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研究生:歐陽志昌
論文名稱:透過科學史素材落實科學本質能力指標的課程設計之行動研究
指導教授:劉聖忠劉聖忠引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立花蓮師範學院
系所名稱:國小科學教育研究所
學門:教育學門
學類:普通科目教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:198
中文關鍵詞:科學史科學本質能力指標課程設計熱素說
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論文摘要
自教育部「九年一貫課程科學本質能力指標」頒定以來,落實學童「科學本質能力指標」的重要性已是不言而喻,而根據許多研究指出,透過科學史課程可以幫助學生了解科學本質的內涵進而提昇科學素養,因此,本研究嘗試根據「科學本質能力指標(3-3-0-4、3-3-0-5)」發展一套為期六至十週的科學史課程,利用國小彈性課程的時間針對研究者所任教之國小六年級學童進行教學,並觀察此課程對學童達到「科學本質能力指標」的可能貢獻。
本研究採取行動研究的方式進行,在課程設計方面,歷經「科學本質能力指標」的選定與詮釋、「熱素說」科學史素材的擷取與簡化、單元名稱和教材內容的確立、「歷史個案研究」與「互動式歷史小品」設計模式的融入、教案和學習單的設計等階段,最後提出一套包含五個單元的課程設計;在課程教學方面,除了按照課程設計的五個單元進行教學之外,還有營造對立氣氛、爭議性問題的討論、簡單實驗的安插等教學策略融入其中,在行動研究的計劃、執行、省思、再計劃、再執行的循環機制下,不斷的修正教學與課程設計。研究者除了詳細的說明課程設計的理念與內涵之外,也將詳實記錄實施課程內容時,學生的課堂表現和老師的省思,以完整呈現整個科學史課程的設計與教學歷程。
研究結果顯示,該課程對學生「科學本質能力指標」的達成與否,在各種情境(訪談、課堂表現、學習單)之下各有不同程度的表現,學童除了受到課程的影響之外,本身原有的想法也會影響學童的表現,整體來看,「科學本質能力指標3-3-0-4」較容易達成,而「科學本質能力指標3-3-0-5」則必須融入相關的科學史情境才有達成的可能性。至於研究者在專業成長歷程中所遭遇的困難,例如:「科學本質能力指標」的詮釋、課程內容的簡化與緊湊度的安排、講解技巧不足、多媒體教具資源的貧乏、學生興趣不高等,均在研究者執行、省思、修正的過程中,獲得初步的改善。最後研究者也深深體認到:國小科學史教學的成敗與否,除了教育相關單位與人員投入研究與教學之外,更繫於教師的意願與專業素養。
關鍵字:科學史,科學本質能力指標,課程設計,熱素說
A Practical Research of Scientific Education :
How to Promote the Students’ Viewpoints & Attitudes to the Nature of Science in Elementary Schools through the History of Science
Abstract
Since Ministry of Education put emphasis on the integration of the courses about the nature of science in elementary schools and junior high schools, all teachers
have tried to develop a teaching model about the nature of science according to “ the Capability Index of the Nature of Science In the Nine-Year Curriculum”. There have been lots of researches saying that teachers can help students create the interests and abilities to the nature of science through the history and literatures of science. Thus, in this research, the researcher make efforts to develop a completely 6~10-week course
of the history of science according to the Capability Index of the Nature of Science (3-3-0-4、3-3-0-5). Furthermore, the researcher has taught his six-grade students in the elementary school about the nature of science class in this way and observed to what impact it may have upon these students . So far the researcher wants to do his best to support the teaching model he has got. Then, he sincerely hopes that maybe this model can play an important role to the curriculum of the nature of science in the future.
The researcher did his research in an active and practical way. That is to say, it’s an action research. First, he selected the topic “Stories of Caloric Theory” for advanced investigation. Second, this researcher carefully simplified the literatures of the topic, assured the connotation of the topic, executed the teaching plan and paid more attentions to the interactions between the teacher and all the students. Third, in his class he still devoted to teaching the individual who could not follow the teacher or the one who might be much better than other students. Next, he put so called “ Historical Case Study” and “Interactive Historical Vignettes” into the materials he had. Finally, the teacher-as-researcher developed a five-unit teaching plan. While the teacher was in the class, he taught the students the main ideas by speaking, discussing, reviewing, testing and making the experiment. Every time after the class, the teacher-as-researcher clearly recorded all the processes and feelings that the teacher and the students had experienced at that time. Therefore, we could see the whole curriculum design about the history of science.
The results of this study indicate that it depended on the curriculum (interview,
expression in class, work sheet) that the different students would learn and understand more or less. In this case, the students might get something or not in the class because of their attitude toward the lesson and their own original intelligence. The researcher found it was much easier to reach the goal (3-3-0-4) but it seemed to be more difficult to reach the goal (3-3-0-5) according to “ the Capability Index of the Nature of the Science”. If we can make good use of the history of science, it’s possible for us to reach the goal (3-3-0-5). As to the difficulties and troubles this researcher ever had are that: (1) The definition of “the Capability Index of the Nature of Science” takes more time. (2 )How to properly arrange time and the content in class is very important. (3) The skill of explanation is not good enough. (4) The teaching aid is limited and poor. (5) The benefits of the students are less. Fortunately, the researcher overcame most of the difficulties at last and now realizes the possibility to lead a successfully educational business is that we must combine teachers , the teaching staffs of all schools with the government to work together. It goes without saying that all teachers must have professional wisdom and patience. Most of all, teachers should love their careers and then devote to teaching all the time.
