探討社會性科學議題導向課程中11年級生小組互動對其社會性科學推理的影響

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(1)國立臺灣師範大學理學院科學教育研究所碩士論文 Graduate Institute of Science Education College of Science. National Taiwan Normal University Master’s Thesis. 探討社會性科學議題導向課程中 11 年級生小組互動對其社會性科學推理的影響 The influence of 11th-grade students’ group interactions on their socioscientific reasoning in a SSI-based curriculum 徐琬庭 Hsu, Wan-Ting 指導教授 Advisor：許瑛玿博士 Ph.D.. 中華民國 109 年 8 月 August 2020.

(2) 探討社會性科學議題導向課程中 11 年級生小組互動對其社會性科學推理的影響. 摘要本研究旨在探討社會性科學議題導向的課程中，11 年級高中生的小組互動情形及其對學生在社會性科學與永續性推理（socioscientific and sustainability reasoning，簡稱 S3R）模式下，社會性科學推理能力的影響。研究對象為我國 11 年級高中學生，以便利取樣的方式，選取中部一所合作高中的兩班社會組學生為研究樣本，有效樣本數 87 人。研究採混合式的實驗研究法，輔以單組前、後測設計，檢視施以社會性科學議題「氣候變遷海岸防護大作戰」的課程成效、學生在該課程中展現的小組互動模式，並探討這些小組互動模式如何影響學生 S3R 的學習。收集的研究資料有：學生的前、後測、個人學習單、小組討論錄音錄影檔。透過推論性統計與內容分析方法，研究結果顯示全體學生在進行 SSI 導向課程後，其 S3R 並無顯著差異，t(86) = -0.548，p>0.05。而不同先備 S3R 對學生的學習成效沒有影響，F(2)=1.577，p>0.05。另外，在探討課程中不同小組互動模式對學生 S3R 之學習成效的影響上，結果發現就算高層次的小組互動模式也不一定能促進學生之 S3R，而是要看討論內容之深度；而小組互動模式中的「破碎型互動」，無與他人有明顯互動的學生之 S3R 也仍有機會受到提升。關鍵字：社會性科學與永續性推理、社會性科學議題、小組互動. I.

(3) The influence of 11th-grade students’ group interactions on their socioscientific reasoning in a SSI-based curriculum. Abstract This study aims to explore the influence of the SSI-based curriculum on students’ group interactions and their socioscientific reasoning (SSR). Eighty-seven 11th-grade students who were from middle Taiwan participated in this case study. The case study supplemented with a one group pre-and post-test design was conducted to examine the effect of SSI-based curriculum on students’ SSR, the types of students’ group interaction demonstrated in this curriculum, and how these types of group interactions influenced students’ SSR in a SSI context. The inferential statistic and content analysis were adopted to analyze students’ responses in the pre- and post-test, the individuals’ worksheets, and the video and audio recording of students’ interactive behaviors and verbal discourses. The results indicated that all students didn’t have significant differences on their SSR (t=-0.548, p>0.05) after the SSI-based curriculum. However, students' who had different prior SSR had no significant differences on learning effectiveness, F (2) = 1.577, p >0.05. Moreover, considering to the effect of different group interactions to students’ SSR, we found that even high-level group interactions does not necessarily promote students’ SSR, but depends on the depth of the discussion content, while in the “broken interaction” of the group interactions, students’ SSR without obvious interaction with others still has a chance to be improved.. Keywords：Socioscientific Issues, Socioscientific Reasoning, Small-Group Interactions. II.

(4) 目第壹章第一節第二節第三節第四節第五節. 次. 緒論 ....................................................................................................... 1 研究背景與動機 ...................................................................................... 1 研究目的 ................................................................................................. 4 研究問題 ................................................................................................. 4 研究的重要性 .......................................................................................... 5 名詞釋義 ................................................................................................. 7. 一、社會性科學議題（Socio-Scientific Issues，簡稱 SSI） .................. 7 二、社會性科學與永續性推理（socioscientific and sustainability reasoning，簡稱 S3R） ................................................................................... 7 三、小組互動模式（Interaction Patterns） ........................................... 7 第六節研究限制 ................................................................................................. 8 第貳章. 文獻探討 ............................................................................................... 9. 第一節社會性科學議題 ...................................................................................... 9 一、社會性科學議題的定義 ............................................................................ 9 二、社會性科學議題教學 .............................................................................. 10 三、小結：與本研究的關係 .......................................................................... 11 第二節社會性科學與永續性推理 .................................................................... 12 一、SSI 中的推理 .......................................................................................... 12 二、從 SSR 到 S3R ......................................................................................... 12 三、S3R 的定義與模型 .................................................................................. 12 四、小結：與本研究的關係 .......................................................................... 13 第三節小組互動模式 ........................................................................................ 13 第參章. 研究方法 ............................................................................................. 18. 第一節研究對象 ............................................................................................... 18 第二節研究設計與流程 .................................................................................... 19 第三節研究工具 ............................................................................................... 21 第四節教學設計 ............................................................................................... 23 第五節資料分析 ............................................................................................... 29 一、S3R（前、後測及學習單） .................................................................... 29 二、小組互動模式資料（錄音檔、錄影檔） ............................................... 36 第肆章. 研究結果與討論.................................................................................. 39. 第一節整體學生在課程後 S3R 的改變分析..................................................... 40 第二節不同先備能力學生在課程後的學習成效差異...................................... 53 第三節不同小組互動模式對於學生的 S3R 之影響 ......................................... 55 一、「氣候變遷海岸防護大作戰」課程中小組互動模式的表現情形 ........ 55 III.

(5) 二、小組互動模式對學生 S3R 的影響 .......................................................... 58 第伍章. 結論與建議 ......................................................................................... 76. 第一節研究發現 ............................................................................................... 76 一、全體學生在課程後 S3R 之變化 ...................................................... 76 二、不同先備 S3R 學生在課程後的學習成效差異 ............................... 76 三、不同小組互動模式對於學生之 S3R 之影響 ................................... 76 第二節綜合討論 ............................................................................................... 78 一、全體學生於課程進行前、後的 S3R 之變化 ................................... 78 二、不同先備 S3R 的學生於課程進行前、後的學習成效的影響之差異. 78 三、不同小組互動模式對於學生之 S3R 之影響 ................................... 78 第三節檢討與建議............................................................................................ 80 一、對研究設計的檢討與建議 ...................................................................... 80 二、未來教學與研究方向建議 ...................................................................... 81 參考文獻 ................................................................................................................ 82 中文部分 ............................................................................................................ 82 外文文獻 ............................................................................................................ 82 附錄一 .................................................................................................................... 85. IV.

(6) 表. 次. 表 2-1 Milson（1973）提出的溝通互動模式（communication pattern） .... 15 表表表表表. 2-2 Roth（1995）提出的五種互動模式（interactional patterns） ........... 16 2-3 郭佳甄（2016）的小組互動模式 ..................................................... 17 3-1 情境式 S3R 試題簡介 ........................................................................ 22 3-2 課程任務與 S3R 對照表..................................................................... 25 3-3 S3R 試題評分規準 .............................................................................. 30. 表表表表表. 3-4 小組互動模式編碼 - 以三人小組為例的模式圖 ............................. 36 3-5 研究資料分析表 ................................................................................ 38 4-1 S3R 測驗前、後測相依 t 檢定結果表 ................................................ 40 4-2 全體學生前、後測「問題面向」之得分情形 .................................. 41 4-3 全體學生前、後測之「問題面向」得分改變人次表 ....................... 42. 表表表表表. 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8. 表表表表表. 4-9 全體學生前、後測之「價值觀」得分改變人次表 .......................... 47 4-10 全體學生前、後測「不確定性」之得分情形 ................................ 49 4-11 全體學生前、後測之「不確定性」得分改變人次表 ..................... 49 4-12 全體學生前、後測「利益協調」之得分情形 ................................ 51 4-13 全體學生前、後測之「利益協調」得分改變人次表 ..................... 51. 表表表表表. 4-14 S3R 高、中、低分組在前、後測表現的敘述統計量表................... 53 4-15 單因子共變數分析摘要表 ............................................................... 54 4-16 A 組在任務中的小組互動模式 ........................................................ 56 4-17 B 組在任務中的小組互動模式......................................................... 56 4-18 C 組在任務中的小組互動模式......................................................... 57. 全體學生前、後測「相互作用」之得分情形 .................................. 43 全體學生前、後測之「相互作用」得分改變人次表 ....................... 43 全體學生前、後測「知識」之得分情形 .......................................... 45 全體學生前、後測之「知識」得分改變人次表 .............................. 45 全體學生前、後測「價值觀」之得分情形 ...................................... 47. 表 4-19 D 組在任務中的小組互動模式 ........................................................ 57 表 4-20 焦點組學生小組互動模式與 S3R 測驗總分進步分數對照表 ......... 58. V.

