本研究目的在探討以六個自編之「太陽能燜燒鍋」教學活動實施教學，並採 用STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics)五項內容設 計課程及應用美國新世代科學課程標準(Next Generation Science Standards)設計 國小十二年國教素養導向的環境教育課程，對國小高年級四個班級106位學童進 行「太陽能燜燒鍋」教學活動。
本研究採取單一組前、後測設計，是採量化為主，質性為輔的研究。量化工 具為自編之十二年國教素養導向「環境教育學習主題量表」，對學童施與教學前
、後測，並進行統計分析及蒐集相關質性資料，來探討「太陽能燜燒鍋」課程教 學後，學童之各環境教育學習主題(環境倫理、永續發展、氣候變遷、災害防救、
能源資源永續利用)提升狀況及其影響。研究結果顯示學童在「國小學童環境教育 學習主題能力量表」總量表後測平均成績（143.10）高於前測平均成績（137.05
），進步6.05分，前、後測分數經相依樣本t考驗亦達到顯著差異（t＝-4.649，p
＝.0000＜.05）。在質性資料分析結果顯示：學童於「太陽能燜燒鍋」教學活動 後，在環境教育各學習主題能力部分，也大多能提升並對教學活動感到有趣。
關鍵字: 新世代科學課程標準、STEAM、十二年國教環境教育、教學行動研究
應用新世代科學課程標準設計國小環境教育 STEAM課程之行動研究―以「太陽能燜燒鍋」
教學活動為例
陳瑞玲 盧秀琴
摘要
1 2
1 2
新北市深坑區深坑國小教師
國立台北教育大學自然科學教育研究所教授
布實施，加上2009年美國總統歐巴馬任 內提出《教育創新十年計畫》，加入藝 術人文領域（Arts），推動STEAM（
STEM+Arts）教育。而實施STEAM(- Science Technology Engineering Art Mathe- matics)科學教育，是結合十二年國教核 心素養培養科技與人文素養兼備人才的 方式；十二年國教新課綱上路(教育部
，2014)，面對人工智慧（Artificial Intel- ligence, AI）時代，作者應用新世代科 學課程標準加入STEAM教育設計與環 境教育主題相關的「太陽能燜燒鍋教學 活動」，期望透過教學活動，提升學童 十二年國教環境教育素養。
貳、文獻探討
一、十二年國教環境教育
依據十二年國教已公布的領綱草案
，環境教育主要載於領綱之附錄二：議 題融入課程綱要示例說明，並提供議題 融入之實質內涵與原則；有關環境教育 的學習目標為：（一）認識與理解人類 生存與發展所面對的環境危機與挑戰。
（二）探究氣候變遷、資源耗竭與生物 多樣性消失，以及社會不正義和環境不 正義。（三）思考個人發展、國家發
壹、前言
面對全球氣候變遷以及全球暖化日 益明顯的趨勢，研究者設計環境教育課 程，讓國小學童體認低碳生活實踐的重 要性。因應台灣於2010年通過《環境教 育法》，並從2011年6月5日起開始實施
，其中規定小學到高級中學之教學活動 中必須涵蓋四小時的環境教育課程，且
《環境教育法》其首要任務即在推動環 境教育，以促進國民瞭解個人及社會與 環境的相互依存關係，增進全民環境倫 理與責任，進而維護環境生態平衡、尊 重生命、促進社會正義，培養環境公民 與環境學習社群，以達到永續發展（環 保署，2010），這是台灣推動環境教育 與自然保育的重要里程碑。
在2014年教育部頒布《十二年國民 基本教育課程綱要總綱》，明定環境教 育為未來國家教育新課綱的重要議題之 一，2015年教育部更進一步規劃新課綱 中環境教育之內涵，包含環境倫理、永 續發展、氣候變遷、災害防救與能源資 源永續利用等五大主題(教育部，2014)
，而綠色能源的開發與應用，是21世紀 人類追求永續發展的重要課題。美國「
應用新世代科學課程標準」於2014年頒
