研究設計與流程

一、研究流程

本研究流程共分成三個階段（請參閱圖 3-2-1），分別為「準備階段」、「資料收 集階段」與「結果分析階段」。

（一）準備階段

本研究欲探討國中生在經過科學探究課程後，決策能力是否有提升，因此首先 要設計能培養學生各項決策能力的課程。經過文獻探討，決定以社會性科學議題

「水庫預定地選擇」作為課程主題，並以決策步驟訓練學生問題解決的方式。另 外，為了解學生的水資源知識與決策能力是否有進步，亦設計「水資源知識測驗」

及「情境式決策能力測驗」作為前、後測，不論課程或是測驗，皆經一位相關領 域專家及一位有經驗之中學地科教師的審查修正，並經由反覆討論後進行修改。

其後將課程及測驗建置於 CWISE 平台，並請部分合作學校進行前導測試，根 據測試結果修改課程及測驗，以符合研究對象之程度。課程確定後，著手編製教 師手冊電子書，詳細敘述每個 CWISE 步驟的教學目標、引導重點及預期的學習表 現。確認所有合作學校後，協調授課教師參與「教師研習」，除了學習操作平台與 軟體外，亦仔細討論每個步驟的細節，將教師的差異降至最低。

（二）資料收集階段

教師研習完畢，便進行教學和收集研究資料，依據本研究的研究設計，先進行

「水資源知識測驗」及「情境式決策能力測驗」前測。接著配合營隊時間，於各 校分別實施「水庫預定地選擇」課程，在課程中同時記錄學生的答題與討論狀況，

以分析學生在課程中決策能力的表現。課程完成後，立即進行「水資源知識測驗」

及「情境式決策能力測驗」後測，觀察學生進步情形。

圖 3-2-1、研究流程圖

（三）結果分析階段

由於本研究所有課程及測驗皆於 CWISE 平台進行，因此利用 CWISE 的功能 紀錄學生作答情況，所有合作學校皆完成後，將資料匯出進行分析，同時進行論 文的撰寫。

二、課程設計

（一）議題選取與設計

近年來，社會性科學議題（Socio-Scientific Issues，簡稱 SSI）越來越受到科學 教育者的重視（Sadler, 2004），劉湘瑤等人（2007）整理近十年以社會性科學議題 為主題的實徵研究，發現運用環境議題的研究佔多數，例如科技發展對環境生態 保育的影響或在資源使用方式的選擇等議題。陳柏宇等人（2011）則提到環境議 題不只涵蓋單科目的知識，而是讓學生透過課程，學到整合相關知識的能力，符 合九年一貫環境教育融入各領域之精神。基於此，本研究選用環境議題「水庫預 定地選擇」作為課程設計主軸。

水資源是臺灣非常重視的環境議題，受臺灣季風氣候及地形的影響，每到秋、

冬之際總會聽到缺水的消息，而臺灣的學生都知道「臺灣地區平均每年有二千多 毫米的雨量，卻是世界排名第十八位的缺水地區」，也能夠正確選出原因為：地狹 人稠、山坡陡峭、河川短促、降雨分配不均等。但並不是所有學生都知道，水資 源的取得是需要花費許多心力才可以完成，多數學生認為只要開水龍頭就可以得 到自來水。因此，對臺灣的大多數學生而言，水資源議題是必須的且有價值的課 程。所以，本研究設計「水庫預定地選擇」課程，期望學生經由模擬蓋水庫的經 驗，學習珍惜水資源的情懷。

由於環境議題所涉及的問題往往都很複雜（Pata, & Sarapuu, 2001），且進行環 境議題決策時要考慮許多面向，因此本研究引用 Hsu 和 Wu（in press）設計，能組 織化管理和呈現資料的「水庫軟體」進行課程。該軟體提供一個虛擬的地區「勁 思」，學生須根據軟體提供的資料，決定最適合的水庫興建地，替勁思地區解決缺

水的問題。在「水庫軟體」中，學生可搜尋及評估河流沿線六座水庫預定地的資 料，隨時根據自己的需求將資料以圖層呈現，並可做多圖層疊加來檢視多個資料 間的關係，因此可應用多種資料在空間的分布進行決策。本研究藉由「水庫軟體」

的輔助，將複雜訊息限制在可控制的範圍內（Hsu, & Wu, in press），以訓練學生正 確收集及運用資料，並產生決定。

Hsu 和 Wu（in press）提到「勁思水庫軟體」的介面包含幾個主要功能，名為：

提示、知識加油站、地圖資訊供應站以及模擬（如圖 3-2-2）。在「提示」按鈕中，

學生可以找到使用這個軟體的方式，而在「知識加油站」按鈕下，學生可搜尋關 於水庫的基本訊息，如：水庫的興建成本；如何以降雨量計算供水量；以及河流 和集水區的地質條件等，同時也提供學生興建水庫的後遺症，如：水庫引發的災 害、水庫維護方式等等。「地圖資訊供應站」提供學生查詢六個地點的資料，學生 依據自己的知識背景以及之前的訓練，訂出興建水庫最需要被考慮的條件（興建 判準），並「購買」相關資料，使資料以圖層呈現於主畫面。在收集資料的過程中，

學生須將資料紀錄於 CWISE 平台，並進行整合及分析，經過比較後，根據資料選 出最符合判準的水庫。在選擇一個興建水庫的地點後，學生可以使用「模擬」按 鈕來查看所選地點附近被水覆蓋區域的 3D 鳥瞰圖（如圖 3-2-3），以幫助學生評估 做此決定的影響。

