高中生科技素養與科技態度相關之研究

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(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. 高中生科技素養與科技態度相關之研究. 研究生：徐毅穎指導教授：游光昭博士蕭顯勝博士. 中華民國一 ○ 一年七月.

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(3) 高中生科技素養與科技態度相關之研究研究生：徐毅穎指導教授：游光昭博士蕭顯勝博士. 中文摘要本研究旨在探討運用科技史及 STS 教材融入高中生活科技課程中，對高中學生之科技素養及科技態度的影響。本研究先依科技史及 STS 融入教學的設計原則，開發相關之教材，再以科技史及 STS 融入教學進行教學實驗。此教學實驗是以 210 位高中三年級學生為實驗教學對象，並依實驗設計分成實驗組與對照組，教學實驗後，分析本研究使用的傳播科技史及 STS 教材與一般教材，對於學生科技素養與科技態度的影響，並驗證學業成就及科技態度與科技素養之間的結構關係模式。研究結論如下：（1）父母職業、性別及學業成就對高中生的科技素養與科技態度表現會有影響；（2）使用科技史教材能提升高中生的科技素養與科技態度；（3）高中生的科技態度與學業表現對其在科技素養的表現有正面的影響。. 關鍵字：科技史、STS、科技素養、科技態度。. i.

(4) A Study on the Relationship Between the High School Students’ Technological Literacy and Attitude toward Technology Author：Hsu, I-Ying Adviser：Yu, Kuang-Chao Hsiao, Hsien-Sheng. ABSTRACT The study aimed to discuss how the Living Technology Course, containing the history of technology and science/ technology/ society (STS) materials, influenced students’ technological literacy and attitude toward technology. The content related to the history of technology and STS were developed and used in this study. There were two hundred and ten 12th graders participated the study, and were divided into experimental and control groups. The newly developed content were used to compare students’ technological literacy and attitude toward technology, and also to verify the relation model among the factors of students’ academic achievement, attitude toward technology, and technological literacy. The conclusions were as follows: (1) parents’ occupations, the gender issue and academic performance affected students’ performance in technological literacy and attitude toward technology; (2) content in the history of technology can enhance students’ technological literacy and attitude toward technology; (3) students’ attitude toward technology and academic achievement have positive influence on their performance in technological literacy. Keywords: History of Technology, STS (Science/Technology/Society), Technological Literacy, Attitude Toward Technology. ii.

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(6) 目錄中文摘要 ........................................................................................................ I 英文摘要 ....................................................................................................... II 目錄 ............................................................................................................... II 表次 ............................................................................................................. VI 圖次 ........................................................................................................... VIII 第一章緒論................................................................................................ 1 第一節研究背景與動機 ...................................................................... 1 第二節研究目的 .................................................................................. 8 第三節待答問題 .................................................................................. 8 第四節研究流程 .................................................................................. 9 第五節研究範圍與限制 ....................................................................10 第六節名詞釋義 ................................................................................ 11 第二章文獻探討 ....................................................................................... 13 第一節科技史教學模式與教材規劃 ................................................13 第二節 STS教學模式與教材規劃 .....................................................27 第三節科技素養的架構與評量 ........................................................35 第四節科技態度的架構與評量 ........................................................44 第五節科技史內涵與科技素養及科技態度的關係分析................50 第六節 STS內涵與科技素養及科技態度的關係分析.....................56 第七節學業成就、科技態度與科技素養的關係分析....................62 第八節總結 ........................................................................................66 第三章研究設計與實施 ...........................................................................69 第一節研究架構 ................................................................................69 第二節研究對象 ................................................................................70 第三節實驗設計與實施 ....................................................................71 第四節研究工具 ................................................................................72 第五節資料分析 ................................................................................81 第四章研究結果與討論 ...........................................................................83 第一節不同背景變項在科技態度與科技素養表現的差異分析....83 第二節不同教材對科技態度與科技素養的影響分析....................94 第三節科技態度、學業成就與科技素養的關係分析..................104 第五章結論與建議 ................................................................................. 115 第一節主要研究發現 ...................................................................... 115 iv.

(7) 第二節結論 ...................................................................................... 118 第三節建議 ......................................................................................121. 參考文獻 ...................................................................................................124 附錄...........................................................................................................137 附錄一科技史教材 ..........................................................................139 附錄二 STS 教材 ..............................................................................180 附錄三審查委員與審查結果 ..........................................................225. v.

(8) 表次表 2-1 科技素養的相關研究.....................................................................39 表 2-2 科技態度的相關研究.....................................................................46 表 2-3 科技史與科技素養及科技態度相關研究 ....................................53 表 2-4 STS與科技素養及科技態度相關研究 .........................................59 表 3-1 實驗組與對照組參與研究人數及實驗方式 ................................70 表 3-2 實驗設計.........................................................................................71 表 3-3 三種教材比較表.............................................................................73 表 3-4 社經地位等級計算表.....................................................................74 表 3-5 專家內容效度CVI值......................................................................78 表 3-6 科技態度量表平均數、標準差與信、效度分析結果 ................79 表 4-1 性別與科技素養各向度多變量分析摘要表 ................................84 表 4-2 父母最高教育程度與科技素養各向度多變量分析摘要表 ........84 表 4-3 父母最高職業與科技素養各向度多變量分析摘要表 ................85 表 4-4 父母最高社經地位與科技素養各向度多變量分析摘要表 ........85 表 4-5 學業成就與科技素養各向度多變量分析摘要表 ........................86 表 4-6 性別與科技態度各層面多變量分析摘要表 ................................87 表 4-7 父母最高教育程度與科技態度各層面多變量分析摘要表 ........87 表 4-8 父母最高職業與科技態度各層面多變量分析摘要表 ................88 表 4-9 父母最高社經地位與科技態度各層面多變量分析摘要表 ........88 表 4-10 學業成就與科技態度各層面多變量分析摘要表 ......................89 表 4-11 科技素養各向度調整前之平均數與標準差摘要 ......................95 表 4-12 科技素養各向度共變數分析摘要表 ..........................................96 表 4-13 科技態度各層面調整前之平均數與標準差摘要 ......................97 表 4-14 科技態度各層面共變數分析摘要表 ..........................................98 表 4-15 科技態度與科技素養的相關分析摘要表 ................................104 表 4-16 學業成就與科技素養的相關分析摘要表 ................................107 表 4-17 科技態度各層面與科技素養各向度之典型相關分析摘要表 108 vi.

(9) 表 4-18 科技態度各層面與科技素養各向度之典型相關分析摘要表 110 表 4-19 科技態度、學業成就與科技素養影響模式整體適配度 ........112. vii.

(10) 圖次圖 1-1 研究流程圖....................................................................................... 9 圖 2-1 科技與歷史相互作用模式 ............................................................18 6. 圖 2-2 STS教學流程圖 .............................................................................31 圖 2-3 科技素養三個向度.........................................................................37 圖 2-4 科學與科技與教育目標之間的關係 ............................................57 圖 2-5 學業成就及科技態度與科技素養結構關係模式 ........................65 圖 3-1 研究架構圖.....................................................................................69 圖 4-1 科技態度與科技素養之典型相關分析路徑圖 ..........................109 圖 4-2 學業成就與科技素養之典型相關分析路徑圖 ..........................111 圖 4-3 全體結構方程模式分析徑路圖 ..................................................113. viii.

(11) 第一章緒論本章就本研究之「研究背景與動機」、「研究目的」、「待答問題」、「研究流程」、「研究範圍與限制」、和「名詞釋義」等進行詳細介紹與說明：. 第一節研究背景與動機 Boser、Palmer 和 Daugherty（1998）指出，科技教育教學的典範正在改變，科技教育教師和課程發展專家，建議了各種不同的教學策略。例如單元模組化教學、學科統整教學、問題解決引導學生瞭解科技和科技對社會的影響及設計製作活動等，這些教學策略都有各自的優點和缺點。許多學者認為，單元模組化教學能夠適當的配合學習者的學習型態和學習程度；當學生需要瞭解科技和數學、科學、社會甚至語文學科間的關係時，教師使用學科統整教學就很適當；若是要培養學生高階的認知能力的話，教師使用問題解決教學就比較能達成教學目標；設計製作活動則是在學生學習完相關的科技知識與技能之後，實際應用在設計製作活動上。其實，科技教育不管是運用何種教學策略，其目標都是為了培養學生具有科技素養。. 壹、科技素養的內涵與重要性科技素養的定義是什麼呢？International Technology and Engineering Education Association（ITEEA, 2006）在西元 2006 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。而在科技素養的內涵方面，美國國家科學基. 1.

