國小社會性科學議題教學之研究--台灣能源的開發與利用
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(2) 國小社會性科學議題教學之研究-國小社會性科學議題教學之研究--台灣能源的開發與利用 --台灣能源的開發與利用 摘要. 本研究設計社會性科學議題教學活動「台灣能源的開發和利用」教學，探討教學前、 後，國小五年級學生對能源議題知識的認知、議題抉擇的理由、自然科學習動機、小組合 作學習技能、教室環境知覺改變情形以及對於學習「台灣能源的開發與利用」教學模組的 感受是什麼。研究採單組前、後測設計，採用質量並重資料分析之教學研究設計，研究對 象為台中縣某國小，研究者任教之一班五年級學生，共28人。以「台灣能源的開發與利用」 為社會性科學議題主題設計課程，共十一節課，利用綜合活動時間進行教學。資料蒐集包 括問卷、學習單與課程回饋單、半結構晤談轉錄稿、教師教學研究札記和教室錄影觀察。 研究結果顯示：一、教學後學生對「台灣的能源開發與利用」之相關知識有顯著提升。二、 經過教學後，學生的非形式推理能力提高了；學生做抉擇時能考量到更多的面向，「負面 環境影響」是學生做抉擇時最主要的考量。三、學生在教學後對於自然科學習動機顯著提 升。四、教學後學生對於小組合作學習技能有顯著提升。五、教學後學生於教室環境知覺 有顯著改變。六、學生表示課程內容豐富有趣，學到非常多的能源議題知識，也表示有興 趣學習其它的社會性科學議題。最後，依據研究之結果，對未來社會性科學議題相關研究 提出具體之建議。 關鍵字： 關鍵字：社會性科學議題、 社會性科學議題、台灣能源的開發與利用 台灣能源的開發與利用、 利用、議題抉擇. II.
(3) A Socioscientific Issues Teaching Research of the Development and Utilization of Energy in Taiwan Abstract The purpose of this study is to develop a socioscientifi issues——the development and utilization of energy in Taiwan and to examine transformations in 5th graders from before to after the teaching in energy knowledge and decision making , natural science learning motivation, Collaborative Learning skill, perception of the classroom environment, in addition to understanding course feedback. The research methods are conducted with one-group pretest-posttest design .The research design placed due emphasis on both quality and quantity analysis. The subjects were one class of 5th graders, 28 students in all. " the development and utilization of energy in Taiwan " was taken as the socioscientific theme. Eleven periods were held, with the teaching conducted during multi-activity time. The data was collected using pre- and postquestionnaires, learning lists, course feedback lists, transcripts of teacher and student interviews, the teacher's journals, and classroom videotape. Among the research findings were the following:(1) Significant growth was seen in the students'energy knowledge from before to after the teaching. (2) After teaching, growth was seen in the students' use of informal reasoning. Students tended to make a decision under more consideration of the whole situation and they gave the priority on ecology considerations when making decisions on the energy issues. (3) Significant growth was seen in the natural science learning motivation from before to after the teaching. (4) Significant growth was seen in the Collaborative Learning skill from before to after the teaching. (5) Significant growth was seen in the perception of the classroom environment from before to after the teaching.(6) Students obtain much knowledge about energy, and are intersted in studying other socioscientific issues. Finally, based on the research findings, I offer some specific suggestions for future research related to socioscientific issues. Key words: Socioscientific issues, The development and Utilization of Energy in Taiwan, decision making. III.
(4) 目次 第一章. 第一節 第二節 第三節 第四節. 緒論 ................................................................ ................................................................................................ .................................................................................. .................................................. 1. 研究背景與動機 .................................................................................................................. 1 研究目的與問題 .................................................................................................................. 3 研究範圍與限制 .................................................................................................................. 4 名詞解釋 .............................................................................................................................. 5. 第二章. 文獻探討................................ 文獻探討 ................................................................ ................................................................................................ .......................................................................... .......................................... 7. 第三章. 研究方法與設計................................ 研究方法與設計 ................................................................ ............................................................................................ ............................................................ 31. 第一節 社會性科學議題的意義與內涵 .......................................................................................... 7 第二節 社會性科學議題與科學教育 ............................................................................................ 10 第三節 社會性科學議題教學的教學成效 .................................................................................... 23 第一節 第二節 第三節 第四節. 第四章. 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節 第六節. 第五章. 研究架構與設計 ................................................................................................................ 31 研究對象 ............................................................................................................................ 41 研究工具 ............................................................................................................................ 42 研究流程與步驟 ................................................................................................................ 46. 研究結果與討論 研究結果與討論................................ 與討論 ................................................................ ............................................................................................ ............................................................ 57. 教學對能源相關知識理解之影響 .................................................................................... 57 教學前、後，學生面對議題抉擇的理由 ........................................................................ 67 教學對自然科學習動機的影響 ...................................................................................... 130 教學對小組合作學習技能的影響 .................................................................................. 138 教學對教室環境知覺的影響 .......................................................................................... 147 學習「台灣能源的開發與利用」教學模組的感受 ...................................................... 159. 結論與建議................................ 結論與建議 ................................................................ ................................................................................................ .................................................................. .................................. 181. 第一節 結論 .................................................................................................................................. 181 第二節 建議 .................................................................................................................................. 187. 參考文獻 ................................................................ ................................................................................................ ........................................................................................ ........................................................ 190. 中文文獻 ........................................................................................................................................... 190 西文文獻 ........................................................................................................................................... 193 附錄一 「台灣能源的開發與利用」單元教學設計 ....................................................196 附錄二 學習單 ................................................................................................................207 附錄三 「台灣能源的開發與利用」課程課後回饋問卷 ............................................220 附錄四 晤談題綱 ............................................................................................................222 附錄五 國小高年級學生對「台灣能源的開發與利用」議題知識學習成效問卷 ......223. IV.
(5) 表次. 表 2-2-1 各種能源的優缺點------------------------------------------------------------------------------------- 20 表 2-3-1 國內外研究文獻中之社會性科學議題之研究--------------------------------------------------28 表 3-1-1 教學模組設計架構-------------------------------------------------------------------------------------38 表3-3-1主要概念知識雙向細目表-----------------------------------------------------------------------------43 表3-4-1能源議題知識問卷預試統計分析結果表----------------------------------------------------------49 表 3-5-1 資料處理的代碼及意義-------------------------------------------------------------------------------56 表 4-1-1 教學前後能源知識問卷成對樣本 t-test 分析---------------------------------------------------57 表 4-1-2 教學前、後能源知識答對率由低提升至高之題目成對樣本 t-test 分析-----------------59 表 4-1-3 教學前，學生能源知識來源統計表-----------------------------------------------------------------62 表 4-1-4 教學前、後能源知識答對率由中提升至高之題目成對樣本 t-test 分析------------------63 表 4-1-5 教學前、後能源知識答對率由低提升至中之題目成對樣本 t-test 分析------------------64 表 4-1-6 教學前、後能源知識答對率無明顯改變的題目成對樣本 t-test分析----------------------65 表4-2- 1教學前、後學生對設立在家鄉的台中火力發電廠之意願、理由分析----------------------68 表 4-2- 2 教學前，學生「歡迎」設立在家鄉的台中火力發電廠的理由--------------------------------69 表4-2- 3教學前，學生「不歡迎」設立在家鄉的台中火力發電廠的理由------------------------------70 表4-2- 4教學後，學生「歡迎」設立在家鄉的台中火力發電廠的理由---------------------------------72 表4-2- 5教學後，學生「不歡迎」設立在家鄉的台中火力發電廠的理由------------------------------74 表4-2- 6教學前、後學生對設立在家鄉的火力發電廠意願及理由回答字數分析表--------------75 表4-2- 7教學前、後學生對「增設污染防治措施後的火力發電廠」意願、理由分析------------79 表4-2- 8教學前，學生「歡迎」增加污染防治措施後的台中火力發電廠抉擇的理由--------------81 表4-2- 9教學前，學生「不歡迎」增加污染防治措施後的台中火力發電廠議題抉擇的理-------82 表4-2- 10教學後，學生「歡迎」增加污染防治措施後的台中火力發電廠議題抉擇的理由--84 表4-2- 11教學後，學生「不歡迎」增加污染防治措施後的台中火力發電廠議題抉擇的理由---85 表4-2- 12教學前、後學生增加污染防治措施後的火力發電廠意願及理由回答字數分析-----86 表4-2-13教學前、後學生對增加補助金後的台中火力發電廠意願、理由分析---------------------89 表4-2- 14教學前，學生「歡迎」增加補助金後的台中火力發電廠議題抉擇的理由--------------90 表4-2- 15教學前，學生「不歡迎」增加補助金後的台中火力發電廠議題抉擇的理由-----------92 表4-2- 16教學後，學生「歡迎」增加補助金後的台中火力發電廠議題抉擇的理由--------------93 表4-2- 17教學後，學生「不歡迎」增加補助金後的台中火力發電廠議題抉擇的理由-----------95 表4-2- 18教學前、後學生增加補助金後的火力發電廠意願及理由回答字數分析表-----------96 表 4-2-19 學生在不同條件下對設立在家鄉的台中火力發電廠之意願及理由--------------------99 表4-2-20學生對不同條件抉擇的類型歸納表-------------------------------------------------------------104 表 4-2-21 面對不同條件議題，低、中、高分組的議題抉擇--------------------------------------105 表4-2-22教學前、後學生面對「家鄉的發電型式」議題抉擇統計---------------------------------110 表4-2- 23教學前、後學生選擇家鄉的發電型式回答字數分析表------------------------------------111 表4-2- 24教學前、後學生選擇家鄉的發電型式之理由-------------------------------------------------112 表4-2- 25教學前、後學生面對「台灣的發電型式」議題抉擇統計表-----------------------------119 表4-2- 26教學前、後學生選擇台灣地區發電型式回答字數分析表---------------------------------120 表4-2- 27教學前、後學生選擇台灣的發電型式回答----------------------------------------------------121 表 4-3-1 教學前、後自然科學習動機總量表成對樣本 t-test分析------------------------------------130 V.
