研究背景與動機

本研究主要聚焦在教師以行動研究方式將論證融入「植物生長」教學活動，探討學 生學習之後，對論證能力的變化與植物生長概念學習情形。並討論教師在教學的過程 中，所發現的困難並嘗試提出解決的方法。本章共分為四節，第一節說明本研究之背景 與動機，第二節針對本研究之研究目的與待答問題做一簡要的說明，第三節為本研究之 名詞釋義，第四節則說明本研究之研究範圍與限制。茲將各節內容詳述如下：

第一節 研究背景與動機

九年一貫教育強調以學習者為主體，以知識的完整面為主軸，以終身學習為教育的 目標，希望培育學生能主動解釋、推測與探索，並應用科學方法，設計實驗，從中學習 到扎實的科學知識（教育部，2008）。以此為目標的科學教育應該可以培育出，能思考、

會判斷、具有科學素養的學生。事實上，卻無法達成此一目標，推究原因就是現行的教 科書仍以食譜式的實驗設計為主，加上學校科學教學為求簡單與效率多採用以教師為主 傳統的講述法，學生的學習僅於課室中進行科學原理的驗證學習。學生無法獲得自我探 索的機會，所學習的概念也為應付考試與升學所用，並未能落實於日常生活。學生只有 單向的接受科學知識和理論的灌輸，而從未去思考知識的正確性，這樣的學習讓學生對 科學知識失去探究的興趣與本能，更無法獲得批判性思考的技能（施富吉、陳錦章，

2010）。

以論證作為探究過程的核心教學中，學習者藉由探究與論證過程中對現象成因的觀 察解釋進行辯護或反駁，可以增進個人推理思考的能力，達到促進概念理解的目的（林 燕文、洪振方，2007）。在教學過程中須不斷地鼓勵每位學生盡可能提出個人主張，進 行公開討論，進而找出解決問題的方法。而論證過程所涉及「溝通與表達」與「批判性 思考」亦是新課程所強調培育學生能力的「溝通、表達與分享」、「獨立思考」及「解決 問題能力」。所以加強學生的論證技能，亦符合我國國民教育所欲強化學生的「帶著走 的能力」（教育部，2008）。

教育不再是讓學生做實驗以驗證課本上的知識，而是協助學生以合理的主張與證據 進行科學論證，闡述自然現象並建立自己的知識架構(Zembal-Saul, 2009)。可知，科學 論證是科學教育中一個非常重要的成分。

臺灣國中小學生在各項國際數理評比，如國 際 數 學 與 科 學 教 育 成 就 調 查（Trends in International Mathematics and Science Study，簡稱TIMSS）成績一直名列前矛，以TIMSS 2007評比結果為例，我國八年級學生在認識能力上排名第一，應用能力排名第二，推理 能力排名第五，在三種認知能力之間，我國八年級學生的表現都在五名之內，不可算不 優異，但是在推理能力的成績，卻遠低於第一名的新加坡達23分之多（李啟迪，2009）。

而2011年的評比，我國四年級學生排名更是從第二名掉到第六名，平均分數更是落後第 一名的韓國35分（教育部，2012），顯示科學教育需要努力的方向就是改善我國學生在 高階推理的能力。另外，在國際學生能力評量計劃（the Programme for International Student Assessment，簡稱PISA）2006年國際比較，我國科學素養名列第四，從細部來看學生解 釋科學現象的能力很強，排名第三；但在科學論證能力方面，運用證據來支持自己的論 點或反駁他人的意見的能力僅排名第八，而形成科學議題能力更弱，只有十七名（林煥 祥等，2008）。然而到了2009與2012年，台灣的科學素養排名大幅滑落到12與13名(PISA 國家研究中心，2014)，被香港及韓國遠遠拋在腦後，顯示科學知識理解是我們學生的 強項，而論證與推理是我國科學教育需要努力的方向。

