PISA情境式測驗在生活科技教學上之應用

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PISA情境式測驗在生活科技

教學上之應用

許朝傑*教師

臺南市立安平國民中學

、目。首

筆者任教於國中，擔任理化科教學，接觸到 PISA 情境式測驗，此測驗行之於國內外已十餘年，以生活他，情境他方式設計題目，活潑而不理論，去除學生學習科學心理障礙，引導學生從生活中認識科學，深得筆者認同。國中生活科技課程與理化科同屬於一個領域，理 1c教師偶有配課任教的機會，依據筆者任敦經驗，生活科技課程著重於「從做中學」精神，實際操作的時間佔課程比例重於其他學科。參閱時下坊問刊行課本，內容敘述雖可包括現行課程綱要指標，但還是缺乏實際例子的講解，學生仍難以全部瞭解其中精華和意義，若能輔以 PISA 測驗中生活他與情境他敘述做為例子講解，學習當可半功倍，提升效率與效果。生活科技課傳統以操作課程為主，評分項目主要以作品製作為依據，在紙筆測驗中生活科技部分相對其他學科減少許多，甚至沒有。在多元他評量的觀點上，似有必要補足這項缺失。 PISA 測驗為國內外所注重學習評量，符合國際趨勢，以 PISA 測驗融人生活科技教學中或可補足上述缺失。科技的進展迅速，國外先進國家的發展尤為世界囑目焦點，若學生不曾關注此等發展，僅熱衷精熟傳統學科研誼，恐落得井底之蛙譏名。筆者以為若以科技時事為題材，適當設計試題加以引導，可有效增加學生在科技上之視野，並充實國際觀，勿為身在臺灣所限制，而不知今日科技之精進。又現今教育議題林立，舉凡兩性平等、環保議題、 *本篇通訊作者許朝傑，通訊方式:

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tn.edu.tw

(2)

海洋教育、生涯教育等議題，不勝枚舉，若要真體有效落實須融人各個領域教學，而生

活科技課如何融入這些議題而不影響正常教學，編製相關測驗或學習單是簡單又快速可

達到的方式。

貳、 PISA情境測驗之架構

PlSA2006 根據以下四個相互關連的向度定義科學素養，也根據這四個向度發展它的評量工作 (tasks) 與題目(

questions)

:一、與生活相關的情境(

context)

;二、學生必須具備的能力(competencies)(簡稱科學能力素養);三、相關的科學知識(

knowledge)

(簡稱科學知識素養);四、學生的態度(

attitudes)

(簡稱科學態度素養)等向度，此四個向度為科學評量的理論架惜(

framework)

0 (林煥祥，

2008)

科學評量的理論架構每個向度均包含不同的層面與細分之下的類別，在即將實施的十二年國民基本教育課程綱要科技領域(草案)(國家教育研究院，2014)' 國中階段有一些指標是可以與其相配合的，在以下的說明或表格中合併表示:

一、情境(

context)

:包含科學和科技的生活情境

PISA2006 的試題包含了廣泛與科技相關的生活情境，這些情境包括三個層面(個人的、社會的、全球的)，而每個層面均分成健康、資源、環境、災害、科學與科技的探索等類別，如下表所示: 表 I PISA2006 科學的情境 (context) 向度個人的 _社會的十二年國民基本教全球的育課程綱要科技領 (個人、家庭、 (社群) (世界生活) 域(草案)園中階類固體) 段有關的指標健康維持、意疾病的控制、疾病傳流行疫情、疫情的健康染、食物選擇、社群外、營養學擴散健康人口數量的維持、生創新與維持、自然自然物料與能源的個 j舌品質、安全、糧食生 a-lV-3 能主動關系統、人口生育、資源人使用的產出與分佈、能源 _{:主人與科技、社} 物種平衡供給會、環境的關條。對環境友善的態人口分佈、垃圾控生物多樣性、永續生 s-IV-2 科技對社環境度、使用與控制制、環境街擊、在地生態、污染控帝i卜會與環境的影響。資源天氣土壤的產出與流失

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(續)表 I

PISA2006 科學的情境 (context) 向度

個人的十二年國民基本教社會的 _全球的育課程綱要科技領 (個人、家庭、 (社群) (世界生活) 域(草案)園中階類團體) 段有關的指標劇變(地震、極端氣火叫山堂口自然與人為因候)、緩慢的進化(海氣候改變、現代戰素、建築判斷岸線侵蝕、陸地沈爭的影響降)、冒險的測試科學科學解釋與自然生 k-IV-2 能了解科現象的興趣、科物種的滅絕、太空與料新物料、儀器革斬、技產物的設計原理學興趣、運動與探索、宇宙的起源技的基因改革、運輸發展歷程與創新關休閉、音樂與個與結構探索重建。人化科技編碼說明﹒(

