第一章 緒 論
第一節 研究背景與動機
本章就本研究之「研究背景與動機」、「研究目的」、「待答問題」、
「研究流程」、「研究範圍與限制」、和「名詞釋義」等進行詳細介紹與 說明：
第一節 研究背景與動機
Boser、Palmer 和 Daugherty（1998）指出，科技教育教學的典範正在 改變，科技教育教師和課程發展專家，建議了各種不同的教學策略。例如 單元模組化教學、學科統整教學、問題解決引導學生瞭解科技和科技對社 會的影響及設計製作活動等，這些教學策略都有各自的優點和缺點。許多 學者認為，單元模組化教學能夠適當的配合學習者的學習型態和學習程 度；當學生需要瞭解科技和數學、科學、社會甚至語文學科間的關係時，
教師使用學科統整教學就很適當；若是要培養學生高階的認知能力的話，
教師使用問題解決教學就比較能達成教學目標；設計製作活動則是在學生 學習完相關的科技知識與技能之後，實際應用在設計製作活動上。其實，
科技教育不管是運用何種教學策略，其目標都是為了培養學生具有科技素 養。
壹、科技素養的內涵與重要性
科技素養的定義是什麼呢？International Technology and Engineering Education Association（ITEEA, 2006）在西元 2006 年出版的「全民的科技 素養：學習科技的理論與結構」（Technology Literacy for All: A Rationale and Structure for the Study of Technology）中，定義科技素養為：人類使用、管 理、評估及瞭解科技的能力。而在科技素養的內涵方面，美國國家科學基
金會（National Science Foundation, NSF, 1983）在「教育 21 世紀的美國人
（Educating Americans for 21st century）」報告中，說明了身為 21 世紀的 美國人需要具備的五項科技素養：（1）瞭解在人類發展歷史過程中，科技 所扮演的角色；（2）瞭解人文價值與科技決策間的關係；（3）瞭解使用 科技所可能產生的價值與風險；（4）瞭解目前科技的發展趨勢；（5）透 過對目前科技的認識與評價，瞭解選擇未來科技的方法。
此外，Dyrenfurth（1991）認為所謂的「科技素養」是指具有科技的知 識（knowledge）、科技的技能（skills）、及科技的態度（attitudes）等三方 面之素養。換句話說，科技素養就是要在知識方面能了解科技、在技能方 面能應用科技、在情意方面能評估科技及選擇科技，此外，具備科技素養 除了提供個人在科技進步的世界進行職業試探外，也能瞭解科技對社會文 化的衝擊與影響。因此，他認為科技素養應具備以下的知識、技能與態度：
（1）了解科學和工程相關的知識與應用；（2）具備廣泛的科技知識，對 人造物、工具及材料具備充分使用與鑑賞的能力；（3）充分了解科技系統；
（4）具備科技公民的基本能力；（5）具備使用、創造與控制科技方法的 能力；（6）工作與生活互相結合；（7）對科技價值的認同；（8）對環境 體驗、觀察及檢視的能力。
綜合以上所述，科技素養就是具備認識與使用科技產品與工具的基本 知識與能力，能夠評估科技的利益與風險，具備選擇各種科技方案的決策 能力，並且能夠認同科技的價值。
至於科技素養的重要性，美國國家科學基金會（NSF, 1983）認為，全 民都具備科技素養是非常重要的，因為：（1）全民都必須能認識科技、評 價科技，如此，當面臨科技方案的選擇時，才能具備做出最佳決定的能力；
（2）只有全民都具備科技素養，才能夠從工業化社會逐步轉為資訊化社會 的過程中，更積極參與各項活動，並使科技的使用達到最大利益；（3）當
全民都具備科技素養時，才會對政府運用科技的政策制訂與施行，投注更 多的注意與關心，也才能督促政府為全民爭取更多運用科技的利益。
此外，Maley（1983）認為，具備科技素養的現代人，才能夠在目前日 新月異，迅速改變的科技社會中扮演好以下四種科技的角色：（1）科技的 使用者：能夠懂得如何使用科技的工具、材料、機器、及各種家用產品；
（2）科技的消費者：能夠懂得如何選購家庭需要的工具、衣物、食品、汽 車、家具、娛樂設施等；（3）科技的生產者：能夠製造農業、工業、商業 及服務業所需的科技工具、材料、機器及產品等；（4）科技的決策者：能 夠正確決定如何選擇能源產生方式、運輸方式、廢棄物清理、通訊系統、
資源運用、製作流程、住家需求等。
綜合以上所述，具備科技素養是身在科技社會中的現代人必須具備的 重要能力，科技素養的重要性也就可見一斑。
貳、科技史教材的意義
