「板橋模式」內涵之探討－以1970年代台灣國民小學自然科學實驗課程為中心

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(1)國立臺灣師範大學科學教育研究所博士論文. 指導教授：劉湘瑤博士. 「板橋模式」內涵之探討-以 1970 年代台灣國民小學自然科學實驗課程為中心. 研究生：吳智惠. 中華民國一百零一年一月. 1.

(2) 目. 次. 第壹章緒論.....................................................................................................................1 第一節研究動機 ......................................................................................................... 2 第二節研究目的 ......................................................................................................... 3 第三節名詞界定 ............................................................................................................................ 3 第四節研究範圍與限制 .............................................................................................................. 5 第貳章文獻探討.............................................................................................................6 第一節台灣省國民學校教師研習會創立過程與宗旨 ..................................................... 7 第二節自然科學課程實驗研究計畫--「板橋模式」 .................................................... 10 第三節歷史背景 .......................................................................................................................... 12 第四節六十四年我國科學課程 .............................................................................................. 15 第五節五十七年與六十四年科學課程比較 ...................................................................... 32 第六節美國 ESS、SAPA 以及 SCIS 三大課程 ................................................................. 34 第參章研究方法...........................................................................................................48 第一節口述歷史 .......................................................................................................................... 48 第二節研究流程 .......................................................................................................................... 54 第三節訪談人物 ....................................................................................................... 56 第四節訪談大綱 ....................................................................................................... 59 第五節資料收集 ........................................................................................................................... 63 第六節資料分析 .......................................................................................................................... 65 第七節研究的信度與效度……………………… ..……………………………….73 第八節研究者的研究觀點與立場………………………………...……………….76 第肆章「板橋模式」－國民小學科學教育課程實驗研究計畫推動緣起…............78 第一節「板橋模式」推動的時代背景………………………………………….....81 第二節「板橋模式」新課程的革新目標………………………..………………...87 第三節主導「板橋模式」的人物與相關機構………………………………..…...93 2.

(3) 第四節出國考察對「板橋模式」建立的影響…………………………….……. 100 第伍章研究發展………………………………………………………..…..…….103 第一節研究小組研發實驗課程…………………..……………………………....104 第二節編輯小組發展實驗課程內容…….………….……………………………121 第三節工作小組協助實驗課程研發與推展…...………………………………...142 第陸章新課程實驗與推廣………………………………………………..……. ...146 第一節新課程進行大規模實驗…………………………………………………..147 第二節新課程的推廣…………………………………………………………..…149 第柒章研究結論與建議…………………………………. ………………...……..160 第一節研究結論…………………………………………………………………..160 第二節建議………………………………………………………………………..164 參考文獻 .....................................................................................................................167 中文部分 .................................................................................................................167 英文部分 .................................................................................................................170. 3.

(4) 附錄 .............................................................................................................................173 附錄一：受訪人員代號以及編碼表...........................................................................173 附錄二：教育部檔案應用簽收單...............................................................................174 附錄三：教育部書函調閱檔案乙案..........…………. ..……………………...…..176. 4.

(5) 表. 次. 表 2-1：一至六年級各科每週授課時數與學期總授課週數分析表 ......................29 表 2-2：化學科單元綱要及活動單元分析表 .................................................... 30-31 表 2-3：五十七年與六十四年科學課程比較表 ................................................ 32-33 表 3-1：受訪人員代號及編碼表 ..............................................................................57 表 3-2：主題分析作業表單 ......................................................................................67 表 3-3：「SAPA 課程」主題領域內的關係形式表 ...............................................69 表 3-4：「出國考察」主題領域內的關係形式表 ..................................................69 表 3-5：文件資料補述口與訪談資料表 ..................................................................71 表 3-6：文件資料考証口與訪談資料表 ..................................................................72 表 5-1：十三個過程方法在各年級的單元活動分配表 ........................................111. 5.

(6) 圖. 次. 圖 2-1：科學實驗課程哲學理念 ..............................................................................18 圖 2-2：科學概念組織結構圖 ..................................................................................21 圖 3-1：研究流程圖 ..................................................................................................55. 6.

(7) 「板橋模式」內涵之探討－以 1970 年代台灣國民小學自然科學實驗課程為中心. 吳智惠論文摘要本研究目的在探討「板橋模式」的內涵-1970 年代國內首次以課程實驗計劃方式，進行小學自然科學課程的研究發展，由於此計劃樹立我國課程研究發展模式的典範，對於日後相關課程研發有深遠的影響，因此引發進行本研究的動機。為了達成研究目的，本研究設計採用口述歷史研究法，研究者依據相關文書資料發展訪談大綱，以訪談大綱作為探究研究目的的研究工具，向參與此計畫的教育界耆老們進行訪談，蒐集多位耆老的口述資料後，以口述資料做為本研究資料分析主要來源，再引入關鍵文件資料進行補述與考證作業，彙整分析相關資料後，最後完成本研究結果報告。研究結果顯示，理想的自然科學課程發展模式－「板橋模式」的內涵在於（一）建構完整的自然課程發展哲學基礎、（二）由小學教師負責教材編輯、（三）落實完整的課程研發過程，包含研究、執行和評估工作、（四）新課程進行大規模的實驗，落實「尊重學生」的精神。本研究報告內容力求周詳地陳述 1970 年代台灣國民小學自然科學實驗課程之發展歷程與相關後續推廣工作的進行，藉由探究「板橋模式」的內涵以期能作為往後我國課程研究發展的重要參考資料。. 7.

(8) 第壹章. 緒論. 隨著國家經濟發展的需求與社會型態的轉變，肩負國民基本素質養成責任的教育機構，需要適時的調整課程規劃，「課程必須與時俱進」的觀念獲得相當普遍的認同（Anderson & Rogan, 2010、Marion, 2003、Mcdermott, 2006）。回顧國內科學教育課程發展的紀錄，在臺灣教育發展史料彙編科學教育篇（台灣省政府教育廳，1991）中，記載台灣近代科學教育發展史，書中相關史料的呈現方式是按照各個時期，各級教育發展方針所規劃的目標，逐項陳列加以記載，內容包含相關主管機關、專責發展機構、以及預算經費的編列費細目等等資料。相關研究還有側重在美援時期(1951-1965)，美國經費的援助下我國中等科學教育的發展歷程紀錄（傅麗玉，2006），以及在美援時期，東西方文化差異與當時政治氛圍下，對於科學教育發展所造成的影響（傅麗玉，2008）。閱讀這類型的課程發展史料，不難察覺編輯內容所引用資料多數來自官方文件，這些文件具有相當的信效度，但是從這些史料所能解讀到的訊息，側重在以宏觀的歷史視野，紀錄與省思我國科學教育課程發展的歷程。在眾多教育大事紀當中，其中一項研究計劃－「國民小學科學教育課程實驗研究」簡稱「板橋模式」是國內首度進行大規模的課程實驗研究計劃，計畫內容包括課程研究、教材編寫、教學設計、教具製作、教學實驗等，全面的、有系統的、具長期發展性的課程研究計劃，此計劃的規模、研究設計的完備以及對我國教育影響的廣度與深度，長久以來廣為科學教育界學者與教育耆老所推崇。何為「板橋模式」？啟動此課程研究發展的動力為何？影響課程發展方向背後的諸多因素為何？當時社會氛圍為何？新課程能對當時科學課程問題的解決有何助益？新科學課程的價值何在？等等疑惑逐漸浮現。既然此計劃對我國國民教育的影響深遠，再加上關於這個議題完整且深入的研究報告，至今仍然付之闕如，顯然這是一個值得深入探討研究的範疇。有鑑於此，本研究採用口述歷史研究法探究「板橋模式」作為研究主軸，進而瞭解「板橋模式」的內涵。. 8.

