在 1592 年 9 月轉到威尼斯共和國管轄的帕度亞大學擔任數學教授，年薪增為 180 金幣，可是仍然入不敷出。於是他採用三種方式來增加收入。包括：擔任學生家教、為遠道學生提供膳宿，以及開設製造儀器的小型工廠。工廠主要是發明與簡化科學儀器，例如幾何羅盤，然後銷售以增加收入。1606 年並出版《幾何及軍用羅盤使用說明》。當伽利略於 1609 年 5 月，聽到前一年有人發明了一種可使遠處物體像位於近處那般清楚的儀器後，伽利略不會坐失這項可以增加收入的良機。1609 年 8 月時，伽利略改良的望遠鏡的放大倍率已可達 8-9 倍。8 月下旬，他邀威尼斯共和國的總督與議員到港口的高塔上，觀賞「察諜鏡」的表演秀。一艘由遠處全速駛向港口，在察諜鏡（spyglass）觀察到的兩小時後，高塔上的人才能以裸眼看到，展現出察諜鏡對維護維尼斯港安全的價值，讓與會嘉賓印象深刻（註29）。【注釋：『望遠鏡』這個名詞誕生於 1611 年（註30）。】

26 Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃啟明譯。p.44─45。 27 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。p.24。 28 郭奕玲（1994）。伽利略的運動學研究。載於李慎、陳慶雲（主編），來自歷史的啟示：近代科學15 例。p.4-6 於此部分有詳盡的查考說明。 29 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。p.25。 30 徐光台（2004）。伽利略天文發現的脈絡。載於伽利略著，星際信使。p.39。

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1609 年 11 月，伽利略將望遠鏡的倍率改到 20 倍，觀測的對象轉向夜晚的月亮，發現它並不像基督教義下的亞里斯多德宇宙論所論述，是一顆完美的天球。根據當時盛行的亞里斯多德的地心說宇宙論，天域是完美不變的，天體是絕對光滑的球體。當伽利略用 20 倍率的望遠鏡檢? 月球時，月球看起來不是光滑的，而是崎嶇不平的。伽利略對此所下的結論是，就像地球表面一樣，月球表面充滿了高山、山谷，以及平原。1610 年 1 月 7 日，伽利略將備率改良成 30 倍的望遠鏡朝向木星，發現它兩旁的小星星。13 日首次見到木星旁有四顆星星。最初他認為那些小天體是恆星（fixed stars），不過，它很快的發現他們像行星般，只出現在黃道。伽利略並不是第一個利用望遠鏡觀測月亮的人，英格蘭的哈利特（Thomas Harriot，1560─1621）於 1608 年 8 月 5 日曾以一架六倍率的望遠鏡望向地球，並繪製了月球表面的圖形，雖然哈利特在數學和物理學上是重要的創新者，但是並未將他的新發現出版，而伽利略觀測並描繪月球經歷的位相，留下了至少 8 幅繪圖，並於 1610 年 3 月出版了「星際信使」（Sidereus Nuncius）一書（註31）。書中先簡單介紹望遠鏡的發明時機與構造，然後說四項觀察：一、月球表面有凹凸。二、發現了更多恆星。三、銀河是許多星星的集合。四、發現木星的四顆衛星（註32）。 1610 年 7 月底時，伽利略觀測到土星不僅是一顆星，而是由三顆星星幾乎彼此相接排成一列，從未移動或改變彼此之間的位置；而且他們位於沿著黃道的一直線上，居中者約是兩旁的三倍大。對於這個新發現，伽利略希望保密，好使他能夠在「星際信使」計畫的新版中宣布。同時他將新發現藏在一個字謎（smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras）之中。在還沒有科學期刊發表科學論文之前，這是一項為了確保優先權相當有效的設計。伽利略又進一步改良望遠鏡，但即使他最好的望遠鏡也不足以顯示當時相當狹窄的土星環，這個問題耗時近半世紀才得以解答（註33）。 31 伽利略（2004）。星際信使。p.105─122。范龢惇（2004）。歷久彌新的科學作品。載於伽利略著，星際信使。p.67─70。

