探討社會性科學議題情境下不同探究教學法對學生決策能力之影響

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(1)國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文. 指導教授：許瑛玿博士. 探討社會性科學議題情境下不同探究教學法對學生決策能力之影響 Exploring the Effect of Different Inquiry Instruction on Students’ Decision-making skills in Socioscientific issues context. 研究生：呂莛鈺. 中華民國 105 年 6 月.

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(3) 誌謝這個研究實為許多人、事、物的援助，因而有幸得以完成。. 感謝. 蔡雅雅校長的信任，因為有校長的支持與肯定，我才有機會進修. 研究所，並且產出這本論文。這份恩情沒齒難忘！. 感謝指導教授－許瑛玿老師的全程指導，以及研究設備上的支援！感謝口試委員－林樹聲老師、劉湘瑤老師提供諸多寶貴且實用的意見！感謝吳心楷老師、譚克平老師教授許多質性、量化資料處理方法，雖然學生未能全部吸收與應用，甚至可能有理解錯誤的地方，但多虧老師安排的教學與作業，學生從中真的獲益良多！. 感謝素琦學姐、文馨學姐幫我釐清研究方向，和妳們請教與交流想法的過程中，學姐總是能中肯地給予建議！感謝芸慧的砥礪，妳不僅是統計女神，更是我寫論文的最佳好夥伴！. 感謝承恩和士然，你們在資料收集上的幫忙與從旁協助，真的功不可沒！更感謝洪逸文老師和王靖華老師時而捎來的關心與慰問！. 感謝《無限挑戰》在 2016 年 2 月 27 日播出的「壞記憶橡皮擦」特輯。. 最後，感謝家人的陪伴，感謝這約莫兩年的時光，讓我體悟到：人生事件中可以學到最多的，不一定是喜劇。.

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(5) 摘要基於相關實徵研究的缺乏和自身的教學需求，歷來與決策能力有關的教學建議中，並無教學形式的相關著墨。因此，本研究擬探討結構式、引導式探究教學法在學生以新興科技資料重新評估地震避難所之社會性科學議題情境下，其決策能力（辨識兩難考量、形成判準、進行權衡、自評決策）發展之影響，還有介入後學生對於教學內容的觀感。因此，本研究採準實驗研究法，研究對象的總數有 145 位高一學生，扣除未完成所有研究工具者其有效人數為 129 位，參與結構式探究教學法（結構組）的學生有 64 位、引導式探究教學法（引導組）的學生有 65 位，正式教學介入的時間為 120 分鐘。資料收集的部分包含：學生的決策能力測驗（前測、後測）、學習單和回饋單。資料分析部分先以內容分析進行編碼，將學生的開放性答案轉化微量化資料，再使用無母數統計分析進行考驗。結果顯示：（一）整體而言，結構組、引導組學生在辨識兩難考量、形成判準、進行權衡，皆有顯著成長（結構組 p<0.01、<0.001、<0.001；引導組 p<0.05、 <0.001、<0.001）。進一步探討不同決策能力者的進步情況發現，中、低決策能力者有明顯的進步情況，而且結構式探究教學法更適合低決策能力者發展決策能力；過度、低度自覺決策者，在兩種教學介入後也更能精準地評估自我的決策歷程。（二）學生認為教學介入中的決策學習活動其難易度為適中，所依據的理由包含資料分析的情況、理解學習內容的情況、文字表達的功力等。然後，學生認為學習單中不同教學指導語（步驟說明、引導問題）能幫助決策能力之學習，所依據的原因主要是這兩種指導語皆可以釐清思考的方向。基於上述實徵資料的分析結果，結構式、引導式探究教學法皆能提升學生辨識兩難考量、形成判準、進行權衡的表現，而結構式探究教學法又更適合低決策能力者發展決策能力。本研究期望能協助教師擬培養學生決策能力時，在社會性科學議題情境下，使用結構式、引導式探究教學法對於學生決策能力發展的情況，能有更具體的認識與建議。. 關鍵字：決策、社會性科學議題、探究教學法 i.

(6) Abstract Due to the demand from teaching experience and the lack of empirical support, this study examined the effect of structured inquiry instruction and guided inquiry instruction on students’ decision-making skills in socioscientific issues context. Therefore, the purpose here was to investigate how students identified dilemmas, formulated criteria, made trade-offs, and evaluated decisions before and after these two inquiry instruction. The study adopted quasi-experimental research design. A total of 145 tenth grade students participated in this study. Data sources included students’ artifacts – pretest, posttest, learning sheets, and feedbacks. Content analysis was adopted to analyze students’ decision-making skills with their pre-and-post tests, learning sheets. The results revealed that (1) all students in both structured-inquiry condition and guided-inquiry condition showed significant improvement in identifying dilemmas, formulating criteria, and making trade-offs. In addition, middle-level and low-level decision makers have made progress, and students who over-evaluated and low-evaluated the quality of their decisions have became good at evaluating their decision-making process as well. Moreover, low-level decision makers benefited more in structured-inquiry condition. (2) Based on students’ feedbacks, there were several reasons for how students felt about the degree of difficulty of the decision-making activity and the degree of usefulness of the instructional guidance. With these research findings, this study concluded that students’ decision-making skills of identifying dilemmas, formulating criteria, and making trade-offs improved during structured and guided inquiry instruction. Furthermore, this empirical study suggests that low-level decision makers will benefit more from structured inquiry instruction. Therefore, it is hoped that this study might contribute to the understanding of different inquiry instruction for teaching students decision making.. Key words: Decision making, socioscientific issues, inquiry instruction.. ii.

(7) 目錄摘要 ................................................................................................................ i Abstract ........................................................................................................ ii 目錄 .............................................................................................................. iii 圖目錄 .......................................................................................................... vi 表目錄 ......................................................................................................... vii. 第一章緒論 ................................................................................................. 1 第一節第二節第三節第四節第五節. 研究動機與背景 ...................................................................................... 1 研究目的 .................................................................................................. 4 研究問題 .................................................................................................. 4 研究的重要性 .......................................................................................... 5 名詞釋義 .................................................................................................. 6 一、決策 ................................................................................................. 6 二、社會性科學議題 ............................................................................. 6 三、探究教學法 ..................................................................................... 7. 第二章文獻探討 ......................................................................................... 8 第一節決策 .......................................................................................................... 8 一、決策的重要性 ................................................................................. 8 二、決策的定義、框架 ......................................................................... 9 三、歷來對於決策的教學建議 ........................................................... 14 四、決策品質的評估 ........................................................................... 15 五、學生決策能力之相關研究 ........................................................... 16 六、小結：與本研究的關係 ............................................................... 17 第二節社會性科學議題 .................................................................................... 19 一、何謂社會性科學議題 ................................................................... 19 二、社會性科學議題與決策 ............................................................... 20 三、小結：與本研究的關係 ............................................................... 22 第三節探究教學法 ............................................................................................ 24 一、探究教學法的內涵 ....................................................................... 24 二、探究教學法與決策 ....................................................................... 26 三、探究教學法與社會性科學議題 ................................................... 28 四、小結：與本研究的關係 ............................................................... 28. iii.

(8) 第三章研究方法 ....................................................................................... 30 第一節研究對象與情境 .................................................................................... 32 一、參與者的人數和背景 ................................................................... 32 二、研究的情境 ................................................................................... 32 第二節研究工具 ................................................................................................ 33 一、研究工具的內容 ........................................................................... 33 二、工具的效度和信度 ....................................................................... 43 第三節教學設計 ................................................................................................ 44 第四節研究流程與資料收集 ............................................................................ 47 第五節資料分析 ................................................................................................ 49 第六節研究範圍與限制 .................................................................................... 66. 第四章研究結果 ....................................................................................... 67 第一節學生在不同探究教學法的決策能力表現 ............................................ 67 一、結構組學生在介入前、後的決策能力表現 ............................... 67 二、引導組學生在介入前、後的決策能力表現 ............................... 69 三、學生在不同教學介入中的決策能力表現 ................................... 70 第二節不同學生在兩種探究教學的決策能力表現 ........................................ 71 一、不同決策能力者在兩教學法前、後的表現 ............................... 72 二、不同自評決策者在兩教學法前、後的表現 ............................... 74 三、不同學生在兩教學法中的表現 ................................................... 77 第三節學生對於教學內容的觀感 .................................................................... 79 一、決策活動的難易度及其原因 ....................................................... 79 二、步驟說明、引導問題的學習助益程度及其原因 ....................... 92 第四節研究成果之小結 .................................................................................... 98. 第五章結論與討論 ................................................................................. 102 第一節研究發現 .............................................................................................. 102 第二節綜合討論 .............................................................................................. 104 第三節研究與教學建議 .................................................................................. 107. 參考文獻 ................................................................................................... 108 中文參考文獻 ..................................................................................................... 108 英文參考文獻 ..................................................................................................... 108. iv.

