國立台中教育大學科學應用與推廣學系
科學教育碩士學位在職進修專班碩士論文
指導教授：靳知勤 博士
國小高年級社會性科學議題教學成效之研究
—以「土石流發生」教學模組為例
研究生：胡芳禎 撰
中華民國九十七年七月
國小高年級社會性科學議題教學成效之研究
—以「土石流發生」教學模組為例
摘要
本研究設計一以「土石流發生」為主題之社會性科學議題（socio-scientific issues） 教學活動，並探討在此模組教學前、後，國小五年級學生對於主題課程的知識、學習信心程 度、小組合作學習技能、自然科學習動機、環境態度、非形式推理（informal reasoning） 能力的改變情形並瞭解學生對社會性科學議題教學之回饋情形。本研究採單一組前後測質量 並重資料分析，對象為台中縣豐原市R國小五年N班學生，班級人數為34人，時間共十五節課， 合計600分鐘。學生於教學前、後分別施以「土石流議題知識問卷」、「學習土石流議題的信 心問卷」、「小組合作技能量表」、「環境態度量表」、「自然科學習動機問卷」， 教學後 並填寫「課程回饋問卷」。其他資料的蒐集包括活動學習單、教學錄影、學生個別的半結構 性訪談、教師課後手札等。所有量表進行量化處理，所有質性資料亦皆予以整理、分析和歸 類，部分質性資料並做量化上的處理和考驗。主要研究結果如下：（一）社會性科學議題「土 石流發生」教學後，學生對於土石流主題課程之知識有顯著的成長。（二）社會性科學議題 「土石流發生」教學後，學生對解決「土石流」相關問題的能力、意向與信心是顯著提升的。 （三）社會性科學議題「土石流發生」教學後，學生之小組合作學習技能有顯著成長的。（四） 社會性科學議題「土石流發生」教學後，學生之自然科學習動機方面達到顯著提升的。（五） 社會性科學議題「土石流發生」教學後，學生之環境態度已有顯著性成長。（六）在社會性 科學議題「土石流發生」教學過程中，學生之非形式推理能力之面向增加且深度提升。（七） 學生認為課程對自己的幫助程度普遍大於自己對於課程的喜歡程度。最後由研究結果，本研 究提出幾項有關教學及未來研究的建議。 關鍵字：爭議性議題、社會性科學議題、抉擇、非形式推理The Study of the Teaching Effect on the Socio-scientific Issues
Instructed in the fifth grade of Elementary School
Taking the Teaching Model “the Occurrence of the Mudflows
and Landslides” for Example
Abstract
This study is to investigate and discuss the fifth graders’ transformation of the knowledge regarding the theme course, the degree of learning confidence, the cooperative skill of team work, the learning motivation of science technology, the attitude towards the environment, and the ability of informal reasoning before and after the teaching activity based on the socio-scientific issues, ”the occurrence of the mudflows and landslides,” and also to examine and understand the fifth graders’ feedback on the instruction of the socio-scientific issues.Quality as well as quantity data of the pre- and post-tests of the only group are analyzed in this study. The subjects of this study are 34 students of the fifth grade in one class at the elementary school in Fongyuan, Taichung County. The course span is fifteen periods, 600 minutes in all. The students are asked to fill in some pre- and post-questionnaires including “the questionnaires about the knowledge on the issues of the mudflows and landslides,” “the questionnaires about the learning confidence of the mudflows and landslides,” “the scales about the skill of team work,” “the scales about the attitude towards the environment,” and “the questionnaires about the learning motivation of science technology. In addition, “the questionnaires about course feedback” are to be completed after the teaching activity. Other data including the worksheets of the activities, the videotape recordings of the teaching, the interviews of semi-construction on the individual student, and the teacher’s manual scripts after each period are also collected. All of the scales are statistical analyzed. Moreover, all of the
other data are analyzed and classified while some of them are analyzed and tested statistically. The findings of the research are as follows:(1)The students’ knowledge of the theme course about the mudflows and landslides has increased obviously after the instruction on the socio-scientific issues, “the occurrence of mudflows and landslides.”(2)The students’ ability, intention and confidence in solving problems of “the mudflows and landslides” have risen apparently after the instruction on the socio-scientific issues, “the occurrence of the mudflows and landslides.” (3)The students’ skill in team work has improved obviously after the instruction on the socio-scientific issues, “the
occurrence of the mudflows and landslides.”(4) The students’ learning motivation in natural science have risen apparently after the instruction on the socio-scientific issues, “the occurrence of the mudflows and landslides.” (5)The students’ attitude towards the environment has grown apparently after the instruction in the socio-scientific issues, “the occurrence of the mudflows and
