STS教學對培養八年級學生問題解決能力之研究-以「有機化合物」、「節能省電」模組為例

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(1)摘要 STS (Science , Technology & Society) 教學強調以學生感興趣的生活問題或社會議題爲中心，進而培養解決相關社會議題的能力。本研究藉由 STS 教學模組的設計與教學，結合「問題解決測驗」來探討 STS 教學對於八年級學生問題解決能力的影響。本研究之對象為台北縣立某國中八年級之學生，兩班各 34 人。研究結果如下： 1、在 STS 教學活動後，學生的科學概念層面有明顯成長。通過「有機化合物」模組教學的學生其科學概念前、後測分數差異達 25.58 分；通過「節能省電」模組教學的學生其科學概念前、後測分數差異達 44.41 分。針對平均值差異進行 t 檢定，結果發現均達顯著水準 (p<0.001)，說明模組活動對學生科學概念層面的確有影響。 2 、在 STS 教學活動後，學生在問題解決測驗總分有明顯成長。通過「有機化合物」模組教學的學生其問題解決能力測驗前、後測總分差異達 11.88 分 ; 通過「節能省電」模組教學的學生其問題解決測驗前、後測總分差異達達 11.03 分，針對平均值差異進行 t 檢定，結果發現均達顯著水準. (p<0.001)，說明模組教學活動對學生問題解決能. 力的確有影響。 3 、對於問題解決測驗的變通性、有效性、解決方法、界定原因、預防問題分測驗分析：「有機化合物」、「節能省電」模組教學在變通性、有效性、解決方法、界定原因、預防問題分測驗中分別針對平均值差異進行 t 檢定，結果發現均達顯著水準(p<0.001)。說明模組活動對學生在遇到問題時的變通性、有效性、解決方法、界定原因、預防問題各方面均有影響。. I.

(2) 4 、經過「有機化合物」、「節能省電」模組教學之後，大部分學生對此次教學活動抱持正面態度，包括認為多元化的教學方式可以增加學習興趣、幫助解決問題，認為模組教學比傳統教學要好。關鍵字：STS 模組、有機化合物、節能省電、問題解決能力. II.

(3) ABSTRACT STS (Science, Technology & Society) teaching develops students’ ability of solving social issues by focusing on life or social topics which interested students. This study integrated STS teaching modules with the “Test of Problem-Solving ” to explore the influence of STS teaching on the problem-solving ability of 8th-grade students. Research targets of this study are 8th- grade students of a junior high school in Taipei County. The research results were as follows: 1. Students＇ concepts about science grew significantly after STS teaching. With the help of “organic compounds＂ teaching module, the difference between students＇ pretest and posttest marks about science was as many as 25.58. Through “energy conservation＂ teaching module, the difference between students＇ pretest and posttest marks about science was as many as 44.41. After examining average differences with t-test, the study discovered both achieve significance (p<0.001), proving that module teaching did influence students＇ concepts about science. 2. After STS teaching, students＇overall marks of the test of problem-solving increase considerably. With the help of “organic compounds＂ teaching module, the difference between students＇overall pretest and posttest marks was as many as 11.88. Through “energy conservation＂ teaching module, the difference between students＇ overall pretest and posttest marks was as many as 11.03. After examining average differences with t-test, the study discovers both achieve significance (p<0.001), proving that module teaching did influence students＇ problem-solving ability.. III.

(4) 3. Analyses about sub-tests of flexibility, effectiveness, solutions, cause identification, and problem prevention: “Organic compounds＂ and “energy conservation＂ teaching modules used t-test to examine average differences of flexibility, effectiveness, solutions, cause identification, and problem prevention respectively; it was discovered that all achieve significance (p<0.001). The result proved that module teaching did influence students＇ flexibility, effectiveness, solutions, cause identification ability, and problem prevention ability. 4. Most of the students held a positive attitude towards STS teaching. They believed diverse teaching increased learning interests and facilitated problem-solving procedure. They believed module teaching is better than conventional teaching. Keywords: STS module, problem-solving ability. organic. IV. compounds,. energy. conservation,.

(5) 目錄第一章緒論................................................................................................... 1 第一節研究背景與動機 ...................................................................... 1 第二節研究目的 ................................................................................... 2 第三節研究範圍與限制 ...................................................................... 3 第四節名詞釋義 ................................................................................... 3 第二章. 文獻探討 ........................................................................................ 6. 第一節 STS 教育理念與課程 ............................................................. 6 第二節 STS. 教學策略及其相關研究..............................................12. 第三節九年一貫課程之內涵 .............................................................26 第四節問題解決能力..........................................................................32 第三章. 研究方法 .......................................................................................39. 第一節研究方法 ..................................................................................39 第二節研究對象 ..................................................................................42 第三節 STS模組之教學實施...............................................................42 第四節研究工具 ..................................................................................46 第五節資料收集與分析 .....................................................................51 第四章結果數據分析與討論 ....................................................................52 第一節. 科學概念測驗 ......................................................................52. 第二節. 問題解決能力測驗..............................................................64. 第三節. 情意量表分析 ......................................................................69 V.

(6) 第五章. 結論與建議 ...................................................................................74. 第一節. 結論 .......................................................................................74. 第二節. 建議 .......................................................................................77. 第六章. 參考文獻 .......................................................................................80. 中文文獻：.............................................................................................80 外文部分 .................................................................................................86 附錄.................................................................................................................89 附錄一：有機化合物模組 ...................................................................89 附錄二：節能省電模組......................................................................104 附錄三：情意量表 ..............................................................................111 附錄四：新編問題解決測驗 .............................................................114. VI.

(7) 表目錄表 2-2-1 STS 教學與傳統科學教學之比較表 (Yager 1993） ..................... 25 表 2-4-1 問題解決觀點匯總表（孫士雄，2000） .......................................... 33 表 4-1-1 「有機化合物」模組科學概念前、後測答題情形比較結果。.... 53 表 4-1-2 「節能省電」模組科學概念前、後測答題情形比較結果。........ 59 表 4-2-1 「有機化合物」模組前後測分數總整理（95%信賴區間） ......... 65 表 4-2-2 「節能省電」模組前後測分數總整理（95%信賴區間） ............. 66 表 4-3-1 學習感受問卷統計表............................................................................. 69 表 4-3-2 學習感受問卷統計結果........................................................................ 70 表 4-3-3 教學回饋結果表（第一題） ............................................................... 71 表 4-3-4 教學回饋結果表（第二題） ................................................................ 71 表 4-3-5 教學回饋結果表（第三題） ................................................................ 72 表 4-3-6 教學回饋結果表（第四題） ................................................................ 72 表 4-3-7 教學回饋結果表（第五題） ................................................................ 73. VII.

(8) VIII.

(9) 第一章緒論第一節研究背景與動機. 科學和科技的蓬勃發展，雖然提升了人類生活的水準，促進文明的進步，卻也衍生出許多具有爭議性的議題，例如：對核能發電的需求與造成的污染、複製人的醫學應用與道德倫理的衝突等。這些議題必須在科學、科技與社會三方面做整體考量，取得平衡，才能獲得圓滿的結果。如果沒有在科學、科技與社會三者之間整體考量，所做出來的決定，往往會顧此失彼，不但沒有辦法解決問題，反而可能使得問題變得更嚴重。所以，解決問題的能力是相當重要的，因為良好的問題解決能力，將是國民適應未來生活的利器。在面對資訊爆炸的時代，未來國民最重要的能力，將不再是知識的累積，而是必須將所獲得的知識和資訊以科學的方法統整活用，應用於日常生活中，進一步解決個人或團體在現實世界中所面臨的問題。而這種問題解決的能力，應該在什麼時候開始培養呢？我國教育部在九年一貫課程「自然與生活科技」的課程暫行綱要中明確指出，教學的目的在培養學生「瞭解自我，發展潛能」、「主動探索研究」、「獨立思考與解決問題」等能力（教育部，2000）。學生未來面對的幷不是只是自然科學知識的傳遞，而是要面對生活環境、面對工作挑戰種種問題，因此，若是將教育的目的訂爲是爲了改善人類生活環境、培養個人在日常生活中所需問題解決的能力，則符合九年一貫課程的理念與目標。由此可見，學校教育的最主要任務，除了知識的傳遞與認知技能的教學之外，如何培育問題解決能力，也是教育工作者所應努力的目標。而增進「問題解決」能力的最有效辦法就是讓學生不斷地從事自主性的、主動性的去解決「問題」的工作。在科學教育方面，應培養具有統整科學概念、能應用科學過程技能及科學態度來處理爭議性議題的能力之未來公民。因此學者則提出將科學、技學與社會三者相結合的科學教育理念，此即所謂之STS（Science-Technology-Society）取向的科學教育（王澄霞， 1995b）。王美芬、熊召弟（ 1995）曾指出，科學－科技－社會的課程，已漸漸風行 1.

