奠基於建構主義的STS於自然與生活科技領域之應用

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於自然與生活科技領域之應用

鐘敏綺 張世忠

中原大學 教育研究所

摘 要

傳統的科學教學多以記憶、背誦科學概念為主,常與學習者的日常生活脫節,無法遷 移到新的情境中。即使科學教育學者認為實驗活動在科學教學中扮演重要的角色,科學教 育卻仍侷限於實驗室中證明教科書之實驗結果正確與否,因此無法讓學生產生有意義的學 習。再者, 科技發展日新月異,但由於人類不當的使用,反而帶來了污染與危害。因此, 奠基於建構主義的 STS (Science-Technology - Society)教學開始受到重視。而國內受到國際教 育改革浪潮的影響,亦開始積極進行教育方面的改革,所推出的是九年一貫課程,其中的 自然與生活科技領域的教學焦點置於國民科學素養之培養,這些科學素養與 STS 的六個領 域相互輝映,因此我國中小自然與生活科技課程可考慮採用 STS 結合建構主義教學方式, 以培育出具科學素養之公民。 關鍵字: STS、建構主義、自然與生活科技

壹、前言

傳統的科學教學方法多是採用記憶、背 誦的方式,導致學生不擅於進行獨立思考, 亦無法學習如何去學習,這並非所謂的有意 義的學習,只能稱為填鴨式的教學。過去科 學教育中,多以實證主義或經驗主義等為基 礎 , 這 些 皆 傾 向 客 觀 主 義 (Tobin & Gallagher,1987;郭重吉,1992;熊召弟, 1996)。而所謂客觀主義是指世界上有真理存 在,而這些真理透過邏輯推理、分析、批判, 甚 至 實 證 等 的 科 學 方 式 而 得 知 ( 伍 振 鷟 , 1998)。真理是絕對的、永久的、普遍的、真 實的、客觀的、先天存在的,是以知識的內 容為重心,與個體經驗分離。為了有效地傳 輸真理給學習者,教師多採單向式教學,學 習方式便是記憶與背誦,意即由教師單方面 傳授這些抽象的真理或知識給學習者,課堂 教學上不斷敘述定理與演練計算的步驟。這 種只求精熟的學習目的,抹煞了許多學習者 對科學的好奇心與創造力(王澄霞,1995)。 科學教育學者認為實驗活動在自然科學 的教學中扮演了重要角色,因為實驗活動的 設計能夠訓練兒童科學實證過程中的技巧, 例如觀察、假設、測量或設計實驗等。然而, 現今科學教育卻偏離這個實驗教學的目的, 僅侷限於實驗室中跟隨教科書的指示,按部

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就 班 地 證 明 教 科 書 中 的 真 理 存 在 與 否 的 層 面,因此只有少數的學習者能夠將學習過的 科學概念或過程技能,應用到生活中新的問 題情境,這表示學習者並未將學習到科學概 念或實驗的技能納入既有基模中,如此的學 習 效 果 並 未 優 於 傳 統 的 講 述 教 學 方 式 (Novak,1988;Roth & Roychoudury,1994; 熊召弟,1996;郭家宏,2000)。換言之,傳 統科學教育的問題在於所教授之科學知識與 學習者的日常生活脫節,即使增加實驗活動 亦多是依照步驟進行,因此大多學習者不具 有主動探究與問題解決的能力。 再者,在西元前,以實證精神從事哲學 研究者將科學家的志業定義為「運用智力, 探求自然之原理」,但將科學的實用層面區隔 出來,忽略了社會的關懷(鍾國俊,2001)。 直至二次大戰後,人們感覺到地球上資源的 有限(例如石油資源),科學高度發展帶來的 倫理問題(例如複製羊的產生),以及 於人類 不當的使用資源,而帶來了許多危機(例如破 壞生態平衡、空氣污染、水污染等),促使大 眾 開 始 體 認 到 個 人 的 職 責 與 對 社 會 的 責 任 (王澄霞, 1995; 莊 奇 勳 , 1997; 鍾 國 俊 , 2001)。 因此, STS(Science-Technology-Society) 的教學開始受到各國的重視,其教學方式奠 基於建構主義,目的不僅讓學生在問題情境 中,從與他人的討論互動以及個人認知架構 的平衡化中,建構出科學概念與知識,過程 有助科學素養之增進。課程設計根據科學、 技術、社會三者的 相互作用,不但能培養了 解社會議題,且致力改善社會議題之科學人 才,亦培養具有參與科學相關事務決策能力 之公民(莊奇勳,1997)。 目前國際社會的情勢儼然成形,追隨國 外的步伐,國內亦開始積極進行教育方面的 改革,目的為求激發個人潛能、促進社會進 步、提高國家競爭力等。國內教改推出九年 一貫課程的教育政策,於 1998 年提出課程總 綱。基於社會國家發展之需求,以及回應教 育改革總諮議報告書的建議,教育部於 2000 年再將總綱加以修訂。其主要目標仍為培養 具備人本情懷、統整能力、民主素養、鄉土 與國際意識,以及能進行終身學習之健全國 民。課程修定以十大生活基本能力為主要設 計理念,強調以學生為主體,並配合學生個 別差異,將生活經驗融入教學情境中,使達 到易學且實用的課程目標、內涵與基本能力 指標,並激發學生之個人潛能;特別強調「學 習領域與統整教學」原則,釋放課程決定權 與選擇權,提供學校本位課程發展空間及教 師發展專業自主的理念;並強調國民中小學 課程發展應以「人的生活」為重心,尊重多 元文化的價值,培養學生的科學知能,以及 適應現代生活所需的能力(教育部,2000)。 總結而言,九年一貫主要有三項理念:(1)教 法以生動為原則,激發學習興趣,培養學生 主動學習的習慣;(2)教材以生活為主題,統 整學科內容,培養學生問題解決的能力;(3) 教學以學生為重心,啟發學生潛能,培養學 生多元智能的發展(林金盾,2000)。這些教 育上的變革是為改善學生只著重於背誦強記 知識的學習習慣,減低升學壓力,因應時代 需求,轉而培養具有批判性思考、問題解決、

