以美國IDEAS科學讀寫模式對高年級學生節能減碳認知、行為與環境態度提升之研究

全文

(1)國立屏東教育大學數理教育研究所碩士論文指導教授：高慧蓮博士以美國IDEAS科學讀寫模式對高年級學生節能減碳認知、行為與環境態度提升之研究. A Study for Adopting the IDEAS Science Reading-Writing Model to Improve Knowledge and Behavior of Energy Saving and Carbon Reduction, and Environmental Attitude for Primary Higher Graders.. 研究生：劉鎮銓撰. 中華民國一零三年七月.

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(5) 摘. 要. 本研究的目的是探討美國 IDEAS 科學讀寫模式對國小學童節能減碳認知、行為與環境態度提升之研究，透過能源自編教材的教學，檢視學童在教學過程當中的改變。研究對象僅探討研究者任教的學校國小五年級學童，共 17 人。研究方法採用質化與量化混合研究方式，量化研究以陳淑敏「國小五年級學童節能減碳認知、行為及環境態度問卷」進行前後測並輔之以「概念構圖活動單」、「半結構式晤談」、「教師省思日誌」等質性資料加以分析整理以達成本研究之目的。. 研究結果發現：一、分析學童的量化問卷及質性資料， IDEAS 模式教學對於學生節能減碳知識在教學前後有顯著差異，對於學童認知的提升是有幫助。二、分析學童的量化問卷及質性資料， IDEAS 模式教學對於學生節能減碳行為在教學前後有顯著差異，對於學童行為的改善是有幫助。二、分析學童的量化問卷及質性資料， IDEAS 模式教學對於學生環境態度在教學前後有顯著差異，對於學童環境態度的提升是有幫助。. 關鍵字：IDEAS 教學、科學讀寫、能源教育. I.

(6) II.

(7) Abstract The purpose of this study was to investigate if the IDEAS science reading-writing model can improve knowledge and behavior of energy saving and carbon reduction, and environmental attitude for primary fifth-grade students. Through energy teaching materials made by the researcher, this study examined the students’ change in the teaching process. This study only investigated 17 fifth-grade children taught by the researcher. The research adopted both the qualitative and quantitative research methods. In the quantitative research, the researcher used the “Knowledge and Behavior of Energy Saving and Carbon Reduction, and Environmental Attitude for Fifth Graders” questionnaire developed by Chen (2012) as pre- and post tests administered to the students. In addition, the research also analyzed qualitative data, such as students’ concept maps, semi-structured interviews, and teacher reflection journals to achieve the purposes of this study. The results showed that: 1. From the analysis of the students’ quantified questionnaire and qualified data, the students’ knowledge of energy saving and carbon reduction has significant difference before and after teaching. Thus, the IDEAS model of teaching can promote students’ knowledge of energy saving and carbon reduction. 2. From the analysis of the students’ quantified questionnaire and qualified data, the students’ behavior of energy saving and carbon reduction has significant difference before and after teaching. Thus, the IDEAS model of teaching is helpful for promoting students’ behavior of energy saving and carbon reduction. III.

(8) 3. From the analysis of the students’ quantified questionnaire and qualified data, the students’ environmental attitudes has significant difference before and after teaching. Thus, the IDEAS model of teaching is helpful for increasing students’ environmental attitudes.. Keywords: IDEAS teaching, Science Reading-Writing, Energy Education. IV.

(9) 目次中文摘要. …………………………………………………… Ⅰ. Abstract. ……………………………………………………. Ⅲ. 目次. …………………………………………………………. Ⅴ. 表次. …………………………………………………………. Ⅶ. 圖次. …………………………………………………………. Ⅷ. 第一章. 緒論. ………………………………………………. 001. 第一節研究背景與動機 …………………………………… 001 第二節研究目的 ……………………………………………. 003. 第三節研究問題 ……………………………………………. 004. 第四節名詞釋義 ……………………………………………. 004. 第五節研究範圍與限制 …………………………………… 006. 第二章. 文獻探討. …………………………………………. 007. 第一節能源教育與環境態度 ……………………………… 007 第二節科學閱讀 ……………………………………………. 022. 第三節科學寫作 ……………………………………………. 028. 第四節概念圖 ……………………………………………… 038 第五節 IDEAS 教學模式 ……………………………………. 第三章. 研究方法與設計. …………………………………. 041. 045. 第一節研究設計與流程 …………………………………… 045 第二節研究者與研究對象 ………………………………… 054 第三節研究工具 ……………………………………………. 055. 第四節資料處理與分析 …………………………………… 059. 第四章研究結果與討論. ………………………………… V. 061.

(10) 第一節 IDEAS 教學對學童節能減碳認知、行為與態度之影響. …………………………………………… 061. 第二節實施 IDEAS 教學的歷程及困難 …………………. 第五章. 結論與建議. ………………………………………. 078. 086. 第一節結論 ………………………………………………… 086 第二節研究建議 ……………………………………………. 參考文獻. 088. ……………………………………………………. 091. 中文文獻 ………………………………………………………. 091. 英文文獻 ………………………………………………………. 096. 附錄. …………………………………………………………. 099. 附錄一科學文本 ……………………………………………. 099. 附錄二台達電低碳指標 …………………………………… 106 附錄三問卷內容 …………………………………………… 110 附錄四專家效度審核名單…………………………………… 116 附錄五訪談大綱 ……………………………………………. 117. 附錄六授權同意書…………………………………………… 118. VI.

(11) 表次表 2-1-1. 能源教育內容 ……………………………………… 010. 表 2-1-2. 國小學童節能減碳知識內涵分析表. ………………… 015. 表 2-1-3. 國小學童節能減碳行為內涵分析表. ………………… 018. 表 3-1-1. 每週教學研究課程表 ……………………………… 045. 表 3-3-1. 節能減碳知識、行為與環境態度問卷題數 ………… 057. 表 4-1-1. 學童在進行 IDEAS 教學前後各種變項比較結果 … 062. 表 4-1-2. 學童進行 IDEAS 教學前後在節能減碳知識各項層面比較結果 ……………………………………………… 063. 表 4-1-3. 學童在節能減碳知識問卷得分情形 ………………… 064. 表 4-1-4. 學生在概念圖「命題」表現出現次數. …………… 067. 表 4-1-5. 學生在概念圖「階層」表現出現次數. …...………. 069. 表 4-1-6. 學生在概念圖「交叉聯結」表現出現次數. 表 4-1-7. 學生在概念圖「舉例」表現出現次數. 表 4-1-8. 學童在進行 IDEAS 教學前後在節能減碳行為各項. ...…….... 070. ...………….. 071. 層面比較結果 .….…………. .…………. .………….. 072 表 4-1-9. 學童在進行 IDEAS 教學前後在環境態度各項層面比較結果 .….…………. .……….….…………. .... 077. VII.

(12) 圖次圖 3-1-1. 第一單元教學活動設計 …………………………… 048. 圖 3-1-2. 第二單元教學活動設計 …………………………… 049. 圖 3-1-3. 第二單元教學活動設計 …………………………… 050. 圖 3-1-4. 研究流程圖 ………………………………………… 053. 圖 3-3-1. 教學活動設計流程圖 ……………………………… 054. 圖 4-1-1. 學童 S12 所繪製的概念圖. …………………………… 068. 圖 4-1-2. 學童 S13 所繪製的概念圖. …………………………… 071. 圖 4-1-3. 學童在「能源」所繪製的概念圖 ………………… 062. 圖 4-1-4. 學童「尋找碳足跡」學習單 ……………………… 076. 圖 4-2-1. 水質檢驗第一站（隘寮溪） ………………………. 080. 圖 4-2-2. 水質檢驗第二站（高泰國中旁野溪） ……………. 080. 圖 4-2-3. 研究者與學童一同觀察學校落葉堆肥區 ………… 082. 圖 4-2-4. 學校「尋找碳足跡」學習角 ……………………… 083. 圖 4-2-5. 學童「尋找碳足跡」學習單 ……………………… 083. VIII.

