臺北市八年級學生喜愛自然科學的相關因素之探究

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(1)國立臺灣師範大學科學教育研究所. 碩士論文. 指導教授：李田英博士. 臺北市八年級學生喜愛自然科學的相關因素之探究. 研究生：談欽瑋. 中華民國九十九年七月.

(2) 誌謝就讀研究所這三年讓我學習到很多東西，要感謝的人也很多，首先是我最感謝的人，就是我的指導教授李老師田英，感謝您在我沒有致力於研究路上時，拉了我一把，又花費了許多心思指導我做研究，以及教導我做事情的道理，您做人處事的態度是我這三年來學習到最受用的東西，慶幸自己的選擇沒錯，再次感謝您的辛勞，希望您平安健康。謝謝許老師良榮不辭辛勞地擔任口試委員，給了我許多研究上的建議。謝謝李老師哲迪，不但擔任我的口試委員，也協助我解決了很多統計上及研究上的問題。謝謝所上的譚老師克平、邱老師美虹、楊老師文金、吳老師心楷，您們帶領我進入科教這塊領域，並從您們身上獲取到相當多的科教知識。謝謝中等學程的老師們，不論是教育專業或是生物專門領域，您們讓我未來的路更加寬廣。謝謝科教所的學長姐、同學、學弟妹，有了你們，研究路上的我並不孤單。還要謝謝協助施測的老師及同學們，沒有你們，我的研究不可能完成。更重要的，我要謝謝我的家人，爸爸、媽媽、阿姨、姊姊、妹妹，你們的關心與支持讓我可以無後顧之憂地在臺北念書。還要謝謝我的女友思穎及你的家人，你們對我的照顧，讓我這三年在臺北也有家的感覺。這三年遇到的人太多了，如有未提及的，在此一併感謝。. 欽瑋 2010.07 謹誌.

(3) 摘. 要. 本研究調查臺北市八年級學生對科學的喜愛及與其相關之變項。採用調查研究法，以臺北市八年級學生為研究母群體。研究工具為自編之「八年級學生喜愛自然科學」量表，共有 48 題，問卷實測信度為 Cronbach’s α = .94，效度以因素分析驗證建構效度，並經三位科學教育專家審查。共計發放 1062 份問卷，回收問卷 1030 份（回收率為 97%）。資料分析包括描述性統計、Pearson 積差相關、點二系列相關、逐步迴歸分析與複雜抽樣中的迴歸分析。研究結果如下：與學生「對科學的喜愛」成顯著相關的變項分別有：(1) 「自我效能」( r = .58 )、 (2) 「學習環境氣氛」( r = .46 )、(3) 「家人對學習科學的支持」( r = .31 )、(4) 「科學教師的支持」( r = .45 )、(5) 「同儕互動」( r = .24 )、(6) 「家庭社經地位」( r = .17 )、(7) 「性別」( r = .12 )等七個變項。經由迴歸分析後，「自我效能」、「科學教師的支持」、「學習環境氣氛」、「家人對學習自然科學的支持」分別可解釋 35%、8%、3%、2%的學生「對科學的喜愛」之變異量，四個變項合計可解釋 48%的學生「對科學的喜愛」之變異量。研究建議如下：教師應多注意學生自我效能的發展，平時應多關心學生的學習情形與瞭解學生各方面的感受，以及多注意上課時的學習環境氣氛；由於本研究只調查臺北市的學生，學生家庭社經背景普遍比一般地區好，造成此變項解釋學生對科學的喜愛之變異量較低，建議可以研究其他非都會地區的學生，其家庭社經背景之差異對學生喜愛自然科學程度之影響。. 關鍵字：自我效能、科學教師的支持、家人對科學的支持、對科學的喜愛、學習環境氣氛. i.

(4) Abstract Investigated were the eighth graders’ liking to science and its related variables. Survey research method was adopted. Sample was stratified selected from the eighth graders in Taipei City. Questionnaire was developed by the author. The questionnaire included 48 items and its reliability was .94 (Cronbach's α ). Factor analysis was run to verify its construct validity. The questionnaire had also been reviewed by three science education experts. A total of 1062 students were selected and 1030 answered the questionnaire. The returned rate was 97%. Descriptive statistics, Pearson’s product moment correlation, point-biserial correlation, stepwise regression analysis and general linear model of complex sample were run. Research findings were as follows: students’ liking to science was significantly related to seven variables: 1) "self-efficacy" (r = .58), 2) "learning environment atmosphere" (r = .46), 3) "family support for learning science" (r = .31), 4) " science teacher support for learning science " (r = .45), 5)" peer interaction " (r = .24), 6) " economic, social and culture status (ESCS) (r = .17) and 7) " gender " (r = .12). Regression analysis showed. that the "self-efficacy", " science teacher support for learning science " ,. "learning atmosphere" and "family support for learning science" explained the variance of students’ liking to science 35%, 8%, 3% and 2% respectively. Totally 48% of variance was explained. Recommendations were as follows:1) teachers should pay more attention to the development of students’ self-efficacy, be more concerned about. students’ learning, be more sensitive to the feelings of all students. and pay more attention to classroom learning atmosphere; 2) since ESCS was not strong predictor in this study, more studies related to ESCS to students’ liking to science of Non-metropolitan area were suggested .. ii.

(5) Key word: family support for learning science, learning environment atmosphere, liking to science, science teacher support for learning science, self-efficacy. iii.

(6) iv.

(7) 目. 次. 摘要…………………………………………………………………………………….i 目次…………………………………………………………………………………....v 表次…………………………………………………………………………………..vii 圖次…………………………………………………………………………………...ix. 第壹章. 緒論…………………………………………………………………………1. 第一節. 研究背景與動機…………………………………………………………1. 第二節. 研究目的…………………………………………………………………3. 第三節. 研究問題…………………………………………………………………3. 第四節. 研究範圍…………………………………………………………………4. 第五節. 研究限制…………………………………………………………………4. 第六節. 名詞釋義…………………………………………………………………4. 第貳章. 文獻探討……………………………………………………………………9. 第一節. 對科學的喜愛……………………………………………………………9. 第二節. 學生在 TIMSS 2007「對科學的喜愛」指標之表現………………….16. 第三節「對科學的喜愛」相關之因素…………………………………………..19. 第參章. 研究方法……………………………………………………………..……41. 第一節. 研究設計與流程…………………………………………………..……41. 第二節. 研究對象…………………………………………………………..……42. 第三節. 研究工具…………………………………………………………..……46. 第四節. 資料收集…………………………………………………………..……53. v.

(8) 第五節. 第肆章. 資料分析…………………………………………………………..……54. 研究結果與討論……………………………………..……………………61. 第一節. 研究樣本的家庭背景資料………………………………..……………61. 第二節. 學生「對科學的喜愛」相關因素之分析………………..……………66. 第三節. 各變因之相關分析…………………………………………………..…80. 第四節. 迴歸分析………………………………………………………………..82. 第五節. 研究問題之回應……………………………………..…………………88. 第伍章總結、結論與建議……………………………………...…..………………91 第一節. 總結……………………………………..………………………………91. 第二節. 結論……………………………………..………………………………92. 第三節. 建議……………………………………..………………………………93. 參考文獻……………………………………………..………………………………95 一、中文部分…………………………………..…………………………………95 二、英文部分…………………………………..…………………………………99. vi.

