以科學素養為導向的新課綱---
從社會性科學議題融入課程談起
邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授一、前言
十二年國民基本教育新課綱在自然科學領域是以朝向培養學生科學素養為 目標，並以注重核心概念的發展、科學知識於生活中的應用、以及重視科學本質 的認識和科學態度的培養為重點項目。除此之外，新課綱更強調培養學生探究能 力與問題解決能力，以期學生可以面對 21 世紀瞬息萬變的科技世界。 在新時代中提出新的教育理念、落實課綱的期待，無疑是向既有的制度與思 維發出挑戰的訊息。如何在新課綱的規劃與要求下，發展出合適的教材與適性的 評量工具、建立教師創新的教學理念、強化教師的教學策略以及研發探究與實作 課程能力或成品等，皆需要有正確與完整的理論與相關的配套措施，才得以將新 課綱的理想充分展現出來。臺灣在參加經濟合作暨發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development, 簡稱 OECD）的國際學生評量計畫（Programme for International Student Assessment，簡稱 PISA）中科學表現除 2012 年外，其餘各年度學生表現 皆名列前茅，如以 2015 年 PISA 成績為例，在 72 個參與評比的國家/地區中，臺 灣 15 歲學生科學總成績在國際排名為第四名。在<科學知識>排名第三、在<程 序性知識與認識論知識>排 名 第 五 名。至 於 在 能 力 向 度 的 表 現，則 分 別 是 < 解 釋 科 學 現 象 >為 第 三 名、<解 讀 科 學 數 據 及 舉 證 科 學 證 據 >為 第 四 名、< 評 估 及 設 計 科 學 探 究 >為 第 七 名 。 參與國際性研究計畫的目的重點不是在排 名，而是透過這些評比讓我們反思教育問題之所在以及尋找解決的可能方案。此 項計畫結果顯示臺灣學生在科學素養部分仍有可進步的空間，尤其是<評估與設 計科學探究>的能力應可透過不同的教學策略與學習內容而有所加強。新課綱的 理念即以培養科學素養為主要訴求，可望透過新課綱整體規劃與引導來提升學生 的科學素養。
二、新課綱的重點
新課綱在規劃上將學習重點，分為「學習內容」與「學習表現」。在「學習 內容」部分包含「核心概念」及「跨科概念」。以化學為例，「核心概念」強調物 質的組成、結構、特性、化學反應、能量轉換、化學平衡、以及生活中的化學， 並延伸到永續發展與資源的應用。在「跨科概念」上，則強調學科間共通的上階概念使科學學習的觸角更為廣闊與相通，其主題包括有物質與能量、構造與功能、 系統與尺度、改變與穩定 、交互作用、科學與生活、資源與永續性，使知識得 以自縱向的深度學習到橫向學科間的連結，並將其所學應用在生活中問題的理解 與解決。 在「學習表現」上，則以探究能力的培養以及科學的態度與本質的認識為主 要目標，在「探究能力」部分則包括思考智能與問題解決的能力。前者包括抽象、 微觀、複雜概念的學習，培養想像創造、推理論證、批判思辨以及建立模型的能 力以探究化學之奧祕。「問題解決」方面則從生活相關的科學性議題出發，側重 觀察現象、擬定可探究之科學性問題、進行規劃與執行可能之方案、收集與分析 資料與發現現象可能之成因，進而學習與使用科學語言或寫作方式以進行彙整、 表達、討論與溝通探究的結果。透過課程的規劃引起學生學習科學的興趣、養成 科學性思考與探究之習慣和認識科學的本質。 此次 12 年國教課綱中指出學生在不同階段應能表現不同的學習成果，使教 育成效得以評估，這是值得讚許的。但若能在每一階段中接受不同層次（如基礎 或進階）的表現，將更有利於評估學生真正學習到的知識與能力。因每位學生在 能力上有個別差異，故因而要有不同層次的期待表現，以更符合人性與知能的發 展理念。
三、將社會性科學議題融入自然科學課程
除核心概念外，自然科學領域課程綱要中論及「性別平等教育」、「人權教育」、 「環境教育」、「海洋教育」四項重大議題，此外尚有「科技教育」、「安全教育」、 「防災教育」、「閱讀素養教育」、「戶外教育」等議題皆可在自然領域中加以發揮， 以增廣學生知識也和思考角度。將社會性科學議題（socio-scientific issues, SSI）納入自然科的教學中，可視 為一種具真實性的情境學習素材，除可強化科學知識與生活實例相關的認識外， 亦能培養學生運用所學拓及到社會的科學性議題中，並對其有更深入的認識與批 判，進而發展學生問題解決和探究之能力。同時，也可以強化臺灣學生在 PISA 表現中較弱的素養能力。談到社會的科學性問題，其內容可從環境化學、食品安 全、水質純化、空氣汙染、碳循環，到氣候變遷與永續發展，藉由探討水、大氣、 食品、綠色化學等議題，使學生認識化學、生物科技、或化工對人類居住環境的 影響，以及其如何裨益人群生活與永續環境的目標，以符合聯合國永續發展的目 標（United Nations, 2015）。