圖 3-2-2、「勁思水庫軟體」操作介面（引自：Hsu, & Wu, in press）

圖 3-2-3、「勁思水庫軟體」模擬介面（截取學生操作畫面）

（二）教學活動設計

本研究之教學活動設計考量三個主要面向，如圖 3-2-4 所示，以下分述之：

1.九年一貫課程綱要中有關於水資源的概念：

本研究選用環境議題「水庫預定地選擇」作為課程設計主軸，希望學生能經由 模擬蓋水庫的經驗，學習珍惜水資源的情懷，因此須將水資源相關概念融入課程 中。同時，進行「水庫預定地選擇」時要考慮許多面向，為了使國中學生具備基 本概念以解決問題，也須在課程中融入蓋水庫需要的知識。

因本研究之研究對象為我國國中學生，故在課程設計前，先從我國「九年一貫 課程綱要」中，分析出國中生須具備的水資源相關概念以及蓋水庫基本知識，如 表 3-2-1 所示。從表中可以發現，在本研究所設計之「水庫預定地選擇」課程中，

包含自然與生活科技及社會學習領域的知識，可以幫助學生整合各領域知識，並 應用於解決環境議題中。

圖 3-2-4、教學活動設計面向

水資源相關概念

（九年一貫課程綱要）

決策能力

決策步驟

訓練活動

決策 活動 水庫

軟體

表 3-2-1、九年一貫課程綱要中的水資源相關概念（認知層面）

2.決策步驟：

本研究結合 Grunig, & Kuhn, (2005)及 Hsu, & Wu, (in press)之決策過程與策略，

設計符合國中生程度的決策步驟：(1)訂出判準；(2)分析問題；(3)依據判準檢視資 料，並選出符合判準的方案（運用證據）；(4)重複步驟 1、3；(5)比較兩個方案；

(6)形成決定；(7)提出缺點。

在進行社會性科學議題的決策前，除了要正確理解問題情境外，最重要的是先 訂出決策判準（Ratcliffe, 1997; Grunig & Kuhn, 2005），且在進入決策活動前已建立 學生水庫興建相關背景知識，故決策活動從引導學生「訂出判準」的步驟開始。

Grunig 和 Kuhn（2005）認為，在訂標準的時候，這個標準最好只能評估單一 的可能變項，當使用這個標準去判定時，這個標準能有一個範圍，使得在評估選 擇時能很快速的判定，因此課程中特地安排一個步驟，訓練學生將所選擇的判準 修改成「好的判準」，課程中將好的判準定義如下：一個好的判斷標準通常要包含 可以紀錄的單位(例如:年雨量多少 mm)或是可以進行比較(例如:低或高)。此外判斷 標準要能夠跟所探討的主題有密切的關係，能提供未來判斷事件時的標準，並且 可以幫助蒐集相關資料（步驟 3.3 及 3.6）。

當學生訂出決策判準後，必須依照判準收集相關資料，因此第二步驟即讓學生 先學習使用「水庫軟體」，並理解問題情境以「分析問題」。了解軟體介面後便開 始「依據判準檢視資料」，並根據資料選出最符合判準的候選地。

陳柏宇等人（2011）指出，學生在訂定判準時考慮的影響因素面向通常不足，

若學生決策前的考量較為周詳，且訂出的判凖較為適當，在評估資料與決策階段 的表現也會比較好。因此，在決策活動中進行兩次訂定判準與資料收集，且要求 學生兩次不得選挑選相同面向的判準類型，以培養學生在決策時考慮不同面向的 影響因素。

最後，學生要從所挑選之兩個候選地中做比較，再經比較評估後「形成決定」， 並利用所收集的資料來支持自己的決定。此外，也要求學生嘗試寫出所決定水庫 的缺點以及可改善之配套措施，增加學生批判思考的能力。

3.決策能力：

2.4-5、2.5-1、3.8 分析

資料

a-3 正確解讀已提供的資料作為證據連結主張 1.4-6、1.5-4 1.5-5、2.4-3 a-4 正確解讀已提供的資料作為證據產生主張 1.5-1

由於學生在建立主張的過程中，常因缺乏詮釋、分析或使用證據的能力

（Sandoval, & Reiser, 2004; Sandoval, & Millwood, 2005; 謝州恩、吳心楷，2005）

使學生無法提出理由或證據來清楚地連結到其主張（Nussbaum, 2002），必須要經 過教導來學得（Jimenez-Aleixandre, & Erduran, 2008）。因此本研究在前導活動中先 培養學生「解讀資料」的能力，在課程中持續培養學生正確解讀圖、表、文字（子 能力 a-1），並將資料利用適當的方式（如步驟 3.8 表格化）整理及歸納（子能力 a-2）。

此外，本研究設計二種「分析資料」的題目讓學生練習。第一為「正確解讀已 提供的資料作為證據連結主張」（子能力 a-3），以步驟 2.4 第三題（2.4-3）為例，

先提供長江三峽大壩影響附近環境的影片，詢問學生「三峽大壩完工後，李白《早 發白帝城》中描述「兩岸猿聲啼不住」的景觀將不再有，你認為是為什麼？」學 生需利用影片中的資料作為證據以連結題目指定的主張，如：「三峽大壩完工後，

先提供長江三峽大壩影響附近環境的影片，詢問學生「三峽大壩完工後，李白《早 發白帝城》中描述「兩岸猿聲啼不住」的景觀將不再有，你認為是為什麼？」學 生需利用影片中的資料作為證據以連結題目指定的主張，如：「三峽大壩完工後，