STS教學策略與生活科技課程STS教學活動設計

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STS 教學策略與生活科技課程 STS 教學活動設計

*_鄭竣玄 *_{台灣師大工業科技教育系碩士班}

壹、前言

STS（Science-Technology-Society）教學主要的教育觀念為促使學生能將學校所學得的科學、科技、社會三方面的知識，整合後運用在日常生活或工作中。所以 STS 教學主要目標為：在以議題或問題(problems)為中心的架構下，強調個人以及社會目標的交互作用，並著眼於培養適合現代社會的現代公民(蘇宏仁， 1996)；圖 1 為 STS 教育的本質，而科學、科技、社會三者與學生之間的關係也如圖 1 所示。由此圖可以了解科學、科技、社會三者之間的關係是互動的，學生除了分別學習各領域之外，並且需要進一步的了解三者之間的關係，而且把它能應用出來(李大偉，1996)。例如在懷俄明州一所高中所開設的 STS 課程「Energy and Us」(能源與我們)裡，學生從很多角度來探討能源，他們分析各種發電廠的位置，也分析各種發電廠的內部能源轉換、需要、條件和利益。這些學生還進一步探討能源在製造、包裝和運輸材料上的轉換過程，著眼於能源方面的課題、法規、構想，使得學生對於能源和能源消費有相當的認知(李隆盛，1996)。

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中，而新課程的目標強調課程統合與教材統整。在此背景之下，學生的學習已經不再只是單科的縱向學習，而是跨領域的橫向學習。在面對變化快速、多元化的社會時，各自獨立而分隔的學科學習，已經不足以滿足人們在生活以及工作上的需求，因而多元學科或科技整合式的課程設計就開始被重視，而科學---科技---社會(STS)的策略(approach)及學程(program)正是近二十年來美國、英國學校教育課程設計的新方向(李大偉，1996)。

貳、STS 教學策略與實施方式

(一)教學理念 STS 教學策略就是一種以強調科學、科技、與社會之間的交互作用的教學。為因應現今社會科技進步的潮流，無形之中，社會與科技、科學間的關係密不可分，所以要培養學生不但具有科技素養與科學概念，還要能與學生相關的生活與社會議題為教材，並且要促使學生參與社區活動與地方結合，而這種趨勢正好符合 STS 的教學理念。由此可知，STS 的教學是在培養學生具有解決問題、批判思考、作決定與探究的能力，並且要有正確的價值觀、社會觀與世界觀(陳文典，1997)。所以，STS 科際整合的理念正符合時代的趨勢，因為 STS 的課程設計是把科學、科技與社會的學習以日常生活的需要以及社會問題解決為目標，作橫向的聯結，達到多向度學習的目標。圖 2 顯示了科學與科技以及它們所連結的教育目標之間的關係。所以 Graham 認為 STS 教學應包含：社會問題及議題、科技的過程與發明、科學概念與原理、決策的下達與問題的解決等四項(引自蘇宏仁，1996)。

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STS 教學是以學生過去的經驗為依據，以現實世界中的議題或人們所關心的事情為焦點，讓教師創造各種方法以幫助學生了解概念與科技過程，並利用可以獲得的資源，以個人或小組的方式來進行學習與解決問題，並引導學生從生活以及傳統訓練相連接的世界中，通往科技的世界(Yager,1994)。圖 3 就是 STS 之教學流程圖。

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（二）實施方式

Heath 和 Hickman 提出三種不同的策略，可將 STS 的內容帶入學校課程中，三種方式為(引自蘇宏仁，1996)：

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意即學校課程保持原有架構，只在適當的科目中引入有關科學、科技與社會的內容與議題，此種方式最大的好處在於，STS 議題能強化現存課程的整體性與凝聚性，所以容易被學校視為既定課程的一部分。但其缺點為難以抉擇該捨棄哪些已有的教材內容，而且融入式的策略也無法對 STS 主題作深入的探討。 2. 延伸現有課程單元就是收集、修正或創造一些新的單元模組，將其併入現有課程中，以供數星期或數月的教學使用。這種方式的優點在於有機會將 STS 議題作深入的研究，且較具彈性。缺點是若教學時間不敷使用時，教學成果會大打折扣。 3. 創立一個全新的課程即為達到教學目的而設計一學期或一學年的全新課程。此種科目的特色在於可以是科際整合或多學科合科的(multidisciplinary)。此種方式最大的優點是有機會發展一套具有深度、內涵，且又緊密、完整的課程，可充分探討科學、科技與社會三者之間的關係。除了這三種方式之外，Jarcho 還提出了另一種可能的做法就是發展出一套或一系列的模組，這些模組的教學時機可以跨越不同的年級(引自李大偉，1997)。