landslides.”(6)The students’ aspects in informal reasoning ability have increased and deepened after the instruction on the socio-scientific issues, “the occurrence of the mudflows and
landslides.”(7)The students think that the degree in the help of the course towards themselves is much more than in their likes to the course.Finally, based on the findings, some suggestions related to the teaching and future research are offered in this research.
主 目 次
中文摘要………
Ⅰ英文摘要………
III內容目次………
V附錄………
VI表目次………
VII圖目次………
X內 容 目 次
第一章 緒論 ... 1
第一節 研究動機與背景 ... 1 第二節 研究目的與問題 ... 2 第三節 名詞釋義 ... 3 第四節 研究範圍 ... 4 第五節 研究限制 ... 4第二章 文獻探討... 6
第一節 社會性科學議題的意涵與理論基礎 ... 6 第二節 社會性科學議題的教學模式與策略 ... 15 第三節 社會性科學議題教學成效之研究 ... 21 第四節 社會性科學議題與非形式推理 ... 23 第五節 總結 ... 27第三章 研究方法與設計... 29
第一節 研究對象及研究者背景資料 ... 29 第二節 研究方法 ... 30 第三節 研究架構 ... 31第四節 研究工具 ... 33 第五節 研究流程與步驟 ... 38 第六節 教學內容之設計原則 ... 41 第七節 資料蒐集與分析 ... 49 第八節 研究倫理 ... 54
第四章 研究結果與討論... 55
第一節 學生對主題課程知識變化之分析 ... 55 第二節 學生對解決「土石流」相關問題的能力與信心變化之分析 ... 68 第三節 學生小組合作學習技能變化之分析 ... 80 第四節 學生自然科學習動機變化之分析 ... 90 第五節 學生環境態度變化之分析 ... 105 第六節 學生在社會性科學議題教學過程中非形式推理之變化情形 ... 111 第七節 學生對社會性科學議題教學之回饋 ... 135第五章 結論與建議... 150
第一節 結論 ... 150 第二節 建議 ... 155參考文獻 ... 160
附錄 ... 168
附錄 A 「土石流發生」單元教學設計………168 附錄 B 學生活動學習單………176 附錄 C 「土石流發生」單元教學課程回饋問卷………205 附錄 D 「土石流單元」個別訪談半結構性訪談大綱………208 附錄E 土石流議題知識問卷結果分析(預試) ………209 附錄F 學生對於「保護原始山林，不作開發」三次立場及理由呈現………211表 目 次
表2-1-1 社會性科學議題的分類………11 表2-1-2 國內外研究文獻中選用之社會性科學議題和研究對象………12 表3-4-1 土石流知識問卷雙向細目表………33 表3-4-2 信心問卷細目表及預試信度分析………34 表3-4-3 小組合作技能量表之細目表………35 表3-4-4 自然科學習動機問卷之細目表………36 表3-6-1 土石流議題教學模組的學習環模式………48 表4-1-1 土石流議題知識問卷分析………56 表4-1-2 土石流議題知識問卷前、後測答對人數及答對率之對照表………59 表4-1-3 土石流議題知識問卷單題分析（一）………60 表4-1-4 土石流議題知識問卷單題分析（二）………62 表4-1-5 土石流議題知識問卷單題分析（三）………63 表4-1-6 學生對「土石流」名詞之聯想計次表………66 表4-2-1 學習土石流議題信心問卷各分量表分析………68 表4-2-2 A分量表「與土石流議題的相關能力」單題分析………71 表4-2-3 B分量表「從事與土石流議題相關工作的意向」單題分析………73 表4-2-4 C分量表「從事與土石流議題相關工作的信心」單題分析………74 表4-2-5 學生學習土石流議題相關課程之信心程度………78 表4-3-1 小組合作學習技能量表分析………80 表4-3-2 小組合作學習技能量表之「互賴」前後測統計表………82 表4-3-3 學生小組互動情形………83 表4-3-4 小組合作學習技能量表之「溝通」前後測統計表………84表4-3-5 小組合作學習技能量表之「個人和團體的成長」前後測統計表………86 表4-3-6 學生認為小組成員間有助於自己學習之互動行為計次統計表………88 表4-3-7 學生在小組合作中總是負責之任務統計表………88 表4-4-1 自然科學習動機量表分析………90 表4-4-2 自然科學習動機量表之「自我效能」前、後測統計表………93 表4-4-3 自然科學習動機量表之「主動學習策略」前、後測統計表………95 表4-4-4 自然科學習動機量表之「科學學習價值」前、後測統計表………96 表4-4-5 自然科學習動機量表之「表現目標導向」前、後測統計表………97 表4-4-6 自然科學習動機量表之「成就目標」前、後測統計表………99 表4-4-7 自然科學習動機量表之「學習環境誘因」前、後測統計表………101 表4-4-8 學生對於上自然課之態度前、後測統計表………102 表4-4-9 學生上自然課的意願百分比前、後測比較表………103 表4-5-1 環境態度量表分析………106 表4-5-2 環境態度量表之前、後測統計表………109 表4-6-1 贊成或反對『保護原始山林，不作開發』之立場及理由【議題討論前】………113 表4-6-2 贊成或反對『保護原始山林，不作開發』之立場及理由【議題討論中】………116 表4-6-3 公聽會角色與立場之認同人數統計及認同理由彙整表………121 表4-6-4 贊成或反對『保護原始山林，不作開發』之立場及理由【議題討論後】………122 表4-6-5 學生對於「保護原始山林，不作開發」三次立場呈現………123 表4-6-6 聽完公聽會後小組中個人的立場變化及想法………126 表4-6-7 公聽會後小組中個人立場之變化………128 表4-6-8 小組討論後各組對議題之立場及理由………131 表4-7-1 課程回饋問卷分析………136 表4-7-2 課程回饋問卷學習活動d值排序………138
表4-7-3 課程回饋問卷各單題喜歡程度與幫助程度之平均數排序………138
表4-7-4 「土石流發生」教學活動學生最喜歡之活動統計表………146
表4-7-5 「土石流發生」教學活動學生最不喜歡之活動統計表………147
圖 目 次
圖2-1-1 Socioscientific elements of functional scientific literacy………10
圖3-3-1 研究架構………32 圖3-5-1 研究流程圖………39 圖3-6-1 5E學習環教學模式………43 圖3-6-2 SSI教學模組架構圖………47 圖4-1-1 土石流議題知識問卷各分量前、後測折線圖………58 圖4-3-1 小組合作學習技能三向度前、後測平均數之折線圖………87 圖4-4-1 學生自然科學習動機各分量表前、後測之折線圖………92
第一章 緒論
本章共分成五小節來說明，第一節為研究動機與背景、第二節為研究目的與問題、第三 節為名詞釋義、第四節為研究範圍、第五節為研究限制，茲分別述之。第一節 研究動機與背景