(7) 圖. 次. 圖 2-1 S3R 模型............................................................................................. 13 圖圖圖圖圖. 3-1 3-2 4-1 4-2 4-3. 研究流程圖 ........................................................................................ 20 海岸環境介紹附圖 ............................................................................ 27 全體學生前、後測之「問題面向」得分改變圖 .............................. 42 全體學生前、後測之「相互作用」得分改變圖 .............................. 44 全體學生前、後測之「知識」得分改變圖 ...................................... 46. 圖圖圖圖圖. 4-4 全體學生前、後測之「價值觀」得分改變圖 .................................. 48 4-5 全體學生前、後測之「不確定性」得分改變圖 .............................. 50 4-6 全體學生前、後測之「利益協調」得分改變圖 .............................. 52 4-7 a. A1_M、b. A2_M、c. A3_L 在「價值觀」維度之學習單內容 ..... 61 4-8 a. B1_M、b. B2_M、c. B3_M 學習單 1.1.2 之內容 ......................... 63. 圖 4-9 a. A 組 S3R 前、中、後測之變化雷達圖；b. B 組 S3R 前、中、後測之變化雷達圖 ..................................................................................................... 67 圖 4-10 a. C 組 S3R 前、中、後測之變化雷達圖；b. D 組 S3R 前、後測之各維度平均分數變化雷達圖 .............................................................................. 75. VI.

(8) VII.

(9) 緒論. 本研究旨在探討社會性科學議題導向的課程中，11 年級高中生的小組互動情形及其對學生社會性科學推理(socioscientific reasoning，簡稱 SSR)能力的影響。本章共分六節，第一節為研究背景與動機；第二節說明研究目的；第三節依研究目的提出研究問題；第四節指出研究的重要性；第五節為重要名詞釋義；最後第六節則說明研究的範圍以及限制。. 研究背景與動機二十一世紀是一個知識爆炸的年代，而且未來知識更新的週期將愈來愈短。知識更新周期是指知識更新一次所用的時間，是衡量世界總體發展速度的重要指標，隨著社會的發展，信息通信技術帶來了人類知識更新速度的加速。根據聯合國教科文組織（United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization，簡稱 UNESCO）的研究，在 18 世紀時，知識更新周期為 80～90 年，19 世紀到 20 世紀初，縮短為 30 年，20 世紀 60～70 年代，一般學科的知識更新周期為 5 ～10 年，20 世紀 80～90 年代，許多學科的知識更新周期縮短為 5 年，而進入 21 世紀時，許多學科的知識更新周期已縮短至 2～3 年。為了因應這樣多變的社會現況與未來，具有全球指標性的經濟合作發展組織（The Organisation for Economic Co-operation and Development，簡稱 OECD）(OECD, 2006)指出：符合現代社會公民素養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。而臺灣從 108 年開始推動以素養為導向的「十二年國教課綱」。十二年國教課綱裡的「核心素養」，是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰，所應具備的知識、能力與態度（教育部，2014）。一個具有素養的公民，具備的不再只是單一的學科知識，而是跨領域、融合所有學科知識，加上溝通團隊合作，面對地區或全球性環境議題時，能有改善或解決問題的認知與行 1.

(10) 動技能（教育部，2008）。然而，究竟如何培養前述學生的素養與能力呢？根據 Sadler 和 Zeidler(2004)、 Cannard (2005)、Sadler 和 Donelly (2006)、Zeidler (2014)的研究，社會性科學議題（Socioscientific Issues, 簡稱 SSI）導向的教學，可以培養學生獨立思考及解決問題的能力。因為 SSI 本身不單純是一個科學議題，更涉及社會、政策或環境等各層面的交互影響。這類議題的解決途徑沒有標準答案，常因個人的經驗、背景、文化、所處環境或所持立場差異，而有不同的觀點及解決方式，所以常常會出現兩難的情境。Sadler、Barab 和 Scott (2007)針對 SSI 的教學提出了一個架構，這個架構定義了在 SSI 情況下，學生應該具備的推理表現：（1）認識到 SSI 的內在複雜性；（2）從多個角度檢查問題；（3）意識到 SSI 需要透過持續的探究以解決問題，以及（4）對收集到的信息完整性保持懷疑。期待學生可經由參與多個 SSI 的學習，對 SSI 的特徵與相關的實務(practices)有所理解。有部分學者將 SSI 與環境永續的概念相結合，重新將這類有關重要社會價值和實踐，並且涉及不同學科領域的專家之間的爭議的問題，稱之為社會敏銳問題（socially acute questions，簡稱 SAQs）(Legardez & Simonneaux, 2006)。但無論是 SSI 或者是 SAQs，這類爭論性議題的教學旨在協助學生應用其社會性科學推理（Socioscientific Reasoning，簡稱 SSR）投入 SSI 討論中（Sadler，2007）能力，與他人協商解決 SSI 中的爭議問題。因此 SSI 的教學還有個主要目的是鼓勵學生進行集體決策（collective decision-making），透過與他人討論與協商，交換彼此對議題的相關知識、認知、理解，以期能找出最合適的解決策略或方案。 SSI 中的推理涉及複雜面向之間的交互作用，學生在推理的過程中，除了應用科學知識與證據外，其他領域，包括價值、經濟學、本地和全球觀點、治理問題，以及利益相關者的各種觀點，尤其是環境永續的觀點也至關重要。而正因為 SSI 涉及到多面向的觀點互動，所以其本質上是複雜的。若再結合永續性的觀點，學生除了需要思考其社會與生態之間的動態互動，還需考量不同空間、時間與社會文化體系對這個社會-生態動態系統的影響(Morin, Simonneaux, Simonneaux, & 2.

(11) Tytler, 2013)。Morin 等人(2014)結合了 SSR 與認識論的觀點，發展了社會性科學與永續性推理（socioscientific and sustainability reasoning，簡稱 S3R）的模式。這個模式指出學生在 SSI 中進行推理時，需要思考的六個維度，包含：問題面向、相互作用、知識、不確定性、價值觀和利益協調。從上述兩個架構從可知，學生在 SSI 中進行推理涉及複雜的思考過程，需要結合與議題相關的知識、瞭解這些不同面向的知識間的交互作用（例如：學術與非學術或是科學與社會等）及其限制，甚至需考量不同團體之間的利益平衡機制。若沒有具體的教學引導與適當的教學策略，學生容易在這類議題中無所適從，且容易有過量的認知負荷。近期 SSI 相關研究中大都建議採用學生合作討論進行決策的教學策略（靳知勤、吳靜宜，2017），也就是所謂的集體決策（collective decision-making）。由於 SSI 這類公眾議題涉及不同層級的推理與決策過程，包含個人、地方、與全球性。但身為未來具素養的公民，學生主動參與 SSI 的討論與協商是其應具備的素養之一。參與 SSI 的討論與協商意味著與他人共同討論並協商出一個大多人認同的解決方法與策略，其本質是集體決策。因此在課室中提供集體決策情境能讓學生體驗未來他們面對 SSI 需面對的狀況（與他人協商），透過討論也能增進彼此對議題的理解。過去相關研究指出，透過協作討論 SSI，能增加學生對議題相關知識的認識、提升學生的決策、論證與推理的高階思考能力（黃柏鴻、林樹聲，民 96）。因此，本研究認為學生間良好的互動與協商關係是影響其 SSI 學習成效的關鍵。郭佳甄（2016）將小組互動模式（Interaction Patterns）分成五種等級，由低至高依序為無社交互動、無反應互動、破碎型互動、領導型互動，以及理想型互動，她的研究發現指出：小組成員互動的增加有助於協作問題解決的學習。基於她的研究發現，本研究認為不同類型的小組互動模式可能影響學生對於 SSI 產生不同理解而對其 S3R 表現有所影響，例如無社交互動和無反應互動這兩種型態，由於學生間的互動不足，導致無法共享與協商彼此對 SSI 的理解，因此，學生對 3.

(12) 於 SSI 的認識可能不足，對於其 S3R 的表現可能有負面影響；反之，理想型互動因為代表成員間具有良好的互動情形，有機會增加學生的集體決策，進而增進學生整體的 S3R。基於此，本研究引用郭佳甄（2016）對小組互動模式的分類系統，將探討不同小組互動模式對學生 S3R 學習成效的影響。. 研究目的根據前一節的研究背景與動機，本研究認為學生在 SSI 課程中的小組互動將影響其 S3R 的表現與學習成效，因此研究將探討不同的小組互動對學生 S3R 的影響。為此，本研究挑選「海岸環境變遷」議題，設計情境兩難的社會性科學議題導向的課程，主要目的是培養學生的 SSR 表現。除了探討這個 SSI 導向課程對學生 S3R 的影響之外，亦探討學生的協作互動對其 S3R 的表現之影響。. 研究問題基於上述研究目的，以下將進一步具體地描述研究問題：（一）SSI 導向課程對學生 S3R 的影響為何？（二）不同先備 S3R 的學生對課程後 S3 R 的學習成效的影響為何？（三）不同小組互動模式如何影響學生在 SSI 導向課程中的 S3R 的 S3 R 表現？以及其對 SSI 導向課程後學生 S3R 學習成效之影響？. 4.