(12) 金會（National Science Foundation, NSF, 1983）在「教育 21 世紀的美國人（Educating Americans for 21st century）」報告中，說明了身為 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。此外，Dyrenfurth（1991）認為所謂的「科技素養」是指具有科技的知識（knowledge）、科技的技能（skills）、及科技的態度（attitudes）等三方面之素養。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，此外，具備科技素養除了提供個人在科技進步的世界進行職業試探外，也能瞭解科技對社會文化的衝擊與影響。因此，他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。綜合以上所述，科技素養就是具備認識與使用科技產品與工具的基本知識與能力，能夠評估科技的利益與風險，具備選擇各種科技方案的決策能力，並且能夠認同科技的價值。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. 2.

(13) 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。綜合以上所述，具備科技素養是身在科技社會中的現代人必須具備的重要能力，科技素養的重要性也就可見一斑。. 貳、科技史教材的意義人類為了對抗惡劣的環境，在大自然中求生存，必須使用各式各樣的科技產品，以增強自己的力量，所以人類文明與科技的關係是密不可分的。不過，人類文明的發展固然深受科技的影響，但是其實也會受到負面的衝擊，面對這種狀況，大多數人只能隨波逐流，束手無策。因此，如何引導人們了解科技的發展，面對科技的影響及如何處理科技所衍生的問題，是我們在進行科技教育的過程中，必須加以深思的問題（蔡東鐘， 2005）。回顧以往科技發展的過程，大部分都是利用可運用的資源，加上人類發揮創意，以便有效解決與克服問題，但是，問題的解決並不是立即見效的，通常是經過不斷的嘗試錯誤與棄而不捨的修正，最後才能夠達到解決問題的目的。因此，要培養學生的科技素養，如果只是單純的介紹科技本. 3.

(14) 身，而忽略了前述解決問題的過程，會讓學生只知道科技的強大功能以及便利性，卻誤以為科技的發展是自然產生的，學生沒有機會吸取前人解決問題的經驗，更不會去思考科技發展對社會所帶來的影響與衝擊。唯有在進行科技教育的過程中，讓學生瞭解科技發展的歷史，透過科技的演進過程，讓學生瞭解各個重要的科技產品或系統為什麼會發展出來？關鍵是什麼？為什麼是如此的演進，而不是另一種結果，其中選擇的因素是什麼？如何改善科技產品，使它的設計能更符合人類的需求；科技的發展過程對社會文化有哪些影響？如何讓科技能夠為人類所用而不是反而被科技所宰制？…等等。如此，才能讓學生吸取前人的經驗，更能讓學生瞭解科技演變所引起的社會影響，讓學生瞭解科技不是所有人類問題的答案，科技是必須被適當的運用才不會造成負面的效果（Slaby, 1973）。 Rasinen（2003）在研究澳洲、英國、法國、荷蘭、瑞典和美國等六國的科技教育課程時，發現科技發展史在所有國家中都被認為是最有意義的課程。同樣在國內對於科技史的研究中，游光昭、林坤誼、洪國峰（2008）卻指出，在現階段中小學的教科書中，有關科技史的內容，多以平鋪直述的方式介紹石器時代、鐵器時代、銅器時代、工業時代、以及資訊時代的科技產品為主，較難以見到透過歷史角度的觀點，來進行科技的學習。也由於缺乏從歷史角度的觀點來進行省思，因此，學生便無法從歷史的經驗中將過去與現在進行統整或分析比較，也無法透過對歷史的了解，避免重蹈覆轍。林弘昌（2010）認為，在現行的高中生活科技課本中，關於科技史的呈現，僅以少數的篇幅針對科技的演進加以介紹，或以零星的描述散落於課本的各個角落，無法達到科技史應有之教學效果。因此，若能發展一套完整的科技史教材，才能研究科技史對於學生學習科技素養是否有所助益，此為本研究的動機之一。. 4.

(15) 此外，前述 Dyrenfurth（1991）認為所謂的「科技素養」，除了是指科技的知識及技能外，學生對科技的態度也是科技素養重要的部分。因此，在科技教育的教學中，除了應重視學生的科技知識與科技技能的學習之外，也必須培養學生對科技的正向態度。所以，情意的教學目標在科技教育中是很重要的一環，尤其對學生正向態度的培養更是應該受到重視。科技的生活不僅影響個人，同時對於人類社會文化與物質文明的演進也有極大的作用。Combs（1973）認為，所謂的學習就是學生將學習所得的知識賦予個人的意義，內化為個人所用，若是在學習的過程中，缺乏情意的培養，那麼知識本身對學生來說將不具有任何意義。因此，科技教育的課程設計應該要能符合學生的需求，引起學生的興趣，如此才能幫助學生學習科技。所以，科技教育的教學者，若能在進行科技教學活動時，瞭解學生對於科技態度的反應，曉得學生在情意方面的表現狀況，藉此調整課程設計，將能使科技素養的學習效果更加完備。現在是屬於科技的世代，學生每天使用著形形色色的科技產品，而且科技產品的淘汰速度越來越快，若是缺乏對科技發展的認識，將會造成學生只曉得貪圖科技產品帶來的一時方便，卻失去了對於科技所帶來的負面影響的反思能力。因此，非常有必要在科技的教學活動中融入科技發展史，使學生能鑒往知來，了解前人發明的智慧，啟發學生對科技事物運作原理的好奇，體察器物的演變與現代科技的關係，進而在科技的正面與負面影響上做出理性的判斷。實施科技發展史的教學活動，目的在促使學生以模組學習的形式，結合有關科技各個面向的探究與主題作業，詳細地描繪出人類科技發展的全貌（林人龍、黃進和、宗靜萍，2004）。因此，若能運用科技史的教材，應該能增強學生對科技情意方面的態度，使學生對科技學習更有興趣，將有助於提高學生對科技的學習成果，此為本研究的動機之二。. 5.

(16) 參、STS 教材的意義目前中學自然與生活科技領域的教學目標，除了要讓學生能夠學習基本的科學知識之外，更希望學生能夠將學習到的科學知識實際運用在平日的生活中，具備基本的科學素養、科技素養及瞭解科學及科技與社會的關係，並且懂得在彼此衝突時做出正確的選擇。為了達到這樣的目標，美國自 1980 年代開始，發展出了一種不同的教學課程：科學—技術—社會課程，簡稱為 STS（Science/ Technology/Society）課程，這個課程強調科學的學習應該要能幫助全民充分了解與認識科學與科技，以及科學及科技與社會間的關係，這樣才能在科學的發展及科技的使用對社會產生負面的影響或是產生衝突時，幫助全民做出正確的判斷與選擇。 Yager（1996）將 STS 定義為：「將科技作為科學和社會間的橋樑，從地方、全國或全球找出與科學相關的社會議題，以此社會議題來設計科學課程，讓學生對這些社會議題產生好奇與興趣，並且藉著這些社會議題培養學生對科學的概念、正向的態度，並且透過探究的過程，找出解決此社會議題的方法。這樣不但能促進學生的創造思考能力，更能將所學運用在真實的生活當中」。由以上的定義可知，為了培養學生具有科技素養與科學概念而發展出來的 STS 教學課程，就是重視科學、科技與社會之間的交互作用的教學課程。換言之，STS 亦是以培養科技素養為其教學目標之一，因此，透過 STS 教學來提升科技素養，是為本研究動機之三。 Yager（1987）、Myers （1988）及 Iskandar（1992）對於 STS 的研究，顯示透過 STS 教學與傳統教學的學生進行比較，對於科學本身、對學習科學、對自然課程、對自然科教師的態度皆有所不同。也有許多研究顯示，透過 STS 課程，使學生能活用科學知識來解決生活問題，可以提升學生對於科學學習的正向態度（王澄霞，1995）。由以上的研究例子，可見科學態度在 STS 教學實驗中已是大多數研究者所重視並加以探討的變項. 6.