(13) 第一章. 緒論. 本研究主要是藉由以美國 IDEAS（In-Depth Expanded Application of Science，簡稱 IDEAS）（Romance & Vitale，1992）科學讀寫的教學模式來提升國小高年級學童節能減碳的認知、行為與態度。本章共分五節，說明內容包含研究背景與動機、研究目的、研究問題、名詞解釋，以及研究範圍與限制。. 第一節、研究背景與動機. 能源的需求隨著國人生活水準的提高而急遽增加，對於自產能源相當缺乏的台灣，仰賴進口能源的比例高達 96%，顯見能源教育之重要性。隨著核四建案在社會上吵的沸沸揚揚，相關的能源議題也一再被提出，能源教育在台灣也相形重要。我們認為若孩子能從小對能源教育有所認識，在生活中養成節約能源的習慣，不會在無意中或隨意耗費寶貴的能源，進而了解人類開發新能源或再生能源的需要性，這也算是對我們「地球」盡一份心力。要導正大眾的觀念除了社會教育之宣導與推廣外，從小培養國民正確的觀念也是非常重要的，國小教育更是紮根的重要時期，學童瞭解能源對臺灣的影響，並建立正確的使用態度與觀念，才能知道如何節約能源。檢視當前國小教科書內容，對於能源相關課程附之闕如。因此，對國小學童的能源認知與態度進行研究實有其必要性。我國學生國小的求學階段，講求多閱讀的幾乎都是語文方面的相關課程，包括國語、英語、社會等，尤其是語文科的國語及英語。在這些課程中，老師不但要學生熟悉課本的教材之外，還要求學生多閱讀課外讀物，以彌補教科書所不足 -1-.

(14) 的地方。反觀自然科學的教育，在課堂上，教科書佔了極重要的角色，不僅是教師教學時的重要依據，也是學生獲得知識的主要來源之ㄧ（許良榮，1994）。大部分的自然科老師，會要求學生實驗、觀察與討論，卻甚少老師要求學生多多閱讀科學書籍或相關文章。因此，當學生在語文上發覺任何問題時，他們會懂得查字典、辭典或相關讀物；但對於自然科所發覺的問題，大部分學生想到的方法不是以自己的生活經驗去猜測，再不然就是詢問師長，只有少部分的學生才會想到查書、看書、找文章。然而以科學而言，這樣的學習態度、習慣並不符合九年一貫指標中獨立思考、主動學習的精神，反而會降低我國學生在國際上科學方面的競爭能力與可信度（湯維芳，2008）。再則，多元化教育的目的就是培養學生成為一個全能的人，因此不論將來學生所學習的領域為何，必定都會接觸到，也必須了解及應用。科學性文章的書寫方式，並不同於一般語文科傳統的寫作模式，所以若從小教導學生科學寫作的格式與內容，讓學生能對科學寫作有更深一層的認識，讓學生對於科學寫作不陌生，使其具備科學寫作的能力，將來不但在閱讀科學文章時更容易找到文章主題、概念，在遇到需要繕寫科學相關文章時，更能馬上進入情況，得心應手，而不至於徬惶不知所措。在小學課程裡，最常為科學老師所抱怨的就是教學時間的不足，若要額外增加教學的內容、知識或是多操作、實驗、觀察，則必須借用其它科目的時間，但是這樣做的結果會引起其它科目的進度或是學習時間不足的問題。雖然九年一貫一直強調多元化教學，但是大部分的家長仍對學生的學業成績有著極為重視的迷思，因此，在科學教育時間的限制下，絕大部分的老師便把重心放在學校所規定的課程進度上，讓學生能夠應付考試，家長能夠滿意學生的分數，並不額外增加教學的單元或是補充較多的課外知識，導致九年ㄧ貫科學教育仍然無法真正培養學生的科學能力。在這個限制條件的前提之下，若要增加學生的科學知識，就必須搭配統整課程，將所要讓學生學習的科學知識融入在其他的課程當中，這樣既不影響其他課程的教學進度，又能讓學生獲得較深入與完整的科學知識（李俊湖，. -2-.

(15) 2008）。而 Romance 和 Vitale（1992）所發展的「科學深入與擴展性應用」（In-Depth Expanded Application of Science，簡稱 IDEAS）模式正好能夠與統整課程做一個完美的結合，因為 IDEAS 教學模式在美國實施時，便是為了增加學生科學學習而設計的，在既有的時間限制之下，此模式將科學的核心概念融入在「閱讀與語言」及「藝術」課程中，與這兩門科目做整合，以增加學生的科學學習時間。研究實施幾年發現，此教學模式不但適合所有程度的學生來加強科學概念，教學範圍從國小二至國小五年級皆能適用，並能增加學生的自信與學習科學的態度。因此，本研究便嘗試以美國IDEAS科學讀寫的教學模式來提升國小高年級學童節能減碳的認知與行為與環境態度，希望提供給礙於時間限制又想增進學生科學知識的老師一個解決此問題的好方法及教學模式。. 第二節、研究目的. 基於上述研究動機，本研究在嘗試瞭解目前研究者任教的國小學童對能源的認知現況與節能減碳的行為，及其對居住環境所抱持之態度為何，並希望透過科學讀寫來改善學生對節能減碳的認知與行為。本研究的目的為：（一）探討美國IDEAS科學讀寫模式對國小學童節能減碳認知的影響。（二）探討美國IDEAS科學讀寫模式對國小學童節能減碳行為的影響。（三）探討美國IDEAS科學讀寫模式對國小學童環境態度的影響。. -3-.

(16) 第三節、研究問題. 根據上述研究背景與研究目的，本研究所欲探討研究問題如下：一、以美國 IDEAS 科學讀寫模式教學後學生對節能減碳的認知有何改變？二、以美國 IDEAS 科學讀寫模式教學後學生節能減碳的行為有何改變？三、以美國 IDEAS 科學讀寫模式教學後學生對環境態度有何改變？四、探討實施 IDEAS 教學的歷程及困難. 第四節、名詞釋義. 為使本研究中使用的名詞意義明確，茲將相關的主要名詞說明如下：. 一、美國IDEAS 科學讀寫模式. Romance 和Vitale （1992）所發展的「科學深入與擴展性應用」（In-Depth Expanded. Application of Science，簡稱IDEAS）模式，主要為深入科學概念的教學。以科學為核心概念，結合科學、閱讀、寫作的深入概念理解課程。本研究採用IDEAS 模式的六種學習活動，包括先備知識、概念圖、科學閱讀、科學寫作、科學活動與應用活動，來加強學生的學習動機，提升學生的科學學習與興趣。. -4-.

(17) 二、節能減碳認知. 本研究節能減碳認知是指對於學生對於節能減碳相關知識之認識與了解程度，內容包「能源概念」、「能源使用現況與展望」、「能源與環境」、「節能減碳政策」、「節能減碳生活」等五個面向。. 三、節能減碳行為本研究節能減碳行為是指學生在日常生活中使用能源時能運用節能知識自動的從事節能減碳及環境保護的行為，並能選用或說服家人使用具有節能減碳及環保標章的商品。本研究將節能減碳行為分為能源與環境保護、節能減碳生活等二層面。. 四、環境態度本研究環境態度是指學生對於限制人類各項活動成長、自然界的平衡等環境觀念的接受程度。本研究採用張子超(1995)譯自Dunlap和Van Liere設計的「新環境典範量表」，將環境態度分為自然界的平衡、成長的極限、人定勝天等三層面來探討。. 五、碳足跡. 依照行政院環保署所制定推動產品碳足跡標示作業要點（2010）指出，碳足跡(Carbon Footprint)可被定義為與一項活動(Activity)或產品的整個生命週期過程所直接與間接產生的溫室氣體排放量。企業及產業溫室氣體的排放，一般是指製造部分相關的排放，但產品碳足跡排放尚須包含產品原物料的開採與製造、組裝、運輸，一直到使用及廢棄處理或回收時所產生的溫室氣體排放量。 -5-.

(18) 第五節、研究範圍與限制. 一、研究範圍. 本研究僅探討研究者任教的學校，屏東縣高樹鄉快樂國小（化名）五年忠班學生，共 17 人。將科學讀寫融入自然與生活科技學習領域有關能源議題的學習單元，研究學生能源概念的學習成效。. 二、研究限制. （一）本研究僅針對屏東縣高樹鄉某國小五年級學生做研究，研究的結果不宜作過度的推論。（二）科學讀寫應做長期性有規劃性的系統學習，讓學生有更多時間適應新的學習模式與評量方式。. -6-.