Michael Sharrat（ 1996）。伽利略：近代物理學的奠基者（GALILEO:Decisive Innovator）。黃啟明譯。p.2。

32 伽利略（2004）。星際信使。

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1610 年 9─12 月，伽利略觀測金星的位相變化，發現金星經歷了像月球一樣的位相變化，這個現象可成為支持哥白尼證據的強力論證。他寫信給多斯加尼宮廷在布拉格的外交使臣朱利亞諾•麥第奇（Giuliano de Medici），同時將發現再次藏在字謎之中（註34）。伍、訪問羅馬（耶穌會數學家的認可） 1611 年 3 月 29 日，伽利略抵達羅馬，成為多斯加尼大使家中的貴賓，受到熱烈而隆重的歡迎。他訪問羅馬的目的是想要辯護他所發現的現象完全為真實。多斯加尼大使帶領伽利略晉見教皇保羅五世（Pope Paul V）（註35）。教皇保羅五世私下接見他，依照慣例，謁見時必須跪下，可是教皇不讓他這麼做，表示相當器重他。 1611 年 3 月 19 日，羅馬學院的院長樞機主教貝勒明致函耶穌教會的數學家，諮詢他們對伽利略發現的看法。這是一群天主教會自己的專業數學家，他們確認望遠鏡是一項真正的科學儀器，並進而在羅馬學院榮耀伽利略，在麥爾寇特發表的演講中，表達了他同意伽利略的發現。在訪問羅馬的期間，伽利略運用自己的望遠鏡向一群具影響力的人士展示他的發現。在諸多接受邀宴的場合中，其中一次是由崔西（Federico Cesi，1585 ─1630）王子負責，他是蒙提瑟絡侯爵，也是一個科學學會─山貓學會（Accademia dei Lyncei）的創始者。（山貓行動敏捷凶猛，目光銳利，以此命名，比喻科學力量之深刻有力。）該學會是由當時意大利第一流科學家組成的學術團體，是科學發展史上第一個有影響的科學組織。由於伽利略的學術成就和聲望，被選入該學會，成為第六名會員。該學會崇尚自然與數學的研究，並在經費上支持各項研究與出版。1611 年初時，這學會只有五位成員，在 4 月 11 日向伽利略致敬的宴會中，伽利略受邀加入成為第六位成員。此後，他在著作的封面上，總是讓人在姓名後面註明“Linceo”（大山貓）字樣，書也都將帶有學會的徽記（註36）。宴會中，伽利略的儀器被命名為「望遠鏡」（telescopium），這個詞語可能是由 34 范龢惇（2004）。對星際信使的接納。載於伽利略著，星際信使。p.191─194。

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希臘詩人與神學家德思米阿尼（John Desmiani，卒於 1619 年）所發明的。此時，望遠鏡作為一項儀器的有效性已經受到充分的證實。於是論證轉而環繞著對它所揭露的現象所做的詮釋打轉。陸、哲學和科學之爭論 1611 年 7 月，貴族好友薩爾維提邀請伽利略參加一場宴會，與會者包括數位哲學家。晚宴中，話題轉到亞里斯多德的物質形態論。伽利略詳細記錄下當時的狀況：ㄧ位哲學家說，低冷的溫度能使物質凝結，冰塊即是由水凝結而成。我懷疑這種說法，反駁道：「我們應該稱冰塊為輕化水。因為凝結使物質變重，但冰塊能浮在水面上，所以冰塊比水輕。」那位哲學家反駁說：「不對，冰塊能浮在水面上，不是因為它比水輕，而是因為它的形體較平、較寬。」對於這項說法，我提出兩點質疑：「第一，任何形狀的冰塊都能浮在水面上，不單只是扁而薄的冰塊。第二，你認為冰塊的密度比水大，不妨試著將冰塊壓入水面下，看它會不會浮上來。」對方答不出話來。那位哲學家又指出，如果你用寶劍的劍面擊水，會覺得有ㄧ股阻力；如果你用劍刃擊水，很容易破水而入。伽利略反駁說：「那是因為物體的形狀影響它水中運動的速度，所以劍刃能輕易破水，這種現象與物體漂浮或沉沒無關。某種物質如能以球形沉入水中，那麼它成為任何形狀都能沉入水中。」在場的哲學家憤恨不平，因為伽利略不只挑戰他們的漂浮理論，更褻瀆他們心目中的神衹─亞里斯多德。這次晚宴桌上的口舌之爭，很快的變成一場公開論戰。伽利略的宿敵哥倫貝立即加入反對陣營。哥倫貝宣稱它能證明物體是否能漂浮水上與形狀有關，黑檀木就是最好的例子，它的比重比水多ㄧ點。球狀黑檀木會沉入水底，但是黑檀木片卻能浮在水面上。哥倫貝挑戰伽利略就這個主題公開辯論。科西摩大公爵適時介入，他認為兩個學者公開辯論，將演變成潑婦罵街的醜劇，命令伽利略不得參加。伽利略寫了ㄧ篇文章，說明飄浮理論爭議的始末，並