Keywords:history of science,Capability Index of the Nature of Science,curriculum design,Caloric theory
目 錄
第壹章 緒論............................................1
第一節 研究的背景與動機.............................. 1
第二節 研究目的與待答問題............................ 4
一、研究目的........................................ 4
二、待答問題........................................ 4
第三節 名詞解釋...................................... 4
第四節 研究的範圍與限制.............................. 5
第貳章 文獻探討....................................... 6
第一節 科學本質能力指標的詮釋........................ 6
一、詮釋科學本質能力指標的困難...................... 6
二、科學本質能力指標的詮釋.......................... 8
第二節 科學本質和科學史教學的相關性.................. 11
第三節 科學史課程的設計與教學........................ 14
一、運用科學史素材的可能途徑........................ 14
二、科學史的教學策略................................ 16
第四節 科學史教材之相關研究...........................17
一、科學史教材發展的歷史背景........................ 18
二、國內科學史教材設計之相關研究.................... 20
第五節 鄭子善科學故事課程之研究...................... 24
第參章 研究方法....................................... 25
第一節 研究設計的理念................................ 25
第二節 教學的設計.................................... 26
第三節 研究流程...................................... 28
第四節 研究工具...................................... 32
一、研究者的角色.................................... 32
二、半結構式訪談法(semi-structured interviews).... 32
三、其他資料收集.................................... 34
第五節 研究對象...................................... 35
第六節 資料處理...................................... 36
一、蒐集資料的種類與引用方式........................ 36
二、資料的分析...................................... 36
第肆章 研究結果與討論................................. 38
第一節 透過科學史素材落實科學本質能力指標之課程設計
其內涵及理念...................................38
一、緣起............................................ 38
二、確立課程目標.................................... 40
三、訂定單元名稱及教材內容.......................... 42
四、撰寫教案........................................ 44
五、學習單的設計.................................... 46
第二節 透過科學史素材落實科學本質能力指標之課程設計其
教學歷程.......................................46
一、熱素說和運動說...................................47
二、熱有重量嗎?.................................... 50
三、摩擦生熱........................................ 55
四、熱容量的概念.................................... 58
五、科學知識是經過考驗的............................ 63
第三節 透過科學史素材落實科學本質能力指標之課程
設計其教學對國小學童達成「科學本質能力指標」
之影響........................................ 68
一、訪談大綱第一題....................................68
二、訪談大綱第二題....................................72
三、訪談大綱第三題....................................77
四、訪談大綱第四題....................................81
五、訪談大綱第五題....................................84
六、訪談大綱第六題....................................88
七、訪談大綱第七題....................................91
八、訪談大綱第八題....................................94
九、訪談大綱總結.................................... 97
第四節 發展科學史素材落實科學本質能力指標
之課程設計與教學對國小教師專業成長
之影響.........................................103
一、教學準備方面.................................... 103
二、教學現場方面.................................... 113
三、學生反應方面.................................... 120
第伍章 結論與建議..................................... 123
第一節 結論.......................................... 123
一、以科學史素材落實科學本質能力指標之課程其設計歷程 123
二、以科學史素材落實科學本質能力指標之課程其教學歷程 124
三、以科學史素材落實科學本質能力指標課程之教學
對國小學童達成「科學本質能力指標」
之影響.......................................... 125
四、以科學史素材落實科學本質能力指標之課程設計與
教學對國小教師專業成長之影響.................... 125
第二節 建議.......................................... 128
一、科學本質能力指標應轉化為適當且標準的教學目標.... 128
二、科教界可嘗試發展一套信效度俱佳的科學本質
能力指標問卷 .....................................128
三、透過科學史課程增進師生的科學本質觀需要相關單位
的配合.......................................... 129
參考文獻.............................................. 130
一、中文部份........................................ 130
二、英文部分........................................ 133
附錄.................................................. 137
附錄一、「科學本質概論」教學計劃表.................. 137
附錄二、教師省思札記................................ 138
附錄三、單元一「熱素說和運動說」教案設計、學習單
、教師參考教材.............................. 152
附錄四、單元二「熱有重量嗎?」教案設計、學習單
、教師參考教材.............................. 158
附錄五、單元三「摩擦生熱」教案設計、學習單
、教師參考教材.............................. 166
附錄六、單元四「熱容量的概念」教案設計、學習單
、教師參考教材.............................. 171
附錄七、單元五「科學知識是經過考驗的」教案設計
、學習單、教師參考教材...................... 179
附錄八、劉聖忠老師「科學史─以熱質說為例」上課講義.. 183
附錄九、課程內容參考文獻............................ 189
表 目 次
表2-1 針對國小高年級學生界定之科學本質觀點 8
表2-2 國內科學史教材相關研究 20
表4-1 單元名稱與主要討論問題 45
表4-2 學生對兩種學說的立場統計 48
表4-3 學生在訪談大綱第一題教學前、後訪談回答之立場分類 71
表4-4 學生在訪談大綱第二題教學前、後訪談回答之立場分類 76
表4-5 學生在訪談大綱第三題教學前、後訪談回答之立場分類 80
表4-6 學生在訪談大綱第四題教學前、後訪談回答之立場分類 84
表4-7 學生在訪談大綱第五題教學前、後訪談回答之立場分類 87
表4-8 學生在訪談大綱第六題教學前、後訪談回答之立場分類 90
表4-9 學生在訪談大綱第七題教學前、後訪談回答之立場分類 93
表4-10 學生在訪談大綱第八題教學前、後訪談回答之原因分類 96
表4-11 學生在教學前、後訪談回答之多數立場 98
表4-12 學生在教學前、後訪談回答之科學本質能力指標達成率 100
圖 目 次
圖3-1 研究流程圖…………………………………………………………………… 30
圖3-2 課程設計流程圖……………………………………………………………… 31
參考文獻
一、中文部份
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