研究背景與動機

本章共分為四節，第一節為研究背景與動機，第二節為研究目的與問題，第 三節為名詞界定，第四節為研究限制，內容詳述如下：

第一節 研究背景與動機

依據 2009 年 PISA 學生能力國際排名結果，台灣學生閱讀素養的平均分數 在六十八個國家中排名第二十三名，遠落後第一名的上海及第四名的香港；科學 素養排名第十二名(PISA 國家研究中心，2009)。和 2006 年閱讀排第十六名、科 學素養排第四的情況相比較，由於不同年份、不同國家所使用的量尺是相同，故 兩項指標皆呈現「略為退步」的情形。 其中科學能力表現，台灣學生平均數和 2006 年比較，降低了 12 分。PISA 科學評量強調學生在三個層面的能力，包括 辨識科學議題、解釋科學現象、運用科學證據之能力（洪碧霞，2011）。目前我 國的教學方式多以傳統講授式的教學為主，如施富吉與陳錦章（2009）提到課室 的教學常以教學者為中心，對學習者進行科學知識和概念的灌輸，就算是科學實 驗也僅止於驗證科學原理的「食譜式實驗」。從上述知道目前「師生對談」大多 為單向的對話，通常為教師一人的獨白，而學生只是靜默的聆聽，因此缺少於課 堂上對話或論述的機會。綜合上述，本研究以科學寫作為策略，增加學生在課堂 上的互動。

教育部（2003）科教白皮書在《科學教育願景》的章節中提到科學教育應該 是學生透過科學性的探究活動來獲得知識或技能，並養成科學思考的習慣，依照 科學方法從事探討和論證。同樣的，美國國家科學教育標準(National Science Education Standards，NSES)也提倡探究，視探究為教學者教導科學的核心策略。

綜上所述，國內外科學教育，其教育的方針皆強調學生科學學習過程中，應以探 究的方式學習，主動發現問題並嘗試解決問題，從而培養可以帶著走的能力，而

非被動的吸收知識。因此，融入探究於學生的科學學習為科學教師可行之教學方 法，同時也可輔助學生的學習。

再者，Clark 與 Sampson (2007) 認為科學教育如果僅強調探究是不足的，

因為探究缺乏社會建構歷程，換言之，科學推理應該包括推論(inference)和說服 他人的論證過程。Yore (2011) 認為透過科學探究所獲取的資料可作為論證的素 材，科學探索可視為進行論證的引導，論證與探究結合更是科學本質的基本特徵。

長久以來，學生接受傳統教育以「教師為主」影響，學生缺乏主動發言的機 會，且「說的語言」受限於口語表達的及時性，學生的對話論辯過程，較無法呈 現學生個人思維的推理脈絡（林雅慧、張文華、張惠博，2007）。又美國國家科 學教育標準(National Science Education Standards, 1996)對科學讀寫所下的定義為 對特定科學事實和科學概念的理解以及多種類型的推理：包括決定什麼是顯著無 關緊要的訊息、解釋和預測科學事件、理解閱讀的內容和適當地評估和運用論證 和證據。Keys (1999) 提出啟發式科學寫作且認其功用是支持學生活動以及後設 認知以生產出別於傳統的實驗報告。科學寫作是輔助科學學習與應用的工具，能 培養學生透過寫作來紀錄、發問、思辨、探究與整合學習結果。科學寫作也能幫 助科學實驗或研究成果的傳播與推廣。林雅慧、張文華與張惠博（2007）進一步 提到學生透過寫作活動時，可以展現出他們的知識主張、證據、數據的描述以及 觀察方法，並且經由反思而改變想法。由上述可知學生透過科學寫作，可以更進 一步釐清主張、證據、數據的描述以及觀察方法。

使用科學繪本這樣一個媒介對於科學學習是一個重要的途徑（邱玉娟、游淑 媚，2006）。繪本除了文字的敘述以外，也運用豐富的圖畫幫助孩童對科學概念 的學習（陳彥廷、陳穎志，2008）。邱玉娟與游淑媚（2006）提到提供真實的學 習情境於繪本內容中，並將學習意義化，同時融入重要科學概念，使學習者藉由 繪本內容進行科學概念學習。