(10) 於中小學的自然課程中，若能連結學校知識與生活經驗，才可活用所學以解決生活問題。因此，STS教學強調以學生感興趣的生活問題或社會議題爲中心，結合社會資源，在解決問題的過程中，學習相關的知識與技能，幷瞭解科學、技學、社會三者間的互動關係，進而培養解決相關社會議題的能力。因此，美國科學教師協會（National Science Teacher Association，NSTA）將STS 教學視為最好的科學教育課程（廖英雅，2002）。 STS 教學是強調實際的操作和發現議題、討論問題，從不同的角度來探討「增進問題解決能力」的教學策略，而其中一項則爲運用小組合作學習的教學模式 (黃茂在、陳文典，2000)，國內的學者們 ( 劉錫麒，1991；張景媛，1994) 也曾建議以小組合作學習的方式來進行增進「問題解決能力」的教學。他們認爲在採用「合作學習」的教學活動中，學生能經由互動和互助的過程來澄清彼此的想法，將知識做有系統的組織，分享彼此的發現，並經由討論的方式來解決問題 (黃茂在、陳文典，2000)。運用此種教學模式的教師，最重要的教學技巧就是「確定所要探討的問題」，包括問題涉及的概念、研究到什麼層次、牽涉到多廣。其次，如何督促學生、鼓勵學生在遭遇困難時，繼續努力下去也是對教師教學很大的挑戰。從事STS模式的教學，教師所需的技能和傳統教學所需的略有不同，教師本身最重要的條件是自己也要是一個喜愛學習、擅長學習者(王澄霞，1997b)。故STS 教學的進行乃是由學生針對一個生活中相關的議題，透過小組合作共同找出有關的科學概念和原理，以進一步解決問題，所以合作學習則是 STS 教學中重要的教學方式之一。. 第二節研究目的本研究以 STS 的教學理念來探究此是否能夠增進國二學生的問題解決能力，共設計「有機化合物」、「節能省電」兩個 STS 模組進行教學，研究目的為探討 : 一、 STS 模組教學後學生科學概念進步情形。二、 STS 模組教學後學生「問題解決能力」的影響。 ( 一 ) 「問題解決能力」測驗總分的影響。 2.

(11) ( 二 ) 「問題解決能力」測驗的「變通性」的影響。 ( 三 ) 「問題解決能力」測驗的「有效性」的影響。 ( 四 ) 「問題解決能力」測驗的「解決方法」、「界定原因」、「預防問題」前、後測情形分析。. 第三節研究範圍與限制本研究對象爲研究者任教之兩班八年級學生，有關學生的學業成績與背景資料，幷未事先挑選。故本研究乃針對學生在自然與生活科技領域中的學習中，實施STS 教學活動。採用單組前、後測設計，並透過行動研究，在學校課堂上實施STS模組教學。解以瞭解學生在STS教學下，科學概念以及問題解決能力的進步情形。本研究礙於取樣限制，幷非由學校所有班級中隨機抽出，因此其研究結果不宜過度推論到其他課程或是其他學校之情境。. 第四節名詞釋義一、STS 教學法 Yager 定義 STS 為「將技術作為科學與社會之間的橋樑；以地方、全國或全球性與科學有關的社會問題來設計課程，讓學生對這些社會問題產生興趣及好奇心，並以科學態度、探究過程及概念尋找解決問題的方法，具備這些能力，並將能力應用在社會上」（林顯輝，1991）。STS 教育是一種將科學、技術與社會（Science, Technology and Society）互相結合統整在一起的科學教育（蘇育任，2001）。STS 教學則是一種結合科學、技學和社會三者關係的教學，以學生日常生活中所遇到的問題，或是社會上所發生與科學、科技有關的議題為主題，讓學生能夠將認識到的科學、技能加以活用，以解決生活上的問題或社會議題，增進個人批判思考能力和面對問題的態度，並建立良好的價值觀的教學。本研究將STS的精神融入設計的模組課程中，以STS的教學方法實施教學，引導學 3.

(12) 生以生活中或社會上的經驗來探討相關的主題，以STS教學策略作為教學活動的流程：如對主題的探討、分組討論與報告、實驗操作、問題解決活動、小組合作學習等。透過教學後，再引導學生思考未來在生活中面對相關的議題時，研擬如何解決的方法。. 二、傳統教學本研究中提到的傳統教學方式，是以自然課本為主，參考教學指引來教學。在教學活動上，以老師為主體，講述的時間居多；實驗時，先示範、講解後，再由學生操作，最後由學生記錄結果，並完成習作作業。評量方式也以紙筆測驗為主。也就是說，教材來源是教科書，教師依照教科書及教學指引的進度施教，課堂上進行教學的方式大部分都是由教師解說科學概念，再指導學生進行實驗，討論實驗結果，歸納出結論。在這樣的教學方式下，教師是學習的主導者，學生完全依照教師及教科書的安排進行學習，少有機會發表自己的想法，也不能決定想要學習的內容。. 三、問題解決能力問題解決能力是一種高層次的思考能力，它包含多個不同向度的能力，個體運用自己的知識、經驗和技能，蒐集有用的資訊，透過不斷的創造與思考過程，分析判斷出合適的解決方法，再經過嘗試錯誤和修正，以解決問題的能力。此能力在日常生活當中能恰當解決許多實際的問題，能發現問題的存在，能有效的進行判斷，能創新、有效率的執行工作，進而具有批判、省思能力來預防相同問題再度產生，進而使生活更美好。本研究所指的問題解決能力是以吳武典與詹秀美於 2002 年編製的「新編問題解決測驗」所測得的分數為主要量化依據，評定「界定原因」、「解決方法」、「預防問題」分測驗解決問題的「變通性」與「有效性」。所得分數愈高，表示所具備的問題解決能力愈佳。 4.

(13) 四、行動研究法：行動研究（action research）透過行動與研究結合，企圖縮短理論與實務的差距，強調實務工作者與研究的結合（蔡清田，2002）。以行動研究來發展學校教師實施 STS 教育所需的專業能力，是一個相當有效的方式。教師在本身的教學情境中，如透過行動研究可以有效的發展、實施 STS 的課程，且透過計畫、執行與評鑑的過程，將可促進實際的研究人員自身獲得專業成長。本次研究採用行動研究法的主要的原因有二：第一，研究者本身是在職教師；第二，研究之現場變數複雜多變，沒有變數控制之可能性或合理性；基於以上之原因，本研究唯有根據行動研究之精神，即計劃─執行─反省─再計劃的回饋機制，落實多元評量於現場教學實務，讓研究者本身經由不斷的實踐，透過與學生互動與持續的反省、理論與實踐的不斷辯證，使朝向提昇評量知能的目標前進。. 5.

(14) 第二章. 文獻探討. 本章主要目的在探討利用STS 教學策略於自然與生活科技課程中，基於研究目的，本章分為四個部分加以探討。第一節探討STS 的教育理念與課程；第二節探討STS 教學策略及其相關研究；第三節探討九年一貫課程之內涵；第四節探討問題解決能力。. 第一節 STS 教育理念與課程. Ziman （1980）在 Teaching and learning about science and society 這本書中創立了 STS 此名詞。其實早在 Ziman 提出 STS 此名詞之前，STS 教育理念就已在歐美地區萌芽發展。英國在1975 年開始重視科學與社會關連性，英國科學教育協會（ The Association for Science Education,簡稱ASE）於1981年出版「社會中的科學」（ Science in Society,簡稱SIS）。SIS 計畫的起因是由於當時的英國人認為科學的發達雖帶來許多的福祉，但也造成了許多負面的影響。科技的發展反而導致學生厭惡學習科學，爲了讓學生對科學有正確的態度，才研發出SIS 教材，希望學生能正確的認識科學、科技與社會間的關連性。至1983 年提出的SISCON （Science in a Social Content）計畫，是針對英國第六級的學生所準備科學與社會關連的課程，在我國相當于高三到大一學生的的教材，被各界廣泛使用之後，成爲矚目的焦點。1984 年，英國開始針對中小學大範圍的學生使用「社會中的科學與技術」（Science and Technology in Society，簡稱 SATIS），將STS 教育推廣到小學，教材內容也較前兩者廣泛，成爲英國科學教育改革的主流之一。SATIS 是以模組教材方式呈現，涵蓋了與日常生活及現實社會有相關的議題。所以STS 教育改革運動的興起，是科學教育學家們對於科學、技術在社會情境上的覺醒，才會引發這一波的科學教育改革風潮。美國在1957 年開始積極的改革科學教育課程。1958 年陸續在化學物質研究、物 6.