I

)第 l 碼:學習表現的主類別，分為:科技知識 (k) 、科技態度 (a) 、操作提能 (s) 、綜合能力 (c): (2) 第 2 碼:學習階段別 -IV 代表國中階段: (3)第 3 碼:流水號

二、科學知識素養( knowledge)

表 2

PISA2006 科學知識(

science

knowledge) 向度

科學知識(

knowledge of science)

十二年國民基本教育課程綱要科技領域(草案)

物理學、化學、生物學、地球、太空學圈中階段，科技知識包括下列:

( Earth and space

science) 、科技 ﹒本質演進

科學知識觀(

knowledge about science)

﹒科技概念(科技原理、工具使用知識、材料

﹒科學的探究(強調探究是獲取科學證處理知識) 據的手段) ﹒科技程序(問題解決程序、工程設計程序等) ﹒科學的解釋(強調科學家如何使用數﹒進行科技影響評估(如:科技與社會的互動、據以解釋大自然的現象) 科技與環境的互動)

三、能力(

competencies)

:包括形成科學議題，以科學解釋現象和使用

科學證據的能力

表 3

PISA2006 科學能力(

science

competencies) 向度

形成科學議題(

identify scientific issues)

﹒透過科學化研究辨識可能的議題。 .在科學訊息當中發現研究的關鍵。 .在科學研究當中辨識主要特徵。

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(續)表 3

PfSA2006 科學能力 (science competencies) 向度

解釋科學現象 (explain

phenomena scientifically)

.在主題情境當中應用科學知識。

﹒科學地描述或解釋現象並且預測變化。 .給予恰當的描述、解釋與預測。

科學舉證(

use scientific evidence)

﹒佐以科學證據建立與延伸出結論。 ﹒發現在結論背後的假設、證據與論述。

﹒將科學應用於社會與科技的發展。

四、態度(attitudes)

表 4

PISA2006 學生科學態度(attiωdes) 向度

對科學探究有支持(

support for scientific enquiry)

﹒認知暸解不同科學領域與論述的重要。 ﹒支持使用合乎事實資訊與有理的解釋。 ﹒結論當中包含了邏輯與嚴謹的推導過程。

對科學學習有信心(

self-bel ief as science learner)

.有效率的處理科學任務。 .在解決科學問題當中克服困難。 ﹒擁有很強的科學能力。對科學有興趣(

interest in science)

﹒擁有對科學和科學相關議題與企圖的好奇心。自 |﹒生 a-

IV-I

.擁有使用多樣化資源與方法來學習課外科學知識和技能的意| |能主動參與科技實願。| |作活動及職涯試探。 ﹒擁有繼續汲取資訊和對科學的持續興趣，包含未來意圖從事科 l 學相關職業之傾向。

自覺對環境與資源、有責任 (responsibility

towards resources and

I ﹒生 a-IV-2

environments)

I 科技態度能其有正 ﹒表現出一種維護環境永續經營的責任戚。 I 確的科技價值觀並 ﹒表現出一種對個人行為可造成環境衝擊的覺知(

awareness)

0 I 適當的選用科技產 ﹒表現出一種願意採取行動保護自然資源的意願 (willingness) 0 I 品。編碼說明:

(

I

)第 l 碼:學習表現的主類別，分為:科技知識 (k) 、科技態度 (a) 、操作提能 (s) 、綜合能力 (c);(2) 第 2 碼﹒學習階段別 'IV 代表國中階段; (3)第 3 碼:流水號

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參、類PISA的生活科技情境測驗

筆者以自行仿製 PISA 情境測驗說明與綜合上述各點: 太陽能系統往往架設在屋頂或一大片沙漠中，但美國有位科學家將腦筋動到面積廣的道路上，期待有朝一日道路即是發電廠。表面上，布魯索夫婦鋪設於地面的似乎是普通的六角地磚，但仔細看即會發現，此為內裝太陽能電池的強化玻璃。這是布魯、索的夢想，他期待有一天美國和世界各地可以鋪設他發明的太陽能道路，取代柏油和混凝

