SSI議題下實施CPS教學對國小五年級學生問題解決能力及自然科學教室環境知覺影響之研究

國立台中教育大學科學應用與推廣系研究所碩士論文

SSI 議題下實施 CPS 教學對國小五年級學生

問題解決能力及自然科學教室環境知覺影響

之研究

Influence of CPS Curriculum Implementation amidst

Socioscientific Issues on Fifth-Grade Students Problem

Solving Ability and Science Lab Environment Perception

指導教授：靳 知 勤 博士

研究生：邱 育 志 撰

中文摘要

本研究目的在於探討經過社會性科學議題（socioscientific issues）下實施 CPS

教學，對學生的問題解決能力及自然科學教室環境知覺之影響。研究設計採單組 前-後測設計（one-group pretest-posttest design），以研究者任教之一班國小五年級 學生，共 31 人為研究對象，利用彈性及綜合課進行 8 週 2 個單元的課程教學。 教 學 前 後 施 以 研 究 者 改 編 之 問 題 解 決 能 力 量 表 及 自 然 科 學 教 室 環 境 量 表 （WIHIC）前、後測以蒐集量化資料，並以敘述性統計、t 檢定、單因子共變數 分析及效果量進行分析，再藉由半結構性問題訪談大綱、教室日誌、自評互評表 等工具蒐集質性資料，分析編碼後做為補充及對照。研究結果發現，SSI 議題下 實施 CPS 教學後學生的問題解決能力「總分」及「發現問題（pf）」、「提出想法 （if）」、「尋求解答（sf）」分項能力有顯著性差異，其中以「提出想法（if）」能 力差異最大，學生認為對其信心及問題解決能力有幫助，並提出各項分享與建 議；教學後學生自然科學教室環境知覺呈現正向感受，在「總分」及「教師支持」、 「平等」及「探究」知覺上具有顯著差異，對於「同學親和」、「合作」、「參與」 及「任務取向」等知覺則無顯著差異；在「師生關係」層面知覺有顯著差異，對 於「個人發展」層面及「同儕關係」層面則無顯著差異；對於不同自然科學教室 環境知覺學生而言，教學實施前高分組學生在總分及各分項能力皆顯著高於低分 組學生；教學實施後，高分組學生與低分組學生在「發現問題（pf）」能力及「提 出想法（if）」能力上具有顯著性差異存在，且高分組學生在面對問題時比低分組 學生積極，各步驟工作內容敘述較詳細，較有信心維護自己的論點。最後，研究 者針對研究結果進行討論，並依據討論結果做出結論與提出建議。 關鍵字：社會性科學議題、創造性問題解決、自然科學教室環境知覺、問題解決 能力

Abstract

This study is aimed at exploring the influence the CPS curriculum has on students’ problem solving ability and their science lab environment perception once implemented under socioscientific issues. The study is designed with single-group pre-post tests. Subjects, 31 in total, are fifth grade students in the elementary school the researcher teaches. Flexible and comprehensive courses with 2 units each are taught in 8 weeks. Before and after the courses are taught, students complete a problem-solving ability scale and the learning environment questionnaire, WIHIC. Quantitative information is collected in the post test and descriptive statistics, t-test, single-factor covariance analysis and size of effect are used to analyze the information. In addition, auxiliary tools including interview transcription, classroom journal, self-evaluation scale, and feedback sheet are used to collect qualitative information, which, after analyzed and encoded, is used as supplement and for comparison and contrast. Study results show significant differences in the total score of students’ problem-solving ability after the CPS curriculum is implemented under SSI and so do their ability to find problems (pf), come up with ideas (if), and seek solutions (sf), among which the “if” ability shows the most drastic difference. Students think that the curriculum helps them in terms of enhancing self-confidence and problem-solving ability and share their suggestions. After teaching, the science lab environment perception of students appears to be positive. Significant differences are shown in the total score, teacher support, equality and exploration perceptions. In classmate friendliness, cooperation, participation, and task-orientation, there was no significant difference. In the perception of teacher-student relationship, difference is significant. In terms of individual development and peer relationship, there was no significant difference. For students with different perceptions about the science lab environment,

the high-score group students are obviously higher than low-score group students in the total score and each item of ability before the curriculum is implemented. However, after the curriculum is implemented, there are significant differences between the “pf” and “if” abilities between high-score and low-score group students. High-score group students are more active in the face of problems than low-score group students. They are also more detail-oriented when describing each step of their work and more confident in defending their theories. Finally, the researcher discusses the study results and come up with the conclusion and suggestions based on the discussion.

Keywords：socioscientific issue, creative problem-solving, science lab environment

目 次

第一章 緒論………1 第一節 研究背景與動機……… 1 第二節 研究目的與待答問題……… 3 第三節 名詞釋義………4 第四節 研究範圍限制………5 第二章 文獻探討……… 6 第一節 社會性科學議題的相關研究……… 6 第二節 創造性問題解決模式的相關研究……… 15 第三節 科學教室環境知覺的相關研究……… 30 第三章 研究方法……… 38 第一節 研究設計與架構……… 38 第二節 研究對象……… 39 第三節 教學設計……… 40 第四節 研究工具……… 46 第五節 研究流程……… 53 第六節 資料蒐集與分析……… 55

第四章 結果與討論……… 59 第一節 SSI 議題下實施 CPS 教學對學生問題解決能力的影響……59 第二節 SSI 議題下實施 CPS 教學對學生科學教室環境知覺的影響 71 第三節 SSI 議題下實施 CPS 教學前後不同科學教室環境知覺學生 問題解決能力表現情形……… 85 第五章 結論與建議……… 99 第一節 結論……… 99 第二節 建議……… 101 參考文獻……… 108 一、中文部份……… 108 二、英文部分……… 111 附件 附件一 SSI 議題單元一資料單………114 附件二 SSI 議題單元二資料單………117 附件三 CPS 教學模式單元一教案設計……… 120 附件四 CPS 教學模式單元二教案設計……… 126 附件五 CPS 教學活動單設計……… 133 附件六 CPS 教學活動單設計……… 134 附件七 CPS 教學活動單設計……… 135

附件八 CPS 教學活動單設計……… 136 附件九 活動自評及互評表 ………137 附件十 CPS 教學活動單設計……… 138 附件十一 CPS 教學活動單設計……… 139 附件十二 CPS 教學活動單設計……… 140 附件十三 活動自評及互評表……… 142 附件十四 問題解決能力測驗……… 143 附件十五 科學教室環境知覺量表(WIHIC)……… 145 附件十六 問題解決能力測驗評分標準……… 148 附件十七 問題解決能力測驗評分用紙……… 151 表次 表 2-1-1 全球社會爭議性議題分類表………8

表 2-2-1 Osborn, Parnes, Treffinger, Isaksen＆ Dorval 等人之 CPS 階段發展……… 22 表 2-2-2 國內外 CPS 教學相關研究整理摘要……… 28 表 2-3-1 科學學習教室環境量表摘要整理表……… 32 表 3-1-1 研究設計表……… 39 表 3-3-1 教學流程實施計劃表……… 42 表 3-4-1 評分者及研究者預試評分結果整理……… 48

表 3-4-2 各分項能力及總分評分者一致性考驗結果……… 49 表 3-4-3 WIHIC 量表原始信效度整理表……… 50 表 3-4-4 WIHIC 量表預試信效度整理表……… 51 表 4-1-1 問題解決能力測驗平均值、標準差及效果值摘要…… 59 表 4-1-2 問題解決能力各分項能力自評表平均數及標準差摘要 67 表 4-1-4 自評表學生回饋心得整理……… 70 表 4-2-1 科學教室環境知覺量表測驗平均數、標準差、t 考驗及 效果量摘要………72 表 4-3-1 不同組別學生科學教室環境知覺測驗平均數及標準差比 較………86 表 4-3-2 不同組別科學教室環境知覺學生前測 t 檢定及 d 值 … 86 表 4-3-3 高分組學生問題解決能力 t 檢定及 d 值摘要………87 表 4-3-4 低分組學生問題解決能力 t 檢定及 d 值摘要………88 表 4-3-5 不同組別問題解決能力「總分」組內迴歸係數同質性檢 定………89 表 4-3-6 不同組別「發現事實（ff）」能力組內迴歸係數同質性檢 定………89 表 4-3-7 不同組別「發現問題（pf）」能力組內迴歸係數同質性檢 定………89

表 4-3-8 不同組別「提出想法（if）」能力組內迴歸係數同質性檢 定……… 89 表 4-3-9 不同組別「尋求解答（sf）」能力組內迴歸係數同質性檢 定……… 89 表 4-3-10 兩組前後測問題解決能力各項分數平均值、標準差及調 整後平均數………