(15) 理科學研究、生物科學課程等方面加以改革，同時在小學則有小學科學研究、科學課程改進研究及科學過程探究等方面的創新課程推出。課程改革內容都是在增進學生對科學概念的瞭解，培養良好的科學態度及強調科學過程探究的重要性。1960 年代初期，在中學對STS 教育有初步的開發計畫。1977 年美國國家科學基金會（National Science Foundation，簡稱NSF ）的 Norris Harms’Project Synthesis 將科學－技學－社會（Science- Technology- Society，簡稱STS）列為計畫中的的重點之一。Harms（1977）提出的「綜合計畫」，列舉以下教學目標：（一）使學生能運用科學改善生活及適應科技發達的世界；（二）教導學生談論技術及社會性議題；（三）確認學生在STS 議題中所應精熟的基本知識；（四）使學生能體認在許多行業中，均需要運用到STS。 1981 年Project Synthesis 在報告中指出STS 教育可以達到報告中的教育目標，STS 才成為美國教育改革運動中的其中一項（Yager，1996）。1982 年國家科學教師協會（National Science Teacher Association，簡稱NSTA）在科學－技學－社會的科學教育報告中指出，科學教育的精神是培養具有科學素養的公民，瞭解科學－技學－社會三者間的關係，在日常生活中應用這些知識幷可以做出明智的選擇和問題處理，幷提出以生活經驗爲科學教學的起點。美國的AAAS（ American Association for Advancement of Science，美國國家科學促進會）的「2061 計畫（ Project 2061）」有四個基本的前提（Ahlgren 、 Ratherford，1993）：（一）以目標爲導向（the ends come first）根據學生在特定的階段完成時，在科學、數學、技學三方面所必須具備的知識與條件，來決定課程編寫的方向。（二）在精不在多（less is better）強調學習品質，如學生的思考與理解，跟以往以量取勝的心態是不同的。因此減少課業份量，提供較多的討論與思考時間，以奠定學生未來學習的良好根基。（三）凡事都有複雜的一面（nothing is simple）教育是一個複雜的有機體，若是要徹底的改革，就必須全面的配合課程、師資 7.

(16) 培育、學習教材和評量等全方位考量。（四）以教師為中心（teachers are central）在課程架構規劃過程中，提供教師許多參與的機會，希望可以藉助教師的教學專長，設計適合學習的內容。 Cutcliffe （1989）認為美國的STS 教育可分為三個發展階段：第一階段STS 強調學生應體認自身的工作對社會的衝擊，並且教導科學；第二階段對所有的學生強調科學與技術對社會的過程觀，並設計課程；第三階段STS 進入了非科學領域的學生，為這些學生設計課程、培養科學素養。現今STS 教育在美國已將其理念整合至傳統學校課程中，幷認爲STS 教學是訓練未來公民課程中重要的一環。 STS教育理念落實在課程中，是以現實世界中的議題或社會上人們所關心的事情為起點，讓學生在學習未來公民的角色中，有運用科學的機會而學得科學知識、科學方法、科學態度，以及對社會的關心。因此，STS教育運動被認為是科學邁入專業化的一次反思；是提倡一種人性化、生活化的體材，以實用的主題作為實作的學習模式來從事科學教育(王澄霞，1995b)，強調以「學習是為了解決問題」、「科學的問題與陳述並非獨立於社會價值領域之外」等觀點為主的科學教育理念(吳璧純，甘漢光，2000)。 STS教育理念已被世界許多國家所推廣與研究，從民國83年 Robert E. Yager 被邀來台演講主持「科學—技術—社會；STS的科學教育研討會」後，曾興起一股STS研究與實驗教學的熱潮。台灣也開始探討 STS 教育的研究，學者們投入STS 教育的研究工作，部分學者進行STS 教學模組的開發（王澄霞，1995b；王澄霞、游珮琪，1994；王澄霞、劉奕昇，1994；王澄霞、蔡曉信，1994；莊奇勳、王嘉田，1997；洪志明、郭家宏，1998；連啟瑞、盧玉玲，2003），及教學模式探究（陳文典，1997；蘇宏仁， 1996），少數的學者研究有關STS 教學評量方式（王澄霞、陳國華，1994；盧玉玲， 1999）。 1995 年國科會核准由王澄霞教授主持的「STS 師資培育整合型研究計畫」，使更多的科學教育學者（莊奇勳，1997；許春峰，1998；黃萬居，1998b；黃鴻博，1999； 8.

(17) 張芝、鍾青芬，2001）紛紛投入STS 教育研究的行列中，且目前已有不少碩士論文做此方面的研究，可見 STS 在我國已經日漸受到重視。. 一、 STS 的教育理念美國國家科學教師協會（NSTA）定義STS 為「人類經驗情境中的科學之教與學」（teaching and learning of science in context of human experience），幷提出 11 項STS 的特性（NSTA，1991）：（一）學生尋找當地有趣及衝擊性的問題。（二）使用當地的資源來尋求解決問題的資訊。（三）學生尋求資訊的相關活動能適用於解決真實生活中的問題。（四）學習的活動延伸至課堂、教室和學校之外。（五）著重於科學與技術對學生個人的衝擊。（六）科學內容不僅只是學生爲了準備考試而存在的概念。（七）強調學生能使用過程技能去解決他們自身的問題。（八）強調生涯規劃，特別是關於科學與技術方面。（九）提供學生體驗公民的角色，嘗試解決他們已經確認的議題。（十）確認科學與技術對未來可能的影響。（十一）學習過程中，個人的議題可被提出和尊重。 Yager（1993）指出「STS 是將技術當作科學與社會之間的橋樑；地方、全國或全球性與科學有關的社會問題來設計科學課程，讓學生對這些與科學有關的社會問題産生興趣及好奇心，而以科學態度、科學過程技能、科學概念尋找解決問題之道，幷運用於社會上。」Cheek（1994）認為STS 的教育理念是強調科學、技術、社會間之交互作用，幷提升學生對STS 相關議題的覺知層次，且包括倫理與價值內涵的考量，以便培養學生做決策的能力與技巧，增進學生對於科技應用的瞭解，促使學生參與社區的行動。其教學配合生活上及社會關心議題爲素材，且其學習符合認知心理學的原 9.

(18) 理，以學生自我的問題及自主的行動來進行，由學習活動中建構新知、習得技能。由活動中學習到的技術與概念，與整個過程和情境融會在一起，學生能深刻體會幷靈活加以運用。陳文典(1998)認為STS教學模式能導致的學習效果有：（一）學生經常提出自己感到興趣的問題，且由此引發進一步的探討活動，探討之後問題愈多，其結果是考慮的範圍更大更深刻。也因為能主動的去研究，學會研判事件的成因，評估成因在事件中的重要性。體會觀測、操作等對結果的影響，也能提出解決問題的主意。（二）善於裁決相關變因的輕重緩急，知道為了解決問題要如何去協找資料做實驗。（三）學習的經驗廣闊而實際，在處理問題時，能多方研判，發揮應變的能力。. 二、 STS 教育目標 STS 的目標爲培育具有高層次思考和創造力的科學素養之現代公民。其目標之一在培養學生解決問題的能力，正與我國九年一貫課程自然與生活科技領域的課程目標相符合。Harms 和 Yager 在1981年明確的指出STS計畫的目標為：（一）個人需求：科學教育訓練學生能夠利用科學知能改進自己的生活品質。（二）社會議題：家中、學校、社區及全球中和科學與科技有關的議題。（三）生涯規劃：科學是在幫助學生選擇未來的工作事業，經由認識科學本質與科學有關事業，知道如何選擇工作並增進其能力。（四）學業的準備：科學教育是要讓有興趣從事科學研究的學生提供學術研究知識。 Cheek（1992）認為STS 的課程應該滿足兩種不同的教育目標，首先教師應教導學生科學本質、科學文化及經驗科技，幷且透過哲學社會學、人類學及心理學中的概念來透視科學；其次是透過科學－技學－社會的介面引入個人的、地方性、全國性的及全球性的事件，讓學生搜集資訊幷負責自己下的決定，且在行動前事先規劃。. 10.