近年來，隨著科技的發展，為人們帶來了生活上的便利，卻也因科技的應用而引起社會 上正反兩面意見的爭議日益增加，小至國家性、地區性的議題，大至全球性、世界性的議題， 前者如土地開發與否、各地方變電所或大哥大基地台的電磁波影響、垃圾處理方式的選擇等； 後者如全球暖化現象、基因改造食品的安全性、複製人所衍生的道德倫理問題等。然而，一 般民眾對於社會性科學議題的相關知識普遍不足，再則對科技所引發的爭議問題也不具備解 決能力，所以在面對此相關議題時往往無所適從，而呈現了毫無理由的贊成或排斥， 形成非 理性的偏差態度（ Collette & Chiappetta, 1989; Merryfield, 1991）。國民中小學九年一貫課程綱要（教育部，2003）中提到，國民中小學的課程理念應該以 生活為中心，培養學生的科學知能，適應現代生活需要，因此基於時代與社會的需求，現代 科學教育的宗旨在培養學生將其所學與日常生活相互結合，並養成獨立思考與問題解決的能 力，以便在將來面對更多需做決策的情況時，能有正確的價值判斷與決定。有鑑於此，若能 以社會性科學議題為主題，從國小階段培養學童們面對社會性科學議題的態度與解決相關議 題的能力，相信對學生未來負起應盡的社會責任是有相當重大的影響（Yager, 1993； Risinger, 2000）。再則，長時間以來，過度偏重學科知識的教育政策，讓學生們因升學壓力而失去對 周遭環境的敏銳觀察力以及對於社會脈動的感受力；甚至學生認為科學學習與生活無關，以 為科學學習只是用以應付考試的刻板印象。
目前九年一貫課程「自然與生活科技學習領域」的基本理念中，雖然提到科學與技術對 我們生活的種種影響（教育部， 2003），但是多半是談論科技對我們人類帶來的便利性，較 少論及科技引起社會的負面影響，即使內容提及社會議題，卻尚未有具體的課程內容出現。 而什麼樣的課程既能兼顧學科內容，又能讓學生體認學習與社會的相關性呢？相較於教科書 的學習內容，學生最直接的感受應來自於生活中的事件，因應學科應與生活的結合的觀點， 因此我們以科技爭議為主題的教學，其內容常為影響身心健康、降低環境品質等與學生自我 權利密切相關的主題，所以容易吸引學生的注意和共鳴。而由於社會性科學議題內容相當地 複雜，涉及各種不同的價值觀以及意識型態之爭，若想要使國小學童瞭解社會性科學議題， 並進而培養解決問題的能力，以講述式教學法似乎並不太合宜，社會性科學議題 （socioscientific issues,SSI）教學模式可以有效促進學生瞭解概念、修正概念，並提高 他們推理與批判思考的能力，因此若能將SSI的教學模式應用於教導國小學童認識社會性科學 議題，應該是一個可行的方式。基於此一信念和動機，研究者擬發展適用於探討社會性科學 議題的SSI的教學模式。
第二節 研究目的與問題
本研究旨在透過質量並重的研究方式了解一個以「土石流發生」為主題且符合SSI教學理 念，以學生為導向的原則之活動設計，其在社會性科學議題「土石流發生」教學活動前後， 學生之土石流主題課程知識、學習信心程度、小組合作學習技能、自然科學習動機、環境態 度以及非形式推理（informal reasoning）能力之變化情形，並瞭解學生對社會性科學議題教學 之回饋情形。 基於上述之研究目的，本研究之待答問題如下： （1） 教學前後學生對於主題課程的知識有何差異？ （2） 教學前後在面對爭議性議題時，學生的學習信心程度有何差異？（3） 教學前後學生小組合作學習技能有何差異？ （4） 教學前後學生對於自然科學習動機有何改變？ （5） 教學前後學生對於環境態度有何改變？ （6） 教學前後學生在非形式推理上的變化情形為何？ （7） 學生對社會性科學議題教學之回饋情形？
第三節 名詞釋義
有關本研究的重要名詞定義如下： 一、社會性科學議題（socioscientific issues,SSI）
社會大眾在面對種種爭議事件時，往往會因價值觀及立場的不同而有兩種以上的意見出 現，當眾人無法彼此取得共識，並找出適當的解決方法時，就會引發社會的爭議（Clarke, 2000）。若這些社會爭議事件是由科學概念或科技運用的層面所引起，我們就稱之為「社會 性科學議題」（Oulton, Dillon, & Grace, 2004）。而本研究所進行之社會性科學議題的教學是 以「土石流發生」為主題的相關事例。二、SSI教學模組
林樹聲（2004b）指出當不同的教學策略結合成一套教室中組織教材的教學計畫和流程 時，就成了「教學模式」，而每一種教學模式都引導著教師如何幫助學生達成教學目標（Joyce, Weil & Showers, 1992）。本研究所謂之教學模組乃指以教學內容獨立且完整的教學單元，其 以相同之社會性科學議題（SSI）為主題貫穿的一系列教學活動，每個活動皆與主題相關且獨 立存在，教師依實際教學需要或專業經驗，可選擇合適之教學活動單獨教學或自行組合其中 教學活動。而本研究所進行之社會性科學議題的教學活動是以「土石流發生」為主題融合5E
學習環之教學活動。
三、非形式推理（informal reasoning）
推理（reasoning）是按邏輯規範推理思考的歷程，或說是解決問題時合理思考的歷程（張 春興， 1989），可以分為形式推理（formal reasoning）和非形式推理（informal reasoning）。 形式推理是指以邏輯規則和數學為特點的正式推理，以演繹和歸納的過程導引思考者獲致必 然之結果，前提固定不變且有一定的結論；非形式推理常會因新的發現與資訊的獲得，而導 致前提的改變，致使也影響了推理的結果，非形式推理包括面對缺乏明確解決辦法之錯綜複 雜事件時，其贊成或反對立場的產生及評估情形（Sadler, 2004a）。
第四節 研究範圍
本研究所探究的範圍為環境開發引起的社會爭議，單元主題為「土石流發生」， 內容為 「土石流的定義、土石流的成因與特性，以及環境開發對人類造成的影響」。配合此議題的 內容，設計出SSI的教學模組，主要探討土地之開發利用對於環境及生態所造成的影響，並藉 由公聽會的形式來討論人類經濟開發與保護原始山林之間的兩難與衝突，最後讓學生以行動 白皮書來綜合統整其想法。第五節 研究限制
本研究的主要限制有：（一）由於本研究設定在「土石流發生」的相關議題，研究對象 為台中縣豐原市R國小五年N班學生，其為普通班學生，未包含特殊教育領域的學生，故所得 的結果不宜推論至其他群體。（二）受限於研究者本身時間、人力以及物力等因素的影響，除了課程進行中師生間的互動及學生公開發表之外，本研究無法顧及學生間的私語及小組組 員間之討論等等的表現。
第二章 文獻探討
本章共分成四小節來闡明，第一節社會性科學議題的意涵與理論基礎，再細分成社會性 科學議題（SSI）的定義、社會性科學議題（SSI）的理論基礎、社會性科學議題（SSI）之議 題選擇、社會性科學議題（SSI）與科學教育的相關性四小部份來仔細說明；第二節社會性科 學議題的教學模式與策略，分別以常用SSI教學法、其他相關教學法二個小主題述說；第三節 社會性科學議題教學成效之研究；第四節社會性科學議題與非形式推理，再細分成社會性科 學議題和非形式推理之相關、非形式推理之相關研究二小部份來說明，以下分別詳述之。第一節 社會性科學議題的意涵與理論基礎
壹、社會性科學議題（SSI）的定義 人類科技文明發展的主要目的，是為了降低人類生存的風險與不確定性，而弔詭的是， 風險卻與科技文明相倚相生（林崇熙，2008）。換句話說，科技的進步帶給人類生活前所未 有的便利，促使社會快速變遷，人類生活品質提升，但也由於人類不當使用科技而帶來了許 多負面的影響。科技在人類社會中的地位越來越重要，許多具有爭議的事件也層出不窮，如 土地的開發、垃圾焚化場的設置、核能電廠的興建、複製人的出現及基因改造食品的使用等； Oulton et al.（2004）提到在許多國家中基因工程、能源來源、動物權益等都是屬於爭議性議 題，雖皆立基於科學，但他們在本質上卻經常與社會、政治、經濟等觀點產生關聯。Yager （1996）也認為現今的社會議題有超過百分之九十是建立在與科技相關的問題上。由科學和 社會複雜的交互作用逐步形成的爭議事件被稱為社會性科學議題（socioscientificissues），簡稱SSI（Kolstø, 2001a; Zeidler et al., 2002）。Kolstø (2001b)提到具爭議的社會性 科學議題有些是各種傳播媒體經常報導的事件或者是當地具有爭議性的事例；而具爭議的社