(17) 之一。所以，本研究也將科技態度列為本研究所要探討的研究變項，亦即， STS 是否能提升學生對於情意方面的科技態度，是本研究動機之四。. 肆、結語現今科技教育的教學策略大多偏重以問題解決導向思考歷程的設計製作活動，此種教學策略固然能培養學生在認知及技能方面的科技素養，但對情意方面的科技素養則是力有未逮。若能透過科技史及 STS 教材幫助學生從科技發展的歷程中，得到問題解決的啟示，瞭解科技對社會與人類文化的影響，提升正向面對科技的態度，則科技史及 STS 教材將可發揮提升科技素養與影響科技態度的作用。因此，本研究便以教學實驗來瞭解及分析科技史與 STS 教材對高中生科技素養與科技態度的影響。. 7.

(18) 第二節研究目的綜合上述之動機，本研究將探討以科技史與 STS 教材融入高中生活科技課程，對高中學生提升科技素養與科技態度之影響。根據以上所述，本研究擬定以下之研究目的：一、發展適合高中生的科技史與 STS 傳播科技教材。二、分析學生於科技史、STS 及傳統教材下，在科技素養表現的差異。三、分析學生於科技史、STS 及傳統教材下，在科技態度上的差異。四、分析學生的背景變項及科技態度與科技素養表現的關係。. 第三節待答問題根據上述研究目的，本研究欲探討的問題有下列幾項：一、探討如何運用科技史與 STS 的教材發展理論，來發展適合高中生的傳播科技教材？二、分析高中生在經過科技史、STS 與傳統教材學習後，對於科技素養表現是否有差異? 三、分析高中生在經過科技史、STS 與傳統教材學習後，對於科技態度是否有差異? 四、分析高中生的背景變項及科技態度與其科技素養表現之間是否有相關？. 8.

(19) 第四節研究流程本研究的基本流程如圖 1-1 所示：本研究的研究流程依序為（一）計劃階段；（二）分析階段；（三）收集相關文獻 (一) 計劃階段. 擬定研究計畫. 論文計畫審查 (二) 分析階段 (三) 設計階段. 教學目標、需求分析. 教材編寫、教學活動設計. (四) 工具發展階段. 評量工具發展. (五) 教學實驗階段. 進行教學實驗. (六) 完成階段. 資料分析、提出結論與建議. 評量工具預試. 進行施測. 撰寫研究報告. 圖 1-1 研究流程圖. 9.

(20) 第五節研究範圍與限制本研究雖力求實驗過程完備嚴謹，但受環境及時間等客觀因素影響，致使本研究所欲探討的結果有未盡周全的地方，茲將本研究之範圍與限制分別說明如下：一、研究範圍（一）研究對象實驗對象為高雄市某高中三年級六個班合計 210 名學生。實驗取樣並未採取隨機分配方式，而是採用以原班級進行實驗分組，研究結果無法推論至他校或不同年級之學生。（二）研究內容研究之學習內容係以高中生活科技傳播科技篇進行教學設計。研究者將運用測驗及有效性的結果作為研究成果，其他領域之課程內容，將無法以本研究所探討而得的結果進行推論。（三）其他外在因素本研究探討教材對學習者的影響，學習者接受不同教材之外進行討論、自習等因素均可能影響實驗的內部效度。此外學習者若於實驗期程中缺席，亦會導致研究對象流失的問題。二、研究限制 (一) 本研究基於學校教學行政之考量，無法進行研究對象的隨機抽樣與分派。 (二) 本研究無法避免「霍桑效應」之影響，即學習者知道自己成為觀察對象而刻意表現良好之情形。. 10.

(21) 第六節名詞釋義一、科技史（ History of Technology）科技的發展是由於人類利用過去所累積的知識以及經驗，思考如何改善生活周遭的環境，藉由不斷的研究、試驗與嘗試，發展出新的科技以具體改善生活的過程（蔡東鐘，2005）。而「科技史」，就是在發展科技過程中所發生的事實的紀錄。. 二、Science/Technology/Society（STS） Science/Technology/Society（STS）就是科學—科技—社會的學科統整教學。STS 教學主要是根據學生過去的生活經驗，以現實生活中的社會議題或大家所關心的事情為主軸，讓教師利用各種方法幫助學生了解科學概念與科技過程，並且利用學生可以獲得的資源，以個人或小組的方式進行學習與問題解決的活動，並且引導學生從傳統的生活中，通往科技的世界（Yager, 1996）。. 三、科技素養（Technological Literacy）科技素養為人類使用、管理、評估及瞭解科技的能力（ITEEA, 2006）。在本研究中，是以 Garmire 及 Pearson（2006）的定義，將科技素養分為「知識」、「批判思考與決策」及「能力」等三個向度。. 四、科技態度（Attitude toward Technology）科技態度是指學生在情意上對科技的興趣及對科技的使用與接受程度等。在本研究中，科技態度分為「科技的學習」、「科技的興趣」、「科技的困擾」、「科技的貢獻」與「科技的生活」等五個層面（游光昭、韓豐年、徐毅穎、林坤誼，2005）。。Wgner（1997）認為教學互動指一種發 11.

(22) 生在學習者與學習環境的情況，其目的為改變學習者的行為，並使學習者朝向達成目標的行動狀態。Moore（1989）提出了三個互動型態：學習者與老師的互動、及學習者與學習者的互動以及學習者與教材的互動。而 Hillman、Willis 和 Gunawardena（1994）則提出除了 Moore 所言的這三種互動方式外，另外一個第四種類型的互動：「學習者與介面的互動」。本研究根據上. 12.

(23) 第二章文獻探討本章節分為八節，將對本研究中所運用之相關文獻做整理與歸納，分別針對「科技史教學模式與教材規劃」、「STS 教學模式與教材規劃」、「科技素養的架構與評量」、「科技態度的架構與評量」、「科技史內涵與科技素養及科技態度的關係分析」、「STS 內涵與科技素養及科技態度的關係分析」、「學業成就、科技態度與科技素養的關係分析」及最後總結等作說明。. 第一節科技史教學模式與教材規劃科技教育的目的在培養學生的科技素養，而科技素養的重要內涵即是教導學生適應未來環境的變化所需要的知識與技能，培養學生解決問題的能力與面對科技的正確態度。而在過去人類為了生存與大自然的爭鬥中，為了要增強生存的能力與解決問題，便不斷的發明與使用各種科技產品，所以透過前人科技發展的歷史，其實便不斷傳遞著人類適應環境所需要的知識、能力與態度。同時，透過學生日常生活中不斷使用的科技產品的發展史，因為切身相關，所以對學生學習科技能產生更大的興趣與動機。所以科技史的內涵在科技教育中是不可或缺的。科技史應該如何融入科技教學呢？以下針對科技史的教育理論、教學模式與教材規劃提出說明。. 壹、科技史運用的教育理論 Bruner（1985）認為人類認知思考的模式，主要可以分為範例思考模式（paradigmatic mode）與敘事思考模式（narrative mode），這兩種模式是互補的、無法相互簡化的，它們分別提供了建構真實與經驗的不同方式。範例思考模式的核心問題是「如何知道事實」？追求不受情境限制的、普遍的解釋，以邏輯和所觀察到的現象，進行邏輯理論推導。敘事思考模式則 13.