(19) 三、 STS 課程（一） STS 課程內容課程的內容對於教學的實施有著決定性的關鍵。傳統的科學教學是假設科學和技術，能經由教師、課本與課程加以界定，並教導學生，但這並不是STS 教學所採用的方式。學生能經由教師的鷹架作用加以引導，建立一套對周遭事物的看法與評價。 Yager 與 Tweed（1991）認爲課程應該以問題爲中心，幷以人類爲中心，包含地區及社區性的問題及議題，具有多層面，在日常生活不應脫離資訊的學習，即是學生自身應把資訊的學習運用在實際的文化及社會情境之中，把自然環境、社區事物及學生本身當爲學習的焦點。總而言之，把科學、社會及科學研究連結在一起，才能有更正確的科學本質。這套教育理念落實到課程中，是以現實世界中的議題或人們所關心的事情爲起點，讓學生在扮演公民的角色中能運用到科學的機會，而學到科學知識、科學方法、科學態度、以及對社會的關心（蘇宏仁，1996）。 Piel（1981）在科學教育的綜合研究計畫（Project Synthesis）中設計出STS 教材的八大領域：能源、人口、人類工程、環境品質、自然資源運用、國防與太空、科學社會學、科技發展之影響。Aikenhead（1986）提出一個有關STS 課程內容架構，他認為STS的課程內容應包含：科學科目、技學科目、科學與技學的特性與限制、科學與技學在社會中的交互作用、溝通與數學的技巧。但是他也指出這樣的架構是有限制的，無法包含所有的STS 課程應有的範圍。 STS課程的設計非常重視教師專業自主的考量，就如黃光雄與蔡清田(1999)所謂「課程即研究假設」，課程乃在強調教學與學習之動態歷程，而不只是教材內容，而且教學也不只是事實與資訊的累積與灌輸，而是引導學生認知發展，幫助學生學習探究促成類化遷移，活用所學於現實生活中。因此，STS非常值得應用於自然科的教學，更適合九年一貫課程中自然與生活科技領域。研究者本身是自然科的教師，基於STS理念的啟發，想藉由STS教育理念融入自然科學的教學中，來探討STS教學的效果。（二） STS 課程實施途徑 11.

(20) 傳統教育的教學模式和STS 教育的教學模式有很大的不同，如何將STS 納入正式的課程，學者提出不同的看法。Jarcho（1985）認為STS 課程安排幷無一定的作法，具有相當大的彈性，可因時、因地制宜，他提出五種課程實施的途徑將STS 問題納入科學課程之中：第一種實施的途徑是小主題（short topics），將選擇的小主題或小單元插入一般課程中，這是在未大幅更新現有科學課程教材下，實施STS 最常見的一種方式。第二種是不連續的單元，將STS 教材編成獨立的單元，插入正式課程教材之中，可以一週或更多時間的教學之用。第三種則是選修課程，提供一系列、有明確課程目標，內容相連貫的STS 課程教材，以供學生在整學期或學年使用，一般作爲選修的課程，學生可由此課程獲得相當完整的經驗，在課程有相當大彈性的學制中，有較多實施的可能性。前面三類課程實施方式，STS 均與其他正規課程同時共存或附屬於其中之部分，第四種課程實施途徑以STS 課程完全取代現有科目之教材，學科目標與內容要依照STS理念加以重組。最後一種課程實施途徑是跨學科的課程（interdisciplinary course），前面STS 課程只是在本學科內將科目課程教材加以重組，而此類型課程則要進一步打破學科之間的界綫，以跨學科整合的方式進行重組課程，其主要的理由是人類社會所面對的問題經常是相當複雜，跨越不同的學科，所以有必要加以整合學習的課程與教材。每一種方式都有其優缺點，但目前台灣的教育環境尚無法有許多空間讓科教學者與教師能夠創立一個新的課程在正式的課程內實施教學。所以較可行的方式，是把STS 融入現有的課程中，如何拿捏則是需要詳細的規劃。. 第二節 STS. 教學策略及其相關研究. 一、 STS 議題的選擇 Heath（1992）認為選擇STS 議題時，需考慮下列原則：首先應與學生生活有相關性與應用性；其次考慮社會的成熟度與學生的認知發展程度，瞭解STS 議題對現今 12.

(21) 的世界與學生個人一樣的重要，並具有轉移知識到課堂外事物的需要，使學生感到興趣。. 二、 STS 取向之教學 STS 教學應以生活裡或是社會上所關切的問題為議題，經由學生自行察覺並主動地對問題從事研究，藉由對問題的瞭解與對問題本身的重要性、價值評估，在處理問題過程中經由設計、安排、操作與各種運用，獲得知識和能力的增強。陳文典（1997）稱STS 教學模式是以科學性的探討、注重實做、關切生活及社會上應用價值的教學活動模式，且教學同時考量科學／技術／社會三方面。STS 教學的內容應包括科學與技術的互動、科學和社會的互動以及技術和社會的互動；教學順序可以由社會或生活的領域開始，然後移至科技領域，再進入傳統科學。其後可再度接觸技術領域，讓學生重新檢視稍早之前對於科技的認識，並應用剛學習的科學內容，以此掌握科學和技術的更深層意義，最後應用於社會和生活的領域中（NSTA，1982；Gagne，1985； Romiszowski，1989；蘇宏仁，1996）。根據王澄霞（1995a）之研究指出，STS 教學之學習活動特徵是以學習者和問題爲中心，幷根據學習者已有的知識，連結於教室外的世界、社會、文化和環境相關議題，以便培養能做抉擇及解決問題的高層次思考，同時鼓勵個別學習與合作學習，以提升倫理及社會價值觀。 Yager（1992）主張STS 教學應採建構學習的模式，其基本的教學策略包括：（一）先引發學生的想法，再呈現教師的想法與研讀課本後其他想法。（二）鼓勵學生對彼此的概念與想法挑戰。（三）強調互助合作、尊重個人，和分擔工作的合作學習策略。（四）鼓勵反思與分析思考，幷給予充分的時間。（五）尊重與應用學生的想法。（六）鼓勵自我分析，蒐集支持想法的真實證據，以新經驗與證據來重新建構自己的想法。 13.

(22) （七）運用學生的思考、經驗與興趣來引導課程。（八）鼓勵運用不同的教學資訊來源，包括文字的材料與活生生的專家。（九）採開放式的問題來引導學習。 Graham（1986）提出STS 教學應包含四個要素：（一）社會問題及議題：與科學有關的社會議題乃是指一項議題根源於科學或技學，且當人們面對此一問題時，有不同的信念與價值觀。所有的議題必須具有某種社會意義，並且有關於科學或技學。例如遺傳工程、動物之使用於科學實驗中、核能廢料之棄置、核能之開發使用、森林砍伐、垃圾問題等，都是與科學有關的社會議題。（二）技學的過程與發明：科學對於社會的影響必須經由科技作為媒介。以科學和科技做比較，學生通常對技學較具經驗且較感興趣。（三）基本科學：基本科學是有組織的知識本體，包括基本的科學概念及原理，例如力學、交互作用系統等。（四）問題解決及決斷下達：關於與科學有關的社會議題可能不存在所謂的「正確答案」，只能選擇做出「較少錯誤的反應」。然而經過學習過程，學生對STS 議題將能夠做出明智的抉擇，幷主動採取負責任的行爲，將抉擇付諸行動。所有的行動及對科學資料的解釋、分析，都必須基於道德倫理的考量。. Fullick（1992）認為根據教學起點，將STS 議題融入學校課程的教學方式分為兩大類：第一類是以科學為起點（Science-First），學生先學習科學知識與概念之後，在進行相關實驗，最後再導入STS 問題。第二類以應用為起點 (Application-First），先由學生日常生活的環境以及他們熟悉的問題開始作為教學的起點，在探討問題的過程中進而發現科學知識如何被應用在相關事物上。由上述可瞭解，STS 教學就是建構主義的教學策略，以學生爲中心，學生才是主角，讓學生親身體驗追求科學知識的過程，所獲得的科學概念可以長久維持的，教師 14.

(23) 需要退居幕後扮演引導者的角色。. 三、 STS 教學活動 STS 教學包含許多活動項目，教師可以運用六W 因素，適時選擇搭配最合適的活動類型；六W 為：什麼（ What）、誰（Who）、何時（ When）、何地（Where）、如何（How）、為什麼（Why）等因素（王澄霞，1996）。Solomon（1993）認為，根據課程內容的不同需求，STS 教育的活動類型可以包括個案研究、角色扮演、辯論、討論、模擬、小組研究、數據分析、腦力激蕩、分類和行動種類，其中的行動種類又包含了做決定活動、調查活動、探究實驗活動、解決問題及實地經驗。黃茂在與陳文典（2000）指出，STS教學的設計是教師教學前的準備與規劃，其目的是為輔助教學進行，而非決定教學。STS教學的步驟如下：（一）議題拋出或引發；（二）分析問題確定探究方向；（三）探究活動的引導與協助；（四）成果發表或心得分享。以學生爲主體的課程教學設計，其教學活動以教學現場中，教師與學生的實際互動而作彈性調整，在教師引導之下，學生會提出許多想法與意見，透過討論、腦力激蕩等過程，教師與學生皆能一起成長進步。 Heath（1992）建議，STS 教學活動可以包含以下項目：（一）科學概念學習。（二）圖書館尋找資料。（三）從政府、私人機關收集資料。（四）從活動中或適當場地收集自然科學數據。（五）使用科學研究技術，收集資料。（六）分析解釋資料，建議解決問題的方法。（七）評估贊成和反對解決問題的方法。（八）做決定。（九）選擇決定解決方案及決定實施的過程。 15.