會性科學議題經常包含了不同參與者對於複雜的科學相關權利的不同意見。 社會性科學議題（SSI）形成於社會脈絡中，已成為現代社會無法分割的一部份，且社會 性科學議題著重於道德感的探究，Sadler（2004b）提到社會性科學議題描述了社會上有關於 科學之觀念、程序、技術的兩難處，許多社會性科學議題起源於生物工藝、環境問題、人類 基因之兩難困境。就整體而言，此類相關議題具有下列的特質：（1）為受到大眾關切的公共 議題，因為會影響生活或耗費社會成本，所以人們想尋求解決之道；（2）當對議題作理性的 判斷時，所需的資料是複雜、多元、且往往是沒有定論的；（3）議題牽涉到人的生活品質， 作判斷時需要考慮不同人的價值觀和感受（引自劉湘瑤、李麗菁、蔡今中，2007）。再者， Millar（1997）也提到社會性科學議題內容中，引發社會爭議的科技，多半是因為專家之間對 該項科學技術之應用缺乏共識，可用於判斷爭議之相關證據和資料仍不完整，甚至實際應用 的結果和預測皆以機率做出發，沒有絕對肯定之結論。因此，SSI中的問題無法單純依靠推理、 演繹、歸納、實驗等科學方法來解決（Oulton, Dillon & Grace, 2004），在民主社會下，它往 往需要經過眾人的協商與共識，才能得到解決問題的答案。 貳、社會性科學議題（SSI）的理論基礎 在1970年代晚期，許多科學教育研究者變得較著重於科學教學與用研究來反應出科學、 科技和社會（STS）三者之相互影響，認為對學生而言，融入社會脈絡與學生生活相互影響之 科學才是有意義的科學。而STS教師使用課程讓學生了解其社會的規模大小，可是，Shamos （1995）針對STS課程提出許多缺點，即其眾多議題無法引起學生之學習興趣，也不適合學生 學習，例如核能、全球暖化等，因為這些議題偏離學生個人的日常生活經驗。
後來，有科學教育者提出科學、科技、社會、環境教育（STSE）（Hodson, 1994, 2003; Pedretti, 1997），認為應該由社會、文化、政治、環境的角度思考科學，其改善了STS教學策略中不直 接強調學生個人之道德倫理發展的缺點，而強調個人、道德和社會因素對於抉擇判斷的重要 性（Pedretti, 1999），但大部分的科學教育者無法區別STS與STSE兩者，而傳統的STS(E)也僅僅
指出道德倫理的兩難或爭議處，其並未開發利用對談（discourse）固有的教學功能、推理論 證、述說清楚科學本質考量、情感、發展、文化或者認識論來連結此類議題，再加上STS(E) 也缺乏有條理具凝聚性以及發展良好的統一理論基礎，因此，導致後來STS(E)在學校課程中與 實際推行上是較被忽視的，或者只是在科學教科書中被簡要介紹罷了。
Zeidler et al. (2005)提到STS教育沒有把學生之心理（psychological）及認識論
（epistemological）成長深植於教學架構中，也沒有道德倫理及個人高尚品德之發展；而SSI 運動則著重在使學生能夠思考科學導向之議題在某種程度上如何影響自己生活周遭之道德標 準與高尚品德。又論STS教學提倡將學校所學之科學應用於生活中，使學習與生活相連結，以 期增加學生對於科學之學習興趣；SSI教育則主張促進個別之道德與倫理智能發展並且能覺察 科學與社會是相互依賴的。因此認為藉著增加考量每個學生自己的道德倫理發展可以重新塑 造STS（E）並改變其改進本質，這是原先STS（E）所遺漏掉的重要組成要素。 在紛亂現實世界中，個人要透過證據做出客觀的評價是不可能的，但SSI重視思考下的科 學主張，即自然科學的社會建構觀點，還有對科學家主張提出疑問（Bingle & Gaskell, 1994）。 也就是說，SSI是一種方法，是STS的再建構，致力於道德倫理的發展，在社會群體及個體方 面思考兩難抉擇及社會性科學議題，其能包容多樣性的觀點且具有一致的概念架構。本文所 採用的社會性科學議題一詞，乃為Zeidler et al. (2002)所指廣義的涵蓋STS 精神，並考慮到科 學倫理以及學習者的道德判斷和情意發展等層面。
Zeidler et al. (2005)曾指出社會性科學議題具有四大理論架構：對話(discoure)、個案本 位（case-based)、文化（culture）與科學本質（nature of science），本研究依此四個重 要元素設計一教學模組，以SSI、探究、科學讀寫三因子作為主軸貫穿整個研究歷程，以生活 週遭的爭議議題來做案例選擇，並且融入當地的文化議題以及讀寫和口語對話的活動，期許 提供個人認知發展和道德發展來藉以提昇能力（Competence）、自信（Confidence）、合作 （Cooperation）的功能性科學素養（Functional Scientific Literacy）(3C目標)。研究者 引用Zeidler 和 Keefer（2003）提出之架構圖（圖2-1-1）以期能更加清楚闡述SSI的理論基礎，
並說明透過SSI的學習，學生不僅是提升個人認知，更能發展其道德理解，促進功能性科學素 養，其包含做出決議報告、分析、合成、評價資訊能力，具有專門的內容知識，並且能欣賞 科學和科技中錯綜複雜的議題。以下分述該四個重要因素架構：
(1) 科學本質議題（nature of science issues），其變得重要是因為其顯示出不同的 認識論觀點如何影響學生選擇和評估證據的方式，並且被認為與學生在接受教學前 的SSI觀點有關。 (2) 對話議題（discourse issues），指引我們注意學生如何建構論證和利用謬誤推理， 並且使我們教學者不得不考量學生之先前信念如何幫助他們在道德議題上框架出其 情感反應、信奉原則或所持立場。 (3) 文化議題（cultural issues），提醒我們沒有相互尊重和包容異議觀點的對談是沒 有用的。並強調學生所做的決策是理解道德原動力的結果，是受基準價值的影響， 這就像自然界的文化信仰一樣。 (4) 個案導向議題（case-based issues），使科學教育者能夠超脫於STS 課程，並能藉 著檢視權勢與權利是如何嵌入科學冒險精神中來建立好心態以促進學生對倫理的覺 知（ethical awareness）以及支持議題解決方案和道德感（moral sensitivity）， 使能傾聽各種不同的意見。
圖2-1-1 Socioscientific elements of functional scientific literacy. （引自Zeidler & Keefer, 2003）
承上所言，我們思考著社會性科學議題之相關科技爭議與兩難問題如何影響個人在個別 及社會方面之智力發展，相信在社會性科學對話中發展孩子的心理、社會、情感成長，其對 於認知道德推理觀點（cognitive-moral reasoning perspective）的發展更具功效（Zeidler & Keefer, 2003）。 参、社會性科學議題（SSI）之議題選擇 社會性科學議題具有「促進學生了解科技爭議的社會本質、幫助發展未來公民展現民主 素養與社會責任、提升學生表達、傾聽和批判思考的能力」等教育功能（林樹聲，2004a）。 SSI議題的選擇，應注意使其與學習者之次文化相符應，已達成學生的學習效益。在SSI 教學 活動中，議題是教學活動的核心，可以用電視新聞報導或報紙上所呈現的新聞資料為議題的 來源，蒐集科技新聞並解讀一下其中所蘊含的社會性及科技性議題，依此我們能了解問題中
有哪些是運用到科技的方法。 而社會性科學議題廣義涵蓋了STS精神（劉湘瑤、李麗菁、蔡今中，2007），因此STS議 題可以用來作為SSI教學的議題選擇。吳璧純（2001）認為有些STS議題強調與科學相關的社 會議題，如人口成長、世界饑荒與食物資源、空氣品質與大氣、水資源、人類健康與疾病、 科技戰爭、能源缺乏問題、土地利用問題、污染物質、核能反應器、生態保育及礦物資源等； 有些議題則是以生活中的社會與環境議題切入，在解決問題的過程中會與科學或科技知識有 關，譬如非法傾倒垃圾、土地河川用途規劃；而有些議題是透過學生生活經驗所引發的科學 問題，以科學知識與技能的探究作為學生學習的主要內容，例如王澄霞教授所指導之STS 相 關研究，食用油、清潔劑及各種生活議題的資料庫的建立等；除此以外，更有許多與學生生 活相關的議題是可以考慮、選擇的。 林樹聲（2004a）將可以融入自然與生活科技學習領域中討論的科技爭議，依其爭議的屬 性分為對「環境和生態保育」的影響、對「倫理與道德」的挑戰、對「人類健康」的考量、 對「資源使用方式」的選擇等四類，參照此類別研究者將社會性科學議題融合林樹聲（2004a） 所述而分別列出，如表2-1-1，其中以對「環境和生態保育」的影響之相關議題為最多。就社 會性科學議題為主題的教學而論，其內容往往因為脩關學生自己權利的主題，所以容易吸引 學生的注意，進而能摒除學生認為科學學習與生活無關，甚至以為科學學習只是不斷地解題， 用以應付考試的刻板印象。 表2-1-1 社會性科學議題的分類
社會性科學議題的類別 議題