M)領域」。STEM 教育是由美國國家 科學委員會於1986年提出，目的是要培 養優質的科技人才、工程師、科學家以 及數學家，以提升國家的競爭力。美國 總統歐巴馬於2009年任內提出《教育創 新十年計畫》，加入人文藝術領域（
Arts），推動STEAM（STEM+Arts）教 育(Watson, 2016) 。
STEAM 教育強調科學、科技、工 程、藝術及數學跨領域的整合，課程設 計希望能達到提升學生的核心素養，讓 學生學會像科學家一樣地思考、能像工 程技術師一樣地解決問題，能有創新的 精神，能綜整跨域知識，能發揮創意，
來解決生活中真實情境的問題。
STEAM 教育強調動手做、問題解 決、方案探究取向的教學（hands-on 、 problem-solving & project-based ），能培 養孩子內在的綜合能力，包括：探究能 力、批判思考能力、創意思考能力及問 題解決能力。而在動手解決問題或進行 方案探究的過程，必然會經歷無可預知 的犯錯和失敗，失敗後必須反思原因，
並據此修正作法，接著再嘗試、再失敗
、再檢討、又再摸索嘗試，直到找到成 功的方法為止。因此，運用STEAM設 計環境教育太陽能燜燒鍋課程，希望達 展與人類發展的意義。（四）執行綠色
簡樸與永續的生活行動。
發展加強學生具備全球性環境倫理 觀的教育方案，已被國內及國際間認定 發展環境倫理觀必能使成年公民預防和 解決環境的問題及議題，可以確保地球 上所有棲地有永續的未來。如此型態的 教育方案，應該以下列目標做為發展的 根據。環境教育的目標是在幫助學生成 為具備環境意識、知識和全心投注的公 民。他們不論獨立或合作都能提升現在 和未來世代所有生物的利益和持續環境 品質而努力工作 (周儒、張子超與黃淑 芬，2008)。
國家教育研究院於2016年2月4日公 布十二年國教環境教育的目標，包括環 境議題的覺知、環境知識的理解、環境 價值的澄清、環境技能的學習及環境行 為的實踐；覺知、理解、價值觀、技能 及行動組成了環境教育的目標架構。 ( 高翠霞、張子超，2016)。
二、STEAM
STEM (Science, Technology, Enginee ring & Mathematics) 是世界教育的潮流
，聯合國教科文組織《教育2030:行動 架構》目標三之内容為「鼓勵學生盡早 接觸科學、科技、工程、和數學 (STE
、科學與工程實務(Science and Engineer- ing Practices)、跨領域概念(Crosscutting Concepts)，架構圖可參圖1美國新世代 科學課程標準之架構圖。
我國目前正值十二年國民基本教育 課程綱要的執行階段，因此美國課程標 準的開發歷程可考慮我國先前的發展經 驗與不同國情後，進一步做為後續課程 綱 要 執 行 時 的 參 考 。 而 D i s t i n g u i s h Between Learning Outcomes and Instruc- tional Strategies.就是戶外教學及教學策 略的部分整合NGSS的實作、跨領域及 學科核心概念，其中還提供教學步驟及 模組，還有5E的教學模組等提供課程 設計教學參考(Pratt, 2013a)。
到STEAM教育目標能培養孩子的耐心
、意志力、解決問題的能力與挫折忍受 力，進而學會為自己負責。
三、新世代科學課程標準
美國新世代科學標準(The Next Gen- eration Science Standards, NGSS)最終版本 已於2013年4月9日正式公布，由K-12科 學教育架構書(The Framework for K–12 Science Education)美國科學教育標準主 要目的在於發展全新且一貫性的內容、
強化科學教育的認知與應用性，藉以提 升學生的大學與職業準備度(college and career readiness) (National Research Coun- cil, 2015)，因此共包含三個面向「學科 核心概念｣(Disciplinary Core Ideas, DCI)
