國中生的科技素養測驗發展及其表現之研究

全文

(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系博士論文. 國中生的科技素養測驗發展及其表現之研究. 研究生：洪國峰指導教授：游光昭林坤誼. 中華民國一 ○ 五年七月.

(2) 誌. 謝. 經過漫長的九年，能夠順利完成博士班學業，有太多的人需要感謝。首先要感謝我的論文指導教授游光昭院長與林坤誼博士，在學術研究與為人處事上給予我許多指導與協助，提攜勉勵之情，畢生永難忘懷。在這段求學過程中，跟隨指導教授的腳步，努力學習在術研究上應堅持的態度與專業，讓我獲得面對未來挑戰的寶貴資產。博士班求學生涯是人生另一種智慧的鍛鍊。在修課期間，特別感謝美國阿帕拉契大學藍敏慧教授的指導與啟發，讓我受益良多；在口試期間，本論文承蒙國立高雄師範大學朱耀明教授、國立屏東科技大學羅希哲教授與國立臺灣師範大學邱皓政教授，在論文審定上細心指正，提供寶貴的見解與啟發，使論文更趨完善，在此深切的表達十二萬分的謝意。漫長的博士生涯，同儕的鼓舞讓自己能量充足。感謝雅莉、宗翰、斯純在研究路程上的協助與支持，尤其在面臨研究困境時總是適時的伸出援手。此外，感謝光展不吝嗇分享許多寶貴經驗及心得，讓我在論文寫作的歷程踏實許多。最後，謹以本論文獻給所有參與的人員、關愛我的師長、長官、好友與我最親愛的家人。謝謝我的雙親，從小到大對於我的決定，給予我最大的支持與鼓勵。感謝我的摯愛沛琳，感謝她對家庭和小孩的付出，千言萬語無法表達我的謝意；此外，和謙與沂宣的懂事，讓我每天充滿活力面對挑戰。. 謹誌於國立臺灣師範大學科技系 2016 年 07 月仲夏. i.

(3) 國中生的科技素養測驗發展及其表現之研究研究生：洪國峰指導教授：游光昭. 林坤誼. 中文摘要本研究目的主要在發展一份「國中生科技素養測驗」，據此分析國中生的科技素養表現情形及其差異，並建構科技態度與科技知能（知識、技能及能力）之間的關聯模式。在「國中生科技素養測驗」的發展過程中，本研究參考科技領域之十二年國民基本教育之國中階段生活科技的學習表現來編製素養測驗。為達研究目的，本研究採用問卷調查法，以臺灣地區公立國民中學九年級學生為主要研究對象，採用分層隨機叢集取樣，總計回收有效問卷 2192 份，有效回收率為 98.16%。透過因素分析、無母數統計分析、斯皮爾曼等級相關、結構方程模式等統計分析方法。歸納出以下結論：（1）本研究所發展的國中生科技素養測驗，具有良好信、效度且值得推廣與應用；（2）國中生的科技素養表現不盡理想，宜定期追蹤學生科技素養表現；（3）國中生對科技的態度尚屬樂觀，但在科技的興趣方面有待提升，尤其未來想從事科技領域工作的意願偏低；（4）國中男生在科技態度表現優於國中女生，但在科技知能方面上並無差異；（5）透過非正式課程可有助於培養學生對科技的態度，但仍須透過正式課程以培養學生的科技知能；（6）科技態度對科技知能僅有偏低的正向影響。. 關鍵詞：科技素養、科技知識、科技態度、科技技能、科技能力。. ii.

(4) Development of Technological Literacy Test and Its Performance of Junior High Students Author: Hung, Kuo-Feng Adviser: Yu, Kuang-Chao. Lin, Kuen-Yi. ABSTRACT The purposes of this research were to develop a technological literacy test for junior high students, and further to analyze students’ performances and differences. This study also constructed a model of students’ attitudes toward technology and technology learning outcomes (knowledge, skills, competencies). The technological literacy test was developed according to the technology curriculum of 12-year compulsory education. A questionnaire survey was conducted and sent to the ninth grade students of public junior high schools in Taiwan, receiving 2192 valid questionnaires with a return rate of 98.16%. Factor analysis, spearman correlation coefficient, and structural equation modeling were utilized, and the following conclusions are made: (1) The technological literacy test developed in this research had excellent reliability and validity. (2) The technological literacy performance of junior high students is not in an accepted situation, we need to enhance students’ technological literacy. (3) The attitudes toward technology of junior high students is optimistic. However, students’ interest of technology should be raised, especially the willness of working in the technology fields. (4) Male students have better attitudes toward technology than female students, but no difference in the performance of technology learning outcomes. (5) Informal education needs to be used to help students improve the attitudes toward technology, and to improve students’ technology learning outcomes through formal education.. (6) The attitudes toward technology. has slight effect on technology learning outcomes.. iii.

(5) Keywords: technological literacy, technology knowledge, attitudes toward technology, technology skills, technology competencies.. iv.

(6) 目錄誌. 謝……………………………………………..……………………...i. 中文摘要……………………………………………..……………………..ii 英文摘要…………………………………………….…………………….iii 目. 錄……………………………………………..……………………..v. 表. 次……...………………………………………..………………….vii. 圖. 次……………………………………………..…………………….ix. 第一章緒論……………………………………………..…………………1 第一節研究背景與動機……………………………………………..1 第二節研究目的與待答問題…………………….……….…………7 第三節研究範圍與限制……………………………………..………9 第四節重要名詞釋義……………………………………………….11 第二章文獻探討……………………………………………..………..…15 第一節科技素養的內涵及架構…………………………………….15 第二節科技知識的內涵…………………………………………….37 第三節科技態度的內涵…………………………………………….42 第四節科技技能的內涵…………………………………………….49 第五節科技能力的內涵…………………………………………….55 第六節科技素養能力的內涵……………………………………….60 第七節科技態度與科技知能之關係探討………………………….71 第三章研究設計與實施………………………………………….…….…77 第一節研究設計………………………………………………….…77 第二節研究程序………………………………………………….…84 第三節研究對象……………………………………………….……88 v.

(7) 第四節研究工具……………………………………………….……94 第五節資料分析……………………………………………….…101 第四章研究結果與討論…………………………………………………103 第一節科技素養測驗之編製…….……………………………103 第二節國中學生在科技素養測驗能力表現之分析……………120 第三節不同科技資訊來源與性別在科技素養能力的差異……134 第四節科技態度與科技知能之關聯模式………………………148 第五節綜合討論…………………………………………………156 第五章結論與建議………………………………………………………163 第一節結論………………………………………………………163 第二節建議………………………………………………………167 參考文獻…………………………….……………………………………170 一、中文部份…………………………….……………………………170 二、外文部份…………………………….……………………………174 附. 錄附錄一國中生科技素養測驗預試問卷…………………………185 附錄二國中生科技素養測驗正式問卷…………………………201 附錄三科技素養測驗學習表現與題目對照表…………………216. vi.