(19) 第二章. 文獻探討. 本章分為五節，第一節探討能源教育與環境態度的理論基礎，第二節探討科學閱讀之內涵，第三節探討科學寫作之內涵，第四節探討概念圖之內涵，第五節探討美國IDEAS 科學讀寫模式。. 第一節能源教育與環境態度. 此節在探討目前的能源現況與相關政策、能源教育的相關理論，以及節能減碳認知、行為與環境態度的相關理論和研究結果，根據文獻探討，整理歸納本研究節能減碳認知、行為與環境態度的內涵。. 一、能源種類與特性. 能(energy)一般稱能源，最早使用energy這個字的是英國的科學家Maxwell，他對能源的定義是「能源是做功的能力(capacity of doing work)」(周錦鐘，2003)。行政院經建會（1983）認為energy 有兩種意思：一是「能量」在物理學上之定義是做「功」之能力，二是「能源」指人類可以運用工具或設施將其轉換為功的物質或力量，包括各種燃料、水力、太陽能、地熱與風力等（林均鴻，2006）。陳建州（2001）歸納眾學者對能源的看法後，認為能源定義應該從三方面來規範：第一就能量而言，能源是一種外界活動之動力系統的來源，而且是科學領域之理論概念，並非實體；第二就能源特性而言，能源是藉由當時情境作單向能源轉換的一種消耗性活動力，可由一種型能轉變成另一種型能，第三就蘊藏而言：是大自然環境的一部份，可分為初、次級能源兩大類。. -7-.

(20) 根據國立台灣師範大學能源教育資訊網（2008），能源的種類分為初級能源和次級能源兩大類。所謂初級能源是指天然形成的能源，其中依據能源的特性可再區分為再生能源與非再生能源，再生能源隨大自然的運轉而永不枯竭，包括太陽能、風力能、水力能、海洋能、地熱能、……等，非再生能源則蘊藏量有限，具有消耗性，包括石油、天然氣、煤炭、核能、……等。所謂次級能源是指初級能源經過處理或轉換後所形成的能源，包括電能、汽油、氣化燃料、……等。學者王革華等（2008）則提出，可以從能量基本蘊藏的方式、相對比較的方法以及對環境污染的大小來分，研究者將其分類方式歸納分析如下：. （一）以能量基本蘊藏的方式來分. 1. 第一類能源是來自太陽能除了直接利用的太陽輻射能外，還有煤、石油等間接使用太陽能所形成的能源，及海洋能等由太陽能經某些方式轉換而成的能源。 2. 第二類能源是地球自身蘊藏的能量主要指的是地熱資源以及原子能燃料。 3. 第三類能源是地球和其他天體引力相互作用而形成的主要指的是地球和太陽、月球等天體間有規律運動而形成的潮汐能。. （二）按相對比較方法來分類. 1. 一次能源與二次能源存在於自然界，可直接取得不改變其基本型態的能源，稱之為一次能源，如：煤炭、石油、風能等；由一次能源經過加工轉換而成的能源叫做二次能源，如煤氣、電力、各種石油製品。. -8-.

(21) 2. 再生能源與非再生能源再生能源是指隨著大自然的運轉而生生不息的能源，例如：太陽能、風力能等，這些能源若能運用得宜，不過度利用，則永不枯竭；非再生能源則是短期內無法恢復的能源，例如煤炭、石油、天然氣等。. 3. 常規能源與新能源已被人類長期利用，也是目前主要且應用範圍很廣的能源，稱之為常規能源，如：石油、電力等；近一、二十年來才受重視，近來才開發利用，在目前使用的比例很小，但很有發展前途的能源，稱為新能源或替代能源，如太陽能、地熱能、潮汐能等。. 4. 燃料能源與非燃料能源燃料能源包括礦物燃料（煤炭、石油）、生物燃料（薪柴、有機廢物）、化工燃料（甲醇、丙烷）、核燃料（鈾、釷）等四類；非燃料能源則多數具有機械能、熱能或光能。. （三）從使用能源對環境污染的大小來分. 1. 清潔能源對環境無污染或污染較小的能源，如太陽能、水能。 2. 非清潔能源對環境污染較大的能源，如煤炭、油頁岩等。. 綜上所述，能源大體上可依其蘊藏方式、使用型態、再生性、發展潮流、燃料屬性及對環境的影響等不同的向度來加以分類，而能源教育資訊網則根據能源的使用型態，將能源分為初级能源和次级能源兩大類。. -9-.

(22) 二、能源教育的內涵. 美國能源部(U.S. Department of Energy, 1982)引用印第安那州對能源教育所下的定義是「能源教育是嘗試解決現今我們生活的型態(life style)、能源消費(energy cost)、或是資源生產和保存(resources to produce and maintain)彼此之間的衝突；能源教育是唯實主張的教育(reality education)，重視的是此時此刻現存的事物；能源教育亦是一種對未來的學習(a study of futuristic)，因為我們將來的生活必深受到今日所作所為的影響。」依據民國85 年7 月行政院公佈之「台灣地區能源政策及其行措施」第六項，明確揭示「推動教育宣導」為我國重要能源政策之一，依據此項政策內容與執行措施，將能源教育區分為「學校教育」與全民的「社會教育」，一方面藉由學校教育灌輸學生正確的能源觀念及建立節約能源習慣，以提高學生的能源素養，更能培養能源經濟、能源科技與能源管理等方面的專業人才，另一方面藉由傳播媒體、網際網路、研討會與展覽會等對社會民眾進行能源教育，使民眾能夠充實能源知能，了解、支持與配合政府能源政策，對解決能源問題產生共識。能源教育要如何推展，內容包含哪些？研究者整理相關文獻分析如表2-1-1. 表2-1-1 能源教育內容研究者. 年份. 能源教育內容. 美國夏威夷. 1980. 1. 能源的基本原理. 州-能源補充. 4. 節約能源. 教材. 7. 能源的儲藏與運送與生態物. 2. 能源的發展. 5. 人類和能源. 源的技術. 9. 能源. 11. 能源、人口、食. 13. 能源的自主. 15. 能源的願景. - 10 -. 6. 能源的抉擇. 8. 能源與交通. 10. 能源的經濟效益. 12. 能源相關事項. 3. 能源現況. 14. 能.

(23) 表2-1-1（續）美國能源部. 1982. 1. 能量的轉換和計算. －(幼稚園）. 境. 3. 能源的使用. 至十二級的. 5. 化石能源. 「能源教育. 8. 能源的輸送. 概念架構」. 10. 能源使用之道德觀. 6. 核能. 2. 能源的未來走向和生態環 4. 能源的歷史 7. 太陽能. 9. 能源使用之財經面面觀. 11. 節約能源. 12. 住宅之節約能源. 13. 交通運輸之. 節約能源美國能源部. 1982. 1. 日常生活能有效的利用能源。. －中小學(幼. 2. 了解能源的使用、提煉與萃取，還有化石燃料有限。. 稚園至十二. 3. 消費時比較產品的生命週期。. 級)的「能源. 4. 投資於節約能源的設備。. 教育綱領」. 5. 居家中知道如何有效使用能源。 6.了解能源主要來源的相關資訊。 7.了解所有能源的使用，也是環境消費的一種。 8. 由以往的能源趨勢來考慮整體能源體系，而非只顧及個人因素。 9. 嘗試讓能源品質和能源使用相配合。 10. 注意住宅環境中太陽光與風的方向，考慮這些環境因素 11. 對家中能源的使用之優缺點。 12. 支持國家政策，以改善能源效率。 13. 選用不同交通運輸方式時，了解不同的節約能源方式。 14. 了解太陽能的正向功能。 15. 了解如何使用冰箱、空調、加熱器才會更有效率。. - 11 -.

(24) 表2-1-1（續） 16.能保有繼續學習能源知識的興趣與動機。王光復. 1991. 1. 認知方面：包含人類運用能源的現況、遭致的問題、解決的原理及原則。 2. 居住及生活方面︰包括能源消耗的去處、各種耗能設備之性能，以及運用之法則。 3.交通運輸方面：探討交通工具的性能、減少能源的耗費，並提升其能源的使用效益。 4.職場方面：探討各種工具之種類及性能，以期人類更善於駕馭能源、操作機器，並產生最大的工作效果。. 田振榮. 1993. 1.有關能源基本概念的介紹 2.有關生活方面的能源概念 3.有關能源科技與生涯工作的概念 4.能源與環境的概念 5.能源與政策整體面的概念. 經濟部能源委員會. 1998. 國小能源教育的課程內涵： 1.使學生對能源有基本的認識︰能源的意義和來源、能源的種類與用途、能源的基本定律。 2.使學生能夠了解能源的重要︰能源與生活、能源與交通、能源與產業、能源的有限性。 3.使學生能夠了解各種節約能源的方法︰各種節約能源的概念，包括食衣住行等各方面。 4.使學生能夠暸解能源和環境的關係︰能源與生態、不當使用能源的後果、環境保護的重要性。. - 12 -.