對「環境和生態保育」的影響 酸雨、水污染、空氣污染、噪音污染、溫室效應與全球暖 化、臭氧層破壞、輻射污染、核廢料、有毒物質處理、使 用核子武器、太空垃圾、熱帶雨林遭破壞、生物多樣性的 消失、限用塑膠袋、土地開發、濕地保育、基因改造螢光 魚 對「倫理與道德」的挑戰 器官移植、生殖技術、胚胎研究、複製技術、基因治療、 優生保健、代理孕母、動物實驗、動物表演、網路使用對「人類健康」的考量 食用基因改造食品、農藥殘留、濫用生長激素或抗生素、 電磁輻射的危害、大哥大基地台設立 對「資源使用方式」的選擇 各種能源利用的利弊得失、自然資源的使用 （資料改編自林樹聲，2004a） 再者，研究者參考劉湘瑤、李麗菁、蔡今中（2007）之研究再加上自己蒐集之資料而彙 整出以社會性科學議題為主題的實徵研究（如表2-1-2），根據表中顯示其所探討的議題主要 有能源開發使用和氣候變遷等全球性的環境問題；有環境管理、自然資源利用等人類行為對 自然的影響之地方性環境問題；有與基因改造、複製基因等遺傳工程和醫學相關的問題，甚 至衍生出倫理的議題；還有動物實驗及動物權等環境保育價值和正義方面的問題。研究對象 則從國小高年級學生到大學生、教師等成年人皆有，以高中以上的年齡層居多。在在都呈現 出因科技問題而產生的社會爭議事件其影響絕不僅止於生活週遭，或短暫時間的遭遇，其牽 涉之範疇值得我們去探討。 表2-1-2 國內外研究文獻中選用之社會性科學議題和研究對象 樣本 議題 分類 議題 研究者及年份 國別 年齡、年級 樣本數
全球暖化 Bell & Lederman (2003) 美國 大學教職員 21人 全球暖化 Sadler, Chambers, & Zeider
(2004) 美國 高中生 男45人 女39人 全球暖化 劉湘瑤、李麗菁、蔡今中 （2007） 台灣 大學生 127人 全 球 性 環 境 問 題 世界糧食問題 Ratcliffe (1997) 英國 15歲 男37人 廢棄物 Kartland (1996) 荷蘭 13-14歲 男13人 女14人 河川整治工程 能量使用 Ratcliffe (1997) 英國 15歲 男37人
道路拓寬工程 Patronis, Potari & Spiliotopoulou (1999) 希臘 14歲 一班 20~25 人 地 方 性 環 境 問 題 採礦 Pedretti（1999） 加拿大 五、六年級 男13人
學生 女14人 高壓電塔與孩童血癌 Kolstø (2001a) 挪威 16歲 22人 濕地環境管理 Jimenez-Aleixandre & Pereiro-Muntoz（2002） 西班牙 16、17歲 38人 外來種生物 Hogan (2002) 美國 8年級 男16人 女8人 核能電廠 Yang & Anderson（2003） 台灣 12年級 男86人 女96人 高山纜車 劉湘瑤、李麗菁、蔡今中 （2007） 台灣 大學生 127人 基因改造 Simonneaux（2001） 法國 中學生 35人 胚胎組織移植 飲食、運動、癌症 抽菸和癌症
Bell & Lederman (2003) 美國 大學教職員 21人
基因工程 Sadler & Zeidler（2004） 美國 大學生 20人 基因療法 基因複製 Sadler（2004b） 美國 大學生 男14人 女16人 基因改造食品 林樹聲（2004b） 台灣 六年級學生 男15人 女15人 醫 學 及 基 因 相 關 倫 理 基因改造食品 林樹聲（2007） 台灣 國小資深 科學教師 1人 大象保育 海鴨（puffin）保育
Grace & Ratcliffe (2002) 英國 保育管理專家 科學教師
15-16歲學生
12人 34人 4班 實驗動物的動物權 Zeidler, Walker, Ackett &
Simons（2002）
美國 中學生及職前 教師
82人
設立動物園 Osborne, Erduran & Simon （2004） 英國 (倫敦) 中學生 中學科學教師 12人 環 境 保 育 價 值 與 正 義 八色鳥 林樹聲（2004b） 台灣 六年級學生 男15人 女15人 （彙整自劉湘瑤、李麗菁、蔡今中，2007） 肆、社會性科學議題（SSI）與科學教育的相關性 林樹聲（2004a）提到科技（「科學與技術」的簡稱）爭議本身就蘊涵著「複雜和不確定
性」等特質，科技引起的社會爭議乃為社會性科學議題之ㄧ，再者，社會性科學議題又是爭 議性議題其中一環，而Kolstø（2001a）綜合了Osborne （1997）等人的研究指出培養國家公 民大量處理社會性科學議題之能力已被視為科學教育重要目標之ㄧ；王鼎銘（2001）認為爭 議性議題的存在，最主要是社會上對於問題的解決方式存在著對立的意見，但是當這些意見 經過不同立場的團體所提出後，反而造成民眾對於議題本身產生更大的疑惑。因此如何讓民 眾對於與科技運用有關的爭議性議題能夠通盤理解，便成為科學教育中重要的課題之一，在 許多國家的學校教育中也因而皆有爭議議題的安排。當今學生面對這些爭議性議題時往往表 現出無所適從，或人云亦云，缺乏獨立思考的能力。究其原因，是我國教育很少提供學生爭 議性議題討論的機會。Oulton et al.（2004）提到學生面對爭議議題時信心的缺乏可能來自於 科學教育者在呈現爭議性議題時的方法，以及教導爭議議題時未能充分認知事件的本質。在 科學教育中爭議性議題不太被廣泛作為教材的原因可能有：（1）事件複雜（2）教師對於主 題知識缺乏熟悉度（3）因主題複雜所以是耗費時間的（4）教師對於主題的概念說明有其義 務，但是又害怕被控告教師持有偏見。 在科技爭議的背後總是提供著不同團體之間，在其立場、証據和論述上表現對立與衝突 的內容，因此在查閱資料、解讀資料的過程中，除了對議題會有所了解外，也能經由討論去 確認共識或爭議的部分、檢視各方立場的優、缺點，以及不同解決方案的影響，並思考証據 的強弱、批判論証的邏輯合宜與否等。所以，若能在科學教學中納入這些爭議性議題的討論， 將可以培養學生在面對這些議題時獨立思考及判斷、解決問題的能力。本研究將透過「聽、 說、讀、寫、做」等活動從事社會性科學議題的論證，期使學生在課程中能有更好的學習成 效。 社會性科學議題在科學教育中能營造一個與生活相關的科學學習情境，也能培養學生的 科學素養，當然更扮演著了解學習者如何覺察、談判、解決事件的一個重要角色（Sadler & Zeidler, 2004a）。在小組或班級討論時，應尊重每一個人的見解與看法；討論時可充分表述 自己的論點，理性說服其他組員或同學，但最終表決決定立場時，就應尊重多數人以展現民
主風範，共同捍衛小組的立場。在角色扮演的公聽會活動中，能設身處地站在該角色的立場 去思考，傾聽不同立場角色的想法，更能對該議題有多面向的概念。因為直接經歷正反角色 立場的揣摩，對於議題正反意見的理解是最直接的（潘志忠，2002）。在課程統整中，主題 是符合學生的實際生活相關事例，藉此學生批判性地探討真正的爭論，學生可以比較課程最 初和課程結束之後的印象及想法，並做出教室內決定。Yager（1996）提到由學生親身經歷追 求科學知識的過程，其所獲得的科學概念是可以長久維持的。而從學生生活中的社會議題取 材以設計活動進行教學，可以拉近學生與科學之間的距離，對於引起學生的學習動機和興趣 具有正面的助益。因此，若能將社會性科學議題納入科學教育課程中，從小培養學生具備與 社會性科學議題的相關知識與能力， 將更能幫助他們面對和適應未來科技帶給社會的衝擊， 當然教師若要能勝任社會性科學議題的教學，不僅需具備跨領域的知識，也必須能靈活地運 用教學策略。
第二節 社會性科學議題的教學模式與策略
Qualifications 和 Curriculum Authority（1998）提到教育不應該保護孩子遠離成人社會生 活中的爭議，而是應該讓他們學習能夠利用知識明智地處理爭議問題，更能顧及到道德方面 的問題，並以寬容的態度面對爭議問題。而Dewhurst（1992）也認為學生無論在學與否都將 會面臨道德兩難的問題，因此學校必須協助學生掌握具有價值的問題，學習對於真實生活作 思考判斷而且更能對自己的生活負責任。 由於社會性科學議題涉及各種不同的價值觀以及意識型態之爭，內容相當地複雜，若想 要使國小學童瞭解社會性科學議題，並進而培養解決問題的能力，顯然以講述式教學法並不 太合宜，因此許多學者針對社會性科學議題提出不同的教學策略與模式以進行相關的研究。 Oulton 等人（2004）主張對於社會性科學議題之教學主要有六個重要特質： （1）社會中不同團體對於爭議性議題持有不同的觀點。
