教學內容之設計原則

在研究者實務經驗中，除去體育課不談，多數學生對於教室內教學活動的興趣隨著年級 升高而遞減，有些學生明顯是為了成績或者懼怕老師的威嚴而配合老師的教學，顯少有真正 引發他們學習興致的活動。王澄霞（1995）指出，傳統科學教育的方式造成許多問題，而其 中之ㄧ便是學生的學習興趣低落。因此研究者在此研究教學活動中設計了較符合學生經驗背 景並與學生生活週遭相關的社會性科學議題當教學主軸，讓學生觀察周遭環境的各種現象，

無論是學校、住家、社區甚至國家、整個地球所面臨的生活相關議題，使學生能感受學習是 與自己生活息息相關的，期能降低對學習活動的排拒與恐懼感，進而引發學生的學習動機。

除了以學生生活經驗為出發點來設計課程內容外，研究者還安排實驗課程，希望讓學生 能自己動手做、自己找到知識在何處、原因是什麼，增加學生的參與感。在這樣的前提下，

研究者之教學設計以5E學習環為主要教學策略，並且認為「小組合作學習」和「科學讀寫」

是本研究教學設計的兩大情境元素。

壹、5E學習環

我國國小自然與生活科技課程的編輯已經注意編寫基礎性科學觀念，認知自然現象和自 然的演變法則；活動以適合學生認知能力為前提，內容儘可能以本土問題為主；教學過程更 能注重學生個別差異，讓每位學童都能認為科學的學習是有價值、有意義的。而就因為我們 重視以學生為學習中心，所以我們希望能提供合宜的學習環境，鼓勵學生從事實驗操作，親 自體驗，將概念與生活經驗相結合，讓學生接受適度挑戰，刺激其思考，使他們能將舊有觀 念重新建構或修正成接近科學家的想法，更進一步可以吸收更多新的概念。

為因應上述課程，採取學習環教學模式為其教學法之ㄧ。建構取向的學習環教學模式是 起源於1962 年，由美國物理學家Atkin 和Karplus 合作為SCIS（Science Curriculum Improvement Study）所設計的課程計畫，後來由Karplus 和 Thier（1967）提出依Piaget的認 知發展理論而形成且符合建構主義理念的三階段學習模式，初始命名為「探索

（ exploration）、發明（ invention）、發現（discovery）」，之後，「學習環」（ learning cycle） 這個名詞正式被引用，直至Lawson（1988）為了更明確表達學習環每一階段的內容，

將後面兩個階段更名為「名詞引介」（term introduction）和「概念應用」（ concept application），至此三階段名稱底定，「學習環」模式至今仍為教師們採用。

學習環為一種教學方式，學習者累積新訊息於既有的知識系統當中，他們必須將學得的 新資訊與已先前的知識架構相互連結。直至1980年代，美國生物科學課程研究

BSCS(Biological Science Curriculum Study) 的學者Lawson更發展出5E建構式學習環教學 法來教學，此學習環亦是符合建構主義教學模式，5E 是指投入（engagement）、探索

（exploration）、解釋（explanation）、精緻化（elaboration）、以及評量（evaluation）

五階段的簡稱，旨在澄清學習者的先備知識，而後以動手或動腦的實驗探討相關問題，進而 建構有意義的解釋，再促進其將所學運用至日常生活中，並且教師能以各種評量方式瞭解學 生學習情形（Bybee, 1993；林曉雯， 2001）。

5E學習環之所以稱為「學習環」，顧名思義是活動階段可以循環進行，即5E建構式教學

模式在進行E1→E2→E3→E4後，可以依課程需求再次重複進行E2、E3、E4等步驟，或者當進 行至E5後再次循環到E2、E3、E4、E5等階段，以達成教學目的，如圖3-6-1（陳裕方，李文德，

2005）為教學活動流程。5E學習環教學模式的特色在於是以學生的心理認知能力為出發點，

用活動來引起學生之學習興趣，讓學生們以社會建構方式合作動手做活動來進行概念的探 討，接著讓學生以自己的話來解釋所學習的知識概念，教師引入新名詞或做概念的澄清，然 後讓學生以新學習到的概念應用於不同的情境中或者是擴展知識。評鑑是指在教學活動過程 中的形成性評量，教師評量學生知識的進展或迷思概念的破除，而學生也可以以自評、互評 的方式評量自己或同儕的知識、概念和能力。

文獻中發現符合建構主義精神的學習環教學模式在自然科目上被廣為應用，可以有效促 進學生瞭解概念、減少迷思，並提高他們的學習動機及推理與批判思考的能力，例如：張靜 儀（2005）提到在5E 學習環教學模式中的每個步驟都含有能夠引起學生學習動機的教學策 略。在自然科教學中，5E 學習環教學模式能將建構的理念落實到實際教學上，而對於自然科 學教師激發學生之學習動機也有所助益。

再者，由於5E學習環可將單元內容作完整且階段步驟分明的安排設計，因此本研究教學 設計以5E學習環為主要策略，輔以小組合作學習、共同討論、角色扮演、公聽會等教學方式，