(25) 表2-1-1（續） 5.使學生能認識能源發展的必要性︰能源與生活、能源與交通、能源與科技、能源與產業、能源與生產、能源情勢、能源法規、能源政策與開發。 6.使學生能正確與安全的使用能源︰有效的使用能源、能源的正確使用方法、意外的因應方法。莊惠琦. 2007. 1.能源基本概念 2.能源選擇與使用 3.節能與環保 4.永續發展. 綜合以上，眾學者研究之能源教育內涵雖然以不同的觀點向度切入，但仍不離能源的基礎概論、能源的發展、能源政策、節約能源、安全使用能源與環境保護等層面，因此研究者將能源教育的內容整理歸納為：（一）能源概論：包括能源的來源、種類、用途以及能源政策等基本概念。（二）能源與環境：包括能源與生態環境的關係及重要性。（三）節約能源：包括各種節約能源的概念與有效使用能源的方法。（四）永續發展：包括能源的發展及替代能源的開發。. 三、節能減碳的內涵隨著全球暖化問題日益嚴重及傳統能源的加速耗竭，世界主要國家莫不將「節能減碳」納為施政新思維，進行能源戰略佈局，實施綠色新政、發展綠能產業，以營造永續之低碳社會與發展低碳經濟。何謂節能減碳？經濟部能源局指出「節能減碳」是運用高效率的機器來降低再生或非再生能源的消耗，降低並控制因為使用能源而排放的二氧化碳量，以減緩地球暖化的趨勢，避免人類遭受環境的威脅。能源教育資訊網亦指出「節能減碳」是臺灣慣有用語，是指利用減少能源的消耗，來達成減少排碳的目的。而陳瑞榮(2008)指出「節能減碳」所涵蓋的概念包含節約能源與二氧化碳減量，進一步達成有效的運. - 13 -.

(26) 用能源、節約能源與減碳，以緩和全球暖化問題。黃月純(2009)認為「節能減碳」的概念包括能源節約與二氧化碳減量，以有效運用能源並減緩全球暖化問題。綜合上述，研究者認為「節能減碳」就是節約能源、提高能源的使用效率及提倡再生能源，全民共同減少二氧化碳的排放量，減緩地球暖化的趨勢。. （一）節能減碳的政策節能減碳教育是當前國際間重要核心議題之ㄧ，也是人類與地球共存共榮，永續發展之ㄧ項重要課題（Yucel, 2007）。美國在1980年訂定了「國家能源教育發展方案」，從1982年開始實施能源教育，日本從1986年開始推動能源教育(黃月純，2009)。可知「節能減碳」不僅是現今國際重要的課題，「節能減碳教育」亦成為各國科學教育和科技教育中不可或缺的一部分。為了落實全球「節能減碳」之人民素養，推動「節能減碳教育」甚為關鍵。近年來政府也把「節能減碳」列為重要政策之一。 1. 教育部與經濟部於民國84年10月公布「加強國民中小學能源教育實施辦法」，強調國民中小學的能源教育，應強調能源素養的培養(田振榮，1997)。 2.行政院於民國 85年7月公布「臺灣地區能源政策及其執行措施」，將「推動教育宣導」列入，明確指出「推動教育宣導」為當前能源政策之重要一環。 3.經濟部於民國87年5月及民國94年6月召開「全國能源會議」，將「加強能源教育與宣導計畫」列為第十一項執行措施，將推動學校能源教育納入行動計畫，要求徹底執行(黃月純，2009)。 4.民國 91年經濟部和教育部又聯合公布了「加強中小學推動能源教育實施計畫」，其主要目標 (陳瑞榮，2008) 5.民國97年行政院將「深化節能減碳教育」列為年「國家節能減碳總計畫」的十大標竿方案之一。. - 14 -.

(27) （二）節能減碳知識與相關研究 Kirwan (1987)認為能源教育的內涵有：(一)學生要能瞭解能源的種類、形式及轉換過程。(二)學生要瞭解能源在日常生活中的重要性。(三)學生要知道不同區域能源使用方式之差異。(四)學生要知道克服能源危機的方法。(五)學生能瞭解能源的有限性及能源的發展。研究者參考Kirwan的能源教育內涵及蒐集有關節能減碳知識相關研究及能源認知相關研究文獻，作為本研究節能減碳知識內涵的依據。研究者綜合研究文獻，將國內外學者對能源認知的內涵整理分析如表2-1-2：. 表2-1-2 國小學童節能減碳知識內涵分析表研究者（年代）. 內涵. Kamble, Marthy,. 1.能源概念介紹 2.能源的產生與使用 3.節約能源. and Fowlwer （1987）王光復（1991）. 1.能源意義 2.能源情勢 3.能源經濟 4.能源開發 5.各種發電原理及現況 6.太陽能應用 7.輸配電及用電 8.節約能源 9.能源利用 10.能源回收 11.能源與生態 12.能源政策及管理 13.能源相關行業. 田振榮（1994）. 1.能源情勢 2.能源生產 3.能源節約 4.能源安全 5.能源與環境. 陳建州（2001）. 1.能源發展 2.能源技術 3.節約能源 4.能源與環保 5. 能源安全. 揚接信（2002）. 1.能源概論 2.能源與環境 3.能源現況與使用 4.節約能源 5.能源的展望. - 15 -.

(28) 表2-1-2 （續）研究者（年代）. 內涵. 周錦鐘（2003）. 1.能源基本概念 2.能源的來源與應用 3.能源與生活、安全及節約能源 4.能源與環境保護 5.能源的發展. 林榮賢（2003）. 1.基礎能源概述 2.能源現況與環境保護 3.能源使用與技術 4.能源安全 5.節約能源. 游光照（2004）. 1.能源概論 2.能源與環保 3.能源節約 4.能源技術 5. 能源使用與安全 6.能源趨勢. 李芳然（2005）. 1.能源概論 2.能源與環境 3.能源現況與使用 4.節約能源 5.能源的展望. 林錦足（2007）. 1.能源概論 2.能源與環境 3.能源現況與使用 4.節約能源. 劉崇武（2007）. 1.能源與環境 2.能源的現況與發展 3.能源的使用及安全 4.節約能源. 張華南（2007）. 1.能源基礎認知 2.能源情勢認知 3.節約能源認知 4. 能源與環境認知5.永續能源認知. 陳雅芳（2007）. 1.能源概論 2.能源與環境 3.能源現況與使用 4.節約能源 5.能源的展望. 石台榮（2009）. 1.能源與環境 2.能源現況與使用 3.節約能源 4.能源的展望. 徐培祥（2009）. 1.能源概論 2.能源使用與環境3.節約能源 4.能源現況與展望. - 16 -.

(29) 表2-1-2 （續）研究者（年代）. 內涵. 林雅雯（2009）. 1.能源基本概念 2.能源現況與環境保護 3.能源使用與安全 4.節約能源 5.能源永續及未來展望. 施奉君（2010）. 1.能源與環境 2.能源的現況與發展 3.能源使用與安全 4.節約能源. 林姵君（2010）. 1.能源概論 2.能源與環境衛生 3.能源現況與使用 4. 節能減碳與健康 5.能源永續及未來展望. 綜合相關學者的見解，依本研究節能減碳知識的定義將其歸類出研究者想要探討的節能減碳知識內涵，包括能源概念、能源使用情形與環境的關係、節能減碳政策、節約能源、減少二氧化碳排放量及節能減碳的做法等相關問題。並將節能減碳知識內涵區分為：能源概念、能源使用現況與展望、能源與環境、節能減碳政策、節能減碳生活等五個層面。 (一)能源概念：能暸解能源的意義，認識生活周遭的能源種類及使用方式。 (二)能源使用現況與展望：暸解生活中能源使用情形及替代能源開發使用情形及未來發展。 (三)能源與環境：能瞭解使用能源對生態環境造成的影響，認識全球暖化議題及對人類社會的影響，並探究可能的改善方法。 (四)節能減碳政策：能暸解節能減碳基本的原則、政府推動相關政策及永續的概念。 (五)節能減碳生活：能暸解日常生活食、衣、住、行、育樂方面可實施節能減碳的做法。. - 17 -.