(9) 附錄 ........................................................................................................... 115 附錄一附錄二附錄三附錄四附錄五. 決策能力試題 ..................................................................................... 115 回饋單 ................................................................................................. 119 決策暖身活動之簡報內容 ................................................................. 120 決策活動之結構式探究學習單 ......................................................... 122 決策活動之引導式探究學習單 ......................................................... 128. v.

(10) 圖目錄圖 2-1-1 科學教育脈絡中的高階認知能力 ............................................................. 9 圖 2-1-2 規範性的決策歷程模式 ........................................................................... 12 圖 2-1-3 不同等級的決策能力 ............................................................................... 15 圖 3-2-1 平均風速、用電量之示意圖 ................................................................... 33 圖 3-2-2 二氧化碳排放量、地球大氣層平均溫度之示意圖 ............................... 37 圖 3-2-3 大氣中不同物質造成的升、降溫效應 ................................................... 37 圖 3-4-1 研究流程圖................................................................................................ 47 圖 4-1-1 不同決策能力者之前、後測平均決策分數示意圖 ............................... 72 圖 4-1-2 不同自評決策者之前、後測平均自評 z 分數示意圖............................ 75 圖 4-3-1 不同教學法中學生認為決策活動的難易度 ........................................... 81 圖 4-3-2 學生認為步驟說明、引導問題的學習助益程度 ................................... 93 圖 4-3-3 步驟說明、引導問題其學習助益程度的原因統整圖 ........................... 94. vi.

(11) 表目錄表 2-1-1 歷來社會性科學議題中的決策框架 ....................................................... 11 表 2-3-1 不同的探究教學層次與內容 ................................................................... 25 表 2-3-2 傳統、探究教學的對照 ........................................................................... 26 表 2-3-3 決策過程與探究過程之對應情況 ............................................................ 27 表 2-3-4 比較傳統、融入 SSI 的教學 .................................................................... 28 表 3-0-1 研究進度表................................................................................................ 31 表 3-1-1 參與人數和有效樣本統計表 ................................................................... 32 表 3-2-1 研究工具 I：決策能力試題之簡介 ......................................................... 34 表 3-2-2 研究工具 II：回饋單之簡介 .................................................................... 35 表 3-2-3 研究工具 III：決策暖身活動之簡介 ...................................................... 38 表 3-2-4 大台北避難所之部份資料 ....................................................................... 39 表 3-2-5 研究工具 IV：正式決策活動之學習單簡介 .......................................... 41 表 3-2-8 研究工具之信、效度簡介 ....................................................................... 43 表 3-3-1 結構式、引導式探究教學法於決策活動之對應內容 ........................... 44 表 3-3-2 應用結構式、引導式探究教學法於決策活動之設計原則 ................... 45 表 3-2-3 正式決策活動之不同探究教學內容 ....................................................... 46 表 3-4-1 研究流程、內容與資料收集的情況 ....................................................... 48 表 3-5-1 研究資料分析表........................................................................................ 49 表 3-5-2 決策能力試題、學習單之評分規準 ....................................................... 52 表 3-5-3 自評決策的計分過程 ............................................................................... 54 表 3-5-4 不同決策能力學生之分組情況 ............................................................... 55 表 3-5-5 不同自評決策者之分組情況 ................................................................... 55 表 3-5-6 結構組：決策向度其難易度的原因編碼表 ........................................... 59 表 3-5-7 引導組：決策向度其難易度的原因編碼表 ........................................... 62 表 3-5-8 步驟說明、引導問題其學習助益程度的原因編碼表 ........................... 64 表 4-1-1 結構組內學生決策能力的前、後測魏氏考驗報表 I ............................. 67 表 4-1-2 結構組內學生決策能力的前、後測魏氏考驗報表 II ............................ 68 表 4-1-3 引導組內學生決策能力的前、後測魏氏考驗報表 I ............................. 69 表 4-1-4 引導組內學生決策能力的前、後測魏氏考驗報表 II ............................ 69 表 4-1-5 比較兩教學法中學習單表現之 U 考驗報表........................................... 70 表 4-1-6 不同決策能力者的描述性統計資料 ....................................................... 71 表 4-1-7 不同自評決策者的描述性統計資料 ....................................................... 71 vii.

(12) 表 4-1-8 不同決策能力者：前、後測決策分數之魏氏考驗報表 I ..................... 72 表 4-1-9 不同決策能力者：前、後測決策分數之魏氏考驗報表 II .................... 73 表 4-1-10 不同決策能力者：兩教學法前、後決策分數之 U 考驗報表 ............ 74 表 4-1-11 不同自評決策者：前、後測自評 z 分數之魏氏考驗報表 I ............... 75 表 4-1-12 不同自評決策者：前、後測自評 z 分數之魏氏考驗報表 II .............. 76 表 4-1-13 不同自評決策者：兩教學法前、後自評 z 分數之 U 考驗報表 ......... 77 表 4-1-14 不同決策能力者：兩教學法中學習單決策分數之 U 考驗報表 ........ 77 表 4-1-15 不同自評決策者：兩教學法中學習單自評 z 分數之 U 考驗報表 ..... 78 表 4-3-1 兩教學法中學生認為決策活動的難易度統計表 ................................... 80 表 4-3-2 結構組：決策向度難易度的原因統計表 ............................................... 82 表 4-3-3 引導組：決策向度難易度的原因統計表 ............................................... 83 表 4-3-4 決策向度難易度的共同原因統計表 ....................................................... 84 表 4-3-5 決策向度難易度的不同原因統計表 ....................................................... 89 表 4-3-6 決策向度的難易度及其原因之統計表 ................................................... 92 表 4-3-7 步驟說明、引導問題其學習助益程度的統計表 ................................... 93 表 4-3-8 步驟說明、引導問題其學習助益程度的原因統計表 ........................... 94 表 4-3-9 步驟說明、引導問題的學習助益程度及其原因之統計表 ................... 97 表 5-2-1 培養不同學生決策能力之較有成效的探究教學形式 I ....................... 104 表 5-2-2 培養不同學生決策能力之較有成效的探究教學形式 II ...................... 105. viii.

(13) 第一章緒論本研究試圖探討在社會性科學議題的情境下使用結構式、引導式這兩種探究教學法，對學生發展決策能力的影響。本章節以「研究背景與動機」、「研究目的」和「研究問題」初步介紹此研究的背景和重要性，再佐以「研究重要性」之說明，最後運用「名詞釋義」闡明重要字眼的定義。. 第一節. 研究動機與背景. 具有全球指標性的經濟合作發展組織（ Organisation for Economic Co-Operation and Development，簡稱 OECD）（OECD, 2006）指出：符合現代社會公民素質的學生應具備使用科學證據支持主張的能力、解決問題的能力，以及做出合理決策的能力。再者，人們時常經歷決策的歷程，在不同的人生階段中也面對著各式的抉擇議題。然後，在過往的教學經驗當中，學生常碰到的決策議題有：高一學生面臨選組的問題、高二學生考慮轉組與否的難題、高三學生在學測放榜後選填志願的苦惱，甚至更延續到大二要不要轉學的抉擇…… 諸如此類，學生滿臉愁容地來辦公室詢問或是打電話求救。然而，高中很短，人生很長。老師無法永遠陪在學生身旁，隨時協助他做決策。因此，研究者發想：「如何在地球科學課培養學生的決策能力？如何設計決策的教學內容？」. 首先，Cannard（2005）、Sadler 與 Donelly（2006）、Zeidler（2014）表示：社會性科學議題（Socioscientific issues，簡稱 SSI）的實施，可以幫助學生發展做決策的能力。因為在社會性科學議題的情境下，學生需要依據多方資訊進行理性與道德兩層面的衡量，才能做出決定與形成意見（Ratcliffe, & Grace, 2003）；其來自於社會性科學議題是一種包含社會層面考量的科學議題，它能夠提供一個實際社會所面對的情境，讓學生產生對話與討論（Zeidler, & Nicols, 2009； Burek, & Zeidler, 2015）。因此本研究希望藉由社會性科學議題的力量，讓學生能習得「帶著走」的決策能力，進而成為一位具有素養的公民（literate citizens）。 1.