圖1 美國新世代科學課程標準之架構圖(Pratt, 2013b)
」中表示：素養指人在適應現在生活和 面對未來挑戰時，所應具備的知識、能 力和態度，這些與融合STEAM教學的 太陽能燜燒鍋課程所倡導的學習精神符 合，因此本研究植基STEAM教學，再 整合NGSS實作、跨域及學科核心概念 作課程設計。
本研究是採取量化為主，質性為輔 的教學行動研究，期望達到課程改革及 學生學習需求，而研究過程先調查要改 變的是甚麼？如何觀察？如何評鑑？(
吳明隆，2002)然後就學科的教學歷程
，再了解學生的特質有何不同，並將學 科知識適度轉化，從學生的經驗出發，
運用生動有趣的教學方法，為學生建構 學習的鷹架，協助學生順利、有效的學 習。因此，教師除了要對學科具備充足 的專業知識(content knowledge)、擁有教 育知識(pedagogic knowledg)、專業技能 與態度外，在教學過程中所衍生的種種 問題，諸如:學生的學習動機、品格教 育、心理輔導、生活適應等，也都能一 一深入探索與研究，最後解決問題，協 助學生學習（張德銳，2013）。
實施自編的「太陽能燜燒鍋」教學 活動，探討教學活動對於國小高年級學 童之影響，以作為環境教育教學的參考
參、研究方法
一、研究架構
面對各種課程與教學改革需求，或 源於外部要求（課程改革政策）、或出 於內部自發（滿足學生學習需求），無 論是學者專家或實務工作者，都無法立 刻貿然改革，必須就所處的環境作一深 入的了解與分析，才可以有效地針對客 觀環境情勢與自身條件，思索課程與教 學改革的可能性與重點方向（甄曉蘭、
王智弘，2003）。
根據國家教育研究院課程與教學研 究中心於2017年提出，環境教育主要採 議題課程的方式融入領域，而議題融入 課程類型可分為融入式課程或主題式課 程；在議題選擇方面，可考慮單議題或 多議題的選擇；融入領域方面，可以是 同領域或跨領域的學習；然而，課程類 型在選擇設計時，又因學校辦學理念、
課程目標、課程內容、資源條件、議 題理念與目標等內外因素而定。
太陽能燜燒鍋課程乃融入STEAM 教學，根據STEAM「跨領域、動手做
、生活應用、解決問題、五感學習」的 5大精神來設計課程。教育部在12年國 民基本教育課程綱要總綱的「核心素養
。本研究設計採量化為主、質性為輔，採單一組前後測設計之研究方式。本研究 之實驗設計如表1所示：
表1 實驗設計表
O1：「國小學童環境教育主題量表」前測。
O2：「國小學童環境教育主題量表」後測。
X ： 表示接受「『太陽能燜燒鍋』教學活動」的實驗處理。
組別 前測 實驗處理 後測
實驗組(四個班) O1 X O2
二、 研究工具
(一)國小學童環境教育主題量表
本量表主要是在調查受試者接受教學實驗前後，其環境教育主題能力是否產 生改變。內容參考教育部(2014)。十二年國民基本教育課程綱要，自行設計發展 而成。
1. 量表向度
本研究參考十二年國教核心素養裡面的學習主題向度，加以整理、歸納。詳 列如下表2所示：
表2 本研究之十二年國教核心素養、學習主題與環境議題要素實質內涵
核心素養 學習主題 議題要素 議題實質內涵(環境教育分項目標) 環境倫理 戶外學習 參與戶外學習與自然體驗，覺知自然
環境的美、平衡與完整性(行動)
生命覺知 覺知生物生命的美與價值，關懷動、
植物的生命(覺知)
資源利用 覺知人類生存與發展需要利用能源及
資源，鼓勵生活中直接利用自然能源 或自然形式的物質(覺知)
資源消耗 覺知能資源過度利用〈超出環境承 載〉導致環境汙染與資源耗竭的問題 (覺知)
永續利用 能源資源 自我精進
身心素養與
核心素養 學習主題 議題要素 議題實質內涵(環境教育分項目標)
資源循環 理解物質循環與資源回收利用的原理
(行動)
永續發展 未來衝擊 覺知人類過度的物質需求會對未來世 代造成衝擊(覺知)