(8) 表次表2-1. PISA科學評量的情境內涵………………………………………29. 表2-2 科技素養測驗學習表現之命題參考規準表…………….….……65 表3-1 科技素養測驗預試學校名單………………………….….………89 表3-2 科技素養測驗正式施測取樣班級數分配表…………..…………90 表3-3 科技素養測驗正式施測取樣班級數回收統計表………..………91 表3-4 科技素養測驗預試題目列表…………………………….….……95 表3-5 國中生科技素養測驗的雙向細目表………………………..……98 表4-1 科技素養測驗預試問卷之科技態度面向項目分析摘要………105 表4-2 科技素養測驗預試問卷之科技態度面向因素分析摘要表……107 表4-3 科技素養測驗預試問卷之科技態度內部一致性分析…………108 表4-4 科技知識、技能及能力面向第一次預試試題分析表…………109 表4-5 科技知識、技能及能力面向第二次預試試題分析表…………110 表4-6. 科技知識、技能及能力測驗正式問卷之學習表現與題目對照表 ...……………………………………...……………….……...111. 表4-7 科技素養測驗題目難易度分析表………………………………112 表4-8 科技素養測驗正式問卷之科技態度面向項目分析摘要表……113 表4-9 科技素養測驗正式問卷之科技態度面向因素分析摘要表……114 表4-10 科技素養測驗正式問卷之科技態度內部一致性分析…………115 表4-11 科技知識、技能及能力面向正式問卷試題分析表……………116 表4-12 常態分佈檢定…………………………………………..……..…121 表4-13 科技態度測驗問卷平均數及標準差分析結果…………………124 表4-14 科技興趣、貢獻及決策與科技態度測驗總分之相關係數……124 表4-15 科技知識、技能及能力之各學習表現答對率分析……………128 表4-16 科技知識、技能及能力構面之間相關係數……………………129 vii.

(9) 表4-17 不同性別在科技素養測驗的平均數與標準差………..………..134 表4-18 不同性別在科技素養測驗的差異分析……………..…..………135 表4-19 學生對不同科技資訊來源的意向分析…………..……..………136 表4-20 科技資訊的來源的平均數與標準差……..…………..…………137 表4-21 從電視節目獲得資訊來源對於學生科技素養的差異分析…....138 表4-22 從雜誌獲得資訊來源對於學生科技素養的差異分析……..…..140 表4-23 從營隊獲得資訊來源對於學生科技素養的差異分析…...…….141 表4-24 從競賽獲得資訊來源對於學生科技素養的差異分析…..……..142 表4-25 從學校課程獲得資訊來源對於學生科技素養的差異分析…....144 表4-26 各觀察變項之平均數、標準差、偏態、峰度及相關係數………149 表4-27 本研究假設模式之絕對適配指標考驗結果…………..…..……150 表4-28 本研究假設模式之相對適配指標考驗結果.…….... ….... …...150 表4-29 本研究假設模式之精簡適配指標考驗結果….... ….....………151 表4-30 本研究假設模式之參數估計表………………………………..152 表4-31 本研究假設模式之個別指標信度及潛在變項組成信度、平均變異抽取量………………………..………………….………...153. viii.

(10) 圖次圖2-1 科技的寰宇…………………………………..……………………20 圖2-2 科技素養的面向………………………..………...………….……22 圖2-3 科技素養三面向之關係……………………….….………………26 圖2-4 PISA 2006科學能力評量架構圖……………..………..…………28 圖2-5. NAEP科技素養主要評量領域…………………...………………32. 圖2-6 臺灣科技素養測驗面向圖……………………..…………………36 圖2-7 臺灣科技素養架構圖…………………………..…………………60 圖2-8 產品探究模型和學習態度關係之研究架構…….……………….72 圖2-9 科技接受模型……………………………………………………..75 圖2-10 STEM專題學習行為模式…………………….……………..……76 圖2-11 科技態度與科技知能關係圖…….…..………….……..…………76 圖3-1 研究架構圖…………………………………….……….…………77 圖3-2 科技素養測驗編製流程圖…………………………..……………80 圖3-3 不同背景變項與科技素養能力測驗之關係圖……..……………81 圖3-4 科技態度與科技知能之關聯模式圖…….…………….…………82 圖3-5 研究流程圖…….…………………….……………………………87 圖4-1 科技素養測驗各題項答對人數統計圖…….……………..….…125 圖4-2 科技態度對科技知能之影響假設模式的標準化參數係數……154. ix.

(11) 第一章緒論本研究主要主要在發展一份「國中生科技素養測驗」，據此瞭解臺灣地區國中生的科技素養表現情形及其差異，並建構科技態度與科技知能（知識、技能及能力）之間的關聯模式。本章主要闡述本研究之研究背景與動機，進而說明本研究之研究目的與待答問題、界定研究範圍與限制、以及定義重要名詞，以使本研究的執行更為嚴謹。緣此，本章共分為以下四節：（1）研究背景與動機；（2）研究目的與待答問題；（3）研究範圍與限制；（4）重要名詞釋義。. 第一節. 研究背景與動機. 教育是國家的根本，攸關政治、經濟、文化及社會各層面的發展，提升教育品質不但是政府對國民的責任，也是國家對新世代的承諾。聯合國教育科學文化組織（ United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, UNESCO）於2000年4月發表《達喀爾行動綱領，全民教育：實現我們集體的承諾》（The Dakar Framework for Action Education for All: Meeting Our Collective Commitments）揭櫫：「教育是一項基本人權，也是參與21世紀迅速全球化的社會與經濟必不可少的手段」（UNESCO, 2000）。近10幾年來，以「素養」為核心的課程受到聯合國教育科學文化組織（ UNESCO ）、經濟合作發展組織（ Organisation for Economic Cooperation and Development, OECD）、歐盟（European Union, EU）等國際組織高度重視，因此帶動世界各國的課程改革熱潮及所關注的重大議題。尤其每年在國際性的測驗（如：PISA、TIMSS）評比成績公布後，多能形成社會壓力，促使政府推行教育改革。 1.

(12) 我國於21世紀初期即開始推動十二年國民基本教育改革工作，並在課程與教學、行政方面皆有重大的改變。教育部於2010年召開的「第八次全國教育會議」結論便指出，應參酌世界先進國家國民教育發展經驗，考量「普及」、「非強迫」、「確保品質」及「社會公義」等原則，積極啟動十二年國民基本教育，以期符合世界教育發展潮流。緊接著，民國100年馬總統於元旦祝詞宣示啟動十二年國民基本教育，同年9月行政院正式核定「十二年國民基本教育實施計畫」（教育部，2014）。十二年國民基本教育本著「全人教育」的精神，不斷強調學生是要成為一位自動「自發」的學習者，經由學校教育誘發學生的學習熱情與動機，並且透過引導培養學生與自我、與他人、與社會、與自然「互動」的能力，進而能應用所學實踐夢想，以達到彼此互惠與「共好」的目標。然而，面對當前快速變遷的科技社會，如何提升國民科技素養及能力一直為世界各國重要的教育議題。就國家社會而言，成功的科技教育培養優秀科技研究與相關從業人才，奠立國家經濟與競爭力的基礎；而成熟之民主社會也有賴於普遍具備科技基本素養、理性思考、善於溝通合作、不斷自我學習與面對科技相關社會議題作明智決定的公民，方得以實踐。. 一、科技素養能力已成為國民基本素養能力國民基本教育主要在培養學生具備讀、寫、算之基本素養為主，然而隨著科技的快速發展，科技能力已成為現代國民應具備的另一種基本素養。科技教育的目標便是在培養學生成為一位具有科技素養（technology literacy）能力的國民，其著重在培養學生能具備有系統性思考解決問題的知能與態度，並能運用工具、材料、資源進行創意設計與科技產品的製造，進而促進學生創意思考、問題解決、批判思考等高. 2.