(30) （三）節能減碳行為與相關研究本研究節能減碳行為是指學生對於節能減碳的感受而表現於外在的一切活動歷程，是指學生在日常生活中使用能源時，能運用節能知識自動的從事節能減碳及環境保護的行為，並能選用或說服家人使用具有節能減碳及環保標章的設施與商品。DeWaters、Stanisstreet和Boyes（2007）將能源行為的內涵分為：(一) 願意做節能的工作(二)能做到有效的決策(三)更改主張。研究者參考DeWaters等人的能源行為內涵及蒐集有關節能減碳行為相關研究及能源行為相關研究文獻，作為本研究節能減碳行為內涵的依據。整理分析如表2-1-3所示。. 表 2-1-3 國小學童節能減碳行為內涵分析表研究者（年代）. 內涵. 周錦鐘（2003）. 1.能源與生活 2.安全及節約能源 3.能源與環境保護 4.能源的發展. 張華南（2007）. 1.能源與生活 2.節能降碳. 江俊忠（2008）. 1.能源與生活、安全 2.能源與環境保護 3.能源的發展 4.節約能源. 石台榮（2009）. 1.能源與環境 2.能源現況與使用 3.節約能源 4.能源的展望. 鍾秀媛（2009）. 1.節約能源行動 2.減碳行動. 林姵君（2010）. 1.能源與環境保護 2.節能減碳. - 18 -.

(31) 綜合上述各界學者的見解，依本研究節能減碳行為的定義將其歸類出研究者想要探討的節能減碳行為內涵，包括與節能減碳相關的日常生活習慣，能節約能源、減少二氧化碳排放量，使用能源時能考慮環境保護的行為，並能選用具有環保的商品。本研究將節能減碳行動內涵區分為：能源與環境保護、節能減碳生活等二層面。茲分述下： (一)能源與環境保護：在日常生活中，使用能源時，會考慮環境保護的影響等因素，並能選用具有環保的商品。 (二)節能減碳生活：在日常生活中，能節約能源，會減少使用產生溫室氣體的製品，執行符合節能減碳概念的消費行為。. - 19 -.

(32) 四、環境態度探討及相關研究. （一）環境態度的意涵張春興（1996）認為態度是指個體對人、事及周圍世界所持一種持久性與一致性之傾向。Heberlein（1981）認為，「環境態度」是指人類依據過去學習的舊經驗、在自然環境活動中所經歷過的接觸或體驗，針對環境中一般特定或特殊情況的人、事、物等所產生的心理反應與表現（郭家玲，2010）。Dunlap 和 Van Liere （1978）認為環境態度應該是指個人對於限制人類各項活動成長自然界的平衡等環境觀念的接受程度。蕭芸殷和歐聖榮（1998）認為環境態度的內涵應以環境倫理為主，包含自然資源、環境開發、環境保護、生態關係、環境責任等。. （二）環境態度的相關研究 Leeming、Dwyer 和 Bracken (1995)研究指出孩童的環境態度發展從幼稚園開始，早期的態度會造後來青少年和成人的思考模式。王財隱（2003）研究中部地區國小學生的環境態度，不同性別、不同家庭社經地位學童間無顯著差異；居住城市學生的環境態度較鄉鎮學生積極，鄉鎮地區學生又較山地學生積極。柯俊欽（2003）研究南投縣國小學童之環境態度，不同年級、不同學校所在地學童的環境態度達顯著差異；不同性別、不同家庭社經地位學童的環境態度無顯著差異。蔡億錨（2008）研究高雄市旗津區國小四、六年級學童之環境態度，研究結果發現六年級環境態度顯著高於四年級；不同性別、家庭社經地位無顯著差異。. - 20 -.

(33) 五、節能減碳知識、行為與環境態度之相關研究早期環境教育的實施主要是期望透過環境知識的教導，可以達到改變行為的目的。認為學生知識的增加，能夠形成適當的態度，進而產生積極正向的行為。 Ramsey和Richkson（1976）研究高中學生的環境知識與環境態度，發現當學生知識增加時會有更積極的態度。靳知勤(1994)指出環境知識會引起正向的環境態度，進而引發人們從事環境行為的意願。沈廣城(2002)研究指出，國小四年級學童、六年級學童在環境知識、環境態度與環境行為三者之間彼此呈顯著正相關。陳志欣(2002)研究發現，國小高年級學童的環境態度與環境行為間有顯著正相關，環境態度較積極的學童，其環境行為亦較為積極。柯俊欽(2005) 研究發現，南投縣國小學童的環境知識、環境態度與環境行為意向三者之間均呈正相關。蔡億錨 (2008) 研究發現，高雄市旗津區國小四、六年級學童在環境知識、環境態度與環境行為三者之間彼此呈顯著正相關。綜合上述知識、態度與行為關係之相關研究的結果可知，雖然有部分研究指出知識、態度、行為之間不一定有關聯，不過多數研究仍指出知識、態度及行為達顯著差異，三者間具有相關性，本研究將參考上述研究所得，探討國小學童節能減碳知識、行為與環境態度之相關性。. - 21 -.

(34) 第二節、科學閱讀. 一、閱讀在教學上的意義與目的. 閱讀是一個主動的資訊吸取歷程，我們在閱讀時，每一固定的形音義在腦海中都會出現，各自激發跟它有關的神經迴路（洪蘭，2004）。閱讀也是一項重要的基本能力，是各學科領域學習的基礎。閱讀能力不佳，影響的不僅是語文學科方面的表現，往往也會影響到其他學科領域的學習，例如：由於閱讀能力薄弱而影響到對數學文字題目的理解，或是對自然科課文的影響，進而影響到在這些學科上的表現（蘇宜芬，2004）。 Rice, Dudley, 和 Williams(2001)針對融入科學讀物教學時，建議科學讀物的選擇，教師應避免只是挑選富有趣味性的讀物，選擇科學讀物所應注意事項，包括：(1)科學概念是否能具體呈現，(2)故事是否真實化，(3)是否能從科幻中整理出事實，(4)是否會以偏概全，(5)描述是否精確，(6)人物是否顧及性別平等，(7)動植物角色是否自然呈現，(8)時代的描述是否正確，(9)故事的陳述是否能增進正面的自然科學與生活科技的態度，(10)學童是否樂於閱讀或聆聽本書的內容等。. 二、科學閱讀的意義與特性. 促進科學素養的方法之一是提升學生的科學讀寫能力，也就是說學生必須能夠透過閱讀與寫作的方式來取得、學習、評估以及討論科學內容。除了動手做與親身觀察，學生也經由閱讀與討論來學習科學。 Palincsar和Magnusson（2001）甚至認為在科學探究，科學的推論能力是透過思考以及閱讀他人的經驗而學習來的。針對科學閱讀的內涵，賴慶三(2005)歸納. - 22 -.

(35) 指出，「科學閱讀(science reading)」乃是透過科學閱讀材料，包括科學普及讀物、科學文章、科學童話、科學故事等，來進行教學，以增進學童的科學學習。. 三、科學閱讀之認知歷程. 科學文本自成一獨特的文類（genre），因為它的形式與文法修辭必須符合科學的內容、研究習慣以及知識論。以巨觀的心理語言意義建構角度觀之，無論是記敘文或者是科學類文本的閱讀，讀者都必須啟動有關文本內容的先備知識、選取視覺與語言線索並且建構意義。然而科學類的說明文有較多專門詞彙，而且先備知識以及推論與思考能力對閱讀理解的影響相當大。科學閱讀往往牽涉抽象甚至是與主觀認知相反的科學訊息、科學語言詞彙、科學論證、證據規則、理由依據、論證主張等（Yore, Craig & Maguire, 1998）。 Glynn 和 Muth （1994）提出學生在學習科學時的認知過程模式，主要包括四個部分：知覺科學現象、工作記憶、長期記憶、後設認知。其中後設認知部分，代表認知過程的知覺與控制：知覺科學現象部分，訊息來自視覺、聽覺和觸覺：在長期記憶部分，包括閱讀技能、寫作技能、科學知識和科學過程技能。由此模式可發現後設認知與訊息處理結合一起，科學知識、過程技能、閱讀技能和寫作技能則是互相影響的。 Yore 和 Shymansky（1991）已經很明確的告訴我們，科學的閱讀是個讀者的背景知識、個人信念和經驗、文本這三者在社會文化的情境中互動的歷程。至於科學文本閱讀的認知歷程，Spence, Yore 和Williams（1999）說：「科學閱讀牽涉到從長期記憶取得背景知識，從文本判讀意義，從環境處理感官訊息，然後在工作記憶區將這些訊息整合並且建構意義」 Gagné, Yekovich 和 Yekovich（1993）依據訊息處理論的觀點，把閱讀活動. - 23 -.