(24) 關心經驗的意義，強調歷史脈絡的敏感性與特殊性，是從歷史與個人事件的過程來建構經驗的意義。兩種思考模式都對學生的認知思考具有非常重要的意義，並沒有哪一種特別重要的差別。其中敘事思考模式，在敘事的過程中，不管敘事者是敘說自己的故事或聆聽他人的故事、閱讀故事書或敘事文章、感受他人的故事或是反思自己的故事，都能在敘事的過程中產生認知思考的作用，觸發自身的反思或是獲得特別的意義，並且建構自身的想法。從以上的說明可以知道，科技史就是屬於敘事思考模式，而一般科技知識則是屬於範例思考模式。因此，一般科技教育教學常是偏重範例思考模式，缺乏敘事思考模式的內容，科技史正好能提供敘事思考模式的教學，以彌補著重範例思考模式的不足。此外，Dewey（1990）認為，要讓學生學習有意義，應該將前人的經驗與學生目前的生活經驗相結合，使學生能更具體的感受到前人的經驗，這樣才能幫助學生適應生活，而科技史正是探討學生目前的生活經驗中的科技產品，其過去的發展歷史。因此，科技史不但有助於學生學習抽象的科技概念，科技史更能引導學生瞭解前人如何發揮智慧與創意，解決各種生活中面臨的問題，提供另一種學習科技的機會。綜上所述，不管從認知思考模式或生活經驗結合的角度來看，科技史對於學生學習科技都具有相當大的幫助，值得深入探究。. 貳、科技史教學模式提出科技史教學模式之前，可以先參考科學史教學模式。就科學史教材的發展方式來說，Matthews（1994）認為科學史教材發展模式可以分為融入式（integrate）與附加式（add-on）兩種發展方式：一、融入式教材發展方式融入式教材發展方式是指將科學概念教材內容融入科學發展的歷史。也就是說，當教師利用融入式教材發展方式編寫的科學史教材進行教學 14.

(25) 時，同時也進行了科學概念內容的教學，所以，教師只需要利用科學史的教材進行教學，就能夠同時達成教授科學概念與科學史的的教學目標（Matthews, 1994）。這種編寫方式的教材完整，但是受限於科學概念內容，困難度比較高。二、附加式教材發展方式附加式教材發展方式是指科學概念教材內容之外再附加科學發展的歷史。也就是說，科學概念內容與科學史內容之間是彼此獨立的，因此，教師可以按照教學需要，隨時在教學過程中進行科學史教學。由於附加式教材發展方式所產出的科學史教材是屬於附加的，科學概念內容並不能確保一定會出現在科學史內容中，所以教師要用附加式教材發展方式編寫的科學史教材進行教學時，必須再另外進行科學概念內容教學（Matthews, 1994）。這種編寫方式不會受到科學概念內容的限制，困難度比較低。此外，陳淑媛和洪振方（1998）研究了各種科學史教學的方式，歸納出十種科學史教學的方式：（1）歷史個案研究（historical case study）；（2）互動式歷史小故事（interactive historical vignettes）；（3）角色扮演（role playing）；（4）歷史調查研究（historical- investigative approach）；（5）歷史對話（historical dialog）；（6）探訪科學古蹟或參觀博物館；（7）重複科學史上重要的實驗；（8）科學家私人的傳記閱讀；（9）小組討論；（10）富有想像力的科學史寫作。從陳淑媛和洪振方所提出的這十種科學史教學的方式來看，國內的科學教育研究者較常採用的科學史教學方式，主要是「歷史個案研究」與「互動式歷史小故事」，例如邱明富和高慧蓮（2006）就是利用歷史個案研究進行探究科學史融入教學對國小學生科學本質觀之影響；而戰克勝（2003）則是利用互動式歷史小故事進行科學小故事對高中學生科學本質的了解影響之研究。. 15.

(26) 從上述的內容可以知道，科學史的教學活動設計多達十種，而科技史的教學活動也有以下幾種形式可供參考：一、科技史模組學習科技史模組學習是由林人龍等人所設計並實施有關科技發展史的教學活動，目的在幫助學生，透過科技的主題探究作業，以模組學習的形式，描繪出人類科技發展的全貌。主要活動架構由五個子題構成（引自林人龍等，2004）：（一）什麼是科技？：學生自我覺察、理解生活週遭的科技事物，並檢視與分類各種日常生活器具，依據學生所知的人類需求，確認科技的主要類別，然後呈現出科技的最初定義。（二）科技演進史實：學生透過蒐集、閱讀科技史相關資料，共同討論科技發展歷史事件，建立科技年表，設計與製作科技重要發明或器具演進主題的海報。（三）科技事物如何運作：學生先選定主題，實際設計並製造出一個科技人造物的模型，例如收音機、投石器、照相機、發報機與工具等，透過實際動手操作的經驗，由此人造物的模型中探討並確認此人造物使用到的相關科學原理。（四）科技的影響性：學生利用研究的結果及對各種科技事物之間關係的理解，說明科技對個人、社會、文化以及環境等各個層面的影響，並且提出個人的看法。（五）明日的科技：學生透過以往科技的演進歷程及現代科技的實際狀況，構想未來人類科技世界的發展遠景。進行此教學活動時，教師可利用：「投入－探索－解釋－計畫－評估（Engage-Explore-Explain-Elaborate-Evaluate）」等 5E 的學習模式，讓學生主動地參與學習活動，藉由反思反映出他們所研究的成果。教師另可安. 16.

(27) 排學習活動成果分享做為形成性評量，鼓勵學生運用電腦等資訊工具將設計成的科技發展海報以及科技人造物模型製成簡報進行分組報告；此外，要求每位學生針對整個學習活動歷程，撰寫書面報告做為總結性評量，其內容包括概念構圖、對科技發展海報內容的分析以及對科技最初與最終定義的反思。. 二、科技史教學設計歸納曾琪淑（2009）綜合國內幾篇科技史教案，歸納出以下幾個科技史教學方法：（一）開發科技史教材，以說故事的方式探索科技發展歷程。（二）透過互動式歷史小品的對話模式教學，呈現科技發明家對社會現象不同觀點和解釋。學生學到的不只是產品歷程，更是科技發展歷程中最重要的經驗與內涵。（三）搭配教學媒體，如簡報、動畫、圖片、影片。（四）搭配學習單、角色扮演、資料蒐集、分組報告、討論等互動方式。（五）模組學習形式，結合科技各個面向的探究與主題作業，循序完成學習子題。（六）由學生選定主題，設計並製造簡易科技人造物模型，利用動手操作經驗，探討相關科學原理。. 三、科技與歷史相互作用模式科技的發展受到各種社會因素與參與者的牽引與推動，Hallström 和 Gyberg（2011）提出科技與歷史相互作用模式，如圖2-1所示。科技歷史的發展除了受到當時社會中參與者如發明家、系統建立者、使用者和其他的參與者的需求、行為及知識的影響之外，還受到諸如當時科學及科技的先決條件、政治與經濟的推動力及正式（如法律）與非正式（如文化價值） 17.

(28) 的規則等之影響，加以牽引或推動。此外，還有一些潛在要素的影響也不亞於前述的要素，在此模式中用問號表示。另外還有對科技的意義的層級也會對科技的發展產生影響，如對科技的詮釋、主題的配置、交互作用及重要性。作者認為此模式不單能據此分析科技的歷史，發展出科技史教材，也能因此改善科技素養。這個模式能幫助課程發展者、師資培育者、教師與研究者確認並挑出重要的科技發展影響要素，如參與者、驅動力和詮釋等，也能對科技改變的理論加以分析及提出問題。. 圖 2-1 科技與歷史相互作用模式資料來源：Hallström 和 Gyberg （2011）. 四、影響科技發展與選擇的因素 Basalla（1988）曾提出影響科技的發展與選擇的因素，包含經濟、軍事、社會與文化等因素：. 18.

(29) （一）經濟因素所謂人為財死，鳥為食亡，不可諱言的，經濟的誘因是人類之所以願意投入時間、金錢進行科技發展與創新的主要動力來源之一，例如像是電話發展初期，旅館業者為了減少服務的人力需求，甚至賺取客戶撥打電話收取的費用，成為最早大量使用電話的行業。（二）軍事因素許多科技的發明，其實源自於軍事的需求，後來才逐漸轉向民生用途，例如網際網路的發明，原來也是起源於美蘇兩強的軍事競爭，美國為了共享與國防部連線的各大學資源，所以才會著手規劃跨平台的網際網路，最後還免費提供給民間使用。（三）社會因素科技的創新會影響社會的變遷，同樣的，社會的因素也會影響科技的使用，所以科技與社會之間有著相互作用。（四）文化因素科技的進步會影響文化的發展，例如，智慧型手機興起，就帶動了人手一機的低頭族文化。反之，文化也會影響科技的創新，例如，在男女不平等的時代，科技產品大都是為男性設計的，而對於專為女性設計的科技產品就非常少，甚至使用時受到排斥。. 五、小結綜合以上 Hallström 和 Gyberg（2011）及 Basalla（1988）等人對於科技發展影響因素的論述，再根據本研究所選擇的三大主題：電話、電視及網際網路的發展歷史看來，本研究認為，影響此三項科技發展的重要因素可分為： 1. 科學與科技的先決條件。 2. 軍事上的驅動力。 19.