(13) 層次思考能力。換言之，應用科技知能（包含知識、技能及能力）來解決科技問題，即為科技素養之能力展現。因應科技時代的需求，許多先進國家的科技教育課程名稱雖然不盡相同，但都將科技素養納為國民所具備的基本素養（Jones ＆ Moreland, 2003）。例如，美國國家評量指導委員會（National Assessment Governing Board, NAGB）於2014年在原有的閱讀、數學、科學等素養評量外，加入科技與工程素養評量，並訂定其素養內容涵蓋科技與社會、設計與系統、資訊與通訊科技（NAGB, 2010）。另外，澳洲、紐西蘭等國家稱為「科技」（technology），而英國、香港則訂定有「設計與科技」（Design and Technology, D & T），日本則與家政合科為「技術與家庭」（教育部，2013a）。由此可知，國際間各國都藉由課程來培養學生科技素養。此外，美國國家科學基金會（National Science Foundation, NSF）自21世紀初以來便積極推動 STEM（ Science, Technology, Engineering, and Mathematics, STEM）教育（National Research Council, 2010）。STEM教育是融合科學、科技、工程與數學等學科知識整合應用的教育理念，藉由強化學科間知識的連結性，來協助學生理解科學與工程的關連（Bybee, 2010、2013）。換言之，科技教育重視的是跨學科知識整合應用的教育，強調生活事件的連結與學習者知識的主動建構，並從真實情境實作的歷程中，以同儕合作學習的方式解決問題，發展系統思考、創造力與問題解決能力進而促進對科技的興趣以及知識的理解與應用（教育部， 2014）。. 二、素養能力表現已成為教育改革重要參考指標為了解我國教育體制所培養出學生在素養能力之表現，臺灣自2006 年開始參與國際學生素養比較調查研究，如經濟合作發展組織所舉辦的 The Programme for International Student Assessment（PISA）、國際教育 3.

(14) 成就評量協會（International association for the evaluation of education achievement, IEA）所辦理的國際數學與科學教育成就趨勢調查（Trends in International Mathematics and Science Study, TIMSS）、及國際閱讀素養進展研究（Progress in International Reading Literacy Study, PIRLS）。 PISA在國內的教育測驗領域亦曾掀起一股評量的熱潮，如2009年林煥祥教授進行的「公民科技素養調查研究」，便參考PISA測驗的評量架構研發一系列的測驗題目，並建議我國公民科技素養調查之內容命題可採「情境化」及「生活化」的方式，以科學技術為核心，情境為包裝，透過題組方式納入各領域所需具備的基礎能力、知識和態度，發展公民科技素養調查工具（林煥祥，2009）。行政院國家科學委員會科學教育發展處的2010年專題計畫徵求書中，亦曾提出「公眾對科學與科技的理解與參與」為重點研究項目，均顯示國家對此重視的程度。基本上，PISA 的評量目的是了解即將成為未來公民的學生是否具備解決生活問題及參與討論相關議題的能力；其評量題材已從記憶與背誦的知識，轉變為與生活經驗相關、強調自我成長及生活技能的內容，甚至是終身學習技能及解決生活問題能力的具備。而此與科技教育培育學生解決問題、批判思考能力及與科技共存的目標不謀而合。. 三、標準化評量為教育評量的重點學習與評量是教育過程中一項必要的工作，教師們在課堂教學中進行評量，瞭解學生學習情形，而學校及教育主管機關也可以掌握教育績效及教育品質，為教育決策提供實證資料（彭森明，2006）。因此，透過評量標準能幫助教師瞭解學生的學習表現，進而調整其教學內容、方式，或設計適當的補救教學課程與活動，以協助學生提升其學習品質，達到維繫基本學力、縮減學習成就落差的任務（教育部，2013b）。. 4.

(15) 近年來，實施標準本位評量（standards-based assessment, SBA）的先進國家有很多，例如：如美國、澳洲、英國與香港等。這些實施標準本位評量的國家一方面應用在監控學生學力上，另一方面應用在班級評量上，期望透過課程標準、教學與評量三者的對應，進而提升教師評量專業與學生學習成效（Lyon, 2011; Martone & Sireci, 2009）。例如，英國學生進展評量（Assessing Pupils’ Progress）、澳洲昆士蘭省課程評量與報告（Queensland Curriculum, Assessment and Reporting）、美國共同核心標準（Common Core State Standards）等（宋曜廷等，2014），均是如此。十二年國民教育的實施，國中畢業生將透過免試入學管道進入高中、高職及五專。在沒有升學考試的壓力下，要維持國民中學學生的學習動機與學習成效，並使學生在學科以外的多元智慧與能力獲得充分擴充與展現，實為現行國民中學階段教育評量面臨最迫切的問題。目前，九年一貫課程綱要各學習領域雖訂有能力指標，卻不易轉換成適合在教學現場使用的評量標準，加上缺乏評量示例，導致教師在進行教學時逐漸忽略課綱、評量時缺乏參照準則（宋曜廷，2012）。因此，教育部自2013 年即研發「國民中學學生學習成就評量標準」，旨在建置與課綱能力指標相對應的評量標準，以補足目前課綱各學習領域雖訂有能力指標，但卻未提供評量檢核指標之不足。. 四、科技態度會影響學生科技學習成就態度是不易改變的、態度是學習來的，且態度與行為是有關的，然而行為的發生是反映了對事物的喜好觀感（吳坤璋、黃台珠、吳裕益， 2005）。許多研究曾針對科技態度與學習成就之關係進行探討，例如吳坤璋、黃台珠和吳裕益（2005）便指出國中生對科學的態度會直接影響其學習成就；此外，Lou、Liu和Shih（2011）在探討高中生在專題本位. 5.

(16) 學習活動中的STEM行為模式時，也指出高中生對科技的態度會直接影響其認知與行為意向。由此可知，學生對科技的態度相關議題研究是很重要的。因此，當學生對科技具有正向的學習態度時，便是提供一個良好的動機讓學生將科技知識、技能及能力轉化為實際行動，並使學生樂於使用所學習到的科技方法將所遭遇科技問題解決。然而，關於科技態度對科技知能的相關研究極少。因此，本研究將科技素養測驗中的科技知識、科技技能與科技能力等三個構念視為國中生的學習成就，並將之命名為「科技知能」，並且探討國中生科技態度與科技知能之關係。. 綜合上述內容可以得知，學科的素養能力測驗已成為世界各國教育改革重要參考依據。對科技教育課程而言，十二年國民教育將生活科技與「資訊科技」合併成為「科技領域」，此乃臺灣科技教育重要進展。加上，教育部也著手進行「國民中學學生學習成就評量標準」計畫，將制定共同評量標準讓老師能瞭解學生學習成效，以利於教師進行教學修正、補救教學等。然而，國內關於科技素養的測驗內容非常廣泛，且多著重在測驗科技本身的內容或記憶性的知識（蔡東鐘，2005），然而這樣的測驗內容並不符合科技素養之「應用科技概念及過程來解決問題」的目的。另外，在科技素養測驗的架構上，國內相關的研究（李大偉等人，1997；李大偉等人，1995）多沒有一個明確的架構。有鑑於此，本研究將提出一個與近代素養教育測驗理念相符的科技素養測驗架構，並且參考科技領域之十二年國民基本教育之國中階段生活科技的學習表現來編製「國中生科技素養評量測驗」，並進行施測，以瞭解目前國中生的科技素養表現。期待本研究有助於日後國民中學科技教育之實施及評量之參考。 6.