(9) 表. 次. 表 2-2-1 「較高的科學正向情感」前三名國家與後三名國家之人數百分比.....17 表 2-2-2 「較高的科學評價」前三名國家與後三名國家之人數百分比.............18 表 2-3-1 「較高的科學自信」前三名國家與後三名國家之人數百分比.............27 表 2-3-2. 影響教室行為的環境因素.........................................................................33. 表 3-2-1. 臺北市各行政區國民中學校數與校內人數.............................................45. 表 3-2-2. 各行政區與學生性別之分布…………………………………………….46. 表 3-3-1 預試之 KMO 與 Bartlet 球形檢定…………………………………...….48 表 3-3-2 預試之因素分析矩陣................................................................................49 表 3-3-3 正式施測之 KMO 與 Bartlett 球形檢定..................................................51 表 3-3-4 正式施測之因素分析矩陣........................................................................51 表 3-5-1 家庭學習資源因素分析成分矩陣…………………………………........56 表 3-5-2 家庭學習資源總解釋變異量…………………………………................57 表 3-5-3. ESCS 因素分析成分矩陣…………………………………………….....58. 表 3-5-4. ESCS 總解釋變異量( Total Variance Explained )……………………....58. 表 4-1-1 學生家中藏書……………………………………………………………62 表 4-1-2 家庭學習資源……………………………………………………………62 表 4-1-3 學生期望教育程度………………………………………………………63 表 4-1-4 學生單親狀況……………………………………………………………64 表 4-1-5 單親學生家庭狀況………………………………………………………64 表 4-1-6 父母親教育程度…………………………………………………………65 表 4-1-7 父母親職業分布........................................................................................66 表 4-2-1 「對科學的喜愛」回答情形……………………………………………68 表 4-2-2. TIMSS「我喜歡自然科學」回答情形………………………………....68. vii.

(10) 表 4-2-3 臺北市 2009「我不喜歡自然科學」回答情形……………………..,…69 表 4-2-4 「家人對學習自然科學的支持」回答情形…………………………..…70 表 4-2-5 「科學教師的支持」回答情形………………………………………..…72 表 4-2-6 「學習環境氣氛」回答情形…………………………………….…….…74 表 4-2-7 「自我效能」回答情形………………………………………………..…76 表 4-2-8 「同儕互動」回答情形…………………………………………….….…78 表 4-3-1 影響學生對科學的喜愛各變因之相關分析………………………....…80 表 4-4-1 迴歸係數與共線性診斷分析....................................................................85 表 4-4-2 對科學的喜愛之逐步迴歸分析摘要........................................................86. viii.

(11) 圖. 次. 圖 2-3-1 影響學生對科學的喜愛之變項................................................................21 圖 3-1-1 研究設計圖…………………………….………………………………...42 圖 3-1-2 研究流程圖................................................................................................43 圖 4-2-1 「對科學的喜愛」回答分布狀況................................................................69 圖 4-2-2 「家人對學習自然科學的支持」回答分布狀況....................................71 圖 4-2-3 「科學教師的支持」回答分布狀況........................................................73 圖 4-2-4 「學習環境氣氛」回答分布狀況............................................................75 圖 4-2-5 「自我效能」回答分布狀況....................................................................77 圖 4-2-6 「同儕互動」回答分布狀況....................................................................79 圖 4-4-1 標準化殘差直方圖....................................................................................83 圖 4-4-2 常態 Q-Q 圖...............................................................................................83 圖 4-4-3 標準化殘差散佈圖....................................................................................84. ix.

(12) 第壹章. 緒論. 本章共分六節，第一節說明「研究背景與動機」，第二節提出「研究目的」，第三節說明「研究問題」，第四節說明「研究範圍」，第五節說明「研究限制」，第六節為「名詞釋義」。. 第一節. 研究背景與動機. TIMSS 是國際教育成就調查委員會（The International Association for the Evaluation of Education Achievement，簡稱 IEA）自 1995 年以來每四年為一個週期所舉辦的數學和科學教育成就趨勢調查（Trends in Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS）。TIMSS 主要目的為提供各國長期追蹤學生數學和科學成就的趨勢，和各國課程、教學、學習環境、家庭背景、以及教師等影響學生學習的因素之相關資料，以了解各國在其教育改革或課程改革等改進措施的成效（張秋男，2005）。 TIMSS 1999 科學成就測驗分為六個主題，我國八年級學生在化學及生命科學為國際第一，物理及環境與資源議題( Environmental and resource issues )為第二，地球科學為第三，科學探究與科學本質( Scientific inquiry and the nature of science )第四(Martin, Gregory, & Stemler, 2000)，這樣的結果也代表著我國八年級學生在 TIMSS 1999 科學成就測驗中，不論是哪一項主題在國際間均有前五名優秀表現。四年後的 TIMSS 2003 科學成就測驗則有五個主題，我國化學排名第一，生命科學及環境科學排名第二，物理排名第三，地球科學排名第四(Martin, Mullis, Gonzalez, & Chrostowski, 2004)，各主題的科學成就在國際上依舊表現優異。. 1.

(13) TIMSS 2003 我國科學成就仍然在國際上名列前茅，但在 TIMSS 2003 的國家報告中，我國八年級學生對於「我喜歡學理化」表示有點同意的人數比例，與 TIMSS 1999 相比較後，發現由 53%降至 34%，而「不同意」這句話的學生人數比例則從 29%增加至 49%，與國際相比，我國學生較不喜歡自然科學的現象，讓人感到憂心（邱美虹，2005）。在 TIMSS 2003 中我國八年級學生對理化的評價指標( SVS )，此項指標可分為高、中、低三個層次，我國僅有 26%的學生達到高層次的科學評價指標，低於國際平均百分比( 57% )（陳新豐，2005）。這項指標是 TIMSS 用來評價學生對科學的喜愛，可見我國學生對科學的喜愛低於國際之平均值。陳聖昌（2006）進行八年級學生對科學學習的喜愛情形之調查，分別以「自然科學」或「理化」這兩種不同詞彙來調查 2006 年八年級學生對科學喜愛的程度，用「自然科學」詢問 2006 年的學生對科學喜愛的程度，發現同意的人數為 56%，相較於 1999 年的 71%，下降了 15%；而用「理化」詢問 2006 年的學生對科學喜愛的程度，同意的人數為 41%，比 2003 年的 50%，下降了 9%，顯示不論用「自然科學」或「理化」哪一個詞彙，學生的喜愛程度均有逐年下降的趨勢。 TIMSS 2007 調查結果，我國八年級的科學成就依舊是參與國第二（僅次於新加坡），但在 TIMSS 用來評價學生對科學的喜愛之兩項指標，即學生對科學的正向情感( PATS )、學生對科學的評價( SVS )，此兩項指標也可分為高、中、低三個層次(Martin, Mullis, & Foy, 2008)，根據 Martin 等人(2008)的資料顯示，我國八年級學生在這兩項指標高層次人數的百分比，分別為 40%、35%（國際平均為 65%、66%），都落在參與評比之國家倒數三名，學生為何不喜歡自然科學值得深入探討。 Osborne、Simon 和 Collins (2003)回顧了 80 和 90 年代近 20 年的文獻，提出與學生喜愛自然科學的相關因素有性別、家庭背景、教師、學習環境、同儕互. 2.

(14) 動以及自我效能這些變項。本研究探討這些變項與學生喜愛自然科學之關係。. 第二節. 研究目的. 本研究分別從「家庭社經地位」、「家人對學習自然科學的支持」、「科學教師的支持」、「學習環境氣氛」、「自我效能」、「同儕互動」和「性別」這七個變項來探究其對學生喜愛自然科學的解釋變異量，及各變項間的相關。. 第三節. 研究問題. 本研究欲探討的問題如下：一、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「家庭社經地位」之相關為何？二、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「家人對學習自然科學的支持」之相關為何？三、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「科學教師的支持」之相關為何？四、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「學習環境氣氛」之相關為何？五、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「自我效能」之相關為何？六、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「同儕互動」之相關為何？七、臺北市八年級學生「對科學的喜愛」與「性別」之相關為何？八、「家庭社經地位」、「家人對學習科學的支持」、「科學教師的支持」、「學習環境氣氛」、「自我效能」、「同儕互動」、「性別」這七個變項，能解釋臺北市八年級學生「對科學的喜愛」之變異量為何？. 3.

(15) 第四節. 研究範圍. 本研究的範圍如下：一、本研究探討的科目為自然科學，包含生物、物理、化學和地球科學。二、本研究對象為臺北市八年級學生。. 第五節. 研究限制. 本研究的限制如下：一、本研究結果不宜推論至國中自然科學（生物、物理、化學、地球科學）以外的學科。二、本研究結果不宜推論至臺北市八年級學生以外的群體。. 第六節. 名詞釋義. 本研究涉及各名詞之說明如下：. 一、TIMSS( Trends in Mathematics and Science Study ) IEA所舉辦之國際數學和科學教育成就趨勢調查，目的為了解學生在數學和科學中學到了哪些學科知識與概念，以及從學科成就來了解學生是否能夠有效運用已學過的知識和技能，還有設計問卷來了解學生的學習習慣、態度、看法和對未來的期望（羅珮華，2003）。IEA所舉行的第一次數理相關教育測驗為1964. 4.