(13) 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，分述如下：. 學術研究層面一、以實施 SSI 情境的教學而言，國內少有 S3R 的相關研究，目前多為探討學生在 SSI 情境下的論證能力、決策能力等等之方向的研究，較少關於學生推理能力之研究。而 S3R 模型除了可明確檢測學生在各個維度的推理能力之等級外，也能作為 SSI 課程發展之參考，因此本研究基於 S3R 模型所發展的 SSI 導向課程，可提供未來 S3R 相關實徵研究的參考。二、過去研究指出小組言談、小組互動會影響學生在 SSI 中的高階思考，包括學生在社會性科學議題中的推理。但 S3R 本身涉及的 6 個維度的推理思考，這 6 個維度的定義各有不同，卻又彼此交互影響。透過本研究結果，將可具體釐清不同小組互動形式對每位學生在 S3R 表現及其學習成效的影響。. 教學現場層面一、若自然科教師欲進行 SSI 情境下的教學，透過本研究對於學生 S3R 與 SSI 課程教學相關性的探討，可以了解教學方式與內容如何增進學生的 S3R，可增進教師在教學內容或評量方式能有更適切的規劃與設計。二、當自然科教師評量學生的 S3R 時，可以透過本研究的結果對學生表現的優劣有更好的詮釋與理解，以精進教學的品質。. 5.

(14) 三、此本研究欲釐清 SSI 導向的課程對不同先備能力學生之社會性科學推理的學習成效，期能具體指出不同 S3R 之學生在 SSI 導向課程中其所適用的學習引導與困難，提供教師在發展與實施 SSI 教學之參考與應用。. 6.

(15) 名詞釋義有關本研究之重要名詞定義如下：一、. 社會性科學議題（Socio-Scientific Issues，簡稱 SSI）本研究採用 Sadler (2004)對社會性科學議題的定義：具有對立性論點或社會. 性兩難問題，且這些兩難問題和科學之間有概念層面或科技層面上的連結或相關性。而本研究教學的主題「氣候變遷海岸防護大作戰」議題能符合本研究對 SSI 的定義，是因為海岸防護的主題須考量沿岸流之流向、沙灘保存、港口維護、生態保育、道路安全、上游的水壩之影響，以及政府或居民等的立場因素。這些因素不僅止於科學知識的考量，也牽涉到經濟生產、觀光旅遊、居民安全、預算等因素的影響，所以是一個具情境兩難，且沒有唯一正確解決方式的問題，故本研究所選取的議題屬於社會性科學議題。二、. 社會性科學與永續性推理（socioscientific and sustainability reasoning，. 簡稱 S3R） S3R 指的是 SSI 情境下，加入永續發展的概念所進行的推理。而 S3R 模型是由 Morin、Simonneaux、Tytler 和 Barraza(2014)依據 Sadler 等人在 2007 年提出的 SSR（socioscientific reasoning，簡稱 SSR）拓展而來，包含六個維度：（1）問題面向（Problematization）：是否從不同角度解決了情況的不同方面？（2）相互作用（Interactions）：社會生態系統的動態是否設想了不同社會、時間或空間尺度？（3）知識（Knowledge）：不同的知識如何發起？（4）不確定性與風險（Uncertainties and Risks）：是否掌握了知識的有效性條件和技術科學風險？（5）價值觀（Values）：是否了解此議題涉及的價值觀？以及（6）利益協調（Governance）：是否跨各種社會機構考慮了私人利益和集體利益之間的關係（家庭團體、同儕團體、專業團體、協會、公共機構、國家）？三、. 小組互動模式（Interaction Patterns）本研究沿用郭佳甄（2016）所提出之小組互動模式之分類，參考自 Milson 7.

(16) (1973)提出的在團體工作中常出現的七種溝通互動模式，以及 Roth (1995)歸納的五種互動形式，將互動模式由互動情形差到互動情形良好分成五種，依序為（1）無社交互動：成員間彼此沒有任何的互動；（2）無反應互動：成員發出溝通的訊息，但並無收到回應；（3）破碎型互動：小團體式的互動型態；（4）領導型互動：領導者分別與其他成員互動，但其餘成員之間並無互動；以及（5）理想型互動：成員間互動平等且頻繁。. 研究限制此處將說明本研究的研究範圍（會處理的）、研究限制（無法處理的）。首先，本研究的範圍有：採用便利取樣進行研究，是以 87 位臺中市一所都市地區之高中二年級學生為研究對象，而該校社會組學生之整體學習表現屬於偏高程度（人）。在社會性科學議題的情境下，運用探究式教學法來培養學生的 S3R（事）。教學介入的時間為第一次段考後的第一次正式上課，為時共 300 分鐘，即為六節課（時）。介入地點為原班上課的地科教室（地）。介入工具有作為前、後測的 S3R 試卷（物）。基於上述對於本研究範圍之描述，本研究有以下推論的限制：一、本研究以臺中市一所都市地區之高中二年級學生為研究對象，由於研究地區與研究樣本之限制，每所學校的環境、地區差異與學生素質皆不相同，不宜將研究結果推論至所有高中學生，僅是核對情境相似的學生做推論。二、本研究為依據海岸相關之 SSI 情境下所分析出來的研究結果，不應該過度類推到其他無關之 SSI 主題之上。. 8.

(17) 文獻探討. 此章節承接上一章的研究目的、研究問題，本章將分三個小節進行文獻評析：一、社會性科學議題的定義、教學特色，以及與環境議題的相關研究。二、社會性科學與永續性推理 (S3R)，包含背景、演進、定義與模型。三、小組互動模式的發展、定義與相關研究。並且在每小節的結尾說明社會性科學議題、S3R 以及小組互動模式與本研究之關係。. 社會性科學議題一、. 社會性科學議題的定義一個議題之所以具有爭議性，乃因人們感受科學（技）所帶來的便利與好處. 時，卻又害怕該科學（技）所帶來的負面影響，擔心無法承受種種風險(Kolstø, 2001)。這類的議題可以是地方性或全球性的，以議題內容的屬性分類又可包括環境生態、健康、倫理道德和資源利用等因科技發展所造成的爭議(林樹聲, 2004a)。劉湘瑤、李麗菁和蔡今中(2007)蒐集了近二十年文獻中，整理出以社會性科學議題為主題的實徵研究所使用的議題有：1. 地方性環境問題，如自然資源利用和環境管理等人類行為對自然的影響(Grace & Ratcliffe, 2002; Hogan, 2002; Jime´ nez-Aleixandre, 2002; Patronis, Potari, & Spiliotopoulou, 1999; 林樹聲, 2004b)；2. 環境價值與正義，如實驗動物的動物權(Zeidler, Walker, Ackett, & Simmons, 2002)；3. 全球性環境問題，如能源開發使用、氣候變遷、臭氧層破壞 (Ratcliffe, 1997; Sadler, Chambers, & Zeidler, 2004; Yang & Anderson, 2003; 林樹聲, 2004b; 靳知勤, 2002)；4. 與醫學和生物科技有關的基因倫理等題材(Bell & Lederman, 2003; Sadler & Zeidler, 2004)。林樹聲 (2008)整理出社會性科學議題的四大特色：（一）SSI 屬於開放性、複雜的且結構不佳（ill-structured）的問題(Sadler, 2004)，沒有提供給學生非常嚴謹的條件，也沒有標準的、唯一的答案；（二）SSI 涉及多重觀點間的衝突，因 9.

(18) 為持有不同觀點的利益團體，會對於問題解決的方法有不同觀點而呈現對立的局面，造成不同團體之間的兩難衝突(Oulton, Dillon, & Grace, 2004)；（三）SSI 通常涉及個人價值觀，思考與決定的過程通常會反映出一個人在道德推理或倫理上的判斷與考量(Zeidler & Keefer, 2003)；（四）SSI 本身為跨領域及多面向的，包含科學、社會、政治、經濟、法律、生態保育，以及倫理道德等等，人們必須作全面的思考，才足以充分的解決這類問題。綜合上述，SSI 為與科學或現代科技相關，會依據每個人的環境、價值觀、立場等等因素而造成有不同抉擇，並形成問題兩難的社會性議題。二、. 社會性科學議題教學 1970 年代晚期，美國科學教育正處於第二次的改革運動。當時為因應社會. 科技的快速變動，有意識須培養具有科學能力素養的公民，因此開始將科學教育的重點放在科學、科技與社會這三者間的相關與連結，目標為讓學生了解這三者間的重要性與密不可分，此為科學、科技與社會（Science, Technology, and Society，簡稱 STS）教學的科學教育理念(Bybee, Carlson, & McCormack, 1985)。接續 STS，晚近學者提出「環境」也是極其重要的一環，強調個人、道德和社會因素對於抉擇判斷的重要性，故進一步形成 Science-Technology-Society-Environment Education（簡稱 STSE 教育）(Hodson, 1994, 2003; Pedretti, 2003)。然而，不論是 STS 或是 STSE，都有其不足與限制。Shamos (1995)指出 STS 所使用的議題，常常不夠貼近日常生活，以至於跟學生脫節，無法引起學生的興趣，教學成效有限之外，也造成老師教學的困難。另外，STS(E)到後期漸漸淪為一項教學策略或教學理念，因為缺乏理論架構的支持，所以並非一個具有完整理論架構的教育理論(Zeidler, Sadler, Simmons, & Howes, 2005)。依據前述，Zeidler、Sadler、Simmons 和 Howes（2005）因而提倡「社會性科學議題」（Socioscientific Issues，簡稱 SSI），比起 STS(E)無法幫助個人認知、理解科學及社會間的兩難情境，SSI 認為個人的倫理、價值觀也應包含在內，因為包含了情意面向，相對於 STS(E)更能引發個人的內在想法(Zeidler, 2014; 10.