(17) 第二節. 研究目的與待答問題. 根據前述研究背景與動機，本研究主要在發展一份國中生科技素養評量測驗，並據此分析國中生的科技素養表現，探討不同背景變項對國中生科技素養表現的差異，以及瞭解科技態度對科技知能的適配度。具體而言，本研究目的與待答問題主要如下：一、研究目的（一）發展國中生科技素養評量測驗。（二）分析國中生的科技素養表現。（三）探究不同背景變項的國中生之科技素養表現差異。（四）建構國中生的科技態度對科技知能的影響模式。二、待答問題根據前述研究目的，本研究的待答問題主要有如下幾項：（一）國中生科技素養評量測驗的內涵為何？ 1. 國中生科技素養測驗在知識面的內涵為何？ 2. 國中生科技素養測驗在態度面的內涵為何？ 3. 國中生科技素養測驗在技能面的內涵為何？ 4. 國中生科技素養測驗在能力面的內涵為何？ 5. 國中生科技素養評量測驗是否具有信、效度？. （二）國中生的科技素養表現情形為何？ 1. 國中生在知識面的科技素養表現情形為何？ 2. 國中生在態度面的科技素養表現情形為何？ 3. 國中生在技能面的科技素養表現情形為何？ 4. 國中生在能力面的科技素養表現情形為何？ 7.

(18) （三）不同背景變項的國中生之科技素養表現差異為何？ 1. 不同性別的國中生在知識面之之科技素養表現差異為何？ 2. 不同性別的國中生在態度面之之科技素養表現差異為何？ 3. 不同性別的國中生在技能面之之科技素養表現差異為何？ 4. 不同性別的國中生在能力面之之科技素養表現差異為何？ 5. 不同科技資訊來源對國中生在知識面之科技素養表現差異為何？ 6. 不同科技資訊來源對國中生在態度面之科技素養表現差異為何？ 7. 不同科技資訊來源對國中生在技能面之科技素養表現差異為何？ 8. 不同科技資訊來源對國中生在能力面之科技素養表現差異為何？. （四）國中生的科技態度對科技知能的影響模式。 1. 國中生的科技態度對科技知能的適配度為何？ 2. 國中生的科技態度對科技知能是否有影響？. 8.

(19) 第三節. 研究範圍與限制. 本節主要針對「國中生的科技素養測驗發展及其表現之研究」來界定本研究之研究範圍，並說明進行本研究會遭遇的研究限制，以及該限制可能對本研究造成的影響，分述如下：一、研究範圍（一）科技素養測驗內容以生活科技課程的內涵為主依據教育部十二年國民基本教育總綱的規劃，科技領域為一個新增的學習領域，包含生活科技與資訊科技等兩個學科。本研究所指的科技素養測驗，主要針對生活科技課程為主，此類課程的主要特質為強調動手實作、問題解決或創意思考。本研究主要以國中學生在生活科技課程中應有的學習表現為命題參考標準，並參考課程的學習內容以規劃出我國國中生科技素養評量測驗，並據此瞭解國中生在科技素養評量測驗中的表現情形。. （二）研究樣本以全國臺灣地區為主要調查對象本計畫主要研究對象設定為國中階段的學生，將以我國臺灣地區為範圍。國中生活科技課程的教學主要分布於國中七、八、九年級，而為瞭解國民中學階段學生在有關科技方面的知識、態度、技能、能力的學習表現，本研究主要選定以臺灣地區國民中學的九年級學生為主要研究對象。. 9.

(20) 二、研究限制本研究因受時間、人力、經費、研究對象等因素影響，使研究受到許多限制，茲分別就研究對象、研究內容和研究設計來說明研究進行中無法克服的因難。（一）只挑選臺灣地區公立國中作為研究樣本本研究只挑選臺灣地區公立國民中學的國中生作為研究對象，並且將臺灣地區私立學校完全排除於本研究樣本之外。由於生活科技課程並不納入升學考試中，因此許多縣市的國民中學及私立學校並未確實落實生活科技課程的教學；再者，研究者身為公立國民中學的現職教師，藉由同學、同事之間的人際關係網來協助進行研究樣本選取。本研究針對臺灣地區公立國民中學國中生所進行的科技素養測驗分析結果，期望能夠真實的反應全國的國中生科技素養表現情形，藉此協助推動全國生活科技正常化教學，掌握國中生在科技素養方面的實際表現情形，並期能藉此協助教師改善生活科技的教學，以使國中生能夠具備完善的科技素養。. （二）由現職國中生活科技教師共同訂定科技素養標準本研究之學生在科技素養表現標準，是經過五位現職生活科技教師共同討論訂定，若學生能在科技知識、技能及能力等方面的素養測驗，答對率達到門檻即表示該生具備基本科技素養表現；反之則未具備基本科技素養表現。然而，本研究並未邀請科技教育專家學者參與科技素養能力標準的訂定，難免會對此科技素養能力標準有產生偏頗，此乃本研究之限制。. 10.

(21) 第四節. 重要名詞釋義. 一、科技素養（technological literacy）「科技素養」是使用、操作、評價與生活息息相關的科技，而且必須了解科技原理並提出解決方案以達成目標（NAGB, 2010）。換言之，就是要在知識方面（knowledge）能了解科技、在技能方面（skills）能應用科技、在態度方面（attitudes）能評估科技及選擇科技，也能瞭解科技對社會文化的衝擊與影響（Dyrenfurth,1991）。本研究「科技素養」所指的是人們具備科技科技知能與態度，運用科技知識、科技技能、科技工具及資源以系統性思考進行創意設計與產品製造以解決所遭遇的科技問題，進而培養學生創意思考、問題解決、批判思考等綜合能力的展現。. 二、科技知識（technology knowledge）就科技知識的應用而言，Ihde（1997）指出科技知識可以分為下列三個面向：（1）與科技相關的知識（knowledge about technologies）：代表工程師或技術人員的知識，亦即如何製作機器、如何操作機器的知識；（2）理論的科技知識（theoretical technology knowledge）：應用於特定科技中的物理、化學或電學的定律與原理，亦即科學家或科學工程家的知識；（3）運用科技所產生的知識（knowledge through technologies）：代表一種特殊種類的實踐或使用性知識，此種知識廣泛遍布於人類行動中。而 McCormick（2004）認為科技知識分為程序的知識（procedural knowledge）和概念的知識（conceptual knowledge）。（1）程序性知識：主要指在科技產品的設計與製作實作過程中應包含，設計、問題解決計畫、系統分析、最佳化、模組化、關鍵思考（啟發式教學、演算法、後設認知）等；（2）概念性知識：指在科技實作活動中所涉及的學科知識， 11.