(16) 年進行的國際數學研究（The First International Mathematics Study，簡稱FIMS）。第二次測驗可分為1980-1982年間進行的第二次國際性的數學學習成就調查（Second International Mathematics Study，簡稱SIMS），與1981-1988年間進行的第二次國際科學學習成就調查（Second International Science Study，簡稱 SISS）。第三次為1990年開始推動的「第三次國際數學與科學教育成就研究」（Third International Mathematics and Science Study，簡稱 TIMSS 或 TIMSS 1995 ）（戴曉霞，1995）。也從此次開始有TIMSS的簡稱，本研究中為區分不同年份的TIMSS測驗，將會加註年份以示區隔，例如：TIMSS 1995、TIMSS 1999、 TIMSS 2003、TIMSS 2007。. 二、對科學的喜愛( Liking to science ) 不同學者對於「對科學的態度( Attitudes toward science )」有不同的詮釋，本研究中「對科學的喜愛」意指Aiken與Aiken (1969)所認為的「對於自然科學的態度或喜歡程度，較偏向情感和感覺層面」。. 三、家庭社經地位( Economic, Social and Culture Status, [ESCS] ) TIMSS研究藉由不同的項目來調查學生的家庭背景(Home Background)，分別有：家中藏書量，可用的書桌、計算機……等物品，父母親的教育水準，學生在家最常所說的語言，這些東西或因素代表了學生家庭的社經地位 (Mullis, et al., 2005)。本研究採用家中藏書、家中學習資源(書桌、計算機……等)與父母親的教育程度和職業來評估學生的家庭社經地位。. 5.

(17) 四、家人對學習自然科學的支持( Family support for learning of science ) Simpson 和 Troost (1982)認為父母親對學生投入的支援會影響學生對科學的喜愛，例如對自然科學家庭作業的幫助，除了父母的影響，兄弟姊妹對於學生喜歡自然科學也是重要的。本研究的「家人對學習自然科學的支持」意指家人對科學的喜愛、關懷學生的自然科學學習與自然科學學習上的支持，以及會與學生一同進行科學相關活動。. 五、科學教師的支持( Teachers support for learning of science ) Myers 和 Fouts (1992)認為教師要能關注每位學生，提供應有的支援與交流互動。本研究「科學教師的支持」指的是科學教師對學生學習科學提供的支援，包括科學教師給予的關心，以及科學教師給予的鼓勵……等。. 六、學習環境氣氛( Learning environment atmosphere ) 吳坤璋、黃台珠和吳裕益（2006）認為班級是由學生和教師所共同組成的一種社會體系，班級內的成員經由長時間的相處後會產生一種圍繞在整體之間的氛圍，影響每一位成員的思想、感覺以及行為模式，此種氛圍可以說是教室學習環境的氣氛。本研究參考此說法，並將學生知覺到平常所處環境內的氛圍，包含了課室內的上課氣氛和學校內的氣氛，定義為學習環境氣氛。. 七、自我效能( Self-efficacy ) Bandura (1977)認為自我效能是學生對於在學習過程中遭遇困難時，能展現出可以成功克服困難的一種信念。自我效能高者學習態度通常越正向。本研究定義為學生認為自然科學並不是一門困難的學科，且可以產生能完成自然科學 6.

(18) 相關工作之信念。. 八、同儕互動( Peer interaction ) Fraser (1998)認為同儕互動指班上同學間的關係，能彼此認識幫助並互相支持；學生在學習上與同學的關係以合作代替競爭。本研究參考此定義並加入學生在同儕間能勇於表達出自己的想法，與同儕共同學習自然科學的相關知識。. 九、自然科學本研究所討論之自然科學為教育部九年一貫課程中，國中自然與生活科技學習領域中「生物」、「物理」、「化學」、「地球科學」的範圍。. 7.

(19) 8.

(20) 第貳章文獻探討本章共分三節，第一節說明學生「對科學的喜愛」之意義，第二節說明我國在 TIMSS 2007 「對科學的喜愛」指標之表現；第三節敘述與學生「對科學的喜愛」相關之因素。. 第一節. 對科學的喜愛. 本研究所指學生「對科學的喜愛」為態度中的一種成分，不同學科有不同的相關態度，與科學相關的態度又可分為「科學態度」與「對科學的態度」，本節分兩部分介紹這些名詞與「對科學的喜愛」之關係。. 一、態度 Bloom (1956)將教學目標分為三大領域： (一) 認知領域( Cognitive domain )：包含建立、重新喚起( Recall )與重新認知 ( Recognition )新知識，以及發展與智力相關的能力和技巧； (二) 情意領域( Affective domain )：包含興趣、態度和價值，以及發展欣賞能力和適當的調整情緒； (三) 技能領域( Psychomotor domain )：包含操作能力與動作技巧。 Bloom (1956) 所提到的情意領域之範疇，包含了學生所持的興趣 ( Interests )、態度( Attitudes )、價值( Values )，強調的是學生個人情感、感覺的情意屬性，可視為學生個人特徵的一部分。這些特徵會影響學生的學習歷程與行為表現（龍麟如，1996）。本研究要探討的就是情意領域中學生的情感與感覺。. 9.

(21) 態度是指個人對人、事、物與週遭世界，藉由個體認知及好惡所表現一種相當持久的行為傾向，可以從個體的表情、動作、外顯行為加以推測（王克先， 1989；張春興，1991）。態度是經由學習而來的，並非學生與生俱來。社會環境對於態度之影響十分重要(Shrigley, Koballa, & Simpson, 1988)。陳英豪等人（1990，引自王美芬、熊召弟，1995）定義態度為「一個人關於特定對象的傾向、感覺、評價、認定與行動的綜合」。這些態度對象可能為人、事物或情境。態度所產生的感覺可能是喜愛的或不喜愛的，積極的或消極的（王克先，1989；郭生玉，2004）。綜合以上說法，態度是歸於情意領域之下、可經由學習而得，而且可以改變的。還有態度是個體對人、事、物的看法，可能會產生喜歡或不喜歡的感覺。以下說明態度與科學的學習或興趣之關係。 Mager（1968，引自莊嘉坤，1997）主張發展學生正向的態度，有兩個理由：（一）態度與學習成就有關，擁有正向態度的學生也可提升認知領域的發展；（二）學生對某學科持有正向的態度，很有可能使學生在該領域持續發展。 Mullis 等人(2005)認為研究學生的態度是很重要的，因為創造出學生對科學的正向態度是許多國家課程中重要的目標。學生的學習動機會受到自己認為此學科是否有趣、有價值，和認為這科目在階段是重要的，甚至對未來所期望的職業也有幫助。由上述可知態度為學習過程的基礎，要研究學習過程中的情意領域，必須先釐清態度的概念，接著介紹科學相關態度。. 二、科學相關態度本研究探討與科學領域相關的態度，學者們對於科學相關態度 ( Science-related attitudes )之說法有許多，本研究主要引述 Aiken 和 Aiken (1969) 的看法。Aiken 和 Aiken (1969)分析相關文獻後，將科學相關態度分為三類：. 10.