人類為了對抗惡劣的環境，在大自然中求生存，必須使用各式各樣的 科技產品，以增強自己的力量，所以人類文明與科技的關係是密不可分 的。不過，人類文明的發展固然深受科技的影響，但是其實也會受到負面 的衝擊，面對這種狀況，大多數人只能隨波逐流，束手無策。因此，如何 引導人們了解科技的發展，面對科技的影響及如何處理科技所衍生的問 題，是我們在進行科技教育的過程中，必須加以深思的問題（蔡東鐘，
2005）。
回顧以往科技發展的過程，大部分都是利用可運用的資源，加上人類 發揮創意，以便有效解決與克服問題，但是，問題的解決並不是立即見效 的，通常是經過不斷的嘗試錯誤與棄而不捨的修正，最後才能夠達到解決 問題的目的。因此，要培養學生的科技素養，如果只是單純的介紹科技本
身，而忽略了前述解決問題的過程，會讓學生只知道科技的強大功能以及 便利性，卻誤以為科技的發展是自然產生的，學生沒有機會吸取前人解決 問題的經驗，更不會去思考科技發展對社會所帶來的影響與衝擊。唯有在 進行科技教育的過程中，讓學生瞭解科技發展的歷史，透過科技的演進過 程，讓學生瞭解各個重要的科技產品或系統為什麼會發展出來？關鍵是什 麼？為什麼是如此的演進，而不是另一種結果，其中選擇的因素是什麼？
如何改善科技產品，使它的設計能更符合人類的需求；科技的發展過程對 社會文化有哪些影響？如何讓科技能夠為人類所用而不是反而被科技所宰 制？…等等。如此，才能讓學生吸取前人的經驗，更能讓學生瞭解科技演 變所引起的社會影響，讓學生瞭解科技不是所有人類問題的答案，科技是 必須被適當的運用才不會造成負面的效果（Slaby, 1973）。
Rasinen（2003）在研究澳洲、英國、法國、荷蘭、瑞典和美國等六國 的科技教育課程時，發現科技發展史在所有國家中都被認為是最有意義的 課程。同樣在國內對於科技史的研究中，游光昭、林坤誼、洪國峰（2008）
卻指出，在現階段中小學的教科書中，有關科技史的內容，多以平鋪直述 的方式介紹石器時代、鐵器時代、銅器時代、工業時代、以及資訊時代的 科技產品為主，較難以見到透過歷史角度的觀點，來進行科技的學習。也 由於缺乏從歷史角度的觀點來進行省思，因此，學生便無法從歷史的經驗 中將過去與現在進行統整或分析比較，也無法透過對歷史的了解，避免重 蹈覆轍。
林弘昌（2010）認為，在現行的高中生活科技課本中，關於科技史的 呈現，僅以少數的篇幅針對科技的演進加以介紹，或以零星的描述散落於 課本的各個角落，無法達到科技史應有之教學效果。因此，若能發展一套 完整的科技史教材，才能研究科技史對於學生學習科技素養是否有所助 益，此為本研究的動機之一。
此外，前述 Dyrenfurth（1991）認為所謂的「科技素養」，除了是指科 技的知識及技能外，學生對科技的態度也是科技素養重要的部分。因此，
在科技教育的教學中，除了應重視學生的科技知識與科技技能的學習之 外，也必須培養學生對科技的正向態度。所以，情意的教學目標在科技教 育中是很重要的一環，尤其對學生正向態度的培養更是應該受到重視。科 技的生活不僅影響個人，同時對於人類社會文化與物質文明的演進也有極 大的作用。Combs（1973）認為，所謂的學習就是學生將學習所得的知識賦 予個人的意義，內化為個人所用，若是在學習的過程中，缺乏情意的培養，
那麼知識本身對學生來說將不具有任何意義。因此，科技教育的課程設計 應該要能符合學生的需求，引起學生的興趣，如此才能幫助學生學習科技。
所以，科技教育的教學者，若能在進行科技教學活動時，瞭解學生對於科 技態度的反應，曉得學生在情意方面的表現狀況，藉此調整課程設計，將 能使科技素養的學習效果更加完備。
現在是屬於科技的世代，學生每天使用著形形色色的科技產品，而且 科技產品的淘汰速度越來越快，若是缺乏對科技發展的認識，將會造成學 生只曉得貪圖科技產品帶來的一時方便，卻失去了對於科技所帶來的負面 影響的反思能力。因此，非常有必要在科技的教學活動中融入科技發展史，
使學生能鑒往知來，了解前人發明的智慧，啟發學生對科技事物運作原理 的好奇，體察器物的演變與現代科技的關係，進而在科技的正面與負面影 響上做出理性的判斷。實施科技發展史的教學活動，目的在促使學生以模 組學習的形式，結合有關科技各個面向的探究與主題作業，詳細地描繪出 人類科技發展的全貌（林人龍、黃進和、宗靜萍，2004）。因此，若能運 用科技史的教材，應該能增強學生對科技情意方面的態度，使學生對科技 學習更有興趣，將有助於提高學生對科技的學習成果，此為本研究的動機 之二。
參、STS 教材的意義
目前中學自然與生活科技領域的教學目標，除了要讓學生能夠學習基
目前中學自然與生活科技領域的教學目標，除了要讓學生能夠學習基