(14) 統整歷來相關文獻提出的決策教學建議，除了（一）以爭論性的議題為學習情境，還有（二）明示決策流程的框架，以及（三）安排預習性活動和複習性活動（Zeidler, Osborne, Erduran, Simon, & Monk, 2003；Edelson, Tarnoff, Schwille, Bruozas, & Switzer, 2006；Grace, 2009；Acar, Turkmen, & Roychoudhury, 2010；Zhang et al., 2015）。於是，本研究依循社會性科學議題的脈絡需求，參考學者 Ratcliffe（1997）和 Zhang 等人（2015）對於決策框架的制定，將決策分為（一）辨識兩難考量、（二）形成判準、（三）進行衡量，和（四）自評決策，作為本研究設計決策框架內容、評量學生決策能力發展的的四個向度。研究者也將針對 Ractliffe（1997）未能深入研究的－學生對於自我決策歷程的評估，進而討論之。然而，在社會性科學議題情境下，該如何設計「教學內容」幫助學生培養決策能力？學生參與決策活動的過程中，會面臨哪些學習困難？還有，針對學生的參與過程，教師應該給予何種教學協助的形式（直接提供步驟說明或較開放型式的引導問題）？而且，近來 Jonassen（2012）也提到：提升學童決策能力的相關教學研究，仍遠遠不及滿意的程度。於是，針對社會性科學議題的情境之下，如何設計教學的形式、內容以協助學生發展決策能力等相關實徵研究仍值得探討。. 最後，本研究基於決策與探究都具備問題解決的特徵，所以試圖設計不同程度的探究教學法（結構式、引導式）搭配決策框架（辨識兩難考量、形成判準、進行權衡、自評決策），探討在社會性科學議題情境之下，不等程度的教師介入、學生自主將如何影響學生發展決策能力。依 McComas 與 Wood（2014）的看法，由學生自主程度多到寡將探究教學的層次，依序分為：開放式（open）、引導式（guided）、結構式（structured）。再者，鑑於社會性科學議題當中已經提供了討論的主題，學生並沒有決定探究問題的空間，因此本研究不採用開放式的探究教學法。此外，Martin-Hansen（2002）建議教師可以依照學生的不同程度（學業成就、能力表現等），選擇適合他們的探究教學法。故本研究希望能藉由不同的探究教學法，了解在社會性科學議題的情境之下，不同層次的探究教學介入對不同類型的學生（先備決策能力不同者、先備自評決策能力不同者） 2.

(15) 發展其決策能力的影響。本研究的發現力圖幫助教師夥伴針對社會性科學議題情境下的決策學習活動，不同學生提供何種探究教學的形式較為合適。. 至此，本研究基於國際性教育組織的重視、國內外少見此主題之探討，和自身教學現場的需求，擬進一步了解：不同決策能力的學生在社會性科學議題的情境之下，透過結構式、引導式這兩種不同探究教學法的介入，其決策能力的發展情況。. 3.

(16) 第二節. 研究目的. 根據前一節的研究背景與動機，本研究欲釐清：在社會性科學議題情境下，結構式、引導式探究教學法，對於不同學生（不同決策能力者、不同程度自評決策者）發展決策能力（四個向度：辨識兩難考量、形成判準、進行權衡、自評決策）之影響。基於上述研究目的，下方將進一步具體地描述研究問題。. 第三節. 研究問題. 一、學生在結構式、引導式探究教學法「前、中、後」的決策能力表現為何？（一）學生在不同教學法的前測、後測表現有無差異？（二）學生在不同教學法的學習單表現有無差異？二、不同學生在兩種探究教學法「前、中、後」的決策能力表現為何？（一）不同決策能力者、不同程度自評決策者在兩種教學法的前測、後測表現有無差異？（二）不同決策能力者、不同程度自評決策者在兩種教學法的學習單表現有無差異？三、學生認為決策向度的難易度為何？（一）學生感知不同教學法中決策向度的難易度為何？（二）學生認為決策向度其難易度所依據的原因為何？四、學生認為決策活動中步驟說明、引導問題的學習助益程度為何？（一）學生認為決策活動中步驟說明、引導問題的學習助益程度為何？（二）學生認為學習助益程度所依據的原因為何？. 4.

(17) 第四節. 研究的重要性. 依據研究動機、背景、目的與研究問題，此節將說明本研究之重要性：. 學術研究層面. 本研究希望能幫助教育研究學者進一步認識：社會性科學議題的情境下，以不同探究教學法（結構式、引導式）對學生學習決策能力發展的影響。力求從臺灣在地的初步研究成果，補足國內外缺乏相關實徵研究的缺口。更希望能填補過去研究中缺乏探討的：學生學習決策能力的教學內容成效、感知決策活動難易度及其原因，和學生們認為教學內容的學習助益與其原因。. 教學現場層面. 基於研究者希望培養學生決策能力的需求，以及國家教育當局（教育部，民 103）表示：「成就每一個孩子」是 12 年國民基本教育的願景之一，並指出課程與教學是實踐願景的重要管道。然而每個孩子都不一樣，又一個教室是由數十個不同的學習個體所組成。所以政府對此也積極地提倡「差異化教學」和「有效教學」等配套策略。可是，何謂「有效的」教學？怎樣的教學才算有效？對此，本研究在社會性科學議題情境下培養學生的決策能力時，提供一嶄新的教學實踐面貌，希望藉由本實徵研究呈現結構式、引導式這兩種探究教學法的進行決策學習活動的設計、實施、評量歷程，讓現場的教師夥伴能依據學生的個別差異提供有成效的教學內容設計，促進教學實務現場「差異化教學」以及「有效教學」的展現。. 5.

(18) 第五節. 名詞釋義. 因本研究擬在社會性科學議題的情境下，比較結構式和引導式這兩種探究教學法，如何影響學生決策能力之發展；關於本研究的相關重要名詞－「決策」、「社會性科學議題」、「探究教學法」，其定義如下所示：. 一、決策當人們面對選項、方案時，從中比較、挑選的過程即為決策；這些選項或方案，可能是已經給定的或是自行產出的。換句話說，決策指的是人們面對不同選擇（choices）時，基於直覺或價值觀、學業成就情況，或是先備經驗、先備知識、先備能力，經由自動化或分析式的方式，透過相互比較而做出決定的權衡歷程（Bettmann, & Johnson, 1993；Kortland, 1996；Kahneman, 2003； Klaczynski, & Cottrell, 2004；Grünig, & Kühn, 2005；Aikenhead, 2006；Papadouris, 2012）。本研究主要綜合與擷取 Ratcliffe（1997）以及 Zhang 等人（2015）的決策框架，將決策歷程細分為：（一）辨識兩難考量、（二）形成判準、（三）進行權衡，和（四）自評決策，這四個決策向度並作為研究工具（教學與評量內容）發展的依據。. 二、社會性科學議題社會性科學議題（Socioscientific issues，簡稱 SSI）指的是社會與科學互為兩難的問題，例如：核電廠的興建可以解決用電不足的情況，但也可能為當地環境帶來高輻射物質外洩的風險、為居民帶來恐懼感；再來，這類弱結構的（ill-structured）問題無特定解決方案且涉及多項變因，而變因之間的關係常是錯綜複雜的，因而具爭議性；這類源於真實生活的議題，沒有唯一的標準答案，亦無法單純只用科學知識就能解決（Sadler, 2004；Sadler, 2011；Zeidler, 2014）。譬如，支持基因改造食品與否、是否興建高山纜車等皆為此類的議題。. 6.