(9) 第一節研究動機民國六十一年教育部委託台灣省國民學校教師研習會承辦的「國民小學科學教育課程實驗研究計畫」簡稱為「板橋模式」，對往後我國的教育發展有什麼樣的影響？文獻指出「板橋模式奠定我國產生各級學校科學課程的模式，在我國科學教育史上留下燦爛的一頁」（魏明通，1986）、「板橋模式為我國科學課程之典範，對我國國民科學素養之提高，科技人才之培育，實有莫大貢獻」（楊冠政， 1986）、「研習會在科學教育研究工作上，十幾年來從「零」開始，默默耕耘、播種、開花、結果，現已全國普遍實施，塑造出一個「板橋模式」，成為台灣教育界一個流行而亮麗的名詞，更重要的是在國民教育史上，寫下光輝而不朽的新頁」（黃季仁，1986）、「實驗教材經過小型實驗試教後修訂，再做大型實驗試教後再修訂的步驟才完成教材的編制，這樣的編制課程教材編寫方式，不但是國內首次採用這種方式，全世界也是第一次把這種理想的教材編制方式付諸實施」（黃敏晃，1986）。由上述的內容可以窺見「板橋模式」的影響力不僅只在教育方面，還涉及國民素質的提升與國家社會的進步。在許多教育界耆老的眼中「板橋模式」是課程理想的編制方式，何謂「理想的教材編制方式」？在什麼條件下編制而成的課程，才能稱的上是「理想」？進一步啟人疑竇的問題是實際的課程編製過程為何？此一實驗課程計畫的推行，對往後國內課程研究發展的影響為何？目前國內是否有任何的研究報告，能呈現整個課程編制的發展歷程，根據研究者進行初步史料搜尋發現，我國至今尚無相關的研究報告專責機構典藏各種相關文史資料，導致當年紀錄課程發展歷程許多文件、檔案資料以及研究發展參考書目，如今分散全國各地；加上國人欠缺維護史料的素養，相關資料殘缺不全。基於時空環境的變遷與老成凋零等諸多考量，因此有關理想的教材編制方式「板橋模式」的專研，在此時此刻不容怠忽，需要立即著手進行。. 9.

(10) 第二節. 研究目的與研究問題. 本研究目的為探究樹立我國課程研發精神典範－「板橋模式」的內涵，針對 1970 年代台灣國民小學自然科學實驗課程的研究發展情況進行探討。針對研究目的本研究想要探討的研究問題有：（一）推動「板橋模式」自然科學課程研發計畫的緣起為何? （二）此課程研究發展計畫在板橋教師研習會的執行情況為何? （三）研究成果在全國各地進行大規模實驗與新課程推廣的情況為何？本研究目的為探究「板橋模式」的內涵，意即在於針對上述問題提出完備且詳盡的答覆。. 第三節. 名詞界定. 本節內容將針對研究相關之課程專有名詞提出說明，這些名詞包括「板橋模式」、ESS、SCIS、SAPA，茲分述如下：一、「板橋模式」：民國六十年教育部委託台灣省國民學校教師研習會成立科學課程研究委員會，委員會成員匯集科學學科專家、心理學家、課程專家、教育行政人員、小學教師等，從事科學課程研究實驗工作，其研究歷程詳盡且完備，首先從國內外資料蒐集做起、歷經教材翻譯、分析國外著名科學課程、研擬教材大綱、設定教學單元、編寫單元教學活動、進行小規模教學試敎（實驗小學配合教學試敎）與修訂、初步編寫完成的實驗教材進行大規模試教，在分別在全國各地抽樣選定山地、海濱、鄉村、城市各類型學校總共三十一所（第一次實驗）與四十八所（第二次實驗）國民小學，進行兩次實驗，實驗結果修訂後送國立編譯館，再經一年試敎後被採用為國定本。此課程實驗計劃研發結果影響民國六十四年公佈的小學自然科課程標準，並進一步將此計畫研發的教材於六十七年全國推行，經過「實驗」的過程產生一個 10.

(11) 課程標準，發展出新的課程內容即稱為「板橋模式」，此課程研究發展為國內課程發展之首創，進而樹立我國課程發展的典範。二、Elementary Science Study [ESS]名詞譯文有數個版本，列舉如下：初等科學研究（陳建勳，1973）、基本科學研究課程（科學教育課程實驗研究六十三年度工作報告書，1974）、科學課程研究計畫（美國中小學新科學課程編制概觀，年份不詳）、小學科學研究（鐘聖校，1995）、初級科學研究課程（魏明通，1973），研究者蒐集各種翻譯名稱，經過分析比對原始資料，及權衡中文譯名的資料來源權威性，選定適合的翻譯名稱「初級科學研究課程」作為本研究 ESS 的翻譯名稱。. 三、Science Curriculum Improvement Study [SCIS]名詞譯文有數個版本，列舉如下：科學課程改進研究（陳建勳，1973）、小學科學課程改進研究（科學教育課程實驗研究六十三年度工作報告書，1974）、科學課程改進計畫（美國中小學新科學課程編制概觀，年份不詳；魏明通，1973）、科學課程改進研究（鐘聖校，1995），在本研究選定「科學課程改進研究」作為本研究 SCIS 的翻譯名稱。. 四、Science ─ A Process Approach [SAPA], sponsored by the American Association for the Advancement of Science [AAAS]名詞譯文有數個版本，列舉如下：美國科學促進會重視科學研究過程之課程（陳建勳， 1973）、美國科學促進會的小學科學─活動過程教學（科學教育課程實驗研究六十三年度工作報告書，1974；魏明通，1973）、科學教學改進計畫（美國中小學新科學課程編制概觀，年份不詳）、科學─過程探討研究（鐘聖校，1995），在本研究選定「小學科學─活動過程教學」作為本研究 SAPA 的翻譯名稱。. 11.

(12) 第四節. 研究範圍與限制. 根據研究目的，釐清本研究範圍與限制如下所述：一、本研究探討範圍從民國五十九年國民小學科學教育考察團開始至民六十七年國小自然科學新課程實施，其中最主要的內容將集中在探究「板橋模式」是如何建立以及新課程研究發展實際歷程為何。二、研究結果除了說明「板橋模式」即國小科學教育課程實驗研究與發展情況，近一步還包含新課程在全國推廣的相關情況。. 12.

(13) 第貳章文獻探討「板橋模式」課程實驗研究計畫是由教育部委託台灣省國民學校教師研習會（簡稱板橋教師研習會），在本章第一節對於研習會的創立與創會宗旨進行介紹；第二節內容是彙整文獻探討的結果，介紹何為「板橋模式」；基於「課程的發展必須與時俱進」的理念，因此任何課程的改革必然受到當代的時空背景影響，在第三節內容呈現當時國內的社會氛圍與國外（主要是美國）科學課程改革潮流；「板橋模式」的實驗成果對民國六十四年教育部公告新課程標準造成什麼樣的影響，在第四節將有進一步說明；為了突顯新課程的特色，在第五節內容將以表格陳列方式，對照民國五十七年舊課程與六十四年新課程的差異；由於實驗課程的內容深受當代國際科學課程革新運動的影響，其中影響「板橋模式」最劇的是美國 ESS、SAPA 以及 SCIS 三套課程，在文獻探討對於三套課程的發展歷程、理論基礎與教材及教學設計內容將在第六節進行介紹。本章的內容將有六個主要的討論方向，第一節內容包括介紹台灣省國民學校教師研習會的創立過程、創會宗旨；第二節介紹自然科學課程實驗研究計畫－「板橋模式」；第三節是關於課程改革發生時，國際科學教育潮流與國家社會環境的歷史背景介紹；第四節介紹我國六十四年科學實驗課程；第五節為民國五十七年舊課程與六十四年新課程的差異；第六節為美國 ESS、SAPA 以及 SCIS 三大課程的介紹。為求文獻內容無所遺漏，探討內容涵括上述幾個階段，各階段詳述如下。. 13.

(14) 第一節台灣省國民學校教師研習會創立過程與宗旨依據相關資料顯示研習會於民國四十五年五月十日正式成立，會址在台北縣板橋浮洲里大嵙溪(大漢溪)畔。籌備人為當時教育部長張曉峯(其昀)先生，張前故部長設立研習會宗旨。創會後首任研習會主任為當時國內知名教育專家高梓女士 1（時任新竹師範附小校長），高梓女士承襲研習會宗旨，進而建立研習會課程組織制度。前研習會主任崔劍奇於〈創會三十年紀念專刊序言〉陳述創立經過，. 本會於民國四十四年八月一日奉教育部令開始籌備工作，原定名為「教育部國民學校教師研習會」。後因中央經費困難，且以教師研習可由省辦理，乃改為「台灣省國民學校教師研習會」。由省教育廳呈報省府，提省議會通過，即於民國四十五年五月十日正式成立。（台灣省國民學校教師研習會，1986，頁 9）. 研習會創會宗旨由本會籌備及催生人張其昀前故教育部長，在所撰「十年教訓」文中指出奉總統蔣公訓示「建國本源」為本會創辦宗旨，「國民學校教師研習會實為中國文藝復興第一要務，要將孔子的六藝精神，在二十世紀從新發揚光大起來」〈台灣省國民學校教師研習會，1986〉。首任主任高梓女士，本其對教育豐富且深厚的資歷，以及辦理基層教育工作之寶貴經驗，建立起一套國民學校教育人員的在職進修制度。. 1.首任研習會主任為高梓女士字仰喬，民國四十四年七月籌備本會，領導會務十三年，奠立良好基礎，確立日後發展方向，對我國國民教育的發展與革新工作，影響深遠，於民國五十八年七月功成身退（台灣省國民學校教師研習會，1986）。. 14.