土，為減緩全球暖 1 [，盡一份，心力。布魯索夫婦的太陽能馬路計董已在群眾籌資平臺

Indiegogo 募得超過 200 萬美元，為原訂籌資目標的兩倍。布魯索夫婦在 I叫 legogo 共計獲得逾 4 萬筆資金，寫下該平臺最高紀錄。這項太陽能道路計畫的投資人來白美國以及其他 42 國。搶任電子工程師的布魯索表示，他接到來白世界各地的人們來電說 :r 等你建好第一個停車場時，記得告訴我們，我們會飛去美國，親自走在上面。」布魯、索一開始在 Jndiegogo 募資並未引起注意，直到一些名人在社交媒體上大力推廣，才逐漸引起人們的興趣。不過，更重要的推手是 l 支 7 分鍾的 YouTube 影片。來自加拿大的納芬向布魯索聯繫，表示願意兔費製作影片。納芬告訴布魯索，若可以提供產品原型的連續鏡頭， r 我想，我可以製作 l 支引發轟動的影片。」納芬果真做到了。該部影片白 5 月 i8 日發表後，迄今點閱率突破 1 ， 500 萬次。布魯索接到 indiegogo 執行長的電話，原本他己準備結束此專案時，但執行長說服布魯索不要放棄，因為當時每小時的捐款超過 l 萬美元。此後布魯索團隊積極在社交媒體上宣傳，每日工作 i8 小時，並且接受媒體專訪。隨著資金注入，布魯索計劃聘請至少 6 名工程師，在他居住的愛達荷州 Sandpoint 裝設第一個公用太陽能面板，在接待中心的人行道和停車場安裝太陽能面板。布魯索預期產品可望今年底完成，明年春開始安裝，接著會觀察 l 年太陽能面板運轉情況，此後才會真正「上路」。隨全球暖化概念愈受重視，促使布魯、索開始構思以太陽能面板取代柏油路表面的想法，讓車子可以行駛其上。經過多年嘗試，他摸索出在強他玻璃內裝設太陽能電池的點

子。

美國道路面積達 7.5 禹平方公里，在路面上鋪設太陽能地磚，勢必可以產出極大電力，但布魯索要的不只這樣，他研發的太陽能地磚還真備多項功能，包括產生的熱能可融1 [，冰雪、 LED 燈可取代道路劃線、內建通訊系統可顯示道路資訊。此外電動車停在太陽能停車格上還可無線充電。儘管看似好處多多，但太陽能道路仍有成本與效率等關卡要克服。目前打造太陽能道路仍太過昂貴，據布魯索佔計，太陽能地磚的價格較柏油路面貴上 50-300% 不等。

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此外，氣候惡劣以及長期承受大型車經過的耗損，恐怕太陽能地磚內的電子零件會容易受損。 200 萬美元的捐款，意味著許多重視綠色能源的人們正對太陽能道路興致高昂，不過布魯索的夢想、能否實現仍待觀察。若成真，勢必是太陽能產業的一大突破，若失敗，可能僅造就 4 萬人赴愛達荷小鎮觀光的熱潮。(取材自工商時報陳怡均 2014月/6 上

午 5:59

)

試題分析:

(D)

1.通常太陽能系統往往架設在屋頂或沙漠，下列所述原因何者不合理? (A) 開置空間有效利用 (B) 有效日照的大面積 (C) 人為活動無法干擾 (D) 便利電力就近使用試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力口辨識科學議題﹒解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) .自然科學(物理、化學、生物學) 口地球與太空 .科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範圍口健康﹒自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的﹒社會的.全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣口責任的自覺試題說明本題讓學生運用所學思考太陽能系統的限制，除科技與科學知識運用，也須生活角度的思考。

(A)

2. 鋪設地面的地磚內設太陽能電池，地磚需承受車輛重量壓力，工程師找到的材料是什麼? (A) 強他玻璃 (B) 特殊塑膠 (C) 壓克力板 (D) 精密合金試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力口辨識科學議題口解釋科學現象﹒運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空 .科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範圍口健康口自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣口責任的自覺本題屬於科技的材料範園，讓學生暸解特殊材料，如:強化玻璃的實際試題說明應用。從解題觀點，學生須知道施做於太陽能馬路的材料既要強固也需透光，才能選出正解。

(7)

(D)

3 依據本文提示，美國工程師布魯索研發出的太陽能地磚有多種功能，下列那一種並不包括在內? 試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力 ﹒辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空 .科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範園口健康.自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{.個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣口責任的自覺太陽能馬路是一種創新性發明，如果實驗可以成功，那進一步應用的可試題說明能性有非常大的想像空間，雖然無論如何最後都須實際做出測試可行，但學生可以發揮想像及運用所學知識推理可能應用。本題也可設計成開放式題目，多讓學生發揮創造力與想像力，確立研究議題。

(C)