(19) 本研究在研究工具中所採用的 SSI 主題有兩種：（一）「能源開發」議題－火力發電與風力發電的比較。在這個議題，風力發電雖然對環境的汙染較少，但是其發電效能卻不佳；而火力發電的供電雖然較為穩定，不過卻是空氣汙染的來源之一。（二）「大台北避難所」議題－基於新興科技、科學的發展有了新的地震災害潛勢資料，比較大台北四處避難所的選址。在此議題中，決策者不僅要顧慮面積大小、地震災害潛勢、傳染病擴散等科學性元素，也需要評估當地避難人數的密度、無障礙設備的安置等社會性元素。譬如，某避難所該地最新的地震災害潛勢顯示為低，但容納人數的密度過高，卻會增強傳染病擴散的機制。. 三、探究教學法教師讓學生調查科學導向問題的教學方式即為探究教學，這樣的教學過程包含：教師或學生提出問題、思考研究方法、尋找或收集和問題有關的資料、分析資料、演繹或歸納研究結果、形成解釋或結論、評估解釋的可行性，以及和他人溝通自己的想法等（National Research Council, 2000；Bell, Smetan, & Binns, 2005；Banchi, & Bell, 2008；Wheeler, & Bell, 2012）。探究教學法的形式依照由多到寡的學生自主程度，分成：開放式（open）、引導式（guided）、結構式（structured）這三種（McComas, & Wood, 2014）。. 「開放式探究教學法」的形式為：學生提出問題、學生收集資料、學生設計方法分析資料、學生形成答案；「引導式探究教學法」的形式為：教師指定問題、教師提供資料、學生設計方法分析資料、學生形成答案；「結構式探究教學法」的形式為：教師指定問題、教師提供資料、教師設計方法讓學生分析資料、學生形成答案。依照上述內容，因為社會性科學議題中已具備有待討論的問題，學生無法自行提出問題，所以在此情況下本研究比較的是結構式和引導式探究教學法的實踐差異，並無設計開放式探究教學法的形式。. 7.

(20) 第二章文獻探討依據研究動機、目的與問題，分成三個小節進行文獻評析。一、科學教育中決策的重要性、定義與框架；歷來決策能力之教學建議、評估原則以及相關研究。二、決策與社會性科學議題的關聯，及其相關實徵研究。三、探究教學法的內涵在社會性科學議題情境下培養決策能力的應用。並且在每小節的結尾統整相關研究成果，詳細說明決策、社會性科學議題、探究與本研究之關係。. 第一節. 決策. 一、決策的重要性首先，自經濟合作發展組織（OECD, 2006）在學生能力國際評量計劃（the Programme for International Student Assessment，簡稱 PISA）強調：「當學生面臨生活中有關於科學、科技的社會議題時，能使用科學證據來支持本身的主張或論點、能解決問題，以及能做出合理的決策。如此，便符合現代社會對公民素質的要求。」因此科學教育開始注重「決策能力」的重要性，而且廣泛地被認為是科學教育的目標之一（Ratcliffe, & Grace, 2003；Acar et al., 2010； Papadouris, 2012；Böttcher, & Meisert, 2013；Eggert, Ostermeyer, Hasselhorn, & Bögeholz, 2013；Jho, Yoon, & Kim, 2014；Kim, Anthony, & Blades, 2014；Burek, & Zeidler, 2015）。Pedretti（1999）也曾主張：應該讓學生發展自主探究、批判思考、做決策的能力，才能檢視他們在生活中所面對的社會和科技相互關聯的議題。而且，身為公民的學生，應透過教學讓他們培養決策能力以及有能力審視當代複雜議題中不同立場的看法（Acar et al, 2010）。Burek 與 Zeidler（2015）亦表示：「如果學生缺乏練習決策技能的話，則會造成日後經濟、環境、社會等混亂（pp.434-435）。」. 8.

(21) 二、決策的定義、框架學者 Levy Nahum、Ben‐Chaim、Azaiza、Herskovitz 與 Zoller（2010）指出，現代的科學教育中，決策是一種高層次認知的能力，類似的能力還有：批判性、系統性、評估性思考，和提問、問題解決等，而且這些能力之間重疊的特性，讓它們彼此產生可能的學習遷移空間（如圖 2-1-1）。. 圖2-1-1 科學教育脈絡中的高階認知能力（Levy Nahum et al., 2010, p.1316）. 決策在心理學、經濟學等領域已被長年涉獵。廣義來說，決策指的是人們做決定的權衡、斟酌歷程。有學者指出，決策和問題解決有相似之處。例如，心理學家 Payne、Bettmann 與 Johnson（1993）認為人們遇到問題時，「決策」可分兩種：一種是從中「產出」解決方案，另一則是從中「選擇」可行的方案。前者隸屬於「問題解決」過程中的一部分（Pokras, 1994），有較大的決策空間；但是，後者的決策空間則較小。換句話說，前者決策空間較大意旨：在面對的情境中，參與者必須先產出解決問題的方案，才進入決策的歷程（例如：比較方案）。然而後者的決策空間比較小，指的是參與者聚焦於現有的方案或選項，予以比較、選擇即可。. 舉例來說，臺灣為了龐大的用電量而設法解決民生問題時，提出各種發電的提案與相關背景資料，這樣的歷程則包含問題解決和決策。可是，如果只是單純思考火力發電、核能發電何者比較適合臺灣，此類歷程主要著重於比較，而並非強調解決問題的成份，因而所擁有的決策空間比較小。所以，人們必須 9.

(22) 透過決策才能找到合適的方法以解決問題。因此，雖然決策和問題解決有部分重疊之處，但是它們並不完全相同。. 認知心理學者用「雙重系統理論」的觀點，將決策的運作歷程分成兩種（Kahneman, 2003；Klaczynski, & Cottrell, 2004；Grünig, & Kühn, 2005； Papadouris, 2012），一為「經驗、直覺式（heuristic）」，另一種為「分析式」。前者的運作歷程常常出現自動化的、下意識判斷出來的決策；然而，後者則是付出努力思考後的決策。因此，經驗式、直覺式的決策歷程雖然快速、省時，但缺乏縝密的考量；然而，反觀分析式的決策雖然較耗時、較辛苦，卻能產出較高品質的決策（Papadouris, 2012）。此外，決策的框架（framework）各有千秋，因為影響決策過程的因素不等，所以學者們提出或使用的決策框架也有其不同的適用情況。例如科學教育學家 Aikenhead（1985）認為科學發展、宗教、經濟、意識型態等都交織在決策歷程中。他更指出社會學和心理學的決策框架，並不適用於社會性科學議題的情境。因為個人價值觀、經驗和對於訊息的解讀都會影響決策的形成，進而造成不同立場間的意見分歧，增添決策者的千頭萬緒。由此可見，社會學或心理學的決策模式並無法支援社會性科學議題情境中的決策複雜程度（Aikenhead, 1989； Aikenhead, 2006）。基此，本研究依循社會性科學議題情境之下實施的決策框架。 Siribunnam、Nuangchalerm 與 Jansawang（2014）回顧近 30 年有關社會性科學議題的文獻中用過的決策框架，本研究再補充 2013 至 2015 年的相關研究，統整歷來的決策框架如表 2-1-1 所示。從表 2-1-1 可窺探有關社會性科學議題的決策特徵元素包含：定義問題所在、辨識利益相關者、辨識兩難、收集資料、產出可行方案、考量選項或方案的優點和缺點、考量判準的權重、針對方案形成判準、做出決定、透過同儕互動進行反思、從不同文化中反思等，其中又以 Mary Ratcliffe 在 1997 年的決策框架最被廣為應用，而且她後續與學者 Marcus Grace 的合作中，更依照研究需求修改決策框架的內容。故先介紹 Ratcliffe 和 Grace 的決策框架，再依年份順序接著說明其他學者的想法。. 10.