(15) 這套制度不同以往的在職訓練課程，過往的課程內容是以聘請教育專家『講習』為主，所有學員坐在講台下聆聽。高梓女士所設計的教師在職進修課程，刻意在名稱上強調『研習』，不同於『講習』。『研習』的課程特色在內容上，以思想教育與生活教育為基礎，以增進教師的專業知能與專業精神；在方法上，她對課程與教學作精細的設計，並以身作則，倡導力行。高梓在〈回憶過去企望未來〉一文陳述研習會課程的規劃精神，. 我們所採用的『研習』內容，即廣義的課程涵義，一切研習科目，教材、活動、參觀、學習情境、乃至觀念的確立、精神的激發、習慣行為的調整、氣質的變化，都是為研習的重要內涵。…在做法上我們特別強調，眼到、手到、口到、和心到，目的是闡明研習的過程，避免落入講習的窠臼。為遂行這一理想，我們特別強調五個研習過程就是聽、看、說、做、想，除了充實視聽教材和器材，特別設立視聽教育室，供研習員研習，並編制和供應教學資料，更請教育廳和台北縣政府協助，在會中設立實驗小學，做為教學演示參觀之所，研習員獲得的新觀念，共同設計的新方法，都可以在實驗小學實驗求證，…（台灣省國民學校教師研習會，1986，頁 36-37）. 研習會創會初期主要的業務為辦理國民小學在職教師訓練，在職教師包括一般小學教員與實驗學校教師每年並接受僑委會委託，辦理美國、加拿大、菲律賓、港澳等海外僑校教師回國研習。此外，於四十六年至六十年，在美援教育計畫及聯合國有關機構計畫下，還承辦「第三國家」教育人員在職進修，計前後有菲律賓、泰國、越南、寮國、韓國、日本等督學、校長、主任、教師來會研習〈台灣省國民學校教師研習會，1986〉。後來因應國民教育發展需求，其業務範圍逐漸擴大，服務對象更加多元；在省政府教育廳陸續建立國小校長、主任、國中校長、縣市教育局督學課長儲訓制度後，研習會先後在民國五十四年起，設置國小校長、主任儲訓班；六十八年起，從教育廳接手縣市教育局督學、課長的儲訓工作以及六十九年辦理國中校長儲訓，進而負起地方教育行政人員及國中小學行政人員職前儲訓之使命。關於當時培訓課程的規劃特色，陳木金（2009）指出課程設計及制度規劃深受當時政治 15.

(16) 思想的影響，規劃理念對於個人修養、生活禮節、品德修養、教育專業能力養成相當重視。在課程研究發展方面，研習會自民國六十年、六十三年先後奉教育部指定辦理國民小學科學課程實驗研究，科目有自然科學、數學兩科，增加國民小學課程研究發展，研究發展內容涵括小學教學資料蒐集、課程內容設計、教具製作與供應等〈台灣省國民學校教師研習會，1986〉。. 16.

(17) 第二節自然科學課程實驗研究計畫－「板橋模式」接續前文所言，研習會的業務還包含小學課程的研究發展，此項任務的開啟需要從前主任陳梅生博士對課程發展理念的堅持談起，過去我國的教科書是由少數專家在短時間編輯，而研習會的實驗課程研發模式則是集合課程專家、學科專家以及國小教師成立研究編輯小組，對課程的發展進行統整而有系統規劃，崔劍奇主任對於這段國內首創課程研發模式的歷史有以下的紀錄，民國六十年本會在前主任陳梅生博士策劃協調下，接受教育部交辦國小科學課程長期發展工作。過去我國的教科書多是由少數專家在短時期內編輯，而現在則是集合課程、教材、教法、教具作統整而有系統的發展。…首由蒐集資料，比較分析做起，再經過嚴謹的設計、實驗與修正。所完成的資料包括教科書、教學指引及學生習作，經國立編譯館審查修正後，由全國通用。同時所設計的教具。亦由省、市撥款，大量製作，配發學校應用。這種在困難中組合人力、節省財力的做法，突破制度上的許多限制，終能建立起我國長期發展課程的規模，教育界人士有時稱之為「板橋模式」，極為難得（台灣省國民學校教師研習會， 1986，頁 12）。. 曾經參與此計劃的研習會工作同仁柯啟瑤、林宜臻對於此課程研發的情況，有更加詳細的描述，. 本會為配合時代潮流與國家社會長期發展需要，奉教育部委辦成立科學課程研究委員會（由學科、心理、、教育行政等專家學者擔任委員）及編輯小組（小學教師）從事科學課程研究實驗工作，在這一階段裡完成了蒐集、翻譯、分析國外著名科學課程、研擬教材大綱、設定單元、編寫單元教學活動設計，一面試教，一面研討修正，編寫實驗教材並在四十八所國民小學進行兩次實驗、兩次修訂後送國立編譯館再經一年試教被採用為國定本在這研究實驗。在這研究實驗期間，不但完成了實驗課本、教學指引，還設計製作教具一 00 多種共實驗學校使用，並由各高工承製，免費配發全國每一學校使用。為在職教師研習，借中華電視公司及光啟社錄製了九十七部教學錄影教材，供各師專進行新課程研習之用（台灣省國民學校教師研習會，1986，頁 233）。. 17.

(18) 此課程研發模式的建立在當時國內尚屬創舉，而且自民國六十七年起全國數百萬學童開始使用該項教材。由於研究過程設計周詳，課程資料完整豐富，為我國科學課程之研究發展，樹立了卓越的模式，教育部陳次長 2 特命名為板橋模式（台灣省國民學校教師研習會，1986）。此外，這樣的課程發展歷程「先從分析各國資料，設計課程目標及大綱，編輯教材並試教、修訂後再試教，而產生新科學課程的方式，已奠定我國產生各級學校科學課程的模式，在我國科學教育史上寫下燦爛的一頁」（台灣省國民學校教師研習會，1986）。彙整相關文獻紀錄約略可以推估「板橋模式」的發展雛型，從引入國外資料開始、歷經訂定課程目標、課程大綱、編輯教材、試教、修訂後再試教等步驟，一連串的試驗、試教，從小規模的試教後，發現問題再修改，修改結果再進行更大規模的試教，每個研發階段與教學現場試驗環環相扣、相生相輔，新課程才逐漸的產生。本研究目的即在於探究此課程研究發展的實際情況，在上述的各個發展階段會遭遇到什麼問題？採取什麼策略解決問題？取捨的考量為何？等等。. 2.經查教育部部史網，此處陳部長指的是當時教育部常務次長陳履安先生（66.12-67.6）。教育部部史網 http://history.moe.gov.tw/minister_list.asp?type=0. 18.

(19) 第三節歷史背景任何重要課程的改革，都有其特殊的時空背景，本研究所要探尋的民國 60 年代自然科學課程革新事件的發生，同樣也是基於某些特定時空背景交互作用下的產物。本節針對此事件發展的時空背景闡述，將區分成為兩個方向：一是說明當時國內的社會環境情況以及政府的教育政策方針；二是介紹當時美國科學教育改革的思潮。詳細說明如下：. 一、國內情況由於國人重視教育的傳統觀念，在當時國內的教育情況出現惡性補習的嚴重問題（國史館，2004），為了徹底解決補習問題以及提升國民素質，使基本公民素養能符合發展國家經濟建設人才的需求，「民國五十六年七月六日行政院遵奉總統蔣中正六月二十七日，在國父紀念月會上訓示；自明年秋季開始，國民義務教育由六年延長至九年」（司琦，2005），我國九年國民義務教育於焉展開。義務教育的推行牽涉的問題層面廣大，需投入大量人力物資，國家的基礎教育體制面臨變動。關於教學的重要指導方針，課程綱要的編訂，教育部於民國五十七年一月先行訂頒«國民小學暫行課程標準»。「此次課程標準修定工作，自五十六年九月初開始，至十二月，歷時僅四個月」（教育部，1975）。新課程綱要擬定的特點，在於國民中小學課程採取九年一貫精神，各個年段課程規劃，力求密切銜接。「在自然學科及職業科目之課程內容，配合現代教育潮流及國家經濟建設需要，培養手腦並用，術德兼修之基層建設人才」（教育部，1975）。在國家推行九年義務教育之際，環顧國際間正值 1960、70 年代的教育改革時期，這波教改潮流的特色即為數學與科學課程的變革（魏明通，1973，1976，1982，2005）。為了符合國家經濟發展的需求與迎上國際教育改革的潮流，在民國五十九年至六十四年間，結合政府各級科學與科技相關行政部門人員、國內科學家、教育學者、基層教育人員等，各個階層關心國家基礎科學教育發展人士，共同歷經出國考. 19.