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人際相處、適應生活等能力的學生(張惠博, 2001)。 而本文所探討的自然與生活科技領域亦 是如此,於教育部所公佈之自然與生活科技 學習領域綱要便強調要培養學生問題解決的 能力,學習探究活動的過程技能,諸如觀察、 訪問、規劃、實驗、歸納、分析、批判、創 造等能力,可透過 實驗或實地觀察的方式來 讓學生學習。於探究過程中,讓學生了解到 細心、耐心與確實的重要性。此外,應讓學 生了解科學與技術的發展對人類生活之正反 面 影 響 , 學 習 適 當 地 使用 並 管 理 科 學 與 技 術,具備基本國民科學素養,以便適應現在 和未來的社會生活(教育部,2000)。 畢竟從 科學教育中培育出科學家的比例極低,因此 在重新檢討教學方法之後,重新將焦點置於 國民科學素養之培養,自然與生活科技領域 欲培育之科學素養與 STS 的學理內涵十分相 符(Yager,1996b )。根據 Yager(1996b)的主 張,STS 教學必須了解學生個別差異,並於 科學教育中加入科技與社會議題,先透過社 會或生活事件引發學生的學習動機,在問題 解決過程中,學生不但學習到確實、客觀、 細心等科學態度,以及測量、觀察、計劃等 過程技能,也學習到高層次的認知技能,例 如批判性思考、資料分析統整、人際溝通等, 有助於培養學生之科學素養。因此,自然與 生活科技領域可採用 STS 來教學。

貳、建構主義與 STS 教學策略

(一)建構主義的內涵

建構主義傾向主觀主義,與客觀主義相 對,它強調以「人」為主體,個體的認知是 主觀建構的結果 (朱 則 剛 ,1994; 鍾 聖 校 , 1999)。根據 Bodner(1986)的說法,建構主義 為一知識論,而 Cobb(1988)認為它為一認知 學習的理論。劉宏文(1991)更明白地指出建 構主義為一關於知識形成的思考過程,且可 用於學習、教學、與課程的理論與實務。 建構主義一般最簡單的劃分,便是依據 建構主義知識論的觀點分為三類:(1)一般建 構主義:知識由學習者主動建構而來,是個 體內部對外界的人、事、物所建立起的一種 構念或領悟,因此教師必須刺激學習者主動 學習;(2)激進建構主義:知識的形成是學習 者經驗合理化,強調由個體主觀經驗去建構 個體的知識,以適應生活環境,因此教師需 提供教學活動之操作或示範; (3)社會建構主 義:需學習者與他人共同磋商,調整個人主 觀建構的知識,形成共識,因此教師可用合 作學習、小組討論等方式 (蘇育任, 1997;張 世忠,2000)。 就一般建構主義而言,主動建構的動力 便是 Piaget 所提出的平衡作用,即個體感覺 並知覺到的外在刺激,與既有的認知結構, 兩者間主動地同化與調適的歷程,促使個體 的認知思考能力擴大與精進 (張春興,2000; 郭重吉,1992;鍾聖校,1999)。換言之,個 人建構主義基本上有三大原則:主動原則、 適應原則、發展原則(陳 義 勳 ,2000)。主動 原則是指知識是具有先備知識的個體主動建 構而來的;適應原則是指個體組織所經驗到 的世界,用以適應新環境;而發展原則便是 透過 Piaget 所提出的平衡化過程,來達到知 識的成長。