(23) 表 2-1-1 歷來社會性科學議題中的決策框架（改自 Siribunnam et al., 2014）相關研究 Kortland Ratcliffe Ratcliffe & Grace Edelson et al. Grace Lee & Grace Lee & Grace Papadouris Eggert et al. Sakschewski et al. Grace et al. Zhang et al.. （1996）（1997）（2003）（2006）（2009）（2010）（2012）（2012）（2013）（2014）（2015）（2015）. DP. IS. ID. . FC        .   . 決策框架 CI GO CO     .   .  . .         .         . WC MD. RA.   .   .    .   . RD. .  . . .   . . 附註－表格內容說明：：定義問題（defining the problem）：辨識利益相關者（identifying stakeholders） ID ：辨識兩難（identifying dilemmas） FC ：針對選項形成判準（formulating criteria CI ：收集資料（collecting information） GO ：產出選項（generating options） DP IS. 考量各選項的優點和缺點（considering pros and cons of options） for evaluating options） WC ：考量判準的權重（weighing criteria） MD ：做出決定（making decisions） RA ：透過同儕互動進行反思（reflection among students） RD ：從不同文化中反思（reflection in a different location） CO. 早期，Ratcliffe（1997）為了檢視 15 歲學生從事決策活動時的本質，基於該年齡之認知發展程度，在社會性科學議題的情境之下，將心理學中的規範性決策模式（Normative decision-making model）－強調個人應該如何進行決策，和描述性決策模式（Descriptive decision-making model）－強調個人形成決策的真實過程，兩者的特點相互結合再經過前導研究的修正之後，提出六個步驟的決策框架有：. （一）選項（option）：針對問題所在列出或辨別所有可能的選項；（二）判準（criteria）：基於上述選項發展出重要的判斷標準；（三）資訊（information）：蒐集每個選項和判準的相關資料；（四）評估（survey）：依照訂定的判準去思考每一個選項的優、缺點；（五）選擇（choice）：根據上述評估的分析來對選項進行抉擇；（六）回顧（review）：檢討決策歷程並思考如何做出更好的決策。. 11.

(24) 接續先前的研究， Ratcliffe 和 Grace（2003）將決策框架融入教學之中，不僅能夠幫助學生釐清決策問題，也能協助他們更系統性地進行考量。而且，他們表示這一套決策理論框架還能夠客製化；亦即，教學者能依不同教學需求，自行調整之。而後，Grace（2009）將此決策框架結合生態保育議題，發現學生在決策活動中，其高品質的同儕討論，擁有的關鍵特質有：（一）提出令人深省的問題（thought-provoking questions）、（二）引用科學內容知識、（三）依決策步驟謹慎地的取用資訊、（四）以不同角色的立場來思考問題。根據第四個決策對話的特徵，他後來在 2010 年（與學者 Yeung Chung Lee）、2015 年的研究中額外加入「辨識利益相關者（identifying stakeholders）」該元素，作為學生進行團體決策活動的新框架。另外，Lee 與 Grace（2012）當次合作中，在決策歷程的最後為了檢視學生「傾聽不同文化想法後的自省表現（reflection in a different location）」而又新增此一反思性的步驟。 Kortland（1996）則以圖象呈現決策的歷程（如圖 2-1-2 所示），他認為規範性模式中的反思成分，更能體現理想的決策進行過程。故以規範性模式為基礎，設計決策活動所需的教學流程，裡頭的內容從（一）辨識問題、（二）發展判準、形成備案並行，再到（三）評估備案，最後是（四）選擇備案，而整個流程皆經由「行動和監控」輔助之。然而，他也提到：在每天的生活中，決策的發生蘊含個人的預設立場、先備經驗、偏好等因素不時左右，其實並不像規範性模式那般的線性發展。Aikenhead（2006）表示 Ratcliffe 綜合規範性以及描述性模式兩者的特性而產出的決策框架，不僅考量到決策的理想性，而且也顧慮到真實生活中影響決策形成的個人內在、社會外在等各項因素。教室中的決策活動也遠比預料中的複雜，所以 Aikenhead 他認為 Ratcliffe 的框架優於 Kortland 的。. 圖2-1-2 規範性的決策歷程模式（Kortland, 1996, p.675）. 12.

(25) 另外，Edelson 等人（2006）覺得學生須能有系統地在決策歷程中運用自己的價值觀，因此他們以價值觀的融入為核心，設計了一套教學方法來幫助學生發展決策能力。這套決策教學法稱為「利益相關者之因果型決策（the Stakeholder Consequence Decision-Making，簡稱 SCDM）」。這套框架的內容有：（一）建立限制與考量、（二）辨識因果關係、（三）評估對於利益相關者的影響，再加上（四）權衡對於利益相關者的影響。該教學法的進行內容，即依框架的流程帶領學生做決策。. 除此之外，近幾年的科學教育學者們 Papadouris、Eggert、Sakschewski 等也各別提出幫助學生進行決策的不同框架。例如：Papadouris（2012）為了幫助學生更完善地分析決策選項的優點和缺點，其步驟分別為（一）形成判準以及比較各選項的優點和缺點、（二）對各選項進行 0 到 10 的評分、（三）給予判準權重，和（四）進行分數的加總以找出最終決定。接著，Eggert 等人（2013）則是強調決策歷程中的反思成份，以（一）描述社會性科學議題的爭議處、（二）針對議題發展解決方案、（三）評估解決方案，作為決策教學活動的框架。 Sakschewski、Eggert、Schneider 與 Bögeholz（2014）將（一）進行權衡的方式、（二）衡量主張的能力、（三）反思整個決策歷程框架的能力，視為決策的三大特徵。近來，Zhang 等人（2015）則認為：如果想評量學生的決策能力，至少要包含這三個元素，分別為（一）考量議題所包含的各種層面、（二）分析議題中的各種因果關係，還有（三）評估這些因果中的優點與缺點。. 綜覽 1996 至 2015 年學者們所提出的決策框架，探討的面向共有：了解議題背後的爭議所在、針對議題形成判準、收及所需資料、提出解決的方案或選項、考量各種選擇的好壞、進行決定、自我或同儕反思。再者，這些學者們也將各自擬定的決策框架，作為決策活動進行的教學流程。. 13.

(26) 三、歷來對於決策的教學建議為了讓學生在科學、科技的社會議題（science-technology based social issue）中可以順利地參與決策活動，Aikenhead（1985）他提出十項教學建議，包括：（一）了解與議題相關的社會面向、（二）辨識這些社會面向在議題中的比重、（三）產出可行的選項、（四）預測這些選項的短期與長期效益、（五）仔細地檢查這些預估的效益、（六）澄清自己的價值觀、（七）選出情境所需的價值觀、（八）利用價值觀來衡量選項、（九）挑出一選項並說明判斷的理由，和（十）說明科學、科技在這個選項中的角色。. Grace（2009）則建議決策教學活動的設計應該包含下列三個要素：（一）在活動正式開始前，先設計預習性的活動，譬如：提供以議題的內容大綱以及主要問題，讓學生藉此醞釀初步的想法。（二）提供決策框架可以幫助學生進行小組討論和考量多元觀點，故而得以豐富對話的內容與深度。（三）在小組活動結束之後設計複習性的活動，例如：拋出反思決策的問題，也可以是回家作業的形式，讓學生有機會評量自己，甚至鑑識和他人想法間的差異，也讓教師有機會評量學生該次的學習表現。. 再來，提升學生決策能力的教學設計有（一）單純的決策元素教學、（二）隱含決策元素的議題式教學、（三）明示決策元素的議題式教學，這三種樣貌（Zhang et al., 2015），學者 Zeidler、Osborne、Erduran、Simon 與 Monk（2003）也認為：決策框架（decision-making framework）能讓學生有效地討論。Edelson 等人（2006）和 Siribunnam 等人（2014）也表示：提供清楚且明確的決策框架，能幫助學生融入個人的觀點、理解決策活動的前因後果，再做決定（Acar et al., 2010）。又 Edelson 等人（2006）認為提供決策框架的用處包含：（一）營造有意義的情境讓學生了解科學和實務、（二）幫學生形成判準和辨認決策中的因果關係、（三）讓學生做決策時可以融入個人觀點，以及（四）讓教師有機會評量學生的科學知識和決策能力。Papadouris（2012）整理文獻的過程中也發現：沒有接受明示決策教學的學生，無法有效比較各種選項（Eggert, & Bögeholz, 2010）。 14.