(30) 3. 政治上的驅動力。 4. 經濟上的驅動力。 5. 參與者的需求與行為。因此，本研究將根據此五大要素編寫科技史教材，將電話、電視及網際網路的發展歷史依照此五大要素分別敘述，使學生能有系統的瞭解此五大要素對科技發展與選擇的影響。. 參、科技史教材規劃本研究依照所選定的三大主題：電話、電視及網際網路，收集相關科技發展歷史，再根據五大要素重新編寫傳播科技史教材，使學生能有系統的瞭解，五大要素對於科技發展的影響，而不只是依照科技發展時序去瞭解科技發展的歷史，以此提供學生能更有系統建立學習科技的歷史觀。以下分別針對三大主題的教材內容規劃進行說明：一、電話科技史教材電話（telephone）是指可以接收與發出聲音的通信裝置，電話的出現，貝爾於 1876 年 3 月申請了電話要歸功於貝爾（Alexander Graham Bell）的專利權，當時電報已經發明了三十多年，電話原來只是一個新奇的玩具，經過貝爾的努力推廣，電話終於成功打進人類的生活中，使得距離不再是問題，世界任何一個角落都可以透過電話進行溝通。（一）科學與科技的先決條件早在西元 1667 年，英國人胡克（Robert Hooke）就想出利用線路傳遞聲音的想法。1793 年，法國人查佩（Claud Chappe）架設由十六個信號塔組成的通訊系統，利用繩子與滑輪，將支架彼此連接，並操作成不同角度，以表示不同訊號，這是最早不靠電力傳送訊息的視線電報。1837 年摩斯（Samuel Morse）利用「點」、「線」和「空白」的不同組合，來表示字母、. 20.

(31) 數字、標點和符號，也就是所謂的摩斯電碼，他在 1844 年五月完成第一條正式的電報線。（二）參與者的需求與行為除了貝爾在 1876 年 2 月向美國專利局申請電話專利之外，其實，同一天二個多小時後，英國人葛瑞（Elisha Gray）也申請了電話專利。但二人利用的原理並不相同，貝爾利用電流變化，葛瑞則是利用液體的電阻變化。 1877 年，愛迪生發明碳粒受話器，同樣去申請專利，於是三人進行電話專利大戰，貝爾獲得最後的勝利，他成立的貝爾電話公司，後來成為美國電話公司 AT＆T 的前身。（三）軍事上的影響 1793 年法國的查佩電報迅速發展的主因是，由於負責信號塔的員工皆不識字，他們只負責重製訊號，並將訊號傳到下一站，只有在線路終端的專家，懂得如何將這些訊號解碼。查佩電報被廣泛用於軍事用途，政府對於電報的使用，採取嚴厲監控，電報系統為政府獨佔，公眾不能享有。因此，不論是後來的電力電報或是電話的發展，法國政府都是基於軍事的用途而採取封閉的態度，希望能掌控電話的使用，使一般大眾無法任意使用，導致法國電話的發展緩慢。（四）政治上的影響英國國內剛開始發展電話時，負責管理電報業務的郵政部，擔心電報業務會受到電話的威脅，影響電報業務的收益，因此，故意限制電話的發展。因為，英國郵政部從 1869 年就壟斷了電信行業，所以能控制所有的私人電話公司，並從那些公司的收益中收取 10% 的特許權稅。另外，電話的通話範圍也受到郵政部的限制，長途通話業務只能使用電報系統，以便保障電報系統的收入不會受到電話的影響，因此，導致英國的電話發展也趨於緩慢。. 21.

(32) （五）經濟上的驅動力電話發明之後，許多旅館都在每個客人的房間安裝了電話，電話滿足了旅館內部的需要，也能透過向顧客收取電話費來賺錢。食品商會在早上打電話給顧客來獲取當天的訂單，允許顧客打電話叫售貨員送貨上門，甚至如修鞋匠、清潔工和洗燙衣服的女工也都利用電話和顧客保持聯絡。1893 年成立於匈牙利布達佩斯的「電話放送」（Telefon Hirmondo）出現了現代廣播的雛形。電話出現之後，通話要接通，必須使用人工轉接。第一個研究發明自動電話交換機的人是一個名叫史端喬（Almon B.Strowger）的美國人，獲得了發明「步進制自動電話接線器」的專利權。. 二、電視科技史教材電視（Television）簡稱 TV，是 20 世紀影響力最強大的大眾傳播媒體，利用聲光電學的原理，將畫面和聲音，立即由遠方傳送至觀眾眼前，縮短了人與人的距離，也改變了人類的生活，使得「秀才不出門，能知天下事」徹底地被實踐，也使得全世界都能輕易盡收眼底。（一）科學與科技的先決條件英國人約瑟夫.梅（Joseph May）在 1873 年，發現含硒（Selenium）物體經過強弱不等的光照射，能產生強弱不等的電子放射，也就是硒可將光波變成電波。義大利科學家馬可尼（Guglielmo Marconi）在 1896 年發明了無線電報，取得了專利權。無線電報的發明，鼓勵了電視的研究。法國人伯吉（Perkyi）在 1900 年的巴黎世界博覽會，進行圖像傳播的實驗，將此實驗命名「電視」（television），這一名詞一直沿用至今。美國人佛瑞斯特（Lee de Forest）在 1907 年，發明了三極真空管（triode），其作用是可以產生電波，將電波調變、放大、和接收，此一放大元件的發明，不僅使廣播的技術進步，也使得電視機上顯像的映像管得以發明。. 22.

(33) （二）參與者的需求與行為發明電視的不只一人，而是許多人共同努力的結果，各自都有貢獻，並且互相影響，最重要的有以下幾人：德國人尼普考（Paul Gottlieb nipkow）在 1884 年，旋轉一塊開很多小孔的金屬板，此時，影像光線透過小孔，先分解、後組合成像，這就是機械式電視掃描盤的原理。英國人貝爾德（Baird John Logie）利用尼普考的電視掃瞄盤，最先研發出黑白電視機，發明了人類有史以來第一套「電視播放影像系統」。俄國聖彼得堡大學教授羅辛（Boris Rosing）於 1907 年首次提出全電子式電視的構想，他的學生左里金（Vladimir Zworykin）發明了自動「掃描電子束」的裝置, 取代了英國機械式的掃描盤。這項發明突破了機械式電視掃描線數的上限，並且不需增加轉盤的速度便能得到更清晰的畫面。（三）經濟上的驅動力英國廣播公司（BBC）在 1936 年，創立了世界第一座電視台，同年 6 月，德國柏林舉行世界運動會，德國人首次作實況轉播，同年，英國國王喬治六世舉行加冕典禮，是貝爾德發明電視系統開播後首次盛大轉播。1953 年，美國推出「NTSC」系統。1960 年代，西德開發「PAL」系統。法國也獨創「SECAM」系統。於是，在電視技術標準方面，全世界就出現了三大系統。1953 年美國電視播出艾森豪總統就職典禮；1960 年，美國總統候選人甘迺迪與尼克森的電視辯論，造成年輕的甘迺迪最後勝出；1961 年，甘迺迪同意電視轉播總統的記者招待會並製成影片，從此讓美國總統和電視的關係更趨密切。在有線電視的發展上，最初是因美國部分地區因地形關係，無法清晰收看一般無線電視的節目，所以架設強力天線，接收無線電視訊號，再用同軸電纜傳送到訂戶家中，今天它己變成能傳送多頻道節目的強勢傳播媒體。. 23.