(20) 察、研究、實驗、試用、修訂等階段，發展出民國六十四年«國民小學課程標準» （台灣省政府教育廳，1991）。. 二、國際局勢二次世界大戰結束後，當時世界兩大強國蘇聯與美國開始進入冷戰時期。一九五七年十月，蘇聯發射人造衛星「史潑尼克一號」（Ⅰ）成功，引起世界各國震驚，「一向自認為科技發展獨步全球的美國更是舉國嘩然，惶恐不已，一時美國國內教育家、科學家、政治家，充斥檢討、反省的聲浪，在充分溝通、討論各抒己見的結果歸納出一個結論就是『教育上的失敗』」（陳梅生，1978）。當時艾森豪總統發表一篇演講，演說的內容強調，今後戰爭的勝敗不在戰場而在於課堂！美國舉國上下對於教育上各項設施，如課程、教材、教法等進行大規模的檢討改進，尤其在科學與數學教育的改革上更是積極具體，陳梅生對於當時美國國內的情況有以下陳述：. 一九五八年國會通過『國防教育法案』（National Defence Education Act）依據此一法案設立一個行政執行機關，稱為『國家科學基金會』，以每年國防經費的百分之五用之於國防科學研究工作，最初是高中階段，而高中而推至初中，初中而至小學。因此各種新的科學課程、實驗研究計畫透過各大學及學術研究機構的申請，盛極一時，即所謂新物理 PSSC、新化學 CHEM、新數學 SMSG、新生物 BSCS。至一九六九年，聯邦教育署正式成立一專門從事課程研究發展的行政機構，稱之為研究發展局(Research and Development Bureau, R&D)，全國各州政府亦成立此種研究發展組織，當時稱之為 R&D 運動。（陳梅生，1978，頁 2）. 20.

(21) 當時國際間受到美國提倡教育改革的影響，世界各國群起仿傚，為了跟上國際潮流，國內的有識之士於是倡導科學課程的改革。五十九年行政院國家科學委會舉辦第一次中華民國科學教育考察團，指派小學教師及行政人員共十一位出國考察美日兩國科學教育（台灣省政府教育廳，1991），我國科學教育的改革之路於焉開展。. 21.

(22) 第四節六十四年我國科學課程「板橋模式」的研究成果經過國立編譯館的審定，即成為我國六十四年國民小學自然科學課程的雛型，此雛型內容含括課程目標、哲學理念等等。因此本節內容將介紹六十四年科學課程目標、科學課程的哲學理念、科學課程標準的特色、科學課程的組織結構、科學課程教材編排及單元分析。分述如下：. 一、科學課程目標依據教育部民國六十四年八月頒布之國民小學課程標準，自然科學之目標，可分為總目標與分段目標，摘錄如下（教育部，1975）：. 總目標：國民小學自然科學教育目標，在於使兒童能夠接近自然，了解其週遭的環境，增進科學知能與科學情趣，熟練科學方法，以養成具有科學素養的國民。為了達成這個目標必須使兒童能夠： 1.. 主動探究自然現象及其周圍的事物，養成隨時發現問題，探究問題，及自行解決問題的習慣以及正確的科學態度。. 2.. 經由學習活動過程，了解有關物質、能量與生物等的基本科學概念。. 3.. 在學習活動中獲得觀察、實驗等的科學方法，藉以啟發其獨立思考與創造發明的能力。. 4.. 應用科學方法、科學概念及科學態度於日常生活中。. 低年級目標： 1.. 指導兒童從觀察自然事物及現象中，能夠發現問題並謀求問題的解答。. 2.. 指導兒童從學習活動中，獲得觀察、分類、測量、應用數字、應用時間與空間關係等科學方法。. 3.. 從學習活動中，指導兒童獲得有關生物生長以及物質變化的基本概念。 22.

(23) 4.. 指導兒童從學習活動中，培養好奇進取、負責合作及尊重生命等態度。. 中年級目標： 1.. 從學習活動中，指導兒童獲得傳達、預測、推理、控制變因、解釋資料等科學方法，以發展其解決問題的技能。. 2.. 從學習活動中，指導兒童獲得生物與物質，均常在不斷的進行交互作用與發生改變的概念。. 3.. 從學習活動中，培養虛心、客觀等科學態度。. 4.. 輔導兒童明瞭人生與自然界的關係，以激發其利用自然，改進日常生活的願望。. 高年級目標： 1.. 指導兒童從學習活動中，獲得下操作型的定義、形成假設以及實驗等科學方法。. 2.. 理解生物與環境在不斷進行交互作用，相對性、科學模型等概念。. 3.. 鼓勵兒童擴大探究自然事物的範圍，培養細心、耐心、客觀的研究自然因果關係的態度。. 4.. 指導兒童認識科學發展和人類生活的關係。. 新科學目標除了舊有的科學概念、科學知識與科學態度的培養之外，新加入科學方法的熟練，課程設計著重學生動手操作實驗，強調科學過程技能的培養。. 二、科學實驗課程哲學理念科學教育的目標在於指導兒童接近自然，瞭解其周圍環境，增進科學知能與科學情趣，熟練科學方法，以養成具有科學素養的國民（教育部，1975）。基於上述科學教育目標的指引，進一步發展科學實驗課程的哲學理念，究竟我國的新科學課程哲學理念為何？魏明通（1973）指出，科學實驗課程的哲學基礎應包 23.

(24) 含幾個層面：. （一）實驗教材裏所有的科學活動，應該對兒童們是有興趣的，如此兒童長大成人將可保持科學為其生活的重要部份。他們將在日常生活中繼續使用過去在學校所學得的科學過程、科學態度與科學概念。因此，在本教學計畫的各種教材與教法均選擇可引起兒童興趣的單元活動。（二）在小學科學活動中應該加強科學過程的訓練，兒童的學習最好以「做」來始終。他們所要學習的科學過程應該包含在「做」之中。在編排課程時，要仔細選擇各年級的科學過程，不到高年級不導入較複雜的統整過程於實驗教材裏。（三）在小學的科學活動裏要培養他們具有正確的科學態度。例如好奇心、虛心、客觀、信心和責任感等科學態度從小學階段裡具備。實驗教材的安排與設計對這方面亦多加考慮，使教師們在教學活動中培養兒童具有這些科學態度。（四）科學的大概念應導入小學科學計畫中，使兒童在學習過程中能夠體會科學大概念。以物體、生態系統、交互作用和變因等大概念來組織教材，如此可使科學更普遍化。（五）各科學的科學概念也應該放在小學科學課程裡。這些物理、化學、生物和地球科學的重要概念應用於發展大概念之用。我們的課程是根據單元的發展來設計，學生們可從一連串的活動中來學習各單元的概念（魏明通，1973，頁 31）。. 24.

(25) 科學過程、科學態度、學科的概念與科學綱領的融合，成為我國國民小學科學實驗課程的規劃理念基礎。如圖 2-1 所示：. 科學過程：觀察、分類、推理、形成假設和實驗等. 科學綱領：物體、生態系統、交互作用和變因等. 單元活動. 科學態度：好奇心、虛心、信心和責任感等. 學科的概念：物理、生物、化學和地球科學學科概念交互作用和變因等. 圖 2-1 科學實驗課程哲學理念圖（資料來源：科學教育課程實驗研究六十三年度工作報告書，1974，頁 8）. 25.