(27) 綜合上述文獻，歷來學者對於決策教學介入的建議，關鍵的設計核心包含：（一）融入爭論性的議題、（二）提供明確且清楚的決策框架、（三）教學流程的前後須安排預習性與複習性的活動。然而，儘管已有上述學者們提出的決策教學建議，但 Padadouris（2012）提到：目前仍需要更有系統的教育研究方法設計、融入，以及依照實徵資料評估決策教學內容的成效。循此脈絡，這也是本論文想填補的研究缺口－在爭議性的情境下，比較不同教學法的設計，如何影響學生依循決策框架發展決策能力的影響。. 四、決策品質的評估 Sadler（2011）認為學生在決策歷程中能考量到越多議題中各種相關兩難、爭議之處時，代表他更能從多元角度理解與分析該情境（Sadler, Barab, & Scott, 2007；Zhang et al., 2015）。再來，Aikenhead（2006）認為決策的過程，須具備證據導向的特性；Lee 與 Grace（2012）也根據學生使用資料形成證據的情況，來進行決策過程的評分。除此之外，在複雜的議題下，答案沒有所謂的對、錯；因此對於決策的品質好壞，Eggert 與 Bögeholz（2010）依學生使用決策的方式和其反思程度，將決策能力分為四種（如下圖 2-1-3）。. 刪去法. 圖2-1-3 不同等級的決策能力（Eggert, & Bögeholz, 2010, p.235） 15.

(28) 針對圖 2-1-3 的內容，這四種不同等級決策能力的高、低，其內容屬性為：（一）使用整合式的策略（compensatory strategy），也就是明確地給予判準其各自的權重再進行衡量，而且具備高層次的反思成份，是最高階的的決策能力。（二）使用混合式決策（mixed strategy），例如：先依判準 1 刪去不符合的選項，再根據判準 2、判準 3 做權衡。（三）非整合式決策（noncompensatory strategy），例如：全程只有按照判準刪去選項，直到決策結果出現。（四）直覺式的決策（spontaneous）則為毫無判斷的依據，只憑著直覺做出決策，為最低階的決策能力表現。. 五、學生決策能力之相關研究由於決策能力是一種高層次的認知能力，對學生而言，它存在的挑戰有：理解、分析、處理資料；這些技術並非學生所熟悉的，因而無法針對決策議題迎刃而解（Zhang et al., 2015）。不過，基於認知發展的角度，Driver、Leach、 Millar 與 Scott（1996）的研究觀察到學生普遍在 16 歲左右就能在爭論性議題中進行決策活動了。Ratcliffe（1997）也認為 15 歲的青少年已經能參與生態議題的決策活動了，並於實徵研究中指出：雖然學生在做決策時，無法有系統地使用判準、沒有意識到科學資訊的重要性；但是，他們有能力辨別選項的適當程度和判準應該出現的時機。她也察覺：透過小組的討論活動，高學業成就者（科學科目的分數）以及高決策能力者（晤談中執行決策活動的能力）相較於低決策能力者，在決策能力方面有進步的跡象；不過，也許是課堂時間的有限因而帶來壓力，幾乎沒有學生明確地針對決策活動的回顧進行反思動作（Ratcliffe, 1997）。其他學者也發現：正規的科學內容鮮少出現在學生的決策歷程之中（Fleming, 1986；Kolstø, 2001；Grace, & Ratcliffe, 2002；Ratcliffe, & Grace, 2003；Jho et al., 2014）。也就是說，學生在做決策的過程中，不常引用課本內的科學知識或是學習任務中的科學資訊。還有，學生在面對爭議性問題的複雜程度時，不擅長有條理地分析選項的優、缺點，反而是憑直覺、價值觀、刪去法在做決定（Grace, 2009；Lee, & Grace, 2012；Acar et al., 2010；Eggert, & Bögeholz, 2010）。此外，學生常只顧著做出決定，而不是將重心放在決策歷程的反省與檢討之上（Eggert, & Bögeholz, 2010；Papadouris, 2012）。. 16.

(29) 綜觀歷來研究學生決策能力的文獻，本研究歸納出學生在決策活動的學習困難有：（一）無法有系統地運用判準、（二）不習慣以多樣的判準進行權衡，以及（三）沒有意識到科學資料的價值性（Papadouris, 2012）。其中，前兩項為執行決策的能力，第三項為應用知識的能力。同時，影響學生做決定的因素概括：（一）年齡的大小、（二）直覺與價值觀、（三）學業成就的高低，和（四）本身能力的差異，如決策能力、反思能力等。此外，Aikenhead（2006）指出「教學方式的明確與否」、「任務的真實性」，這兩項因素也會影響學生從事決策活動。. 六、小結：與本研究的關係決策能力被認為是科學教育中，重要的學習目標之一。在本研究中，決策是為比較、選擇現有的選項或方案；亦即本研究著重在決策空間較小的歷程上，而非強調問題解決的過程。此外，決策能力則為學生進行決策時的行為展現。再者，參考歷來在社會性科學議題情境下使用過的決策元素後，對於 Ratcliffe （1997）與 Zhang 等人（2015）的決策框架很是認同，本研究設計決策框架的流程為：首先以被多次引用的 Ratcliffe 框架為基礎，其次以（一）Zhang 等人（2015）考慮到決策的形成需要謹慎考量，所以將「辨識兩難」列為決策歷程的第一階段。（二）保留 Ratcliffe（1997）框架中原有的「針對選項形成判準」。（三）並整合「考量各個選項的優、缺點」和「做出決定」這兩個不可或缺的決策要素為「進行權衡」。然後，（四）參照 Ratcliffe（1997）在決策歷程的最後加入「自評決策」的回顧動作，避免學生的決策流於空泛與膚淺。因為，基於認知心理學中雙重系統理論的觀點，單純憑藉經驗或直覺形成的決策，其特徵為欠缺思考。至此，本研究產出的決策框架為：. （一）辨識兩難考量：說明議題中社會、科學面向考量上的兩難之處；（二）形成判準：利用現有資料形成符合決策議題所需的判斷標準；（三）進行權衡：使用判準比較各個選項的利弊；（四）自評決策：針對自我的決策歷程品質進行評分。. 17.

(30) 鑑於教學時間的限制，本研究聚焦在決策空間較小的歷程上，因而未採用 Ratcliffe（1997）決策框架中讓學生自行產出解決方案和蒐集資料的步驟。與此同時，本研究將此四項歷程元素，視為學生決策能力之展現，換言之，（一）辨識兩難考量、（二）形成判準、（三）進行權衡、（四）自評決策，為後續探討學生決策能力發展的四個向度。. 承上，歸納歷來社會性科學議題情境下的決策相關文獻後，本研究的決策教學形式為：（一）以爭論性的議題為學習情境，（二）明示決策流程的框架，以及（三）安排決策暖身活動作為預習活動、再以填寫課後回饋單為複習活動。研究者也將繼續探討教學法的設計如何影響學生理解問題、運用判準、做決定，並且針對 Ractliffe（1997）當初未深入研究的「學生回顧自我決策歷程」予以探究，也就是不同學生對於自我決策歷程的評估狀況，並且納入學生本身的能力差異（研究者教學介入之前，學生先備決策能力、先備自評決策能力的差異）進而深入討論之。另外，根據此小節的文獻探討和本研究的決策框架，一個好的決策歷程，應該是有憑有據的、應該是分析的成份多於直覺的成份，所以其原則蘊含：. （一）能分析、考量議題中越多的社會、科學兩難處境，（二）能運用更多資料形成具有證據導向的判斷標準，（三）能越清楚地權衡，也就是越明確地給予判準權重再行比較，（四）能越清確地評估自我做決策的歷程。. 然後，本研究也將初步統整學生在經歷決策相關教學介入時，其認為決策教學活動的觀感－活動的困難程度、教學設計的幫助程度，以及產生這些學習觀感的可能原因。. 18.