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而 激 進 建 構 論 源 自 Goodman 與 von Glasersfeld 。Goodman(1984)強調人心靈具主 動建構作用,因此他認為有多少人便會有多 少世界(引自劉宏文, 1991;朱則剛,1994); von Glasersfeld(1995)受到 Piaget 的影響,由 心理學角度出發,並且推翻了心理結構與本 體世界的結構是同構的主張,進一步指出認 知者的主動性,以及過去經驗與認知目的對 於個體認知的影響,而建構的過程便是為了 「適應」個體的生活環境。這兩位學者皆認 為學習是具有先備經驗的個體透過感官,將 外界的新資訊意義化,而改變既有的認知結 構的過程,換言之,學習是透過詮釋來達到 知識建構的歷程。因此,激進建構主義便是 強調學習是個體主動建構知識,並且能依自 己 本 身 之 經 驗 建 構 出 屬 於 個 人 的 意 義 ( 熊 召 弟,1996)。 最後,在社會建構主義方面,Wheatley (1991) 根據數理方面的建構學習,提出建構 主義應具有下列三項基本要點: (1)知識是經 由具認知能力的個體主動建構而來的; (2)認 知的功能是具有適應性的,作用是將個體所 接 受 到 的 外 在 刺 激 , 經 過 同 化 或 調 適 的 過 程,再加以組織;(3)學習者在建構知識的同 時亦會受到他人影響,當學習者以既有基模 與社會進行互動的過程,基模會不斷地精鍊 與修飾。因此,他認為教師應營造分享、理 解與商討的學習情境,讓學習者間有機會相 互討論,讓基模重新組織,達成最後共識(劉 宏 文 ,1991)。 這 種 融 入 社 會 情 境 因 素 的 主 張,較傾向社會建構主義的觀點。 建構主義若應用於科學教育中,教師應 成為輔助學生去建構知識的角色,營造適當 的刺激情境,以及給予學生足夠的時間,鼓 勵學生主動去建構知識。每位學生就像小科 學家一樣,經由科學探究的過程,獲得科學 知識或概念,亦能學習到計畫、觀察、歸納、 分析、批判、創造等,這過程便是問題解決 的能力,當學習到的這些知識或能力納入學 生個人的基模中,就能遷移到其他問題情境 中。然而,學生建構知識時會受到個人經驗 的影響,老師可設計小組的討論,使每個學 生 都 能 在 彼 此 磋 商 之 中 不 斷 修 正 自 己 的 基 模,減少迷思概念的形成。

(二) STS 教學策略

隨 著 社 會 的 變 遷 , 社 會 需 求 也 隨 之 不 同,傳統的科學教育課程使得中小學生甚至 大學生對科學的興趣逐漸降低,因此,許多 學者認為傳統以培養科學家為目的的科學課 程,必須加以檢 討與修正(莊奇勳,1997)。 於 1996 年,NSES(National Science Education Standards,美國國家科學教育標準 )進行科教 改 革的 研 究 ,並 提 出 科 學 教 育 的 四 大 目 標 (Yager,2000):(1)學生能親身體驗與了解 自然世界的豐富與刺激; (2)學生在從事個人 決策時,能夠使用適當的科學步驟與法則; (3) 學 生 能 夠 明 智 地 談 論 或 討 論 科 學 或 科 技 事件; (4)透過知識的使用、理解、以及培育 職業中科學的技能,來增加經濟的生產力。 事 實 上 , 這 便 包 含 了 結 合 科 學 - 技 術 - 社 會 (STS)三者的教學理念。雖然 STS 新理念的 提出受到許多的質疑,但 Yager(1996b)等人 認為藉由科學教育 所培育出的科學家極為少 數,學習過程的挫折反而造成大部份的學生

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對科學興趣缺缺。STS 教學最主要的目的便 是重拾學生對科學 的好奇心,對產生科學能 產生興趣(林 顯 輝 ,1991)。近年來,美國各 大學已開始提供所謂的 STS 主修課程,其中 愛荷華大學的科學教育中心 便是 STS 理念的 研究與推廣的主力(Yager,1990)。 起初 STS 並未有明確的定義,先從設計 課程與教學著手(莊奇勳,1997)。直到 1980 年 Ziman 的 著 作 -- 「 科 學 與 社 會 的 教 學 」 (Teaching and Learning about Science and Society )出版,才正式出現 STS 的名詞。書中 指出,在科學課程的教學上 ,STS 教學是設 計一套以議題為中心,以引起學生的學習興 趣,並連結科學的概念與技能,其目的在於 培 養 具 科 學 素 養 的 現 代 公 民 (Solomon , 1993;邱秀玲,1998)。Yager(1996a)曾將 STS 定義為「視技能為科學與社會間的橋樑。以 地方、全國或全球性且與科學相關之社會議 題來設計科學課程,引發學生對這些社會議 題的興趣及好奇心,並培養科學的概念、態 度、探究過程,以尋找解決問題之道,除讓 學生產生創造力外,亦能應用於真實世界之 中」。根據國內學者的定義,STS 是一種與學 生切身的社會議題為中心,以學生自動自主 的方式進行活動,於問題解決的過程中,獲 致知識與能力的增長的一種教學模式,其中 科學(S,Science)表示學習內容為科學課程, 技術(T,Technology)表示解決問題時所需使 用到的相關技能與心智運作能力,社會(S, Society) 則 表 示 探 討 的 主 題 是 與 學 生 的 生 活 或社會相關議題(陳文典,1997b)。