(6) 表 4-3-2 教學前、後自然科學習動機學習價值分量表第十六題成對樣本 t-test 分析---------132 表 4-3-3 教學前、後自然科學習動機學習價值分量表第十七題成對樣本 t-test分析-----------134 表 4-3-4 教學前、後自然科學習動機成就目標分量表第二十七題成對樣本 t-test 分析-------135 表 4-3-5 教學前、後自然科學習動機成就目標分量表第二十九題成對樣本 t-test 分析-------137 表 4-4-1 小組合作技能量表問卷總量表成對樣本 t-test分析-----------------------------------------138 表 4-4-2 小組合作技能分量表問卷成對樣本 t-test 分析-----------------------------------------------139 表 4-4-3 教學前、後小組合作技能互賴分量表問卷成對樣本 t-test分析---------------------------140 表 4-4-4 小組合作技能溝通分量表問卷成對樣本 t-test分析-----------------------------------------142 表 4-4-5 建構式教室環境溝通分量表問卷成對樣本 t-test分析--------------------------------------144 表 4-4-6 建構式教室環境溝通分量表問卷題目----------------------------------------------------------144 表 4-4-7 小組合作技能成長分量表問卷成對樣本 t-test 分析----------------------------------------145 表 4-5-1 教學前、後自然科教室環境知覺量表成對樣本 t-test 分析-------------------------------147 表 4-5-2 教學前、後自然科教室環境知覺量表之支持分量表成對樣本 t-test分析--------------149 表 4-5-3 教學前、後自然科教室環境知覺量表之參與分量表成對樣本 t-test分析--------------150 表 4-5-4 教學前、後自然科教室環境知覺量表之探究分量表成對樣本 t-test分析--------------152 表 4-5-5 教學前、後自然科教室環境知覺量表之平等分量表成對樣本 t-test分析--------------153 表 4-5-6 教學前、後建構式教室環境知覺總量表成對樣本 t-test分析------------------------------154 表 4-5-7 教學前、後建構式教室環境知覺量表校外分量表成對樣本 t-test分析-----------------155 表 4-5-8 教學前、後建構式教室環境知覺量表溝通分量表成對樣本 t-test分析-----------------157 表4-6-1課程回饋問卷總量表及單題成對樣本 t檢定及D值效果量分析--------------------------160 表 4-6-2 課程回饋問卷各單題喜歡程度與幫助程度排序---------------------------------------------162 表 4-6-3 課後回饋問卷內容向度與其對應題目----------------------------------------------------------163 表 4-6-4 學生對學習的內容的感受--------------------------------------------------------------------------164 表 4-6-5 學生對學習方法：收集與討論資料的感受------------------------------------------------------166 表 4-6-6 學生對學習方法：寫學習單的感受---------------------------------------------------------------167 表 4-6-7 學生對學習方法：發表意見的感受---------------------------------------------------------------169 表 4-6-8 學生對欲達到的成效：思考立場的感受---------------------------------------------------------171 表 4-6-9 學生對欲達到的成效：做決定的感受------------------------------------------------------------173 表 4-6-10 學生於教學中最喜歡的教學活動---------------------------------------------------------------174 表 4-6-11 學生上完「台灣能源的開發與利用」的學習成長--------------------------------------------178 表 4-6-12 學生還想多了解的社會性科學議題統計表---------------------------------------------------180. VI.
(7) 圖次. 圖 2-2-1 社會性科學議題的四大理論架構------------------------------------------------------------------14 圖 2-2-2 非形式推理類型-----------------------------------------------------------------------------------------24 圖 3-1-1 研究架構圖-----------------------------------------------------------------------------------------------33 圖 3-1-2 本研究之修正式學習環教學模式流程圖---------------------------------------------------------36 圖 3-1-3 課程概念圖-----------------------------------------------------------------------------------------------40 圖 3-4-1 研究流程圖-----------------------------------------------------------------------------------------------48 圖 3-4-2 量化、質性資料收集過程------------------------------------------------------------------------------52 圖4-2-1教學前、後學生對火力發電廠於不同條件之意願---------------------------------------------67 圖 4-3-1 自然科學習動機前、後測平均數折線圖---------------------------------------------------------131 圖 4-4-1 小組合作技能前、後測平均數折線圖------------------------------------------------------------139 圖 4-5-1 自然科教室環境知覺前、後測平均數折線圖--------------------------------------------------148 圖 4-5-1 建構式教室環境知覺前、後測平均數折線圖--------------------------------------------------155. VII.
(8) 第一章. 緒論. 本章將分別就研究背景和動機、研究目的與問題、研究的範圍與限制、以及名詞釋義 加以說明。 第一節. 研究背景與動機. 1775年瓦特發明蒸氣機開啟工業革命之鑰，緊接著許多劃時代的發明如雨後春筍般相 繼問世，人類的生活由以前的農業生活快速演進到以工業為主的生活型態後，使得人類的 生產力有了前所未有的長足進步，也帶給人類前所未有的便利舒適生活。為了達到更美好 的生活，人類秉持著人定勝天的信念，於是犧牲自然環境以成就社會、經濟的逢勃發展。 科技的發展影響的層面不只是個人，更擴及到整個社會及國家，許多各種引發爭議的社會 性科學議題正方興未艾地蔓延。這些議題影響我們的健康、環境生態、科技發展，挑戰我 們的倫理道德觀；科技深入我們的生活，讓我們的生活方便舒適，在大眾享受於文明、便 利生活之際，科技發展引發的社會問題與我們的生活習習相關，不容忽視。 以引發大眾討論的能源議題為例，能源議題無論在國際社會、台灣社會都曾引起熱烈 討論，在國際社會因傳統化石燃料發電造成空氣污染、水污染，影響人類身體健康，污染 地球生存環境，降低人類居住品質，因此許多能源替代方案相繼開發，如風力、地熱、太 陽能發電等，雖然這些能源替代方案可以減少污染，但目前也有其使用限制與發展瓶頸。 在台灣擾嚷多年的核四議題，歷經動工、停工、復建等歷程，無論是動工、停工、復建任 一階段，都曾引發許多來自不同立場的論證。然而，台灣社會在核四議題背後潛藏更大的 能源危機，在台灣，98%以上的能源都需仰賴進口 (經濟部能源局，2006)，在這能源逐漸 枯竭的時代，國際間能源短缺、油價高漲，大大地影響我們的物價水準與民眾生活水準。 倘若一旦能源發電停擺，工業勢必因為缺乏動力來源被迫停工，商業活動也會因此停頓， 屆時失業率大幅上揚，勢必引起社會動盪不安；民生問題也會因為能源發電停擺，造成生 活上極大的不便。 現行九年一貫課程中之自然與生活科技學習領域中的生活科技其目的就在於培養學生 1.