(31) 第二節. 社會性科學議題. 一、何謂社會性科學議題社會性科學議題是因科學、科技在社會中所形成的兩難問題，這類爭議的問題經常被形容為複雜的、具有不確定性的、沒有標準答案的（林樹聲，民 97； Sadler, 2004）。社會性科學議題這個教育構念已是近 30 年來，科學教育界中的重要主題（Zeidler, 2014）。再者，此種議題是基於真實社會背景所發生的問題，小至從在地社區出發，大至影響到全球社會。舉例來說，前者像是「焚化爐的進駐」能減輕當地的垃圾負擔，但也造成環境的污染；後者的例子比如「基因改造食品」是糧食短缺國家的救星，還是人體健康的新危害。. 而「Socioscientific Issues（簡稱 SSI）」和「Science, Technology, and Society （簡稱 STS）」有何不同？這淵源要回溯到 1980 年代。當時英、美兩國正因為科學、科技快速變動所帶來的社會變遷，所以學者們認為學生應該成為一位有科學素養的公民（Bybee, Harms, Ward, & Yager, 1980；Yager, 1984；Aikenhead, 1994）。於是開始運用科學、科技與社會這三者構成的議題來進行教學，後來認為環境議題也是生活中不可忽略的一角，加入「環境」元素，故進一步形成 Science-Technology-Society-Environment Education（簡稱 STSE 教育）（Hodson, 1994；Hodson, 2003；Pedretti, 1997）。但是，在 STS 發展的過程中，也曾被質疑無法引起學生的興趣、與學生個人生活經驗脫節等（Shamos, 1995）。故 2000 年之後，以學者 Sadler 和 Zeidler 為主，批判 STS 或 STSE 只強調科學、科技對於社會或環境的衝突，無法幫助個人認知、理解科學與社會之間的兩難情節，因而提倡 SSI（Zeidler, Sadler, Simmons, & Howes, 2005）。整體而言，學生無法透過 STS 進一步理解科學本質以及個人價值觀在爭議性話題中的角色和影響。故有別於 STS 和 STSE，SSI 認為學習者個人的倫理、道德觀點也應該包含其中，讓社會性科學議題更多了情意面相的探討，相較 STS 更能引發個人的內在想法（Zeidler et al., 2005；Zeidler, 2014）。. 19.

(32) 再來，社會性科學議題到底是「socioscientific issues」？還是「socio-scientific issues」？研究者在針對社會性科學議題進行期刊搜尋、瀏覽之際，發現這兩種用詞都有人使用。所以，「分號」的存在與否，到底有何差別？Zeidler（2014）表示：這是一種英文文法風格使用上的差別，但他覺得多個分號，反而區隔了科學和社會這兩種概念；Zeidler（2014）認為 socio-scientific issues 該字眼違背 SSI 活動所強調的跨領域概念整合之宗旨。另外，SSI 本身經常被當作「形容詞」，例如：SSI 教學法（SSI-based instruction）、SSI 課程（SSI curricula）。. Sadler（2009）曾整理出與社會性科學議題（SSI）有關的四類學術研究，包括：（一）科學內容知識、（二）科學本質、（三）論證能力、（四）情意變數（affective variables）。前三類的主題為運用 SSI 進行認知與能力的教學。第四類領域的研究則較少，主要為探討學生對於科學的態度；譬如 Zeidler、 Sadler、 Applebaum 與 Callahan（2009）發現學生在 SSI 教學活動介入之後，覺得科學更有趣了。Zeidler（2014）則在《Handbook of research on science education》中指出和 SSI 有關的教育研究大約包含：（一）以 SSI 為主題的課程或教學設計，（二）以 SSI 學習概念、推理、論證，（三）以 SSI 為理解科學本質的主情境，（四）以 SSI 發展品格與公民教育，此四大主題。此外，陳俊榮（民 102）指出國內常與 SSI 搭配的教學策略有：（一）角色扮演、（二）小組討論、（三）合作學習、（四）實地考察、（五）閱讀與寫作策略，或是（六）非制式推理（informal reasoning）、道德推理（ethical, moral reasoning），和（七）論證活動。. 二、社會性科學議題與決策（一）社會性科學議題情境下的決策由於社會性科學議題（SSI）通常沒有單一的解決方案，更無法只憑藉科學知識就能迎刃而解（Kolstø, 2000；Kolstø, 2001；Sadler, & Donelly, 2006；Zeidler, & Nichols, 2009；Eggert, & Bögeholz, 2010）。故 Zeidler 等人（2005）具體地建議：讓學生參與社會性科學議題的討論，能幫學生練習用多元觀點檢視問題，並能培養學生做決策的技能。林樹聲（民 97）也表示：教師如果將 SSI 融入於 20.

(33) 科學課堂中，能增進學生成為自我判斷與做決定的主體。Zeidler（2014）也主張，SSI 的融入不在於強調知識的背誦，而是在幫助學生了解和應用與自身或議題相關的資訊、提升學生的批判思考能力，以及增進學生做決策的能力。. 在社會性科學議題中的決策能力，漸漸在近代的科學教育中占有一席之地（Eggert, & Bögeholz, 2010; Eggert, Ostermeyer, Hasselhorn, & Bögeholz, 2013; Siribunnam, Nuangchalerm, & Jansawang, 2014; Kim et al., 2014）。早期，Cannard （2005）稱這樣的技能為「公民決策（civic decision making）能力」；近來，則有學者用「社會性科學議題的決策（socioscientific decision making）」特別稱呼（Eggert, & Bögeholz, 2010；Liu, Lin, & Tsai, 2010；Eggert et al., 2013），這項能力概括：（1）了解與描述議題的能力、（2）以多元觀點進行考量與權衡判準的能力，和（3）評估與反思決策過程的能力。由此可見，這些能力類似於上一小節文獻提到決策框架的組成向度。. （二）影響社會性科學議題情境下決策表現的因素第一個影響原因為「個人因素（價值觀、生活經驗、推理模式等）」。例如， Fleming（1986）檢視 17 歲學生個體在決定是否採用核能發電的過程中，發現學生大多以道德推理或個人推理在做決策。Sadler（2004）表示：因為影響決策結果的因素主要是學生的價值觀與個人的生活經驗，所以他表示：也許學生認為科學資訊和決策結果是互不相關的。再者，Sadler 與 Zeidler（2005）他們將學生在社會性科學議題決策中的推理模式為：理性的、感性的、直覺性的，上述這三種類別。而 Wu 與 Tsai（2007）以基於證據的、直覺的決策模式作為 10 年級學生在社會性科學議題中非制式推理表現的質性評估指標。另一項影響學生在 SSI 的決策表現，是學習環境中的「小組討論」因素。像是，Kortland（1996）、Ratcliffe（1997）由實徵資料的收集與分析，皆發現 15、16 歲學生在審視判準時，也同時運用判準評估各個選項；因為當判準的重要程度被辨別出來時，有助於小組討論、查看每個選項的符合程度（Uskola, Maguregi, & Jiménez‐Aleixandre, 2010）。再者，Grace（2009）發現在一般教室環境中，以生物多樣性之保育為主題請 15 到 16 歲的學生進行小組討論之後， 21.

(34) 他們的決策對話品質有進步的現象；舉例來說，每個小組內的發言時間變多、成員間的口頭討論次數也有增加。Lee 與 Grace（2012）進一步依 12、13 歲學生的不同文化背景來探討小組互動，察覺到：經由觀看來自不同文化同齡學生的決策討論情況（影片形式）後，學生的改變大致包含（1）在小組討論的過程中改變自己原本的決定、（2）在各小組上台分享後才改變自己原本的決定、（3）在觀看不同文化背景的學生討論情況後而更改自己的決定。最後，Zhang 等人（2015）主張：5 年級學生透過小組協作一起產出的學習單，在（1）思考兩難面向、（2）理解決策背後的原因，和（3）權衡判準的重要性，皆顯著優於個人獨立完成的學習成果。. 除此之外，Levy Nahum 等人（2010）的研究發現，在能源與資源議題中， 10 年級的科學主修學生（高成就者）的決策能力優於非科學主修者（低成就者）；譬如：約 35％科學主修者確實地使用相關資訊來解釋自己的選擇，但是非科學主修的學生只有 24％的人有表現出來；約 18％的科學主修者提出淺薄的解釋，然而非科學主修者之中卻有 30％以上的解釋是膚淺的。不過，Jho 等人（2014）指出：在討論核能發電廠的興建與否之際，大學生對該議題的態度和他們所做的決策有部分的連結性，但是其科學知識和決策能力並無顯著的關係。. 整體而言，學者們曾探討不同學業成就者、不同文化背景者，和小組討論的情況，對學生在社會性科學議題情境下改變決策的情況或其決策能力的變化，也有部分研究分析學生決策歷程的推理特徵。. 三、小結：與本研究的關係首先，基於社會性科學議題（SSI）營造科學、社會的兩難情境有助於學生發展決策能力（Cannard, 2005；Zeidler et al., 2005；Sadler, & Donelly, 2006； Zeidler, 2014），所以這樣的情境符合本研究的目標。其次，歷來與 SSI 互相搭配的相關研究主題大多為：科學內容知識、科學本質、論證能力、推理能力，以及偏情意面向的品格教育與公民教育（Sadler, 2009；Zeidler, 2014）。另外， 22.

