以歷史對話幫助國小五年級學童學習「溫度與熱」的概念

摘要
本研究採行動研究方式，探討歷史對話融入國小自然與生活科技領域的可行性，本研究目的有三點：（1）設計「溫度與熱」單元的「歷史對話」教材（2）探究歷史對話的教學對國小學童學習「溫度與熱」概念之影響（3）了解教師在實施歷史對話教學時，可能面臨的困難以及解決的策略。
研究結果發現實驗組（採歷史對話教學）的學生有關「溫度與熱」的概念顯著優於對照組學生（採師生共同討論），顯示歷史對話教學確能促進國小五年級學童「溫度與熱」概念的改變。教室觀察與訪談顯示，歷史對話的教學能創造師生對話的機會，因而營造良好的討論環境，同時蘊含更多達成概念改變的因子，因此比師生共同討論能更有效的達成概念改變的目的。
教師在設計「溫度與熱」單元的「歷史對話」教材，從研究者的行動中，可以歸納三個重點：（1）依循科學發展的歷程來編排對話教材的順序；（2）編寫歷史對話教材時，應取材自學習者的生活經驗，比較容易產生對話；（3）每一次的提問應有一系列針對學生迷思概念精心設計的問題，來協助學習者澄清概念。
至於教師在實施歷史對話教學時，可能遭遇的困難包括：（1）儘管對話內容多精采，學生的概念改變不一定會在某一個歷史對話教學後立即發生；（2）實施歷史對話教學時，學生常因對話中所描述的情境沒有實驗證據，而表明無法被說服；（3）學生常拒絕支持代表過時理論的科學家並為其辯論。
最後針對上述研究的結果提出教學的啟示與建議，提供後續研究者、在職教師及師資培育相關單位之參考。

Helping Fifth Graders Understand Concepts of Temperature and Heat Through the Use of Dialogues with History
Abstract
This study was to examine the feasibility of integrating historical dialogues into Science and living Technology teaching in elementary school through action research. The purposes of this study were: (1) designing “historical dialogue” for the unit of “Temperature and Heat”; (2) examining the effects of historical dialogue on fifth graders’ learning the concepts of “Temperature and Heat”; (3) investigating the possible difficulties and the corresponding problem-solving strategies confronting the teachers in using the historical dialogues.
The results of this study show that the concepts about the temperature and heat of the experimental group adopting historical dialogue instruction is better than the controlled group using traditional questions/discussions instruction, classroom observations and interviews also show that historical dialogues can create a better environment for discussions, and contain more elements which can promote conceptual change.
In designing the historical dialogue, the sequence of the historical dialogue should be arranged according to the development of scientific concepts. If the contents of historical dialogue are related to the learners’ daily experiences, it can provide a better environment for discussion. Discussion questions should be included in each historical dialogue to assist learners to clarify their alternative concepts.
The difficulties facing the teachers using the historical dialogue are: (1) students may not change their concepts regardless of the ingenious contents of the dialogue; (2) students may persist to change their alternative concepts without experimental evidences; (3) students may rejected to stand side by side with the scientists with outdated theories. Finally the implications of the results are discussed.

參考文獻
中文部分
巫俊明（1997）：歷史導向物理課程對學生科學本質的了解、科學態度及物理學科成績之影響。物理教育，1（2）， 64-84。
李玉貞（2000）：光學史融入教學對高中學生科學本質觀及光概念的改變之研究。國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文。
李暉和郭重吉（2000）： 科學話語與科學概念之學習：以國中生理化課學習為例。科學教育，10期，3-29。
李維譯（2000）：思維與語言。臺北市：昭明書局。
李賢哲和張蘭友（2001）：國小學童「電池」概念之探究—理論與實證。科學教育學刊，9（3），253-280。
李家玉、盛根玉和潘道皚譯（1992）：化學哲學新體系。湖北：武漢出版社。
沈慧君、郭奕玲（1995）：經典物理發展中的著名實驗。新竹：凡異出版社。
吳復中（2001）：概念生態對國中學生呼吸作用概念發展之影響。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文，未出版。
吳國盛（2002）：科學的歷程。新竹：理藝出版社。
林樹聲（2000）：大學通識教育中科學課程其科目內容之設計研究。國立台灣師範大學科學教育研究所博士論文，未出版。