(24) （十）決定實施過程中，哪些是個人行動，哪些是小組行動，並評鑑結果。教師要彈性選用，組合最適當的學習活動，以便作爲鷹架來引導學習。除了師生熱心主動參與之外，尋找適當複雜性情境，才可使學習者進行思考性活動，由學生親身經歷追求科學知識的過程，所獲得的科學概念是可以長久維持。. 四、 STS 相關研究. （一）國內實施STS 的情形國內科教學者第一次接觸到 STS 是國科會於民國 79 年首度邀請邀請美國愛荷華大學教授 Yager ( STS 計畫的領導人之一 ) 來國內的台灣師大科學教育中心演講，宣導 STS 之教育理念。雖然在當時國內中小學科學教育對於 STS 的認識不深，各級學校更沒有 STS 課程計畫的執行，大學更無相關研究。但由民國 80 年左右起，王澄霞教授在國科會的鼓勵支持下，首先進行國內 STS 專題研究。之後行政院國家科學委員會於民國 84 到 86 年三年期間，委請國立台灣師範大學化學系王澄霞及洪志明教授，共同主持一個整合型 STS 計畫，其內容包括： (1) 調查 STS 議題 (2) 針對不同問題、不同對象、不同地域、不同 STS 概念，由不同層面來探討、開發能達成特定教學目標之代表性的 STS 學習活動類型 (含模組、評量工具) (3) 開發各種 STS 教學 / 評量策略與實施方式 (4) 評估 STS 學習的成效 (5) 建立 STS 模組開發的模式 (6) 尋找 STS 教師特徵 (7) 評鑑教師建構 STS 專業能力的成效 (8)提出職前、在職 STS 師資培育內涵、架構及模式 (9) 提出 STS 教師檢定模式總計畫研究方法採小組討論會，各子計畫使用其合適的研究法。(王澄霞、洪志明，1995 16.

(25) 年整合型計畫報告書 ) 民國 84 年 8 月 1日至民國 85 年 7 月 31日共 10 個子計畫：( 總計畫第一年 ) 子計畫一：大四學生以物理專題研究模式在 STS 教學導向下之學習效應 ( 陳文典) 子計畫二 : 大一學生在 STS 的教學模式下學習物理所產生的行為和態度上的改變 ( 許蘭生) 子計畫三：建立 STS 教師專業能力基準：化學領域 (王澄霞) 子計畫四：STS 師資培育：連結於生活的化學實驗安全模組之開發 (洪志明) 子計畫五：師範學院「國小STS教學研究」課程之實施與成效評估 (連啟瑞) 子計畫六：由國小高年級「水」單元 STS 模組開發探討影響教師行為改變之因素 (盧玉玲) 子計畫七：師院普通化學實驗 STS 模組開發的研究 (許春峰) 子計畫八：師院環境科學 STS 教學模組之開發研究 (莊奇勳) 子計畫九：培育能教導國小學生具有解決問題之能力與提高對科學的興趣之教師的研究 (I) (黃萬居) 子計畫十：開發師院核化學 STS 模組與其合作學習教學之研究 (蘇育任). 民國 85 年 8 月 1日至民國 86 年 7 月 31日共 10 個子計畫：( 總計畫第二年 ) 子計畫一：國小教師非紙筆式評量工具設計能力研究 (盧玉玲) 子計畫二：師範學院「國小 STS 教學研究』一一課程之實施成效評估研究 (連啟瑞) 子計畫三：開發 STS 教師檢定模式：班級實際教學評量 (王澄霞) 子計畫四：開發 STS 教師檢定模式：化學探究實驗 (洪志明) 子計畫五：由國小自然科 STS 教學模組之開發培育師院學生 STS 教學能力(許春峰) 子計畫六：師院環境科學 STS 教學模組之開發研究 (莊奇勳) 子計畫七：培育能教導國小學生具有解決問題之能力與提高對科學的興趣之教師的研究 (黃萬居) 17.

(26) 子計畫八：運用模組開發活動培育 STS 教師之可行性研究 (蘇育任) 子計畫九：STS 師資培育一一一以社會資源應用為中心之模組開發 (靳知勤) 子計畫十：由STS教學模式在國中施行情況看一教師之必要能力 (陳文典). 民國86 年 8 月 1 日至民國 87 年 7 月 31 日 ( 總計畫第三年 ) 子計畫一：培養教師使其能開發學生創造力：STS 探究實驗設計 (王澄霞) 子計畫二：透過電腦網路培養職前化學教師設計 STS 模組之能力 (洪志明) 子計畫三：由國民小學自然科 STS 教學模式之教學實驗一一探討教師所需之教學及評量技能 (陳文典) 子計畫四：師範學院『國小 STS 教學研究』課程之實施成效評估研究 (連啟瑞) 子計畫五：職前或在職 STS 教師非紙筆式評量工具設計能力研究 (盧玉玲) 子計畫六：模糊理論在 STS 教學能力評量之應用研究 (蘇育任) 子計畫七：培養國小自然科 STS 教師之研究 (黃萬居) 子計畫八：應用網際網路開發環境科學 STS 教學模組之研究 (莊奇勳). 我國 STS 的研究有十多年的時間，期間研究 STS 在教學上的成效以及以模組教學的開發為主，近幾年也出現 STS 教學連接網路資源的研究，可見 STS 的研究不斷朝各方向擴大。就 STS 相關研究文獻做以下整理。. 一、 STS 與問題解決相關研究：黃萬居 (1998a) 的研究發現針對能培育提升國小學生問題解決能力教師的研究；徐慧萍 (2000) 發現利用 STS 理念所設計的教學模組，學生可以表現出創造力、探究能力、做抉擇、解決問題的能力，以及正確的價值觀、社會觀和世界觀，也肯定小組合作學習的成效；鄭竣玄 (2002) 的研究結果發現採用 STS 教學模式能幫助學生解決問題；廖靜玫 (2002) 研究結果顯示 STS 教學對於提升學生科學概念理解、問題解決能力與科學相關態度具有正向效 18.

(27) 果，因此建議未來自然科之教學可多採用 STS 教學模式；周岱學 (2003) 將 STS 教學理念融入國中課程中，對於培養國中生的創造力及解決問題能力是相當有幫助的；魏秀蓮（1999）以國小六年級學生爲對象，採不相等前後測控制組準實驗設計，一班實施 STS 教學，另一班為一般傳統教學，實驗教學六週，研究發現國小科技教育課程實施 STS 教學可以增進學生問題解決能力與創造力，並使學生對學習感到興趣。劉南坤 (2003) 以 STS 教學能提昇五年級學生的問題解決能力；楊雅玲（2000）以國小五年級 34 位學生為樣本，分析教學活動是否符合 STS 教學模式，以期發現 STS 模式的教學對學生學習成效的影響，研究發現與生活有關的的主題式教學活動，容易引發學生的學習興趣，學生常做發散式思考，引發多樣的學習方向，在這種學習活動中，每個學生都有表現才能的機會，經由探究的過程中，不僅學習到科學知識，也能運用科學方法解決所遭遇的問題。陳美音 (2004) 以 STS 教育理念融入社會科教學能促進學生的問題解決能力。. 二、STS 和小組合作學習相關研究徐慧萍 (2000) 利用 STS 理念所設計的教學模組，學生可以表現出創造力、探究能力、做抉擇、解決問題的能力，以及正確的價值觀、社會觀和世界觀，也肯定小組合作學習的成效。郭家宏 (2000) 在 STS 模組開發中採用問題解決及小組合作學習策略，研究顯示有助於提升學生的開放性思考能力與學習層次。蘇育任(1997a) 經由開發 STS 核化學模組與運用其進行教學時，師院學生的學習興趣高昂，能針對日常生活中的社會議題，主動蒐集資料，以設法解決當地社區的問題。學生對核化學內容能自行建構其個人性的意義，將其與社會、相關科技緊密相聯，因而增進其 STS 的素養。楊宏珩(2001)利用多元化的教學策略實施合作學習，能提升學生思考方向廣博多樣並能激發學生深入探究之意願；長期實施合作學習能改變學生的學習習 19.