(9) 日常生活中所需的科技素養，並增進其在科技社會中調適、價值判斷、問題解決和創造思 考的基本能力（教育部，2003）。在民主自由、資訊爆炸的現代，學校教育應該讓學生能 透過學習活動，去蒐集、整理、分析、與運用相關資訊，養成學生能獨立思考，並能有系 統地研判問題、做決定，進而能與人溝通協調、講道理、理性地批判事物、容忍不同的意 見、與自我反省的習慣，並能有效地解決問題和衝突(教育部，2006)。生活在瞬息萬變的高 科技資訊化社會中，人們經常要面對許多二難的問題，既有的知識與技術，有時無法解決 這類問題，人們必須不斷的學習，獲得更多的資訊，才能有效的對問題思考判斷。如果當 兒童在國小學校課程內，習慣於面對非例行性問題，進行解題活動時，他就能逐步養成獨 立主動思考的習慣。「獨立思考」和「解決問題」的能力，會幫助學童調整、適應未來多元 變遷的社會，使他們將來足以成為現代化社會的優秀公民，而能立足於未來多變的時代 (教 育部，2006)。 目前九年一貫課程已經明確地將「科學的社會議題」納入「自然與生活科技」和「社 會」二大學習領域中，希望學生在面對引發社會爭議的科技議題時，能經由資料蒐集或小 組討論、對科學社會議題進行批判思考，培養學生具備民主素養、社會責任、獨立思考以 及與他人互動的能力（教育部，2003）。 由此可知，當前的科學教育不應只著重在學科知 識的培養與技能的訓練，更要適時地反映當前社會所關注的科學議題；在現今科學教育中 引領學生討論科技引起的社會問題，即爭議性科技議題(Controversial Socioscientific Issues)， 又稱社會性科學議題(Socioscientific Issues) (Kolstø, 2001)是達成九年一貫課程教育目標的重 要途徑之一。由於社會性科學議題涉及各種不同立場的價值觀，相當錯綜複雜，需要用理 性的科學態度與能力處理社會性科學議題引發的爭議；不過議題處理的能力沒有人與生俱 來就會，必須透過教育從小就開始培養與訓練，從國小階段就開始培養學童面對社會性科 學議題的態度與解決此類議題的能力，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）。由於社會性科學議題涉及各種不同立場及許多社會層面的價值觀， 相當錯綜複雜，需要用理性的科學態度與能力處理社會性科學議題引發的爭議，若教師在 教學時只以教師為中心的講述法來讓學生了解議題內容及議題隱含的爭議性，那麼不但會 讓學生覺得教學主題索然無味，對於激勵學生主動學習、探究，或是提昇學生判斷和做決 定的能力的幫助是微乎其微的(Johnson & Johnson, 1985)，因此教學時應採用多元化教學策 略，以提升學生的學習興趣與培養「獨立思考」和「解決問題」的能力。 2.
(10) Patronis等學者(1999)提出運用學生真實生活中所面臨的議題，透過資料、證據的收集和 與同儕間理性的對話、討論、解釋，學習如何運用科學知識思考，可以幫助學生未來成為 具有理性判斷能力的公民。Yager (1996)亦指出若爭議性的議題來自真實的社會問題，結合 這樣的議題課程是提供機會讓學生將科學學習應用到日常生活中，或收集相關的資訊運用 到議題討論之中，除了能增加對科學認知之外，還能對議題有更深入的了解。目前國際間 能源短缺，油價高漲，台灣地區98%以上的能源皆仰賴進口，油價的波動嚴重地影響我們 的物價水準與民眾生活水準，再加上台灣地區每年夏天時用電量頻頻破用電高峰記錄，面 臨電力不足的窘境。在研究者所居住的台中縣可愛鄉地區從民國75年台中火力發電廠計劃 核准興建至今就不斷引發當地居民激烈抗爭或反彈的事件，因此激發了研究者對於「台灣 能源的開發與利用」議題的興趣，並藉由此議題的相關概念設計教學模組，以提升學生對 能源議題的認知。 基於上述背景與動機，本研究旨應用社會性科學議題「台灣能源的開發與利用」教學 模組，探究學生接受此教學模組後議題相關知識是否有改變、教學前、後議題抉擇的理由、 自然科學習動機是否有改變、小組合作學習技巧是否有改變、教學對於學生的教室環境知 覺是否有改變以及探討學生學習此教學模組的感受如何。 第二節. 研究目的與問題. 一、研究目的 基於前述的研究背景和動機，本研究旨以社會性科學議題之教學對國小五年級學生學 習成效之探究：以「台灣能源開發與利用」議題教學模組為例，瞭解國小五年級學生透過 小組合作學習之小組討論的方式學習「台灣能源開發與利用」教學模組時，面對相關概念 知識是否有改變，以及探討教學前、後學生對於議題抉擇的理由，再探討學生學習此教學 模組的感受；因為 SSI 目前沒有列入正式課程中，運用 SSI 教學時採用多元化的教學策略， 因此還欲探討學生經過教學後自然科學習動機、小組合作學習技巧以及教室環境知覺是否 有改變。 3.
(11) 二、研究問題 為達上述目的，所衍生的待答問題為： (一)、教學前、後學生對於「台灣能源的開發與利用」的相關概念知識是否有改變？ (二)、教學前、後學生面對議題抉擇的理由？ (三)、教學對於自然科學習動機是否有改變？ (四)、教學對於小組合作學習技能是否有改變？ (五)、教學對於教室環境知覺是否有改變？ (六)、學生對於學習「台灣能源的開發與利用」教學模組的感受是什麼？ 第三節. 研究範圍與限制. 一、研究範圍 本研究旨以社會性科學議題中的「台灣能源的開發與利用」議題為研究範圍，採用合 作學習之小組討論方式，分析學生在學習「台灣能源的開發與利用」教學模組後其相關概 念知識，探討教學前、後學生的議題抉擇的理由，再探討教學對自然科學習動機與小組合 作技巧、教室學習環境知覺是否有所改變，以及學生對於學習「台灣能源的開發與利用」 教學模組的感受如何。 「台灣能源的開發與利用」教學模組其教學內容包括有：瞭解發電能源有哪些，並將發 電能源分為可再生和非再生兩類、瞭解我國的發電方式及能源發電狀況、瞭解非再生能源 發電的優缺點、瞭解再生能源發電的優缺點、瞭解再生能源的發電限制、及我國再生能源 的開發利用狀況、瞭解台中火力發電廠對可愛鄉與鄰近鄉鎮的生態影響、分組角色扮演創 造性思考，提出嘗試解決能源危機的方案、對「能源發電」做一選擇並提出支持的理由、 認知與實踐節約能源的重要性。 為了讓學生對於「台灣能源的開發與利用」議題有充份的先備知識，教師於教學前事 先要求學生針對能源議題概念內容透過各種管道收集相關資料成冊。教學者於教學前配合 此議題的內容，設計出修正式學習環教學模式的「台灣能源的開發與利用」教學模組。. 4.
(12) 二、研究限制 由於本研究的議題範圍設定於「台灣能源的開發與利用」議題，主要研究對象為台中 縣可愛鄉地區的某國小五年級的某一班學生，由於研究對象非隨機抽樣，故所得結果不宜 過度的推論。 三、研究假定 本研究進行時，有以下基本假定 (一)、受試者填寫問卷、學習單時，能夠誠實認真地做答，表達出自己心中真正的想法 (二)、受試者接受晤談時，願意分享自己的想法，在回答上並無顧慮、保留。 第四節 第四節. 名詞解釋. 本研究涉及之重要名詞解釋如下： 一、社會性科學議題 (S(Socioscientific Issues Issues, ssues, SSI) 社會性科學議題(socioscientific issues)簡稱 SSI，就是由當代科學技術研究與發展所引起 的一系列與社會的倫理道德觀念和社會發展緊密相關的社會問題，例如複製人和基因工程 等科技帶給社會的倫理觀念衝擊和環境生態所帶來的社會性問題 (Sadler & Zeidler, 2004)。 近年來，由科技引發的社會性科學議題，例如複製人、基因工程、全球暖化與能源選擇議 題成為全球討論的共同議題(Sadler & Zeidler, 2005)。 社會性科學議題指社會上所發生的許多問題，其解決途徑並非唯一，社會大眾面對這 些問題時，會因為個人經驗、背景、文化、所處環境或所持立場不同而有不同觀點及認同 的解決方式，而無法達到全體的共識，產生解決方式上的爭議 (Stradling, 1984)。本研究以 「台灣能源的開發與利用」議題為社會性科學議題，其中有台中火力發電廠與我(火力發電 電設置在家鄉的意願、增加污染防治措施後的火力發電電設置在家鄉的意願、增加補助金 後的火力發電電設置在家鄉的意願)以及選擇家鄉的發電型式、選擇台灣的發電型式等五個 議題。 Informal Reasoning） 二、非形式推理( Reasoning 非形式推理(（Informal 推理可以分成形式推理與非形式推理，形式推理是對完整結構問題所進行的推理，推 5.