(34) （四）軍事上的影響第二次世界大戰期間，多數參戰國家，將平時工業轉變為戰時工業，使得各國對電視的研究發展，大多宣告停頓，就如同 1914 年第一次世界大戰使研究廣播的工作停頓。只有德、美兩國的電視研究，受第二次大戰影響較輕。（五）政治上的驅動力俄國教授羅辛率先提出全電子式電視的構想，但是俄國爆發十月革命，羅辛從此消失在電視發明史中，而他的學生左里金則前往美國工作，使得電子式電視的發明國變為美國。電視技術與產品原本只和科學與商業有關，但卻又明顥受到政治與外交的影響。凡是與美國友好的國家，大都採用 525 條掃描線和 NTSC 彩色系統；與英國、德國友好的國家，大都採用 625 條掃描線和 PAL 彩色系統；與法國友好的國家，大都採用 819 條掃描線和 SECAM 彩色系統。. 三、網際網路科技史教材 Internet 一般稱之為網際網路，雖然發展至今才四十多年，卻是自印刷技術發明以後，影響最大的傳播革命，因為它徹底打破了時間和空間的限制，使得資訊互通與資源共享變成十分容易的事情。隨著網際網路的快速建立，各種網路的服務與應用快速的興起，也改變了許多傳統的文化與社會型態。（一）科學與科技的先決條件 18 世紀時，美國人富蘭克林（Benjamin Franklin）首先運用線路傳送電力，1820 年丹麥人厄斯特（Hans Oersted）發現電流磁感應，1837 年美國人摩斯（Samuel Morse）發明摩斯電碼，並於 1844 年成功完成巴爾的摩到華盛頓特區的電報線測試。蘇格蘭人貝爾（Alexander Graham Bell）在 1875 年成功發明電話，透過電路可以成功傳遞文字與聲音，當日後電腦發 24.

(35) 明之後，透過電路將原本各自獨立的電腦做連結來分享資源，也就是理所當然的事情。（二）軍事上的影響網際網路的發明主要起因於美蘇兩強冷戰時期，蘇聯率先發射人造衛星，美國擔心蘇聯可能進行長距離的核子武器攻擊，因此，在國防部之下成立了先進研究計畫署（Advanced Research Projects Agency, ARPA），以確保美國在科學及技術方面能取得領先地位，為了分享各大學研究的成果， 1968 年 ARPA 委託 BBN 公司發展一套網路系統。 1969 年 ARPANET 架設完成，成為第一個能跨平台的電腦網路。後來美國國防部將所有技術公開，讓全世界免費使用。從此，原先因為戰爭需求而發展出來的網路技術，最後變成全世界電腦通訊使用的標準。（三）參與者的需求與行為網際網路的規範成形之後，參與其中的人也因為需求提出了更多的應用程式，最有影響力的有以下幾個：BBS（Bulletin Board System，電子布告欄）、Email（電子郵件）、WWW（World Wide Web，全球資訊網）：、瀏覽器（Browser）、社群網：Facebook。（四）政治上的驅動力 1993 年美國副總統高爾（Al Gole）推動國家資訊基礎建設（National Information Infrastructure, NII），美國總統柯林頓也公布 E-Mail ，使大眾可直接使用 E-Mail 寫信給總統。此後隨著 BBS、WWW 出現，網路資源的使用越來越方便，使得網際網路快速在世界各地發展。世界各國跟隨著美國的腳步，帶起一波波網際網路使用的風潮。臺灣也在行政院主導下，於 1994 年成立跨部會的專案推動小組，大力推動國家資訊基礎建設，啟動「NII 實驗網路」，網路從此深入全國各學術單位，並進入民間。. 25.

(36) （五）經濟上的驅動力從Mosaic瀏覽器成功推出之後，從此網際網路不再只是存在於校園的資訊分享，而變成了商品，商業化的結果，大大擴張了網際網路的版圖。瀏覽器的發展從 Netscape、IE、Fire-Fox 一直到 Chrome。此外，也出現以下的經濟上的需求：Search Engine（搜尋引擎）Google、電子地圖 Google Maps、Blog（部落格）、網路電話 Skype、影音網 YouTube、社交網路 Twitter 與 Plurk、網路書店 Amazon（亞馬遜）、電子拍賣 eBay。以上所述即是三大主題電話、電視及網際網路，依照五大要素所編寫之科技史教材的規劃內容，而各主題教材的最後一個單元皆是說明該主題之概論。. 26.

(37) 第二節 STS教學模式與教材規劃本節根據文獻探討，針對 STS 運用的教育理論、STS 可行的教學模式及 STS 教材內容規劃提出說明。. 壹、STS 運用的教育理論 STS（Science/Technology/Society）的教育理論主要來自於建構主義，目的是讓學生在實際的問題情境中，與他人討論互動，並且透過個人原本的認知架構，建構出科學概念與知識，增進科學素養。STS 教學主要是根據學生過去的生活經驗，以現實生活中的社會議題或大家所關心的事情為主軸，讓教師利用各種方法幫助學生了解科學概念與科技過程，並且利用學生可以獲得的資源，以個人或小組的方式進行學習與問題解決的活動，並且引導學生從傳統的生活中，通往科技的世界（Yager, 1996）從認知思考的角度來看，劉宏文（1991）認為，建構主義強調的就是學生知識形成的過程。從主客觀的角度來看，建構主義強調以學生個人為主體，學生的認知是由學生個人主觀建構而成（朱則剛，1994；鍾聖校， 1999）。建構主義的流派很多，並不容易劃分，若是從知識論的觀點，可以分為以下三類：（1）一般建構主義：學生接受到外界的人、事、物等的刺激後，主動建立概念或想法，以此形成知識，因此，教師必須引導學生主動學習並建構知識；（2）激進建構主義：學生將親身體驗或觀察到的經驗合理化以形成知識，因此，學生建構知識必須要具備相關的經驗，教師可透過示範或引導學生操作來幫助學生建構知識；（3）社會建構主義：學生各自建構的知識必須經過彼此討論之後，將共識形成新的知識，因此，教師可利用合作學習、小組討論等方式來引導學生建構知識（蘇育任，1997；張世忠，2000）（引自鐘敏綺、張世忠，2002）。. 27.

(38) 至於從建構主義的理論來看，課程設計原則可分述如下（引自雷秀萍， 2011）：一、過程導向的設計理念建構主義的課程設計強調過程導向，學生的學習行為無法事先規定，教室情境中師生交互作用的動態歷程才是課程與教學的重點。二、以學習者為課程主體建構主義的課程設計必須以學習者為主體，強調學生個人的意義創造。因此，課程必須適應學生，而非讓學生適應課程。三、以生活經驗為學習起點課程設計須以學生的興趣、能力、生活經驗和文化背景為起點，並充分尊重個別差異與需求，一方面容易引發其學習動機，獲得情緒上的安定；另一方面幫助學生運用已經學會的的原理原則在新的學習中，幫助學生進行學習遷移，達成有意義的學習。四、以問題解決為主要教材課程設計應當以問題或活動為中心，為了解決問題，學習者必須自己組織與詮釋，以獲得觀念與知識。因此，以問題為核心的學習活動可增進學生主動參與，培養真實能力五、以科際統整為組織型態建構主義取向的課程設計，即採取科際統整的組織型態，而不是知識的分科；因為課程是要學生去經驗以便自行建構知識，而不是呈現零碎知識讓學生去學習。六、採多元化的真實性評量在建構主義取向的課程裏，評量必須多元化，包括紙筆測驗、表演、報告、創作、檔案評量等，才能評鑑出學習的過程和結果。. 28.