(22) （一）對科學的態度( Attitudes toward science )：指對一般科學或特定科學學科的態度或喜愛程度，比較偏向情感和感覺層面；（二）對科學家的態度( Attitudes toward scientists )：指對於科學家所從事活動的喜愛或是認同程度；（三）科學態度( Scientific attitudes )：有關科學方法的知識，或是堅持科學方法的程序。例如：好奇心、理性、有批判的想法。在科學教育研究中則多將科學相關態度大致分為「科學態度」和「對科學的態度」（Gardner, 1975，引自許德發，1999；莊雪芳、鄭湧涇，2002；Osborne, et al., 2003）。這兩者的內涵分別為：「科學態度」通常指客觀、誠實、虛心、評斷、批判思考……等屬性；至於「對科學的態度」則是指對於科學相關的人、事、物的態度，是一種對科學的正向或負向的感覺，指的是興趣、滿意、厭煩…… 等情感表現。例如：對科學家的態度、對科學學科的興趣，這些「對……的態度」通常包含在有關科學的態度對象( Attitude object )中，像是：科學、科學家、化學、生物學等(Koballa & Crawley, 1985)。 Munby (1983)分析有關科學相關態度的文獻，其中屬於「對科學的態度」的內涵有：（一）對科學生涯的態度( Attitudes to science careers )：包括科學生涯的偏好和科學方面的職業興趣……等；（二）對科學教學的態度( Attitudes to science instruction )：包括科學教學、科學學科的偏好、科學興趣與科學活動、對科學或特定科學科目的態度…… 等；（三）對科學本身的態度( attitudes to science itself )：包括喜歡科學的程度，喜歡學習科學的程度……等。由上面學者之論述可以發現學生喜歡科學的程度、喜歡學習科學的程度、對科學的興趣……等層面可以視為學生「對科學的態度」，本研究採用「對科學. 11.

(23) 的喜愛」定義為「對科學的態度」中對科學感到有興趣或覺得有樂趣……等情感層面，以及覺得科學是有學習價值的，而其態度對象就是自然科學。本研究探討學生「對科學的喜愛」，其對象是自然科學，必須要釐清自然科學的內涵為何，也就是教師平時在教學時都教些什麼，讓學生產生喜歡或是不喜歡的情感表現，以下從學生喜歡的內容和不喜歡的內容來介紹。（一）學生喜歡的自然科學內容 Ebenezer 和 Zoller (1993)研究指出有兩樣是教師在教室內會讓學生喜歡自然科學的事情：1. 學生導向的實驗和探索活動；2. 學習可以應用在實際情形的科學相關議題與日常生活有關的科學概念。這兩點分別敘述如下： 1. 學生導向的實驗和探索活動張惠博（1993）認為讓學生學會探究知識應該和教授學生科學知識一樣重要，甚至更為重要。科學教師應該鼓勵學生勇於思考、發問、假設、找到方法、實驗、預測、數據收集、整理、尋求解釋、應用，而不僅僅是要求學生背誦學習內容，熟稔解題技巧，或以考試滿分為學習目標。上述學生應學習的知識為常見之科學方法，王美芬和熊召弟（1995）認為科學方法是「釣魚」，科學概念是「魚」，西方有句俗諺為「給他魚吃，不如教他釣魚」，學生在學得釣魚的方法後，就可以長期自行獲得不同的魚，也就是可以學會探索知識的方法。但是，這種探究知識的方式往往過於複雜，教師們常用層次較低的實驗教學法，也就是「食譜式」的實驗教學法，學生們只需依照實驗步驟，就可看到結果。雖然此種方法可能讓學生陷入知其然而不知其所以然的窘境，可是在國民中學階段，培養學生「動手做」及產生對科學的興趣或是較正向對科學的喜愛也是十分重要。Myers 和 Fouts (1992)也認為提供更多動手做的活動，能提升學生的學習興趣。學生能自己動手做實驗是學生喜歡科學的原因之一，學生藉由操作實驗接觸到平常只能在課本上看見的科學現象，對於這些平常不甚瞭解的奧秘，在實. 12.

(24) 驗結果揭曉的瞬間，學生通常是十分興奮的，這種讓學生親身經歷而獲得的科學知識讓他們能學得更踏實，也更容易理解。實驗活動往往也能激發學生對科學的正向態度（莊嘉坤，1995）。 Fraser (1978)的研究指出，學生在有實驗資源的課室環境，有較積極的態度，增加類似的學習環境，可以讓學生更加喜愛實驗方法。蘇毅生和黃台珠（1999）研究顯示教師所經營出來的實驗室環境氣氛對學生情意目標的學習影響甚多，並可以顯著的預測學生所擁有之對科學的喜愛。由此可以發現實驗的環境可以讓學生更加喜歡自然科學。自然科學與社會科學不同的特點，就是自然科學中有許多現象可經由適當的安排操作而重複發生，因此這些用來證明學說、定理甚至假設的實驗活動，在自然科學的教學內容中就顯得十分重要了（李濟國，2001）。吳淑娟和段曉林（2000）研究指出示範實驗或實驗活動，可以使得整個教室的氣氛變得比較輕鬆，對於正值青春期的學生來說，可以活動筋骨、可以玩、較沒有正常課室的束縛，這些為滿足學生學習相當重要的原因。鄭宜真（2003）也認為學生覺得實驗課比一般講述式的教學方式來的有趣且更有吸引力。 2. 學習可以應用在實際情形的科學相關議題與日常生活有關的科學概念 Reiss (2004)研究發現學生希望在學校的科學課中能學習到在生活上較實用的知識，有學生說：「當你燃燒某種金屬時，會產生什麼顏色？這根本是不切實際的！」可見學生不喜歡去記憶些不實用的知識，而是喜歡能實際應用在生活上的相關的知識。莊嘉坤（1995）認為教師用來教學的科學教材，在發展過程中需融入生活化的特色，才不容易讓學生感到枯燥乏味，以至於沒有學習的興趣。自然科學的內容往往是與日常生活相關的，潘音利（1982）調查國中生對物理的學習興趣及學業成績發現，學生喜歡物理和生活有關的理由比例最高。 Simpson 和 Troost (1982)認為如果學生在科學教室中發現所學與日常生活相關，. 13.

(25) 他們會更加的願意去學習科學或是選修更多的科學課程，當他們成人後，也會支持更多的科學相關政策或是關心科學相關的社會議題。在 TIMSS 2003 調查中，「我認為學理化對我的日常生活有幫助」這項問題的同意人數高達八成 (79%)，顯示學生認為學好自然科學對於日常生活的重要性非常強烈。由以上論述可知，自然科學課程中的實驗部分，對於學生來說是有很大的吸引力，不論是因為這種方式異於平常的聽講而可以親自動手做，或是從平常的板書轉變為實際的奇妙現象，抑或是不用對著課本孤軍奮戰，可以和同學一起活動……等，都是實驗課可以引起學生對科學的喜愛的地方。另外，自然科學內容生活化的部分，也可以有效的引起學生的興趣。. （二）學生不喜歡的自然科學內容現在的自然科學課很少讓學生去探索自然，擴展對自然的好奇心；讓學生對問題自行舉出合理解釋，去設計解決方法來驗證解釋是否有效。現今的自然科學內容多為講述課程，學生對於此種方式不會產生好奇，自然難以喜歡科學 (Yager & Yager, 1985)。 Reiss (2004)認為學生在學校學習自然科學時，接受到太多或不適當的測驗，那麼將會對自然科學失去學習的熱誠。El-Sabban (2008)認為學生可能覺得科學課程是與自己無關的、沒有任何意義，或是一種沉重負擔，因而無法在科學相關科目上發展出興趣。Yager 和 Yager (1985)認為學生無法從科學的問題中獲得成就感以及好奇心，且學校所學到的科學知識對於未來科學職業選擇方面提供很少的資訊，以至於學生對於科學職業並無太多的認識，有可能因而對科學提不起興趣。Lazarowitz、Baird 和 Allman (1981)認為學生會覺得科學是不實用的而不喜歡它。在自然科學的理化科目中，很重要的一個部分就是有計算的部分和符號的部分，也就是說學生必須要有基本的數學計算能力與圖形表徵能力。潘音利. 14.