（2）觀點的來源不是基於資訊不同的設定就是用各種不同的方式來詮釋相同的資料。 （3）對世界觀點不同，則其解釋就不同。 （4）不同世界觀來自於個人不同的價值系統。 （5）爭議性議題不能依賴推理、邏輯、實驗來解決，情感問題也須考量進去。 （6）蒐集更多的有用資料或許可以解決爭議性議題，也就是強調蒐集資料的重要性。 大部分具爭議的事件不是以簡單合乎邏輯的論證就能被輕易解決，在教學情境中常能因 一個合理化的方法就能解決一個問題，但真實生活並非如此（Ashton & Watson, 1998）；也 就是說教學是非現實的，過份單純化的道德兩難問題會使學生忽略了真實情境是複雜的，經 常會是在各方面都會有不良因素出現（Kibble, 1998）。因此教導社會性科學議題時，教師須 認知到擁有不同世界觀就會有不同的觀點，更須體認到介紹許多不同觀點給學生是進行社會 性科學議題教學不可或缺的方法之ㄧ。Oulton et al.（2001）更是針對社會性科學議題教學提 出建議，以三個立場來加強教師教學方法之基礎：（1）焦點（focus）應放在忠於事實且具 合理性及推理性；（2）議題之平衡觀點（balanced view）需呈現；（3）教師立場應保持中 立（neutral）。也就是說，要讓學生能真正理解為什麼解決爭議是件很困難的事，光靠忠於 事實是不夠的，教師須訂定教學策略來幫助學生區別出理由之合理與否、事實、情感以及更 能找出強有力的科學證據。 因此教師應幫助學生學習尊重證據、容許不確定性，鼓勵擁有開放的心胸、能欣賞在特 別的解釋事例中之可能的限制（Lock & Ratcliffe, 1998），並且教師在教學過程中要讓學生對 於主題能有平衡的觀點以及能採取合理之立場；然而，教師教學要維持很好的平衡觀點是很 困難的，要完全無偏見、公正地去做教學更是不可能的，例如對於欲呈現之教學資料，教師 必須先做主觀的判斷，因此，不同於教師個人觀點的資訊可能較不易被教師收納，因此可能 會造成對學生具有吸引力的相對資料會短少或增多。儘管如此，教師從事社會性科學議題教 學時仍應努力做到「忠誠的公平（committed impartiality）」，提供學生不同面向的論證， 但是不分享自己的看法（Kelly, 1986），惟有教師立場維持中立，上課時不強加自己個人主
觀意見在學生身上，學生才能自由的針對該議題擁有屬於自己的看法。
Oulton, Dillon 和 Grace（2004）提到科學教育鼓勵學生，有利於其成為未來的公民：（1） 採取正向和實際的科學觀點，解決當前共有的潛在衝突。（2）培養經過反思的批判技能、評 論、論證。（3）減少學生被動接受觀點。（4）認知科學是暫時性的。（5）發展學生蒐尋更 多資訊之意願及能力。（6）提供較佳論證，包含適當的哲學及倫理觀點。當然要達到前述之 成果必須要使用適當的方法來教導社會性科學議題。 壹、常用SSI教學法 Oulton et al.（2004）指出角色扮演（role-play）、模擬（simulation）、辯論（debate） 等是SSI教學法中常用的，以下本研究綜合Oulton et al.（2004）及謝明學（2003）相關研究， 將社會性科學議題教學中經常被採用的教學法整理並作簡要敘述： （1） 角色扮演（role-play）及模擬(simulation） 透過角色扮演及模擬可以提供學生機會探索其他人的不同想法，當然更能刺激引發辯論 （debate），辯論搭配角色扮演可以提高個人理解，透過表達自己意見和其他人論證， 學生可以產生移情（empathy）作用（Sadler & Zeidler, 2004b），設身處地感受一下其他 人的觀點，換句話說，活動進行過程中，學生飾演議題中的重要角色，他們必須能夠表 達角色的信念，充分維護角色的立場，並且在議題情境中能做出同理心反應（Trowbridge & Bybee, 1996），能刺激學生容納新的資訊，改變其世界觀，且不會忽略了情感部分的 觀點；然而，Geddis（1991）指出此兩種教學法皆需耗費相當多的時間給學生做準備， 因為道德兩難的本質含有情感成分，當我們太早要求學生表達立場時，個人立場很容易 會因合理的論證而有所改變。 （2） 課室討論（class discussion） 是一種能有效鼓勵學生探索社會性科學議題，並避免獨裁態度的教學法，引導課室討論 之技巧主要以「最佳案例（best case）」及「擇一觀點公聽會（fair hearing of competing
views）」為原則；Harwood 和 Hahnu（1990）認為若討論活動要成功，教師自己須投 入許多時間來為教學做好準備，也須讓學生有充足的時間來籌備討論活動之相關事宜， 即教師與學生皆要訓練討論技巧，更重要的是進行有資料依據之討論能增加新知而不僅 是無知的交換（exchange of ignorance），當然令人擔心的是社會上呈現在學生面前 的討論行為亂象以及電視脫口秀的不當言詞，會增加課室辯論的有效進行（Clark, 1992）。Solomon（2001）說討論（discussion）不像論證、辯論，倒是比較像是引導 自我反思及價值澄清。換言之，讓學生經歷「討論的過程，明白爭議中的兩難，以及各 種證據的評估、不同觀點的釐清」等，才是更值得重視的面向（林樹聲，2004a）。 （3） 辯論（debate） 學生經常被要求針對某個議題思考自己的想法並做抉擇，而令人擔心的是如果讓學生太 過匆促形成個人意見，如此一來這便是一個有問題的教學法，因為這表示學生的想法只 是簡略的基於自己個性或對該議題之原有瞭解罷了，何況要求小學生對於成人爭論不休 的議題做抉擇是不公平的。因此，如前所述，辯論可以搭配角色扮演，將自己放入其他 角色中，以他人的觀點來批判該議題，使學生可以產生移情（empathy）作用，可以提 高個人之理解程度。教師可以運用辯論、討論二個方法引領學生進入議題的衝突情境， 讓學生在經歷辯論或討論的過程中，漸漸形成自己的觀點，並且在學生做決定或表決之 前，應給予學生充足的時間，因為學生有充足的時間和推理技能及回饋，其能獲得概念 或者是使其概念改變（Frazer, 1986; Lawson, 2003）。 （4）心智電影（mind movies） 藉由想像投射，要求國小學生在他們的心裡把故事變成電影，像故事一樣，他們畫出圖 並且發展視覺之記憶技能（Leat, 2000）。教師從報紙，雜誌，網際網路文章等處仔細挑 選一段文章，並且讀給給學生聽，要學生想像文章中的情境。這些文章可提供當作課室 討論（class discussion）的基礎，藉此可以讓學生開始對議題有更深入的感受。另一 種方式是使用影片或照片刺激議題的討論，首先將照片遮住只露出一小部分或僅揭示一
小段影片，讓學生以小組討論的方式討論照片或影片中發生什麼事，之後再完整呈現照 片或影片，而最後讓學生比較最初與班級活動最終的印象及感想。 （5）批判性事件（critical incidents） 常被Nott 和 Wellington (1995）使用並且成功幫助教師傳達他們的科學本質信念。這些 事件是真實教室情境的描述，能幫助學生欣賞與表達他們自己及其他人對議題的觀點。 學生被要求表達出面對一個事件情境時，他們想要（would）做什麼、可以（could）做 什麼、應該（should）做什麼，也就是學生發表對於議題之反應觀點(a reactive perspective)、贊成活動觀點(a pro-active perspective)、倫理道德觀點(an
ethical/moral perspective)。學生的反應有助於讓教師瞭解他們在爭議性議題本質上 的觀點， Crick（2001）也指出多問令人感到棘手的問題，希望能增進覺察的方面，而 不是被儲存式知識所拖延著，也就是說從事爭議性議題更能有助於學生發展其批判探究 的技能。 （6）做決定遊戲（decision-making game） 利用此法帶領小朋友討論社會性科學議題，目的是希望學生能藉由蒐集證據資料、判斷 證據的可信度，並給予學生充足的時間以做出合理的決定。做決定是非常實用的生活技 巧，它能夠幫助學生成為負責任的公民（Frazer, 1986）。 （7）個案研究 訓練學生作社會性科學議題的分析，讓學生熟悉類似議題的處理原則。學生經歷蒐集、 整理、呈現資料，繼而作出最後的結論（Agne, 1986）。 （8）實地考察 學生進入社會性科學議題的現場，針對涉入議題的相關人、事、物作訪談及考察，尋求 問題的第一手資料，以獲得最真實的觀點（Carlson, 1985）。
貳、其他相關教學法 Oulton et al.( 2004）另外還提出了其他能提昇社會性科學議題教學的方法： （1）聚焦於「爭議的本質」和「爭議性議題」；也就是說人們意見不一致是因為有不同的世 界觀，科學的價值和限制，政治理解，權力等。 （2）刺激學生認知到人們在議題上之立場觀點，會受到他們世界觀的影響。 （3）強調教師和學生對他們所持立場之反思的重要性，並且承認這是避免因缺乏批判性反思 所造成偏見的必要方法。 （4）給予小學生自己確認偏見的能力與技能，鼓勵他們站在批判性的立場，立場中立，更能 對議題持平衡觀點。 （5）促使學生開放心胸來尋求更多的資訊和資訊來源，並且願意適當改變個人觀點，而教師 應避免學生太倉促做決定。 （6）儘可能地鼓勵教師和學生分享他們觀點以及明確的表達自己的立場。 因此，SSI教學除了將要教學的科學內容編排於社會性的文章中，以期增加學生在科學的 學習興趣外，更是把教育目標置於鼓勵並促進學生的道德和倫理智能方面的發展，而且能夠 察覺科學和社會間的相互依賴關係。SSI教學強調有條理的啟發或社會架構來考慮孩子的心理 及認知上的成長，更顧及到科學倫理以及學生的道德判斷、價值判斷和情意方面的發展（Sadler & Zeidler, 2005a），再則又加入策略讓學生得以進行口語論述，以論證的方式，增加學習者思 考及表達自己意見的機會。 但是，比較我國現行國民教育課程內容仍相當繁重，教師常需面臨趕課的進度壓力（Tsai, 2002）。然而，誠如前述所言，社會性科學議題的教學因為涉及不同觀點的說明與澄清，所 以其適用之教學策略包括討論、辯論、角色扮演、做決定遊戲等，這些策略都比講述法需要 更多的時間與空間，讓學生得以經歷更多的練習與機會。老師在既定課程教學時間都嫌不足 的情況下，更何況使用討論這類較為費時的教學策略。