氣候變遷 人類行為 覺知人類行為是導致氣候變遷的原因 (覺知)
環境衝擊 覺知氣候變遷會對生活、社會及環境
造成衝擊(覺知)
災害防救 災害感知 培養對災害的警覺心及敏感度，對災 害有基本的理解，並能避免災害的發 生(態度)
系統資訊與 媒體素養
永續發展 生態衝擊 覺知人類的生活型態對其他生物與生 態系的衝擊(覺知)
社會覺知 覺知人類社會有糧食分配不均與貧富
差異太大的問題(覺知)
經濟發展 覺知人類發展〈經濟發展與工業發 展〉對環境的衝擊(覺知)
氣候變遷 生活氣候 認識天氣的溫度、雨量要素與覺察氣 候的趨勢及極端氣候的現象(知識) 災害防救 災害頻率 覺知天然災害的頻率增加而且衝擊擴
大(覺知)
環境災害 認識台灣曾經發生的重大災害(知識) 藝術涵養與
美感素養
環境倫理 環境美學 經由環境美學與自然文學理解自然環 境的倫理價值(覺知)
道德實踐與 公民意識
永續發展 永續行動 培養日常生活節約用水、用電、物質 的行為，減少資源的消耗(行動) 自我精進
身心素養與
多元文化與 國際理解
環境倫理 行動支持 覺知人類的發展需要地球環境與生態 資源的支持(行動)
3. 預試分析
研究者選取新北市學校的六年級4 個班，共106位學童，接受研究者依據 十二年國民基本教育課程綱要總綱(教 育部，2014)自編「國小學童環境教育 學習主題量表」45題進行預試。根據預 試結果以SPSS22.0統計軟體分析，刪除 Crobach＇s α值低於 .5的題目，刪除第 11.15.23.33.42題後，正式量表共40題，
整份量表Crobach＇s α值為 .87。正式 量表各向度的Crobach＇s α值如下表3 所示。
本研究「國小學童環境教育學習主 題量表」以十二年國教之課程綱要環境 教育學習主題為主，分五個向度，各 項度之意義分述如下：
(1)環境倫理
環境倫理的內涵包括對人的關懷〈
社會正義、世代正義…〉、對生命的關 懷〈動物福利…〉、及對環境的關懷〈
環境體驗、生態保育…〉等。教材可以 應用東西文化中環境倫理的著作與論述
，如中華文化中對簡樸、謙恭及呼應自 然運作的理念思維，及西方文化反思環 境汙染與生態破壞的文學著作。
(2)永續發展
永續發展的內涵是人類對工業及經 據此設計量表題目，量表各題答案
選項均以環境教育學習主題設計出選項
。量表填答方式採李克特氏四點量表（
Likert-Four-Point Scale），反應程度分成 四種選項。每一題皆設定為單選題，每 題都提供四個選項進行填答，每個選項 都可衡量出不同環境教育學習主題傾向
，受試者可由代表不同程度的四個選項 中，選擇其中一個答案填答。其代表之 意義及給分標準如下：量表填答方式採 李克特氏四點量表（Likert-Four-Point Scale），反應程度分等四種選項「每 次都做到」、「經常做到」、「很少做 到」、「從來沒有做到」，題目包括正 向及反向敘述。正向題目依「每次都做 到」、「經常做到」、「很少做到」、
「從來沒有做到」的順序分別給予4分
、3分、2分、1分；反向題目則依上述 順序給予1分、2分、3分、4分。所得總 分越高，表示越正向、越積極；總分越 低，表示越負向、越消極。
2. 專家效度
研究者編擬預試量表初稿後請國 內科教專家、國小自然科教師對量表內 容及題意提供意見作為修正的參考。確 立專家效度及內容有效性後，最後完成 預試量表共45題。
，相對之下是比較新興的議題，尤其是 經歷幾次重大地震、南亞海嘯、美國卡 翠納颶風、日本福島核災及我國的921 地震、莫拉克風災…等。災害防救已是 國際重要關切的議題，教材可以參考國 際上幾次重要的防災會議及發表的宣言
。
(5)能源資源永續利用
能源資源永續利用的內涵主要是資 源的循環與能源的流動，包括的主題有 水資源、資源循環、再生能源、廢棄物 的再利用…等，教材可以參考環境學的 基本理論，而且可應用有機、簡樸、碳 足跡、循環型社會…等概念。