(19) Zeidler et al., 2005) 三、. 小結：與本研究的關係歷來與 SSI 搭配的研究主題多為：科學內容知識、科學本質、論證能力、決. 策能力，以及偏情意面向的品格與公民教育(Sadler, 2009; Zeidler, 2014)，也有許多探討 SSI 與學生推理能力之間關係的研究(Topcu, Sadler, & Yilmaz‐Tuzun, 2010) ，但較缺乏具體且系統化的評量，所以本研究使用 S3R 模型，評量學生在 SSI 中的推理表現，由此顯示出本研究的重要性。. 11.

(20) 社會性科學與永續性推理一、. SSI 中的推理二十一世紀科學教育的主要目標是發展學生的科學素養，而學生在社會科學. 議題中的推理能力（socioscientific reasoning，簡稱 SSR）以及決策能力（decision-making）漸漸被重視。近年來，愈來愈多的科學教育工作者致力於提高學生對 SSI 多個面向（multidimensional aspects）的理解（Chang & Rundgren， 2010；Saoudi & Simonneaux，2007；Wu & Tsai，2007； Zohar & Nemet，2002），鑑於 SSI 是開放性的、結構混亂的、具爭議性的，Sadler 和 Zeidler（2004）在 SSI 中所進行的推理屬於非正式推理，認為非正式推理是個人基於各種因素與原則，最後針對 SS 的作出決策的思考過程。二、. 從 SSR 到 S3R Sadler、Barab 和 Scott（2007）提出了一種 SSR 結構來理解學生對 SSI 特徵. 的相關實踐，特別介紹了以下四種實踐做法：（1）認識到 SSI 的內在複雜性；（2）從多個角度檢查問題；（3）意識到 SSI 議題將受到持續不斷的質疑，以及（4）對可能有偏見的信息表現出懷疑。 Morin、Simonneaux、Simonneaux、Tytler 和 Barraza（2014）提出需要擴展上述之 SSR 模型，進一步包括兩個方面：考慮不同生產者提供的知識以及探索相關公眾參與的治理模式。Sadler、Klosterman 和 Topcu（2011）重新建構 Sadler 等人（2007）的 SSR 模型時，認為有必要將與 SSI 相關的內在不確定性與不同利益相關者考慮 SSI 的多樣性觀點聯繫起來，因此在他們修正的 S3R 模型中，還評估學生是否能從多個利益相關者的視角及其利益去作思考及討論。三、. S3R 的定義與模型基於上述觀點，Morin 等人（2014）發展出 S3R 模型的六個維度：（1）問. 題面向（Problematization）：是否從不同角度解決了情況的不同方面？（2）相 12.

(21) 互作用（Interactions）：社會生態系統的動態是否設想了不同社會、時間或空間尺度？（3）知識（Knowledge）：不同的知識如何發起？（4）不確定性（Uncertainties）：是否掌握了知識的有效性條件和技術科學風險？（5）價值觀（Values）：是否了解此議題涉及的價值觀？以及（6）利益協調（Governance）：是否跨各種社會機構考慮了私人利益和集體利益之間的關係（家庭團體、同儕團體、專業團體、協會、公共機構、國家）？如圖 2-1 所示。另外，依據認識論的觀點，每一維度也再分成四個層級以作為推理表現評量依據，將於第三章再詳述之。四、. 小結：與本研究的關係本研究欲探討 SSI 課程前、後，學生 S3R 的改變，因此，不論是前、後測，. 還是實施的海岸防護 SSI 課程，均是以 S3R 模型的六個維度：問題面向、相互作用、知識、不確定性、價值觀，以及利益協調作為課程和試題研發的框架。. 圖貳-1 S3R 模型. 小組互動模式 13.

(22) Vygotsky (1986) 提出近側發展區(ZPD)的概念，研究發現人類的學習與社會、文化的情境和脈絡息息相關，透過改善學生所處環境，將有助於其認知發展，在社會文化歷程中引發學習，將本能的基本心智運作轉化為較高心智運作。另外，透過人際間的互動，可增加學生的學習信心，並在有足夠能力時，增加自己的責任進行思考和解決問題。顏瓊芬和黃世傑(2003)針對職前教師進行開放式探究課程中對話的研究，將對話模式分成對稱式、不對稱式與移動式不對稱互動，發現學生透過小組互動，能更增加自己的整合能力，改善開放式探究實驗的品質。另外，小組成員不同的角色與風格將大大的影響小組成員發展對實驗探究的理解。李建億 (2006)對於小組互動模式對學習成效影響的研究中，採用 Milson （1973）及 Roth（1995）的互動模式分類，發現「高學習成效」傾向「破碎或結黨的溝通」的型態，而「低學習成效」則傾向「理想的溝通」，雖然溝通模式為理想，但溝通內容為較不相關的。郭佳甄（2016）提出小組互動模式和個人協作問題解決能力有關聯，但並非絕對。郭佳甄（2016）參考 Milson（1973）提出在團體工作中常出現的七種溝通互動模式(如表 2-1)，以及 Roth（1995）從中學生的開放式物理實驗中分析了學生的對話結果，由小組成員的參與及貢獻程度之差異所歸納出五種互動形式(如表 2-2)，提出了五種小組互動模式（表 2-3）。郭佳甄（2016）提出的小組互動模式是將互動情形差到互動情形良好分成五種，依序為（1）無社交互動：成員間彼此沒有任何的互動；（2）無反應互動：成員發出溝通的訊息，但並無收到回應；（3）破碎型互動：小團體式的互動型態；（4）領導型互動：領導者分別與其他成員互動，但其餘成員之間並無互動；以及（5）理想型互動：成員間互動平等且頻繁。本研究認為 SSI 這類公眾議題的本質就是集體決策，並且有良好的互動與協商關係是影響學生 SSI 學習成效的關鍵，所以欲從小組互動模式的角度來探討學生 S3R 在課程後的影響差異。又因郭佳甄（2016）整理之模式是因為該小組互動 14.

(23) 模式為整理了以上兩位學者之分類，且本研究課程討論活動均 3 人為一小組，有些分類並非合適，因此，採用郭佳甄（2016）提出的小組互動模式作為探討小組互動對學生 S3R 影響的分析依據。. 表貳-1 Milson（1973）提出的溝通互動模式（communication pattern）模式無社交的溝通. 定義成員間彼此沒有溝通。. （unsocial）無反應的溝通. 有成員發出溝通訊息，卻無得到回應。. （unresponsive）私下交談. 每位成員只與另外一人作交談。. （tete-a-tete）刻板的溝通. 成員只和相鄰的成員作溝通。. （stilted）破碎或結黨的溝. 小團體式互動。. 通（fragmented, cliquish）控制的領導. 以領導者為中心，一對多作溝通。. （dominant leader）理想的溝通. 每位成員均能充分且平均的與其他成員進行. （ideal）. 溝通，無明顯小團體。. 註：摘錄自郭佳甄的碩士論文（2016，p. 26）. 15. 模式圖.

(24) 表貳-2 Roth（1995）提出的五種互動模式（interactional patterns）互動層次. 定義. 模式圖（英文：參與者底線：發言時間長度）. 對稱互動. 小組成員都是平等. （Symmetric）. 的參與討論，並非由. A |B |A |C |A |B |C |A |…. 某位成員主導不對稱互動. 由某位成員主導、支 A. |B |A. |C |A. |…. |B. |…. （Asymmetric）配組員的談話移動式不對稱. 成員在互動過程. 互動（Shifting. 中，不是一直保持平. Asymmetric）. 等的對談，但每位成. A. |B |C |A. 員多少有貢獻平行偶爾的互. 最初小組的互動是. 動（Parallel. 屬於對稱的互動型. occasional）. 態，但互動持續的時. A |B |. |B |A |B |. |…. 間長短不一，有時會有零星的互動沒有參與的互. 小組成員中，出現某 |. 動（None, no. 一成員從頭到尾都. participation）. 沒有參與任務的情形. 註：摘錄自郭佳甄的碩士論文（2016，p. 27）. 16. ….

(25) 表貳-3 郭佳甄（2016）的小組互動模式編號. 互動模式. 定義. I-1. 無社交互動. 成員間彼此沒有溝通。. I-2. 無反應互動. 有成員發出溝通訊息，卻無得到回應。. I-3. 破碎型互動. 小團體式互動，有成員無任何參與行為。. I-4. 領導型互動. 以領導者為中心，一對多作溝通。. I-5. 理想型互動. 每位成員均能充分且平均的與其他成員進行溝通，無明顯小團體。註：修改自郭佳甄的碩士論文（2016）. 17. 模式圖.