(26) （1982）認為考題中計算所佔的百分比不能佔太高，否則會壓低學生的成績；或是考題中至少要有一題可以直接帶公式得到答案的題目，以挽救學生對於計算的恐懼，避免因為計算能力而影響到學生的學習興趣。在自然科學的學習中我們會學到並運用許多的符號或代號，使用符號或代號系統相互溝通可以不受生活語言的限制，因此符號系統可以提供特定理論的一種簡潔有力的表示方式，例如萬有引力公式、氣體反應方程式……等(Malvern, 2000)。但在學生學習過程中，除了要瞭解科學概念，又要將它轉化成符號型式，許多學生在接觸時會有不適應的現象，此現象很有可能造成學生不喜歡自然科學。另外，實驗或許是有趣的，但有些複雜的實驗用品，或是擔心打破或用壞東西，甚至無法得到合理的實驗結果與數據，也有可能讓學生無法放膽操作，以至於不喜歡自然科學（鄭宜真，2003）。 Ebenezer 和 Zoller (1993)研究指出學生對於教師在教室內會讓他們不喜歡科學的事情如以下所述： 1. 大量的板書或筆記 2. 根據要回答的問題去閱讀教科書 3. 記憶的內容多於瞭解的內容總結以上文獻可知較複雜抽象的概念、艱難的計算部分、以及過多需要記憶背誦的內容，還有學生覺得學到與自己無關的知識、學習內容與未來生活沒有關係…等，都會讓學生不喜歡自然科學。本研究所探討的對科學的喜愛所指的自然科學，就包括了上述自然科學的內涵。. 15.

(27) 第二節. 學生在 TIMSS 2007「對科學的喜愛」指標之表現. 本節介紹 TIMSS 1995、TIMSS 1999、TIMSS 2003 與 TIMSS 2007 研究中用來測量學生對科學的喜愛之指標，以及我國學生在這些指標的表現，並與其他 TIMSS 參與國的表現作比較。在 TIMSS 2007 研究中，學生對科學的態度由兩個指標來測得，分別是一、學生對科學的正向情感( Students’ Positive Affect Toward Science, [PATS] ) PATS 是在調查學生對科學的感覺(Martin, Mullis, & Foy, 2008)；此項由三個問卷題目組成，分別是：（一）我喜歡學自然科學（二）自然科學很無趣（三）我喜歡自然科學二、學生對科學的評價( Students’ Valuing Science, [SVS] ) 學生對科學的評價可以說明為「如果學生覺得科學的成就對他們未來的教育和工作有幫助，學生才有可能被自然科學的內容所吸引，以及被激發出更大的動機去學習(Martin, et al., 2008)」； SVS 就是在測量學生對科學的評價，此項由四個問卷題目組成，分別是：（一）我認為學自然科學對我的日常生活有幫助（二）我需要用自然科學去學習其他學科（三）我需要學好自然科學以進入我心目中理想的學校（四）我需要把自然科學學好才能得到我想要的職業 IEA 將 TIMSS 2007 的參與國分為兩類，第一類為將生物、物理、化學、地球科學視為單一學科（自然科學）的國家，共計有 29 個參與國，我國屬於此類；第二類則是將生物、物理、化學、地球科學分別視為單一學科的國家，共計有 16.

(28) 19 個參與國(Martin, et al., 2008)。另外，TIMSS 將學生對此兩項指標的回答情形分為高( High )、中( Medium )、低( Low )三個層級，詳細計量方式如附錄一，以下分別說明我國學生在這兩項指標中較高層級的回答情形：一、學生對科學的正向情感此指標在 TIMSS 2003 並未列出，在 TIMSS 2007 中，我國在較高的科學正向情感( High PATS )這項人數百分比列為參與國倒數第二，僅僅勝過韓國，且與 TIMSS 1999 相比，較高的科學正向情感人數百分比下降了 22%（表 2-2-1）。值得注意的是，日本與韓國雖然皆敬陪末座，但他們在 High PATS 指標與 TIMSS 1995 或 TIMSS 1999 相比有顯著進步。. 表 2-2-1 「較高的科學正向情感」前三名國家與後三名國家之人數百分比（修改自 Martin 等人，2008，p.174）較高的科學正向情感（High PATS）國家. 與 1999 與 1995 國際科學比較比較成就排名 %（S.D.） %（S.D.）. 人數百分比. 平均成就. %（S.D.）. （S.D.）. 突尼西亞. 88（0.8）. 447（2.1）. 1（1.1）. ─. 34. 波札那. 84（0.8）. 370（3.1）. ─. ─. 46. 哥倫比亞. 83（1.2）. 419（2.6）. ─. 3（1.7）. 39. 國際平均. 65（0.2）. 476（0.7）. ─. ─. ─. 日本. 47（1.1）. 574（2.2）. 1 （1.8） 3（1.7）↑. 3. 臺灣. 40（1.3）. 597（3.9）. -22 （1.7）↓. 2. 韓國. 38（1.1）. 586（2.4）. 8 4（1.7）↑ （1.5）↑. ─. 4. 註：1. 「↑」表示 TIMSS 2007 人數百分比上升達顯著；2. 「↓」表示 TIMSS 2007 人數百分比下降達顯著；3. 平均成就共有 48 個參與國進行排名。. 17.

(29) 二、學生對科學的評價此指標在 TIMSS 2007 中，我國在較高的科學評價人數百分比為參與國倒數第三，比義大利和日本略高（表 2-2-2）。與 TIMSS 2003 相比，人數百分比並無顯著差異。在 High SVS 指標中，日本雖然墊底，但與前一屆相比有顯著上升。. 表 2-2-2 「較高的科學評價」前三名國家與後三名國家之人數百分比（修改自 Martin et 等人，2008，p.181）較高的科學評價（High SVS）人數百分比. 平均成就. 與 2003 比較. %（S.D.）. （S.D.）. %（S.D.）. 迦納. 92（0.8）. 311（5.0）. 阿曼. 91（0.5）. 429（2.9）. ─. 36. 約旦. 88（0.9）. 491（3.5）. 2（1.1）. 20. 國際平均. 66（0.2）. 471（0.7）. ─. ─. 臺灣. 35（1.0）. 588（4.8）. 2（1.4）. 2. 義大利. 34（0.9）. 512（4.5）. 1（1.2）. 16. 日本. 26（0.8）. 576（3.3）. 5（1.1）↑. 3. 國家. 6（1.2）↑. 國際科學成就排名 48. 註：1. 「↑」表示 TIMSS 2007 人數百分比上升達顯著；2. 平均成就共有 48 個參與國進行排名。. 由上面兩項 TIMSS 的指標可以看出，我國在 TIMSS 2007 這兩項指標的人數百分比(PATS：25%、SVS：31%)與國際平均有一段差距(PATS：65%、SVS： 66%)，更遑論與前三名的國家比較了；雖然我國學生在科學成就上表現傑出，但在對科學的喜愛這方面，還有很大的進步空間。但是，學生擁有較高對科學. 18.

(30) 的喜愛的國家，科學成就排名明顯偏低（最高為約旦 20 名、迦納為最後一名），這些國家的教育方法如何讓學生不論學習成就高低，依然可以喜歡科學，值得我們探討。另外觀察較高的科學喜愛指標可以發現，排行末三名幾乎不離臺、日、韓三國（韓國在「較高的科學評價指標」中為倒數第四），三個亞洲國家對科學的喜愛雖然偏低，但是鄰近的日本和韓國在不同的指標中都有進步，反之，我國不是停滯不動就是顯著下降。張俊彥（2008）在聯合報的報導中指出，國外學者認為亞洲這種現象是文化造成的，可能因為東方文化注重的是謙虛，再加上學得好需要花很多力氣，學習過程不見得都是快樂的。這種現象很可能受到了東方傳統的儒家文化影響，學生們較為內斂，不善於表達出自己的情感，也有可能是這三國的考試壓力都非常龐大，造就學生不喜歡科學卻被壓榨出高成就的現象。林福來（2008）在中國時報的報導中指出，很多國家在小學階段沒有考試，我們卻是小學就開始考試，形成台灣特有的考試文化。在我國的文化中。當學生考九十分，家長會問：「那你其他十分跑到那裡去了？」或是「班上有幾個人考滿分的？」西方學生考九十分，家長會說：「考得太好了！」這就是東西方文化的不同和家長嚴格地要求所帶給學生的壓力。導致台灣學生即使考九十分，還是覺得自己的表現不夠好，自信心不足。上述說明可以解釋我們在 TIMSS 成就表現高，但學生對科學的喜愛卻是普遍低落，因為好的表現常常得不到應有的回饋，亦或是學習壓力太大，久而久之就造成了現在這種結果。. 第三節. 「對科學的喜愛」相關之因素. 本節說明與學生對科學的喜愛之相關因素有哪些，並舉出相關之研究，以及. 19.