(13) 理過程中應用前題條件所提供的訊息進行演繹的過程，引領思考者至欲達成的結果，而非 形式推理是對非結構或結構不良問題所進行的推理，推理過程中允許應用議題的背景訊息 和相關知識進行推理。Zohar和Nemet (2002)詮釋非形式推理的概念是包括事件的來龍去脈、 各方面優缺點、贊成或反對的推理，針對某一議題的主張或決策，尤其針對於大眾各持己 見或非此即彼的決定，藉由非形式推理形成主張和態度，特別適用許多無法有明確答案的 非結構問題，需要歸納(而非演繹)的問題通常都可以列入非形式推理討論的議題。指出個人 經驗、情感思緒、社會觀感和倫理道德、對議題的認知都會影響非形式推理的過程與結果。 三、教室環境知覺 教室環境可被視為一社會心理的情境，常被認為是由教師、學生、課程以及許多內在 與外在的因素所影響，通常是由老師或學生對學校或教室的感受來測量。教室環境是學生 學習人際關係及教育發展的主要場所（黃台珠, Aldridge, Fraser, 1998）。本研究所提到學生 對教室環境的知覺指的是，自然科教室環境量表（WIHIC）（黃台珠, Aldridge, Fraser, 1998） 和建構式學習環境量表（CLES）（陳忠志, Peter, Taylor, & Jill, 1998）上所得的分數。 四、教學模組 (T(Teaching Modules) odules) 教學模組在一個科目或一門課程中，為解說某個主題，而獨立設計的教學單元。通常 以一主題貫穿一系列的教學活動，每個活動皆可獨立存在，教師則依其需要自行組合成教 學單元（教育大辭書，2000）。 五、小組合作學習 (Group (Group Cooperative Learning) 小組合作學習是讓學生被分配在小組中，以小組合作方式進行學習， 學生合力完成共 同目標，透過彼此分工、討論、分析資料、小組互動、彼此鼓勵，對彼此的觀點提出看法 和修正，使各組的學生都能學會學習目標(Johnson & Johnson, 1994)。 小組合作學習在本研究中的意義是指一種教學策略，指透過教師將學生妥善異質分 組，每組人數5~6人，小組的成員都能針對特定的學習單元，按照自己的能力以及所瞭解的 方式去完成自己的學習責任。小組成員每個人都要負責某一項任務，每次負責的任務都要 更動，才不致造成小組的作業就是組上程度最好的人的獨立作業，在經由小組成員之間不 斷的交換意見、互相支持之下，所有成員共同努力朝向小組的學習目標邁進(林清山和林天 祐，1999)。 6.
(14) 第二章. 文獻探討. 本章就「社會性科學議題的意義與內涵」、「社會性科學議題與科學教育」、「社會性科 學議題教學的成效」三節論述。 第一節. 社會性科學議題的意義與內涵 社會性科學議題的意義與內涵. 一、科技的內涵與衍生問題 從古至今，人們生活方式由過去的農業社會演進為現在科技時代，我們的生活能夠愈 來愈便利舒適，都要歸功於科技的發明與應用。科技的發明與應用，讓我們的生活更方便 舒適，使現代人的生活方式產生了重大的改變，科技影響的層面不只是個人，更擴及到整 個社會及國家。「科技」是「科學」與「技術」的總稱，二者有不同的定義，Kranzberg (1984) 認為科學是關切的知道「為什麼」(Knowing why)的問題，去理解自然界各種現象，作出合 理解釋與發展定律與原理，而「技術」則關切「如何做」(Knowing how)的問題，去做出成 品或解決問題。李隆盛 (1999)認為「科學」是人類為了理解自然世界的奧秘而發展出來的 學科，其主要目的是為了要了解自然世界以及宇宙間的各種現象，並作出合理的推理與解 釋。「技術」則是人類運用知識、創意和資源等，以解決日常生活中所遭遇的實際問題， 進而改善人類的生活品質，以滿足人類的需求。 當科學與技術兩者在發展上各有所欠缺不足時，科學與技術則會相互支援， 所以科學 與技術之間可謂是具有互補性而且彼此相互影響 (Kranzberg, 1984)。然而科技日益發達，科 技廣泛滲透到社會與個人生活的各個層面，科學與技術間的界限日益模糊，而很難用一種 明確的標準加以劃分(黃鴻博，1994)。當代科學教育學者對「科技」的定義通常是：人們運 用既有的知識，廣泛地應用工具、材料、資源，有效解決實務問題、調適人和環境關係的 意圖和努力(施能木，2006)。王美芬、熊召弟 (2005)也指出科技的意義是一種瞭解如何做 （know-how）與創造的過程，藉著運用知識、工具、設備、材料、資源、系統去解決日常 生活中遇到的實務問題和提高對自然與人造環境的控制與發展，以滿足人類的需求，擴展 人類的能力，進而提昇人類的福祉。本研究將以「科技」一詞合稱「科學」與「技術」， 7.
(15) 並以此闡述其相關的現象。 工業革命以來，科技日新月異，一日千里，以往人們認為廣泛運用科技可以促進文明 進展與經濟繁榮，增加就業機會並且增加生活的便利性，因此，人們肆無忌憚大量地利用 科技以滿足人類的食、衣、住、行、育樂各種需求。例如在食的方面全面農業機械化，食 物來源不虞匱乏，也因為冰箱的問世，食品的供應與儲藏產生了很大的變革。在衣著方面 由於石化工業中人造纖維的提煉，加上工業技術的提昇，讓我們的衣著款式更新穎、美觀。 在住屋方面，創新的建築技術及室內裝潢設計水準的提高，使我們的家居生活比以前舒適 很多，也愈來愈講究居住品質。在行的方面，隨著運輸科技的發達，機車、汽車取代步行， 火車、高速鐵路火車、飛機的發明與改良，改善了行車的安全也縮短了二地往返的時間， 全世界或台灣一日生活圈正逐步成形中。在育樂方面，電腦影音多媒體設備的發展，讓我 們隨時可以享受視聽娛樂，網際網路的發展，讓我們隨時遨遊網路世界，隨時可以利用網 際網路蒐尋資料。總而言之，科技蓬勃的發展，帶給我們優質便捷、舒適進步的生活方式， 也徹底改變我們的生活方式。 科技發展猶如二面刃，帶給我們舒適的生活，也帶給我們許多始料未及的後遺症。科 技迅速發展的今日，各國競相發展其科技進程，科技發展提供二十世紀自由經濟活動的發 展基礎，人類生活品質出現歷史上的大躍進，因此在過去的數十年間，國家或社會將資源 大量投入科技的發展受到民眾支持與鼓勵，絲毫沒有受到社會上的任何質疑。然而在一九 六○年代，美國卡森女士(Rachel Carson’s)出版的「寂靜的春天」(Silent Spring)一書，描述 因科技、農藥、化學肥料的大量使用，濫用殺蟲劑的結果，已傷害許多生命、影響自然生 態，書中提出嚴重警告如果人類再不改變，未來春天將不再鳥語花香、蟲鳴鳥叫，最終將 毒害人類。這本書雖然不是嚴謹的科學作品，但出版後立即引起熱烈的迴響及爭議，成為 全球公民的警惕。科技衍生的問題從十八世紀工業革命機械取代大量人力，繼二次世界大 戰以後，世界各國加速朝向科技社會發展，造成全球酸雨、全球暖化、臭氧層破洞等全球 性問題，許多層出不窮的自然環境生態危機與浩劫頻頻發生，這些危機不斷提醒我們必須 重新思考科技與社會間的關係。. 二、社會性科學議題的產生與定義 1775年瓦特發明蒸氣機開啟工業革命之鑰，緊接著許多劃時代的發明如雨後春筍般相 8.