(26) 研究方法. 本研究探討，學生於 CWISE 平台進行社會性科學議題「氣候變遷海岸防護大作戰」的課程前、中、後，學生 S3R 的變化，以及不同小組互動模式對於學生 S3R 的影響。本研究以個案研究，並輔以採單組前後測實驗研究法設計（Single-group pre-test and post-test experimental research method design），分析 11 年級學生於「氣候變遷海岸防護大作戰」課程前、後，在「情境式 S3R 試題」的 S3R 表現，以了解學生 S3R 的變化情形；並且分析課程中的不同小組互動模式以及學習單內容，以探討不同小組互動模式對 S3R 的影響。本章共分五節，分別為研究對象、研究設計與流程、研究工具、教學設計，以及資料分析，說明本研究的主要架構與內容，並於以下各章節詳述之。. 研究對象本研究採「便利取樣（Convenience Sampling）」，選取台中市立某所高級中學的學生，錄取該校之國中會考分數為 5A，會考成績總點數為 93 點以上，為純女校。研究對象為該校高二（11 年級）社會組的學生。預計參與研究學生總人數為 90 人，將於課程實施前後接受「情境式 S3R 試題」前、後測施測，僅針對有效回收樣本進行分析。因有 3 位學生未參與前、後測，因此本研究之有效樣本為 87 位學生。另外，因受限於人力及攝影器材的數量，本研究僅挑選四組學生作為焦點組，每組 3 人，總人數為 12 人，分組模式為隨機。授課教師為一名地科專長教師，年資超過 10 年，目前正在攻讀其科學教育博士學位，這位教師本身雖然沒有參與 SSI 課程開發與實施的經驗，但其表示對在課程中實施 SSI 導向之課程有極大興趣，且也參與本研究所發展的 SSI 導向課程。而教學者的角色為旁觀者，不主動介入，僅提供教師與學生科技等技術支援。. 18.

(27) 研究設計與流程本研究採混合式的實驗研究法，輔以單組前後測設計（The One-Group Pretest Posttest Design），探討 11 年級學生在以 SSI 導向的課程中，不同小組互動模式對其 S3R 之影響。以下將分段落詳細介紹本研究的「研究流程」。本研究將流程共分成三個階段（請參閱圖 3-1），分別為「準備階段」、「資料收集階段」與「結果分析階段」，各階段的詳細工作內容分述如下：一、. 準備階段從歷經構思研究問題之發散與收斂，廣泛閱讀科學教育相關領域的文獻，進. 而確定研究主題及研究設計，研究者修改先前指導教授研究團隊所研發的 SSI 課程及決策能力試題而發展出適合的 S3R 之研究工具。研究工具分成「課程工具」與「試題工具」。「課程工具」是一套有關海岸變遷的 SSI 導向課程（名稱為「氣候變遷海岸防護大作戰」），課程設置在合作式網路科學探究學習平台（Group Web-based Inquiry Science Environment，簡稱 CWISE）上，內含相關的閱讀文本資料，以及開放性問題的學習單，此學習工具已經過兩位科學教育學者專家與一位地球科學高中教師審查與修正，課程總共 200 分鐘；「試題工具」為「情境式 S3R 試題」（詳見附錄一），議題情境參考自張文馨（2018）發展的水庫興建試題，試題則經過兩位科學教育學者專家審查與修正。試題工具於正式課程前、後施測，以比較學生在 SSI 導向課程前後 S3R 的改變情形。二、. 資料收集階段依據本研究的研究設計，在正式課程前先讓學生進行「情境式 S3R 試題」的. 測驗，並將結果作為前測資料。接著，在正式課程中進行「氣候變遷海岸防護大作戰」課程任務，收集學生在課堂中小組互動的錄音、錄影資料以及學習單。當課程正式結束後，再次施測「情境式 S3R 試題」，將結果作為後測資料，比較學生課程前、中、後 S3R 變化之情形。 19.

(28) 三、. 結果分析階段此階段主要針對收集的資料進行資料分析，以作為論文撰寫的依據。分析學. 生在課程前、中、後 S3R 的表現與變化情形，並且探討不同小組互動模式與學生 S3R 之間的相關性。在資料分析與論文撰寫的過程中，仍持續閱讀相關文獻，並針對論文內容不斷地補充、修正與更新。. 圖參-1 研究流程圖. 20.

(29) 研究工具為了解 11 年級學生經過「氣候變遷海岸防護大作戰」的 SSI 導向課程前、後，S3R 的變化，本研究參考 Morin 等人（2014）的 S3R 的模型，發展出評量學生 S3R 之「情境式 S3R 試題」以及課程學習單。另外，本研究亦收集課程進行中四組焦點組學生之錄音檔、錄影檔，由研究者進一步作資料分析，由此檢視學生在課堂中之小組互動模式，以分析不同小組互動模式對於學生 S3R 之影響。上述各研究工具的發展原則與內容，詳述如下。一、. 情境式 S3R 試題與課程學習單本研究參考 Morin 等人（2014）的六維度 S3 R 模型，發展情境式 S3R 試題. 與課程學習單。試題與學習單內容由兩位科學教育學者專家與一位地球科學高中教師共同審查與修正，完成專家與內容效度。情境式 S3R 試題使用了水庫興建的 SSI 情境，以個人為單位作答，題目全為開放式題目，共 6 大題，8 小題：題 1-1、 1-2 為「問題面向」（P）、題 2-1 為「相互作用」（I）、題 3-1 為「知識」（K）、題 4-1 為「價值觀」（V）、題 5-1 為「不確定性」（U），以及題 6-1、6-2 為「利益協調」（G）。正式施測安排在課程前、後各 30 分鐘的時間，以紙筆測驗的形式進行。課程學習單則分為個人或小組為單位作答，作答方式分成 CWISE 平台上的線上作答以及紙本學習單的手寫作答。此份試題的情境修改自張文馨 (2018)發展的水庫興建試題，學生透過文本先了解某地區的供水量、用水量，以及 3 個水壩建置預定地點的資料，由此選擇適合的壩址。此情境沒有標準答案，涉及領域包含經濟、社會、科學及環境的兩難，抉擇的過程也與個人價值判斷有關，符合社會性科學議題之特色。學生作答的內容即為本研究欲檢視的學生 S3R 表現，而情境式 S3R 試題簡介如表 3-1所示，完整試題內容可參考附錄一。. 二、. 研究者 21.

(30) 研究者本身就是收集資料的工具之一，為逐字稿的整理者以及資料的分析者。研究者的背景為科學教育研究所的研究生。在前、後測，以及課程進行中、小組互動時，研究者並無介入，以利呈現較真實的學生協作互動原始面貌。. 表參-1 情境式 S3R 試題簡介對應的定義. 題號. 試題內容. 1-1. 在挑選勁思地區的水壩建址時，需要考量哪些問題？. S3R 維度. 問題面向. 學生能夠從不同的面向或觀點中，意識到議題涉及的層面和兩難處。. 相互作用. 學生能夠透過社會、時間、空間尺度，意識到動態的社會生態. 1-2. 2-1. 系統中的複雜性。. 承上題，考量這些問題以挑選壩址時，會面臨哪些進退兩難？承上題，這些問題是否具有普及性？為什麼？（例如，這些問題在台灣的社會文化背景下，是否會發生？；勁思地區在 30 年後，仍舊會面對這些問題？）. 知識. 學生能夠表達議題相關的學術表現和其他形式的知識。. 價值觀. 學生能夠了解議題所涉及的價值觀立場。. 4-1. 不確定性. 學生能夠掌握知識有效性的條件和技術應用所存在的風險。. 5-1. 你挑選的壩址具有任何風險或缺陷嗎？如何去確認或調整？. 6-1. 這個議題涉及哪些利益相關者？（哪些群體的利益會受到正/負面影響）. 利益協調. 學生能夠考慮社會機構中的各種關係，並知道如何均衡私人和集體利益。. 3-1. 挑選壩址的過程中，你需參考哪些的資料、證據或概念？（課內、外皆可）我支持將水庫興建在：. 6-2. □壩址一 □壩址二 □壩址三哪些理由支持你所挑選壩址？. 若採用你挑選的壩址，這些利益相關者該如何彼此協調以減少負面影響？. 22.