(22) 以及實作產品的系統化的概念，如能夠確實的把科技產品的系統圖繪製出來，並能清楚的表達與解釋系統中所蘊含的原理與概念。在我國十二年國民基本教育的生活科技的知識面向分成科技的「概念知識」（如科技原理知識、工具使用知識、材料處理知識等）、以及科技的「程序知識」（如問題解決程序、工程設計程序、產品分析知識等）（教育部，2016）。本研究在科技知識面向中，內涵包含「問題解決知識」、「科技原理知識」、「材料選用知識」及「產品分析知識」等四個構面。. 三、科技態度（attitudes toward technology）測量一個人的態度，可以瞭解此人對於某項事物的意向強度，而一個人對事物具有相當程度的正向態度，則亦表示此人對事物的認知、情感及行為傾向具有一定良好程度。換言之，透過科技態度的測量，可有助於瞭解學生的科技能力以及信念程度（游光昭、韓豐年、徐毅穎、林坤誼，2005）。在我國十二年國民基本教育的生活科技的態度面向包含：（1）培養學習科技的興趣、使用科技的態度及正確的工作習慣；（2）建立正確的科技價值觀，並從事職涯試探（教育部，2016）。本研究在科技態度面向中，內涵包含「科技興趣」、「科技貢獻」及「科技決策」等三個構面。. 四、科技技能（technology skills）技能領域的目標是強調心智及動作聯合的學習，以發展操作或動作的技巧（黃政傑，1991）。換言之，技能係指運用肢體動作，作有目的性的操作性活動，而且通常指人類肢體動作高度組織化的運作結果（李堅萍，2006）。雖然，實作技能是一種經由學習受到內部心理控制且可以被人們所觀察到的肢體動作；然而，愈高層次的實作技能其外顯肢體動作的愈高度熟練化，其內在心理活動也愈複雜。十二年國民基本教育 12.

(23) 的生活科技的技能面向，最主要培養學生動手實做的習慣之外，學生必須學習正確使用生活中的科技產品，及明瞭如何在高度變遷的社會環境中有效的解決科技問題（教育部，2016）。本研究在科技技能面向中，內涵包含「識圖製圖技能」、「使用工具技能」、「保養維護技能」等三個構面。. 五、科技能力（technology competencies）在我國十二年國民基本教育的生活科技的能力面向包含（1）培養正確使用科技及動手實做的能力；（2）培養設計與製作的能力；(3)培養整合科際知識以進行創意思考及解決問題的能力（教育部，2016）。本研究在科技能力面向中，內涵包含、「設計製作能力」、「創意思考能力」、「溝通協調能力」等三個構面。. 六、科技知能（technology learning outcomes）學習科技的實用程序知識，將有助於提昇對科技的喜愛程度及對科技的自我概念。由此可知，經由科技實作活動過程中引導學生統整科技知識、精熟的操作技能及能力，會提昇學生的科技態度（Metsärinne ＆ Kallio, 2015）。由此可知，應用科技知識、技能及能力將科技問題解決，此乃科技素養之能力展現。因此，本研究將科技素養測驗中的科技知識、科技技能與科技能力等三個構念視為國中生的學習成就，並將之界定為「科技知能」。. 七、資訊來源經由電視、網路、報紙、雜誌等媒體獲得科技新知與資訊，普遍是民眾資訊來源的主要獲取管道（NSB, 2006）。然而，接觸科技資訊來源愈多，其獲得科技新知則會較多，反之則會較少；相對其對資訊來源較 13.

(24) 多的科技產品也會有較高的興趣。本研究將資訊來源，包含電視節目、雜誌、營隊、競賽、以及學校課程等五種管道。. 14.

(25) 第二章. 文獻探討. 提升國民的科技素養是世界各個先進國家的教育目標之一，如Jones 與Moreland（2003）指出澳洲、英國、美國、加拿大、香港和紐西蘭六個先進的國家的科技教育課程名稱雖然不盡相同，但其目標卻都是一致的，即培養學生具備科技的素養。科技素養是現代社會生活中，國民必備的重要基本能力，所以世界各國都會規劃科技素養教育（technological literacy education），使學生能夠具備科技素養，並進而適應未來科技社會的快速發展。本章就科技素養相關概念進行探討，據以發展量測國中學生之科技素養測驗。以下將依分成第一節科技素養的內涵及架構、第二節科技知識的內涵、第三節科技態度的內涵、第四節科技技能的內涵、第五節科技能力的內涵、第六節科技素養能力的內涵及第七節科技態度與科技知能之關聯模式等，進行文獻探討與分析。. 第一節. 科技素養的內涵及架構. 壹、何謂科技素養「素養」為一種讀、寫、算的能力，也就是日常生活中的一種基本能力。在國民中學九年一貫課程綱要中提到「素養」蘊涵於內即為知識、見解與觀念，表現於外即為能力、技術與態度（教育部，2008）。換言之，「素養」是一種基本的生活能力，是人們為了適應生活而發展出來的，並會隨著社會的發展演變而有所擴張與改變。「科技素養」的觀念最先在1899年Dewey所著作的「The School & Society」一書中被提出，以彰顯科技素養在學校以及社會中之重要性。. 15.

(26) 一直到1960年代，美國學者Marshall Schmitt創用「科技素養」一詞後，相關的議題討論隨之展開與發展，參與討論的學者眾多，同時相關的課程設計也極為豐富（林志忠，1998）。其中，De Vore（1985）認為科技素養是指創造技術設備、方法或系統，利用技術方法學習不同科技系統的作用，及確認不同技術方法對人、社會和環境的影響。Stashak（1981）則將科技素養定義為具備聰明使用科技能力、個人能促進科技的進步、評定當前及未來的科技、控制科技與適應變遷的世界。Smalley及Brady （1984）以觀察力為重點，認為科技素養係指對於週遭的環境，有能力去觀察、經驗、檢驗和設計，年輕人應能瞭解過程中的步驟；以其所見和互動來發展形式上的心理影響和意見；以選擇的方式來觀看世界。隨著美國的科技教育課程與英國設計與科技課程的改革，我國自 1993年亦正式將傳統的工藝課程轉變成「生活科技」（Living Technology）課程，而生活科技的課程目標也從著重手工訓練轉變成培養科技素養。一般來說，「科技素養」可包括科技的知識（knowledge）、技能（skills）、及態度（attitudes）等三方面之素養（Dyrenfurth, 1991）。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，也能瞭解科技對社會文化的衝擊與影響。因此，Dyrenfurth（1991）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。此外，美國國際科技教育協會（International Technology Education Association, ITEA）曾指出，科技素養為人類使用、管理、評估及了解科技的能力，並且提出具有科技素養. 16.

(27) 的人所擁有的特色，包含以下五點（ITEA, 2000）：（1）具有問題解決能力，同時能從不同角度來思考科技議題；（2）能夠使用適當的解決方法，並且能評估與預測可能所產生的結果；（3）了解科技的演進；（4）了解與欣賞科技發展的重要性；（5）了解當前議題背後的主要科技概念。由此可知，「科技素養」是使用、操作、評價與生活息息相關的科技，而且必須了解科技原理並提出解決方案以達成目標 (NAGB, 2010)。美國 ITEA 在西元 1996 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（ITEA, 1996）。而在科技素養的內涵方面，美國國家科學基金會（National Science Foundation, NSF）在「教育 21 世紀的美國人（Educating Americans for 21st century）」報告中，認為身為 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（NSF, 1983）。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. 17.

(28) 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。. 綜合上述國內外學者對科技素養的說明可以得知：所謂科技素養所指的是人們對科技的認知及其使用科技的能力；換言之，人們具備科技科技知能與態度，運用科技知識、科技技能、科技工具及資源以系統性思考進行創意設計與產品製造以解決所遭遇的科技問題，進而培養學生創意思考、問題解決、批判思考等綜合能力的展現。事實上，隨著新科技的發展已漸漸改變人們的生活方式與習慣。例如：網路網路的普及帶動行動網络、大數據、雲端、物聯網、數位化製造技術（3D列印）等網路服務技術，以及創客（Maker）概念的推展帶動創新科技製作、創新設計等知識、技術、基礎設施的普及。由此可知，現代國民要應具備的基本素養除了讀、寫、算之外，「掌握」、「分析」、「運用」科技的能力儼然也是現代國民的基本素養之一。由於科技發展一日千里，科技素養隨科技的快速發展而不斷的改變，因此科技素養對個人來說，應是能適應現代社會生活，及尋求在科技社會中發展的基本能力。所以我們必須具備科技及其對環境、文化、社會影響的認知，才有能力處理個人、大眾與科技的關係，以適應未來的社會。如果學生能學習足夠的科技知識、具備足夠的科技素養、善用有限的天然資源，他們才能有效地生活在這世界中。 18.