(16) 繼問世，人類的生活由以前的農業生活快速演進到以工業為主的生活型態後，使得人類的 生產力有了前所未有的長足進步，也帶給人類前所未有的便利生活。為了滿足人類的需求， 人類秉持著人定勝天的信念，於是犧牲自然環境以成就社會、經濟的逢勃發展。科技深入 我們的生活，讓我們的生活方便舒適，在大眾享受於文明便利生活之際，影響的層面不只 是個人，更擴及到整個社會及國家，許多各種引發爭議的社會性科學議題正方興未艾地蔓 延民主化發展過程中，社會存在許多的議題。議題 (issue)是大眾關心的問題或事項，但由 於社會大眾每個人的觀點與價值觀不同，對問題的本質乃至解決問題的方法常有迥然不同 的看法，所以社會上存在的每一個議題幾乎都有不同的見解(李隆盛，1997)。在眾多議題中 最引起人們注意的莫過現代科技衝擊社會所引起的爭議性議題，這些議題的存在，最主要 是社會上對於問題的解決方式存在有對立或不同的意見(王鼎銘，2001)。與科學有關的社會 議題乃是指一議題起源於科學或技術的發展，且當人們面對此一問題時，因為存有不同的 信念與價值觀，因而引發不同解決方法的爭議，所有的議題具有某種社會意義，且有關於 科學或技術。例如：遺傳工程、動物實驗、核能廢料之棄置、人口族群、森林砍伐、瀕臨 絕種的動植物及合適的科技等，這都是與科學有關的社會議題( 蘇育任，1998)。社會性科 學議題(socioscientific issues)簡稱SSI，就是由當代科學技術研究與發展所引起的一系列與社 會的倫理道德觀念和社會發展緊密相關的社會問題，例如複製人和基因工程等科技帶給社 會的倫理觀念衝擊和環境生態所帶來的社會性問題 (Sadler & Zeidler, 2004)，學者將議題事 件 發 展 牽 涉 到 科 技 應 用 所 引 發的 社 會 問 題 通 稱 即 爭 議 性 科 技 議題 (Controversial Socioscientific Issues)，又稱為社會性科學議題(Socioscientific Issues) (Kolstø, 2001)。 社會性科學議題指科技應用所引發的社會問題，其解決途徑並非唯一，當社會大眾面 對這些問題時，會因為個人經驗、背景、文化、所處環境或所持立場不同而有不同觀點及 認同的解決方式，而無法達到全體的共識，產生解決方式上的爭議(Stradling, 1984)。Wessel (1980)亦提出社會性科學議題有下列三大特性： 大眾關切社會性科學議題問題解決的方式，因為它會影響到我們的日常生活品質。 當對議題做理性的判斷時，所需的資訊是複雜、多元的，而且通常沒有明確的答案。 社會性科學議題涉及到多數人的生活品質，因此做判斷時需考慮不同團體有不同的價 值觀和感受。 Sadler (2004)認為社會性科學議題是複雜的，多元、無限制的，經常面臨引起爭論的困 9.
(17) 境，而且往往沒有明確的答案。近年來，由科技引起的社會性科學議題引起大家的注意， 例如複製人、基因工程、全球暖化與能源選擇議題成為全球討論的共同議題(Sadler & Zeidler, 2005)。社會性科學議題背後涉及相當廣大的層面，議題涉及的層面很廣，舉凡政治、經濟、 環境、生態、健康、道德、倫理、宗教、法律…等皆有可能涉及影響，若以爭議的內容及 焦點來區分，可大致分為「倫理與道德」、「人類健康」、「資源使用方法」及最常被提 及討論的「環境與生態保育」四類相關議題 (林樹聲，2003)。近年來科技迅速發展，民眾 的自我意識抬頭，加上媒體的報導，許多議題相繼浮出檯面受到社會大眾囑目，也備受討 論與爭議，例如存在國際間生化武器的發展、複製人、基因食品、全球暖化、臭氧層破洞 等議題。存在於台灣社會間的核四電廠歷經停建、復建事件、高山纜車的建造、電磁波的 存在、高壓電塔的建立、大哥大基地台設立、以及各地區垃圾處理或焚化爐設置引發的爭 議。這些社會性科學議題影響的範圍不只侷限於地區、全國，甚至還會跨國引起國際間的 紛爭，例如幾年前台塑汞污泥事件，無論在台灣社會或國際間都曾引發沸沸揚揚討論。當 今科技引起的社會性科學議題層出不窮，挑戰著今日社會的倫理、道德、生態、經濟、人 類健康等方面的規範和極限 (林樹聲，2006a)。當一個議題明顯有兩股以上的抗衡性意見 時，我們應該積極看待爭議性議題中的意見衝突，因為衝突情境的適切分析，常能開創或 折衷地解決大眾關心的問題(李隆盛，1997)。 第二節. 社會性科學議題與科學教育. 一、社會性科學議題與STS 社會性科學議題與STS 1970 年 代 ，STS 理 念 提 倡科 學 教 育 應 將 科 學、 科技 與 社 會相 結 合 ， 所謂 STS(Science-Technology-Society, 科學-技學-社會)教學，就是以學生日常生活中或社會上所發 生與科技有關之問題為主題，讓學生自己主動設計解決問題的學習策略，學生在探討此主 題的活動過程中，很自然地學到科學知識、科學方法和科學態度。晚近學者更提出 STSE(科 學-技學-社會-環境)教育，認為應該由社會、文化、政治、環境的各方面的角度思考科學， 加入道德的進退或辯論元素。然而無論是 STS 或 STSE 都，許多 STS 的支持者將 STS 解釋 做一種課程上的意義，缺乏理論架構，STS 通常強調科學和科技對社會的影響，傳達社會 10.
(18) 性結構知識，強調事件、技能、和傳統科學概念，注意學生的心智發展（psychological）與 認識論（epistemological）的成長；缺乏考慮到道德、倫理、情感問題，沒有運用口語對談 教學策略，缺乏開發學生之間的討論能力、論證推理，無法清楚闡明情感、文化或知識論、 啟發議題之間的連結，雖然多元但是缺乏條理(Zeidler, Sadler, Simmons, & Howes, 2005)。Yager （1996）也提到 STS 是完全的且是未被發展成形的教育策略，充其是 STS 只能被視為一種 課程的脈絡。 本研究所採行的社會性科學議題(SSI)，提供許多已發展成熟的教學策略，與STS相較， SSI可以讓學生思考自己生活週遭的議題、科學本質議題和做決定需要考量不同面向，可以 促進個體在道德與倫理的思考發展而且對覺知科學與社會是相互依賴的(Sadler, 2004)。 Zeidler等學者(2002)也指出社會性科學議題SSI 是一個廣泛性的名詞，蓋括所有的STS是STS 課程的深化，考量科學的道德領域和孩子的道德推理以及學生的情感發展，SSI促進思考具 有爭議性科技議議題和二難的情境，提供一個具體的實施策略，以學習者的生活經驗為基 礎，在過程中鼓勵學生使用言談，從事探究以進行非形式推理(informal reasoning)，以發展 個人做決定的能力。SSI由倫理、道德、情感、認知方面提供一系列多元的科學認知發展， 若在科學課程中融入SSI，學生將可以學習到科學性知識以及其中所涉及關於學生生活情境 的社會、政治、文化生活，可以促進發展學生個人的決策能力，提升功能性科學素養(functional scientific literacy)的基礎。意即個人對於科學相關用詞不但能夠加以閱讀，且能夠依此與他 人進行口頭的對話及文字的表達 (Shamos, 1995)。Pedretti (1999) 指出社會性科學議題包含不 同價值觀的衝突，可以提供學生探索議題各層面的機會。. 二、社會性科學議題與九年一貫課程 我國國中小九年一貫課程自然與生活科技領域之綱要中的能力指標及內容要項上，例 如「了解科學的發展對社會有很大的影響」、「了解科技與社會的關係」、「能由資料蒐 集或小組討論對科學社會議題進行批判思考」，以及「對於科學相關的社會議題，作科學 性的理解與研判」等 (教育部，2003)。其中包含「生活與環境」、「永續發展」課題裡的 「環境污染與防治」、「資源的保育與利用」、「資源的開發與利用」及「科學倫理」的 次主題，並在教材內容細目的次主題「科學倫理」中，具體指出課程內容可包含「科學的 社會議題」。學生能由資料收集或小組討論對社會性科學議題進行批判思考，以了解科學 11.
(19) 發展對社會有很大的影響 (教育部，2003)。由此可知，我國的科學教育已注意到科學和社 會之間的關係，明白將社會性科學議題融入平日教學的重要性，學校教育中教師若能將科 技引起的社會爭議納入教學中，並促進學生對這些議題有所知覺與了解，不但可以達成自 然與生活科技領域課程的目標，還可以培育學生具備科學素養。同時，由於科技引起的社 會爭議，往往牽涉許多社會層面的兩難情況，並沒有固定且明確的解決方法，所以在課堂 中進行討論時，教師針對不同的觀點引領學生探究和提出不同主張的論證，並對支持各觀 點的主張與證據加以檢視、比較和評估 (林樹聲，2006b)。Sadler (2004)也指出在學習社會性 科學議題的對話過程中，學生不僅可以學習和建構議題相關的概念知識和背景，同時也在 與教師或同儕的討論中，練習評估來自報章雜誌的訊息資料和相關的書面證據，並認識和 傾聽來自不同立場的各種主張，進而做出問題的價值判斷以及明確地表達自己的決定。 社會性科學議題是目前台灣社會發展過程中所面臨的重要議題，因此科學教育課程的 安排，應該將台灣目前已經存在的社會性科學議題納入教學，透過對於科技發展引發的社 會議題的探討，讓學生能夠由生活中實際具體可見的案例，進行深入探究與討論，瞭解科 技發展的實際意義 (王鼎銘，2001)。更可以進一步訓練學生考慮到科學倫理，以及學習者 的倫理道德判斷和情意發展等層面(劉湘瑤，2006)。教育的目的，在於承先啟後與繼往開來， 而科學教育的目的，在於培養學生日常生活所需要的科技素養；藉由教育的過程，培養學 生學習生活中所需要的學科知識與生活常識，了解科技的發展與其對人類生活的影響以及 懂得運用科技的材料與工具，來增進學生在科技社會中的調適、適應、價值判斷、問題解 決與創造思考的基本能力。總而言之，教育的目的主要在培養學生如何運用知識，去思考 問題與解決問題，強調學習與思考必須並重，才能提高學習成效，達成九年一貫課程「自 然與生活科技」領域的學習目標。 三、社會性科學議題教學理論架構 Zeidler 與 Sadler 等學者(2005)認為社會性科學議題運用在教學時具有四大理論架構(如 圖 2-1 所示)。定義 SSI 教學四個重要的元素，並提及社會性科學議題以學習者的實際生活 經驗為基礎，在學習過程中鼓勵學生運用口語對話從事探究，可以提供良善的非形式推理 實施議題，學習者運用資料提出證據從事探究以進行非形式推理(informal reasoning)，以下 12.