(31) 教學設計一、. 議題選取近年來，SSI 愈來愈受到科學教育學者所重視(Sadler, 2004)。而 SSI 的種類. 包羅萬象，牽涉的層面也極廣。劉湘瑤等人(2007)整理出了近年來有關 SSI 之研究大多都以環境議題為主，如科技發展對於環境生態保育的影響等議題。而研究者主要聚焦在全球面臨的氣候變遷，面對多變且難以預測的氣候變遷，現代公民應該具有社會科學的推理能力，並具備有永續發展的意識，也就是本研究所重視的 S3R。期許經由 SSI 課程的學習，學生未來亦能夠在不同議題具有 S3R。臺灣是一個四面環海的海島國家，海洋資源對我國人民是極重要的一項資產，然而，由於氣候變遷、海平面上升，海洋帶來的不僅是資源，也可能存在威脅人民生命、財產等等的威脅。因此，本研究選定海岸防護策略作為主題，讓學生由某虛擬島國的情況作為發想與練習，考慮到科學、生態、經濟、社會等各個面向，經由科學性推理而作出個人最佳的決策。一方面增加學生的多元觀點，一方面可以讓學生反思臺灣在海岸防護上面臨的困境。由於環境議題往往都很複雜(Pata & Sarapuu, 2001)，涉及許多層面，本研究的「氣候變遷海岸防護大作戰」課程具有複雜性的情境，符合 SSI 的特徵。期望能透過本研究的 SSI 導向課程，培養學生對於氣候變遷議題的 S3R。二、. 任務內容架構本研究的課程「氣候變遷海岸防護大作戰」屬於環境議題的整合性課程，學. 生需要利用現有的背景知識，進行相關資料的收集，課程目標主要強調學生運用知識的能力，而非知識的建構。本 SSI 課程總共需要四週六堂課（300 分鐘），實施時間為今年（2020）4 月中至 5 月初，第一週以一堂課的時間（50 分鐘）進行前測、破冰以及課程介紹；第二週、第三週，一週兩堂共 100 分鐘，輔以 CWISE 平台實施課程，並加上紙本學習單與討論單，引導學生進行討論及增進其 S3R。最後，在第四週以一 23.

(32) 堂課的時間（50 分鐘）進行總結與後測。教師的角色則是在學生有問題的時候協助解答，而討論的過程中是不介入的，不會做太多口語上的引導，教師的介入度沒有很高。課程內容詳細敘述如下。 1. 環境介紹在 S3R 任務正式開始之前，學生需要對這次課程的 SSI 議題的背景有相當的了解，才能針對社會性科學及永續性進行合理的推理。而本研究的 SSI 情境為海岸變遷與防護，假定於某島國的一個港口—利馬港與一名為利馬河的河口之間的一個叫做碧麗西馬海岸的沙灘，為一虛擬情境。學生須利用給予之條件及背景，回答後續任務之開放性問題。 2. 促進學生 S3R 之任務此課程主要利用 CWISE 平台與配合紙本學習單依 SSI 學習情境分成幾個步驟，每個步驟分別分成數個「任務」，各任務主要由 S3R 六個維度（問題面向、相互作用、知識、不確定性、價值觀和利益協調）所設計而成，期望以 SSI 情境培養學生的 S3R。然而，六個維度難以單獨帶入 SSI 情境，並且也無先後順序之分，因此以課程步驟順序(1.1-1.7)分別說明之，各步驟中之「任務」與培養之學生 S3R 對照如表 3-2。（1）步驟 1.1：海岸環境介紹在第一個步驟中，首先讓學生閱讀與海岸相關之現狀描述，並理解此課程主要的任務需求。經由給予學生碧麗西馬海岸有關「沙灘侵蝕」、「生態狀況」、「土地利用」以及「主要道路」等資料，讓學生可以藉由互動式的 flash 動畫（如圖 3-2）獲取各項細節，並辨識、列舉出各項海岸問題牽涉之面向，例如：生態、自然環境、社會民生、經濟等（任務 1.1.1、1.1.2）。個人撰寫完畢後，進入到第一個小組討論任務 1.1.3，組內互相分享各自發現之問題，並歸納出共同的問題面向，再進一步取得組內共識，標示出各面向之重要性與關聯性，因此任務 1.1.3 涉及之 S3R 維度為「問題面向」。. 24.

(33) 表參-2 課程任務與 S3R 對照表步驟. 時間. 任務. 涉及的 S3R 問題. 1.1. 40 min. 交互. 學生討論問題引導知識. 風險. 價值. 利益. ●. 1.1.1、. 引導學生利用突堤效應的概念，推論海岸線變化。. 1.1.2 1.1.3. ●. 小組針對列舉出之海岸問題，進行「問題面向」和「相互作用」的相關討論。. 1.2. 30 min. 1.3. 30 min. 認識各項防護技術。. 1.2.1 1.2.2. ●. 藉由給予代表著與現狀不同之時間、空間、或社會背景之情境 A、B、C，進行小組討論，找出最適合實施之防護技術方案。. 繪製各區域欲使用之防護技術。. 1.3.1. （續下頁）. 25.

(34) 表 3-2 課程任務與 S3R 對照表（續）步驟. 時間. 任務. 涉及的 S3R. 學生討論問題引導. 問題交互知識風險價值利益 1.4. 40 min. 預測各區域會侵蝕、堆積或維持不變。. 1.4.1 1.4.2. ●. ●. ●. ●. 1.4.3-. ●. 預測各區域形成之不同影響。. ●. 判斷影響為正面或負面。. ●. 說明仍建議政府實施自己規畫之方案的原因。. 1.4.5 1.4.6 1.5. 10. 1.5.1. 檢查統整報告。. 1.6.1. 自行填寫討論單。. min 1.6. 40 min. 1.6.2. ●. ●. ●. 小組進行分享各自的方案設計理念，經由闡述更加清楚整個議題牽涉之各項「價值觀」，並發現「不確定性和風險」所在，以及討論各個利益相關者的立場，並思考相關的「利益協調」程序。. 1.7. 10. 調整報告內容。. 1.7.1. min. 26.

(35) 圖參-2 海岸環境介紹附圖（2）步驟 1.2：海岸防護技術介紹此步驟提供了 4 種海岸防護技術（突堤、護岸、海堤以及人工養灘）之說明，並以任務 1.2.1 讓學生進行一次小型的形成性評量，測驗學生是否均有理解各防護技術的特性。接著在任務 1.2.2 中，教師給予學生三張海岸情境卡，此海岸情境包含了時間（例如：未來 10 年、未來 20 年和未來 50 年的沙灘侵蝕狀況）、空間（例如：利馬河口與利馬港附近之侵蝕狀況差異）以及社會（例如：土地利用、主要道路之分佈情形）尺度之變化，因此學生需要進行小組討論，共同判斷各個尺度之相互作用，比較各個尺度與現狀之差異，再去思考三個情境適用之海岸防護技術，因此任務 1.2.2 涉及之 S3R 維度為「相互作用」。（3）步驟 1.3：學生自行規劃海岸防護方案經步驟 1.1 及 1.2，學生已對海岸問題及 4 種防護技術有了認識，即可進一步在此步驟所嵌入的 flash 軟體畫面中，繪製各區域欲使用之海岸防護技術。（4）步驟 1.4：學生自行反思所設計方案之影響因學生在上個步驟中已經設計完個人的海岸防護方案，下一步接著讓學生先 27.

(36) 進行對於自己設計方案的反思，提出個人預計使用之防護技術對海岸地區之影響（任務 1.4.1、1.4.2）。因為學生提出之影響源自於各個面向之問題；可能提到在不同時空背景下的各尺度之間的相互作用；會配合各種課內或課外、新學或舊有知識；提及自己方案中的風險及缺陷；考慮到不同利益相關者間的協調方式，所以此任務涉及之 S3R 維度有「問題面向」、「相互作用」、「知識」、「不確定性」、「利益協調」。接續前一項任務，學生要從列舉出的影響中，依其價值觀判斷該影響為正面或負面（1.4.3），再挑出正面影響填至任務 1.4.4；挑出負面影響填至任務 1.4.5。因此任務 1.4.3-1.4.5 涉及之 S3R 維度為「價值觀」。再接續前面的任務，儘管學生已經知曉自己設計方案之負面影響，但當面對荷西市政府官員時，會以何種價值觀去建議使用該設計的方案，是這個任務聚焦的部份。因此任務 1.4.6 涉及之 S3R 依然為「價值觀」。（5）步驟 1.5：統整學生撰寫之報告經由 CWISE 課程平台之幫助，學生從畫面回顧前幾項任務所撰寫之報告，此步驟只是讓學生進行再次確認，並無新的 S3R 之培養。（6）步驟 1.6：小組進行整體防護方案審查及討論 S3R 任務的尾聲，先是讓同學各自填寫討論單，整理自己的防護方案以及重視之問題面向、正負面影響與風險，緊接著就讓小組內互相分享各自的方案與理念，經由分享以及同學給予之回饋，促進學生之 S3R。最後，思考並討論此海岸議題與防護措施會牽涉到哪些不同的利益相關者，如何去協調各方面以減少負面影響。因此任務涉及之 S3R 有「問題面向」、「不確定性」、「價值觀」和「利益協調」。（7）步驟 1.7：學生依討論結果自行調整方案此步驟為額外的一個部分，若是前一步驟中，組內同學對自己設計之防護方案有回饋或建議，學生可將建議打在此步驟中，並進行反思。因為此步驟非每位同學均有填答，故並不納入本研究探討範圍。. 28.