91 表 4-3-11 不同組別「問題解決能力總分」共變數分析摘要……

91 表 4-3-12 不同組別「發現事實（ff）」能力共變數分析摘要…… 92 表 4-3-13 不同組別「發現問題（pf）」能力共變數分析摘要…… 92 表 4-3-14 不同組別「提出想法（if）」能力共變數分析摘要………92 表 4-3-15 不同組別「尋求解答（sf）」能力共變數分析摘要………92 圖次 圖 2-2-1 創造性問題解決階段圖……… 17 圖 2-2-2 創造性問題解決模式圖……… 18 圖 2-2-3 CPS三成份六階段圖………20 圖 3-1-1 CPS 教學研究架構圖 ……… 39 圖 3-5-1 研究流程圖……… 54 圖 4-2-1 科學教室環境知覺量表前後測折線圖……… 73

第一章 緒論

本章節共分為四個部份：第一節主要闡述研究背景與動機，第二節為研究目 的與待答問題，第三節為名詞釋義，第四節為研究範圍與限制。

第一節 研究背景與動機

在我國國小實施的國民中小學九年一貫課程綱要（教育部，2003）中，主張 培養學生帶著走的十大基本能力，其中便包括了「獨立思考與解決問題」這項基 本能力，而對於教師在教學活動的設計上，更在課程實施綱要要點中強調應以解 決問題策略的方式來進行。由此可見，問題解決能力在現今國小教育中的重要 性，所以身為第一線教師的我們，在教學策略的運用方式或是教材上都需要將如 何增進學生的問題解決能力納入考慮。洪文東（2000）更指出學生在面對問題時， 創造力不但會是問題解決的關鍵，創造的過程更是一種問題解決的過程。所以學 生在問題解決的過程中，不只是需要問題解決的能力而已，對於創造思考能力的 發展也必須要去重視。程上修（2000）認為 Parnes 在1967年提出的創造性問題解 決（Creative Problem Solving, CPS），正是以創造思考及問題解決這兩種能力為 基礎所發展出來的思考訓練模式，能夠培養學生依循問題解決程序有效的去解決 所遭遇到的問題。因此，研究者希望透過 CPS教學模式的進行來訓練學生問題 解決能力的想法，期望學生可以在解決問題的過程中培養本身的問題解決能力， 更可以在學習的過程中學會運用自己的創造力以面對將來生活中所遇到的真實 問題。 另一方面，Sadler（2004）指出在現今的世界裡，各式各樣的議題正伴隨著 科學的進步而產生，例如複製、核分裂、基因計劃、溫室效應和替代能源等名詞， 早已經變成了我們日常對話中普遍且常見的語彙。這些語彙中其實也隱藏著許多 具爭議性的不同觀點，如複製人的醫學應用與道德衝突、水庫興建的便利與汙

染、核能發電的需求與危險等。Sadler 認為這些由社會爭議引發，如生物學與環 境挑戰間的啟發等爭議，可以將它們共同歸類為社會性科學議題（socioscientific issue, SSI）。研究者認為這些議題不但可以作為教師在從事教學或編制教材時的 參考，讓學生可以從一個平時便可接觸到的名詞來引發學習興趣，同時也可以透 過對問題相關的資料蒐集、討論、澄清等步驟進行學習。教師同時在旁引導學生 進行加深加廣的思考，對其在學習過程中培養問題解決能力則更有幫助。 林韻芳（2004）針對許多對於學生教室環境知覺的研究（陳鴻明、張文華 和張惠博，2002；Beeth, 1998; Fraser, 1998; Pizzini & Shepardson, 1992）進行探 討後，發現到許多對於學生學習環境的研究不僅關心學生的科學教室環境知覺與 其學習成果間的相關情形，更指出在學生的學習環境中，「科學教室」會是學生 產生學習的場所。研究者亦認為在國小教育的實施過程中，學校提供了學生一個 安全的學習環境，讓學生在這個環境裡學習著他們在未來所需要的基礎知識及能 力。學生對於科學教室環境的知覺，不僅僅只是學生間或師生間單純的感受而 已，更可能進一步去影響學生的學習效果，故身處教育工作前線的我們，更不能 不去思考任何幫助學生學習的可能性。 教室環境在學生的學習過程中同時也會影響著學生的創造思考的發展，例 如Peterson（2002）以 Wallas 於 1926 年所提出創造力的準備期、醞釀期、豁朗 期、與驗證期四個發展期來討論創造環境理論時，就指出一個有趣、充滿刺激的 科學教育環境，是可以刺激學生去發現問題的。換言之，一個適合討論的教室環 境能讓學生彼此分享科學問題，進一步激發學生的好奇心，透過放鬆、彈性與安 靜思考的教室空間裡來幫助助其發展，再輔以溝通與挑戰的氣氛，對學生的問題 解決是有幫助的。 研究者認為教師若可以利用多元刺激及有趣的教學活動來營造教室環境的 良好氣氛，不但可以激發學生的創造動機，也能藉由討論支持與聆聽學生意見、 想法，進一步發展為積極與信任的班級氣氛與環境，讓學生更能踴躍發展創造思 考能力。這也是本研究決定以社會性科技議題為教學內容，讓學生在主動與討論

的過程中進行學習的目的之ㄧ。 除了在教學方面的影響，研究教室環境多年的學者Fraser（1990）亦指出， 課程計劃的實施或教育改革會對教室環境產生改變，但卻往往被標準化測驗的結 果所掩飾了。為了避免這些情形發生，並在教學中獲得學生對教室環境的看法做 為往後教學時的修正參考，學生對其科學教室環境的知覺便成為了一項重要的依 據。故研究者亦希望可以從教學進行中去暸解學生的知覺觀點，以進一步獲取課 程改進的相關資訊，將教材教法發展得更形完善。 因此，本研究期望透過在社會性科學議題下，藉由CPS 教學的實施，以生 活中某些共同的社會性科技性議題為內容，讓學生在教學過程中經由擴散性思考 與聚歛性思考練習，讓學生經由創造思考來增進本身的問題解決能力，並練習對 未來可能面對的社會性科學議題提出解決方法。另外，研究者亦針對學生在討論 與澄清的學習過程中，其自然科學教室環境知覺情形來做討論。最後，再針對教 學過程中教師的省思做歸納，以作為往後其他教師從事相關教學及課程編排之參 考。

第二節 研究目的與待答問題

本研究目的在探討SSI 議題下實施 CPS 教學後，學生的問題解決能力及自然 科學教室環境知覺的影響情形。讓學生經由對生活中某些共同的社會性科學議題 所面臨的兩難困境進行討論與澄清，藉以提升學生的問題解決能力及了解其自然 科教室環境知覺情形，並針對教學過程中的問題與解決方法做分析歸納，以作為 往後其他教師從事相關教學之參考依據。 基於研究目的，本研究提出待答問題如下：

一、在SSI 議題下實施 CPS 教學對學生問題解決能力的影響為何？ 二、在SSI 議題下實施 CPS 教學對學生的自然科學教室環境知覺的影響為 何？ 三、在SSI 議題下實施 CPS 教學對不同自然科學教室教室環境知覺學生問題 解決能力影響情形為何？

第三節 名詞釋義

壹、社會性科學議題（Socioscientific Issues, SSI）

社會性科學議題係指人們基於個人價值觀及立場的不同，有不同意見出現又 無法取得共識及解決方法時所引發的社會兩難科學相關議題（Sadler, 2004）。本 研究中透過小白鯨及複製人兩個單元的內容，作為學生學習過程中討論的社會性 科學議題教材。

貳、創造性問題解決（Creative Problem Solving, CPS）

本研究所定義之CPS 教學模式係根據Treffinger & Isaksen（1992）修訂自 Osborn 和Parnes（1976）提出 CPS 教學模式後的完整訓練流程。Treffinger &

Isaksen 將創造性問題解決教學過程分成三個成份，這三個成份分別為瞭解問題

（understanding the problem）、產生想法（generating ideas）及行動計畫（planning for action）來進行。其中包含了發現難題（mf）、發現資料（df）、發現問題（pf）、 提出想法（if）、提出解答（sf）、尋求接受（af）等六個階段，研究者並依此教 學模式及實際需求來設計及編寫教案、教材以進行教學。

参、問題解決能力（problem-solving ability） 問題解決能力是指個體運用本身的知識、經驗和技能，蒐集有用的資訊，透 過不斷的創造與思考過程，分析判斷出合適的解決方法，再經過嘗試錯誤和修正 去解決問題的能力（詹秀美、吳武典，1991）。本研究中研究者參考張俊彥與翁 玉華（2000）之「問題解決能力測驗」進行修訂，並以修訂後之問題解決能力測 驗的得分，表示學生的問題解決能力，所得分數愈高，表示具備的問題解決能力 愈佳，反之則愈差。