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要求公爵給他機會在宮廷內舉行一場辯論會，以證明公爵的宮廷數學家並非草包。

宴請樞機主教的晚宴在 1611 年 10 月 2 日舉行。其中一位樞機主教 Maffeo Barberini 向來支持伽利略。Maffeo Barberini 出身佛羅倫斯貴族，家世顯赫，於 1623 年成為教皇烏爾班（Urban）八世後，他始終對伽利略照顧有加。但是另ㄧ位樞機主教曼圖公爵（Duke of Mantua）之子，卻是亞里斯多德的忠實信徒。宮廷辯論會高潮迭起，雙方脣槍舌劍互不相讓，結果沒有明顯勝利的ㄧ方。雖然兩位學者都認為自己在貴賓面前的表現勝過對方。宮廷辯論會結束之後，伽利略舊疾復發，前往薩爾維提的莊園休養。伽利略利用冬季寫成漂浮理論的書。這本書以阿基米得的觀點為基礎，其觀點能解釋所有的漂浮現象，例如，密度比水小的物體能浮在水面上，是因為水能支撐體積與水相同、重量卻較小的物體。

伽利略將這本書取名《探討浮在水面上的物體》（Discourse on Bodies that stay atop water or move eithin it ,又名為 Bodies in Water）內容包括各種飄浮理論的討論，以及他做過的各種實驗，並詳細介紹阿基米德的理論，關鍵點更以數學理論和演算加以詮釋。《探討浮在水面上的物體》於 1612 年春天發行。這本書以義大利文寫作，此後伽利略的著作幾乎都以母語書寫。當時大多數學者都以拉丁文寫作，伽利略開風氣之先，不用拉丁文，以義大利文書寫，目的在引發普羅大眾對科學的興趣（註37）。在羅馬停留的這段期間，伽利略曾向人顯示太陽黑子的現象，1612 年，他捲入與日爾曼耶穌會士薛奈爾（Christoph Scheiner，1573─1630）關於太陽黑子性質的爭議。薛奈爾曾於 1611 年 1 月在德國出版了《關於太陽黑子的信》。薛奈爾力圖挽救太陽具完美性的神聖觀念，而辯稱黑子不在太陽的表面上，而是經過太陽前邊的小行星的黑影（註38）。伽利略起初在幾封信中作了答覆，接著在《關於太陽黑子的歷史和論證》一書中討論，此書於 1613 年 3 月出版。他先證明黑子接近太陽邊緣時會變的扁平，接著得出結論，說黑子是緊貼在太陽表面的雲，它們靠近邊緣時變得越來越薄，幾乎像線條一樣，那是因為我們從側面看它的緣故。當然，我們現在知道，太陽黑子並不是緊貼在太陽表面的雲，而是太陽 37 James MacLachlan（2004）。伽利略─宇宙論•物理學•天文學。褚耐安譯。p.77─79。 38 范龢惇（2004）。對星際信使的接納。載於伽利略著，星際信使。p.194─198。