於 1981 年,Harm 與 Yager 在 Project

Synthesis 報告中明確訂定出 STS 於科學教育 的目標(佘曉清,1994):(1)學生能學習到生 活所需的知識,並為將來的生活做準備;(2) 教導學生處理關於技能與社會之問題; (3)確 認並培養學生解決 STS 問題時所需學習或具 備之知識;(4)擬定計畫藍圖,使學生了解將 來職業所需之技能。此外,Yager(1996a)亦曾 指出使用 STS 教學的學生在概念、 過程技 能、態度、創造力 與應用等方面皆優於傳統 教學的學生,並闡述如下: 1.概念: STS 教學方式讓科學概念的學習發生於 活動中,探究學生感興趣或是具有衝擊性的 當地議題,增加學生學習的興趣。科學概念 為處理問題時的工具,學生能主動地蒐集可 用之資訊,觀察某些現象與活動的影響,進 而找出可能之原因,並能運用當地資源,以 達問題解決的目標。 2.過程: 學生精熟科學教材不再是唯一的教學目 標 , 科 學 過 程 亦 是 學 生 需 要 學 習 的 重 要 技 能。從實作中,學生能學習到過程技能,並 了解科學概念與科學過程間的關係,並融入 生活中的新問題情境,且能不斷改進,使過 程技能更加精熟。 3.態度: 學習可於特定的或是學生週遭的團體與 社區中進行學習,鼓勵學生親身體驗,引發 其對於大自然與科學的好奇心,促使學生能 夠主動學習,而教師的角色從資訊的唯一提 供者轉變為協助者與引導者。 4.創造力:

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被引發學習動機的學生,較傳統教學的 學生更能勇於發問,在學生間的彼此激盪之 下,多能提出令人感興趣或特殊的問題。教 師 可 藉 由 這 些 問 題 來 發 展 為 科 學 活 動 與 教 材,鼓勵學生主動去尋找問題的可能影響因 素。 5.應用: 學生從經驗中學習到的科學概念與過程 技能,能夠長期的保留在個人記憶中,成為 其將來在處理問題時的工具,並能遷移到新 問題情境中,或是應用到將來可能從事的科 學相關行業中。此外,在面對與解決將來的 社會議題時,更能體認到身為公民的職責, 並能關注與了解現在至未來的科學發展,以 及其可能的影響。

(三)具建構主義觀點的 STS 教學策略

認知心理學學者認為「人們對於訊息的 瞭解,是根據個人對事件的感覺,以及當時 的 情 境 , 將 這 些 訊 息 與 既 有 經 驗 進 行 「 同 化」、「適應」等平衡化的過程,來建構出 個人對此訊息的意義」。此種認知運作被稱 為 「 建 構 主 義 」 ( 郭 重 吉 , 1992) 。 此 外 , Roth(1989)認為現今的議題並非與建構主義 無 關 , 建 構 時 可 以 藉 由 相 關 情 境 來 進 行 學 習。而 STS 教學策略中提到學習是來自真實 情境的經驗,讓學生主動地蒐集資訊,觀察 某些現象,找出可能之原因,並且能應用到 真實世界,這 便與建構主義的教學方式相仿。 由此觀來,STS 教學策略的教學特徵為 何 ? 其 與 建 構 主 義 特 色 相 符 說 明 如 下 (Lutz,1996): 1. 建 構 主 義 認 為 學 習 是 學 生 主 動 建 構 的 歷 程,符合 STS 教學主張教學始於學生的問 題與興趣。因此,可以從學生週遭環境的 議題著手,以增加學生的學習動機。 2. 建構主義認為教師為協助學生建構知識的 角色,而 STS 教學中,教師便是負責引發 學生動機,使用關鍵性的提問來刺激學生 的認知衝突,並協助學生解決問題。因此, 教師的角色為一協助者、輔導者、諮詢者, 而非資訊的唯一提供者。 3. 建構主義認為學生在建構知識的過程會使 用到高層次的思考技能,即知識建構的過 程:資料蒐集、分析、綜合、評估等,以 及批判性思考或人際溝通的技巧等,這也 是 STS 教學中學生在問題解決時所需的過 程技能。 4. 建構主義提出情境的重要,其目的便是為 了適應新情境,尤其是社會建構主義更是 認為個人與外在的世界的互動,會影響個 人的建構結果。而 STS 教學也重視情境的 使用,其目的是為讓學生具有應付未來真 實生活情境的能力。 5. 建構主義認為建構是個人的既有基模與外 在刺激間產生「同化」、「適應」的平衡 化歷程,透過學生個人建構的過程,在新 舊概念的衝擊下,有助於學生改變難以改 變之迷思 概念。而 STS 教學中,科學概念 配合過程技能,與切身相關的社會議題建 立關聯,讓學生在相互印証,並且透過不 斷地發問與問題解決,來建立起正確的科 學概念。 6. 建構主義認為每個人的先備知識皆不同, 因此建構的結果是屬於個人的,而 STS 教