科學論證是科學發展的重心，今日的科學教育已試圖在學生面前還原科學知識與科學論證的過程，

讓學生從中習得科學知識與過程技能，從而建立適切的科學態度(楊文金、藍偉瑩，2001)。更有學 者指出論證應用在科學學習上的功能包含：發展概念理解、發展探索技能、以及發展科 學認識論的理解(Driver, Newton, & Osborne, 2000)。而黃翎斐與胡瑞萍(2006)剖析國內 外已發表的研究，指出論證活動對科學學習的成效可概分為四個面向，分別是：(一)幫 助概念理解；(二)發展科學探究能力；(三)瞭解科學的知識論；(四)促進批判思考與科學 思考能力的發展。Suna與William (2012)以一連串的論證活動探討國小學生論證能力和 科學概念的理解，透過論證學習活動後，學生論證能力有改變，而學生對於科學概念理 解也有改進，由此可見，論證對於科學概念的理解是有助益。

論證不只是科學家撰寫研究報告時所需要運用的能力，也能協助溝通時進行說服與 協商，更是在日常生活中應用科學概念與做決定所必備的能力(Bricker & Bell, 2008)。

學生學習科學時，應更重視與強調其投入科學知識形成過程實務之學習，例如科學的論 證與建模等等，讓學生能更瞭解科學發展的歷程與內涵(Bricker & Bell, 2008, Duschl, Schweingruber & Shouse, 2007)。Duschl與Osborne (2002)也強調在科學的學習當中，除 了要讓學生學到我們知道的東西以外，我們更應該教育我們的學生另外二件重要的事 情，其一就是「我們如何致知」，其二則是「我們為何相信」，前述這種結合「科學解 釋」與「證據品質」的理想要求，其實也是學生科學學習的一項重要成果，也說明了「論 證」可以在科學教學中所扮演的角色。正如同Jiménez-Aleixandre, Rodriguez與Duschl (2000)所強調的：論證與科學教育特別有關係，因為科學探究的目的就是先要產生理解 自然世界的一些知識主張、信念與行動，然後再針對這些知識主張、信念與行動進行辯 護。科學教育的理想目的在於培養學生的理性(rationality)，科學論證就是在面對不同想 法的爭議時，能夠透過溝通而得到理性解決方案的重要過程，因此在以理性為目的的基 本前提要求下，教育和論證之間的關係形成了有效的連結，也成了教育者們在教育過程 中必須重視學生論證能力的重要理由。

在國小教科書中的植物單元對於植物生長的學習，最常提到植物生長發育相關的概 念就是「植物生長需要陽光、空氣、水和土壤」，但卻沒有詳細說明原因為何？學生因 此產生許多另有概念，比如植物的養分來自水和土壤；種子發芽時一定需要陽光等（蘇 雅芳，2003）；把植物當做「人」一樣需要食物，植物生長沒有一代傳一代的循環觀念

（林曉雯，2003）；不清楚光合作用與植物成長的關係（林家平，2001；顏麗娟，2003）。

研究者教授三年級自然與生活科技課程多年發現，三年級學生對於植物的生長存有 許多的另有概念，例如：植物需要陽光卻不了解為什麼；種子發芽一定需要陽光、水、

土壤而忽略空氣；植物的養分由土壤和肥料提供，不知道植物也能自行製造養分；不知 道植物的生長是有循環性；知道植物會行光合作用卻不了解為什麼等等。學生除了從書 本上學習植物生長概念外，也在日常生活與生活習慣中逐漸建構。而這些另有概念往往 在他們長大成人之後也未曾改變過，甚至以此另有概念教育下一代，一直如此延續下去。

再者，學生在植物方面的學習僅止於紙上談兵，學習只為應付考試之用，無法將所 學真正內化，亦極少進行植物領域的自學活動，況且為了考試，學習重點經常流於背誦 知識概念，不但知識概念架構不夠完整，就是相關的科學態度和科學方法也頗受質疑。

而本研究所實施論證融入教學活動經由實驗觀察植物生長、發現問題、提出主張、理由

或證據、提出反駁等論證過程，引導學生能針對植物生長議題來討論，以文字及口語來 表達自己的論點，並能傾聽和尊重別人提出的論點，針對別人的論點提出反駁、辯護別 人對自己的論點所提出的反駁，透過此論證策略的培養，可讓學生運用批判思考去面對 爭議，研判對錯並提出合理的主張與證據。因此，論證融入教學能培養學生具備論證能 力與植物生長的學習，在研究上有其重要性。透過融入論證的植物生長學習活動提供學 生教學情境，讓學生建構自己的學習方式，發現新的概念或更新另有概念，而研究者也 能經由實施論證融入植物生長教學，針對可能遭之困境嘗試提出解決方法而獲得教學反 思與成長正是本研究的動機。