參、生活科技 STS 教學活動設計

在瞭解 STS 教學策略與實施方式之後，作者以生活科技課程中的運輸科技-「滑翔機」為主題，設計一個教學時間為八週的 STS 教學活動，使學生能夠從社會中有關飛機事件與主題引導到製作滑翔機的科學原理與相關科技概念，並讓學生瞭解社會、科學與科技的關係。如圖 4 所示為「滑翔機」STS 教學活動的學習流程圖。詳細的教學活動過程可參考附錄。

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肆、STS 實施之成效

STS 實施之成效在於學生接受過 STS 教學模式之後，在其科學知識、科技方法與概念運用，與對科學、科技有正面的態度以及創造力、問題解決能力等方面優於接受傳統教學模式之學生的表現。本篇從國外與國內兩部分來看 STS 教學

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之成效。（一）國外 Yager 曾列舉自 1988 年以來具有代表性的四個在中小學進行的有關 STS 教學研究計畫(此四個 STS 教學研究的實驗描述與對象如表 1 所示，其中研究四是以台灣地區學童為對象)之研究發現：與傳統以教科書為中心之概念組織的教學策略相比較，接受 STS 教學的學生在過程技能、運用科學、科技概念、創造力和增進對科學正向態度等方面有較良好的表現，而在科學概念獲得的方面，則兩者並無顯著差異(引自黃鴻博，1994)。表 1 Yager 等所進行的四個 STS 教學實驗研究研究編號研究一研究二研究三研究四

實驗主持者與年代 Yager, 1991 Yager, Tamir ＆Mackinnu, 1993

Myers, 1998 Yager, Tamir ＆Huang, 1991 STS 實驗對象層級 K-12 4-9 9 大學生 STS 實驗班級數 176 15 2 2 對照班級數 0 15 2 2 STS 實驗教師人數 176 15 2 2 資料來源：Yager and Tamir,1993。

在密西根大學實施的 STS 課程，也有相當不錯的成效，該課程是吸引新生進入密西根大學就讀的一種新課程，所提供的 STS 通識課程是在該校社會科學系的一種多學科的合科課程(multidisciplinary)，因為 STS 課程的良好成效，所以密西根大學又多開設了兩門與 STS 課程有關的課，分別為考古學與環境政策學 (Reynolds,1999)。 Penick 和 Yager(1993)為了了解在科學教育改革下，STS 教學對學生的教學成效，作了一個研究：以十二位教師為對象，比較其擔任教學的兩個班級(其中一班使用 STS 教學策略為實驗組，另一班使用傳統教學策略為控制組)之教學成

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學生，就是利用以議題或問題為出發點，鼓勵學生利用科學知識與科技概念來解決問題。 2. 傳統的科學概念課程無法增進學生的創造能力，因為教科書裡的結構化知識與內容限制了學生。 3. 以 STS 為主的教學策略比傳統教學策略更能引起學生對問題與議題的興趣，並能深入探討這些問題與議題的內容，但是教師在 STS 教學上必須更具有教學經驗與配合教學的教學方法。 4. 當教師對於 STS 教學模式有正面的態度與了解時，學生所提出的意見對於議題與問題就有良好的特性與獨特性，並且能引起學生對這些問題的反應。另外一個有關 STS 實施成效的例子：Iskander 在 1992 年也是探討 STS 教學模式，進行了一個研究，針對 12 個參加 1989-1990 年的 STS 師資培育計畫(Iowa Chautauqua program)的老師為對象，比較其擔任教學的兩個班級(其中一班使用 STS 教學策略為實驗組，另一班使用傳統教學策略為控制組)之教學成果，由前後測結果發現所評量的五個領域(概念學習、過程技能、創造力、概念運用、科學興趣)中，在熟悉基本科學概念方面兩組成效相當，而在對運用科學概念於新的情境中，表現對科學、科學老師、未來科學生涯有正面態度方面及在科學課堂上發問的能力、問題解決能力等方面，實驗組的學生都有較優越的表現(黃鴻博， 1994)。（二）國內在我國科學與科技教育課程中，越來越多有關 STS 的相關研究，並且也越來越重視 STS 教學策略的探討。許民陽、梁添水(2000)選取國小自然科四年級下學期的課程「磁場與磁極」單元，進行 STS 教學模式的設計與成效評估，並探討相關議題融入這些天象與時空概念教學的可行性。研究結果顯示：接受 STS 教學策略的學生，在科學概念與科學過程技能的學習成效明顯優於接受一般傳統教學的學生。並且在研究過程中發現，接受一般傳統教學模式的學生在標準化的教學模式下，現行教材的學習議題比較無法引起學生主動學習的意願，學生關心的議題或對於好奇可能不是課本所提的概念。魏秀蓮(1998)為了探討 STS 教學模式應用於國小科技教育之成效，進行了一個實驗研究，針對國小六年級的兩個班級(一班為實驗組進行 STS 教學，一班為