(36) 分成解碼、文意理解、推理理解及理解監控四階段。以下分別加以敘述。. (一)解碼階段指認字階段，有字形字義的直接比對（matching），如見到「貓」字時，會直接、立即從長期記憶中檢索出字義及字音，或經由語音仲介的間接解碼，即見到一單字時會先讀出字音，然後靠字音的線索從長期記憶中檢索出字義。常採用的策略如查字典、對照上下文猜測字義等，兒童大多採用此種方式閱讀，而成人遇到不肯定的單字亦會使用此解碼過程。. (二)文意理解階段指能從文句中找出文字的意義，進而詮釋整句文句的意義。文意理解亦包含兩部份。 1. 詞彙觸接（lexical access）：運用解碼出的文字進行確認及選擇合適的文意。總而言之，科學閱讀成功與否主要仰賴背景知識是否足夠以及訊息整合是否順利。 Gagné認為讀者會因其心理辭典（mental dictionary）中命題（敘述性知識的一個單元）網路的不同，造成詞彙觸接的差異，進而影響推論上的理解。. 2.文法解析（parsing）：閱讀中將個別字詞的意義聯結形成較大的意義單元。經由文法解析的過程，才可提供句子的理解，但仍是未完全的理解，其使用的策略如：在難字難句下畫線、自問自答、文章結構分析⋯等。雖然文意的理解僅需對文章直接陳述之訊息進行理解，但詞彙觸接與文法解析歷程仍必須共同運作，才能提供文意上的理解。. (三)推論理解階段在整個閱讀歷程中，推論理解提供讀者更深層更廣泛的理解，是一重要的中心歷程，如果沒有推論就不可能產生理解。相關研究指出，高閱讀理解成就學童在推論理解方面有較佳表現，一般而言，學童在字義理解上的表現優於推論理解 - 24 -.

(37) 的表現。推論理解的處理歷程可分三方面來討論。 1.統整（integration）：察覺句子中所隱含的意義，使文章中的觀念更為一致。熟練的讀者會先假設文章中的句子是彼此相關的，若是無相關則會進行推論以統整文章中的概念，使文章更具意義。因此，「統整」概念的推論基礎係於文章中所傳遞的訊息，可視之為讀者對獨立句子間進行語意上因果關係之連結的歷程。. 2.摘要（summarization）：能表達出一段文字的主要概念與命題，亦為閱讀過程中的選擇、濃縮歷程。熟練的讀者會依文章的結構來建構摘要，亦即能從文章段落中區辨訊息的重要性層級，並歸納出主要概念。. 3.精緻化（elaboration）：精緻化推論的產生，是由於讀者的知識結構被文章訊息所激發，而產生超越文章訊息，並對文意的表達加以精練、潤飾、增添，不單單僅是歸納、統整作者的意思。熟練的讀者會依其閱讀目標，由先備知識中提取熟悉之相關概念與訊息，藉此與新訊息加以連結，並進行因果關係、細節描述、相互比較的引伸聯想。. (四)理解監控階段評鑑自己理解的正確率，並根據結果作自我調整，即所謂的後設認知能力，目的在使讀者確定是否完全理解文章。包含了以下兩點。 1.目標設定、策略選擇（goal checking）：閱讀者在閱讀之初設定一目標並選擇某閱讀策略以達成此目標。. 2.目標檢核、補救（remediation）：確定讀者的目標達成與否，並引發補救的歷程來處理任何引起理解中斷的原因。. - 25 -.

(38) 四、閱讀理解能力閱讀是一種發展性、互動性的整體過程，它是一種合併個人語言知識的過程，而且非語言的內外在因素會對其產生正面與負面的影響（吳麗寬，2000）。Hayes （1991）認為閱讀是對作者的訊息再建（reconstructing）及利用書頁上印刷的文字加以建構（constructing）。Rubin（1991）更指出，閱讀是一整體統合的過程，其間含蓋了情意（affective）、知覺（Perceptional）和認知（cognitive）等三個領域。聯合國經濟合作與發展組織（OECD）所做的國際學生評量計畫（Programfor International Student Assessment, PISA）所訂的項目來看，閱讀能力應包含三個層面（王美芬、熊召弟，2005）。 (一)擷取資料：能否從閱讀的文字資料中，擷取所需的資訊，可能由分析或推論中找答案。 (二)解讀資料：閱讀後，能否正確解讀資訊的意義，建構文章的意義。 (三)思考與評價：能將所讀的內容與自己原有的知識、想法和經驗做聯結，綜合判斷後提出自己的觀點。根據PISA的定義，閱讀理解能力愈強的人，愈有能力蒐集、理解、判斷資訊，以達成個人目標、增進知識、開發潛能，並運用資訊，有效參與現代社會的複雜運作，可見學生的閱讀能力已經受到國際間的重視。. 五、閱讀理解與科學學習的關係. 1989年「美國科學促進協會」（American Association for the advancement of Science；AAAS）調查科學家、教育學者、學生、教師⋯等人對於一個高中畢業生應具備的「科學素養」的意見，結果排名最高的前五項包括了「能夠閱讀及了解報紙中的科學文章」，其「能夠閱讀」意指在閱讀報章時，遇見探討科學的專欄或各國與科學相關的資訊，能有探究的慾望進而主動閱讀；而「了解報紙中的科學文章」則是指能夠理解文章中對科學概念或知識的敘述（許良榮，1994）。 - 26 -.

(39) 王美芬與熊召弟（2005）亦認為雖然自然科學強調做中學、探究發現的學習過程，但仍然不可忽視閱讀的重要性，而且將閱讀視為是一種極為可行的學習方法。因為有些自然科學的實驗活動本身未能展示其原理及解釋現象，又有些教材無法用實驗操作來進行學習，此時，科學的學習活動便不能只限於動手（hands-on）進行科學學習了，而必須以閱讀（reading science）的學習來進行。. 六、科學閱讀的實證研究. 賴慶三(2005)整理國內外有關科學閱讀的相關研究，發現融入科普讀物於科學教學活動，有逐漸被採行的趨勢，並獲得相當的教學與學習成效。Ross 和 Frey(2002)闡述，科普書籍能對單一個科學概念以更深入的角度去詮釋；而且科普書籍能提供不同閱讀能力的學生去選擇適合自己的讀物；科普書籍比教科書更有趣且較不易混淆，科普書的彩色圖片與圖表優於課本上的抽象概念解釋。其次，科學閱讀的重要成效包括：有關科學史的閱讀或探究，能增進學生的概念與思考能力(邱明富，2002；陳淑媛，1997)；科學閱讀活動，有助於學生科學本質觀的發展(王郁昭，2003) 由此可知，閱讀應用於科學學習方面，可從科學文章的閱讀認知理解層面融入教學等層面著手，探討閱讀於科學教育上的重要性，科學知識與概念藉由閱讀，可產生認知的遷移、轉化，使學習者更能有效的科學學習。. - 27 -.

(40) 第三節、科學寫作. 一、寫作在教學上的意義與目的. 寫作是一種語言運用模式，是一種以語言主動操作知識的方式，而科學寫作乃是透過文字用自己的話語表達對科學概念之心得與想法，達到溝通、組織與改變科學概念之目的。在語言的使用中，聽與讀是一個輸入的過程，將外界的訊息刺激，透過耳朵與眼睛，進入我們的處理中樞—大腦；而說與寫則是一個輸出的過程，將存在於大腦中的知識結構資訊，經由口及手以說話或文字的方式呈現。在傳統的課室活動，老師透過說和寫，幾乎佔據了所有的輸出式的語言活動，經由這樣的過程，教師腦海中的知識自然產生連結，得以了解自己現有的知識狀態。但是，學生呢？他們只能坐在位置上，使用著唯一的語言功能—聽，有沒有聽進去是一回事，聽進去以後是否加以意義化又是一回事。在以教師為中心的教學模式裏，學生缺乏主動積極的參與，只有在評量的壓力下被動地記憶一些片段的知識，而教師也無法真正從評量中看出學生腦袋瓜裏的知識結構及狀態，無從依據學生已有的基礎來設計並進行教學。透過寫作在教學上的運用，教師可以了解學生們腦袋在想什麼，如何組織現有的知識，觀察學生學習的歷程，並針對學生的寫作情況進行教學方式上的修正。因此，寫作並非只是語文領域需要使用而已，它也可以成為自然與生活科技領域、或是其他領域的歷程、結果的表達方式。透過寫作的作品呈現，教師觀察學生的學習歷程及成果，自然而然可以了解學生的學習情況，成為評量學生學習表現的良好工具。. - 28 -.