(29) 貳、科技教育與科技素養臺灣的科技教育課程的發展由手工藝（Manual Arts）、工藝（Industrial Arts）到生活科技（Living Technology）階段，均受到美國科技教育相關理論的影響。例如，手工藝階段的推展是受到第二次世界大戰的影響，工藝階段的推展與反映社會現實及社會發展之需求有很有關係；之後在 1980年代「傑克森坊工藝課程理論」（Jackson’s Mill Industrial Curriculum Theory）確立工藝教育的理論基礎，反映當時以科技為主的工藝教育理念，而1990年代之後「國際科技教育學會」（International Technology Education Association, 現已改為International Technology and Engineering Educators Association，簡稱ITEEA）對科技教育內涵的調整，都深深影響我國也將工藝課程轉為科技教育課程。以下以較具代表性的二個科技素養理論，探討科技素養測驗的內涵。. 一、「全民科技素養」中的科技素養測驗內涵自1994年起，ITEA獲得美國國科會和航太總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）的資助，邀請科技、科學、數學、工程等四大領域的專家學者，共同參與「美國全民科技教育」（Technology for All Americans, TAA）計畫。該計畫分別於1996年出版「美國全民科技教育：學習科技的理論與架構」（Technology for All Americans : A Rationale and Structure for the Study of Technology）、2000年出版「科技素養標準」（Standards for Technological Literacy: Content for the Study of Technology, STL）及2003年出版「科技素養的精進」（Advancing Excellence in Technological Literacy: Student Assessment, Professional Development, and Program Standards, AETL）等三份文件。「美國全民科技教育」一書的內容，主要重點在說明學生應具備的科技能力、K-12年級科技課程架構以及在科技環境中如何運用資源教導 19.

(30) 科技課程。其對科技教育領域最主要的貢獻，是清楚說明學習科技的架構，如圖2-1所示。圖2-1中有關過程（process）、知識（knowledge）與調適系統（context）所包含的元素可分述如下：(1)在過程方面：主要包含科技系統的設計與發展、科技系統行為的決定與控制、科技系統的運用、科技系統衝擊與影響的評鑑等面向；(2)在知識方面：主要包含科技的本質與演化、情境關係、科技概念與原理等面向；(3)在調適系統方面：主要包含資訊系統、物質系統、生物系統等面向（ITEA，1996；李隆盛、林坤誼，2003）。. 圖 2-1 科技的寰宇註：a 科技系統的設計與發展；b 科技系統行為的決定與控制；c 科技系統的運用； d 科技系統衝擊與影響的評鑑；e 資訊系統；f 物質系統；g 生物系統；h 科技的本質與演化；i 情境關係；j 科技概念與原理。資料來源：ITEA（1996: 17）. ITEA於2000年所發表「科技素養標準」（STL），亦清楚說明學生要成為具有科技素養的人，在K-12年級應知道和該會作些什麼的科技學習結果。其標準共分五類（科技本質、科技與社會、設計、在科技世界所需能力、設計的世界）20項，每項標準有概述、分段指標（分為K-2， 3-5，6-8，9-12 年級四階段）。詳細如下所示（ITEA，2000；李隆盛、林坤誼，2003）：. 20.

(31) （一）科技本質 1. 學生能夠瞭解科技的領域與特性。 2. 學生能夠瞭解科技的核心概念。 3. 學生能夠瞭解科技之間及科技與其他領域之間的關聯。（二）科技與社會 1. 學生能夠瞭解科技對文化、社會、經濟和政治的影響。 2. 學生能夠瞭解科技對環境的影響。 3. 學生能夠瞭解社會在科技發展與使用中的角色。 4. 學生能夠瞭解科技對歷史的影響。（三）設計 1. 學生能夠瞭解設計的屬性。 2. 學生能夠瞭解工程設計。 3. 學生能夠瞭解研究發展、發明與創新和實驗在解決問題中的角色。（四）在科技世界所需能力 1. 學生有能力運用設計程序。 2. 學生有能力使用和維護科技產品與系統。 3. 學生有能力評估產品和系統的衝擊。（五）設計的世界 1. 學生能夠瞭解、選擇並能使用醫療科技。 2. 學生能夠瞭解、選擇並能使用農業與相關的生物科技。 3. 學生能夠瞭解、選擇並能使用能源與動力科技。. 2006年，美國國際科技教育學會為促使TAA更適切地反映改革的理念，針對TAA進行修訂，並發行第二版《全民科技素養：學習科技的哲理與結構》。從1996年至2006年這段期間，ITEA邀請科技、科學、數學、 21.

(32) 工程等四大領域的專家學者建立了TAA、STL、AETL等科技教育所需的各項標準文件，對於培養全民科技素養有很大的助益，其最終目標即培養學生成為會使用科技、管理科技及評價科技素養能力的公民。於2010 年，「國際科技教育學會」更名為「國際科技與工程教育學會」(ITEEA)，並關注科學、科技、工程與數學課程的整合課程，此為近年來科技教育界討論的熱門話題。. 二、「科技的對話」（Technically speaking）的科技素養測驗內涵美國「國際工程學會」（National Academy of Engineering, NAE）及「全國研究會議」（NRC）所組成的專家小組經過兩年時間的研究，於 2002年提出了「科技的對話」（Technically speaking: why all Americans need to know more about technology）報告書，報告中提到科技素養的三個獨立且重要的面向：能力（Capabilities）、知識（Knowledge）、及思動方法（ways of thinking and acting），其架構圖如下圖2-2。高. 能力. 低狹獈. 低度發展. 知識. 高度發展. 思動方法. 廣泛. 圖 2-2 科技素養的面向資料來源：出自 Pearson & Young (2002:15) 22.

(33) 「科技的對話」報告書中指出，所有的科技素養面向都與生活有直接或間接的關係，在「能力」面向上必須能擁有純熟的基本技能，這些技能包含動手做、科學或數學概念的應用，以及解決簡單的問題等。在「知識」面向上則是對工程概念、科技與社會關係的理解，以及科技利益與成本的權衡。這個面向充滿著與社會及環境上的互動，如同科學、數學等基礎科目一般，這些能力應該在學校教育中教導，並且如同「科技素養標準」（Standards for Technological Literacy, STL）報告中所提到的，是所有學生一致性學習的課程與教材。而「思動方法」與形成一個民主社會的秩序有關，強調對爭議性議題能有資料搜集與質疑現況的能力，並且在科技發展或使用的過程中，積極的參與其討論，並提出自己的看法。思動方法的面向雖然是認知思考的高能力，但是除了批判思考的能力以外，更希望能有具體的行動。此外，Pearson和Young還提到一個重要概念：任何一個面向雖然是獨立的、有不同的發展，但並無法完全與另兩個面向切割。譬如一個能對太陽能發電相關問題提出批判性思考的人（思動方法），不可能完全沒有太陽能面板或能源的基本概念（知識）。因此，一個公民的科技素養，若能增進「知識」面向的能力，也可對「能力」及「思動方法」能力有所助益；若能增進「能力」面向的能力，則「知識」及「思動方法」亦能趨向廣泛及高度發展的方向前進。由此可知，「能力」、「知識」及「思動方法」三個相依向度之間的能力發展是相互影響而前進並非各自發展的，彼此之間是相互影響的力量是很強的。 Garmire及Pearson（2006）在其所著的「Tech Tally：Approaches To Assessing Technological Literacy」一書中，也針對前述架構的面向做了詳細且明確的描述，指出所謂「知識」（knowledge）包含了實體知識及概念的理解；「能力」（capabilities）是指能正確使用科技以解決所面臨的. 23.