肆、科學教室環境知覺（science lab environment perception）

根據黃台珠等人（1998）的說法，教室環境可被視為是一種社會心理的情境， 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。本研究為了獲得學生在教學前、後，對教室環 境的了解及感受，採用黃台珠等學者（1998）修訂自 Fraser, Fisher ＆ McRobbie （1996）的 What Is Happening In This Class？（簡稱WIHITC）之「科學教室環境 量表」進行施測，並將各分向的教室環境感受作為參考依據，其中包括了「同學 親和」、「教師支持」、「學生參與」、「探究」、「任務取向」、「合作」及 「平等」七個向度的問題。

第四節 研究範圍與限制

本研究之研究對象僅以研究者任教台中縣龍龍國小之ㄧ班五年級學生為 主，故研究結果對於不同年級及不同地區學生，不宜做普遍性之推論。

第二章 文獻探討

本章共分成三節：第一節針對社會性科學議題的相關研究進行討論，第二節 針對創造性問題解決（CPS）模式的相關研究進行討論，第三節針對科學教室環 境知覺的相關研究進行討論。

第一節 社會性科學議題的相關研究

壹、社會中科學（Science）與技術（Technology）的爭議 依據Kranzberg（1984）的說法，早期我們將「科技」區分成「科學」與「技 術」，兩者間則分別存在著不同的定義：「科學」主要在探討「為什麼？」的問 題，主要在理解自然界的各種現象並作出合理的解釋，然後進一步發展成定律與 原理；而「技術」則主要在探討「如何做？」的問題，目的則在於做出成品或是 解決問題。 林志忠（1998）則指出，當人類不當的使用科技造成環境的破壞時，對社會 便會形成衝擊。於是開始有學者主張所有的人都需要某些科學教育，才能具備思 考與討論這些社會問題的能力，並正確地參與決策。是以Pedretti（1999）便主張， 對於社會目的與社會責任來說，社會與技術是密不可分的，唯有如此，才能有助 於當代科學對於自由價值、抽象概念及客觀的追求。 換句話說，在目前的社會中我們對於科學或技術已經無法單獨去進行討論， 而且兩者間的關係與社會可說是息息相關，因為科學的發現推動了技術的發展， 而技術的進步也影響著科學的推進。但是科學與技術的發展雖然具有好處，但同 時也為社會帶來了許多負面影響，像是能源耗竭、生態破壞、環境汙染等問題， 進而引發了許多社會中的「爭議」情況。 李隆盛（1997）認為「爭議」（controversy）源自人們的觀點、價值立場不 同，對於議題（issue）的解決方式，甚至是議題的本質有著不同的看法而產生，

故當一個議題存在著兩股以上的抗衡性觀點時，這個議題便可稱為「爭議性議 題」。換句話說，當兩個以上的團體間彼此的價值觀或是所持立場不同，對於某 些議題的解釋及解決方式也就不同，而這些對立的狀況便形成了所謂的爭議性議 題。例如在面對經濟開發與否時，建設公司與環保人士基於理念的不同，彼此間 便會有爭議的情形出現，進而產生了所謂的「爭議性議題」。社會中也因理念想 法不同而凝聚了許多的團體，對這些「爭議性議題」各自發出不同的聲音。 Sadler（2004）則認為，對於這些社會中的爭議議題，例如生物學與環境挑 戰之間的啟發，可以將它們共同歸類為「社會性科學議題（Socioscientific Issue）」， 並強調這些兩難困境中的社會與科學因素所引發的議題下所產生的主題，也正顯 示了其對社會影響的重要關注程度。 在這些社會性科學議題中，周桂田（2000）認為由於這些引發的社會問題皆 具有高度的複雜性與不確定性，其中也就有值得我們去思考、討論的地方。反思 現今的社會，科技急速發展的影響導致了生物醫學技術的更上層樓，但是背後卻 隱藏一些與倫理道德相衝突的問題，可能已經在我們週遭慢慢地浮現，譬如以往 的自然生產並無法立即去判定胎兒的健康情形，而當前的醫學技術卻可以直接檢 驗未出生胎兒的身體狀況，一旦發現胎兒不正常就可立即施行墮胎手術，但是這 也就直接剝奪了他們的生存權，其他如器官移植、複製技術、基因療法等科技的 運用發展，也都造成了科技與倫理道德的衝擊。 而在能源發展方面，以興建核能發電廠為例，儘管有些人認為發生毀滅性災 難的風險機率相當低，甚至不可能發生，但亦有人認為風險的機率相當高，隨時 有可能發生核能外洩、爐心爆炸等措手不及的大災難。 現代的基因食品方面也是一個鮮明的例子，樂觀者認為可以增加世界上的糧 食供應，並減少飢荒的發生，但是也有人提出基因食品所蘊藏的危險性，例如對 人類而言，有可能導致人體過敏、毒素累積、甚至意外死亡；對生態環境來說， 抗病蟲害的植物亦極有可能會導致另外一種蟲類死亡，再進一步破壞整個生態系 統的平衡。

Collette & Chiappetta（1989）則指出，科技發展所引起的爭議在民主化的現 代化社會中會隨著對議題的重視與時代的變化將科技發展的決策權訴諸民意，並 希望民眾表達他們的意見與看法。若人民缺乏基本科技知識時，不僅會無法做出 正確判斷，更可能會因為不了解或人云亦云，進而引發了心裡對科技的發展恐懼 或擔憂。我們觀察現代社會的現象中，正反映出了我們目前社會上垃圾場離我家 越遠越好，或是抗議焚化爐建在我家附近...等現象的出現。 Merryfield（1991）更認為在這些事件背後透露出了許多訊息，那就是現代 的大眾已不能僅是關心影響到自己的生活權利或是社會性的科技福利政策而已 了，更必須開始培養具備爭議性科技議題的相關知識，以正確地判斷科技政策的 利弊。換句話說，人民若能具備相關的科技知識來作為個人本身做決定的基礎， 往後在面對這些由科技發展而引起與我們息息相關的社會性爭議事件時，也就可 讓自己免於置身在風險中的危險，同時也能進一步發揮監督施政者擬定的政策是 否適合的功效。 在這些議題方面，Merryfield（1991）依據事件本身所具有的性質，將因為科 技發展而引起的社會性議題區分為環境、健康與人口、經濟、交通與傳送、糧食 與飢荒、能源、軍事問題等七大類，整理為表2-1-1。 表2-1-1 全球社會爭議性議題分類表（Merryfield, 1991） ● 酸雨 ● 全球暖化 ● 臭氧層破洞 ● 物種滅絕 ● 自然資源的耗竭 ● 水庫的興建 ● 聚苯乙烯的塑膠類製品問題 ● 垃圾焚化爐的興建 1.環境 ● 垃圾場的設立

● 汞污泥的處理 ● 戴奧辛的汙染 ● 核廢料的處理 ● 有毒廢棄物的處理與應用 ● DDT 的使用 ● 高壓電纜的設置 ● 安樂死的合法性 ● 在醫學研究中使用人類的胚胎 ● 器官移植 ● 基因改造食品 ● 加氟自來水 2.健康與人口 ● 全球人口成長控制 ● 高科技取代人力造成的失業問題 3.經濟 ● 工業開發與自然環境之保護 ● 公路開發與生態保育 4.交通與傳送 ● 交通及空氣污染 5.糧食與饑荒 ● 全球性饑荒與食物資源 ● 核能電廠的設立 ● 能源危機 6.能源問題 ● 替代能源 ● 核子武器 ● 生化武器 7.軍事問題 ● 原子彈 劉美慧（1998）指出，現今的學生在面對這些社會性科學議題時，往往表現 出無所適從、人云亦云的情形，並缺乏獨立思考的能力。對此，Gayford（2002） 則有許多建議，例如在課堂上討論社會性科技議題時，老師與學生可以表達各自 不同的看法及立場；當學生面對各持己見的想法時，也可以透過課堂上與老師、 同儕間的討論及思考去發展其自身的態度及價值觀。

換言之，在目前的學校教育中，不管是教材或教法上，教師都應該要能夠提 供學生一個社會性科技爭議性議題討論的機會，因為透過爭議性議題的討論，不 但可以豐富課程本身，也可以幫助學生藉由彼此的討論，學習對於各種不同意見 的包容，進ㄧ步發展正確的態度與價值觀，並學得正確的知識概念。