(39) 貳、STS教學模式自 1970 年起，美國不少大學開始進行新的學科課程，也就是 STS 課程。同時，英國各大學也開始推動這項課程，接著中小學以及研究機構也跟著加入，將 STS 應用在各領域上（Yager, 1994）。一、STS課程實施方式在實際的課程實施上，Aikenhead（1994）將 STS 課程實施的方式歸納為八種類型：（一）僅以 STS 內容引起動機：在傳統的課程中提及 STS 內容以引起學習動機。（二）偶爾將 STS 內容融入課程：在傳統的課程中加入半小時至兩小時之無結構的 STS 內容。（三）有計畫將 STS 內容融入課程：在傳統的課程中連結半小時至兩小時有結構的 STS 內容。（四）經由 STS 內容學習單科：以 STS 內容來學習單一學科（如生物）的科學內容。（五）經由 STS 內容學習多科：以 STS 內容來學習多個學科（如生物和地科）的科學內容。（六）科學與 STS 內容並存：STS 內容是重心，相關的科學內容在豐富學習。（七）科學融入 STS 內容：STS 內容是重心，相關的科學內容會被提及，但不做系統性說明。（八）重視 STS 內容的科技及社會議題：教學以科技及社會議題為主，科學只在與議題有關時才會加以說明。至於在教學策略的部分，STS 採用建構主義的觀點，因此，在教學時，可以採用如下的教學策略（Yager, 1992）：. 29.

(40) 1. 先引發學生的想法，再呈現教師的想法或是閱讀教科書。 2. 鼓勵學生嘗試挑戰彼此的觀點與想法。 3. 採用互助合作與分工的合作學習策略。 4. 給予學生充分的時間進行反思與分析。 5. 尊重並採用學生所有的想法。 6. 鼓勵學生自我分析，收集支持自己想法的證據，再以新的證據或經驗重組自己的想法。 7. 運用學生自身的經驗、思考模式和興趣來引導課程。 8. 鼓勵學生充分運用不同的資訊來源，例如單純的文字資料或是有生命的專家。 9. 採用開放性的話題。. 二、STS 議題選擇準則研究者對於 STS 議題的選擇常由不同的角度切入：例如 Bybee 和 Mau（1986）以人類未來重大生存問題，如人口過剩問題、核能外洩危機、環境污染問題、能源替代問題、土地使用與保護、有毒物質處理、植物與動物滅絕、空氣品質提升等做為議題。Aikenhead（1994）認為可將科學內容和對學生有意義的社會和科技問題相結合。王澄霞（1995）等則以例如食用油、清潔劑等生活周遭的小議題切入，以學習科學知識與科技運用等內容。 STS 教材應該選用何種議題，許多學者並沒有一致的想法，但是學者對於選擇議題的基本原則，卻普遍有一些共識，其中學者 Heath（1992）提出了選擇 STS 議題的五項準則可供參考：(1) 與學生日常生活有關並能應用者；(2) 符合社會大眾普遍的共識和學生認知發展程度者；(3) 對學生個人與世界其他人都具有同樣重要性者；(4) 能夠將知識運用在課外生活者；(5) 能使學生感到有興趣者。 30.

(41) 三、STS 教學流程 Yager（1994）認為 STS 教學是以學生過去實際的生活經驗為引子，以現實生活中的議題或人類所關心的事情為主軸，讓教師利用各種方法來幫助學生了解科學概念與科技過程。同時，利用各種資源，以個人或小組的方式來進行學習與解決問題，並引導學生從傳統生活中，通往科技的世界。因此，陳文典（1997）提出如圖 2-2 的 STS 之教學流程圖，從擬定議題、問題的激發、確定問題、規劃工作、解決問題、整理學習成果、實際行動，最後導引探究方向，以發現新問題。. 擬定議題. 提出生活上或社會上所關心的議題，構想議題可能涉及的各種子題，以及與各子題相關的各種科技與科學的概念. 問題的激發、確定問題. 教師上課時以某情境引發學生對某些議題的注意，學生從生活的角度提出自己所關切的問題，教師再協助學生選定所要探討的問題. 規劃工作、解決問題. 教師藉由討論或引導幫助學生規劃討論工作的流程，學生依確定的問題，實際進行探索活動，至完成時獲得技能與概念方面的學習. 整理學習成果、實際行動. 導引探究方向. 各組交換學習心得，綜合整理成活動所得之經驗與知識，寫成報告或發表，並能由活動中體會各議題發生的背景及其影響，將所學應用於實際生活中依教學目標，導引學生發現新的問題，或進行另一分支的問題之探索. 圖2-2 STS教學流程圖資料來源：陳文典（1997） 31.

(42) 四、小結綜合以上學者對於 STS 教學議題的選擇與教學流程的建議，本研究將依據Heath（1992）所提出：(1) 與學生日常生活有關並能應用者；(2) 符合社會大眾普遍的共識和學生認知發展程度者；(3) 對學生個人與世界其他人都具有同樣重要性者；(4) 能夠將知識運用在課外生活者；(5) 能使學生感到有興趣者等五項準則選擇與電話、電視及網際網路有關的議題。在議題擬訂之後，根據陳文典所建議的步驟，透過選定議題的學習單進行：(1) 問題的激發、確定問題；(2) 規劃工作、解決問題；(3) 整理學習成果、實際行動；最後進行導引探究方向。. 參、STS 教材規劃以下將針對 STS 教材規劃內容提出說明：. 一、電話 STS 教材針對手機成癮及電話詐騙兩項議題進行討論。（一）你是手機王嗎隨著電信科技日新月異，俗稱手機的行動電話，除了傳統的通話、傳送簡訊的基本功能之外，還可以拍照、上網瀏覽、玩遊戲、聽音樂等，功能強大使得現代人幾乎人手一機，甚至多機，因為對日常生活確實帶來極大的便利。然而，過度依賴手機也引發許多後遺症。近幾年來，世界各國陸續有「手機成癮」的案例出現。手機成癮並非正式的醫學疾病，但卻和罹患賭癮、毒癮或酒癮者類似，因為尋求立即滿足而無法自我節制，使得個人的工作表現、課業學習及人際關係受到影響。本單元針對手機成癮常見的表現請學生進行自我檢視，並請學生閱讀手機相關危害的新聞報導，最後針對「如何避免手機成癮」以及解決「手機可能造成的危害」進行討論並提出看法。 32.

(43) （二）猜猜我是誰近年來利用電話進行詐騙的案例非常多，受害者甚至包含許多高知識份子與社會中的高階人士。其實觀察這些詐欺案件作案的手法，都是利用人性的弱點：例如貪心、同情與害怕，配合花言巧語、移花接木甚至恐嚇威脅等技倆，加上適當的時、空因素，很容易就達成詐騙的目的。因此，當接到詐騙電話時，若是沒有提高警覺，就很有可能誤信對方而做出錯誤的行為。本單元要學生閱讀 165 反詐手冊中的案例，以瞭解十大詐騙手法，再請學生分組編寫狀況劇，狀況劇題材從新聞事件或周遭的人事物改編，狀況劇中的主角必須假設接到利用例如中獎詐騙、轉帳詐騙等手法的電話，並且提出回應的方法。. 二、電視 STS 教材針對電視成迷及電視廣告兩項議題進行討論。（一）你是哈電族嗎不論男女老幼，都很容易在看到電視節目時被吸引而沈迷其中，本單元針對電視成迷常見的表現請學生進行自我檢視，並請學生閱讀電視相關危害的新聞報導，及針對「如何避免電視沈迷」以及「電視沈迷」的解決之道發表看法，集思廣益。. （二）電視廣告的陷阱各式各樣的營養保健品，透過電視廣告強力播放，成為許多消費者天天都食用的商品，這些商品單價都不便宜，但是這些廣告效果是否實在？是否隱藏了許多風險在其中？常見的廣告手法有以下四類：（1）暗示使用這類產品後，就能改善症狀，或是得到某種效果，卻反而會造成使用者忽略了這些身體症狀所帶來警訊，而錯失治療時機。（2）只強調對產品有利的資訊，隱瞞不利的部分甚至其他更可怕的副作用，結果造成使用者更大 33.