教育部《科學教育白皮書》（2003）在內容中提到，科學知識與概念的理解

於學習科學並了解科學之用，喜歡科學之奇，欣賞科學之美」，而這個目標所表 現的面向之一為「應用科學方法與科學知識解決日常生活問題，理性批判社會現 象」。從上述可知，我國的科學教育相當強調國民對於科學知識以及概念的理解，

但也唯有對科學知識和概念理解後，我們才能夠加以應用以解決日常生活的問 題。大部分學生在日常生活中常具有接觸光的經驗，但在先前的研究中發現學童 對於「光學」常持有另有概念。例如：陳均伊、張惠博與郭重吉（2004）研究中 提到國中學童對「光的折射與反射概念」具有另有概念。張靜儀與李采褱（2004）

國小中、高年級學童光迷思概念研究發現學童對於「光的行進」、「影子的形成」、

「光的本質」、「光與視覺」、「光與反射」、「光與折射」等概念具另有概念，

因此本研究決定以「光行進概念」作為研究的主題。

蔡俊彥、黃台珠與楊錦潭（2008）以自行發展的「Toulmin 論證系統」

(Toulmin Argumentation System, TAS)，引導學生以「光的行進」為主題，透過電 腦網路系統，協助學生進行論證活動，探討學生的科學概念及論證品質表現。發 現學生概念理解的程度和論證能力之間呈現正相關以及論證活動促使迷思概念 產生概念改變的機率並不大。然莊敏雄、洪振方與宋國城（2011）的研究指出，

使用網際網路於學生的學習上有其缺點，例如：網路資料來源的多元對學生學習 產生困擾、學生對於搜尋而來的資訊未加以判準即用複製、貼上的方式來完成論 證而未進行後設認知的整合。而Liang 與 Tsai (2009)在研究建議中，建議要訓練 醫藥大學的學生使用網際網路搜尋資料的策略，發現大學生的資料搜尋能力尚待 加強。由上可知，網路學習環境是需透過相關的能力訓練如：關鍵字的使用、網 站性質的判別、資料來源的可信度…等，方能善用網路資源。雖然網路的學習環 境存在著資料準確性的疑慮，且Conner (2007) 以個案研究的方式探討科學寫作 對學生學習的影響，發現科學寫作可以作為學生後設認知的策略。但有些學生已 習慣被動接受知識，當以科學寫作進行科學學習時，會遇到不知下筆的困難（羅 廷瑛、張景媛，2004），因此透過網路搜尋來提供學生寫作的線索、材料，並以 科學寫作的策略來了解學生的理解，可為學習科學的途徑之一（莊敏雄、洪振方、

宋國城，2011）。綜合上述，考量本研究之研究對象為國小高年級學生，缺乏關 鍵字的使用、網站性質的判別、資料來源的可信度…等相關訓練，可現今又處於 充滿網路資訊的年代，故本研究透過科學寫作協助學生進行論證活動探討學生論 證能力、資訊搜尋和概念理解。

綜上所述，我們知道科學教育強調學生對科學概念的理解，並視其為科學教 育是否進步的指標之一，科學概念理解既然在國內外的科學教育中占舉足輕重之 地位，而論證能力也是目前台灣學生科學能力中需要加強的部分(教育部，

2008)，且透過科學寫作能讓學生將個人所知與科學的敘述相連結，加深學生對 科學概念的理解 (Hand, Prain, Lawrence, & Yore, 1999) 以及促進論證技巧 (Voss,

& Means, 1991)。因此研究者希望於科學寫作中融入論證活動，探討國小高年級 學生以「光行進概念」為主題，在科學繪本論證、同儕論點論證、探究活動論證 及啟發式科學寫作論證的活動中，學生呈現的論證能力、資訊搜尋和概念理解。

基於上述，研究者擬於科學寫作中融入論證引導學生於繪本中、同儕間、探 究活動和啟發式科學寫作時進行論證並以「光行進概念評測工具」評測學生的概 念，以釐清其論證能力和概念理解的表現。