貳、STS 與社會性科學議題（Socioscientific Issue, SSI）

Solomon（1992）指出，在1930年代時的科學教育逐漸將科學與社會做連結， 人們也開始重視科學對社會所造成的影響。但總的來說，仍停留在只重視知識體 系的傳統科學印象。直到二次大戰後，科學對於環境、社會的責任才在科學教育 中逐漸將科技與社會連結起來。到了1960年代，科學教育依舊存在著一些困境。 例如，科學課程仍然僅以科學知識與過程主導教學，著重於少數精英分子的培 養，無法符合一般學生的需要，學生對於學習科學的興趣也就普遍低落。在1967 至1970年代間，許多學者們在體認問題重要性後，正式在大學階段展開 STS 的 教學課程。在教材內容方面，也開始重視社會與科技之間的相互影響，但此時 STS 並沒有被明確的定義和命名。 根據 Fensham（1988）的說法，在1980年時，Ziman 才首度將「科學、技術、 社會」（Science-Technology- Society）三者合稱為「STS」。他更指出 STS課程 是一種將科學、技術與社會相互結合，然後統整在一起的科學課程，並以人類社 會及個人生活上所關心的議題作為課程的中心架構，讓學生理解所面對的社會問 題及如何去解決問題，不但強調個人與社會的交互作用，也應該著眼於培養適合 現代社會的公民。 後來，STS 的理念傳入美國，當時正逢許多教育學者認為科學教育需要進行 一些修正與檢討，於是他們便著手將 STS 帶入學術領域並以之進行教學（Yager, 1993）。Yager 等科教學者在1980年代時，經過考量整個教育的現況與發展後， 認為傳統科學課程已無法應付當時科學知識、科技、經濟社會結構的快速變遷， 因此提出 STS（Science/Technology/Society）教學的理念。他們亦認為大學階段

才開始學習此一課題是不夠的，應該從小就要培育學生去瞭解 STS 教學課程。 West & Watson（1996）認為，相較於STS 課程，傳統的科學教育在課程內 容上將科學內容獨立於科學技術及社會之外，對於與生活的連結較少，這對培養 學生在真實世界中，應用知識解決問題的技巧和能力來說是比較不足的。但在傳 統教育中為使學生直接獲得科學知識，卻仍是以偏重講述的教學方式為主。對於 此，Yager（1995）指出，STS 課程的出現代表了一種結合科學、技術和社會的 統整教育，不但強調課程內容要與生活連結，也希望學生從生活中去解決問題。 他也認為科學課程應該包含與學生生活相關的議題，才能促進學生對科學產生興 趣及好奇心。針對此點主張，爭議性科技議題便是學生周遭常見的問題。對學生 而言，那些與日常生活關係不緊密的科學學科內容反而可能會讓他們覺得無聊， 若學生能夠體會學習這些內容對於自己所在情境的關係，相信就能引起學生的注 意，並提昇其學習的動機。 後來，Pedretti（1999）則主張科學教育應包括歷史、哲學、文化、社會、政 治、倫理道德等觀點為其前提。他也進一步指出，這些生活議題中的科技爭議， 正好能透過 STS的教學促使學生對社會中發生的科技問題有所認識，並對這些問 題進行批判思考及價值判斷，以培養他們成為具備科學素養的公民。換句話說， STS 科學課程不只是侷限於科學的認知、技能方面而已，更包含了個人與社會的 交互作用，而其範圍所及更是包含了許多不同科目的觀點，甚至是互相支援的。 故當現今的學生在未來成為一般的社會大眾，屆時也必須在日常生活中面對及行 使公民權利與義務的責任，若我們現在就能在平時培養對社會性科技議題的了 解，不但會更有助於這些議題在將來得到適當的解決，更可以培養我們的下一代 成為一位具備科學素養的公民。 以Pedretti（1999）所做的研究作為例子來說，一位教師便在他的科學教室 裡採用了以議題基礎的 STS 教學，嘗試著為科學知識與社會責任間架起橋樑。透 過這個不分校內外的 STS 課程，他們針對社會議題的討論，提供了一個豐富的內 容，讓師生間可以探究其多元觀點與複雜性的爭論。

Sadler（2004）指出，在近幾年來，這些從概念上和技術上去連結科學的社 會議題（social issues），強調透過社會兩難困境在概念上、技術上去跟科學作連 結來已經開始引起國際間的注意。Sadler 並認為關於這類社會議題，例如生物學 與環境挑戰間的啟發等，可以將他們共同歸類為「社會性科學議題（Socioscientific Issue, SSI）」，並強調從社會及議題所引起的科學觀點是不可分離的，也正因為這 些兩難困境中的社會與科學因素，因此我們才將它們稱為「社會性科學議題」， 而透過這些社會性科學議題所描述出來的主題，同時也會顯示出其對社會影響及 後果的重要關注程度。其中，有別於STS 課程，社會性科學議題（SSI）的目標 更特別聚焦在使學生能夠處理在現今世界形成的基礎科學議題，以及能夠更用以 檢視未來世界所需面對的部份。

Sadler & Donnelly（2006）亦認為社會性科學議題中包括了許多充滿多元觀 點與解決方式的開放性問題，也代表著其中必會帶有許多的爭論及衝突，將來會 開始成為將科學概念、科學過程及科學方法連結至科學的爭議性社會議題的代名 詞。 綜合以上所述，研究者認為學校的科學課程是應該要為培育未來的公民作準 備的，其目的讓他們將來能夠自行獲得資訊、解釋資訊和對「社會性科學議題」 （socioscientific issues）做出適當的決策。教師則應該認真考慮如何扮演一位讓 學生具備社會性科技議題討論能力的引導者，進一步讓課程在科學教學中與社會 性科學議題（SSI）做結合，並作為教學的基礎，培養其社會責任態度，以為將 來成為一位具備科學素養的良好公民做準備，這也將會是我們身為教育工作人員 的重要教學目標之ㄧ。 參、社會性科學議題（SSI）與教育的關係及相關研究 從80年代以來，綜觀國外教育改革的過程發展，可以看出全球科學教育改革 有逐漸將培育全民科學素養作為主要目標的現象（AAAS, 1990），而我國科學教 育更是從民國六十四年教育部修訂公佈的國小自然學科課程標準綱要中，乃至於

之後的國民中小學九年一貫課程綱要中（教育部，2003），都將「培育具有科學 素養的國民」訂為科學教育目標。由此可知，現代國家對於公民科學素養的培育 已成為國內外科學教育改革的主要教學目標之ㄧ。 公民要具備所謂的科學素養，就必須要能夠充分了解科學、技術、社會三者 之間的互動關係，其內容中包含了「體認到科學與技術是人類社會的一部份」、 「明白科學和技術之間的差異及其對社會所造成的影響」、「能夠應用科學與技 術來解決日常生活中的問題」等（AAAS, 1990），皆指出了科學素養與社會密切 的關係。針對此方面，我國在國民中小學九年一貫課程暫行綱要（教育部，2001） 亦強調科技與社會的關聯性及對爭議性社會議題之探討，不但將「科學、技術和 社會」列為自然與生活科技領域分段能力指標第八主題軸，共包含了12個子題向 度，並闡述了科學、技術和社會生活之間相依相生、互為因果及探討了科技與人 類價值、信仰、態度如何交互作用，最後再強調科技問題、環境問題與社會議題 之解決；在「社會學習領域」裡，則將「爭議性社會議題」列入分段能力指標第 四主軸，希望藉由學生在面對爭議性議題時，培養多元觀點並與他人進行理性辯 證，為自己的選擇與判斷提出好理由。我們不論是從自然與生活科技領域還是社 會領域角度來看，都可以看出社會性科技爭議議題在現代教育中的重要地位。 在國外，科學課程其實早就已經做出將社會性科學議題融入教學中的主張， 而並非是近幾年來才開始被科學教育學者強調的，例如結合了社會、科技、科學 的STS 課程的出現，便是一種以爭議性議題作為其教學基礎的課程（Aikenhead, 1992; Bybee, 1993; Solomon, 1992）。在這期間亦有許多位學者對於將社會性議題 藉經由課程編排融入教學過程當中先後做出建議（Pedretti, 1999; Sadler, 2004; Yager, 1995）。其中，Sadler（2004）在歸納了許多科教學者（Driver, Newton & Osborne, 2000; Kolstø, 2001; Zeidler, 1984）的看法後，不但主張將社會性科學議 題納入科學教室中，並強調其主要任務就在於培養能夠具有科學知識及理性觀點 並具有責任感的未來公民。