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控制組進行傳統模式教學)進行為期六週的教學實驗。研究結果發現實驗組學生在解決問題能力、創造力皆優於控制組之學生，但是在科技素養之教學成效上兩組學生並無顯著差異；並且在其教學實驗的研究結果顯示，在國小科技教育課程實施 STS 教學，可以增進學生的學習興趣，並具有可行性。楊雅玲(1999)以國小五年級 34 位學生為樣本，運用錄影、錄音、筆記等方式記錄課堂的活動，分析教學活動是否符合 STS 教學模式，運用「國民中小學九年一貫課程綱要之自然與生活科技分段能力指標」來檢視學生的各項學習成就，以期發現 STS 模式的教學對學生學習成效的影響。並經由學習實況之記錄與分析發現：與生活有關的主題式教學活動，容易引發學生的學習興趣。由於以問題的解決為考量，學生常做發散式的思考，引發出多樣的學習方向，教學中也因此需要各樣的社會資源來支持及引用。在這種學習氣氛中，學生具有主動性，積極投注學習活動，且其學習的發展具延伸性的探討。在這種學習活動中，每個學生都有表現其才能的機會，學生由探究的過程中，不僅獲得科學知識，也能運用科學與科技的方法去解決所遭遇到的問題。以上的 STS 教學研究不論國內、外均有相當良好的成效，顯示使用 STS 教學策略對學生的問題解決能力、創造力與學習興趣等皆有正向提升之效果。

伍、結語與建議

世界上許多國家在 STS 課程的規劃有個共同的特色就是：以「科學」教育為主體，而後在往科技與社會學的方面發展；而主題的選取仍以環境、能源、食品、道德等日常生活或工作相關的議題為主(李大偉，1997)。由此可知，STS 運動已經成為世界各國科技與科學教育的趨勢與課程發展的基礎。我國九年一貫新課程自然與生活科技領域內涵中包含了物質與能、生命與世界、地球環境、生態保育、資訊科技等的學習(教育部，1999)，其中包含了有關科學、科技與社會等多領域的學習，而且著重培養學生在面對多元化、快速變化的科技社會中，能從多向度來思考問題，並具備適當的問題解決能力與作決策的能力，而這些正好符合 STS 教學的本質；隨著九年一貫新課程的實施，科技教育正處於另一個新起

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依據以上對相關 STS 教學理念與成效的探討發現，最後，筆者提出以下幾點有關於生活科技教學採取 STS 策略之建議以供參考： 1. 落實 STS 教學理念於生活科技課程中由社會上相關議題所引導之教學，可提升學生學習興趣，而以學生為學習中心的學習方式，可讓學生自行學習到有關社會、科學與科技相關的知識與概念，進而將所學應用到日常生活中。 2. 跨領域的教學將有助於學生多向度思考問題九年一貫課程的實施，課程的目標強調課程統合與教材統整，使用 STS 教學能讓學生透過多領域的橫向學習，多向度的思考問題，並且培養學生創意思考與問題解決能力。 3. 學校可鼓勵教師採用 STS 教學，或開設 STS 選修課程學校可鼓勵生活科技教師或是自然科技教師採用 STS 教學策略來進行教學，或是專門開設 STS 的選修課程供學生選修。 4. 師資培育單位應加強對 STS 教師的培育，而教育主管單位能舉辦相關研習，以增進教師 STS 教學能力 STS 教學策略與一般傳統教學策略不同，這種以學生為學習中心，以社會議題為引導，教師必須要能事先完整地規劃整個上課的內容與掌握教學，因此，教師對 STS 教學必須有完整的瞭解，並且在其專業能力上做多方面的開發與準備。所以師資培育單位加強對 STS 教師的培育，而教育主管單位舉辦相關研習，以增加教師專業知能以及教學能力。

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參考文獻

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附錄：STS 教學活動設計---運輸科技

滑翔機製作

一、單元名稱：運輸科技

二、教學節數：8 週，共 16 節

三、教學目標：

1.了解運輸科技的意義、內涵、演進及發展趨勢。 2.了解與運輸科技相關的社會議題與內涵。 3.了解與運輸科技相關的科學概念與原理。 4.了解滑翔機的飛行原理。 5.了解滑翔機的基本構造。 6.培養學生創造思考的能力。 7.培養學生問題解決能力。 8.培養學生作資料收集及分析的能力。 9.製作滑翔機模型並探討運輸載具與系統。 10.培養學生測試、評鑑以及改進的能力。 11.了解運輸科技對人類、社會、文化及環境之衝擊與影響及所能採取適當的應變措施。 12.培養學生發揮團隊合作的精神。 13.瞭解「科學-科技-社會」之間的關係並且建立連結。 14.培養學生主題報告與利用相關資源的能力。