4.太陽能道路仍然有些難處須要克服，下列敘述何者正確。 (A) 道路崎嘔不平不易進行工程(B) 地下裝置因地下水容易漏電 (C) 成本過於昂貴且設備高耗損(D) 設施異於平常，技術難達成試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力 ﹒辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識( KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空 .科技科學本質(KAS) 口科學探究口科學解釋應用範固口健康口自然圍環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣口責任的自覺本題讓學生思考太陽能道路在施做時，可能遭遇的問題，要解決問題先試題說明要確立問題本身，才能繼續工作。文章中只提及正解選頃，當然好多問題，相信布魯索已經想好克服了，筆者在其他還項的敘述僅在晴示學生其他問題。

(8)

(C)

5.俗語說 :r 錢非萬能，但沒錢萬萬不能。」一個完善計畫、好的主意要實現，往往需要大量金錢支持，否則巧婦難為無米之炊，什麼事也辦不成。請問本文中美國工程師布魯索，如何籌資達成理想? (A) 向富翁所屬基金會申請贊助支持(B) 自己省吃儉用累積大量金錢奮鬥 (C) 利用網路平臺爭取大眾認同捐款(D) 透過親友好關條向銀行申請貸款試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力口辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空口科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範園口健康口自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{.個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持﹒學習的信心口學習的興趣圖責任的自覺本題極富問題解決與生涯發展的提示。亦可設計成開放式題目，讓學生自己思考，如果我就是布魯索，我該怎麼辨?這個問題兼具了個人工程試題說明師工作、理想和現實，在未來生活同樣的也常遇到這種問題，透過本題的引導，學生對於未來科技職場的認識、對可能遭遇問題和解決方法都能有深刻的理解。

(A)

6.世人以何種態度來面對布魯索的想法? (A) 樂觀其成 (B) 冷嘲熱諷 (C) 愛莫能助 (D) 同情憐憫試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力口辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空口科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範固口健康口自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣圓責任的自覺本題引導出，從文章的描述讓學生深切暸解，環保議題是普世價值，受試題說明大眾的支持，強烈給予學生情意上學習，成染著君子成人之美的品德，與環保努力支持的熱情。

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(8)

7.布魯索的計畫如果失敗，將導致什麼結果? (A) 大規模資金浪費 (8) 造成新觀光利益 (C) 土地無法再使用 (D) 太陽能發展失落試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力 ﹒辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空 .科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範園口健康﹒自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣口責任的自覺投資布魯索的計畫得失，是大眾關注與評估的重點，這決定了某些人是否參與，但有些故益卻往往不是當下所能預見的。討論某項新發明的預期效益，若是不成功會不會有其他的次效益，這是屬於科學議題層次。試題說明本題在上述觀點提供學生思考機會。當然本題也可以改成開放式問題，大家一起來想想，布魯索的計畫除了環保節能的效孟外，還可增加什麼效益? (不計分) 8.請問如果你知道布魯索在募款，你會採取下列那一個舉動? (A) 量力捐款並宣傳影響親友一同響應(B) 默默捐款 (C) 自己不捐款，但把消息傳遞出去

(0

)愛莫能助試題類型口是非選擇題﹒選擇題口封閉式簡答題口開放式問答題科學能力口辨識科學議題口解釋科學現象口運用科學證據科學知識類別科學知識 (KOS) 口自然科學(物理、化學、生物學)口地球與太空口科技科學本質 (KAS) 口科學探究口科學解釋應用範園口健康﹒自然﹒環境口災害口科學與科技探索情境向度 _{﹒個人的口社會的口全球的} 科學態度口探究的支持口學習的信心口學習的興趣﹒責任的自覺試題說明本題提供學生個人對於環保熱愛，與科技發展支持的情意方面檢核，價值貴在實踐而非空談，學生作答自可理解還1頁的層次意義。

(10)

肆、結論與建議

從上述綜合來看，透過選取適當科技時事做為題材，採用 PISA 情境式測驗理念方式命題，可多功能、多目標呈現引導學生學習生活科技重點，事半功倍展現教學效率，同時測驗本身其統整性，不在考驗學生零碎專科知識，反而能在生活化情境中瞭解許多課本以外知識，有更多的機會來靈活運用思考解決問題，不音是一種良好的教學方式。藉貴刊一隅揭示理念，期使各方教育前輩賢達共襄盛舉，並不吝給予批評指教。

參考文獻

林煥祥、劉聖忠、林素微、李日軍 (2008 )。臺灣參加 PISA2006 成果報告。行政院國家科學委員專題研究成果報告(編號:

NSC

95-2522-S-026-002)。花蓮:國立花蓮教育大學;高雄:國立高雄師範大學。國家教育研究院 (2016 )。十二年國民基本教育課程綱要科技領域(草案)。臺北市:國家教育研究院。陳↑台均( 2014 年 7 月 6 日)。北美太陽能馬路計畫。中時電子報。取自http://www.

chinatimes.com/newspapers/20

140706000132-260209 。