中，除了知識內容外，實施要點中亦主張教師在教材的編排方面，依生活上及社 會上關心之議題來加以融入。當學校在進行課程教材和教法規畫時，可以多多納 入科技所引發的社會性科技議題，當今教育的教材不應只聚焦在學科知識與技能 層面，更應能適時的反映當前社會所關注的社會性科學議題才是。 另外，透過國內外學者對於社會性科技議題的意見及相關研究，我們可以更 了解目前在教育歷程中對於社會性科技議題研究及應用的情形。茲分述如下： 陳文典（1997）指出，自然課本中的內容大多是以專業的科學知識為主，而 生活相關之舉例常被視為非屬必要的課外補充教材。也由於我們甚少提供學生對 於生活相關議題討論的機會，進而使得學生面對真實議題時無所適從，缺乏獨立 思考能力的情形發生。 黃鴻博（1998）針對7至11位現職國小教師進行行動研究後，指出STS 教育 理念可提供教師良好教學參考架構及促進教學成長，並建議課程教學結合日常生 活相關議題，以促進教學活動設計、實施之彈性。 陳雅芳（2003）採準實驗研究設計，以應用學習環教學與否為自變項，針對 國小六年級學生實施社會性科技爭議議題教學。研究結果發現兩組學生在議題知 識上皆有顯著進步，實驗組在「瞭解議題內容、師生與同儕互動、上課發表情形」 有較佳的表現，而對教材和教法的意見上，所有師生均抱持著正面的觀感。 謝明學（2003）則針對台灣中部地區的國小自然科教師實施問卷調查及焦點 團體訪談，研究結果發現多數教師對於「科技的定義」仍相當混淆。其中有74.4% 的教師願意進行爭議性科技議題教學，43.8%教師會以「學生生活週遭問題」作 為選擇爭議性科技議題考量，79.8%教師會以「討論」作為主要的教學策略，61.5% 教師會以「學習單」作為主要評量方式；實施教學困難因素有「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，94%教師認為現今師資培育課程對於協助教師進行爭議性科技議題的教學並 未提供足夠的訓練。 林韻芳（2004）在針對四班的六年級學生，將「基因改造食品」融入教學中

實施教學。研究結果發現教師與學生在學科知識皆有所延伸、擴展，且在講述時 間、小組討論時間及辯論方式、提問問題類型、資料蒐集、教學媒體使用上中皆 有所變化。 謝世達（2004）透過爭議性科技議題－「基因改造食品」的教學與討論，分 析國小高年級師生間科學教室內的話語。研究結果發現師生間以「回應」和「討 論」編碼類別的百分比最多，而當學生回應不夠深入時，教師會採取「直接講述 或說出答案」或「幫學生做解釋」等行為來指導學生。 肆、小結 在科技發展日新月異的今日，帶給人們許多的便利與效率，相對地也為人們 帶來了許多衝擊，並引起了爭議逐漸形成我們生活中的共同議題。這些議題中不 乏許多對立的觀點，例如經濟開發的利益與生態環保的重視、基因發展的醫療發 展與法律規範等，涉及到許多的道德層面問題，需要透過討論、澄清等方式來形 成共識，才能進一步擬定共識並解決。近來許多學者均建議將社會性科學議題納 入科學教育課程中以發展國民科學素養。研究者亦認為若能透過這些社會性科學 議題的學習，不但有助於學生培養科學素養，往後面對各種社會議題時也才會有 足夠的問題解決能力去做最佳決定。

第二節 創造性問題解決（CPS）模式的相關研究

壹、CPS 的起源、發展、策略、階段及歷程

創造性問題解決（Creative problem solving）是指將創造思考（Creative thinking）和問題解決（Problem solving）兩個領域合併起來所形成的一個複雜過 程（Guilford et al, 1971; Parnes et al, 1977；轉引自汪榮才，1991）。洪文東（2000） 在歸納了國外的許多研究（Guilford, 1977; Lubart, 1994; Isaksen & Parnes, 1985; Torrance & Myers, 1970）後，也指出問題解決與創造思考間有著密不可分、一體

兩面的關係。由此可見，創造性問題解決的起源與發展不但受到創造思考領域發 展的影響，也同時受到問題解決領域發展的影響。

根據李錫津（1986）的說法，Dewey（1910）首先在其「How We Think」一 書中，首先將問題解決的過程分成五個步驟來討論，可說是創造性問題解決 （Creative problem solving）的啟蒙。Dewey 將問題解決五步驟分別定義為：1. 遭遇困難問題；2.分析確立問題之所在；3.找出可能解決方法；4.獲得結果；5.驗 證結果的正確性並接受或捨棄。 林幸台（1998）則認為Wallas 於1926年所提出的創造個體心理歷程主張個 體其心理歷程裡涵概準備期（preparation）、醞釀期（incubation）、豁朗期 （illumination）、驗證期（verification）等創造四階段，常被認為是近代研究創 造的開端。 Treffinger（1995）針對 CPS 的發展進行討論歸納後指出，Osborn（1953） 在其所著的「應用想像力」（Applied Imagination）一書中，進一步提出創造性的 七個階段說，分別為：取向（orientation）、準備（preparation）、分析（analysis）、 假說（hypothesis）、醞釀（incubation）、綜合（synthesis）、驗證（verification）。 他主張個體運用個人創造力，並且相信創造力是可經由腦力激盪（brainstorming） 等訓練方法來提升，鼓勵學生去自由聯想及多元想像。師生在過程中均先不加以 評斷，以此來訓練個人的創造力，並尋求所有可能的解決方法為何。Parnes（1967） 則深受 Osborn 的影響，試圖發展一種可能激發我們在實際情境運用想像力時的 綜合性歷程（comprehensive process），一方面涵蓋他自己所進行的創造思考發展 方案的應用研究，另一方面也能結合其他人在學理上與應用上的研究。

Treffinger & Isaksen（1992）指出，Parnes（1967）在提出了CPS 的訓練方 案後，依據任務目標將它分成五個階段，分別為：1.發現事實（fact-finding, ff）； 2.發現問題（problem-finding, pf）；3.提出想法（idea-finding, if）；4.發現解答 （solution-finding, sf）；5.尋求接受（acceptance-finding, af）。其中有別於 Osborn

兼具的訓練方式，主張在讓解決問題者選擇或履行解決方法之前，儘可能地去要 求他們想出各種的變通辦法，利用延緩判斷避免掉更佳的構想錯失掉的可能，並 指出若要使創造性問題解決的步驟適切且有效果的話，則每個步驟都必須按部就 班、循序漸進的發展。Isaksen & Treffinger在1985年時，又進一步針對原有的五 個階段做了修改，不但在原有的五個階段之前，加入了「發現困境(mess-finding, mf)」，並將「發現事實（fact-finding, ff）」重新定義為「尋找資料（data-finding, df）」，將 CPS 模式正式修正為六個階段。

Treffinger & Isaksen（1992）主張有效的解題過程不應只是考慮到簡單事實 而已，更須在整個解題過程中盡力尋找相關的資訊，在每個階段中透過一般性的 想法來進行發散性思考，同時也利用分析、再定義及選擇想法等方式來進行收斂 性思考。其六階段及其與擴散性、聚歛性思考過程的關係及內容整理成圖2-2-1：

圖2-2-1 創造性問題解決階段圖（Treffinger & Isaksen, 1992）

後來，Treffinger & Isaksen（1992）觀察人們應用 CPS模式於真實的情境時， 發現人們不一定會照順序使用六階段，而是自然地傾向於將這六個階段組合成三 個成分，分別為：瞭解問題（getting the problem ready）、產生想法（generating ideas）、計畫行動（plan for taking action）。強調完整的創造性問題解決的教學 流程應包含這三個成分，茲整理其內容為圖2-2-2並針對三成份六階段之內容與內 涵分別來敘述。

（一）三成份及六階段之內容

1.成分一：暸解問題（understanding the problem）

階段一：定位並找出一目標、任務或問題。 階段二：找尋資料（data finding）。探索問題或工作的諸面相，並決定焦點所在。 階段三：發現問題並確定（problem finding、identification）。發展問題的敘述， 並且將其精鍊而釐清。 2.成分二：提出想法（generating ideas） 階段四：此時要盡可能找出各種想法、他種選擇、另種解法，無論新奇或古怪的 都可接受。

3.成分三：計劃行動（planning for action）

階段五：提出答案（solution finding）。首先要發展出一套評價標準，並釐清前一 階段所提各種點子的真義，然後使用選定標準去評估。

階段六：運用所選擇的解法。發展特定的行動計劃，同時實踐之。

(二) CPS 三成份的內涵

Treffinger, Isaksen & Dorval（1994）等學者後來針對 CPS 的過程模式進行修 正，指出原有的線性過程並不完全符合解題者實際的解題歷程。因而，他們提出