(20) 就四大理論架構分述。 (1) 科學本質的議題（nature of science issues）：指出先前對議題的認知觀點與不同的知識論 觀點將會影響學生選擇及評價相關證據，進而影響做決定。 (2) 教室對談議題（classroom discourse issues）：則有助於引導教師留意學生如何建構論證 及利用迷思的推理，思考學生先前的信念如何去架構情感的反應、主要的信念或倫理道德 的立場。 (3) 文化議題（cultural issues）：強調如果沒有彼此互相尊重及包容岐見，那麼對話將是無 效的，學生的決定受道德與價值觀以及對自然世界的信念影響。 (4) 案例本位議題（case-based issues）：藉由解析隱含於科學背後的權力及權威，培養能夠 促進倫理道德覺醒、議題解決及道德覺知的心智習慣。 SSI四個教學架構要素主要目標乃是要能建構個人認知及道德發展，並盼能達到功能性 科學素養，透過科學讀寫的能力以提昇對社會性科學素養的了解，藉此提倡倫理道德及善 的概念 (Zeidler & Sadler, 2004)；並提及SSI 可提供一個具體的實施策略，以學習者的生活 經驗為基礎，在過程中鼓勵學生使用言談，從事探究以進行非形式推理(Informal Reasoning)， 以發展個人做決定的能力。所謂形式推理與非形式推理是二種針對不同類型任務的推理， 二者的區別是：形式推理(Formal Reasoning)對完整結構問題所進行的推理，推理過程中只允 許個體在推理過程中應用前題條件所提供的訊息，對於假設問題的前題為真，得到的結論 是固定的，形式推理是數學和科學領域的主要推理形式。而非形式推理(Informal Reasoning) 的前提是變化的，允許得到多樣性結論，特別是針對非結構或結構不良問題所進行的推理， 推理過程中允許應用問題的背景訊息和相關知識 。Means 和 Voss(1996)認為非形式推理適 合運用在資料不足或運用在開放性、引發爭議、複雜的或非結構的問題，用自然語言表達， 沒有固定答案，需要進行歸納的問題的推理，個體透過非形式推理形成對某一個議題的主 張和觀點。非形式推理是人們日常生活中主要的推理形式，是以目標為導向的推理形式。 Sadler 和 Zeidler (2005a)指出社會性科學議題是開放的，非結構的、沒有明確答案、具有爭 議性的，不強調參與者透過正式的對話，需應用非形式推理對特定的議題來探究、判斷， 藉由非形式推理所持的論點，達成議題的協商和解決問題。妥善運用非形式推理以認知和 情感為連結的情況下協商複雜的議題和形成自我的主張，不斷地面對問題及反思 (Sadler & Zeidler, 2005b)。 13.
(21) 學生在一開放的情境下進行非形式推理與口語對話，各人都能闡述自己的主張和想 法，這樣的活動可以幫助學生練習對資料的判斷與引用證據，剌激學生為自己的主張提出 解釋、辯駁亦或是針對岐見提出反駁、質疑，能獨立思。並能有系統地研判問題、做決定， 進而能與人溝通協調、講道理、理性地批判事物、容忍不同的意見、與自我反省的習慣， 有效地解決問題和衝突，進而提升功能性科學素養。所謂「功能性科學素養」即是個人對 於科學相關用詞不但能夠閱讀，而且還能與他人進行口頭的對話與文字表達(Shamos, 1995) 並且透過 SSI 教學培養參與在科技民主社會中的素養 (Zeidler, Sadler, Simmons, & Howes, 2005)。 提升功 能性科 學素養. 科學本質 （nature of science）. 提 升 個人道 德與倫 理發展. 文化本位 （culture）. 口語對話 (discourse) 案例本位 (case-base). 圖 2-2-1 社會性科學議題的四大理論架構 引自（Zeidler, Sadler, Simmons, & Howes, 2005） 四、社會性科學議題的教學 以下分別針對社會性科學議題的選擇、教學策略做說明。 1、社會性科學議題的選擇 社會性科學議題涉及的層面廣泛，舉凡政治、經濟、科技、社會、宗教、環境、生態、 道德、倫理、甚至是個人的生活背景…等皆可能涵蓋。發生在生活周遭的社會性科學議題 14.
(22) 相當豐富，不但有全球性的議題，如全球暖化議題，也有國家性、地區性的議題，例如垃 圾處理議題、能源議題等。社會性科學議題涉及的層面相當廣泛，若依議題的內容屬性區 分，大致可分為：「科技發展」對「環境和生態保育」的影響、「科技發展」對「倫理道 德」的挑戰、「科技發展」對「人類健康的風險」的考量、「科技發展」對「資源利用方 式的選擇」等四大類，介紹如下(林樹聲，2004)： (1)「科技發展」對「環境和生態保育」的影響：這部份可討論的議題最多，包括酸雨、水 污染、空氣污染、噪音污染、溫室效應和全球暖化、臭氧層的破壞、核廢料或有毒物 質的處理、輻射污染、核子武器的使用、太空垃圾、熱帶雨林的破壞、生物多樣性的 消失等。 (2)「科技發展」對「倫理道德」的挑戰：包含器官移植、生殖技術、胚胎的研究、複製技 術、基因治療、優生保健、動物實驗、網路的使用等。 (3)「科技發展」對「人類健康」的考量：包含基因食品的食用、農藥的殘留、生長激素或 抗生素的濫用、電磁輻射的危害等。 (4)「科技發展」對「資源使用方式」的選擇：包含各種能源利用的利與弊、自然資源的使 用與枯竭等。 議題的選擇可根據Heath 於1992 年提出的五項原則來考量：(1)和學生生活有相關性與 應用性(2)考慮社會的成熟度和學生認知發展的程度(3)議題對今日的世界和學生個人具有 同樣的重要性(4)具有轉移知識到課外事物的需要(5)使學生感覺興趣。研究者運用這五個準 則選擇教學議題，選擇適合的議題進行教學，不論是何種議題，兼具討論全球性與地區性 的議題將可促進學生了解和關心議題之於自己、家鄉、國家或全球的關係(林樹聲，2003)。 有鑑於此，本研究以研究對象家鄉的議題—以台中火力發電廠為教學議題，引起學生的興 趣及好奇心，學生體會相關內容和自己所在情境的密切的關係，較能引發學生的學習動機 與興趣 (Yager, 1996)。. 2、社會性科學議題的教學策略 由於社會性科學議題往往牽涉許多社會層面的兩難情況，並沒有固定且明確的解決方 法，學生從中學習學習和建構議題相關的概念知識和背景，評估來自報章雜誌的訊息資料和 相關的書面證據，並認識和傾聽來自不同立場的各種主張，進而做出問題的價值判斷以及明 15.