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學亦強調個人有其個人經驗,在教學歷程 中依照個人的經驗去學習。因此,教師須 尊重學生個別差異,因材施教。 7. 社會建構主義強調與他人互動的重要性, STS 教學亦常使用小組學習,教師營造出 溝通分享的學習環境,組員間透過彼此討 論,達到最後共識,有助於溝通與人際間 互動技巧的培養。 STS 的 發 展 便 是 期 望 能 夠 改 革 科 學 教 育,使得學生能從傳統窠臼中脫離出來,不 以培養科學家為目的,那僅是少數,而是以 培養具科學素養之公民為目標,身為教育前 線的教師應具有理智而開放的態度,來接受 這教育的新觀念。 在建構主義的啟示下,學 者對於學習開始有了新定義,他們認為建構 的學習方式有助於學生的學後保留與遷移, 而 STS 便 具 有 此 一 觀 念 。 NSTA(National Science Teachers Association ,美國國家科學 教師協會)亦主張 STS 教學應採取建構學習 模式,認為真正的學習是個人主動建構事物 意 義 以 達 到 問 題 解 決 的 目 的 ( 陳 文 典 , 1997b)。STS 可說是受到建構主義的觀念影 響而來,換言之,若欲達到建構主義的教學 目標,STS 教學策略不失為一個不錯的途徑。

參、於自然與生活科技領域之應用

在國外,科學教育之課程設計理念不只 教導學生學科知識之外,亦強調於日常生活 上 之 應 用 , 以 及 培 養 學 生 之 科 學 素 養 與 能 力。不只美國改革其科學教育內容標準,日 本亦於 1998 年制定新課程標準,並著手設計 新科學課程之教科書(邱 美 虹 ,2000)。而台 灣所頒布的「國民教育階段九年一貫課程總 綱綱要」,將國中小階段之各學科重新整合, 統合為七大學習領域,這七大學習領域中的 「自然與生活科技」領域包含了物質與能、 生命世界、地球環境、生態保育、資訊科技 等的學習、注重科學及科學研究知能,培養 尊重生命,愛護環境的情操及善用科技與運 用資訊等能力,能實踐於日常生活中,並提 出國民所應達到之國民素養,以下根據屬性 與層次列出(教育部,2000): 1. 科學探究過程的心智運作能力,簡稱「過 程技能」。 2. 科學概念的學習,簡稱「科學認知」。 3. 對科學本質的認識,簡稱「科學本質」。 4. 求 真 求 實 的 處 事 態 度 , 感 受 科 學 之 美 與 力,以及喜愛探究等科學精神與態度,簡 稱「科學態度」。 5. 資料統整、對事物進行推論與批判、問題 解決等整合性的科學思維能力,簡稱「思 考智能」。 6. 應用科學探究方法與科學知識,來處理問 題的能力,簡稱「科學應用」。 我國科學課程設計的理念常受美日兩國 的影響,尤其是美國。除了在本土教材及議 題方面有所差別外,在基本的教學理念、重 心、策略等方面同質性相當地高。自美國科 學教育界提倡 STS 教學策略之教育理念之 時,教學目標、教材結構、教學方式應用等 皆產生很大的轉變,其中 Iowa 大學所研發的 SS&C(Scope ,Sequence and Coordination )課 程中的九年級自然科學課程,並將生物、地 球科學、化學、物理的概念分別融入這一系 列的議題研討中,在課程設計的原則上是以