(31) 學者對於這些變項之看法。學生喜愛科學之相關因素究竟有哪些？學者們的論述並不一致，已有的研究顯示可歸類為自我效能、家庭背景、教師、學習環境、同儕、性別……等變項（龍麟如，1996；Germann, 1988; Osborne, et al., 2003）。 Haladyna、Shaughnessy 和 Olsen (1979)將學生對科學學習的態度分為五個變項，且以 Y= F [ T, S, I, SE, H ]來表示，Y 代表學生對於科學學習的態度；[ ] 內表示會影響學生對科學學習的態度之因素；分別有： T：教師變項( Teacher variables )； S：學生變項( Student variables )； I：教學的品質( Instructional quality )； SE：學校和學習環境( School and learning environment )； H：家庭與父母( Home and parents variables )。 Haladyna 和 Shaughnessy (1982)分析美國 60 到 80 年代 49 個對中學生對科學的喜愛之研究，發現學生對科學的喜愛受到教師、學生和學習環境三大變項影響，教師變項包括：教師課堂的實際表現、教師個人特質和教師對科學的喜愛；學生變項包括：年齡、性別、家庭背景和社經地位等變項；學習環境變項則以教室情境為主，例如：滿意、冷淡、喜愛、目標導向……等因素，且這些因素主要受到教師的影響。他們將上述三個類別畫成一個模型（圖 2-3-1），並分為外在的( Exogenous )和內在的( Endogenous )因素，外在的因素是在圖 2-3-1 正方形外面，它是學生在學習過程中無法改變的，且不會直接影響學生求學 ( Schooling )過程的變化。例如：學生性別、家庭社經地位、家庭遷徙、教師年齡、學校建築。內在的因素則是在圖 2-3-1 正方形內，它是可以被操弄的變項，會影響求學的過程，也可能直接或間接影響學生對科學的喜愛。他們認為教師和學習環境特別容易影響學生對科學的喜愛，學生可能因為教師和學習環境的改變而產生正向的態度，教師也會影響學生和學習環境，而三種變項都會直接. 20.

(32) 影響到學生對科學的喜愛(Haladyna & Shaughnessy, 1982)。上述研究最大的不同為 Haladyna 等人(1979)提出了五個變項是「教師 ( T )」、「學生( S )」、「教育的品質( I )」、「學校和學習環境( SE )」、「家庭與父母 ( H )」；Haladyna 和 Shaughnessy ( 1982 )將上述五個變項中的「學生( S )」和「家庭與父母( H )」合併為「學生」，「教師( T )」和「教學的品質( I )」合併為「教師」，「學校和學習環境( SE )」改稱為「學習環境」，又將三大變項區分為外在的與內在的變項。本研究依據 Haladyna 和 Shaughnessy (1982)的定義作為理論架構，將探討外在因素中的學生變項，包括學生的「性別」、「家庭社經地位」，與內在的學生變項，學生的「自我效能」、「家人對學習自然科學的支持」，與內在的教師變項，本研究為「科學教師的支持」，還有內在的學習環境，包括「學習環境氣氛」與「同儕互動」，合計七個變項，第三章研究設計有上述變項之關係圖。. 外在的( Exogenous ). 內在的( Endogenous ). 學習環境. 學習環境. 教師. 教師. 學生. 學生. 學生對科學的喜愛. 圖 2-3-1 影響學生對科學的喜愛之變項( Haladyna & Shaughnessy, 1982, p.550). 21.

(33) 根據以上之討論，分別介紹與學生「對科學的喜愛」之相關變項，分為：一、內在的變項 (一) 自我效能 (二) 家人對學習自然科學的支持 (三) 科學教師的支持 (四) 學習環境氣氛 (五) 同儕互動二、外在的變項 (一) 家庭社經地位 (二) 性別. 一、內在的變項 (一) 自我效能 Bandura (1977)將自我效能定義為：「個人能否成功執行一特殊行為，以獲得確定結果之信念」。換句話說，就是個人在特定情境下，是否能成功完成工作之能力知覺與判斷。Bandura (1986)主張自我效能會影響個人的表現動機，當個人覺得自己有能力完成工作時，其完成工作的動機也會愈高。學生的自我效能會經由學習活動而調整變化，學生的自我效能會影響學生的學習興趣(Bandura, 1993 ; Bandura & Barbaranelli, 1996)。 Bandura (1977)認為大部分的人對於自己想做的事，都知道如何採取正確的行動，但是這樣似乎還不夠，人們也應對自己所要做的事抱持信心，相信自身的能力能夠完成目標。楊淑萍（1995）認為自我效能是與外在環境及其他自我調適機制，與個人能力、經驗、成就表現產生交互作用的結果，自我效能是行為改變的決定因素，也是自我控制的一部分。 Simon (2000)認為學生覺得科學是否困難會影響到對科學的喜愛程度，自我 22.

(34) 效能高者，越容易覺得可以克服科學之困難。學者們研究發現自我效能與學生對科學的喜愛有相關(Akbulut & Looney, 2009; Beghetto, 2009; Liu, Hsieh, Cho, & Schallert, 2006; Plant, Baylor, Doerr, & Rosenberg-Kima, 2009)，且屬於中高相關( r = .46 - .60 )，本研究將其列入自變項之中。以下對於自我效能之來源與可能之影響做說明。 Bandura (1986)提出了四項自我效能的來源，分別是： 1. 參與活動之結果( Enactive attainment ) 參與活動之結果是最重要的來源，因為它是基於自身所建立起的有效經驗。個體參與活動獲得了成功的活動經驗可以提高自我效能，如重複的遭遇失敗則會減低自我效能；但是建立了高自我效能後，偶爾的失敗則不會造成太大的影響。 2. 替代性的經驗( Vicarious experience ) 個體不僅受到直接參與活動之影響，也會受到替代性（間接）的經驗影響。例如：觀察與自己相似的其他個體成功地完成某件事後，自己也認為可以完成，這樣就能夠提高自我效能。而觀察與自己能力相當的個體，在較不努力的情形下達成某種行為，則會減少自己的努力，就會降低自我效能。個體同時也需要依靠外界的間接訊息來評估自我效能，因為個體大部分的表現仍須參考社會的標準和同儕的水準來作判斷。 3. 言語的說服( Verbal persuasion ) 言語的說服意思是說：設法說服個體使其相信自身擁有可達成所追尋目標的能力。被成功說服者比較容意投入較多的努力去面對困難，試圖獲得成功，改善自身的技能，進而提高自我效能。但若非個體真實的能力，被說服的信念反而可能導致失敗和不信任說服者所言屬實，因而降低個體的自我效能。 4. 生理狀態( Physiological state ) 個體會依照自身生理狀態所傳遞之訊息來評估當下的能力，例如在壓力情. 23.

(35) 境下，生理狀態所引發的反應是易受傷的、呼吸急促的、緊張的、肌肉僵硬的，此類的生理反應可能會降低個體應有的表現與影響自我效能。知道自我效能之來源後，那麼自我效能如何對學生產生影響。Bandura (1986) 提出自我效能可能對行為、思想和情緒產生四種不同的影響，敘述如下： 1. 行為選擇( Choice behavior ) 日常生活中，個體隨時都會為自己所追求的行為，以及能持續多久的時間做決定。當個體評估此行為或活動超出自身能力時，通常會避免從事此項行為或活動，而評估與自己能力符合時，便會積極參與活動或是從事某項行為。當個體評估自己為高效能時，可以培養出積極參與活動的行為，導致個體能力的增長；反之，評估自己為低效能時，則會逃避參與可能提升潛能的活動。 2. 努力額度與堅持力( Effort expenditure and persistence ) 個體的自我效能會影響自身願意花多少努力額度，以及面對困難時可以堅持多久。高自我效能者會比懷疑自身能力者（低效能者）在面對困難時，投入較多的努力並堅持較長的時間。高自我效能者在學習某項工作時，不見得花很大的功夫去學習，但當學會某項工作時，會有較強的自我效能和花費更大的努力去瞭解和堅持達成更困難的活動。 3. 思考模式和情緒反應( Thought patterns and emotional reactions ) 個體對自我效能的評估會影響其在參與活動時的思考模式和情緒反應。低自我效能者在適應環境時會感受到較高的困難和懼怕，因而低估其應有的能力，並將注意力由「盡力全力以赴」轉向「承擔失敗的結果和可能面臨的災難」，也就是說個體將能量放在焦慮和擔憂上，反而忘記了應當要做的是「發揮應有的潛力」。高自我效能者則將注意力放在克服困境以及找尋問題解決的方式，兩者所產生的思考與情緒截然不同。. 24.