林樹聲（2001）：科學史融入中學科學教科書的問題和討論。科學教育研究：理論與實務，1期， 1-24。
林煥祥（2000）：融入科學史的多元化教學。菁莪，第十二卷，3期， 2-6。
林雅慧（2001）：國小低年級教師進行科學對談之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文，未出版。
林德宏（1997）：科學思想史。新竹：理藝出版社。
邱美虹（2000）：概念改變研究的省思與啟示。科學教育學刊，8（1），1-34。
洪振方（1994）：從孔恩異例的認知與論證探討科學知識的重建。國立台灣師範大學科學教育研究所博士論文，未出版，台北。
洪振方（1997）：科學史融入科學教學之探討。高雄師大學報，8期， 233-246。
洪振方（1998）：科學教學的另類選擇：融入科學史的教學。屏東科學教育，7期， 2-10。
侯志洋（2001）：國小自然科教師對科學史融入自然科教學之態度研究。國立台中師範學院自然科學教育系所碩士論文。未出版。
徐光台（1995）：從科學史的觀點來看通識教育中科學教育與人文教育的會通問題。通識教育季刊， 2（2），1-21。
馬文蔚、唐玄之和周永平（1996）：物理發展史上的里程碑。新竹：凡異出版社。
許良榮（1999）：科學史與科學教學：一些省思與建議。物理教育，3（1）， 93-101。
許良榮（1998）：科學史課文對於科學理論之閱讀學習的效果。中師數理學報，2（1），113-144
許良榮、李田英（1995）：科學史在科學教學的角色與功能。科學教育月刊，179期， 15-27。
曹雅雯（2003）：以概念地位(status)的觀點看小組討論中的概念改變---以生態單元為例。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文，未出版。
陳淑媛（1997）：融入科學史於高中基礎理化教學之行動研究。國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文，未出版。
陳文典、劉德生（1994）：國小學童對熱與溫度概念的認知。科學教育學刊，2（2）77-113。
陳勇志、洪木利、林財庫（1998）：現行國中理化教科書的科學史內容分析。科學與教育學報，2期，181-204。
郭重吉（1991）：國中學生熱與溫度概念的另有架構。彰化師範大學學報，2期，435-463。
張榮耀（2000）：以科學史與本體論的觀點探討概念改變的機制。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文，未出版。
張世忠（1996）：從社會建構學者的觀點看學生的分享對概念學習上的重要性。興大人文社會學報, 5, 181-192。
游麗卿（1999）：Vygotsky社會文化歷史理論：蒐集和分析教室社會溝通活動的對話及其脈落探究概念發展。國教學報, 11, 230-258。
程樹德、傅大為、王道還和錢永祥合譯（2003）：科學革命的結構。台北市：遠流出版社。
程文香（2002）：中小學學生的熱迷思概念與科學史發展比較之研究。國立台中師範學院自然科學教育所碩士論文。未出版。
楊文金（2000）：同儕友伴關係對六年級學生科學問題組對討論的影響分析。科學教育學刊, 8(2), 123-140。
黃台珠、熊召弟等（2002）合譯：促進理解之科學教學—人本建構取向觀點。台北：心理出版社。
黃瑞琴（2003）：質的教育研究方法。台北：心理出版社。
黃寶鈿、黃湘武（1989）：學生之比熱及熱平衡概念發展的研究。中華民國第五屆科學教育學術研討會論文彙編，209-232。
傅麗玉（1996）：科學史與台灣中等科學教育之整合—問題與建議。化學教學面面觀，師大中等教育輔導委員會，165-193。
傅麗玉（1999）：科學家的不當行為故事在中等科學教育的價值與意義。科學教育學刊，7（3），281-298。
傅麗玉（2001）：兒童科技史：台灣兒童讀物中科技史材料之研究。科學教育學刊，9（4），417-434。
趙金祁（1994）：人文科技的通識與通適問題。科學教育月刊，第173期，頁2-16。
熊同鑫（2000）：語言與自然科學教育。臺北市：心理出版社。
劉廣定（1997）：科學史與科學教學。科學教育月刊，203 期， 16-20。
劉俊庚（2002）：迷思概念與概念改變教學策略之文獻分析－以概念構圖和後設分析模式探討其意涵與影響。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
賴羿蓉（1997）：從相異哲學觀建構之科學史剖析教師科學探究模式與教材抉擇。國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文。未出版。
謝秀月、郭重吉（1991）：小學、師院學生熱與溫度概念的另有架構。科學教育，2期， 227-247。
英文部分
American Association for the Advancement of Science（AAAS）（1989）. Project 2061：Science for All Americans. Washington. DC：Author.。
Albert, E.(1978).Development of concept of heat in children. Science Education 62(3)，389-399
Arnold, M., ＆Millar, R.(1994).Children’s and lay adult’s views about thermal equilibrium. International Journal of Science Education, 16, 405-419.
Brush, S.（1989）.History of science and science education. Teaching the History of Science，54-67.。
Bruner, J. S.（1985）. Narrative and paradigmatic modes of thought, In the 1985 Yearbook of the National Society for study of education, Learning and Teaching: The ways of knowing.
Carey, S.(1985).Conceptual change in childhood. Cambridge, MA:Mit Press.
Chi, M.T. H(1992). Conceptual change within and across ontological categories: Implications for learning and discovery in science. In R. Giere (Ed.), Minnesota studies in the Philosophy of science: Vol. XV. Cognitive models of science (pp.129-186). Minneapolis: University of Minnesota Press.