非線性的三成分六階段的 CPS 模式，強調並非每次的解題都需要用到所有的成

分與階段。茲將非線性的三成分六階段的 CPS模式整理成下頁圖2-2-3。研究者

並針對瞭解問題（understanding the problem）、產生想法（generating ideas）、行 動計畫（planning for action）所包含的內涵分別進行討論。

1、瞭解問題（Understanding the problem）

當個人或群體面臨一個衝突、混沌不明的情境，而須要找出其焦點或方向 時，此過程便為瞭解問題（Treffinger, Isaksen & Dorval, 1994），在解題前花時間 確認題目的定義、方向及結構可以讓我們找出可行的解決辦法。因此此階段很重 要，唯有先確認問題的定義，才能循正確的方向來找到解決的辦法，故在此階段

結束時，個人必須產出一個具系統性描述的開放性問題以進一步思考。

2、產生想法（Generating ideas）

在此階段為腦力激盪階段，會產生許多新穎的、不同的、不平常的想法，重 點在於不宜太早下判斷，但是在選取好想法時，就須要對其作謹慎的思考與判斷。

3、計畫行動（Planning for action）

此階段我們已經有了一些好的、可行的解決方法，因此需要一些標準來評 估，此階段必須使用更有系統的方式來找出最佳解決辦法，先不必去判斷想法的 好壞，只要找出最好且最有機會成功的解決方法，並將此想法付諸行動實踐。在 實踐過程中會發現每個想法都各有其優缺點，而我們的目標是透過對各個想法優 缺點的認識，進一步找出最有用的解決辦法，同時它也有可能會是幾個想法統整 後所呈現出來的結果。 產生想法 Generating Ideas 過程計畫 Process planning 瞭解問題 Understanding the Problem 計畫行動 Planning for Action 任務評價 Task Appraisal

(三)CPS 六步驟的內涵 CPS教學訓練中，六個步驟的技巧是進行 CPS 重要的參考依據，研究者經 由文獻探究，將其每一個步驟的內容綜合說明如下（整理自Treffinger, 1995）： 1、發現困境（mess-finding） 困境描述時最好能使用較廣泛的、簡短的、具有正向及可達成目標的描述方 式，可從自己平時的興趣、經驗中找尋一些困擾自己又有待解決的問題，瞭解如 何抉擇，並決定其優先順序。 2、尋找資料（data-finding） 盡全力收集一切可參考之資訊、知識、事實、感覺、意見或其他相關資料、 並加以分析歸納，找出其中的潛在問題。 3、發現問題（problem-finding） 盡力思考所有可能的問題，充分應用想像力去發現更多的問題或次問題，好 的問題呈現必須包含問題型式明確詳細的描述，才能引導人想到更多的方法。 4、提出想法（idea-finding） 針對問題說明，探求可行的對策或構想，越多越好，而好的想法描述應包含 流暢性、變通性、獨創性及精緻性等特性。 5、尋求解答（solution-finding） 列出評量的標準，判斷想法的合適性，並對每一個想法進行系統分析，決定 哪一個最有可能解決問題。 6、尋求接受（acceptance-finding） 思考實施過程中有哪些影響因素，包含了哪一些阻力及助力、資源環境等 等，透過反思或討論集中思考如何有效的實施，以保證任務能夠達成。 （四）CPS 成份與階段之發展整理 CPS 的發展可說是Osborn、Parnes、Treffinger、Isaksen 等人在美國水牛城40 年累積的努力成果，肇始於Osborn、Parnes 而後由Treffinger, Isaksen & Dorval 等

人予以持續發展，將 CPS 發展得更完備、更多元化。湯偉君及邱美虹（1999） 整理了Osborn, Parnes, Treffinger, Isaksen & Dorval 等人對於 CPS 各階段的任務 目標發展進行了討論，並將各階斷目標的內容及改變情形詳細比較來回顧比較， 整理於表2-2-1中：

表2-2-1 Osborn, Parnes, Treffinger, Isaksen & Dorval等人之 CPS 階段發展（引自湯 偉君及邱美虹，1999） 年代 提出者 內容 階段名稱或主要改變 1953 Osborn 創造過程七階段 導向（orientation）、準備（preparation）、 分析（analysis）、假設（hypothesis）、 醞釀（incubation）、綜合（synthesis）、 驗證（verification） 1966 Parnes CPS 五階段 發現事實（ff）、發現問題（pf）、發現想法（if）、 發現解答（sf）、尋求接納（af），強調步驟順 序性，並加入聚歛性思考的運用 1967 Osborn CPS 三階段 簡化為發現事實（ff）、發現想法（if）、尋求接 納（af），改為更易理解的三階段模式 1967 Noller & Parnes CPS 五階段 發現事實（ff）、發現問題（pf）、發現想法（if）、 發現解答（sf）、尋求接納（af） 1977 Parnes CPS 五階段 發現事實（ff）、發現問題（pf）、發現想法（if）、 發現解答（sf）、尋求接納（af） 1982 Treffinger, Isaksen & Firestein CPS 五階段 Ff、pf、if、sf、af 等五步驟，並將聚歛性思考 的重要性提升至與發散性思考平衡 1985 Isaksen & Treffinger CPS 六階段 發現困或（mf）、發現資料（df）、發現問題（pf）、 發現想法（if）、發現解答（sf）、尋求接納（af） 1987 Parnes CPS 五階段 發現事實（ff）、發現問題（pf）、發現想法（if）、 發現解答（sf）、尋求接納（af）

1987 Isaksen & Treffinger CPS 三成份六階段 瞭解問題（mf、df、pf）、提出想法（if）、行動 計畫（sf、af） 1992 Treffinger & Isaksen CPS 三成份六階段 瞭解問題（mf、df、pf）、提出想法（if）、行動 計畫（sf、af），重視發散性與聚歛性思考交互 使用 1992 Isaksen & Dorval CPS 三成份六階段 瞭解問題（mf、df、pf）、提出想法（if）、行動 計畫（sf、af），重視發散性與聚歛性思考交互 使用 1994 Isaksen, Dorval & Treffinger 非線性之CPS 三成 份六階段 瞭解問題（mf、df、pf）、提出想法（if）、行動 計畫（sf、af），開始於創造思考，結束於批判 思考，並非每次解題都要用到所有成分與階段 （五）常用的CPS 教學策略 每個人都有其本身的創造潛能，只是量的大小不同依個人天資而可能有所差 異。因此，教師在教學歷程中，也要儘可能地應用各種可啟發學生創造思考的教 學策略，進而引發學生主動的去學習，激發學生提出各項創意的想法，以增進學 生本身的創造思考能力。以下介紹幾種一般常用的創造思考教學策略（整理自張 玉成，1997）： 1、腦力激盪法 腦力激盪法主要是利用集體思考的方式，使思想互相激盪，發生連鎖反應， 引導出創造性思考的方法。Osborn 於1937年倡導了腦力激盪術，此為以集思廣益 方式，於一定時間內透過多人互提意見交相作用以大量產生意見、看法、靈感或 方案，從中產生創意的歷程。適合人數為5至10人。實施原則如下： （1）延緩批判：鼓勵大家提出見解，無論好壞，不批評別人或自己的想法。 （2）自由聯想：想法越奇特越好，不合常理、不切實際或標新立異的想法常會

觸發別人的靈感。 （3）量越多越好：在思考的過程中想法越多越好，帶數量多後從中得到好意見 的可能性亦越高。 （4）綜合與歸納：利用改進別人的意見，使成為自己的意見，或綜合歸納二個 或三個以上的觀點，而產生新的主意。 2、查核表法 所謂的查核表其實就是一份清單，上面列有各項問題解決或事物改革的可能 方向，個人可以據此逐一推敲並尋找概念或問題解決的方案或防止構想被遺忘的 各種方法。查核表上主要的內容摘述如下： （1）取代（Substituted, S）：誰可以取代？什麼事可以取代？用什麼可以取代？ （2）結合（Combined, C）：可以結合什麼？觀念或意見？這件事與那件事？ （3）調整（Adapt, A）：有沒有不協調的地方需要調整？又是否能調整？ （4）修改（Modify, M）：可否擴大或縮小？可否修改顏色或聲音？