第三節 社會性科學議題教學成效之研究
研究者探討國內外社會性科學議題教學成效之相關實徵性研究，大多是針對國、高中以 上之研究對象，不過仍有學者運用社會性科學議題對國小高年級學生進行探究、提問及做決 策方面的探討，研究結果發現教師可以透過選擇適切之社會性科學議題加上設計符合學生能 力的教學活動，國小高年級學生是可以學習社會性科學議題的，而且藉由社會性科學議題的 教學，學生可以學習小組合作、蒐集資料以及做決策的能力，更能提升其批判思考的能力。 Pedretti（1999）的研究中採議題為中心的教學法，社會性科學議題提供了學生和老師許 多面向及錯綜複雜的狀態來學習，研究指出其決策參與及在科學課程中的教育價值，對學生 而言是適當且必要的。五、六年級的學生經由討論解釋以及推理社會性科學議題研究發現， 學生能獲得探究的技巧、學習如何提問、更參與了整個決策過程，因此社會性科學議題的使 用可發展學童的探究能力、批判思考及作決策的能力，讓學生更能與他們週遭的世界相聯結。 黃俊儒（2003）選取某科技大學中198名修習同一教師教授之自然類通識課程的大學一年 級女學生為主要研究對象，透過新聞科學文本的多元特質，以社會性科學議題為主軸配合科 學新聞簡報內容，引導學生針對每則核子武器、基因工程、複製、資訊、奈米等相關科技議 題之科學新聞簡報以「問題導向（problem-oriented）」的方式提出值得進一步思考的問題， 以瞭解學生對於社會性科學議題之選擇與提問，研究發現：（1）學生在議題選擇上分別表現 出情境鄰近性、生活鄰近性及專業鄰近性等三個特質。（2）學生在問題的提問上傾向提出開 放性及知識性的問題，並會衡量自己對問題求解的能力。（3）通識課程的設計一考慮不同鄰 近性特質，善用即時教材的媒介功能，並鼓勵學生進行議題式的行動研究。 謝明學（2003）針對中部地區國小在職教師對於爭議性科技議題融入自然與生活科技學 習領域之教學意見調查，研究發現：（1）79.8%的教師會採用「討論」的方式作為主要的教 學策略、61.5%的教師會以「學習單作為主要評量的方式」。（2）進行爭議性科技議題教學 的困難因素包括「教師或學生能力不足、評量不易、教材資源蒐集不易、授課時間不足、增加工作負擔、家長干預」等因素。（3）43.8﹪教師會以「學生生活週遭的問題」作為選擇爭 議性科技議題的主要考量。 林樹聲（2006）從爭議性科技議題的教學設計和實踐中詮釋科學教師的角色，以一位國 中生物老師教導「基因改造食品」議題所得到的研究結果顯示在教學過程中教師專業的複雜 度絕非僅止於當一個「知識傳遞者」，而是扮演著多重的角色，如單元創造者、學習促進者、 問題解決者、決策者、反思者等。在準備階段中肯定教導爭議性科技議題，由內在動機出發 參與研究，其扮演著資料轉化和組織的「課程設計者」，面對跨領域的題材，考驗其統整學 科知識並聯結舊知識經驗與新目標內容的能力，因此較缺乏課程設計信心需要外界的支持鼓 勵與意見；在實踐階段中因初次教導爭議性科技議題，對一些專有名詞的認知教學感到困擾， 討論時間的掌控也不如預期，在教學內容及時間掌控方面較為生疏，因此成為「教學生手」， 但是與其他實務教師作討論、尋求解決方法或是對處理方式的認同確實提供了教師本身最佳 且即時的諮詢途徑；在整個實驗過程中教師既是「反思者」，也是「學習者」，須打破習以 為常的習慣和思維來面對課程設計的問題與困難，而來自他人的鼓勵和意見是增加其信心的 重要因素。 林樹聲（2007）以基因改造食品議題之教學來探討彰化縣某一鄉村地區中型小學之資深 科學教師在經過設計及教導社會性科學議題的過程後，其教師專業之改變以及影響其改變的 因素。結果顯示資深教師的教學專業知能也有成長與改變的空間：（1）由於學生表現的衝擊、 親身的經歷和體會，累積其教學經驗，使某些原始想法更加鞏固並且也改變部分教學信念。（2） 來自學生的回饋及教師不斷反思和修正，使其教學知識結構和內容變得更完整、更具組織和 架構。（3）教學後再採用更多教學策略，如增加簡報內容、配合教具及手勢、使用類比圖示、 增加小組討論次數及時間、採角色扮演策略等，即教師須藉著反覆教學來精緻化自己的實務 表現。（4）除了在教學當下外，也透過事後教學省思或接受研究者訪談，教師覺知了學生的 困難及自己在教學中的改變。研究者甚至還提到教師專業改變之關鍵在於教師能有主動求知 的意願和特質。
Sadler 和 Zeidler（2004a）以來自美國東南部84位高中生作為研究對象，年齡為14~17 歲，其中女生39位、男生45位，活動開始先給學生閱讀有關於全球暖化之立場相互對立之文 章，分別為「全球暖化：即將發生的環境危機」，表達全球暖化是人類造成的；「沒有事實 根據的全球暖化：對立於環境危機的證據」，表達全球暖化是自然現象。閱讀完後讓84位學 生填寫問卷，再從中選取30位學生做訪談，並以質性分析的方式來探討學生對於全球暖化之 社會性科學議題的科學本質概念為何。研究結果顯示學生在科學本質方面之觀點可分為三個 類別：觀察實驗、試驗性、社會嵌入印象；又一方面發現學生在解釋及評估對立證據時會受 科學本質相關因素的影響，例如資料的解釋和社會交互作用力，包括了個人對科學知識及個 人信念的結合。 綜合以上研究我們不難發現，SSI 議題可以與日常生活連結，上課方式採分組討論、辯 論、角色扮演能增加學生的學習興趣，更能提升學生思考理解以及面對問題做決策的能力。 而在選擇教學的議題時，教師們多會選擇與日常生活相關或是與學校課程相配合的議題，當 然考量學生當時的認知程度是必要的。然而因資料蒐集不易、授課時間的不足、評量的困難、 教師主題相關知識的不足等因素，將會影響社會性科學議題的教學進行。
第四節 社會性科學議題與非形式推理
一、 社會性科學議題和非形式推理之相關 推理（reasoning）是按邏輯規範推理思考的歷程，或說是解決問題時合理思考的歷程（張 春興， 1989），也可以被定義成建構和評價論證的過程（Shaw, 1996）。它屬於「學習遷移」 的一種(林寶貴和張昇鵬，1999)。推理可以分為形式推理（formal reasoning）和非形式推 理（informal reasoning），形式推理一直被邏輯實證者所重視，它是指以邏輯規則和數學 為特點的正式推理，以演繹和歸納的過程導引思考者獲致必然之結果，它的前提是固定不變， 有一定的結論，但並非所有的情境都適合運用形式推理（Tweney, 1991）。非形式推理常會因新的發現與資訊的獲得，而導致前提的改變，也影響了推理的結果（Sadler, 2004a）。非形 式推理的架構包含了認知和感情方面的過程，促成複雜問題的解決，其中包含有關特定主題 的因果關係、利弊得失、正反兩方立場的推理或者作抉擇，其強調的是對該議題之態度與看 法，沒有明確解決方法（Zohar and Nemet, 2002）。
形式推理和非形式推理兩者有部分共同特性，例如和形式推理一樣，非形式推理也是理 性的建構與評估論證的過程（Kuhn, 1993a）；但這兩者間也有些本質上的不同，例如形式推 理的問題定義明確的，前提也很清楚詳盡；但是不同於形式推理，非形式推理的問題沒有明 確定義，架構也不完整。一般來說，非形式推理牽涉到對於議題之立場的產生與評估，而這 些往往又是缺乏明確解決方案的複雜議題（Sadler, 2004a）。在非形式推理事件中的前提可能 是不明確的狀態；就結果而言，非形式推理的論證結果也許可能無法有明顯的區分，因此非 形式推理常被用在同時有支持與反對立場的情境中，例如抉擇要相信什麼或者要採取何種行 動（Shaw, 1996）。 非形式推理技能相當重要，且其重要性更是日漸為教育研究人員所重視（e.g., Kuhn, 1993; Sadler, 2004）。關於非形式推理的應用，社會性科學議題是理想的選擇( Kuhn, 1993b)；社會 性科學議題不同於其他科學議題，它們是開放性的、結構不完整的、有爭議的，學生會遇到 多面向的觀點以及多元的解決方案，此與非形式推理的條件相符合，因此我們使用非形式推 理來描述個體如何協商（negotiate）和解決（resolve）像這樣複雜的問題。也就是說個體 在協商社會性科學議題等複雜議題與產生或採納某一立場時，進行非形式推理，除了會應用 自己對於該議題的認知，也常常會涉入自己主觀的情感因素（Sadler & Zeidler, 2005a），其 目的是想使這些引發爭議的、沒有明確解決方法的問題能有適當的解決方案。