Duit, R. & Treagust, D. F. (1995). Students’ conceptions and constructivist teaching approaches. In B. J. Fraser & H. J. Walberg (Eds.), Improving science education (pp.46-69). Chicago: The University of Chicago Press.
Erickson, G. L.(1979).Children’s conceptions of heat and temperature. Science Education 63（2），221-230。
Erickson, G. L. (1980). Children’s viewpoints of heat: A second look. Science Education, 64(3), 323-336.
Guba, E.G.and Lincoln, Y.S.(1989).Fortu generation evaluation. Newbury park, CA:Stage.
Gilbert, J. K., & Watts,D.M.(1983). Concepts, Misconceptions and Alternative Conceptions: Changing Perspectives in Science Education. Studiesin Science Education, 10, 61-98.
Garrison, J. W., ＆ Lawwill, R. S.,（1993）.Democratic Science Teaching：A Role for the History of Science. Interchange, 24 (2), 29-39 .
Green, L. J., Weade, R.,＆ Graham, K.(1988).Lesson construction and student participation: a socioliguistic analysis. In J. L. Green ＆ J. O. Harker(Eds.),Multiple perspective analysis of classroom discourse(pp.11-47).Norwood,NJ: Ablex Publishing Corporation.
Howe,A. C.（1996）. Development of science concepts within a Vygotskian framework. Science Education, 80（1） ,35-51.
Hewson, P. W. (1982). A case study of conceptual change in special relativity: The influence of prior knowledge in learning. European Journal of Science Education, 4(1), 61-78.
Hewson, P. W., ＆ Hewson, M. G.., (1988). An appropriate conception of teaching science: A view from studies of science learning. Science Education, 72(5),597-614.
Hewson, P., & Lemberger, J. (1999). Status and subscribing: A response to Schwitzgebel. Sceinece & Education, 8, 507-523
Hewson, P., ＆ Lemberger, J.(2000). Status as the hallmark of conceptual learning. In R. Millar, J. Leach ＆ J. Osbon (Eds.), Improving Science Education(pp.110-125). Buckingham: Open University Press.
Irwin, A. R. (1997). Theories of burning : a case study using a historical perspective. School Science Review, 78(285), 31-38.
Jones, R.（1989）.The historiography of science: retrospect and future challenge. In M. Shortland ＆ A.Warwick （eds.）, Teaching the history of science, pp.80-99.Basil Blackwell: The British Society for the History of Science.
Jensen, M. S. & Finley, F. N. (1995). Teaching evolution using historcal arguments in a conceptual change strategy. Science Education, 79(2),147-166.
Kesidou, S., & Duit, R. (1993). Students’ conceptions of the second law of thermodynamics-An interpretive study. Journal of research in Science Teaching, 30(1), 85-106.
Lemke, J. L（1990）.Talking science: Language, learning, and values (pp.167-176). New York: Ablex.
Lochhead, J., ＆ Dufresene, R.（1989）.Helping students understand difficult science concepts through the use of dialogues with history . History and Philosophy of Science in Science Education. Thllahassee，FL：Department of Philosophy， Florida State University ，221-229.。
Lewis, E. L., ＆ Linn, M. C.,（1994）. Heat Energy and Temperature Concept of Adolescents, Adults, and Expert： Implication for Curricular Improvement. Journal of Reasearch in Science Teaching, 31 (6), 657-677。
Lakatos, I. (1970). Falsification and the methodology of scientific research programmers. In I. Lakatos and A. Musgrave, Eds., Criticism and the growth and the knowledge, 91-195. Cambridge: Cambridge University press.
Matthews, M.R.（1994）. Science Teaching：The Role of History and Philosophy of Science. New York：Routledge.29-60。
Nersessian, N.J.（1995）. Opening the black box：cognitive science and history of science. The History of Science Society, 194-211。
Posner, G. J., Strike, A., Hewson, P. W.,＆ Gertzog, W. A.（1982）.Accommodation of a scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66(2),211-227.
Rutherford, F. J., Holton, G., & Watson, F. G. (1970). The Project Physics Course : Text. New York, Holt, Rinehart & Winston.
Schecker, H.P.（1992）.The paradigmatic change in mechanics：Implication of historical processes for physics education. Science and Education,1(1), pp.71-76.
Salomon, G. (1993). No distribution without individuals’ cognition: a dynamic interactional view. In G. Salomon (Ed.), Distributed cognitions-psychological and educational considerations (pp.111-138). New York: Cambridge University Press.
Solomon,J.（1994）.Group discussions in the classroom. In R. Levinson（Ed.）.Teaching Science.London: Routledge.
Stavy, R.＆ Berkovitz, B.（2000）.Cognitive conflict as basis for teaching quantitative aspects of the concept of temperature .論文發表八十九年度科學概念學術研討會。高雄市：高雄師範大學。
Toulmin, S. (1972). Human understanding. Princeton: Princeton Unversity Press.
Wandersee, J.H.(1986). Can the history of science help science educators anticipate students’ misconceptions？Journal of Research in Science Teaching, 23(17),581-597.