（5）使用其他用途（Put to other uses, P）：新方法？新用途？其他場合使用？ （6）取消（Eliminate, E）：可否取消？取消什麼？減少什麼？ （7）重新安排（Rearrange, R）：可否交換？可否有其他形式？可否換其他順序？ 3、動詞檢核表 即鼓勵學生運用動詞來激發個人的創意，以為發展解決問題的創新方法。例 如增加、分割、縮減、顛倒、分開、互換、結合、彎曲、迴轉、壓平、擠壓、補 充、凍結、軟化、 迴避、抽減、減輕、重複、加厚、延展、推出、保護、隔離、 整合等皆是。當設計者在構想新產品或是新想法時，可先列出動詞檢核表，配合 這項產品的需求，可以激發出更多更好的構想。

4、屬性列舉法 此方法強調列舉所研究問題或事物的各種屬性，然後提出各種改進屬性的辦 法，使該物品產生新的用途。為了便利學生思考，可採用下列方法進行： （1）特性列舉法：依物品的的構造及性能從名詞（材質、製法）、形容詞（顏色、 大小、形狀、不碎光滑）、動詞（轉動、避震、伸縮）等方向 列出其特性，然後逐一檢討。 （2）缺點列舉法：將現有產品的缺點逐一列出，再針對缺點進行設計改良。 （3）希望點列舉法：幻想某項物品還能有什麼功能，不論是抽象的、可不可行 的，都將之列出然後進行討論。 5、自由聯想技術 教師可以藉由提供一個刺激，讓學生以不同的方式去自由反應，這時學生可 由先前學過的知識或經歷過的經驗，運用聯想的技巧，努力去尋找並建立事物間 新而富有意義的聯結關係；或由教師提供「圖片」學生則進行圖畫的聯想。 6、綜合歸納 創造思考教學的實施可以在課程中融入不同的教學策略，以引發學生創造思 考，進而激發出所需答案。創造思考教學是以學生為主的教學方法，教師配合課 程、環境，調整適當的教學策略，進行教學活動，使學生在課程內容的學習同時， 能夠感受多方面的刺激，藉以培養創造思考的習慣與能力。創造思考教學的策略 有許多，本研究以創造性問題解決教學的運用為主，並依生活科技課程內容與教 學活動目標採用上述之創造思考教學策略於教學中，藉以激發學生擴散思考能力 提昇學生創造力。 （六）創造性問題解決（CPS）歷程

（1992）等有關的CPS 模式研究主張中，皆認為創造性活動自發現問題開始至 解決問題結束，創造力不但會是「問題解決」的關鍵，且創造的歷程也同時包含 了問題解決的歷程在其中。意即，如何去發揮個體的創造力便成了個體解決問題 與否的關鍵所在。 針對此點，洪文東（2000）認為CPS 模式中的階段步驟或許有所不同，但 是在實行基本模式的各個階段時，個體主要的思考方式取向皆須把握「發散式思 考」與「聚斂式思考」的原則。歷程中以「擴散性思考」原則去推想出各式各樣 的假設或主意，而其中最好的解答，則需要依賴「聚斂性思考」來詳細選擇，若 能把握此二種思考方式，便能確實掌握住 CPS的精神。 換句話說，學生在問題解決的過程中，不管是在哪一各階段或步驟中，都必 須要能秉持著「發散式思考」與「聚斂式思考」的想法，才能真正的發揮出 CPS 的精神。研究者亦依據此項原則，讓學生在學習過程中善用「發散式思考」與「聚 斂式思考」去發揮其創造力以解決面臨的問題。 貳、創造性問題解決在科學教育上的相關研究 一、國內部分 目前CPS 教學模式的研究隨著創造力理論與問題解決模式的更新而不斷增 加。其中有許多部分是以提升學生的創造力與問題解決能力為主題。分述如下： 張世彗（1988）研究創造性問題解決方案對國小資優班與普通班創造力與問 題解決能力的影響。他將國小四年級五十一名資優班學生及九十名普通班學生混 合，然後將其分為控制組及實驗組，以創造性問題解決方案訓練訓練實驗組學生 六週後施以 TTCT 乙式測驗，研究結果發現實驗組學生語言流暢性、獨創性顯著 優於控制組之學生。 吳淑敏（1992）研究創造力問題解決之心像教學方案對於國小高年級資優生 的問題解決能力與創造力的影響。她以認知風格測驗、問題解決測驗及威廉斯創 造力測驗為測驗工具，研究結果發現創造性的想像訓練有助於學生的問題解決能

力和創造能力。 陳淑絹（1993）以四十八名高二學生，進行CPS 十二週的小組訓練，研究其 對高中學生語文創造思考、科學能力及科學相關態度的影響。研究結果發現資優 班學生在流暢性、變通性及獨創性顯著優於普通班。 湯君偉（1998）根據創造性問題解決模式以三十一名國三學生為對象，研究 CPS 模式對於學生學習科學概念及創造力的影響。結果顯示創造性問題解決模式 有助於學習科學概念及創造力的提升。 湯梅英（1999）表示，教師在營造創造思考教學時，應以學生為本位，給予 學生良好的教學氣氛與環境，重視學生的意見，鼓勵學生參與並主動學習，強調 學生宜嘗試提問與探究，讓學生參與探究、質疑、辯證的互動過程，才能產生有 效的學習。 張俊彥和翁玉華（2000）以高一學生一百五十三名學生為受試者，以CPS 為 理論基礎，研究問題解決能力與科學過程技能之相關探討發現，高一學生之問題 解決能力與科學過程技能的表現達顯著中度相關，且高、低問題解決能力不同者 在解釋資料、觀察及形成假設等方面皆有顯著差異。 仇惟善（2004）對二所國中一年級資優生各29名，實施創造性問題解決教學 為期16週之實驗教學。研究結果發現實驗組學生在「發現資料」、「發現問題」、「發 現解決」、「尋求接受」階段擴散性思考能力表現及在「發現困惑」、「發現資料」、 「發現問題」、「發現主意」、「發現解決」、「尋求接受」六個階段聚斂性思考能力 表現優於控制組學生，且實驗組學生擴散思考能力之完整性較聚歛性思考能力 好。 由上述的研究結果，我們可以發現創造性問題解決模式的教學對於問題解決 能力的發展大多有顯著的效果存在。 二、國外部分 詹秀美（1989）歸納一些國外學者對於創造力與問題解決能力之相關研究

（Guilford, 1967, 1968; Goor, 1974; Getzels & Csikszentmihalyi, 1976; McDonald & Rathes, 1964 ; Maier & Janzen, 1969 ; Milaram, 1976），研究結果均呈現創造力間 與問題解決能力具有顯著的相關。換句話說，若能促進學生的創造力發展，其問 題解決能力亦能有所進步。

Shahrin, Toh, Ho & Wong（2002）在探討13-14 歲女學生創造思考能力和科 學問題解決能力間關係後發現，若教師給予學生處理開放性且複雜的科學研究問 題，則有助於正向預測對創造力的影響，且觀察創造力測驗得分高的學生，發現 他們能發展出類似開放性問題結構的學習經驗。研究者認為社會性科技議題中包 含了道德與科學的兩難困境，正符合其所謂的開放性與複雜性的科學研究問題， 可以作為學生發展其創造性的科學問題解決能力的學習內容。 表2-2-2 國內外CPS教學相關研究整理摘要 研究者 研究對象 研究方法 研究發現 張世彗 （1988） 國小四年級 資優班及普 通班學生 經 過 六 週 創 造 性 問 題 解 決 方 案 訓 練 後 施 以 TTCT 乙式測驗 創造性問題解決方案訓練實 驗組學生在語言流暢性、獨 創性顯著優於控制組學生。 詹秀美 （1989） 國中小學生 歸 納 一 些 國 外 學 者 對 於 創 造 力 與 問 題 解 決 能力之相關研究 結果均呈現創造力與問題解 決能力具有顯著的相關。 吳淑敏 （1992） 國小高年級 資優班學生 經 創 造 力 問 題 解 決 之 心 像 教 學 方 案 後 施 以 問 題 解 決 測 驗 及 威 廉 斯創造力測驗 創造性的想像訓練有助於學 生的問題解決能力和創造能 力。 陳淑絹 （1993） 48 名 高二學生 進行 CPS 十二週的小 組訓練後，再分析學生 在語文創造思考、科學 能 力 及 科 學 相 關 態 度 之間的影響。 資優班學生在流暢性、 變通性及獨創性顯著優於普 通班，其中實驗組優於控制 組。