(28) 慣，由個人化的學習轉變為小組討論與分享的學習。黃善美(2003)的研究指出在科學概念理解方面，實施以問題為中心的合作學習教學組的學童，較實施一般教學的控制組學童有正向的表現，且在科學相關態度及問題解決能力兩方面，實施以問題為中心的合作學習教學組的學童皆較實施一般教學的控制組學童有正向的表現。. 三、STS 融入課程相關研究鐘敏綺 (2003) 探究國小高年級學生於概念、態度與過程技能之學習表現，以及遭遇的困難與限制。研究結果發現學生於概念領域、態度領域、過程技能領域，以及教師專業方面皆有發展。葉玉珠 (2002) 研究結果顯示 : 1、STS 融入自然科教學對國小五年級學生自然科學習態度有顯著效果。 2、STS 融入自然科教學對國小五年級學生批判思考能力並沒有顯著效果。 3、STS 融入自然科教學對國小五年級學生科技創造力的表現有顯著效果。 4、不同的自然科學習態度的國小五年級學生之科技創造力表現並無顯著差異。 5、不同批判思考能力的國小五年級學生之科技創造力表現有顯著差。 6、STS 教學、批判思考能力能有效預測國小學生科技創造力的表現。陳美音 (2004) 的研究中發現 : 1、STS 教育理念融入社會科教學能促進學生的問題解決能力。 2、STS 教育理念融入社會科教學能增進學生的學習態度。 3、STS 教育理念融入社會科教學在學習成就方面未高於一般教學的班級。. 四、STS 模組開發相關文獻洪志明（1998）認為教師採用鷹架理論，以問題為中心及合作學習法來開發實驗安全模組，此種模式可以增進教師的學科教學能力。陳穎慧(2003) 研究發現學習者在 STS 模組學習活動中不僅提高對主題的學 20.

(29) 習興趣，更能在活動後持續延伸活動內容之學習於日常生活中。學習者透過快樂自主的模組學習情境安排下，能進入高層次的學習狀態，達到輕鬆學習、快樂學習、知識概念的簡化、淺化。游佩琪 (1993) 研究中，其教學 / 評量策略對學生建構知識、看法及價值觀是有效的。學習者可從事這些活動中自我建構、並探討作抉擇、解決問題的能力及發展適合高科技時代的社會觀和世界觀。盧玉玲（1993）以美國六、七年級共十個班進行 STS 教學與傳統教學，採用前後測之實驗設計，比較兩種教學下學生創造力及科學態度之差異，結果發現接受 STS 教學之學生，表現出較佳的創造力及具有良好的對科學態度，且有助於女學生之創造力。徐慧萍 (2000) 利用 STS 理念所設計的教學模組，學生可以表現出創造力、探究能力、做抉擇、解決問題的能力，以及正確的價值觀、社會觀和世界觀，也肯定小組合作學習的成效。文中並加以探討九年一貫新課程與 STS 教學策略之間的關連，利用 STS 理念來進行教學可以達到九年一貫新課程培養十大基本能力的需求並培養帶著走的能力。郭家宏 (2000) 的研究中顯示學生之參與度在「糖」模組和「紙」模組分別是 87.19 及 85.12，顯示學生在活動中相當投入。作品評鑑的成績在兩個模經都不錯，可見參與的學生皆努力學習。平均開放性思考階層於「糖」模組從階層 2.14 升到階層 3.9，平均學習層次亦從層次 2.19 升到層次 3.9；平均開放性思考階層於「紙」模經從階層 1.76 升到階層 3.24，平均學習層次亦從層次 1.83 升到層次 3.19。學生由活動前的低開放性思考能力與學習層次，提升到了高開放性思考能力與學習層次，亦如學生能以不同的方式來進行思考活動。同儕評量於「紙」模組顯示同學皆認為彼此表現良好。張淑君（2000）探討兩位從未接觸STS 教學理念的國中生物教師，以質性研究爲主、量爲輔的研究方式，結果發現藉由學習STS 教學，可以使個案教師對於 STS 教學理念更有清楚的體認，澄清對STS 教學理念的質疑，且個案教師對STS 21.

(30) 教學的態度也產生改變。劉國權（2000）以164 名國小四年級學生為樣本，進行實驗組、控制組前後測之準實驗設計研究，兩個班進行STS 教學，兩個班進行一般教學，兩個班進行 STS寫作的教學，研究結果發現STS 教學及STS 寫作對於提升學童科學概念理解有正向效果，STS 寫作在科學相關態度具有正向效果。陳立琇（2001）結合傳統理化科的「催化劑」與生物科的「酵素」成為一個主題模組，可為九年一貫教學之應用。強調學生由動手做實驗中，學習到原本記憶性的知識，故此模組中有多個實驗設計。以「學生讀本」為主要設計概念，其中也穿插許多問題引導學生思考，希望能讓學生在課餘時間也可以進行學習。陳慧臻（2002）以『衣料』為主題來設計科學課程，當中並融入資訊教育、家政教育及環境教育等議題，活動的過程以學生為主體，教師則為引導輔角色，以藉此啟發學生的創造思考能力及主動探究能力，進而使學生能將所學應用於日常生活當中，真正獲得帶著走的能力。綜合上述，學者們（盧玉玲，1993；魏秀蓮，1999；王貴春，2000；楊雅玲，2000）一致肯定，運用STS 教學方式，無論在創造力、問題解決能力、對科學的態度以及學生之學習動機均優於一般教學的學生。另張淑君（2000）的研究顯示，學習STS 教學使個案教師對STS 教學的態度產生改變；劉國權（2000）則發現，STS 教學及STS 寫作對學童科學概念理解與科學相關態度具有正向效果。莊奇勳（2001）提出美國實施過比較有名的STS 教學模組，如抽水馬桶教學模組，在簡單的敘述中可以發現STS 模組教學是完整的學習經驗獲得的模式之一。STS 模組經常是由師生共同合作發展，或是由學生自身經驗而提出，議題可能會也可能不會直接與課本上的主題相關。模組的來源包括了家庭、學校、社會及國內外爭議的議題，由於學生對主題具有主權，對學習的熱誠度也會增加。國內學者對STS 模組的相關研究有很多，林生傳（2000）認爲模組教學是更現代化、更適性的教學，且模組教學在目標方面更爲明確，方法富多樣化，整 22.

(31) 個教學更求個別適性。在教師運用模組教學的引導之下，學生會提出許多不錯的問題及想法，對老師及學生都在無形中互相學習觀摩。國立台灣師範大學科學教育中心為提升科學教育成效並改變一貫之單向式教學，啟發學生思考及自主性的學習能力，使學生能進一步將科學知識應用於日常生活，以提高學習興趣，達到高層次的學習目標。於是將九年一貫課程自然科統整課程推廣研習工作坊成果報告編列成冊，於 2001 完成十二個教學模組、2002 年完成十一個教學模組，以供教師教學參考與使用，達到推廣目的。. （二）國外實施STS 的情形國外實施STS 已有一段相當長的時間，豐富的教育資源和推動實施的寶貴經驗，足具有參考價值。McComas（1988）對五年級的學生進行自然科概念學習成效的研究，以t-test 對自然科概念前測與後測進行分析，發現STS 教學對概念之增進有顯著的效果。Myers（1988）以724 位學生進行創造力之獨特性研究，並比較STS 教學法與傳統教學的不同，以獨特性檢驗、獨特性解釋、問題的總數量、分辨因果關係的能力與獨特性問題的數量，作爲判斷學生創造力之指標，結果顯示在獨特性或問題總數等層面，STS 教學下的學生明顯優於傳統教學的學生，且有助於創造力的培養。Penick 與 Yager（1993）爲了瞭解科學教育改革下，STS 教學對學生的教學成效，以十二位教師爲對象，幷利用每位教師所擔任教學的兩個班級實施教學，一班實施STS 教學模式爲實驗組，另一班采傳統教學模式爲控制組。結果發現，以STS 教學模式爲主的學生，創造力的表現比傳統教學模式的學生好，且較能引起學生對問題或議題的興趣。Green （1999）針對十位六年級的學生，以議題為主導的STS 教學模式，進行教學研究，研究結果發現，使用STS 教學讓學生在發展心智技巧、發問能力、批判思考與做決定能力均有良好的助益，能讓學生將科學、技學和社會相連結在一起。Iowa Chautauqua 研究計劃中有15 個科學教師，722 位四到九年級學生參與，該計畫採用兩種策略，一種為STS 教學法，另一種為傳統教學法，結果顯示，使用STS 教學法的學生比採用傳 23.