(36) 4. 人不是行為的預言家而是實際的生產者( Humans as producers rather than simply foretellers of behavior ) 自我效能可能增加或減少心理功能的品質。高自我效能者會訂定較高的目標並投入其中，即使失敗了也會歸因為自己不夠努力，不會影響自身認為可能成功完成工作的信念。相較之下，低自我效能者面對困難時容易放棄，遭遇挫折也容易找藉口搪塞，自己很難產生出可能成功完成任務的信念。學生的自我效能越強，他們可能考慮越多職業的選擇，學生展示出來的興趣越高，他們較能做好追求生涯目標的準備，學生也更能在學術作業上有所堅持和成功(Bandura & Barbaranelli, 1996)。另外，學生的自我效能會受到下列三種項度的不同，而產生不同的行為表現（楊淑萍，1995）： 1. 水準不同( Differ in level )：個體對自我效能的評估並不相同，例如在選擇作業時，有些人會將自己的水準限制於簡單的作業，有些人會挑選複雜的作業，這些會造成個體評估出不同的自我效能。 2. 普遍性不同( Differ in generality )：有些人根據特定的( Certain )活動來評估自我效能，此特定活動會影響個體對於自我效能的評估。 3. 強度不同( Differ in strength )：覺得自己能力較強的個體，遇到困難也能產生堅定的信念去克服，而覺得自己能力較弱的個體，就比較容易受到負面的經驗影響其自我效能。根據先前 Bandura (1977)對於自我效能的定義，必須針對某特定情境來探討，本研究所探討的情境為自然科學，因此要知道何謂科學自我效能。 Britner 和 Pajares (2006)認為科學自我效能是學生對於科學工作或活動有強大的信念能成功完成，且能努力地去完成科學工作或活動，當學生遇到困難時會堅持不懈，生理狀態會促使他們在遭遇阻礙時產生信心。且將科學自我效能. 25.

(37) 分為四個項度，分別為「熟練的經驗( Mastery experence )」，例如：在學期中的科學課得到好成績；「替代性的經驗( Vicarious experiences )」，例如：欣賞許多大人在科學上優秀的表現；「社會的說服( Social persuasions )」，例如：教師相信自己可以在困難的科學課中表現良好；「生理狀態( Physiological states )」，例如：科學令人覺得緊張與不自在。 Luzzo、Hasper、Albert、Bibby 與 Martinell(1999)將科學自我效能分三個項度來測量，分別是 1. 科學課程自我效能( Science course self-efficacy )；2. 對科學／科技的自我效能─教育的要求( Self-efficacy for technical / scientific fielde ─ educational requirement )；3. 科學職業的自我效能( Science occupational self-efficacy )。其內涵如下： 1. 科學課程自我效能：對於自己有能力去完成科學課程的信心； 2. 對科學／科技的自我效能─教育的要求：評估自己能完成科學領域所要達到的教育要求之信心，例如：考試及格； 3. 科學職業的自我效能：對於未來生涯從事科學工作之信心。綜合以上，本研究的科學自我效能為學生在面對科學相關工作時，能有成功完成之信念，以及遭遇科學課程上的困難時，能有信心去克服，還有覺得自己未來有能力從事科學的職業工作。. TIMSS 2007 也有測量學生的自我效能，稱為「學生對學習科學的自信 ( Students’ Self-Confidence in Learning Science, [SCS] )」，Martin (2008)認為不論學生多麼喜歡科學或是覺得科學可以幫助他們的生活，學生對於學習科學的自信還是會延伸至先前學習科學的經驗，學生很可能因為自己的學習能力不夠就認為這個科目是很困難的，SCS 就是在測量學生對學習科學的自信；由四個問卷題目組成，分別是：. 26.

(38) 甲、. 我在自然科學方面的表現通常不錯. 乙、. 對於許多班上其他的同學，我覺得自然科學比較難. 丙、. 自然科學不是我擅長的科目之一. 丁、. 與自然科學有關的事我學得很快. 我國在 TIMSS 2007 較高的科學自信指標中的表現為參與國中倒數第二，只勝過日本，與 TIMSS 2003 相比，雖然只下降了 4%，但是有達到顯著差異（表 2-3-1）。另一方面，韓國與 TIMSS 2003 相比有顯著的上升。. 表 2-3-1 「較高的科學自信」前三名國家與後三名國家之人數百分比（修改自 Martin et 等人，2008，p.187）較高的科學自信（High SCS）人數百分比. 平均成就. 與 2003 比較. %（S.D.）. （S.D.）. %（S.D.）. 國際科學成就排名. 突尼西亞. 70（0.9）. 457（2.2）. 1（1.4）. 34. 約旦. 64（1.5）. 511（3.6）. 7（1.8）↑. 20. 哥倫比亞. 62（1.4）. 434（2.2）. ─. 39. 國際平均. 48（0.2）. 492（0.7）. ─. ─. 韓國. 24（1.0）. 603（2.5）. 4（1.2）↑. 4. 臺灣. 23（1.0）. 619（4.0）. -4（1.4）↓. 2. 日本. 20（0.7）. 601（2.8）. 0（1.1）. 3. 國家. 註：1. 「↑」表示 TIMSS 2007 人數百分比上升達顯著；2. 「↓」表示 TIMSS 2007 人數百分比下降達顯著；3. 平均成就共有 48 個參與國進行排名。. 從 Badura (1977, 1986)的想法可以知道自我效能會影響學生的行為選擇，有可能影響學生「選擇」是否喜歡自然科學；學生的自我效能會影響對自然科學. 27.

(39) 的努力，經過努力後會影響學生能否學得自然科學的內涵，進而影響學生對科學的喜愛；自我效能也會影響思考模式和情緒反應，如果學生產生的是正向情緒，通常對於科學的態度也會是正向的。綜合以上，可以發現自我效能對學生喜愛自然科學是高相關，因此，本研究將討論自我效能與臺北市學生對科學的喜愛之相關情形。. （二）家人對學習自然科學的支持 TIMSS研究藉由不同的項目來調查學生的家庭背景( Home background )，分別有：家中藏書量、可用的書桌、計算機……等物品，父母親的教育水準，學生在家最常所說的語言，這些東西代表了家庭的社經地位；家庭背景會影響學生的學習及對教育的期望，學生如何利用課外時間也會影響到學生的學習情形 (Mullis, et al., 2005)。 Kremer 和 Walberg (1981)將學生的家庭背景定義為父母或監護人直接提供的環境，例如：社經地位、家中與科學相關的文件或設備，和父母對科學學習投入的關心。Talton 和 Simpson (1985)認為父母教育背景、社經地位和家庭資源對於青少年學生的態度和成就有影響。Simpson 和 Troost (1982)認為家庭背景會影響到學生校外時的科學學習，進而影響學生喜愛自然科學，像是家中科學書籍的數量，由此可見家庭背景對於學生喜愛自然科學的重要性。Koballa 和 Crawley (1985)認為父母親對孩子的態度、父母親對子女學習的關心程度與期望會影響學生「對科學的喜愛」。本研究將上述對於家庭背景的說法分為「家人對學習自然科學的支持」（內在的變項）與「家庭社經地位」（外在的變項）兩個部分來討論，在此先說明「家人對學習自然科學的支持」，「家庭社經地位」待外在的變項介紹。 Wright 和 Hounshell (1981；引自 George & Kaplan, 1998)認為在學校環境中，教師是影響學生最大的因素，而離開校園後，父母親扮演提升學生的科學興趣. 28.