湯君偉 （1998） 31 名 國三學生 CPS 模式對於學生學 習 科 學 概 念 及 創 造 力 的影響 創造性問題解決模式有助於 學習科學概念及創造力的提 升。 翁玉華 張俊彥 （1998） 153 名 高一學生 以 CPS 為理論基礎， 研 究 問 題 解 決 能 力 與 科學過程技能之相關 高一學生之問題解決能力與 科學過程技能的表現達顯著 中度相關，且高、低問題解 決能力不同者在解釋資料、 觀察及形成假設等方面皆有 顯著差異。 仇惟善 （2004） 58 名國一 資優班學生 實 施 創 造 性 問 題 解 決 教學為期 16 週之實驗 教學 實驗組學生在六階段之擴散 性思考能力、聚斂性思考能 力表現優於控制組學生且較 具完整性 Shahrin, Toh, Ho & Wong (2002) 13-14 歲 國中女學生 探 討 創 造 思 考 能 力 和 科 學 問 題 解 決 能 力 間 的關係 教師給予學生處理開放性且 複雜的科學研究問題有助於 正向預測對創造力的影響 參、小結 研究者將這些研究結果整理成表2-2-1，透過這些研究結果，我們可以看見 創造力與問題解決能力的密切關係，也發現開放性議題對於創造力與問題解決能 力學習的正向預測。故本研究經過相關的文獻探討後，研究者選擇將社會性科技 議題融入CPS 教學中，期待學生在對於開放性的社會性科學議題進行創造性問題 解決的探討時，經由不斷的擴散思考與聚斂思考過程，能達成提升學生問題解決 能力的目的。

第三節 自然科學教室環境知覺的相關研究

壹、教室環境知覺的意義、發展及內涵 根據Gifford（1987）的說法，「環境知覺」是指個體對於訊息的初步收集， 泛指我們所有感官對於生活中與四周物理環境初步接觸時所收集到的各種訊 息。換句話說，我們對於生活週遭，在接觸之後所見到、所聽見的，甚至是透過 視覺、聽覺、觸覺等感官的接觸，進而在心裡對其產生的各種感覺，都是個人對 於週遭的「環境知覺」。也就是說，個體從多種角度來體驗並透過各種知覺感官 所收集來的各種訊息，就是「環境知覺」。那個體的環境知覺與行為又有什麼樣 的關係存在呢？ 在1936年時，Lewin 就已經注意到環境和個人是決定人類行為的重要因素。 因此，Lewin 引出公式B ＝ F（P, E），來表達人的行為受兩個相互影響的因素， 亦即人的行為（behavior, B）受到個人（person, P）以及環境（environment, E） 的交互作用所影響。Murray（1964）植基於 Lewin 的發現上，更進而提出一個需 求－壓力的互動模式（a needs-press model of interaction）來闡述行為與環境之間 的關係，透過「歷程」（procedure）來解釋行為與環境的互動，歷程就是一連串 重要行為的發動與完成，而個體行為的形成有內在與外在兩因素，內在因素是個 體本身的「需求（need）」，此種內在歷程是企圖向自己陳述、解釋，並預測世 界的歷程。外在因素則為環境的「壓力（press）」，此種外在歷程則是我們與其 他人或物理環境的互動歷程，其中個體的需求代表了個體向著目標努力的潛力程 度，而壓力則是外在環境所呈現的狀況，有可能是對此需要的助力，亦有可能是 對此需要的阻力，而這些環境的影響變項則會造成個體在行為上的差異。 從1960年代後，開始有學者認為教室環境乃是學術、個人與社會發展之環 境，便開始試著針對教室的社會環境進行分析，陸續展開像是針對教師行為、師 生互動或是同儕間的互動等研究的主題，並利用研究教室環境作為課程的評鑑參

考（Fraser, 1989, 1990）。

Huffman 等人（1997）在歸納了許多學者（Beeth, 1999; Lederman, 1984; Pizzini & Shepardson, 1992）的意見後指出，「科學教室」知覺是學生在進行科學學習時 的環境知覺，亦即表示學生在學習過程中對其學習環境的感受看法，透過這些學 生在教室所發生的事、受到的感染以及人與人之間互動的情形等，就常被許多學 者用來與學生的學習態度或學習成果互相討論。其中 Beeth 更認為，身為一位科 學教師，可以藉由開創具學習目標的「學習環境-科學教室」，來促進學生進行概 念改變，並讓老師的教學變得更有效果。 對於人類的環境知覺的分類，黃台珠等人（1998）依據 Moons（1974）的主 張，將人類的環境（human enviroments）依所屬性質不同，分為關係層面、個人 發展層面及系統維持及改變層面等三種基本層面來討論。其中各層面的說明如 下： (一)關係層面：在環境中人際關係的本質和強度，如環境中彼此間的支持和幫助。 (二)個人發展層面：如個人的成長和自我潛力的促進。 (三)系統維持和改變層面：即環境秩序、明確期望、控制維持和對改變的反應。 黃台珠等人（1998）亦主張在自然科學學習的教室裡，若要達到此三種層面， 教師則必須帶有目的性的進行教學活動，才能透過教學達成有效的教室環境營 造，來支持師與生、生與生之間彼此的感受。當學生願意彼此討論、合作，學生 就能從探究活動中主動去學習科學知識及培養對科學學習的自信與興趣。 在環境知覺的研究工具方面，翻譯引進國內的量表有：「課室環境量表」 （Classroom Environment Scale, CES）、「學習環境量表」（Leaming Environment lnventory, LEI）、「科學實驗室環境量表」（Science Laboratory Environment Inventory, SLEI）、「我的教室量表」（My Class Inventory, MCI）及科學教室環境知覺量 表（What Is Happening In Classroom, WIHIC）等。

用的架構與試題編定時所參閱量表仍大多以國外量表為主，其量表內容向度上也 多依關係層面、個人發展層面及系統維持及改變層面等三種基本層面來設計。郭 淑禎（2003）針對國內常使用於科學學習教室環境的研究工具做了整理，如表2-3-1 所示： 表2-3-1 科學學習教室環境量表摘要整理（整理自郭淑禎，2003） 分量表向度名稱 量表 名稱 試題 內容 適 用 對 象 關係 層面 發展 層面 系統 層面 編製者 引進者 LEI 學 習環境量 表 15 （105） 四點 量表 國 中 團結 滿意 衝突 冷淡 偏愛 派系 速度 競爭 困難 多樣性 物質環境 組織散亂 目標導向 班規 民主 Walberg, Anderson & Fraser （1982） 林寶山 （1982） CES 班 級環境量 表 9 （90） 是非題 中 學 投入 親和 教師支持 工作導向 競爭 秩序組織 規則澄清 教師控制 革新 Moos （1979） Moss & Trickett （1987） 項必蒂 （1979） MCI 我 的班級環 境量表 5 （25） 是非題 小 學 團結 衝突 滿意 困難 競爭 Fraser & Fisher （1981） 王素香 （1995） SLEI 科 學學習環 境量表 5 （35） 五點 量表 高 中 團結 開放性 統整性 規則明確 物質環境 Fraser, McRobbie & Gidding （1993） 蘇懿生 （1994）

WIHIC 教室環境 量表 7 （56） 五點 量表 國 中 同學親和 合作 教師支持 學生參與 探究 任務取向 平等 Fraser, McRobbie & Fisher （1996） 黃台珠等 （1998） 本研究目的在於瞭解國小五年級學生在SSI議題下實施CPS教學後，對其科 學教室環境知覺影響為何。學生經由小組討論、澄清、發表等過程，發覺議題本 身的困境，分工合作尋找資料，並善用擴散式及聚斂式思考發揮創造力去尋求問 題解決的可能，最後凝聚共識做出最佳判斷。其中研究者更期望透過學生對於教 師的教學感受，作為改善教學教法的參考。研究者基於上述目的，並考慮適合國 小五年級學生閱讀能力，乃決定採用黃台珠，Aldridge 和Fraser（1998）研發科 學教室環境量表（What IS Happening in This Class, WIHIC）為本研究之科學教室 環境知覺量表施測工具。此量表的內容架構共分為七個向度，分別顯示學生在科 學教室環境中對同學親和、教師支持、學生參與、探究、工作、合作及平等之感 受情形。 林淑芳（2003）則認為三個層面中的「關係」層面，依關係角色的不同，可 再細分為「同儕關係」層面及「師生關係」層面來進行討論。她並依據各分量表 的題目內容傾向將歸類方式做了調整如下。「同儕關係」層面包括了「同學親和」 知覺及「合作」知覺；「師生關係」層面包括了「教師支持」知覺及「平等」知 覺；「個人發展」層面則包括了「學生參與」知覺、「探究」知覺及「任務取向」 知覺；而在系統維持及改變層面方面，因在科學教室環境知覺量表（WIHIC）中 並無包括，故不予分析。研究者亦參考其分類進行分析討論。其中各向度名稱及 內容整理並說明如下： 一、「同儕關係」層面 （一）同學親和：代表學生對與同學間友好感情的知覺。 （二）合作：學生與同儕在合作學習上的關係知覺。