(23) 確地表達自己的決定。國外相關學者Oulton, Dillon, 和Grace（2004）也提出教導社會性科學 議題時，需要直接說明議題的本質，值得留意的事項：(1)每個人都有不同的立場(2)資訊來 源的不同會引發不同的觀點(3)由於世界觀的不同導致會有不同的解釋(4)不同的世界觀來自 於不同的價值系統(5)引發爭議的問題無法依賴推理、邏輯或實驗解決(6)資訊愈多，愈能釐 清受爭議的議題。由上述六個留意事項得知SSI教學時，學生可以善用各種資訊媒體，建立 對議題背景的認知和情境的了解，教師要引領學生儘量去接觸不同立場的各項觀點，引導學 生釐清不同的訊息資源，了解各種立場的主張 (林樹聲，2003)。 Oulton 等學者(2001)建議教師教導爭議性議題時，也需達成三個面向支持教學：(1)重 點（focus）應該具備合理性、推理和忠於事實(2)必需呈現議題上平衡（balance）的觀點（3） 教師應該保持中立，並且指出全然以教師為中心的講述和灌輸式的教導，並不適合於SSI 教學中採用（Oulton, Dillon, & Grace, 2004）。根據上述三個面向，教師應給與學生充份的時 間去收集資料、解讀分析資料，以加強背景知識的不足，教師在教學時必需營造和諧、不 受威脅的教學情境，中立地引導學生進行討論，表達自己的意見，尊重不同立場的意見。 本研究教學引用林樹聲 (2004) 針對教導科技引起的爭議性社會議題之修正式學習環 模式設計。修正式學習環教學模式分為「探索、概念引介、釐清爭議、概念應用」等四大 階段 (下圖 3-1-2所示)。修正式學習環教學模式分為「探索、概念引介、釐清爭議、概念應 用」等四大階段，原始的三E學習環是加州大學柏克萊分校的物理學家卡普拉斯在美國國家 科學基金會（NSF）的支持下，以布魯納的發現學習理論為基礎所發展出的一套三階段的 教學步驟為「探索、概念引介、概念應用」。與本研究的修正式學習環最大的不同是在於 修正式學習環於「概念引介」與「概念應用」階段之間加入「釐清爭議」階段，其理由是 社會性科學議題包含許多不同的立場與價值觀，藉由探索、概念引介階段讓學生查閱資料 後，建立學生討論議題的背景知識，利於接續釐清爭議階段初期，對資料的解讀和分析。 另一方面在釐清爭議階段中，經由教師提問、小組或師生討論、角色扮演、同儕提問等過 程，幫助學生理解爭議的相關內容，再進入概念應用的階段練習學習遷移 (林樹聲，2004)。 本研究以「科學讀寫」、「合作學習」與「小組討論」為主要教學策略，以學生為中心， 可以有效激勵學生主動學習，提升學生判斷和做決定能力(Johnson & Johnson , 1985)。 (1)、 (1)、科學讀寫 Keys (1999)指出利用寫作方式是一種學習科學的模式，教師可以建立另一種科學教學 16.
(24) 風格，以寫作活動學習科學，連結產生知識，提供學生機會批判性思考與推理，因此科學 讀寫是近年來科學教育經常使用的策略之一。 Prain 和 Hand (1996)指出教學或學習前寫作 的目的可以回顧學生現有的了解，呈現初步的想法。教學或學習中的目的可以讓學生澄清 或精緻化知識，以自己的話表達自己的想法，並且提出主張或選擇立場、考量替代方案， 修正了解、重組知識將新知識應用至不同的情境。教學或學習後的目的可以呈現學生學習 後理解，檢測學習成果，將學習應用至新的學習情境或問題，設計問題解決方案。 Key 與 Hand等學者(1999)亦指出運用科學讀寫能讓學生從一開始對自然科學模糊不 清的認識到理解更複雜、甚至特定目標的理解，學生容易從資料、過程中當中產生有意義 的連結、資料、證據、並且形成主張。Zohar 和 Nemet (2002)也認為教導學生一個好的口語 論證的組成因子與結構的知識，可以透過寫作來促進論證技巧、教導關於論證的後設認知 知識以及使用真實生活的問題情境，運用多種教學策略，非以教師為中心的教學方法，例 如個別、二人或小組學習對學生而言非常有助益。Means 與 Voss (1996)的研究指出非形式 推理的技巧與學生的年級、能力、知識相關。Sadler (2004)認為以社會性科學議題教學可以 採用討論的方式進行，增進學生概念的理解，相關知識較多的學生對於非形式推理所犯錯 誤較少。有鑑於此，本研究採用科學讀寫為教學策略，進行查詢資料、閱讀文章以強化學 生的先備知識再搭配事先設計與課程相互呼應的學習單，做為學生學習的導引線與支持鷹 架；學生透過寫學習單記錄學習所得，也讓學生再次澄清、反思或思考自己的想法，並且 考量他人的意見，不會在談話中迷思，將自己的主張完整地陳述於學習單中 (靳知勤， 2006)。職此，本研究以科學讀寫習寫學習單為教學策略之一，做為學生學習的支持鷹架。 (2)、 (2)、合作學習與小組討論 小組合作學習是藉由學生分工合作以共同達成學習目標的一種學習方式，教師通常把 學生分成若干小組，各小組的成員必須共同努力完成小組的學習目標。各小組的成員都針 對特定的學習單元目標，完全按照自己的能力以及所瞭解的方式去完成自己的學習責任， 在經由成員之間不斷的交換意見、互相支持之下，所有成員共同努力朝向小組的學習目標 邁進 (林清山和林天祐，1999)。合作學習可以提供學生合作的學習環境機會，學生在異質 小組中與同儕一起學習，彼此互相幫助、提供可用的資源、提出自己的想法與修正彼此的 觀點。 Zeidler 和 Sadler等學者(2005)認為社會性科學議題運用在教學時具有四大理論架構： 17.
(25) 對話(discoure)、個案本位（case-based）、文化（culture）與科學本質（nature of science）四 大元素以促進功能性科學素養，強調讓學生思考科學導向議題和包含在生活經驗中的科 學、社會的道德決定。Johnson 和 Johnson(1991)指出，合作學習其討論過程可被視為一個高 層的認知策略，由於共同參與學習必然有很多爭議產生，因此需要不斷的討論協調，在此 過程中學生可強化其學習的動機，並且加深對學習內容的印象及理解，進而對所學習的內 容進行統整的動作。同時由於異質性的小組成員，也能增進學生以多種不同的角度來探究 問題。小組合作學習既是個重要的教學策略，學生可在討論的過程中經由同儕的互動討論 表達個人主張及理由、科學想法及倫理道德方面的深思，並且學習對議題做進一步的理解， 刺激學生的思考。有鑑於此本研究採小組合作學習學習策略進行教學。 五、「台灣能源的開發與利用 「台灣能源的開發與利用」 台灣能源的開發與利用」議題 1970年代，全世界歷經兩次石油危機，造成全球性的經濟衰退，原物料行情飛漲，物 價波動，對於當時的生活更是產生直接的衝擊，使世人瞭解能源與生活間密不可分的關係。 能源的重要性不僅只是建構在生活使用層面上，更對於後世的各項發展，有著決定性的影 響。 時至今日，全球煤炭的蘊藏量尚可供使用300年、石油的蘊藏量依照台灣電力公司 (2006)統計發表還可以使用40年、天然氣的蘊藏量還可以使用50年、鈾的蘊藏量還可以使用 60年。除了各種能源的蘊藏量有限之外，使用能源也產生了許多問題，自從18世紀工業革 命以來，大量燃燒煤炭、石油產生塵垢、煙和大量的灰，造成酸雨問題，影響全球環境生 態與動植物健康以及腐蝕破壞了許多珍貴的文化古蹪遺產。核能發電廠的興建運轉雖然不 會產生空氣污染問題，但是排放的廢水會引起珊瑚白化等海洋污染問題，而且核廢料輻射 能會對人體有害，核廢料存放不易、存放地點不易尋得。儘管有些專家學者認為核能發電 廠發生毀滅性災難的風險機率相當低，十分安全，但亦有學者專家認為核能發電廠因天災 人禍發生的危險機率相當高，隨時有可能發生核能外洩、爐心爆炸等毀滅性的大災難。 在台灣地區，擾嚷多年的核四議題，歷經動工、停工、復建等歷程，無論是動工、停 工、復建任何一階段，都引發許多來自不同立場的論證。然而，台灣社會在核四議題背後 潛藏更大的能源危機，從台灣電力公司於民國九十三年所發表的資料顯示台灣目前重要的 電力來源，是以煤、石油和天然氣為燃料的火力發電為主，發電量約佔九成以上，以及佔 8%的核能發電，由資料中顯示目前我國的電力來源主要來自火力發電（燃燒煤及石油）、 18.