(26) 三、科學課程標準的特色從檔案資料可以發現相異於五十七年的課程標準，新規劃的課程標準具有以下特色（魏明通，1976；台灣省國民學校教師研習會，1977）：. （一）以學生的科學活動為中心的科學課程現行的小學自然課程使以科學知識的正確傳授為課程目的，基於此目的教學方法偏重以教師講解為主，學生在講台下默默聽講、勤做筆記，以背誦課文的方式來學習。如此一來明顯違背「探究活動本身就是學習自然科學最好的方法」的科學教育理念，因此新課程標準強調每一個單元的教材均以學生有興趣的科學活動為中心，希望學生從探究科學活動中學習科學方法，發展科學概念以及培養正向的科學態度。（二）加強科學方法的訓練在新的自然科學課程希望學生拋開使用記憶背誦的方式學習科學，而改以經由親自動手操作學習科學過程技能。但是哪些科學過程技能是應該學習的？引自美國 AAAS 的研究結果指出，任何領域的科學家在探究科學的過程，皆需要學會十三種科學過程技能，這十三種過程技能可區分成基本技能：觀察、分類、測量等八種以及統整技能：解釋資料、形成假設等五種。新課程規劃將這些技能按照複雜程度，按照年級階層差異，將過程技能編入活動單元設計中。（三）經由活動過程發展科學概念為了因應科學發展，科學知識、概念隨著時代的變遷而需要加以修正或增加，新的課程標準強調以學習活動來發展有關物質、能量以及生物等基本科學概念。所謂下操作型定義就是訓練學生由活動中學習科學概念，例如什麼是酸性溶液？學生從活動中可得知「酸的溶液有酸味」、「酸的溶液可以使藍色石蕊試紙變成紅色」，經由科學活動學生發展出酸性溶液的科學概念。（四）在學習活動中培養科學態度在學生有興趣的科學活動中，學生將會細心、耐心的進行觀察與測量，這些科 26.

(27) 學態度的養成，在過去以教師講解為主的課堂上是不會發生的，因為學生在那個課堂上只要閱讀、聽講、抄寫加上偶而提出問題，如此的教學規劃無法培養正確的科學態度。（五）小學自然科學課程為一年到六年一貫的教學現行課程在低年級部分沒有自然課程的規劃，到中高年級才有單獨設科。以現今科學教育講究，科學過程技能依照難易程度順序的培養以及科學概念的學習有其逐漸發展的特性，因此各國皆改採用一年級到六年級一貫，有系統的整體規劃方式，作為自然科學課程設計原則。（六）大量增加教學時間現行小學課程中每週用與自然科的教學時間低年級為六十分鐘、中年級九十分鐘而高年級一百二十分鐘，如以教師講解為主的教學方式時間是充裕的，但是新課程要求學生親自動手做實驗，以探究活動為中心，課堂時間的安排就顯的不足。因此，依據課程實驗研究結果建議，新的小學自然科學教學時間增加到低年級每週一百二十分鐘、中高年級每週一百六十分鐘。（七）不必固守在教室內的科學教學新課程標準強調自然科學教學不必固守在教室內進行，教師可式教學單元需要，採用野外現場的教學活動。例如觀察天空中的雲彩、栽培動植物等等，上述活動皆需要在野外進行教學。（八）新自然科學的教科書新課程規劃低年級不使用教科書而以單元學習材料取代，這些材料以單元為單位進行設計，包括操作器材以及圖片等等。中高年級使用教科書，教科書的內容對於實驗結果都沒有答案，由學生自行操作後填寫。（九）新自然科學的教師手冊新課程標準規定編及教科書時，需同時編輯教師手冊，作為教師教學指引。教師手冊內容包括單元順序、單元目標、教學準備、教學過程、教學評量以及追蹤活動。其中單元目標均以學習行為目標的方式呈現。（十）小學自然科學課程的教學評量過去的教學評量方式是在教師教完一個章節以後，以紙筆測驗方式平定學生記 27.

(28) 憶以及了解科學概念的程度。在新課程標準強調，教學評量不限定在教完一個單元後，教師可以在學習活動中隨時進行評量。在評量時，對於科學方法的評量以學生實際操作為主，科學概念的評量以口頭發問或是書面測驗方式進行，科學態度的評量由教師經常留意，學生在學習活動中的行為表現來評定。. 新課程標準著重以「學生動手做」為主的教學方式，突顯過去以教師講述式教學的差異，簡言之，教學就是活動、活動就是教學。學生在活動中學習科學概念、科學技能等等，教師也透過學生的活動情形，進行學習成效評量，除了以往靜態的紙筆測驗，更加入動態的操作評量作為新課程的一大特色。. 四、科學課程的組織基於新課程規劃的核心理念，在於重視學生學得科學過程技能、養成正向科學探究態度以及獲得重要的科學概念，因此新自然科學課程組織可以從三個面向深入剖析，包括科學概念組織、科學過程技能以及科學態度。（一）科學概念組織本課程的概念組織可分成三個階層，從下至上階層依次為概念、法則（原理）和概念綱領，組織關係結構如圖 2-2 所示：. 概念綱領. 法則. 概念. 概念. 法則. 概念. 概念. 概念. 法則. 概念. 概念. 概念. 概念. 圖 2-2 科學概念組織結構圖（資料來源：楊冠政，1977，頁 194） 28.

(29) 各階層內容由下至上分述如下： 1. 概念：從事實與經驗中抽離出來的觀念，例如「位移」的概念，這是指兩個點之間最短的距離。 2. 法則（原理）：若干概念相互關聯，顯示某種關係，稱為法則或原理，例如「生物體的構造與功能是相互配合的」，此法則包含生物體、構造、功能等概念。 3. 概念綱領：科學領域的大觀念，包含多個原理與法則系統，例如「物質與能量是組成環境的基本成分」，我們所接觸到、感覺到的不是物質就是能量（台灣省國民學校教師研習會，1977，頁 194）。. 本課程所採用的概念綱領有三項： 1. 物質與能量是組成環境的基本成分：兒童在日常生活中，所接觸到、感覺到的不是物質就是能量，例如石頭、水、花都是物質；聲音、光、電、熱則屬於能量。 2. 組成環境的各成份不斷進行交互作用：各種物體之間互相作用的關係稱為交互作用。例如磁鐵吸引鐵砂、植物吸收陽光進行光合作用。 3. 環境中的各種成分進行交互作用而產生改變：這些改變依照變化差異可分為三種類型：物理變化，例如水泥凝固成冰、化學變化，例如蠟燭燃燒產生二氧化碳和水蒸氣與生物的改變，例如種子發芽（台灣省國民學校教師研習會，1977，頁 193-197）。. 在 64 年實驗課程規劃中，每一個概念綱領由物理、化學、地球科學、生物各科專家共同討論下，建議小學課程單元內容的設計，應包含以下的法則與原理，茲分述如下（台灣省國民學校教師研習會，1977）：. 29.

(30) 概念綱領一物質與能量是組成環境的基本成分 ¾. 物質均具有特性，此種特性能被辨認和分類。. ¾. 我們的環境有生物與非生物。. ¾. 能量具有許多不同的形式可互相轉換。. ¾. 生物環境是由動物和植物組成。. ¾. 地球、月亮和太陽相對位置的改變和時間有關係。. ¾. 生物體有一定構造，且構造與功能相互配合。. ¾. 空氣與水是環境的基本成份。. ¾. 聲音是環境的成分。. ¾. 熱、光和重力是環境的成分。. ¾. 生物群落是由動物與植物所構成。. ¾. 氣圈、水圈和地圈是環境的基本成分。. ¾. 地球上棲息著各種不同的生物。. ¾. 動物和植物是細胞組成的。. ¾. 細胞是生命的構造與功能的基本單位。. ¾. 生物依賴生殖與遺傳得以延續。. 概念綱領二組成環境的各成份不斷進行交互作用 ¾. 我們要用五官來認識環境。. ¾. 生物自環境獲得物質與能量。. ¾. 動物與植物在環境中進行交互作用。. ¾. 重力影響地球上的每樣東西。. ¾. 綠色植物利用光、空氣、水和礦物質製造食物。. ¾. 太陽供應地球環境的能量。. ¾. 植物和動物適應於他們所居住的地方。. ¾. 做功需要能量。. ¾. 太陽系的各部份藉由引力互相作用。 30.