二、 非形式推理之相關研究
Sadler和Zeidler（2005a）以應用遺傳學知識於基因工程議題上為例來探討主題內容知識 對於社會性科學議題之非形式推理的重要性，以混合式教學法來進行與分析主題內容知識、
非形式推理類型、非形式推理的品質三者的相關性，其研究對象為269 位大學生，參與者有 自然科學（生物學）和非自然科學（心理學）兩類別，接受Test of Basic Genetics Concepts （TBGC）問卷測驗，共有23題複選題來測預測基因遺傳概念，本研究基本假定是科學主修的 學生有較好的遺傳學概念。統計後為了區分出TBGC問卷中不同分數的人其非形式推理有何不 同，取樣高分組15人、低分組15人，共計30人進行個別訪談，其中又區分成性別、種族、宗 教信仰、不同學習領域等類別來探討。接受個別訪談的學生被要求思考與解決六個與SSI相關 之不同劇本，即三個基因療法、三個複製人的劇本，但是其皆有相同的基因遺傳概念，研究 者要求參與個別訪談的學生針對一社會性科學議題明確表達立場，希望能讓學生單獨展現其 非形式推理的類型。研究結果顯示： 從訪談逐字稿中得知，主題內容知識和非形式推理品質有關，對內容知識理解較多的學 生其較少產生錯誤推理。訪談時，高分組學生會適切地使用遺傳學知識，增加他們非形式推 理的豐富性，有些個案則會以內容知識來增強自己立場、理由、辯駁；而低分組學生在回答 時不能明確的結合內容知識。另外，高低分組皆未產生明顯的非形式推理類型，因為三種非 形式推理類型並非各自獨立，他們使用每一種推理類型。由結果得知，教師必須配合學生能 力選擇適當的議題來教學，可利用社會性科學議題引發學生不滿足感與學習動機，促使學生 進行有意義的學習，主題內容知識無法改變學生非形式推理的類型，因為處理社會性科學議 題需要多方的推理模式。 Sadler和Zeidler（2005b）用質性研究的方法調查其非形式推理的類型和道德在整個過程 中所扮演的角色，藉此來探究個人如何協商並解決基因遺傳工程之兩難議題。研究對象有16 位女生、14位男生，共計30位大學生，其中15位具有自然科學之生物學（biology）豐富經驗， 另15位心理學（psychology）系但有自然科學教育軟體經驗者，針對人類基因遺傳工程主題 個別進行半結構式訪談，包括了基因療法和複製人兩難議題共六種劇本，藉此探究其非形式 推理的類型。 從研究結果得知，學生之非形式推理主要有四種類型：
（1）唯理主義（rationalistic）非形式推理：立基於理性思考（reason）的考量，研究對 象基於病患權利、父母的責任、其他治療的選擇、副作用、將來之應用和病情差異等六 個不同因素，以理性思考過程引導他們做決策，結果顯示六個腳本共出現88%唯理主義 的非形式推理類型。 （2）情感（emotive）非形式推理：立基於關懷（care）的考量，此類推理常出現在社會性 科學議題做決策的研究中，學生的立場和想法會反應出對人的關懷，研究對象考量親人 實際經驗的困境和感覺，Huntington’s疾病基因治療情況喚起研究對象8和17對於疾病患 者的移情（empathy）作用。六個腳本共出現47%情感的非形式推理類型。 （3）直覺（intuitive）非形式推理：立基於對劇本脈絡之立即性反應的考量，研究對象對 於特定腳本，立即的感覺或回應，不一定能合理的解釋結果，但有助於解決社會性科學 議題。例如，有學生回答「我就是認為那是不正確的，其實我不知道為什麼，正是這種 感覺。」六個腳本共出現25%描述直覺的非形式推理類型。 （4）綜合型（overall）非形式推理：研究對象經常依賴這些推理模式的結合，解決個別的 社會性科學議題的腳本。 再者，結果也顯示出30位研究對象中有28位認為基因遺傳工程議題是屬於道德議題，但 是個人的道德觀點並不必然會影響他們的作決策。訪談結果發現，研究對象會以道德層面的 觀點來關心他們所面臨的社會性科學議題，另外他們的決策會與道德考量及不同的非形式推 理類型有關聯。 Wu 和 Tsai（2007）為了獲得對重要議題有更深層的洞察力，因此在研究中發展綜合完 整的分析架構，運用質與量的分析來探討高中一年級學生（10 級生）有關於核能的使用之非 形式推理，研究對象共計 71 位，45 位男生和 26 位女生，他們來自台灣都會地區同一高中的 二個班級。研究者認為對於能源短缺，在台灣地區是否要蓋第四座核能發電廠，人們產生非 常激烈的辯論。因此核能使用這個議題很適合當作社會性科學議題，在研究中用來探討學生
之非形式推理。而在研究教學前，學生們已經在之前物理課程中學習到核能的基本概念，在 地球科學課程中也已經學過不同發電方法的利與弊，例如火力發電、水力發電、太陽能、核 能等。該研究乃設計開放性問卷讓學生填寫以蒐集學生在核能使用議題之非形式推理的資料。 研究發現學生們從多樣的觀點來產生推理，他們大部分有以證據為基礎作決策的傾向， 小於 40%的學生能夠舉出反例來反駁其相反論證；學生們大量使用支援論證並不能保證他們 的反論證建構會像舉反例建構那麼好，但是他們反論證的使用可以當作其舉反例建構的先 驅。另外，學習者之多樣推理模式的使用可以幫助他們提出更多論證，特別是造成更多反論 證，可以當作其舉反例建構的先驅。在研究中也顯示出對於面對社會性科學議題要有更好的 非形式推理及作決策的能力，學生從學校科學建構中所獲得之科學知識，將是重要的基礎。 綜上所述，我們可以發現，有關非形式推理的研究對象多是高中或大學生，而影響非形 式推理品質的因素有主題內容知識的多寡、理性考量、情感考量、個人先備經驗、道德考量 等。
第五節 總結
鑑於前四節文獻探討所述，研究者考量學生生活環境與易發生土石流區域谷關、卓蘭等 地距離較近，且常有親戚朋友居住在此類地區，因此認為「土石流」相關議題較能引起學生 共鳴，故而選擇「土石流發生」社會性科學議題---「保護原始山林，不作開發」為討論議題， 依其爭議屬性為「環境和生態保育」，，所設計之社會性科學議題教學模組主要是藉土石流 為知識主題，發展出國小高年級學生對於「保護原始山林」與「經濟開發」兩者間所引起爭 議之抉擇情形。 在教學活動「土石流發生」中，研究者設計學習單，藉由讀寫的過程來建構學生之主題 內容知識，並交互使用了課室討論（全班討論及小組討論）、角色扮演進行公聽會、做決定遊戲等教學法，諸如此類課程乃希望透過選擇學生生活週遭之適當議題及設計合宜的活動來 讓學生能除了獲得主題內容知識外，也能藉由整個活動的進行讓學生能產生同理心，用不同 的角度思考問題，學習傾聽及勇於表達自己的看法，進一步能發展出非形式推理的能力，更 能針對社會性科學議題作出理性之抉擇。
第三章 研究方法與設計
本章共分成八小節來說明，第一節研究對象及研究者背景資料、第二節研究方法、第三 節研究架構、第四節研究工具、第五節研究流程與步驟、第六節教學內容之設計原則、第七 節資料蒐集與分析、第八節研究倫理，茲分別述之。第一節 研究對象及研究者背景資料
本研究以台中縣豐原市R國小五年N班學生作為研究的樣本，學生人數為34人。該校位處 於豐原市的文教區，可謂為都會區的大型學校，經過幾年的學生總量管制，目前的總班級數 為89班，其中含普通班85班及資優班4班，各班級採常態編班而成，故學生程度應無太大差異。 該學校家長們普遍重視學業成績，致使該校的讀書風氣鼎盛。 一、研究對象 在這一個教學研究班級中，學生人數共計34人，該教學研究班級級任導師擁有17年教學 經驗，其任課自然老師則是畢業於化學系，擁有20年教學經驗且擔任自然專任教師已有10年 的時間，兩位老師皆表示該班學生學業成績並不是非常優秀，但是常規方面還算不錯，學習 的配合度也不錯。本研究教學所使用的教學方法是以SSI教學模組進行教學，在教學前後分別 實施各項測驗，而在教學過程中配合學習單的習寫，以階段性的瞭解學生知識的累進和推理 思考的轉變。 二、訪談對象 主要根據學生「知識測驗」及「自然科學習動機」兩項前測成績，各將其分別出高、中、 低分組，兩項成績皆為高分組中取3人，中分組取3人，低分組取3人，並請教該班級任導師協 助確認該學生的口語表達能力不至於太差，以作為訪談的對象，共計9人。三、研究者 研究者在本研究中為雙重身份，既是研究者也是教學者，研究者畢業於師院數理教育學 系，擁有15年的教學經驗，12年擔任高年級級任導師，3年擔任中年級級任導師的工作，除了 工作上的專業提升外，平常也喜歡親近大自然，學習自然界的各種事物。