在E4及E5階段針對社會性科學議題的爭議焦點或兩難情境釐清爭議，瞭解不同角色在爭議中 的立場以及其支持立場的影響為何，試圖使學生達到社會性科學議題的學習成效。

投入(E1) (Engagement) 探索(E2)

(Exploration)

解釋(E3)

(Explanation) 精緻化(E4) (Elaboration)

評鑑(E5) (Evaluation)

圖3-6-1 5E學習環教學模式

貳、小組合作學習

（一）小組合作的意涵

「合作學習方案」係國外實施多年且頗具成效的一種教學措施（許美華，2006），合作 學習是一種經由學生一起工作，使學習達到最大效果的一種教學，小組成員分工合作、各司 其職、榮辱與共，在相互合作支持下達成學習目標。亦即合作學習是讓每位學生透過分組學 習、小組成員互動來進行各項探究和討論的過程，使學生積極地投入課堂活動，彼此分享學 習經驗，傾聽他人想法，達成共同目標的教學方法。

楊坤堂（1992）認為，合作學習是一種小型異質學習團體，能借助同儕協助的學習活動 或教學方法，團體成員在教師的協助之下，經由同儕互動的學習過程，一起工作，彼此協助，

完成個人或團體的學習目標，教師並依據團體的學習結果與表現，給予獎勵。劉新等人（2006）

也提到大部份的學生會用記憶和回憶去迎合教學的效果。要使使學生概念改變，不能只告訴 學生正確以及錯誤答案，而是要使學生被說服。教師提供學習情境，並用問題做為某一主題 學習的開始，藉以引發學生的推理，讓學生體認到先備知識的限制性，促使師生共同討論及 學生同儕之間的社會性互動來瞭解問題。更經由教師的鼓勵與支持，學生更能致力於理解及 統整科學知識。也就是進行合作學習時，教師應協助小組建立同舟共濟的關係，而不是彼此 間的相互競爭，因此，在課堂中以合作學習的方式進行教學，不同能力的學習者透過同儕指 導，學業成績較低的組員將有許多機會從中獲得協助、鼓勵。除此之外，在社會技巧與認知 發展上也獲得許多成長。可以促進學習者的成就與正向的人際關係，尤其是團體凝聚力、小 組成員相互關懷等方面。

（二）小組合作學習與傳統學習方式之差異

比較小組合作學習與傳統學習方式的不同，得到小組合作學習的特色如以下所述：（1）

採取異質分組。（2）小組成員間高度互賴，成員負責自己和他人的學習，焦點在於團體聯合 表現。（3）團體和個人績效均並重。（4）成員相互促進學習以達到成功，真正一起工作，

彼此支持和協助。（5）重視小組工作技巧，教導成員運用社會技巧，領導地位由成員分享。

（6）運用團體歷程來反省工作品質和小組工作效能，強調持續的改進。

綜合上述，合作學習乃是一種有結構的教學策略，在合作學習中，學生是由不同性質與 程度的成員所組成的異質學習小組，過程中再運用小組工作技巧，鼓勵學生在小組內分工與 合作，完成個人或團體的學習目標，教師並依其各項表現分別給予個人和團體獎勵，最後運 用團體歷程來反省小組的各種學習效能及課程工作品質。本研究也透過網際網路教學平台與 小組合作學習讓學生經由搜尋、整理、分類、小組決策、發表等活動，進行學習探究，產生 有意義的學習活動，使其能有更加學習成效，並且以靳知勤（2006）發展之「小組合作學習 技能量表」為探討依據，藉由「互賴」、「溝通」、「個人和團體的成長」三方面來探討研 究對象在小組合作學習技能的變化，並且以研究對象在量表中的得分高低來評斷其小組合作 學習技能增進與否。

参、科學讀寫

本研究引入「科學讀寫」策略，讓科學讀寫以學習單的型式融入教學計畫中，因為教科 書並非學習科學的唯一知識來源，期望在學生學習歷程中「科學讀寫」能作為導引及支持鷹 架，透過讀寫單活動，學生可以記錄所學，累積成果，最終可以作為自我檢核學習的依據；

透過讀寫活動培養基本能力，嘗試將內在思維轉化成外顯文字，對於不同的論點，學習將之 列出，更學習表述自己的立場，也推想對方立場會有什麼樣的觀點。如此，一方面訓練學生 溝通與表達能力，也能提升思考能力，另一方面，研究者更希望學生能透過後設認知來自我 監控其學習歷程，藉以使本研究之教學成效得以彰顯。

科學寫作活動，是將寫作融入到自然課程的一種活動，它不僅包括課堂上剛開始的想法 或是結束的寫作而已，還包括課堂上的討論、實驗室活動、和小組活動的書寫與紀錄活動。

並且鼓勵學生用自己的話，對科學概念表達心得與想法，達成溝通、組織與改變科學概念的

並且鼓勵學生用自己的話，對科學概念表達心得與想法，達成溝通、組織與改變科學概念的