(31) ¾. 人的身體是由交互作用的系統所組成。. ¾. 生物與環境行交互作用。. 概念綱領三環境中的各種成分進行交互作用而產生改變 ¾. 生物是在不斷改變。. ¾. 物體會改變。. ¾. 熱能改變物質。. ¾. 物質以固體、液體和氣體狀態存在。. ¾. 熱和壓力導致岩石的化學與物理變化。. ¾. 太陽系的各行星不斷在運動，位置不斷改變。. ¾. 生物在變化的環境中，改變生活方式。. ¾. 地球有晝夜和季節的改變。. ¾. 地球和月亮有規律的改變其位置。. ¾. 能量可自一個形態改變為另形態。. （二）科學過程實驗課程在各單元均強調科學過程技能的訓練，希望兒童從操作單元活動中，體驗並學得科學的方法。依據 SAPA 課程所規劃十三種科學過程技能，各種過程技能的敘述如下（教育部，1975，頁 5-10）：. 1. 觀察觀察是最基本的科學過程，所謂觀察不只限於使用眼睛的觀察，運用一切五官所獲得有關物質與事件的資料，是一切科學的根本，並且是科學活動的開端。我們對於日常生活環境中的事物所產生的好奇與探究，幾乎都是由偶然間的觀察所啟發的；有組織的觀察是進行每一階段研究的依據，由此可見觀察能力的養成，對於幫助兒童科學探究活動，具有關鍵性影響力。 2. 應用時間或空間關係. 31.

(32) 無論研究哪一方面的科學，說明其物理環境是很必要的。應用時空關係能啟發這一技巧，使我們熟悉於說明這事物的空間關係及了解其隨時間的變化。 3. 分類分類是科學家用於整理所蒐集事物及資料的過程。化學家常將各種溶液分為酸性或鹼性、導體或非導體等，分類不但對於整理事務及資料有用，而且可以根據它來辨認事物，以及指出各種事物間的相同與相異處。 4. 應用數字在觀察、應用時空關係、測量等過程中，常使用數字來記錄，並做為傳達給他人之用。此外，透過數字的運算，亦可做進一步預測、推理及統整過程之基礎。 5. 測量測量的技巧不僅需要適當利用各種測量工具，判斷什麼東西應該用什麼工具來測量，而且還要能運用數字來計算測量所得。測量能力講求度量的精密度與準確度，是科學研究必要的基本能力之一。 6. 傳達清晰、準確的傳達是任何活動所必須的，也是科學工作的基礎。科學家使用口語、文字、圖表、地圖、數學方程式以及各種視聽表演方式進行傳達。新課程規劃要求學生在每一個實驗後，應撰寫實驗報告，來描述實驗進行過程所發生一連串的現象，此報告包括實驗目的、使用儀器和藥品、實驗步驟與實驗結果，並進一步要求回答相關問題與進行實驗結果討論。 7. 預測預測就是對未來的觀察目標進行預報。唯有經過持久而仔細的觀察以及精確的測量以後，才能做成準確的預測。在做預測時，使用內差法可以對觀察事件之間進行預測；使用外插法可以對觀察事件範圍之外進行預測。 8. 推理推理與觀察不同，觀察是憑藉感官而獲得的經驗，而推理是觀察的解釋。在推理的顆學過程中，我們需要培養： 32.

(33) I. 從一個觀察中，能夠做出一個或一個以上的推理。 II. 辦別可支持推理的觀察。 III. 預設一些情況以檢驗所做的推理。 9. 控制變因在科學實驗中，經常要使用控制變因的過程，因為只有將各種有關的變因分別加以適當的控制，才能獲得可靠的、具有再現性的結果。 10. 解釋資料解釋資料是根據觀察、分類、測量等科學過程，所蒐集的資料或數值加以解釋的技能。解釋資料的能力可分為三種： I. 培養與產生預測、推理及假設有關的資料之說明能力。 II. 應用平均數、中數和差距等統計方法有關的各種技能。 III. 發展出應用或然率的技能。 11. 形成假設科學家就實驗觀察加以思索，促使探究現象的原因，並為擴展其對環境的了解與各種現象的解釋，採用總括與歸納的方式，此過程就是所謂「形成假設」。 12. 下操作型定義以實驗證據，對於某個概念進行說明，稱為操作型定義。通常以「做什麼?」「觀察什麼?」操作結果作為說明的依據。例如何謂酸性溶液? 能使藍色石蕊試紙變成紅色。上述說明「酸性溶液」是經由實際操作的結果，即為操作型定義。 13. 實驗實驗技能包含基本的與統合的科學方法是一種綜合能力。通常有以下步驟：先作觀察再提出問題、辨認加以控制的變因、下操作型定義、設計試驗方法、進行試驗、蒐集與解釋資料及數據、展現實驗結果。. 33.

(34) （三）科學態度培養兒童具有正確的科學態度，是現代科學教育主要目標之一。「本科學實驗課程依據美國高中生物課程（Biological Science Curriculum Study [BSCS]）教師手冊，對於科學態度分為好奇心、虛心、尊重現實、進取、客觀、精明、信心、毅力、知足、尊重學理結構、責任感、及合作精神等十二個項目。本實驗課程彙整出六項，並且進一步在設計活動單元時，融入以下科學態度的培養，各項主要態度包含許多具體陳述的行為細目，如下所述（教育部，1972，頁 14-15）. 1. 好奇進取 I.. 對於所觀察的現象，能提出問題。. II.. 對於自然現象可望獲得其解釋。. III.. 表示再研究新的事物的願望。. IV.. 表示獲的更多的知識及資料的願望。. V.. 對於已知的科學原理，力求實證。. VI.. 能夠獨立表示自己的意見、感覺和評語。. VII.. 積極而自動的參加討論。. VIII. 表示願意做新的嘗試。 2. 負責合作 I.. 對於自己應做的，能確實而徹底的做到。. II.. 表現願意做本分的工作。. III.. 尊重別人的貢獻。. IV.. 表現願與別人分享工作成果。. V.. 能夠提出充分的理由或理論基礎，來批評別人。. VI.. 與別人共同工作時，願意接受別人的意見。. VII.. 看到別人需要協助時，能積極去幫助別人。. 34.

(35) VIII. 自己需要別人的協助或意見時，能夠積極尋找適當的人支援。 IX.. 為了了解別人的意見，能夠積極去尋找資料。. 3. 虛心客觀 I.. 對於實驗結果或別人的意見與批評，能夠開朗的接受。. II.. 能夠尋找和研究新的證據。. III.. 能夠接受可能的失敗。. IV.. 能夠承認現實知識並不都是完整的。. V.. 認清科學知識是科學過程的產品而且是暫時性的結論。. VI.. 表示寧願要「有證據所支持的敘述」，而不要「沒有證據所支持的意見」。. VII.. 表示接受經得起考驗的科學通則。. 4. 細心 I.. 所做的活動均能留意安全。. II.. 尋找重要名詞的正確定義。. III.. 考究敘述或答語中的措詞。. IV.. 能夠把觀察是像一一記錄下來。. 5. 信心 I.. 表現對於探討具有成功的信心。. II.. 對於自己實驗所得的結果有自信。. III.. 表示願意接受直覺的判斷。. 6. 耐心 I.. 對於問題的探討，表現出「未得解決，決不中止」的行為。. II.. 對於別人的意見或批評能夠接受，並不斷嘗試改進。. III.. 遭逢多次失敗仍不灰心。. 35.

(36) 五、科學教材編排及單元分析統合新課程綱要組織的三個重要支柱：科學概念、科學態度以及科學過程技能，基於此結構再加上各學科專家（生物、物理、化學以及地球科學）、參與課程實驗計畫的小學教師，各年級單元活動的規劃情形，初步由文獻探討彙整出，國民小學科學實驗教材各分科（生物、物理、化學以及地球科學）一至六年級授課時數、單元綱要及單元分析表。（一）時間分配表 2-1 年級. 一至六年級各科每週授課時數與學期總授課週數分析表每週時間（分）. 學期總授課週數化學. 物理. 生物. 地球科學. 一. 60. 2. 8.5. 10. 2. 二. 60. 5. 11. 10. 6. 三. 90. 6. 13. 10. 6. 四. 90. 6. 11. 10. 7. 五. 120. 6. 9. 10. 5. 六. 120. 6. 10. 10. 6. 36.