四、社會性科學議題融入自然科學課程的教學設計
議題融入課程中常採用論證形式的設計理念，近十多年來國內外在科學教育 上有關論證的教學研究如雨後春筍，在科學教學上常採用 Toulmin （1958）的 論證模式（Toulmin Argumentation Pattern, TAP），此架構已透過實證方式驗證其 在自然科學教學的正面成效 （如 Osborne, Erduran, & Simon, 2004）。以下簡單說 明 TAP 論證模式的六個主要概念 （Toulmin ,1958，見圖一），據此可知證據（正 反）與主張之間密切的關係是 Toulmin 的核心要素。期待透過 TAP 可以培養學 生像科學家的思考方式，對於所提出來的主張或觀點，能以證據佐之；反之，對 於他人不同的觀點也可以抱持客觀且舉證的方式加以贊同或反駁。 資料（data）：支持主張的證據。 主張（claim）：根據證據提出合理的說法。 理由（warrant）：解釋資料和主張之間的關係。 條件（qualifiers）: 使主張成立的特定要求。 佐證（backing）：支持理由存在的假設。 反駁（rebuttal）: 與數據、理由、支持、或條件相互牴觸的論點。 圖 1 為運用 Toulmin 的論證模式作為融入議題的課程設計架構，從科學學習 內容開始，至提升學生科學表現。在以議題為主的課程設計中，應從教學目標和 不同階段的核心內容為出發點、考量學生面對社會的科學性議題時所應具有的先 備知識和技能，讓學生認識證據與主張之間的推理關係與證據的限制性。同時教 師應選擇自然領域課程綱要中適當的重要議題作為活動的問題情境，經由小組合 作與師生互動的交流，讓學生學習規劃、資料蒐集、尋找證據與模式、作出結論， 並發展各階段所需培養的推理論證、批判思辨、建立模型的能力。 圖 1 融入議題的論證課程設計
對年紀較小或是不熟悉論證的推理方式的學生，教師可以使用簡化的 TAP 模式進行活動的設計（如圖 2），其重點仍是以培養學生建立資料（或數據）如 何透過論證的歷程提出合理的解釋後建立一個以證據為本的主張。 圖 2 簡易版的論證架構（Toulmin, 1958） 除以 Tap 設計教學活動外，若能依學生學習表現分出層次，可讓學生認識自 己能力的發展可以達到不同程度的表現，同時也可讓教師了解學生的學習是漸進 的而不是全有全無的發展。因此在論證（argumentation）教學中，可以參考 Osborne, Erduran, 和 Simon （2004） 所提出的論證表現的五個層次，來了解論證教學的 成效。這五個層次說明如下: 層次一：論證包括簡單的論點（argument）<主張相較於反主張>、或<A 主 張相較於 B 主張>。 層次二：論證含有主張和其他資料、理由、或支持的論點，但不包括反駁。 層次三：論證含有一系列資料、理由、或支持的主張或是反主張的論點所組 成，偶而會有薄弱的反駁觀點。 層次四：論證顯示具有主張與明確可辨識之反駁的論點。 層次五：論證呈現使用不只一個反駁論點的延伸性論點。 這五個層次的複雜性是從上述 Toulmin 的觀點逐漸架構出來的，若教師能掌 握這五個層次的要素，則有利教案的設計、教學成效的評估，以及論證能力發展 的學習路徑的規劃；學生也可以得知個人論證發展的進程與表現的層次。
五、從 SWOT 分析 SSI 教學策略的優劣勢以及可能面臨的問題
是否以 Toulmin 或其他論證方式進行社會的科學性議題即可培養學生探究 或問題解決的能力呢?以下本文作者嘗試以態勢分析（優勢-劣勢-機會-威脅）， 再加上策略 （即 Strength-Weakness-Opportunity-Threat-Strategy, 簡稱 SWOT-S） 來進行說明使用 TAP 論證教學法的利弊得失。(一) S（優勢） 1. 透過具真實性之社會性科學議題取向的教學，提供學生與生活連結的資料收 集、尋找證據、分類彙整、提出論點的機會；同時透過小組合作的方式進行 問題解決的任務，可以幫助學生相互學習或發展溝通與表達的能力，並學習 以科學語言表達其觀點。 2. 由於社會性科學議題通常屬於開放式的真實情境，透過情境可培養學生推理 的能力、強化對科學性議題的敏感度、以及重視與關心周遭的科學性議題的 態度，進而於行動中展現其科學素養。 