(26) 核能發電、水力發電（水庫發電）。這三種主要發電型式都各自面臨其發展的困境，例如火 力發電所需之燃煤及石油均需仰賴進口，所以我國時常面臨油電價漲與空氣污染的窘境， 核能發電又因核廢料、核電廠安全管理問題引起大眾質疑。水力發電因台灣地質環境受限 又因水資源管理不佳，水資源日益貧乏而漸失重要性與發展性。由台電提供資料數據得知 我們有高達九成以上的用電來自非再生能源，且98%以上仰賴進口，一旦發生不可抗拒的 天災或人禍，會立即衝擊國內的用電需求，屆時國內的民生、經濟、政治發展勢必遭受嚴 重影響，但若轉而發展其他可再生能源，也必須考量經濟成本、發電技術、供電量和環境 響影評估等影響因素。各種能源各自有其優缺點如下表2-2-1所示。 九年一貫課程重視新科技融入教學，以因應社會中新興科技的發展，課程學者與科學 教育專家察覺到台灣社會現今面臨全新的挑戰，新奇的問題以及層出不窮的爭議不斷地挑 戰我們的價值觀。 議題中最嚴重與最受人們囑目就是環境問題與能源耗損方面的議題 (蘇 育任，1998)。因應二十一世紀，能源短缺又面臨供給不斷需求下，美國早於1982年、日本 於1986年及西歐等先進國家早已將能源教育列入中小學課程標準之正式科目中並實施教 學，目的在培養學生對能源建立正確的知識、態度、行為，成為未來良好環境素養與科學 素養之公民。台灣地區因為地狹人稠、資源匱乏，98%以上的能源仰賴進口，我國教育部 與經濟部於八十四年十月九日公佈之「加強國民中小學推動能源教育實施計劃」，隔年，民 國85年7月行政院公布之「台灣地區能源政策及其執行措施」中，將「推動教育宣導」列入 第六項，明確指出「推動教育宣導」為當前能源政策的重要一環。繼之，民國九十年正式 實施的九年一貫課程，九年一貫課程中的自然與生活科技學習領域綱要中涵蓋了「能源的 開發與應用」這個次主題，可見我國教育一向非常重視能源議題的宣導與探討。 由此可知，我國九年一貫課程非常重視能源議題的探討，故本研究選擇「台灣能源的 開發與利用」作為本研究的主題，以台中縣可愛鄉為真實生活情境，探討學生面對不同條 件、情境能源議題抉擇的理由。. 19.
(27) 表 2-2-1 各種能源的優缺點 種 形 優點 類 式 1．容易儲存和提煉。 燃 2．容易開採，例如中東石油每天可 開採約一萬桶。 3．容易運輸，且安全性頗高。 非 油. 缺點. 1．石油一旦燃燒，燒完就完全消失於空 氣，故不可以再重複使用。 2．石油是化石燃料儲存量最少的，只剩 大約40年的儲藏量。 3.世界上有產石油的地方不多。 4.造成溫室效應和酸雨。 1．煤的儲藏量很豐富。 1．煤一經使用，就不能再重複被用。 再 燃 2．容易被轉換成熱能。 2．開採煤礦的危險性很高，經常發生礦 3．容易運送，且使用安全性高。 災。 3．燃燒煤時會浪費一些熱能，並釋放出 生 煤 二氧化硫、二氧化碳、微粒及黑煙等， 造成空氣污染。 4.造成溫室效應和酸雨。 能 天 1．最乾淨的燃料，不會造成空氣污 1．天然氣一旦燃燒後，就不可以重複使 然 染。 用。 氣 2．運送及存放容易。 2．目前產量不多，有待再研究開發。 源 1．與化石燃料比較，核能比較不會 1．雖然不會造成環境污染，但會造成周 圍的海域生態熱污染。 造成環境污染。 2．核廢料的輻射能仍然會對人體有害， 核 2．供電穩定充裕、能量密集 故存放不易，估計需埋放百年以上。 3. 燃料體積小、蘊藏量夠 3．造廠之費用頗高。 4．只需少量的原料，即可產生大量 能 的熱能。 5、單位成本比較低。 20.
(28) 1．可以重複使用，亦即取之不盡。 水 2．單位成本低。 3．水能轉換成電能的效率是百分之 九十。 力 4．不會造成空氣污染。 5．可以用來生產氫氣。 再 1.不會造成公害而且取用不盡。. 1．建築費用相當高。 2．在河川土築水壩，會破壞河川的生 態。 3．很難找到適合築水壩的地點。. 1.風力不穩定，風力和風向時常改變， 能量無法集中。 風 2.能源密度低而且有噪音干擾(例如風力 生 發電每瓩影響土地範圍約 55 平方公 力 尺，且住家與風力發電機組間宜保持 300 公尺以上距離，以免噪音干擾) 1．它是乾淨且取之不盡的能源。 1.需要有廣大的土地。 能 太 2．不會增加或減少地球上的溫度。 2.當有陽光的日子，才會發電，亦即只 有白天才能發電。 陽 3．建廠容易，成本低。 能 4．安全性高。 5．熱效率亦很高。 源 1．地熱的蘊藏量很豐富。 1．熱效率低，共有 30%的地熱能用來推 地 2．單位成本比開採化石燃料或核能 動渦輪發電機。 低。 2．所流出的熱水含有很高的礦物質。 3．建造地熱廠時間短且容易。 3．一些有毒氣體(如硫、硼或阿摩尼亞) 熱 會隨著熱氣，而噴入空氣中，造成空氣 污染。 波 1. 能源豐富 1. 隨風力及季節變化，能量不穩定 浪 2.清潔、不污染環境. 21.
(29) 海 水 溫 差 潮 汐 能 生 質 能. 1.能源豐富 2. 清潔、不會污染環境. 1. 易受海流影響 2. 深海管路的舖設困難 3.貝類、藻類附生，發電效率降低. 1.能源豐富. 1.投資大，造價較高 2. 不易找到符合潮汐發電地理條件的 地區 1.轉換效率低 2.種植原料所需土地大 3.原料含水量高. 2.清潔、不污染環境 1.原料來源豐富 2.生產技術簡單 3.不會造成污染. 22.
(30) 第三節. 社會性科學議題教學的教學成效. 「獨立思考」與「解決問題」的能力是九年一貫課程「自然與生活科技」領域的學習目 標，從文獻探討中得知應用社會性科學議題教學可以培養學生非形式推理的能力與做決定 的能力。以下就文獻探討分析社會性科學議題與非形式推理、社會性科學議題與抉擇判斷 分述之。 一、社會性科學議題與非形式推理 Sadler (2004)指出因為社會性科學議題是沒有限度，非結構性問題，受到爭議且有多樣 的觀點與答案，要達成社會大眾的共同看法是不容易的，可以透過非形式推理過程來協商 和決定如此複雜問題。因此社會性科學議題是應用非形式推理最理想的對象 (Kuhn, 1993)。 Sadler 與 Zeidler (2005b)的研究探討科學內容的理解跟決策者的非形式推理的品質和 類型是否有相關性，研究結果發現個體在某一方面的知識與個體在這方面的非形式推理品 質存在相關性，相關知識性較多的個體非形式推理錯誤較少。而且提出影響學生做決定的 非形式推理的類型可以分為直覺性、情感性、理論性、綜合型四種非形式推理類型(如下圖 2-2-2所示) 1.理論性非形式推理：提供證據支持、考量科技的限制以及優缺點分析邏輯推理來形成自 己的觀點，以理性思考過程引導他們對議題做決定。 2.情感性非形式推理：基於同情心和同理心等道德情感，立場和想法會反應出對人的關懷， 基於情感的非形式推理經常出現在社會性科學議題議題抉擇的研究 中。 3.直覺性非形式推理：基於對議題的直接感覺或反應，根據情景、經驗直接的推理反應。 理論性和情感性非形式推理能幫助個體形成合情合理的主張，直覺性非形式推理不 一定能合理的提供解釋，但有助於解決社會性科學議題；本研究採用Sadler、Zeidler (2005b) 提出的非形式推理類型將學生的非形式推理(學習單答題)分類。. 23.
(31) 理論. （rationalistic）. 情感. （emotive）. 直覺 （intuitive）. 圖2-2-2 非形式推理類型 (Sadler & Zeidler (2005b) 何謂高品質的非形式推理？Means 和Voss (1996)學者提出高品質的非形式推理應包括 五個要點：(1)形成某一觀點(2)尋找支持該論點的證據(3)考慮與自己主張相反的觀點(4)尋找 支持相反觀點的證據(5)在論證的過程中能使用修飾語句(qualifiers)， 指出主張適用在何種 情況，做為限制主張之用。大概而言，個體的非形式推理能蓋括問題的多面向時就是高品 質的推理；並且提及非形式推理的品質與學生的年級、能力、知識相關。Sadler (2005a)的研 究亦指出個體在某一方面的知識與個體在這方面的非形式推理品質存在相關性，相關知識 性較多的個體非形式推理錯誤較少。有鑑於高品質的非形式推理與學生的能力、知識相關， 故本研究採用「科學讀寫」策略，查閱資料加強學生的相關背景知識，並且以學習單當做 為學生學習的導引線與支持鷹架。. 二、社會性科學議題與抉擇判斷 根據所蒐集的文獻資料，如下表2-3-1所示。所採用的議題範圍有跨國全球性，如全球 暖化、酸雨、複製人等議題以及有屬於地方性、全國性的環境問題如當地環境議題、高壓 電塔與孩童血癌、外來種議題、核電廠議題、採礦議題、垃圾處理等人類行為對自然環境 的影響和屬於環境價值與正義議題，如動物實驗議題 (林樹聲，2003)。運用SSI教學與生活 經驗相容，讓學生行生活中的議題去解決問題，在教學中以科學的態度及探究過程來查閱 24.
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