(44) 的傷害。（3）透過電視廣告不斷宣導現代人需要服用特定保健食品，讓觀眾誤以為一定要食用這些產品才能保養身體，卻讓觀眾忽略了其實規律的生活、均衡的飲食、適度的運動，才是保養身體最好的方法。（4）利用學者專家的權威或名人、藝人的知名度來為產品背書，代言產品。但其實若不是大家所熟知的學者專家，有可能是請演員扮演，並不是真的學者專家。名人、藝人雖然無法造假，但他們是否真的使用過該產品，或者效果是否如他所說，也是值得懷疑的。. 三、網際網路 STS 教材將針對網友陷阱及網路沈迷兩項議題進行討論。（一）你有網友嗎詢問學生有多少人曾經有「網友」，有多少人曾和「網友」實際見過面等參與網路交友的情形，並且詢問學生對網路交友的看法，贊成或是反對的原因為何？在觀賞狀況劇之後進行討論，說明網路交友的定義、優點及所帶來的隱憂。還有透過網路交網友，可能會遇到哪些狀況必須要特別注意小心的，例如發現網友給的電話號碼或是電子郵件信箱是錯誤的，背後可能有什麼風險。或是遇到網友用各種何種理由要求借錢，是否是真的？應該怎麼辦？最後請兩人一組，編寫狀況劇，狀況劇題材從新聞事件或周遭的人事物改編，狀況劇中的主角必須假設遇到一些網路交友的問題，例如網路恐龍或網路戀情等，並且分組討論之後提出解決之道。（二）你是網咖一族嗎本單元針對網路成癮常見的表現請學生進行自我檢視，請學生討論之後針對造成網路沈迷的原因、後果以及解決之道發表看法。調查學生上過網咖的人數、頻率及動機，並且提醒學生上網咖時應注意事項。接著閱讀網咖相關新聞，請學生討論常上網咖可能造成的危害。最後由全班共同討 34.

(45) 論，定義一個好的網咖應該具備的條件，並將這些條件蒐集起來，作為評斷網咖好壞的標準。例如，上網速度、價格、防火設備等。以上所述即是三大主題電話、電視及網際網路，依照五項準則所編寫之 STS 教材的規劃內容，而各主題教材的最後一個單元皆是說明該主題之概論。. 35.

(46) 第三節科技素養的架構與評量 Mackinnon（ 1999）認為科技就是人類適應生活所需的一種方法，人類為了在大自然中求生存或是為了適應惡劣的環境，從古至今就以各種科技工具與器物增強問題解決的能力，以便適應環境，這種適應過程，其實就是科技發展的歷程，而科技教育的目的就是教授人類適應環境需要的知識，培養學生的科技素養，因此，何謂科技素養，科技教育要如何達成促進學生科技素養的目的，又是如何能瞭解學生是否有習得足夠的科技素養，也就是科技素養該如何評量，也就變成推動科技教育時非常重要的課題。以下針對科技素養的架構、科技素養的相關研究與科技素養的評量提出說明。. 壹、科技素養的架構 Dyrenfurth（1991）認為所謂的「科技素養」是指具有科技的知識（knowledge）、科技的技能（skills）、及科技的態度（attitudes）等三方面之素養。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，此外，具備科技素養除了提供個人在科技進步的世界進行職業試探外，也能瞭解科技對社會文化的衝擊與影響。因此，Dyrenfurth 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。美國 ITEEA 在西元 2006 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 36.

(47) 使用、管理、評估及瞭解科技的能力。而實施科技素養教育應包含哪些面向呢？Pearson 和 Young（2002）等人所主編的「Technically Speaking: Why all Americans Need to Know More about Technology」中提出科技素養教育的、思考與行動的方式（ways of thinking and 實施應該包含知識（knowledge） acting）及能力（capabilities）等三個向度。隨後又由 Garmire 和 Pearson （2006）等人主編的「Tech Tally: Approaches to Assessing Technological Literacy」改寫上述三個面向成為：知識（knowledge）、批判思考與抉擇（critical thinking and decision making）及能力（capabilities）等三個向度，如下圖2-3所示：. 圖 2-3 科技素養的三個向度資料來源：Garmire 和 Pearson（2006）. 而各向度之細項如下：（一）知識 1. 認識日常生活中的科技的普遍性。 2. 理解基本的工程概念和名詞，例如系統、限制和抉擇。 3. 熟悉工程設計的特性和限制。. 37.

(48) 4. 知道科技如何影響人類歷史及人如何產生科技。 5. 知道所有科技必須承擔風險而且只有某些風險是可預期的。 6. 察知科技的發展和使用，包含成本和利益的抉擇和平衡。 7. 理解科技反應了社會的價值和文化。（二）批判思考與決策 1. 針對科技的利益與風險對自己與其他人提出恰當的問題。 2. 針對科技的利益、風險及抉擇用系統的方法獲得有用的資訊。 3. 適當的時候參與科技的發展與使用的決策。（三）能力 1. 具有某些動手做的技能，例如操作種種家庭和辦公室的設備和使用電腦進行文書處理和使用網路。 2. 在家或工作時可以查出和修理簡單的機械和技術問題。 3. 針對科技的風險和利益，可以應用簡單的數學概念如機率、比例和估計做有根據的判斷。 4. 日常生活中遇到問題時可以使用設計思考的流程解決問題。 5. 對重要的科技議題可以從各種來源去獲得資訊。本研究將依據 Garmire 及 Pearson（2006）等人的科技素養向度作為評量科技素養的標準。. 貳、科技素養的相關研究針對科技素養的相關主題，國內學者曾進行過以下的科技素養研究，整理如表 2-1 所示，從這些研究中，可以發現可能影響科技素養的因素，例如性別、年級、學科興趣、學業成就、家長社經地位、居住區域、學校規模、科技態度等，因此，本研究可以從中選擇與本研究對象與研究目的較有關的因素，如性別、學業興趣、家長社經地位、科技態度等做進一步驗證。 38.

(49) 表 2-1 科技素養的相關研究研究者研究主題林建華國中學生科技素（2011）養與科技態度之相關研究. 林振成大學設計科系學（2010）生的科技素養與其造形創造力關係之研究周煜昕高雄巿公立高中（2010）學生生活科技素養之研究. 曾建勳電腦化 MST 科際（2009）整合課程對國小學生科技素養與科技創造力之影響劉榮昌我國偏遠地區與（2009）都會地區國民中學學生科技素養之比較研究. 劉仲哲南部地區國小六（2008）年級學生自然與生活科技領域－認識工業時代科技素養之研究. 研究對象研究結論桃園縣分層取桃園縣國中學生科技素養表現達中上樣之 1123 位國程度，且具有積極正向的科技態度。學中學生生性別與學科興趣對科技素養和科技態度有顯著的影響。研究也發現桃園縣國中學生在科技素養與科技態度呈現中至高正相關。國內九所公私大學設計科系學生具有中、高程度的科立綜合性與科技素養與造形創造力。學生在科技素養技大學學生共的表現男生優於女生，在造形創造力的 1000 名表現則女生優於男生。高雄市之高中高雄巿高中生的整體科技素養仍有待學生 4 所學校加強。高雄巿的高中生因性別、年級、共 393 個有效類組、學校規模及家長社經地位的不樣本同，其整體生活科技素養上有顯著的差異。性別：男生優於女生。不同類組：自然組優於社會組。家長社經地位：中低階層家庭的學生優於中階層及中高階層家庭的學生。 5 所學校共 72 科技使用態度與科技素養、科技創造力位國小六年級有顯著關聯，顯示出科技支持學習中需學生為研究樣重視情意因素的影響。本隨機取樣全國國中共計二十所，就八、九年級學生系統取樣各一個班，有效問卷 1152 份. 偏遠地區國中學生在整體科技素養表現具中上程度，而不同的父母教育程度有顯著差異表現。都會地區國中學生在整體科技素養具中上程度表現，而不同的父母親教育程度、家庭經濟狀況變項有顯著差異。都會地區國中學生在整體科技素養表現達顯著高於偏遠地區國中學生。以台南縣、台南部地區國小六年級學生的整體認識南市、高雄工業時代科技素養仍有待加強。不同性縣、高雄市之別的學生在整體認識工業時代科技素國小六年級學養達顯著差異，且女生優於男生。不同生為研究對學科興趣的學生在整體認識工業時代象，採分層取科技素養達顯著差異，且喜歡數學或自樣及隨機叢集然與生活科技優於喜歡其他領域者。不取樣方式，取同家庭社經地位的學生在整體認識工得 25 所學校總業時代科技素養達顯著差異，且高、中共 756 個有效高、中或中低家庭社經地位優於低家庭樣本社經地位者。 39.