(32) 統教學法的學生更願意在未來從事科學教育職業，且接受STS 教學法的女性比男性更能對科學職業有準確與正向的認識。Lawrence 與 Liu（1996）以各約三百名的 STS 、非STS 教學的兩組學生，研究在 STS 學習之下，學生在科學本質成長的表現，研究顯示實施STS 教學的學生在科學本質方面的成長顯著優於不是STS 教學的學生。Yager 與Weld（1999）提出Iowa-SS＆C 計畫報告中提到，STS 教學讓學生在科學概念、過程、創造力、態度、應用與科學本質上的表現，明顯比傳統教學課程中表現佳，且低能力與女性學生在STS 教學中表現也特別好，教師也更能瞭解科學與科技的本質，幷增加教學的信心。Yager（2000）指出STS 科學教育將會被認為是科學教育中的一門顯學，科學教育在社會、教育者與政府的多方努力之下，快速成長茁壯，且國外實施的寶貴經驗，深值我國教育界學習與參考。. 五、 STS 教學和傳統教學的區別傳統教學將「科學」視爲某些特定學科領域下，組織嚴謹的概念系統的觀點，強調正式知識的獲得，使科學的學習與人類企圖心和學生的日常生活脫節，幷且多以教師爲教學的重心。學生本身認為值得學習的事情，才會引起興趣主動去學習，所學到的知識才是真實有用的。STS 教學強調學生自己建構知識，學生才是教學的重心，以學生想要解決的問題作為活動的中心，使學生經常發問討論，將他們在科學學習中學到的與日常生活相連結，而此種教學與傳統的教學有明顯的不同，茲將 Yager（1993）針對STS 教學與傳統科學教學之比較，整理如表2-2-1所示：. 24.

(33) 表 2-2-1 STS 教學與傳統科學教學之比較表 (Yager 1993） STS 教學與傳統科學之比較傳統科學教學. STS 教學. 教導標準教科書中之主要概念. 認識地區性問題的重要性及影響. 使用標準教科書中建議的實驗器材與活動. 使用當地的人力，物力資源解決問題. 學生被動的吸收老師和教科書中的知識. 學生主動尋找所需的資料. 把資料上寫的重點成重點. 利用學生本身的好奇心與關心，對個人的影響爲注意的焦點. 將科學視為教科書與老師所教導的知識. 科學的內容不僅只是來自書本的知識. 學生練習基本的過程技能，但未能將這些技能運用在評量的目標上. 不強調從事科學工作者賴以使用的科學技能. 描述科學家及其發現，但很少注意到學生未來的職業. 以學生的職業爲重點，強調末來學生可能從事科學或科技方面的職業. 學生只注意到教科書與老師提出的問題. 學生能察覺身爲公民的責任，試著解決自己所提出的問題. 科學只發生在科學教室中，幷且只是學校科學課程的一部份. 學生能學到科學在公共團體及社會中所扮演的角色。. 科學是以資訊為主題，並是學生被期待要獲知的部分. 科學是學生被鼓勵去欣賞、喜歡的一種經驗. 「哪些是已經知道的事？」為科學課程所教的重點. 「未來會是什麼樣子？」為科學課程中的重點. 承上表所述，STS 的教學過程是十分彈性的，教師可依個人、學生特質及地域差異而自行揮灑適合自己與學生的教學方式，且有助於提升學生學習自然科學的興趣，老師與學生之間的互動與表達更是有正面的幫助，這是傳統科學教學所無法達成的。 25.

(34) 第三節九年一貫課程之內涵國民教育課程應「以生活為中心，配合學生身心能力發展歷程；尊重個性發展，激發個人潛能；涵養民主素養，尊重多元文化價值；培養科學知能，適應現代生活需要」的新內涵（教育部 1998），使我國的課程發展，有了一個較能因應時代變遷的新方向。主要內容依 2000 年 9 月 30 日台(89)國字第 89122368 號令公布之《國民中小學九年一貫課程綱要》，簡要說明如下：. 一、基本理念（教育部，2000）教育之目的以培養人民健全人格、民主素養、法治觀念、人文涵養、強健體魄及思考、判斷與創造能力，使其成爲具有國家意識與國際視野之現代國民。本質上，教育是開展學生潛能、培養學生適應與改善生活環境的學習歷程。因此，跨世紀的九年一貫新課程應該培養具備人本情懷、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。. 二、教育目標國民中小學之課程理念應以生活爲中心，配合學生身心能力發展歷程；尊重個性發展，激發個人潛能；涵泳民主素養，尊重多元文化價值；培養科學知能，適應現代生活需要。國民教育之學校教育目標在透過人與自己、人與社會、人與自然等人性化、生活化、適性化、統整化與現代化之學習領域教育活動，傳授基本知識，養成終身學習能力，培養身心充分發展之活潑樂觀、合群互助、探究反思、恢弘前瞻、創造進取的健全國民與具世界觀之公民，需引導學生致力達成下列課程目標： 1.增進自我瞭解，發展個人潛能 2.培養欣賞、表現、審美及創作能力 3.提升生涯規劃與終身學習能力 4.培養表達、溝通和分享的知能 26.

(35) 5.發展尊重他人、關懷社會、增進團隊合作 6.促進文化學習與國際瞭解 7.增進規劃、組織與實踐的知能 8.運用科技與資訊的能力 9.激發主動探索和研究的精神 10.培養獨立思考與解決問題的能力. 三、基本能力國民教育階段的課程設計應以學生為主體，以生活經驗為重心，培養現代國民所需的基本能力。 1.瞭解自我與發展潛能：充分瞭解自己的身體、能力、情緒、需求與個性，愛護自我，養成自省、自律的習慣、樂觀進取的態度及良好的品德；幷能表現個人特質，積極開發自己的潛能，形成正確的價值觀。 2.欣賞、表現與創新：培養感受、想像、鑒賞、審美、表現與創造的能力，具有積極創新的精神，表現自我特質，提升日常生活的品質。 3.生涯規劃與終身學習：積極運用社會資源與個人潛能，使其適性發展，建立人生方向，幷因應社會與環境變遷，培養終身學習的能力。 4.表達、溝通與分享：有效利用各種符號(例如語言、文字、聲音、動作、圖像或藝術等)和工具(例如各種媒體、科技等)，表達個人的思想或觀念、情感，善於傾聽與他人溝通，幷能與他人分享不同的見解或資訊。 5.尊重、關懷與團隊合作：具有民主素養，包容不同意見，平等對待他人與各族群；尊重生命，積極主動關懷社會、環境與自然，幷遵守法治與團體規範，發揮團隊合作的精神。 6.文化學習與國際瞭解：認識幷尊重不同族群文化，瞭解與欣賞本國及世界各地歷史文化，幷體認世界爲一整體的地球村，培養相互依賴、互信互助的世界觀。 27.

(36) 7.規劃、組織與實踐：具備規劃、組織的能力，且能在日常生活中實踐，增強手腦幷用、群策群力的做事方法，與積極服務人群與國家。 8.運用科技與資訊：正確、安全和有效地利用科技，搜集、分析、研判、整合與運用資訊，提升學習效率與生活品質。 9.主動探索與研究：激發好奇心及觀察力，主動探索和發現問題，並積極運用所學的知能於生活中。 10.獨立思考與解決問題：養成獨立思考及反省的能力與習慣，有系統地研判問題，幷能有效解決問題和衝突。. 四、學習領域爲培養國民應具備之基本能力，國民教育階段之課程應以個體發展、社會文化及自然環境等三個面向，提供語文、健康與體育、社會、藝術與人文、數學、自然與生活科技及綜合活動等七大學習領域。 1.學習領域爲學生學習之主要內容，而非學科名稱，除必修課程外，各學習領域，得依學生性向、社區需求及學校發展特色，彈性提供選修課程。 2.學習領域之實施應以統整、協同教學為原則。 3.各學習領域主要內涵：（1）語文：包含本國語文、英語等，注重對語文的聽說讀寫、基本溝通能力、文化與習俗等方面的學習。（2）健康與體育：包含身心發展與保健、運動技能、健康環境、運動與健康的生活習慣等方面的學習。（3）社會：包含歷史文化、地理環境、社會制度、道德規範、政治發展、經濟活動、人際互動、公民責任、鄉土教育、生活應用、愛護環境與實踐等方面的學習。（4）藝術與人文：包含音樂、視覺藝術、表演藝術等方面的學習，陶冶學生藝文之興趣與嗜好，俾能積極參與藝文活動，以提升其感受力、想像力、創造力等藝術能 28.