(35) 加上文獻探討第一節的相關研究整理，在此看來，約略可窺探國外研究社會性議題情境中學生決策能力的風潮，然而，國內的研究卻缺乏 SSI 與「決策」兩者結合教學法設計內容之探討，這也點出本研究的價值。最後，因研究者本身背景為地球科學教師，所以選取社會性科學議題中的環境、能源永續議題作為學生參與決策活動及評量之情境，藉此探討學生在爭議性情境之下的決策能力表現。. 23.

(36) 第三節. 探究教學法. 繼前面兩節的文獻探討決策能力的重要性、框架和其相關文獻，並得知社會性科學議題（SSI）的情境有助於學生培養決策能力。然而，教學內容的細節該如何設計，才能發揮該情境的效益來精進學生的決策能力？為何本研究擬在社會性科學議題的情境下，使用探究教學法培養學生的決策能力？便是此小節的核心所在。. 一、探究教學法的內涵探究這個字眼有時候被拼為 enquiry、有時候是 inquiry，前者是英式用詞、後者則是美式用詞。它的興盛始於 1957 年蘇聯發射史波尼克號（Sputnik）後，對於美國社會（尤其是教育層面）的衝擊。當時 Dewey（1910）、Dewey（1916）即建議教師融入探究的概念來進行科學教育，他推薦的科學教學流程為：呈現問題、形成假說、從實驗中收集資料、陳述結論，並且認為讓學生探討的問題必須與他們的生活經驗有關，也要合乎他們的智能發展情況（Barrow, 2006）。. 對於探究一詞，科學教育界仍缺乏一定的共識。所以，Anderson（2002）針對美國國家科學教育標準（National Science Education Standard，簡稱 NSES）的內容，歸納出探究的意義為：（一）對科學而言，探究指的是科學家研究自然萬物的各種方法和執行邏輯，這類的探究稱為「科學探究（scientific inquiry）」，此類的探究反映出對於科學進展的理解，而且該定義的內容獨立於教育層面的意涵。（二）對學習而言，探究是學習者理解科學知識以及認識科學本質的主動學習過程，這類的探究稱為「探究學習（inquiry learning）」。（三）對教學而言，探究是教師規劃或安排學生發展、理解科學知識和科學方法的教學策略與內容，這類探究則稱「探究教學（inquiry teaching）」。由上可知，教學的脈絡下，探究可以有很多不同的呈現方式。本研究後續沿用第三種探究的定義－「探究教學」。. 24.

(37) 首先，針對探究教學的形式，Colburn（2000）認為一個開放的、以學生為中心的、有動手做活動的教室，就算是探究教學展現的樣貌。而且，這類教學樣貌進行的形式，大約可以分為：（一）結構式探究－老師提供問題、素材、流程再讓學生進行動手做活動，但不告知最終的研究結果。（二）引導式探究－教師只有提供問題和素材，學生自己的發想研究的流程。（三）開放式探究－教師不提供問題、素材、流程，全部都要由學生自己想。（四）學習環－常用在學生學習新概念時，套用引導式的探究教學法，但是最後加上老師和學生一起討論研究發現的環節，再鼓勵學生將新的概念應用到其它情境。此外，Bell、Smetana、 Binns（2005）和 Banchi、Bell（2008）以及 Wheeler、Bell（2012）認為探究教學法的要素有「提問」、「資料分析」以及「批判性思考」，並將探究教學的形式依照「教師提供的資訊多寡」分為：最具教師導向的（一）驗證式探究（confirmation inquiry）、（二）結構式探究、（三）引導式探究，和最學生導向的（四）開放式探究。在他們的分類中，第一種驗證式探究教學法的情況，比如教師在實驗課中提供問題、資料與其處理過程，甚至先讓學生知道研究結果，這樣的例子即屬之。當教師提供的資訊越少，該探究教學活動的性質就會越複雜。所以，他們認為教師在探究教學法的過程中，是可以提供答案的。而在《The language of science education》一書中，McComas 與 Wood（2014）同樣依學生自主程度的多寡，將探究教學的層次依序為：開放式、引導式、結構式，後者為教師介入程度最多的情況，如表 2-3-1 所示。. 表 2-3-1 不同的探究教學層次與內容（改自 McComas, & Wood, 2014）. 選擇、提出問題者提供問題解決方法、過程者形成答案者. 探究教學的層次結構式引導式開放式教師提供教師提供學生形成教師提供學生形成學生形成學生形成學生形成學生形成. 然而，探究教學法適用於所有的學生嗎？探究教學法一定包含動手做嗎？ Colburn（2000）表示：使用學生越熟悉的活動形式、教學素材和情境，越有助於學生透過探究而獲得學習。不過，Colburn 接著補充：如果活動設計得太難， 25.

(38) 則無法讓學生有效學習；設計得太簡單，也無法幫助學生發展高階思考的技能。 Martin-Hansen（2002）也建議教師可以依照學生的不同程度，挑選適合的探究教學形式。另外，Anderson（2002）指出：探究雖然是科學學習的核心，但是這並不等同於建議老師們都用單一種方式進行教學。除此之外，Anderson 他也運用表格比較傳統、探究教學中教師和學生的角色差異，如表 2-3-2 所示。 Crawford（2014）則進一步統整現場教師們對於探究教學法的迷思，大約包含：（一）所有的科學主題都應該透過探究教學法來實行、（二）真正的探究只能夠源自於學生自己產生的問題、（三）有動手做就很容易有探究、（四）有動手做活動就一定有探究、（五）使用探究教學法時可以不用在意學習的主題。. 表 2-3-2 傳統、探究教學的對照（改自 Anderson, 2002）傳統教學. 探究教學. 知識的傳遞者. 指引者、引導者. 傳播知識主導學生的行動解釋概念間的關係教科書的制式使用. 幫助學生處理資訊指引學生行動引導學生思考使用彈性的教材. 被動的接收者. 自主的學習者. 記錄來自教師的訊息背誦資訊將教師視為權威. 主動處理資訊理解、詮釋資訊互相分享答案. 教師的角色. 學生的角色. 二、探究教學法與決策 Bell、Smetana、Binns（2005）認為探究教學法的條件一定要包含：（一）基於科學性問題而試著回答的過程、（二）分析資料的過程。依照第一個條件，許多動手做活動缺乏用心學的成份，如果在過程中學生接收到的是來自老師傳達的指令，譬如教師要求學生驗證課本中的化學實驗結果，而不是請學生思考實驗方法、流程與問題之間的關係者、為何設計這樣的實驗過程來回答該研究問題，那就不算探究教學活動；根據第二項條件，如果只是讓學生到圖書館查閱有哪些資料，並無分析資料、運用資料回答研究問題的話，就不能說它是一 26.

(39) 個探究的過程。而且，資料可以由教師提供，或是學生上網收集，並不一定要做實驗。. 接著，探究教學法跟決策有何關係？本研究以表 2-3-3 整合與呈現決策和探究兩歷程之間的對應情況。首先，由第一節文獻可知，決策和問題解決有其歷程重疊、相似之處。再來，此小節的文獻也點出探究教學法的開端始於問題的解決。基此，決策和探究兩者的過程，皆具有「問題解決」的特徵。譬如，在做決策、從事探究過程中的第一個階段，都是先面臨有待解決的問題（教師或學生提出的問題）；接著，展開解決問題的過程，後續階段－對決策而言，解決的問題的形式為運用資料形成判準，再進行比較，而後作出最終選擇並自我評估；對探究來說，則設計解決方法來分析資料並形成證據，以形成回答研究問題的結論，以解決所面臨的問題。藉由上述的對照，決策框架中的辨識兩難考量，可對應探究中面對有待解決的問題；而決策框架中的形成判準、進行權衡、自評決策，對應到探究教學法中的設計解決方法而分析資料和形成答案。由上述內容可知，決策和探究的歷程，都是為了解決遇到問題從而進行一系列思考與行動。所以，決策的歷程和探究的過程有其對應之處。因此，應用探究教學法實施決策學習活動，可謂合宜。. 表 2-3-3 決策過程與探究過程之對應情況決策的過程（本研究擬用的框架）. 探究的過程. 辨識兩難考量. 面對問題. 形成判準. 設計解決方法. 進行權衡. 分析資料. 自評決策. 形成答案. 27.