四、機器、工具和材料

本活動設計力求機器、工具之簡便，以及材料之簡單易得 1. 機器及工具線鋸機、美工刀、剪刀、鋼尺、銼刀、鉛筆等。 2. 實作材料保麗龍膠、白膠、珍珠板、白木條、巴爾伐木、透明膠帶、鉛片、黏土、壁紙、砂紙等。

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五、教學程序

時間主要教學內容第一週運輸相關影片欣賞、社會議題引導討論第二週運輸科技概說與介紹飛機飛行原理概述與介紹第三週紙飛機活動與氣箔實驗分組報告—相關社會議題探討與介紹第四週設計與討論滑翔機草圖，規劃製作流程第五週∼ 第六週滑翔機製作填寫學習歷程檔案第七週滑翔機測試與修正，並提出修改方案辯論會活動—針對相關議題第八週滑翔機比賽、展示製作過程心得分享

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六、活動程序

節次教師活動教學目標學生活動活動紀錄 0 材料尋找、請購及準備。 1 1.空中運輸科技相關影片欣賞。 2.引起學生學習動機。 1 填寫影片學習重點紀錄單影片學習重點紀錄單 2 1. 提出影片中相關社會議題，引發學生對社會環境與科技的關注，並讓學生提出問題。 2.以「如何以運輸科技改進交通」與「飛機飛行安全」引起學生學習動機與想法，並引導學生進入課程。 3.說明作業一：「近年來空難事件調查」，並於第四週第一節課，進行每組五分鐘的分組報告。 1,2,11 1.瞭解本單元課程主題。專心聽講，並適時發問。 2.小組分工與討論並且提出問題與意見（家庭作業）對近年來空難事件報告收集資料與分析資料近年空難事件資料收集整理表 3 1.運輸科技概說。說明運輸科技的定義、內涵演進（現況、未來、及影響）。 2.介紹飛機原理與概述。 3.探討科技與科學之間的關係。 2,3,4 專心聽講並做筆記 4 1.飛機相關科學概念與原理介紹。 2.進行科學原理探討（利用紙飛機活動、氣箔實驗等）。 3,4, 13 1.藉由小實驗學習飛機的飛行原理。 2.準備「近年來空難事件調查」報告，並且利用可獲得的資源作為輔助工具 5 1.小組進行「近年來空難事件調查」報告。 2.連結「科學-科技-社會」之間的關係。 2,8, 12,13, 14 1.上台報告 2.聆聽他組報告並且作重點紀錄 6 1.敘述問題、目標及限制：製作一個滑翔機（限制時間、材料、並說明評鑑標準）。 2.滑翔機本體分析（外觀造型、動力裝置、控制裝置、製造材料、機體結構）。 3.輸入資源分析（材料、工具機器、資訊、能源、資本、人、時間）。 4,5, 12 1.分析與研究。 2.定義教師所給之問題。 3.訂定出設計要點作初步構想，並思考可能遭遇之問題。 4.家庭作業：蒐集資料。思考所需材料與工具。熟悉與問題有關之因素、資源、限制。初步構想表

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7 8 1. 引導學生進行資料之整理、分類、篩檢及討論。 2.輔導未進入狀況的小組或個人順利進入討論及填寫。 3.引導討論及填寫。 4.提醒學生工作時間分配及製作程序安排之原則。 5.回答學生對材料與設備方面知識的疑惑。 6,7, 12 1.小組討論與分工 2.構思多種解決問題的方案（功能不同、材料不同、能源選擇不同、外觀創意不同）。 3.決定所要進行的方案 4.繪製出滑翔機草圖 5.準備製作滑翔機的材料資料分析表多種解決方案選擇最佳方案表開發設計工作表 9 10 11 12 1.準備製作過程中所須用到的工具與機器。 2.提醒學生操作上的安全衛生之注意事項。 3.幫忙解決學生實作上的技術問題。 9,12 1.依據設計草圖進行製作 2.紀錄製作過程中所遭遇到的問題。 3.製作完成 13 14 1.引導學生自我比較及評鑑。 2.引導學生批判思考，提出修正方案。 3.探討科學與科技對社會、環境與人類所造成的影響與衝擊。 4.利用辯論會方式，讓學生以科學、科技、社會三種角度來分析並討論議題。 10,13 1.測試、修正。 2.自我評鑑。 3.小組討論與發表意見分組辯論。從科學、科技、社會三種角度來看。表九、測試、評鑑與改進表十、學習反省紀錄表表十一、小組自我評分表 15 16 1.各組進行比賽 2.各組展示作品 3.教師評鑑外觀、創意、直線飛行距離、功能。 4.各組相互評分 5.課程總結 6.針對學生發表之意見及看法予以綜合評述及讚許。 10,12 1.準備比賽與展示。 2.注意老師的評鑑分析。 3.聽取他組的報告與學習他組的優點。小組互評表比賽結果紀錄表