(41) 二、科學寫作的意義與特性. Hamilton-Wieler指出英國在1960年代，重新重視科學教室中的閱讀與寫作的活動，並開始有一些研究報告發表，且影響至北美地區（Rivard, 1994）。此種教學策略在當時有許多不同名稱，而最被普遍接受的則是「跨課程的寫作」（Writing Across the Curriculum），這個名詞所指的就是在非語文的課程中（如自然、數學、歷史等…），實施寫作教學。 Rivard（ 1994）研究指出藉由寫作不僅可以學習新知識，而且可以使個人回應、澄清觀念並建構知識，認為寫作可提升科學內容，主要是因為寫作與思考有密切關係。在現行課程中，有許多分離性的知識需要被學習，如何才能使學生進行有意義的學習，當然學生需要使用某些技巧或方法，重新建構知識解決這些分離性的知識，然而在此學習環境中，寫作可以提供回答複合性之問題，並提供較高層之理由。Connolly（1989）認為在自然科課堂上使用寫作來學習科學，使學生能用文字來表達他們學習到的概念，與人溝通，並且能由寫作歷程中獲得知識即是科學寫作。Keys（1999）研究發現，寫作應用於科學實驗報告上，能反應出學生內在的想法，促進科學學習。國內學者陳慧娟（1998）表示科學教室內教與學需依賴語言，如討論、閱讀和寫作。透過寫作在教學上的運用，教師可以了解學生們腦袋在想什麼，如何組織現有的知識，觀察學生學習的歷程，並針對學生的寫作情況進行教學方式上的修正。教師和研究者應提倡寫作課程，讓學生可以在寫作過程中思考和分析他們手邊的資料，展現他們對主題了解的程度，並且將科學概念用文字的方式解釋給讀者（王信智，2000；Gant, 1990）。因此，寫作並非只是語文領域需要使用而已，它也可以成為自然與生活科技領域、或是其他領域的歷程、結果的表達方式。透過寫作的作品呈現，教師觀察學生的學習歷程及成果，自然而然可以了解學生的學習情況，成為評量學生學習表現的良好工具。 - 29 -.

(42) 三、科學寫作之認知歷程從認知心理學觀點探討寫作歷程，共同之處皆認為寫作活動是穿梭交替進行。 Glynn 與Muth（1994）提出學生學習科學之認知模式，主要包含知覺、工作記憶、長期記憶和後設認知四個部分。其中後設認知是指對所有認知過程之覺知和控制，而視覺、聽覺、觸覺等資訊包含於知覺之中並在後設認知部分中被察覺到，進而執行至工作記憶之中。工作記憶主要是將訊息及長期記憶之技能進行高層次運作，如假設、推論、歸納、精緻化和解題屬於高層次運作。長期記憶包含科學知識、科學過程技能、閱讀技能和寫作技能等。在此模式中科學知識、科學過程技能、閱讀技能和寫作技能是動態的、彼此互動的並同時發生於工作記憶區。. Applebee（1984）認為寫作可以幫助科學學習的因素至少有下列幾點：一、寫成的文字，具有永久的特性，可以讓作者在經過一段時間之後，重新反省思考及修正。二、寫作是一個編碼的過程，為了讓不同性質的讀者，在不同的情境亦能掌握相同的意義，清楚地說明其觀點是非常必要的。意即「寫下他們所學，則他們會學得更好」。三、寫作是建構意義的歷程，在這過程中，學習者必須連結新的訊息與先前知識。四、寫作是一種主動操控語言與思考的模式。這種思考的主動特性可以幫助學生肩負起學習的責任，延伸學習的樂趣與創造力。. - 30 -.

(43) 四、科學寫作的類型與策略科學寫作依據書寫內容及目的的不同，有著許多不同的分類方式。下列是國內外學者依據科學寫作的書寫內容、目的所提出的不同分類形式，整理分析比較如下：（ㄧ）、Keys（1999）提出符合現代科學的五種寫作類型，分別為實驗寫作（Experiment）、解釋性寫作（Explanation）、報告寫作（Report）、傳記寫作（Biography）和說明性寫作（Exposition），內容分述如下： 1、實驗寫作（Experiment）以科學方法和步驟呈現過程的進行，用來證明已經清楚瞭解的事實或概念的科學性寫作。寫作內容包括目的、策略、方法、結果和結論等項目。 2、解釋性寫作（Explanation）使用邏輯觀點透過許多動詞連接，寫下科學的過程。寫作的焦點著重發展過程的理解，而不是例行性的教材和程序。 3、報告寫作（Report）這是一般科學教科書最常使用的類型。它提供科學結構的分類、組合和操作等訊息。對於學習組織、線性排列及歸納資料而言，是一種重要的工具。 4、傳記寫作（Biography）將一個或一群科學家一生的貢獻寫出。若能選擇科學家和學習者感興趣的歷史階段，如女性在科學上的貢獻，可能會吸引女孩子去探究女科學家的生活方式、情感和她們的科學成就。 5、說明性寫作（Exposition）對一個具爭議的主題上的某一觀點表達論點。如恐龍是否是溫血或冷血的動物。. - 31 -.

(44) （二）、國內學者胡瑞萍與林陳涌（2002）認為科學寫作的形式有豐富而多樣的變化，這些形式之間並非是絕對而不相干的，許多形式會有可能同時出現在同一篇的文章中，顯示形式的運用是相當具有彈性的。 1、描述：以寫故事的方式呈現關於某一過程或一系列事件的知識，如：鳥或動物的一生；生物體相互依存的故事。 2、遊記：可用來描寫參觀某一特殊地點，所觀察到的情況，如：教到生態系時，請學生想像到沙漠、森林或是海洋旅行時，會看到的景象與生活其中的生物，寫一篇遊記；也可用來描寫某一過程或一系列事件，如：教到能量流動與物質循環時，請學生為食物鏈寫一篇旅行記錄。 3、導引或說明：請學生為年幼的讀者重寫課文、設計象徵五大類脊椎動物的標誌、或是將實驗步驟寫成實驗導引。 4、辯論或演說稿：關於具有爭論性的議題，可請學生擇一立場，寫一篇說明立場的演說稿，如：環境的開發與利用、科學實驗的倫理問題、基因工程、或是能源問題。 5、概念圖或心智圖：常被用來作為了解學生的先備知識、學習時的知識狀態轉變、以及學習後的知識結構的工具。 6、科學報告：進行實驗或探究活動後，請學生寫一完整的實驗報告，包括：目的、原理、過程、觀察記錄、推論、及討論，可讓學生就整個活動再做一次回顧及整理；也可呈現兩篇對某一現象的不同解釋的文章，請學生比較何者較有說服力；或是說出某人或某機構遭遇的問題，請學生提供解決方案（如：一個人懷疑自己的兒子是不是親生的，他該怎麼辦？） 7、製作小手冊：配合教學主題，請學生製作宣導手冊（如：維護生物多樣性宣導手冊）。 8、日誌寫作：將學習的過程及思考記錄下來，可追蹤概念的發展及學習者的學習情況，亦可作為師生溝通的管道。. - 32 -.

(45) 五、科學寫作的教學策略對國小學生來說進行「書寫」的作業常常是漫長而易感困難的，特別是語文能力差的學生對這類的作業更是排斥，要如何促使學生快樂而無太大壓力進行寫作的活動，並能從中獲得知識的建構及統整，幾位研究者提出幾種科學寫作的實施策略如下：（一）自由寫作自由寫作是由Elbow（1973）所提出的，形式較像是團體討論，特點是避免學生在一開始的草案中就作編輯，而是先讓他們在小組或全班討論的過中，盡可能地產生更多的想法，也不用太注重想法的品質、句子架構或表達的技巧，只在正式寫作文章時，要求學生將已經產生的想法作合理的組織編輯，並注意句子架構和描述的技巧。Glynn 等人（1982）研究證明自由寫作的策略，能提升學生想法的產生，有效地幫助學生使用他們有限的記憶容量，減少他們有對於產生完美句子架構和技巧的擔憂。. （二）自我引導式的寫作策略自我引導式的寫作策略是由Graves（1983）所提出的，教師訓練學生依照自我引導的步驟： 1. 寫出幾個主要題綱。 2. 決定寫作的順序。 3. 決定為何不寫哪些事物。 4. 把情感融入寫作裡。 5. 寫出已知的事物，讓學生了解寫作的內容，應該寫些什麼。. - 33 -.