濟發展的反思與未來發展的規劃，教材 可以應用從1972年以來聯合國針對人類 發展所發表的重要宣言，如「我們共同 的未來」、「二十一世紀議程」、「聯 合國千禧年宣言」…。
(3)氣候變遷
氣候變遷的內涵包括全球暖化及其 誘發的氣候型態轉變，以及對人類的衝 擊與影響，教材可以參考聯合國跨政府 氣候變遷小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的報告書，如 2014年發表的第五次報告書。
(4)災害防救
災害防救的內涵是災害成因、趨勢 及相關的衝擊、影響及如何減災與避災
表3 國小學童環境教育學習主題量表各項度Crobach α係數 國小學童環境教育學習主題量表
之向度
Crobach α係數 題數
環境倫理 .89 8
永續發展 .78 10
氣候變遷 .76 5
災害防救 .85 5
能源資源永續利用 .88 12
2009)，惟在升學導向的我國認知領域 似乎占了優勢，以至於其他兩個領域的 學習成效較不易彰顯(王文科、王智弘
，2010 )。因此本研究特別設計實作（
技能）、學科知識（認知）、跨領域（
情意）比重平衡的STEAM課程。其配 分如太陽能燜燒鍋實作評分表4
課程設計以NGSS三個維度，強調 跨領域、實務操作及學科內容(National Research Council, 2012)，來融入環境教 育，設計以再生能源為主題的STEAM 太陽能燜燒鍋主題課程，其中能源分類 如圖2表示太陽能為初級能源中的再生 能源，教學中強調再生能源的使用對地 球環保的好處。
認知、情意與技能領域的教學目標 是為了能具體表達教學的目的與目標，
通常都從學習領域及認知、情意及技能 三方面加以描述（王文科、王智弘，
能源
初級能源
次級能源
電能、電磁能 汽油、燃料油 液化石油氣、煤氣 再生能源
非再生能 源
太陽能、風力能 水力能、海洋能 生質能、地熱能
石油氣、煤炭 天然氣、核能
圖2 太陽能燜燒鍋課程能源分類表 資料來源：(王淑卿、李冠群，2011)
觀的公民。所以學童不論獨立或合作，
都須以所有生物的利益和永續經營地球 資源為己任，持續地為環境品質提升為 地球生態平衡而努力。為設計周全的環 境教育方案，達成學生有意義的學習，
教師須提供有結構、有計畫的知識及保 留學生系統性的獨立思考，以期學生能 達到精熟學習的發展(Tyler, 1969; Ausub- el, 2000)，因此課程設計如表5「太陽能 燜燒鍋教學活動、教學目標及教學單元 主題表」。
在選擇教學策略和方式方面，許多 因素皆影響學習者於不同環境時的反應
，所以選擇合適的學習體驗情境為教師 可做的抉擇。教室提供某種學習環境，
但卻無法提供實際操作、親身接觸的體 驗。真實世界應成為教學的援助──一 種研究「生活」的真實生活體驗 (周儒
、呂建政，2008)， 因此本研究採取許 多五感體驗、問題解決等戶外教育教學 策略。
環境教育的目標是在幫助學生成為 具備環境意識、環保知識、技能並國際
表4 太陽能燜燒鍋實作評分表
項 目 百分比 說 明 科學（Science）:
在地食材實驗記錄表 20%
實驗記錄須詳實記錄每組設計的在地食 材，以及每個設計的菜單是否達到呈現在 地「飲食文化」與「食物的多樣性」。 技術（Technology）:
烹煮效能、實用性 20%
能設計出整組有效能的太陽能燜燒鍋，包 含的實際溫度高低、是否容易烹煮、攜帶 是否方便、能否耐日曬、雨淋、風吹。
工程（Engineering）:
實際製作過程 20% 製作難易、過程記錄、設計藍圖、是否環
保、越簡易越高分 藝術（Arts）:
原創美觀性 20% 整體造型、美觀、巧思設計、具原始創作
價值。
數學（Mathematics）:
團隊合作運用數學一 起計算
20%
小組分工合作精神、教育與啟發性、經驗 分享等。
（研究者依據STEAM課程設計）
表5 太陽能燜燒鍋教學活動、教學目標及教學單元主題表