(37) 資料分析本節根據本研究之研究問題，針對研究中收集到的「情境式 S3R 試題」、課程學習單以及焦點組的小組互動對話錄音、錄影資料等進行分析，並於本節詳述之。一、. S3R（前、後測及學習單）本研究針對情境式 S3R 測驗及課程學習單的編碼，是根據 Morin（2004）發. 展出之 S3R 的架構後，經調整後我們可以將學生在 S3R 六個維度的評分為 0~4，學生在每個維度均只會有單一的得分，詳細可參考表 3-3。其中，本測驗滿分 24 分，因為均為開放性問答題，故請一位科學教育研究所的研究生與研究者針對其中 1/4，共 48 份進行評分。以 Spearman rho 分析，得到互評者相關係數為 0.814(p<0.01)，達顯著水準，表示該研究生與研究者的評分結果相關性十分良好。而評分不相同之處則經過討論，再次確認達到共識之評分，後續以此共識分數進行資料分析。. 29.

(38) 表參-3 S3R 試題評分規準編碼定義 Level 4. 學生能夠從不同的面向或觀 Level 3. 點中，意識到議題構造 Level 2. 問題中的複面向雜性。 (P) Level 1. Level 0.. 評分標準（scoring rubrics）將各個利益相關者的觀點連結起來，定義議題兩難的本質。. 例子. 從多個面向多個觀點去思考議題。. 只用一個面向多個觀點，或多個面向僅一個觀點去思考議題。. 多個面向僅一個觀點. 只用一個面向或觀點。無關的說明、未說明。. Example 1：. Example 2：（續下頁）. 30.

(39) 表 3-3 S3R 試題評分規準（續）編碼定義評分標準（scoring rubrics） Level 4. 描述跨不同社會、時間和空間尺度的互動，並整合與可學生能夠透過持續性相關的生態-社會系統。社會、時間、空間尺度，意 Level 3. 描述了不同時空的生態系統，或不同社會群體之間的相識到動互作用，而沒有考慮生態系統與社會之間的相互作用。相互態的社作用會生態 Level 2. 以不同的經濟、社會或環境尺度去想像超越一般性的日 (I) 系統中常情境。的複雜 Level 1. 描述的是日常生活、一般性的情境。性。 Level 0.. 例子. 無關的說明、未說明。（續下頁）. 31.

(40) 表 3-3 S3R 試題評分規準（續）編碼定義評分標準（scoring rubrics） Level 4. 鏈接社會性科學知識，認知到不同觀點的連貫性。學生能夠表達學術和其他形 Level 3. 鏈接社會性科學知識，但連貫性限於問題的一種觀點。式的知識。. 例子. (有考慮到岩層穩固這項觀點的社會性科學知識). 知識 (K) Level 2.. 並列、對比幾種不同的知識（學術或非學術知識）。. Level 1.. 僅考慮學術或非學術知識。. Level 0.. 無關的說明、未說明（續下頁）. 32.

(41) 表 3-3 S3R 試題評分規準（續）編碼定義評分標準（scoring rubrics） Level 4. 闡明知識主張的闡述需要有特定的條件，以減少不確定學生能夠掌握性或估計風險。知識有 Level 3. 設想需要協調多種信息源，以評估有關的風險，或解決效性的相互矛盾的方案。不確條件和定性 (U) 技術科 Level 2. 認識到有關該問題的相互競爭的主張使用了多種信息來學的風源。險。 Level 1. 沒感覺到缺少任何信息。斷言被陳述為事實。 Level 0. 無說明。. 例子. （續下頁）. 33.

(42) 表 3-3 S3R 試題評分規準（續）編碼定義評分標準（scoring rubrics） Level 4. 闡明價值觀在議題範圍中，與其他觀點相比較，所佔的學生能夠了解相對位置。議題所 Level 3. 闡明形成衝突的價值觀。涉及的價值觀立場。價值 Level 2. 識別內涵的價值觀或信念。觀 (V). Level 1.. 不了解內涵的價值觀或信念。亦即沒有提出任何個人的價值觀。. Level 0.. 無說明。. 例子. （續下頁）. 34.

(43) 表 3-3 S3R 試題評分規準（續）編碼定義評分標準（scoring rubrics） Level 4. 批判分析社會機構之間可能的監管程序。學生能夠考慮各種社 Level 3. 設想不同利益相關者積極參與開放的協調流程。會機構 Level 2. 提出針對不同利益相關者的解決方案。中的關係，並知道如何利益均衡私協調人和集 (G) 體利益。 Level 1.. 有考慮到不同利益相關者的需求但沒提出解決方案。. Level 0.. 沒有考慮到不同利益相關者的需要。. 35. 例子.

(44) 二、. 小組互動模式資料（錄音檔、錄影檔）. （一）資料處理小組互動模式來自焦點組學生在 SSI 導向課程中的錄音、錄影檔等資料。本研究先將學生討論中的閒談部份刪除掉，剩下與課程內容有相關的對話。接著同時瀏覽錄影檔與錄音檔，從中找到關鍵的對話串，並轉為逐字稿，做為分析學生 S3R 發展的佐證資料，確認小組互動模式與學生 S3R 的關聯。在錄音錄影的資料轉譯為為自資料的過程中，小組成員之編碼方式為「組別 -編號_前測高、中、低分組」，組別分別為 A、B、C、D 四組，編號為 1、2、3，前測高、中、低分組依照高至低分別為 H、M、L。例如 A1_M 代表的是 A 組編號 1 號之學生，其在「情境式 S3R 試題」的前測總分屬中分組之學生。（二）互動模式編碼本研究欲探討學生在有小組討論的課程任務中之互動模式，因此小組互動的分析單位是根據課程任務進行切割，單位的長短以小組進行任務的時間長短而定。本研究沿用郭佳甄（2016）整理之五種小組互動形式，由互動層次低至互動層次高依序為：（1）無社交互動、（2）無反應互動、（3）破碎型互動、（4）領導型互動，以及（5）理想型互動。以三人小組互動模式圖舉例並編碼，如表 3-4。編碼 I-1 為「無社交互動」，即在討論過程中三位學生完全無互動，不論是雙向有回應的互動，或是單向無回應的互動都完全沒有發生；編碼 I-2 為「無反應互動」，即三位學生中有至少一人對其餘組員發出互動訊息，但無論接收到的另一方是誰，均沒有回應，形成單向的互動；編碼 I-3 為「破碎型互動」，與「無反應互動」相比，此模式中，當單一學生發出互動訊息時，開始會獲得另一位組員之回應，但仍僅是小團體型之互動，三位學生中將會有一位組員偏向邊緣化；編碼 I-4 為「領導型互動」，即在整個小組討論中，三名學生之中將有一名擔任領導者的角色，與其他兩位組員均有良好的來回互動，但其餘兩位組員之間並無雙向之互動；編碼 I-5 為「理想型互動」，此為互動層級最高之小組互動模式，即小組中之三位學生各人之間均有良好的雙向互動。. 表參-4 小組互動模式編碼 - 以三人小組為例的模式圖編碼互動模式定義 36. 模式圖.

(45) I-1. 無社交互動. 成員間彼此沒有任何的互動. I-2. 無反應互動. 成員發出溝通的訊息，但並無收到回應. I-3. 破碎型互動. 小團體式的互動型態. I-4. 領導型互動. 領導者分別與其他成員互動，但其餘成員之間並無互動. I-5. 理想型互動. 成員間互動平等且頻繁. （三）模式分析進行分析時，需先依據錄音檔與錄影檔的資料，畫出小組互動圖（如互動為雙向則標為實線雙箭頭、單向標為虛線單箭頭，無互動則無箭頭）再作編碼。例如 C 在任務 1.1.3 中，每個人均有良好互動，則評為「理想型互動」，簡要逐字稿如下： C_1.1.3_4： C3_H：(點 C1_H 以引起注意)妳寫了哪些？ C1_H：妳們有寫住宅區嗎？ C2_H：有，我只寫到住宅區，因為... C1_H：那就是住宅區的算是民生問題吧！就是沒有那個嘛！因為沒有，能量緩衝帶，住宅區遭殃。每個分析單位中，每個小組只會有一個編碼，亦即各分析單位均只會有單一互動模式。. 37.

(46) 本研究的研究問題與相關資料整理可參考表 3-5 的內容。其中「試題」為水庫情境之「情境式 S3R 試題」，為個人填答之前、後測試題。「學習單」則分為紙本或 CWISE 平台之線上填答，也均有小組或個人填答的部分。. 表參-5 研究資料分析表研究問題試題. （一）SSI 課程對學生 S3R 的影響？（二）不同 S3R 的學生，經由課程後的能力變化有何差異？（三）不同小組互動模式如何影響學生 S3R 的成效？. 資料來源學習單錄音檔（逐字稿）. 分析方法錄影檔. ✓. 內容分析相依 t 考驗. ✓. 內容分析 One-way ANCOVA 考驗. ✓. ✓. ✓. 38. ✓. 內容分析.

(47) 研究結果與討論本研究欲探討在經過「氣候變遷海岸防護大作戰」SSI 導向課程訓練後，不同小組互動模式下學生推理能力的改變情形。在此章節將以三小節呈現資料分析的結果，內容包含第一節針對研究問題一探討「SSI 導向課程對學生 S3R 的影響」，比較全體學生在前、後測的 S3R 分數；第二節針對研究問題二探討「不同先備 S3R 的學生對課程後 S3R 的學習成效的影響」，進一步分析經 SSI 導向課程後，不同 S3R 的學生之 S3R 的分數是否有差異；第三節針對研究問題三探討「小組互動模式的表現」，統整焦點組之小組互動模式，分析不同小組互動模式對學生的 S3R 是否有差異。. 39.