(46) （三）問題引導式寫作策略問題引導式寫作策略是由Graves（1983）所提出的，其特點是在學生寫作前，教師與學生做短時間的討論。教師可依照： 1. 初始問題：例如你實驗的目的是什麼？ 2. 焦點問題：例如你的報告，對讀者有何助益呢？ 3. 發展問題：例如我們討論過後，對你的實驗報告有哪些影響？ 4. 架構問題：例如你的報告中應該包含哪些相關的新資訊呢？ 5. 反思問題：例如在你的報告中，你認為哪些是最重要的呢？等五項步驟來進行。. （四）長篇幅的寫作策略長篇幅的寫作策略是由 Bereiter 與 Scardamalia（1987）所提出，他們利用「提示想法」訓練學生自己有方向性的表達方式，想法的提示分成五個部份： 1.表達新想法：這個結果的起因和實際的利益是什麼？ 2.思考改進：我解釋後會增加什麼利益？怎樣操作會較簡單明確？ 3.精緻描述：如何說明？舉哪些例子？ 4.目的功能：我的目的是什麼？這篇文章描述的主題是什麼？ 5.聯想與應用：聯想到哪些事物或相關屬性？. 寫作開始於有意願向別人訴說某事，而此種渴望應該受到鼓勵及肯定，所以老師們應創造一個安全、可供學童自由探險的機會讓學生可以自在的表達自己的看法。因此，研究者認為學生的寫作不需要都經過重新編輯和修改的過程，特別是將寫作運用在科學學習上。因為如果學生面對許多目的和每天寫作，將沒有時間精緻每篇寫作的每一個部份；越多寫作架構和形式原則，會限制寫作的流暢性。因此，教師在教導所有形式的寫作時，應鼓勵學生寫. - 34 -.

(47) 作、反思，並學習增加他們寫作的流暢性，在科學寫作上要注意其科學概念的正確性。對國小學童而言，進行「寫作」的作業常會感到枯燥且無從下筆，尤其是語文能力不是那麼好的學童，對此類的作業更是排斥。再者，以寫作的方式來學習科學，也讓人懷疑是否需花費較多的時間及有其必要性嗎？因此，如何使學童快樂地進行利用寫作的跨領域學習，並從中獲得知識的建構及統整，這些都是教師在進行科學寫作活動所需要多費心思注意的事項。. 綜合以上可知，寫作類型有許多種，不同類型的寫作活動各有其目的，最後結果也不相同。藉由各種不同的寫作類型，使學生能夠經由寫作，寫出先備知識、生活經驗、自己內心的想法、疑惑等，經由寫作的歷程，不斷的反思、澄清概念、建構新知，進而促進科學的學習。. 六、科學寫作的實證研究. 黃子晏（2004）在《以科學寫作探究國中學生有關光的迷思概念》以20位國二、國三為研究對象，以科學寫作探究國中學生有關光的迷思概念，採用的科學寫作方式包含解釋性科學寫作與實驗性科學寫作二種方式進行教學。研究者在進行寫作前先設計寫作引導，提示某些觀察到的現象，由學生加以說明理由或概念，藉以探查學生概念。實驗性科學寫作則讓學生親自動手做實驗，藉由實驗觀察，解釋所觀察到的現象。該研究發現：以科學寫作的方式探究學生的迷思概念，能讓學生表達出多樣的內容想法，教師並可藉由了解學生迷思概念改進教學策略。鄧禹（2005）在《利用科學寫作方式探討國小五年級學童科學迷思概念之研究－－以水的變化為例》以國小五年級31位學童為研究對象，進行「引導式科學寫作」、「問答式科學寫作」及「實驗科學寫作」三次「水的變化」的科學寫作教學。利用科學寫作方式探討國小五年級學童科學迷思概念。該研究發現：利用 - 35 -.

(48) 科學寫作診斷方式，較其他如晤談、紙筆測驗等更能讓學生自主地表達出更多元、多樣的想法；另外，利用科學寫作來診斷學童迷思概念可協助教師深入地了解學童可能擁有的迷思概念。蔡志賢（2003）在《科學寫作融入國小自然科教學的行動研究》中，以29位六年級學生為研究對象，採行動研究法，進行四個單元運用兩種寫作教學模式融入教學，運用實驗報告寫作教學模式及啟發式科學寫作教學模式融入教學單元。研究結果顯示：進行科學寫作教學班級與傳統教學班級的自然科成績做比較，研究班級在教學後成績有顯著的進步，科學寫作融入教學中具有顯著的成效。學生的學習態度在教學後較能專心上課、較能達成老師的要求、較能主動學習、能提昇運用各種問題解決方法的能力。劉國權（2001）在《STS及科學寫作活動對學童科學概念及科學相關態度之影響研究》中，以164位四年級的學生為研究對象，探究科學寫作是否影響學生自然科學習成效及科學態度。研究結果發現：在科學概念理解、科學相關態度方面，寫作的實驗組有顯著進步；在科學寫作活動的態度方面，多數學生表示在進行科學寫作活動後，比較喜歡科學寫作活動，寫作能力也比以前進步，並且會認真參與科學寫作活動；經歷科學寫作活動後，變得比以前喜歡自然科，更有九成左右的學童認為科學寫作活動可以幫助自然科學習。教師與學生對科學寫作活動應用在自然科教學，是抱持肯定態度的。梁郁汝（2004）在《國小自然科教室實施科學寫作之行動研究》中以三年級 24人個學童為研究對象，以行動研究的方式進行探究將科學寫作的教學策略融入自然科教學中對學生學習成效和學習態度的影響。研究者在科學寫作教學前後，對學生實施「科學理解測驗」及「自然科學習態度」的前後測，並利用問卷調查及半結構性訪談方式瞭解學童對實施科學寫作的觀感。研究結果發現：在學習成效方面，科學寫作的教學策略，能提昇學生的科學理解能力、增進學生表達能力、科學知識的統整能力、學生自省能力與提高學習興趣；在學習態度方面，科學寫作的教學策略，不僅能提昇學生的自然科學習態度，學生在教學後變得喜歡上自. - 36 -.

(49) 然課，且較能專心上課、認真參與學習活動，學生多數認為科學寫作可以幫助自然科學習並可提昇寫作能力，對科學寫作活動亦抱持肯定的態度。綜合上述研究，科學寫作可以讓學童的表達內心的想法，了解學童的迷思概念，教師並藉此改進教學策略，而且學童經由科學寫作的教學，在學業成績有明顯的進步，並能提升學童的科學理解能力、增進學生表達能力、科學知識的統整能力、學生自省能力與提高學習興趣，因此本研究使用科學寫作的教學模式來探究學童的學習。. - 37 -.

(50) 第四節、概念圖一、概念構圖與有意義的學習概念構圖並不像機械式的學習，只要求學習者記住科學原理原則而已；而是要求學習者針對科學學習內容的概念，做階層性分類和分群，並將兩兩概念間的關係以聯結聯結起來，於聯結線上標記稱呼（聯結語），以輔助說明概念與概念間的聯結關係，最後形成一幅網狀結構圖，稱為概念圖（余民寧，2002）。美國康乃爾大學教授Novak 和 Gowin（1984）為了幫助學生在科學學習上能達到有意義的學習，根據Ausubel的階層認知結構理論，設計了一種幫助學生學習如何去學習的技巧，稱為概念構圖（concept mapping），構念構圖是使用命題形式，表徵所欲學習的概念與概念間的聯結關係。他們將概念定義為事件（event）或物件（object）中的規則；命題是指使用文字將兩個或兩個以上的概念聯結在一起，使概念之間形成一個句子或片語；表徵則是指我們將訊息以某種形式儲存於工作記憶與長期記憶中（Gagné, Yekovich & Yekovich, 1993）。 Novak 和 Gowin（1984）對概念構圖做了以下的描述： (一)概念圖是指以命題陳述的方式來呈現概念與概念間有意義的關係。而命題陳述是兩個或多個以上的概念，藉著連接字的語意形成命題，如「天空是藍的」，其中「天空」及「藍的」即為概念，「是」即為連接字。 (二)概念圖是階層化的，由一般性較大的上位概念，漸次分化到涵蓋性較小的次要概念，由高階到低階。 (三)概念圖可以橫向，也可以回溯。 (四)當學習過程結束時，概念圖提供了一個圖式摘要的方法，將學生所學的內容以概念圖繪出。 (五)概念圖可幫助學生在可見的規則中，學習上位概念與次要概念的關係，也就是Ausubel所指的「層級學習」。 (六)概念圖可顯示出學生的迷思概念。 - 38 -.