(37) 力與素養。（5）自然與生活科技：包含物質與能、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，幷能實踐於日常生活中。（6）數學：包含數、形、量基本概念之認知、具運算能力、組織能力，幷能應用於日常生活中，瞭解推理、解題思考過程，以及與他人溝通數學內涵的能力，幷能做與其他學習領域適當題材相關之連結。（7）綜合活動：包含童軍活動、輔導活動、團體活動、及運用校內外資源獨立設計之學習活動。 4.各學習領域學習階段係參照該學習領域之知識結構及學習心理之連續發展原則而劃分，每一階段均有其能力指標。. 五、課程特色《國民教育階段九年一貫課程總綱綱要》具有四大重點（教育部 1998）：（一）以培養現代國民所需的基本能力爲課程設計核心架構。（二）以學習領域合科教學取代現行分科教學。（三）提供學校及教師更多彈性教學自主空間。（四）降低各年級上課時數，減輕學生負擔。至於新課程之特色，則具有下列五點（教育部 1998）：（一）以基本能力取代學科知識，不再偏重學科知識。（二）因應國際化趨勢，國小自五年級起實施英語教學。（三）強調科際整合與協同教學，打破以往各科互不連貫的現象，讓學生的學習活動具邏輯性與連貫性。（四）以學校、地方爲出發點設計課程，不再有由上而下，強調全國統一性的課程標準，而由地方政府、學校與教師設計符合學生需要的課程。 29.

(38) （五）完整結合課程教學與評量，促使學習評量多元化。由以上四大重點、五大特色，可看出九年一貫課程綱要符合其修訂的時代精神： 1.反「集權」（或權威）、2.反「知識本位」（或專業）、 3.反「精英」導向。（陳伯璋 1999）各學者專家也對於九年一貫課程之特色提出個別的看法，可歸納爲：課程鬆綁、基本能力導向、課程統整化、教學團隊合作、學校本位課程發展、學習節數彈性化、英語學習提前化，以及績效責任制度化等八項，茲分述於次：一、課程鬆綁以「課程綱要」代替「課程標準」，降低教育部對課程實施的規範與限制，提供民間教科書編輯者及學校實施課程時較大自主性，因而具體實踐課程鬆綁之教改主張（楊春生，2000；歐用生、楊慧文，1999；林殿傑，1999）二、基本能力導向九年一貫課程強調學生基本能力的培養，注重生活實用性，培養學生具備「帶著走的基本能力，拋掉背不動的書包與學習繁雜的知識教材」（林清江，1998），因此，在九年一貫課程中，知識係以生活實用知能為內涵，成為培養學生能力的工具。（楊益風，1999；黃政傑，1999；歐用生、楊慧文，1999；藍順德，1999；林殿傑，1999）三、課程統整化新課程綱要將國中小林立的學科加以整幷刪減，幷納入資訊、兩性、人權、環保、宗教、法治等新興議題，統整爲七大學習領域，和六大議題，教師應配合實施統整的、主題式的合科教學、協同教學，使學生獲得完整的知識和生活經驗。（歐用生、楊慧文，1999；周梅雀，1999；林殿傑，1999）四、教學團隊合作九年一貫課程係以學習領域取代傳統分立的學科，故教師必須依學習領域組成「教學群」，實施協同教學。這種調整與改變，將破除學科分立的缺失，有助於全人教育的實現。（楊益風，1999）五、學校本位課程發展 30.

(39) 九年一貫課程強調學校本位課程發展，賦予學校更多課程決定的權力，因而學校教師在發展課程、自編教材、以及教學實施等均有相當程度的彈性，此一特性將使學校教育更具專業水準。（楊益風，1999；黃政傑，1999；林殿傑，1999）六、學習節數彈性化課程簡化，幷賦予學校和教師許多彈性和自主，以學習領域的總節數作規劃，只要符合「基本授課節數」的要求，其餘的時間爲「彈性授課節數」，以營造人性化、適性化的學習環境，發展學生特性，幷發揮學校特色。（楊益風，1999；歐用生、楊慧文，1999；黃政傑，1999）七、英語學習提前化九年一貫課程將學習外語的年齡向下延伸，國小五年起即實施英語教學，以掌握學習外語的時機，幷配合時代脈動與社會需要。（楊益風，1999；林殿傑，1999）八、績效責任制度化九年一貫課程亦重視課程的評鑒，規定課程評鑒應由中央、地方政府和學校分工合作，各依權責實施，評鑒範圍包括課程教材、教學計畫、實施成果等，評鑒方法應采多元化方式進行，評鑒果更應做有效的應用；其特徵為：（1）強調中央、地方政府和學校皆應實施課程評鑒，而非只有教育行政機關才能評鑒。（2）要求各校均應組織課程發展委員會，審查各年級的課程計畫，將學校層次的課程評鑒制度化（3）各校課程發展委員會由學校行政人員、教師、家長和社區人士，甚至學者專家組成，使課程的評鑒工作能反映各方意見，（4）強調評鑒範圍的多樣，評鑒範圍的多元和評鑒結果的有效運用（5）重視評鑒後的檢討，已考慮到後設評鑒的問題。（黃嘉雄，1999；楊益風，1999；藍順德，1999）. 六、九年一貫課程與STS之比較九年一貫課程透過十大基本能力的培養來完成國中小學學校教育目標。Yager 所提出的 STS 所培養的十項能力 ( 王澄霞，1997a):(1) 做抉擇 (2) 解決問題 (3) 批判 31.

(40) 和高層次思考 (4) 較高層次的認知技巧 (5) 創造力 (6) 倫理道德評價 (7) 價值澄清 (8) 生涯規劃 (9) 社會觀 (10) 世界觀，將此十項能力和九年一貫的十大基本能力列表對照，發現有許多相似之處，如表2-3-1所示. 表2-3-1 STS教育培養的能力與九年一貫十大基本能力對照( 張資兩，2002). 九年一貫課程之十大基本能力. STS教育培養的能力. 瞭解自我與發展潛能. 創造力、解決問題、倫理道德評價. 欣賞、表現與創新. 創造力. 生涯規劃與終身學習. 生涯規劃. 表達、溝通與分享. 社會觀. 尊重、關懷與團隊合作. 倫理道德評價. 文化學習與國際瞭解. 世界觀. 規劃、組織與實踐. 較高層次的認知技巧. 運用科技與資訊. 較高層次的認知技巧. 主動探索與研究. 創造力、價值澄清. 獨立思考與解決問題. 解決問題、較高層次的認知技巧. 第四節問題解決能力一、問題解決（ problem solving）的意義當個體有目的之活動受到阻礙、需求不能獲得滿足，或是有疑難需要解答時，若個體不能以其經驗中既有或現成的反應來適應或解決，則個體就是處於問題情境之中（張春興、楊國樞，1996）。皮連生和邵瑞珍（1989）認爲「問題是指人不能運用現有的概念和規則達到目標，必須尋找幷發現新的規則才能達到目標的刺激情境。」因此，當個體面臨問題時，就開始針對問題尋求解決，以脫離問題的情境。茲將各學者專家對問題解決的觀點，歸納如表2-4-1： 32.

(41) 表 2-4-1 問題解決觀點匯總表（孫士雄，2000） 1.「問題解決」是一種創造思考，是一連串自我發現的活動過程；要解決問題，必要瞭解問題，把握問題，並且自我尋找達到目標的途徑和方法。而廣義的「問題解決」尚包括新問題的發現與解決，並且也能獨自解決問題 2.「問題解決」是運用個人舊有的經驗、知識、技巧去滿足未能解決的情境。 3.「問題解決」乃是人們針對無明顯解決策略的問題情境，運用已有的知識來解決所遇到的問題。 4.「問題解決」是一個人在問題解答的空間中尋求正確解答的途徑。 5.「問題解決」是個體運用舊基模來應付新情境的能力。 6.「問題解決」的定義有兩種：(1)由已知到未知；或由初始狀態到目標狀態到目標狀態的過程；(2)爲問題表徵的建構與再建構。 7.「問題解決」就是要將目前狀況朝向目標狀況推進，最後達成目標，這之間的整個程式。 8.「問題解決」是一個人運用各種知識，達到問題解決的思維歷程。 9.「問題解決」是一個尋求對某項問題獲得可行解答或結果過程。 10.「問題解決」是一個人克服了問題的障礙，而將起始狀態逐漸推向目標狀態的過程。 11.「問題解決」是個體運用學前所具有之知能進行排除目前情境中所遭遇的瓶頸：需發揮固有所長，逐步地消除目前的困境，以達到解決難題的境地。 12.「問題解決」是個體在面臨有別以往的情境下，運用先前的舊經驗，概念技巧等心智慧力，選擇適合的方式去解決所面臨的問題。 13.「問題解決」是指將先前獲得的知識應用在新的、不熟悉的情境中之歷程。 14.有意識的尋找某些恰能達到一項已明確構想，但無法立即達到目標之行動，找出如此行動的過程即是「問題解決」。 15.「問題解決」是一種學習方式，也是學習的高階智力的表現，這種智力的表現可以讓學習者産生新的洞察力，幷重組其思考歷程。 16.「問題解決」是個人運用舊有記憶，編碼新進訊息，並發展計畫的過程。 17.「問題解決」的目的在於消除阻塞通往「解答」的路徑上的障礙。 18.直接針對欲解決某特定問題的思維，涉及反應的形成與在所有可能的反應中做出的選擇。 33.