3. 透過合宜的科學性議題以及適當的引導式教學，可以培養學生發展「有一分 證據，說一分話」的科學態度，教師也可以於教學中發揮自己對科學議題的 認知與對教學目標的期待。 4. 符合國際思潮重視科學探究歷程，發展解釋、舉證、評估、設計科學探究活 動之能力。 (二) W（劣勢） 1. 教師有時會認為 SSI 教學就是讓學生查資料寫報告。 2. 沒有足夠的背景知識或搜尋資料的能力，學生在這樣的學習情境中不易有效 尋找資料、判斷何者是相關的資訊、何者是正確的訊息、或何種是合理的解 釋等。有效學習或有意義的學習將會是一項挑戰! 3. 教師因不熟悉議題融入課程的教學法，不易做有系統的規劃活動步驟、輔助 學生達成階段性的學習目標與學習表現、或提供適當的鷹架協助學生發展出 論證能力。若教師不具備應有的課程設計能力，不懂善選適合的議題作為小 組討論的內容，則融入議題式的教學將僅流於形式。 (三) O（機會） 1. 新教育政策鼓勵採取 SSI 教學提供學生運用課堂習得之知識於一真實問題、 議題或現象中，這種讓學生嘗試進行實際問題解決的活動，便是學以致用， 以避免學習與生活脫節或產稱書到用時方恨少之感! 2. 藉由議題進行教學可培養學生主動學習的態度，亦能擴展其視野，更能跨出 學校知識性的學習，為結合所學的知識於認識周遭的科學性議題做準備。對 教師而言，亦可透過專業成長延伸教學的內涵與能力。
3. 未來若有校本課程或是多元選修，將融入科學性議題的課程規劃於其中，此 舉將可望改變學生之學習態度與內涵以及增加師生與學生彼此間的科學對 話。 (四) T（威脅） 1. 採取 SSI 議題式的課程教學，通常需要相信學生，並給學生足夠的時間進行 探究以及具備相當的科學概念，才能進行 SSI 的教學活動。 2. 流於形式: 教師任由學生自己去尋找資料做簡報，此議題性的教學勢必會失 敗。 3. SSI 教學成功與否與教師素質和教學信念有直接的相關，無論是職前教師或 是在職教師都應在專業知識與教學信念上有所轉變，才不至於對這樣的教學 產生排斥感。 (五) S（策略） 1. 教師專業成長是議題融入教學成功必經之路，也是王道。教師素養與精熟度 應是議題式教學是否能夠成功的關鍵。因此要求教師接受一定時數的進修應 是教育主管單位應該正視的議題，此法應該也適用於培養教師探究與實作的 能力，如此方可全面性的提升教師多元方法教學的能力與素養。 2. 鼓勵教師針對議題式教學進行校際與校內之間的交流，透過說課、觀課、到 議課的教學觀摩，應可逐漸強化教師教學的信心與成效。 3. 評量方式的改變將有助於教學方向的轉變。納入社會性科學議題於評量中， 延伸教學內容，提升師生對學以致用的認知與態度。
六、結語
十二年國教科學課程的改革強調核心概念的建立、透過實做發展探究的能力、 認識探究的歷程、問題解決的方法、永續發展的重要等核心課題，此時納入社會 性科學議題的教學，將可望拓展學生對科學的應用有更進一步的認識，以及體會 科學證據與所持之主張間密不可分的關係。作者認為 PISA 的研究結果可以為教 育改革指點迷津。而利用議題融入的科學課程強調科學、生活、科技、社會與人 文的互動關係，並透過聽說讀寫-做，可以期待達到科學素養提升的目標。參考文獻
Erduran, S., Simon, S., & Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: Developments in the application of Toulmin‟s argument pattern for studying science discourse. Science Education, 88(6), 915-933.
Osborne, J. F., Erduran, S. & Simon, S. (2004). Enhancing the quality of argument in school science. Journal of Research in Science Teaching, 41(10), 994-1020.
Toulmin, S. (1958). The uses of argument. Cambridge: Cambridge University Press.
United Nations (2015). 17 Goals to Transform Our World,取自 https://www.un.org/sustainabledevelopment/。