(34) 生活問題，例如，除了會使用家庭與辦公室常用的汽車、微波爐、錄影機、電腦等科技產品之外，當面臨問題時也能做簡單故障排除。而「思動面向」則改為「批判思考及抉擇」（critical thinking skills），指的是除了能使用及詢問問題之外，尚且能討論與辯論科技議題，同時指出當一個人能理解一個科技議題時，有時也參雜了他對這個科技議題的態度。具體來說，「Tech Tally」所列之科技素養內涵如下（Garmire, & Pearson, 2006）：（一）知識（knowledge） 1. 認識科技在日常生活中無所不在。 2. 理解基本的工程概念和術語，如系統、限制及權衡。 3. 熟悉工程設計過程的本質和限制。 4. 知道科技塑造人類歷史以及人們如何塑造科技的方式。 5. 知道所有科技都會有風險，其中只有一些可以預期的。 6. 瞭解科技的發展與使用所涉汲的利害關係和成本效益。 7. 理解科技所反映的社會價值和文化。. （二）批判思考與決策（critical thinking skills） 1. 能提出與自身和他人有關的科技利益與風險的問題。 2. 能以系統的方式去衡量資訊的利益、花費、成本及權衡。 3. 能適時參與科技的發展與使用的決策。. （三）能力（capabilities） 1. 具備動手做的能力，如修理各種家用和辦公設備以及使用電腦進行文書處理及上網。 2. 能在工作中或家中辨認和修理簡單機械或科技問題。. 24.

(35) 3. 能運用簡單的機率、比例、估算等數學概念去分析科技帶來的利益與風險。 4. 能運用設計思考能力解決日常生活中遇到的問題。 5. 能從各種管道獲得科技相關議題的訊息。. 「Tech Tally」所提的科技素養在知識、能力及批判思考及抉擇三個面向的關係是環環相扣、相互依存且不可分割的（如圖2-3）。當美國NAE 及NRC將「思動面向」修正為「批判思考與抉擇」，清楚的呈現美國在科技教育改革上非常重視「批判思考與抉擇」能力之培養。換言之，當科技素養內涵加入批判性思考與抉擇的能力，首先學生能夠有系統地衡量手邊的科技資源，以及需要瞭解科技問題的層面；第二，更加重視人們應該能夠使用自身設計思維的過程，以發現和解決問題在自己的生活中重要的思想的能力向度；之後，學生能夠培養豐沛的科技知識，並能從批判性思維和決策層面，來表現其能力的向度（NRC，2006）。最終，則期望人們遇到複雜或有爭議問題時，除要瞭解科技問題還要能有系統化思考、評估各項資訊，進而能做出正確的判斷與決定。因為，當我們身處於複雜的科技世界，若沒有充足的科技知識，將無法對科技問題進行周密判斷與思考，也無法使用適當科技工具與方法將科技問題排除掉。換言之，當面臨日常生活中的科技議題時，必須要有一定的科技知識才能針對所面對議題做出正確的判斷與抉擇，最後使用正確的科技工具將問題解決之。. 25.

(36) 批判思考與抉擇. 知識. 能力. 圖 2-3 科技素養三面向之關係資料來源：出自 Garmire & Pearson（2006）. 每個公民在知識、能力及思動面向上發展的程度不同，在科技素養架構的三度空間位置也有所不同，而且時間與所處環境的遞嬗，使得每個人在不同情境中表現出的科技素養又有所不同（Pearson & Young, 2002）。自從2002年「科技的對話」報告書即明確指出科技素養的架構應包含：能力（capabilities）、知識（knowledge）、及思動方法（ways of thinking and acting）等三面向；之後在「Tech Tally」書中對科技素養架構做更詳盡描述，且對每個面向都提出具體內涵及詳細的描述。從上述內容得知，其科技素養架構及內涵是極具有參考價值，所以未來將借鏡此科技素養架構，並參考其內涵進一步發展出臺灣科技素養架構及其內涵。. 參、科技素養的評量架構許多國際性的大型評量，如TIMSS、PISA都有其評量架構，有其命題所依據的向度。以2006年的PISA為例，其科學評量架構是以情境、知識、能力與態度四者相互的關係為主，這是因為學生的知識、態度與情. 26.

(37) 境脈絡無法脫離，而學生在情境脈絡中所表現的知識與態度，正是其能力的展現。以下探討2006年PISA科學評量架構及2014年NAEP科技與工程評量架構，藉此作為發展臺灣科技素養評量測驗之參考。. 一、2006年PISA科學評量架構在PISA各領域的測驗中，科學與科技最接近的科目。就概念上來說，科學與科技易於為大眾混淆，也有一些學者主張科學與科技是不可分的，如Pearson及Young（2002）認為科學與科技之間通常沒有非常清楚的界限。就教學上來說，九年一貫的「自然與生活科技」即為一個學習領域，其他如「數學─科學─科技」（Math-Science-Technology, MST）或「科學 ─科技─社會」（Science-Technology-Society, STS）的整合概念亦是如此。就PISA命題內容來說，科學的一些題目與科技概念脫離不了關係，如衣服、基因改造等題目，只是出題方向以科學內容為主。因此，科學與科技在概念上、教學上及命題上是相互牽引又有時融合的關係，若以PISA 的科學評量架構做為科技素養測驗的參考架構，較其他科目來得適切。以2006年PISA的科學素養評量架構來看（如圖2-4），其評量學科內容包括物理、化學、生物及地球科學，評量試題類型則分成三大類：（1）確認科學議題（Identify science issues）：要求學生從所提供的資訊之中，擬訂可以透過科學方法解決的研究問題；（2）解釋科學現象（ Explain phenomena scientifically）：針對日常生活中常見的現象，如石雕受酸雨侵蝕，解釋其發生的原因；（3）應用科學舉證（Use scientific evidences）：利用科學證據來支持本身的主張或論點。因此透過PISA科學素養的測驗，是可以讓學生：（1）能瞭解科學是人類知識與探究的一種形式；（2）能意識到科學與科技是如何形塑物質、智力、與文化的環境；（3）能成為有反省力的社會公民，願意以科學的觀點投身於與科學相關的議題（OECD, 2009）。 27.