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議 題 出 發 的 , 而 非 以 概 念 的 邏 輯 組 織 為 基 礎,這些與學生切身相關的社會議題,可以 重 拾 國 內 學 生 對 科 學 的 興 趣 ( 陳 文 典 , 1997b)。Yager(1996a)指出 STS 教學有助於培 養 科 學 概 念 (concept) 、 科 學 過 程 技 能 (process) 、 科 學 態 度 (attitude) 、 創 造 力 (creativity) 以 及 應 用 (application) 等 五 個 領 域。我國所推動的九年一貫課程欲培育之科 學素養便與這些領域相關聯,如同以下之說 明,並可參照圖一所示: 1. STS 所培養之「科學概念」是透過學生有 興趣或當時的社會議題來設計教學活動, 學生從中學習到科學概念,因此在一連串 解 決 問 題 的 過 程 不 但 增 進 對 「 科 學 的 認 知」,亦有助於培養「過程技能」,以利將 來「應用」於日常生活中。 2. STS 能夠培養「過程技能」,而九年一貫之 課程欲養成的科學素養亦包括之。而且當 學生在探究生活議題的過程中便會使用到 蒐集、整理、分析、批判等「思考智能」, 亦培養「應用」的能力。 3. STS 與九年一貫課程都期望培養具有良好 「科學態度」的學生,當學生能夠主動學 習與探究科學知識,便能夠增加對「科學 本質」的了解(鍾國俊, 2001)。 4. STS 所培育出的「創造力」是藉由學生個 人的思考與同學間的彼此激盪而產生,因 此有助於「思考智能」的培養。而且教師 可以根據學生問題來發展科學活動,並鼓 勵學生解決這些科學問題,使學生更能了 解如何「應用」。 5. STS 與 九 年 一 貫 課 程 都 強 調 學 習 須 達 到 「應用」層面,讓學生於課堂上學習到的 能力成為帶得走的能力,這便表示已了解 了「科學的本質」。而學生在應用到新情境 的過程中,不但會增加「科學認知」,而且 「過程技能」也會更加純熟。 因此,教師使用 STS 於自然與生活科技 領域的教學上是不應倚賴教科書的,而是針 對某一議題來教學,教師對於課程需要自己 建構,社會議題亦常因地域性而有所差異, 換言之,各地區國小之 STS 課程,應以教師 自 組 式 區 域 性 課 程 研 究 小 組 來 編 輯 ( 蘇 育 任,1996;陳文典,1997b)。在教學過程之 中,教師的教學應以學生為中心,以學生生 活經驗為主體,重視學生的個別差異,教師 的角色從知識的傳播者轉變為學生學習上的 協助者,培養學生帶得走的問題解決能力。 而評量方面亦應多元化,教學方法創新,評 量 便 不 應 再 以 傳 統 紙 筆 測 驗 為 依 歸 。 Yager(1996a)便提出了 STS 的評量領域:科 學概念、科學過程技能、科學態度、創造力、 應用以及世界觀,因此教師亦應具有評量方 科學概念 過程技能 科學態度 創造力 科學應用 過程技能 科學認知 科學本質 科學態度 思考智能 科學應用 STS 的五個領域 圖一 STS 的五個領域與九年一貫課程的科學 素養之關聯 九年一貫的六項科學素養

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面的專業能力,方能以合適之方式來評量學 生 , 教 師 可 以 採 用 實 作 評 量 或 是 檔 案 評 量 等,來測量出學生真正的學習程度。 根據之前的說明可以了解自然與生活科 技領域是適用 STS 來教學的。因此,在教學 實務上,根據 Yager(1996a)所提出的 STS 教 學能達到六個領域:科學概念、過程技能、 科學態度、創造力、應用以及世界觀,來探 討其教學上的方法及評量,如下所述:

(一)科學概念:

1.在教學方法方面: STS 教學策略所學的知識不僅是教科書 上 的 知 識 , 而 是 與 社 會 議 題 相 互 作 用 而 產 生。課堂上的知識傳授,教師應以學生容易 理解吸收的方式來教學。即便教科書所呈現 的知識是詳盡且有系統的,但教師若照本宣 科地教導,學生容易感到艱深,而產生挫折, 對學科便會產生恐懼感(林金盾,2000)。因 此教師應設計活動讓學生親身體驗或操作, 透 過 議 題 的 呈 現 , 融 入 科 學 與 技 術 於 活 動 中。引發並培養學生的好奇心與對社會議題 的關心,讓學生易於接受與理解,增強學習 保留與遷移。 於九年一貫課程的教學上可使用主題式 教學,先透過與學生切身相關的主題為中心 來發展教學活動。可參考 Fogarty 所提出的 課 程 統 整 方 式( 黃永和, 1998 ; 黃 光 雄 等 , 2001),若單就自然與生活科技領域可使用, 巢窠式的統整是指以一個觀念、主題或單元 為中心,使學生在課程活動中可以達到多個 教育目標,像是科學概念、合作磋商、因果 推理、探究過程技能、創造力等;若統合各 領域,則可採用張網式課程統整,此為主題 取向的方式,以 STS 而言便是以社會議題為 中心,周圍連結了自然與生活科技、社會、 綜 合 活 動 等 等 與 議 題 相 關 之 學 習 領 域 ; 此 外,尚有沉浸式統整,是指學習者本身的統 整,學生可以選擇本身有興趣之主題,經過 建構的過程,將所學的教材與自己舊有經驗 作統整;以及網路式統整,則是學習者以有 興趣之主題為基礎,與他人的互動,經過社 會建構過程而產生的,STS 教學過程也鼓勵 小組合作,有助於新科學概念與學生舊有重 新統整。 2.在教學評量方面: 根據圖一表示的關聯, STS 於科學概念 的評量方面,自然與生活科技領域的學生應 具有過程技能、科學認知、科學應用的素養。 建議評量方式如下所述: (1) 教師可使用實作評量,直接現場觀察學生 表現,以及間接透過學生成果,來了解其 過程技能; (2) 可使用開放式題目的紙筆測驗,或讓學生 畫 出 認 知 圖 以 了 解 其 對 科 學 概 念 與 探 究 主題的認知程度(郭家宏,2000;黃繡梅, 2000); (3) 透過觀察學生在探究過程中,將科學概念 與生活作連結的活用程度,來判斷學生的 應用能力 (鍾國俊,2001)。