(37) （二）單元綱要及單元分析表以化學科為例單元綱要及單元分析表單如表 2-2 所示：表 2-2 化學科單元綱要及活動單元分析表年級 1. 液態（含混合、反應）. 固態. 氣態. 三態變化. 果汁 1.觀察果汁 2.辨別果汁與蘇打粉. 2. 水（一） 1.水的三態 2.水的性質. 固體（一） 1.固體的特性 2.固體的溶解. 空氣（一） 1.空氣取代水 2.空氣具重量 3.空氣的功用. 3. 水（二） 1.溶解 2.氨水 3.指示劑彩色溶液 1.液滴及混合 .2.著色劑、水、鹽水 3.液層 4.密度. 4. 固體（二）. 空氣（二）. 37.

(38) 1.混合物. 1.悶熄蠟燭. 2.混合物之. 2.氣體壓力. 分離 3.神秘的粉末 5. 液體在物體中的上升. 體積關係 3.二氧化碳 4.氧與氮物質三態. 1.水面上升. 1.辨認固. 2.同一液體在不同. 體、液. 物體. 體、氣體. 3.不同液體在同一. 2.各態性質 3.三態變化. 物體. 4.水的蒸發 6. 水溶液的反應. 金屬. 1.酸鹼溶液. 1.鋼棉. 2.酸鹼溶液與金屬. 2.生鏽. 3.自溶液中沈澱鹽類電解（資料來源：國民小學科學教育課程實驗研究六十二年度工作報告，頁 28，1973）. 38.

(39) 第五節五十七年與六十四年科學課程比較基於釐清新舊課程差異的目的，本節將採用表列方式，整理新舊課程在課程綱要、課程目標、授課年級、授課時數、教學方法、教科書、教師手冊、教具等，各項新舊變革前後的差異：. 表 2-3 五十七年與六十四年科學課程比較表課程. 課程目標. 五十七年. 六十四年. 指導兒童認識自然現象，理解科. 指導兒童接近自然，瞭解其周圍. 學原理，解釋週遭事物；從自然. 環境，增進科學知能與科學情. 環境中發現問題，應用科學方法. 趣，熟練科學方法，以養成具有. 解決問題；明瞭人與自然界之關. 科學素養的國民。. 係，應用科學知能，適應日新月異的生活。. 授課年級. 三年級至六年級. 一年級至六年級. 授課時數. 三至四年級每週 90 分鐘. 一、二年級每週 60 分鐘. 五至六年級每週 120 分鐘. 三至四年級每週 90 分鐘五至六年級每週 120 分鐘. 教學方法. 教師講述式教學. 學生動手做科學活動. 教科書. 各年級使用教科書. 各年級使用教科書. 39.

(40) 教師手冊. 教具. 教學指引內容包括教學目標、教. 教師手冊內容包括活動單元順. 學範圍、教學準備、教學活動、. 序、單元目標、教學準備、教學. 作業指導、學習結果評量以及參. 過程、教學評量、追蹤活動以及. 考資料。. 參考資料。. 輔助教師講解課文內容用的圖. 除了教師講解課文內容用的器材. 片、照片、實驗器材。. 之外，還提兒童進行實驗操作的所有實驗用具。. 評量方式. 書面測驗方式. 在科學方法方面，採用實做評量方式在科學概念方面，採口頭發問、書面測驗方式在科學態度方面，由教師觀察留意學生在學習活動中的行為表現，進行現場即時評量。. 彙整五十七年與六十四年新舊課程的內容，可發現課程目標，由原先強調科學知識的傳授與科學方法的學習，轉而在科學知能、科學方法、與科學態度全面性的養成，亦即培養具有科學素養的公民。再者，授課年級由中、高年級向下延伸至低年級，初等教育六年皆需要接受科學教育；授課時數大幅增加，恰巧能搭配授課型態的轉變，舊制課程在有限的時間與教學資源下，採教師講述式教學能夠有效率的掌控教學進度，而新制的課程強調學生自行動手做實驗，相關配套措施，需要耗費時間以及大量實驗器材、物資、教具等。至於評量方式的採用，除了測驗學生科學知識、科學概念的紙筆測驗之外，還包括學生動手操作實驗的實做評量、教師觀察實驗操作現場，進行科學態度的即時評量等等，充分對應新課程目標的設立。 40.

(41) 第六節美國 ESS、SAPA 以及 SCIS 三大課程教育部依據發展國民小學教育計畫（教育部，1972），委託台灣省國民學校教師研習會自六十一年七月開始進行國民小學科學教育（自然科）之課程實驗研究，由科學家、教育家、課程專家、心理學家及小學教師一起共同研討，並參考美國的科學課程改進研究（Science Curriculum Improvement Study [SCIS], 1962）、科學課程研究計畫（Elementary Science Study [ESS], 1970）、小學科學─ 活動過程教學計畫（Science ─ A Process Approach [SAPA], 1962），三套新自然科學課程，做為我國自然科學實驗課程研發的參考資料。本節內容將介紹三套課程發展的歷程、課程發展的理論基礎、教材以及教學設計特色，詳細內容茲於下列敘述之：. 一、. 科學課程研究計畫（Elementary Science Study [ESS]）. 按照各個課程發展時間的先後順序，首先介紹科學課程研究計畫，有關此計劃的主要目的、課程發展的理論基礎以及本課程的教材與課程設計特色為何？詳細內容茲分述如下：（一）課程介紹本課程研究計畫所需經費龐大，經費來源初期由 Alfred P. Sloan Foundation 與 Victoria Foundation 支持，接著由美國科學基金會（National Science Foundation [NSF]）資助，自 1959 年教育發展中心（Education Development Center [EDC]）邀集科學家、工程師、數學家及有經驗的各級科學教師等百餘人，共同參與規劃 ESS 課程，經歷 12 年的研發與編修至 1970 年完成，本課程總共由 56 個各自獨立的活動單元所組成，適用對象從幼稚園至第八級的學童之學習教材（教育部， 1973；陳建勳，1973）。陳建勳（1972）和 Cain & Evans（1990）文獻指出所有教材曾經在五十個至一百個實驗班級，連續試用兩年至三年之久，期間根據兒童反應與教師的建議，經過不斷修正、刪改、補充改進，直至參與工作的科學家和教師一致公認這. 41.

(42) 些教材完全正確無誤，易為兒童和教師所接受，並且確實能夠有效擴展兒童的學習經驗，才出版和推廣。（二）理論基礎 ESS 課程依據 Bruner 的學習理論而設計。Bruner 視所有的學習者為主動建構者，個體心智成長相當依賴其與外在環境的互動，意即個體的建構能力是透過工具的運用、社會互動與反思性思維而得以提昇，他認為學習者基於信號（尤其是語言）操作的經驗、公共對話與個人反思的課程，個體能夠逐漸建構出一個與外界溝通，更有效用的表徵系統（Bruner, 1971）。 Bruner（1963）提出螺旋式課程（spiral curriculum）的設計概念透過重複的、回歸的、加深加廣的、非線性的方式處理教材，可以鼓勵學習者反思。給予學生充分時間與資源，鼓勵他們對於教學內容能深入思考，並重新檢視自己的學習行為。隨著螺旋式課程設計，學生能持續探索未知領域，激發高度學習興趣，並進一步明瞭知識並非固著不變動，等待被發現，而是透過反思，它得以不斷的擴張與增生。 Bruner（1963）認為在兒童生活經驗發展過程中，心靈會伴隨其表象能力與反思能力而持續發展。表象能力的發展依序為，動作表徵（enactive）、圖象表徵（iconic）與符號表徵（symbolic），一個成熟的個體具有表徵世界的多重途徑。在教育上應該利用這種多重途徑的方式，作為教學設計與規劃的依歸，傳統上將課程設計侷限在邏輯與分析的方式，過於窄化學生學習需求。Bruner（1963）認為藝術與隱喻的方式與 Piaget 所稱數理邏輯是同樣重要的表達和思考方式，所以他提出敘述式思考（narrative thinking）。相較於邏輯思考著重在說明，教師用以維持解釋的精確性；敘述式思考講求自我闡釋，學生可以透過自我詮釋的思維方式，將外在環境的刺激所引發內在心智運作的內容表達出來，如此一來在學習過程可以維持持續不輟的對話模式。Bruner（1963）認為師生對話的機制，可以確保學生自我反思、自我建構的維持。當學生與他人對話，並將自己與他人所說的話進行反思時，學習和反思將被創造出來，而不是被傳遞下去，這就是 Bruner 42.