(40) 之重要角色。父母親在親子互動中通常是扮演主動的角色，也可以藉此察覺學生的學習能力和技巧的發展，給學生合適的預期目標去發展，才不會造成學生太大的壓力，以至於厭惡科學(Rockwell, Andre, & Hawley, 1996, 引自 Papanastasiou & Papanastasiou, 2004)。Talton 和 Simpson (1986)研究指出家人對學習科學的支持可解釋 13%學生「對科學的喜愛」之變異量。當家長顯示出對於學生在學校所學的事物是沒有興趣的，那麼可能會給學生一種教育是不重要的訊息(Warner & Curry, 1997)。這就是父母沒有給予學生教育是重要的這項訊息，導致學生與在校時獲得的資訊有所矛盾，學生會覺得無所適從，也可能導致學生因而離開校園(Astone & McLanahan, 1991)。 George 和 Kaplan (1998)認為父母親可以藉由鼓勵學生參與相關的科學活動，像是閒暇時參觀科學博物館、動物園或相關科學展覽，以及參加與科學相關的營隊，進而培養學生對科學正向的態度。Simpson 和 Troost (1982)認為父母親對學生投入的支援也會影響學生對科學的喜愛，例如對自然科學家庭作業的幫助，除了父母的影響，兄弟姊妹對於學生喜歡自然科學也是重要的，例如：與家人一同收看科學節目，假期到海邊或山上旅行，這些與家人的互動都會讓學生對於科學有不同的感受。吳淑娟和段曉林（2000）指出家人對學生的學習影響有兩點： 1. 多數學生的學習目標是以好的自然科學成績取悅父母，拿到好的自然科學成績不但可以勝過同學，也能向父母親和他人證明自己的能力，顯示自己其實並不笨。如此只要將老師所歸類的結果、重點記憶起來，在一般的考試已經足夠，所以學生就會比較不注意學習過程中情意的培養。 2.學生們認為雖然坐在教室上自然科學課不舒服、無趣，但比起接到曠課通知單、或是完全不聽課而考出太離譜的成績而遭家人責罵，倒不如乖乖待在教室，痛苦比較小、麻煩也比較少。且大多數學生學習自然科學最主要的動機，是得到好的自然科學成績，才能贏得父母親的歡心。. 29.

(41) 根據這兩點敘述，可以發現學生的高成就可能只是想證明自己、取悅家人，抑或是明哲保身，不一定是自身對科學的喜愛。總結以上論述，學生「家人對學習科學的支持」會影響學生對科學的喜愛。家人對科學的支持包括了家人對於學習自然科學提供的幫助和互動，以及鼓勵學生參加或是全家一同參與科學相關活動，且學生會因為父母親的因素而產生學習動力以至於喜愛自然科學。. （三）科學教師的支持 Schibeci (1981)研究發現多數科學教師認為教學目標中的認知領域比情意領域還重要，容易忽略學生情意部分的學習，教師的教學是影響學生學習興趣提升或減弱的主要因素。 Koballa 和 Crawley (1985)認為教師的教學方式會影響學生對科學的喜愛。 Wubbels 和 Levy（1993；引自吳坤璋、黃台珠、吳裕益，2005）認為師生間良好的互動可以提升學生對科學的喜愛。莊嘉坤（1995）研究指出學生往往會因為對科學教師的正面評價，而喜歡自然科學；也可能因為對科學教師的負面評價，造成學生不喜歡自然科學。由上述文獻可以看出教師對於學生喜愛自然科學是有影響的，那麼教師要如何讓學生能喜歡自然科學，或是如何當一個能提升學生科學興趣的好老師。 Simon (2000)認為好的教學必須有好的教師來達成，好的教師必須對相關科目有熱誠，且願意付出額外的課餘時間，與學生討論科學、職業或是個人的問題。 Myers 和 Fouts (1992)認為教師要能關注每位學生，和提供應有的支援 ( Supportive )與交流互動。張春興和林清山（1989）認為，假如一位教師在教學過程中能做到以下兩點，那無疑是位好老師： 1. 可以引起學生的學習動機，學生們上課注意聽講，課後認真完成教師交代之. 30.

(42) 作業，即使遇到困難，也願意努力去克服； 2. 在該科目的學習活動中，學生不但能學到應得的知識技能，更能培養出對該學科深厚的興趣，即使該學科結束後，仍會自動自發地追求相關知識。但有教學經驗的教師都可以體會，引起學生的學習動機不是那麼容易；要進一步培養學生自行求知的興趣和熱忱，是更加地困難。莊雪芳和鄭湧涇（2002）也有相似看法，他們認為教師如果能運用合適的教學方法和策略，有效提高學生科學成就，也就能提升學生對科學的喜愛，進而促進學生日後對科學學習的興趣與積極的態度。在自然科學教學中，教師們都瞭解培養學生對自然科學的興趣是非常重要的，學生對於學科內容有興趣，才能引導出學生對科學的正向態度，但教師往往忽略了這件事（莊嘉坤，1997）。如果學校教材安排無法引起學生對科學知識及大自然各種現象之好奇與興趣，不僅學生會覺得學習是無意義的，而且會浪費不必要的時間精力。相反地，學生若能被激發出學習科學的興趣，則其對科學的態度也會較為積極，如此對學生的學習成果及科學能力的自我概念都會有促進的效果（楊龍立，1995b）。學生自入學後，每天都會與不同的教師接觸，教師對學生的期望透過師生互動與教學活動來傳達，因此教師對學生的人格、自我概念、成就動機以及學業成就，有著非常深遠的影響力。為了避免教師期望太高造成學生產生過多的壓力與挫折，以及期望過低造成學生學習怠惰或意志消沈，教師對班上學生應有合理的期望水準，以激發其學習動機與努力的熱忱。因此，教師對於學生的學習情形必須更加注意，不可施加過多的壓力，學生才不會討厭這一門學科（林啟超，2007）。另外，Lazarowitz、Baird 和 Allman (1985)認為學生會因為教師沒有教會自己任何東西，或是把東西教的太難了，以及除了講課之外沒有其他活動而不喜歡自然科學。. 31.

(43) 教師對於學生是否喜歡科學的影響，最直接的就是教師的教學方法，教師能多注意學生喜歡的部分，發展不一樣的教學方法，能有效提升學生對科學的喜愛。Myers 和 Fouts (1992)認為教師可以嘗試提供更多與學生相關的主題，並鼓勵學生投入活動中，或是使用更多合作學習活動促進學生與學生間的互動，還有提供多樣化的教學策略來改善學生對科學的喜愛。Simon (2000)認為多變化的教學策略，與不一樣的學習活動可以引起學生的學習興趣。這裡所提到的多樣化的教學策略就是指教師應使用不同的教學方式來改善教學，進而提升學生的學習興趣。我國以不同的教法來增進學生對科學的喜愛之研究有很多，像是主題式教學法（朱正誼，2002；林世娟、何小曼，2002），採用合作學習的方式（曾逸鳴， 2004），在課程內加入科學史（王唯齡，2004；邱明富，2002；徐錦美，2005；喬莉莉，2004；楊燕玉，2001），使用創造思考教學（鄭旭泰，2003），以科學故事電子繪本融入教學（林月菁，2006），或是以遊戲教學或是趣味的科學活動的教學方式（宋秀芬，2007；柯虹如，2006），上述研究都指出使用不同的教學方法對於提升學生對科學的喜愛有幫助。綜觀以上，本研究教師對學習科學的支持可以視為教師對學生學習科學提供的支援，包括給予的關心、鼓勵……等，以及教師所設計用來提升學生對科學的喜愛的活動. （四）學習環境氣氛學習環境會讓學生喜歡自然科學，但學習環境的內涵十分複雜，以下分別介紹不同學者之說法。 Talton 和 Simpson (1987)將教室環境分成六個部分，分別為「科學教室的情緒氣氛」、「科學課程」、「科學教室的物質環境」、「科學教師」、「在科學教室中的其他學生」和「朋友對科學的喜愛」，且教室環境可以預測 56-61%學生對科. 32.