(二)過程技能:

1.在教學方法方面: 傳統教育是指科學家進行科學研究的技 巧,然而在 STS 教學策略中的科學的過程技 能包括假設、資料蒐集、分析、綜合、評估

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等高層次認知能力(黃鴻博,1997),亦指學 習活動中運用到的技能,學生自然而然學習 到這些能力,有助問題解決能力的提升。 九年一貫課程便是期望學生藉由觀察現 象、收集資料、實驗操作等來進行科學研究, 而非按部就班地作實驗,來證實教科書所陳 述的實驗結果。因此教師可以透過 STS 的教 學設計流程來設計教學活動,其教學模式發 展為:(1)擬定議題:提出生活或社會上與學 生關切之議題,並構想可能相關的子議題; (2) 激發問題:教師將學生分組,並設計情 境引發學生對議題的興趣,小組提出自己關 心的議題,教師協助小組確定所要探討的子 問題;(3)解決問題:教師協助小組規劃研究 流程,學生實際進行探索,獲致科學概念與 過程技能;(4)整理成果:將研究過程所得之 概念或經驗加以整理,各組間相互分享,並 應用於生活中;(5)引導新的探究:根據教學 目標,引導學生探究新的問題或子問題(鍾國 俊,2001)。 2.在教學評量方面: STS 於過程技能得評量方面,自然與生 活科技領域應達到過程技能、科學本質、思 考智能、應用的素養。因此,建議教師之評 量方式為: (1) 可以採用實作評量,來觀察學生是否使用 適當且正確的過程技能; (2) 觀察學生在發表看法時,能否提出證據或 具體資料來加強自己的論點,學生若能了 解到科學的嚴謹與開放性等等,對科學的 本質便已有了認識; (3) 從 學 生 是 否 能 夠 將 大 量 資 料 進 行 有 系 統 的歸納分析,並詮釋出自己的論點,給予 資料意義,以了解學生於思考智能方面的 增進與否 (鍾國俊,2001); (4) 可 觀 察 學 生 是 否 對 於 其 他 問 題 或 子 問 題 亦採用學習到的過程技能,了解他們應用 的情況。

(三)科學態度:

1.在教學方法方面: STS 教學的過程培養學生客觀、小心且 謹慎的科學態度。並且希望學生自動自發地 學習,培養關心社會與科技發展的公民,並 且科學、技術與社會原本就是不可分割的事 實。因此在科技發達的今日,能具有批判與 倫理的價值觀,避免濫用科技或科學的成果。 九年一貫亦提到培養科學的態度,包含 了求真、求實、求善等科學精神,還要培養 尊重生命、愛護環境等觀念,這都是具科學 素養的公民所應具備的。在 STS 教學過程 中,學生親自參與探究過程,且在老師的輔 導下,學生可了解到應具有的科學態度。若 在倫理層面的問題,在使用 STS 教學時,可 加入兩難議題,讓學生去探究正反面影響因 素,且與同學間相互磋商討論,或是使用角 色扮演的方式,讓學生從各角度來了解問題 (黃繡梅,2000),加上教師的引導,建立正 確的科學倫理價值觀。 2.在教學評量方面: STS 在科學態度的評量方面,對應到自 然與生活科技領域中科學態度與科學本質的 素養。教師的評量方式採用下列幾項: (1) 觀 察 學 生 於 研 究 過 程 是 否 具 有 確 實 、 細 心、客觀等科學態度;

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(2) 當學生針對問題在發表意見時,能否提出 有利的資料或證據等,並能夠考量到科學 倫理,便對科學本質已有了體認。

(四)創造力:

1.在教學方法方面: 過去的教學方式是以組織過的概念有系 統地呈現,學生難以發揮創造力,教師對於 學生提問的處理方式大多不當,導致學生更 是不敢發問。STS 教學方式是以引發學生好 奇心的方式,讓學生主動並自主地學習,並 在討論互動之間激發創意,這便有助於創造 力的培養。 而九年一貫將課程標準改為課程綱要, 將標準本改為審定本,將各學科改為學習領 域,便是希望教師能因應社會趨勢,來設計 課程,教導學生適應多元的社會。尤其是自 然 科 知 識 日 新 月 異 , 教 師 不 應 只 依 賴 教 科 書,應多元地接收新資訊,才能提高學生的 科學素養(林金盾,2000)。因此,使用 STS 教學時,教師應先 營造一個開放而接納的教 室氣氛,鼓勵學生發表任何新奇的想法,並 且尊重學生的想法(徐慧萍,2000)。一個人 進 行 創 造 力 思 考 較 不 容 易 , 需 花 費 較 多 時 間,因此可使用一些團體的方式來激發創造 力,例如腦力激盪法、挖空心思法、六三五 筆 寫 法 、 聯 想 法 、 辯 證 法 等 方 式 ( 郭 有 遹 , 1999;陳龍安,2001),都可應用 STS 教學過 程之中。 2.在教學評量方面: 創造力的評量雖然尚有其困難之處,例 如創造力定義複雜不明確、評量過程主觀、 效度考驗缺乏有利效標等(陳龍安,2001)。 一般來說,認知方面的創造力可以下列三項 來作為評量指標 (黃 繡 梅 ,2000; 陳 龍 安 , 2001): (1) 流暢力,是指反應的數量和,例如「廢紙 有哪些用途?」,便可根據學生的反應數 量來判斷; (2) 變通力,是指從不同角度來進行思考,例 如從功能性、類推性、個人經驗性等角度 來思考同一問題; (3) 獨 創 性 , 是 指 提 出 與 他 人 不 同 的 新 奇 看 法 , 並 考 慮 其 獨 特 性 、 具 體 性 與 實 用 性 等。

(五)應用:

1.在教學方法方面: 傳統的教學方式的結果,即使有高成就 的學生亦難以將學習到的知識應用到日常生 活之中,這不是真正的學習(Yager,1996b)。 STS 教學與九年一貫教學的方式都期望結合 社會議題,以及結合社區資源,除了讓學生 更能保留所學得的知識外,亦讓學生能夠更 了解學習如何遷移到真實生活之中。 當學生透過 STS 教學與社會議題結合而 學習到科學概念、過程技能、科學態度、創 造力等時,便已具備應用的能力。擁有積極 主 動 科 學 態 度 的 學 生 遇 到 自 己 關 切 的 問 題 時,便會引起主動探究的動機,運用學習過 的科學概念與過程技能,進行問題解決,培 養創造力。 2.在教學評量方面: STS 於應用方面的評量,自然與生活科 技 領 域 中 的 學 生 應 具 有 過 程 技 能 、 科 學 認 知、科學本質、思考智能與科學應用等能力。

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因此,教師可藉由觀察學生探究過程與學習 成果,他們是否能將所學的科學概念、過程 技 能 、 思 考 智 能 等 能 力 靈 活 地 與 生 活 作 連 結,以及對科學本質的了解程度,來判斷學 生的應用能力。

肆、結語

美國發展的 STS 教學策略便是期望能夠 改革傳統科學教育,以因應社會需求。這種 教學方式便是以社會議題為出發點,讓學生 自動建構科學知識。因此是學生的學習是以 既有經驗為基礎,來同化或適應新資訊,而 這正是建構主義的見解,學生以建構的方式 學習,有助於學生的學習保留與遷移。建構 學習模式的 STS 教學能夠培養學生個人在解 決問題的能力,因此 STS 教學策略可說是達 到建構主義的途徑。 面對新的教學方式,在教師方面,教師 須了解九年一貫課程整合之價值與難度,並 負起整合之責任,不同於過去教師只負責將 學科教授給學生。並根據學生個別差異,因 材施教,讓學生多元發展,這便符合 Gardner 於 1990 提出的多元智慧,每個人都擁有不同 於他人的多元智慧,教師應鼓勵學生發展其 多元智慧(賴 羿 蓉,1998;周天宜,2002)。 九年一貫教學時數是較有彈性,因此教材選 擇可以與學生的生活相關,這是由於生活的 內容是整體的,因此解決生活問題的知識也 是整體的。與學生切身相關之議題不但能激 發學習動機,也能讓學生重視生活的週遭環 境。此外,在這電腦網路普及的時代,資訊 唾手可得,教師應擅用資訊設備,與其他社 會資源,蒐集生動有趣且合適之教學材料整 合於課程之中,或是與其他教師間相互交流 經驗與資源,如此不但能夠豐富教學資源, 亦能幫助教師自我成長。而教師本身的態度 應更自主與開放,且不斷學習,才能培養學 生的自主學習以及多元的觀點。 我國教育改革多追隨美國的腳步,這些 年我國將國中小階段之分科重新調整為七大 學習領域,並目標在培養十大學生帶得走的 能 力, 這 樣 的 變 革 也 是 為 了 因 應 時 代 的 需 求。在重新檢討教學方法之後,重新將焦點 置於國民科學素養與能力之培養,將九年一 貫之自然與科技領域的內涵與 STS 的教學策 略對照之下,發現十分一致,因此我國中小 自然與生活科技課程可考慮採用 STS 教學, 以培育出具科學素養之公民。而最重要的是 教師應具有理智而開放的態度,來接受這教 育的新觀念,並且政府若能大力宣導其教育 理念之優點,配合各教育主管單位、家長的 支持,STS 的教學策略必能在自然與生活科 技領域大大地發揮。

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數據

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參考文獻

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