(43) 的學習理論所主張學習者是主動的建構者。依據 Bruner 學習理論而設計的 ESS 課程，包含五個目標（Cain & Evans, 1990）：. 理性思考過程（Rational Thinking Process） ¾. 觀察：兒童將學會辦認物體以及察覺物體特性、性質改變、控制觀察以及安排一連串觀察活動的技巧。. ¾. 分類：兒童將發展出對物品、行動以及現象分類的技巧。. ¾. 測量：兒童將發展出測量長度、面積、體積、重量、溫度、力量以及速度的能力。. ¾. 資料收集與組織：兒童將學會組織從探究中獲得的資料，使用口語或是圖表方式呈現，並且依據圖表呈現結果更進一步分析發展趨勢。. ¾. 推理與預測：兒童將學會使用推理、外插法（extrapolation）或內插法（interpolation），從資料中預測結果。. ¾. 辨識變因以及控制變因：兒童將學會區別控制變因與應變變因，並且描述變因之間的相關性與如何控制變因。. ¾. 形成與檢驗假設：兒童將學會定義科學問題，陳述解決問題的過程，並且實際執行解題程序，最後進行成果評估。. ¾. 綜合：兒童將所學會的理性思考能力，運用在規畫與執行科學探究歷程進而報告執行成效。. 1.. 操作（Manipulation） ¾. 2.. 兒童將學會組裝與使用適當的工具以及儀器，進行科學問題的探究。. 溝通（Communication） ¾. 兒童將透過口頭描述或書寫方式，呈現科學探究過程以及探究結果，進而發展溝通技巧。. ¾ 3.. 概念 (Concepts） ¾. 4.. 兒童經由使用圖表、數學符號來組織與發表資料，學會傳達科學資訊的技巧。. 兒童將獲得以及運用科學概念、原理、理論以及相關知識。. 態度（Attitude） ¾. 兒童在科學探究過程，能夠將個人的好奇心以及所堅持的想法付諸檢驗。. ¾. 兒童可自由參與科學活動，從實驗方法中收集檢証研究結果的證據並且學會重視批判性思考能力。. ¾. 兒童透過投入各種科學活動中，獲得研究科學的自信心。經由參與 ESS 課程活動，建立自信心以及正面的科學研究態度。（Cain & Evans, 1990, pp.357-358）. 43.

(44) （三）教材以及教學設計特色 ESS 課程的規劃目標，在於鼓勵兒童主動解釋、分析與理解他們所置身的世界，透過課程的規劃，喚起兒童的好奇心，更進一步激發兒童主動學習行為能持續不斷的進行（Roger, 1970）。由此可得，兒童在學習過程，課程安排提供相當多的彈性空間，以便能按照兒童自己的好奇心，進行科學問題探究；依據自己的興趣，決定學習教材內容的深淺。因此，課程活動的設計特色在於活動單元與單元之間的設計不具有延續性（Cain & Evans, 1990），著重在發展「非指導式活動（unguided activities）」，此活動規劃特質強調尊重兒童興趣，在學習過程中兒童能夠保有自己的學習步調，不受制於同儕學習腳步或教師教學進度的追趕壓力，進而折損兒童的學習動機，完全能夠適應個別差異。為達到此一目的，各單元之間獨立設計，不具有結構性，如此一來能夠充分滿足兒童與生俱來的好奇心與具有個別差異的探究本能。 Roger（1970）指出這個課程的規劃方針，並非在於培養兒童成為科學家，而是提升兒童的科學素養及啟發他們的智能。根據 ESS 課程設計理念，在每個教材單元包含教師指引、兒童用實驗箱、作業單、圖片、補充說明小冊子、簡短的影片，兒童沒有課本（Adeline, 1970；陳建勳，1973）。教師指引的功能，在協助教師了解如何進行單元教學、單元教材的背景知識以及概念、教具教材如何使用、進行此單元教學時，應該向兒童提出哪些問題、模擬當兒童提出哪些問題，教師應該如何應對，由於本課程設計的核心理念為由兒童主導學習，鼓勵兒童主動探究問題、思考問題，因此教師在進行教學時，能夠採取什麼樣的教學技巧以達成目的，在教師指引中一併提出建議。 ESS 課程強調像科學家一般動手做實驗，兒童運用各種身體感官去體驗、去想像、憑個人直覺去鑑賞，透過無需文字的親身體驗科學活動的操進行（Roger, 1970）。從實驗過程學習知識以及科學概念，因此兒童用實驗箱在此課程設計上扮演關鍵角色。兒童用實驗箱提供兒童學習各單元所需簡單的實驗器材與物品，. 44.

(45) 例如顯微鏡、燒杯、試管、滴管、光學透鏡、玻璃片等等方便操作，價錢低廉不擔心損壞的實驗物品，目的在於讓兒童親自動手操作，經由這些有趣的經驗，體認科學家研究科學的方式（Adeline, 1970；陳建勳，1973）。. 二、. 科學教學改進計畫（Science─A Process Approach[SAPA]）. 繼而介紹科學教學改進計畫，此計畫內容包括計畫目標、課程發展的理論基礎以及本課程的教材與教學設計特色等等，詳細內容茲分述如下：（一）課程介紹本課程由美國科學促進會（AAAS）主持，美國國家科學基金會（NSF）資助，從 1962 年由多位科學家、課程專家、小學科學教師共同策劃，經過六年的編寫、全國性試驗、再三修訂的過程，完成從幼稚園至國小六年級自然科學課程規劃，此課程目標強調以實驗室的教學方法來培養兒童科學探究過程的技能（教育部，1973）。本課程所指的過程技能總共有十三種，依據學習階層發展順序以及複雜程度，可分為兩大部分：基本過程技能（basic process skills）包括觀察（observing）、分類（classifying）、應用數字（using number）、測量（measuring）、應用時空關係（using space/time relationships）、溝通傳達（communicating）、預測（predicting）及推論（inferring）八種；統合技能（integrated skills）包括下操作型定義（defining operationally）、形成假說（formulating hypotheses）、解釋資料（interpreting data）、控制變因（controlling variables）、進行實驗（experimenting）（Cain & Evans, 1990）。本課程建議幼稚園至小學三年級學童，依照此階段學童認知心理發展情況，考量兒童適應能力，在進行教學時，適合給予培養基本過程技能的活動單元；至於複雜度較高的統合技能則適用於小學四年級以上的學童，做為未來從事科學研究奠定基礎（教育部，1973）。. 45.

(46) （二）理論基礎本課程在規劃時強調，每一科學活動所含各種技能的學習，必須要由簡而繁排列，前一技能的學習為後一技能之先決條件。基於此項原則在 SAPA 每一活動教材內有順序圖表示各項技能之間的關係。SAPA 此種具階層性的編制特色，是受 Gagnè 的學習心理學所影響，下文將介紹 Gagnè 的學習心理學 Gagnè 在 The Condition of Learning（1965）一書中，將學習的型態歸納成八個類型： 1.. 訊號學習（signal learning）即為 Pavlov 所倡導的「古典制約學習」，上科學課時，每次老師說「酒精燈」此聲音出現時，兒童就看到老師拿出酒精燈，如此多次練習，「酒精燈」這個聲音成為代表此物品的符號。在科學課程裡，學生常經由訊號學習學到科學專門術語和名詞。. 2.. 刺激─反應學習（S-R learning）即為 Skinner 所提倡的「操作制約學習」，這類型的學習要件在於，學生每次出現教師所期待的行為之後，立即予以增強獎勵，如此重複數次，刺激與反應之間的連結愈來愈牢固。. 3.. 反應連鎖學習（chaining）將兩個以上的動作反應加以連接起來的學習，一般稱為動作技能學習。剛開始學生必須以一個 S-R 為單位，學會每一個 S-R，然後學會將各個動作反應依次加以連接，直到能順利連成有系統、有秩序的動作系列為止。. 4.. 語文聯想（verbal association）將兩個以上的文字、符號或語言單位依適當次序連結起來的學習，此類型的學習條件為語言聯想內，各個基本單位必須是學生以前曾經學習過的，學生依據外來的線索將語言單位依序做適當的呈現。. 5.. 多重辨別學習（discriminative learning）學生需要對不同的刺激進行辨識反應的學習。例如學生就顆粒大小、形狀、顏色等屬性項度對於幾種不同的結晶樣本進行觀察，辨別它們之間的相異點。 46.