(38) 為評量學生是否具備上述的科學素養，PISA以科學與科技的生活情境（context）來命題，來了解學生在科學與相關科學知識（knowledge）的學習情形，進而了解學生面對問題時如何確認科學問題、如何解釋科學現象及在科學舉證等方面的能力（competency）表現。基本上，PISA 試題對學生在科學的興趣、科學的探究及對自然環境保護的態度（attitude）行為相互關注。這是因為學生的知識、態度與情境脈絡無法脫離，而學生在情境脈絡中所表現的知識與態度，正是其能力的展現。. 知識每個反應的原因：. 讓人們能夠：. 情境與生活相關的科學與科技. 能力. ‧關於自然世界（科學知識）. ‧關於科學本身（與科學有關知識）. ‧確認科學議題 ‧解釋科學現象 ‧應用科學證據. 態度對科學議題的回應. ‧興趣 ‧科學探究的支持 ‧責任圖 2-4 PISA2006 科學能力評量架構圖資料來源：譯自 OECD(2009: 26). OECD曾列舉PISA試題中有關情境內涵的相關內容，如表2-1所示。與個人、家庭或小團體相關的科學情境包含個人使用資源的方式以及個人生活相關的科技；與社區相關的科學情境包含地震、土石流、交通工具等，其影響擴大到整個社會甚至是國家；與世界相關的科學情境包含傳染病、太空探索等，影響程度及於全世界，甚至影響全人類的生活。此外，領域部份則包含了健康、自然資源、環境、危險、新興科學與科技。 28.

(39) 表 2-1 PISA 科學評量的情境內涵範圍領域. 個人、家庭、相同性質團體（Personal）. 康. 維持健康、營養學及意外. 自然資源. 個人所消耗的物質和能源. 環. 境. 環境友善行為、物質資源的使用與處理. 危. 險. 自然現象以及由人類引起、居住地的選擇. 健. 新興科學與科技. 社區（Social）疾病、傳染病的控制、食物的選擇、公眾健康人口數量、生活品質、食物的生產與分配、能源的供應人口分配、廢棄物處理、環境衝擊、當地氣候劇變（地震、劇烈天氣）、緩慢且逐漸的變化（海岸侵蝕、沉降）、風險評估. 與世界相關的生活（Global）傳染病的擴散、流行性疾病可更新和不可更新的自然系統、人口成長、對各物種的永續使用生物多樣性、永續性生態學、污染的控制、土地的減損與新生地氣候變化、現代戰爭的影響. 有興趣以科學解釋自新材料、設備和過然現象、科學相關的物種的消滅、太空的探程、基因工程、武嗜好、運動和休閒以索、全世界的起源和構造器科技、交通運輸及個人的科技. 資料來源：譯自 OECD（2006: 27）. 科學評量的情境使能力、知識與態度等三層面得以發揮，正如圖2-4 所示，生活中問題的產生使學生應用本身的能力、所具備的知識及負責任與感興趣的態度來解決問題。以下分別說明能力、知識與態度三個層面的內涵與意義。（一）能力因應社會的變遷，OECD對科學能力的解釋是能解釋科學現象並發展科學議題，及能熟悉科學驗證的方法。所謂確認科學議題指的是，我們每天所面臨的問題有哪些是屬於科學類，哪些問題是值得研究的，資料搜尋時是否能辨別出科學方面的關鍵字等。而解釋科學現象指的是，科學知識的應用而不只是理解，並且能依據科學現 29.

(40) 象的描述，預測未來可能的變化，做出合理的推論。應用科學舉證則指的是，以科學證據提出結論並能與人溝通，在整個推論過程中確認結論的合理性，以做為未來科學與科技發展的參考。換句話說，科學能力如同科技系統中的產品輸出，只有本身科學能力的統整，才能達成高度發展的科學能力（OECD, 2009）。. （二）知識知識層面分為兩類，一是有關於自然世界與科技的知識，一是科學本身的知識。PISA的測驗並不是考記憶性的內容，除了最基本的常識是必須擁有之外，題目內容多有關自然世界與科技的知識，如以物理、化學、地球科學及科技等為主。而科學的知識是指科學的起源、型式、探究方法、實驗方法、解釋方法等，以圖2-4來說，知識並不是一個人能力的中心，而是一個輔助的角色，但也是必備的。因為，沒有足夠知識水準的人無法藉由個人能力的發揮，而找出問題最適切的解答（OECD, 2009）。. （三）態度態度指的是對「能力」中三個項目感興趣的程度、支持的程度及負責任的程度。能對科學議題產生興趣，是促使其進一步了解並參與科學事物的動力；而支持度則是推動社會中有潛力的科學議題所需的助力；負責任的態度是所有參與過程最基礎的，科學議題的倫理性、公平性與責任心是相輔相成的。有了正確的態度，科學能力才能朝正確方向發展（OECD, 2009）。. 30.

(41) 綜合上面敘述，PISA科學素養評量架構的核心是「能力」，也是科學問題的產生、解釋及分析。而「知識」及「態度」是解決科學問題的要素，二者成為解決問題能力的基礎，在情境內容貫串能力、知識與態度的敘述中，形成具發展性的背景供學習者解決問題之用。此一架構不僅說明命題的取向，也指引了評量的施測方向與發展。由於PISA打破以往多以「知識」及「記憶」為主的命題，代以「現實生活」及「能力的獲得」為主軸，在教育測驗領域獲得高度關注。雖然PISA並不是第一個以解決生活問題為主的測驗，如英國的能力測驗在設計與科技科目中也有設計生活物品的開放式題目，紐約州高中入學題目中也有解決問題等開放式題型。因此，在科技素養測驗可以以PISA評量架構為參考，探討科技素養測驗架構的型態與內容是較適切的。. 二、「NAEP」的科技與工程素養架構美國「全國教育進展評量測驗」（National Assessment of Educational Progress, NAEP）是由美國國會授權教育部國家教育統計中心（National Assessment Governing Board, NAGB）所做的評量方案。這個評量方案是在調查美國學生在地理、閱讀、寫作、數學、科學、美國歷史、藝術、公民和其他學科所具備的能力。NAEP評量分三階段進行，針對4年級、 8年級和12年級學生，測量其教育成就趨勢（Long-term trend Assessment），評量結果用以了解、評鑑學生能力及達成美國教育目標之進展情形。 NAEP目前亦正發展「科技與工程素養」（technology and engineering literacy）測驗，並將對全國4年級、8年級和12年級的學生施測。此測驗中的「工程」所指的是為了符合人類需求而在設計、處理及系統化物體時的系統性及互動性取向（NAGB, 2010），注重的是設計與系統的概念，其內涵原本就包含在科技的領域及內容中。 31.

(42) NAEP的科技與工程素養指的是使用、了解與評價科技，正如同發展解決方案及達成目標時需了解科技原理與策略一樣重要。為了達成這個目的，其評量架構包含了科技與社會（Technology and Society）、設計與系統（ Design and Systems），及資訊與傳播科技（Information and Communication technology）三個取向（approach），如下圖2-5三角形金. 設計與系統. 並方案解決目標發展達成與資訊科技傳播. 了解科技原理. 字塔部份（NAGB, 2010）。. 科技與社會溝通與合作. 圖 2-5 NAEP 科技素養主要評量領域資料來源：出自 NAGB（2010: 1-7）. 其中，取向亦可稱為領域。要達到任何一個領域的評量要求，必須在另兩個領域上有某一程度的能力與支援，例如以「科技與社會」相關的議題為例，為了分析能源需求，必須了解其科技系統及其工程設計（設計與系統領域），而且能使用不同的資訊科技來研究問題並發展解決方案（資訊與傳播科技領域）。再者，每一個領域都與另兩個領域有所重疊，因為彼此有相互提昇的作用。例如，在設計系統完成新科技的發明時，同時也擴展了資訊傳播科技的範圍，使其具備更完善的資料與工具。而資訊增加或改變的同時，也一點一滴地影響社會文化的結構，使得人. 32.