(48) 整體學生在課程後 S3R 的改變分析在本節中將利用本研究編擬之「情境式 S3R 試題」來評量學生在 SSI 課程後，學生 S3R 的變化。此試題乃針對 S3 R 之 S3R 六個維度編製共 6 大題的開放式作答試題。去除前、後測缺漏未相配的樣本，共 87 份的前、後測試題得分。學生之 S3R 總分改變分析. 一、. 將「情境式 S3R 試題」之 S3R 六個維度在前、後測總分經 IBM SPSS Statistics for Windows, Version 23.0 軟體進行統計考驗後，得以下結果：針對全體學生前、後測的 S3R 6 個維度之總分進行常態性檢定，因學生人數大於 50 人，故採用 Kolmogorov-Smirnov 常態性檢定。由常態性檢定結果可知前、後測的 S3R 總分顯著性均小於 0.05，稍微偏離常態分佈，但因樣本數超過 20 個， t 檢定的檢定力不會太差，故仍以常態分佈的情形繼續進行統計分析。為瞭解經過教學後，學生的 S3R 在前、後測有無差異，對資料進行相依樣本 t 檢定。由表 4-1 可知，其顯著性水準取值大於 0.05，即學生 S3R 在前測（mean = 13.07）、後測（mean =13.24）並沒有顯著差異。. 表肆-1 S3R 測驗前、後測相依 t 檢定結果表平均數. 標準差. 前測. 13.07. 2.062. 後測. 13.24. 2.261. t. df. p. E.S.. -0.548. 86. 0.585. 0.3049. 40.

(49) （二）學生之 S3R 各維度得分改變分析因為結果發現全體學生前、後測之總分並無顯著進步，故研究者再繼續對全體學生前、後測之 S3R 六個維度得分進行分析，欲探討細分各維度後，學生的 S3R 是否進步。其各維度之得分將依序整理成表並繪製人次累積圖。 1. S3R 之「問題面向」得分經分析發現其結果如表 4-2 所示：學生於課程進行前後「問題面向」之得分情形，原 0 分之學生由 2 人(2.3%) 增加為 4 人(4.6%)；1 分之學生由 2 人(2.3%)增加為 3 人(3.4%)；2 分之學生由 48 人(55.2%)減少為 43 人(49.4%)；3 分之學生由 20 人(23.0%)增加為 24 人(27.6%)； 4 分之學生由 15 人(17.2%)減少為 13 人(14.9%)。從上述人數改變情形可顯示學生於課程後在「問題面向」未達顯著變化。. 表肆-2 全體學生前、後測「問題面向」之得分情形問題面向之得分前測（人數/百分比）後測（人數/百分比） 0. 2(2.3%). 4(4.6%). 1. 2(2.3%). 3(3.4%). 2. 48(55.2%). 43(49.4%). 3. 20(23.0%). 24(27.6%). 4. 15(17.2%). 13(14.9%). 再從表 4-3 與圖 4-1 可發現全體學生有 33 人(37.9%)之得分並未產生改變，其中 24 人為 2 分、5 人為 3 分、4 人為 4 分。有 4 人(4.6%)轉變為 0 分，其中 1 人原本為 1 分、2 人原為 2 分及 1 人原為 3 分；有 3 人(3.4%)轉變為 1 分，其中 1 人原本為 2 分、1 人原為 3 分及 1 人原為 4 分；有 19 人(21.8%)轉變為 2 分，其中 1 人原本為 1 分、13 人原為 3 分及 5 人原為 4 分；有 19 人(21.8%)轉變為 3 分，其中 2 人原本為 0 分、12 人原為 2 分及 5 人原為 4 分；有 9 人(10.3%)轉變為 4 分，均為原本由 2 分轉變而來。顯示出「問題面向」維度不論是前、後測，層級 2 的學生仍佔最多，維持的也最多，即大多學生為只用一個面向多個觀點，或多個面向僅一個觀點去思考 SSI。. 41.

(50) 表肆-3 全體學生前、後測之「問題面向」得分改變人次表分數無變化變為 0 分變為 1 分變為 2 分變為 3 分變為 4 分人數. 33. 4. 3. 19. 19. 9. 37.9%. 4.6%. 3.4%. 21.8%. 21.8%. 10.3%. 佔總人數百分比. 圖肆-1 全體學生前、後測之「問題面向」得分改變圖. 42.

(51) 2. S3R 之「相互作用」得分經分析發現其結果如表 4-4 所示：學生於課程進行前後「相互作用」之得分情形，原 0 分之學生由 1 人(1.1%) 減少為 0 人(0.0%)；原 1 分之學生由 42 人(48.3%)增加為 51 人(58.6%)；2 分之學生由 17 人(19.5%)減少為 12 人(13.8%)；3 分之學生由 18 人(20.7%)減少為 13 人 (14.9%)；4 分之學生由 9 人(10.3%)增加為 11 人(12.6%)。從上述人數改變情形可顯示學生於課程後，「相互作用」此維度得分無特別明顯之進、退步。表肆-4 全體學生前、後測「相互作用」之得分情形相互作用之得分前測（人數/百分比）後測（人數/百分比） 0. 1(1.1%). 0(0.0%). 1. 42(48.3%). 51(58.6%). 2. 17(19.5%). 12(13.8%). 3. 18(20.7%). 13(14.9%). 4. 9(10.3%). 11(12.6%). 再從表 4-5 與圖 4-2 可發現全體學生有 35 人(40.2%)之得分並未產生改變，其中 28 人為 1 分、1 人為 2 分、3 人為 3 分及 3 人為 4 分。無人(0.0%)轉變為 0 分；有 23 人(26.4%)轉變為 1 分，其中 1 人原為 0 分、11 人原本為 2 分、8 人原為 3 分及 3 人原為 4 分；有 11 人(12.6%)轉變為 2 分，其中 5 人原本為 1 分、5 人原為 3 分及 1 人原為 4 分；有 10 人(11.5%)轉變為 3 分，其中 5 人原本為 1 分、 3 人原為 2 分及 2 人原為 4 分；有 8 人(9.2%)轉變為 4 分，其中 4 人原本為 1 分、 2 人原為 2 分及 2 人原為 3 分。顯示出「相互作用」維度不論是前、後測，層級 1 的學生仍佔最多，維持的也最多，即大多學生僅會思考一般性的日常情境。表肆-5 全體學生前、後測之「相互作用」得分改變人次表分數無變化變為 0 分變為 1 分變為 2 分變為 3 分人數. 變為 4 分. 35. 0. 23. 11. 10. 8. 40.2%. 0.0%. 26.4%. 12.6%. 11.5%. 9.2%. 佔總人數百分比. 43.

(52) 圖肆-2 全體學生前、後測之「相互作用」得分改變圖. 44.

(53) 3. S3R 之「知識」得分經分析發現其結果如表 4-6 所示：學生於課程進行前後「知識」之得分情形，原 0 分之學生由 4 人(4.6%)減少為 3 人(3.4%)；1 分之學生由 69 人(79.3%)減少為 66 人(75.9%)；2 分之學生由 9 人(10.3%)增加為 10 人(11.5%)；3 分之學生由 5 人(5.7%)減少為 4 人(4.6%)；4 分之學生由 0 人(0.0%)增加為 4 人(4.6%)。從上述人數改變情形可顯示學生於課程後，「知識」此維度得分有明顯提升。表肆-6 全體學生前、後測「知識」之得分情形知識之得分前測（人數/百分比）. 後測（人數/百分比）. 0. 4(4.6%). 3(3.4%). 1. 69(79.3%). 66(75.9%). 2. 9(10.3%). 10(11.5%). 3. 5(5.7%). 4(4.6%). 4. 0(0.0%). 4(4.6%). 再從表 4-7 與圖 4-3 可發現全體學生有 58 人(66.7%)之得分並未產生改變，其中 2 人為 0 分、54 人為 1 分、2 人為 2 分。有 1 人(1.1%)轉變為 0 分，其原本為 1 分；有 12 人(13.8%)轉變為 1 分，其中 2 人原本為 0 分、6 人原本為 2 分及 4 人原為 3 分；有 8 人(9.2%)轉變為 2 分，其中 7 人原本為 1 分及 1 人原為 4 分；有 4 人(4.6%)轉變為 3 分，其中 3 人原本為 1 分及 1 人原為 2 分；有 4 人(4.6%) 轉變為 4 分，均為原本由 1 分轉變而來。顯示出「知識」維度不論是前、後測，層級 1 的學生仍佔最多，維持的也最多，即大多學生僅認知到學術性知識。. 表肆-7 全體學生前、後測之「知識」得分改變人次表分數無變化變為 0 分變為 1 分變為 2 分變為 3 分變為 4 分人數. 58. 1. 12. 8. 4. 4. 66.7%. 1.1%. 13.8%. 9.2%. 4.6%. 4.6%. 佔總人數百分比. 45.

(54) 圖肆-3 全體學生前、後測之「知識」得分改變圖. 46.