單元 主題
活動 名稱
教學目標 STEAM 教學分 類
十二年國教環 境教育議題實
質內涵
教學 方法
教學活動說明
一、認 識再生 能源
再生 能源 的類 型
1-1 了解再生能量來 自天然來源如陽光、
風、雨、潮汐、植 物、藻類和地熱。
1-2 這些能源是可再 生的，這意味著他們 能自然補充。
科學 Science 覺知人類生存 與發展需要利 用能源及資 源，鼓勵生活 中直接利用自 然能源或自然 形式的物質 (覺知)
五感 學習
讓學童認識綠 色能源類型太 陽能發電、風 力發電、水 電、地熱能、
生物燃料。
太陽 能再 利用
1-3 能了解太陽能再 利用對地球的好處。
科學 Science 覺知人類發展
〈經濟發展與 工業發展〉對 環境的衝擊 (覺知)
五感 學習
讓學童了解太 陽能再利用的 好處以及如何 再利用。
二、太 陽能燜 燒鍋原 理
認識 太陽 的方 位及 高度 角
2-1 能了解太陽四季 的位置變化及東昇西 落。
2-2 並能計算不同時 間太陽高度角及其方 位。
科學 Science 參與戶外學習 與自然體驗，
覺知自然環境 的美、平衡、
與完整性(行 動)
五感 學習
透過戶外學習 讓小朋友實際 觀察太陽運行 的方位及高度 角
熱對 物質 的影 響
2-3 了解加熱過的物 體其形態顏色外觀的 改變。
科學 Science 覺知人類生存 與發展需要利 用能源及資 源，鼓勵生活 中直接利用自 然能源或自然 形式的物質 (覺知)
五感 學習
了解熱對於物 質影響，並能 用科學的方式 解釋。
熱的 傳播 方式
2-4 了解熱對流傳導 輻射為其傳播方式。
數學
Mathematics 技術
Technology 科學 Science
參與戶外學習 與自然體驗，
覺知自然環境 的美、平衡、
與完整性(行 動)
五感 學習
教導熱傳導的 方式，並加入 天氣的實際活 動觀察
三、太 陽能燜 燒鍋研 究社
我是
「熱 能」
小教 授
3-1 了解如何防止太 陽能燜燒鍋熱散失，
能將吸收的熱保留 住。
工程學 Engineering 數學
Mathematics
覺知人類的生 活型態對其他 生物與生態系 的衝擊(覺知)
問題 解決
以科學的方式 教導如何防止 熱散失，並加 入科學的計 算。
我是
「光 學」
小博 士
3-2 了解如何讓更多 的陽光照射進入太陽 能燜燒鍋裡面。
科學 Science 數學
Mathematics
參與戶外學習 與自然體驗，
覺知自然環境 的美、平衡、
與完整性(行 動)
問題 解決
透過工程設計 的方式，讓小 朋友了解到如 何以更有效率 的方式收集陽 光。
四、回 收物的 春天
我是 環保 小尖 兵
4-1 知道回收物再利 用的好處。
技術 Technology
理解物質循環 與資源回收利 用的原理(行 動)
直接 體驗
讓小朋友了解 資源再利用好 處，並且可以 知道如何將資 源回收再利 用。
環保 再環 保的 太陽 能鍋
4-2 能利用回收物再 利用，製作太陽能燜 燒鍋。
數學
Mathematics
覺知人類發展
〈經濟發展與 工業發展〉對 環境的衝擊 (覺知)
問題 解決
讓小朋友了解 資源回收的實 際操作，利用 回收物可以做 哪個部分的太 陽能燜燒鍋的 材料？
五、環 境美學 太陽能 鍋
太陽 能鍋 設計 圖發 表會
5-1 學童能繪畫並設 計太陽能燜燒鍋設計 圖。
5-2 能分享解說自己 設計的太陽能燜燒鍋 設計圖。
美學 Arts 技術
Technology
經由環境美學 與自然文學理 解自然環境的 倫理價值(覺 知)
問題 解決
設計太陽能燜 燒鍋，小組討 論這樣的太陽 能燜燒鍋優缺 點，及哪些地 方需要改進？
太陽 能鍋 造型 設計 大展
5-3 能將設計好的太 陽能燜燒鍋製作成有 效的太陽能燜燒鍋。
科學 Science 工程學 Engineering
覺知人類的發 展需要地球環 境與生態資源 的支持(行動)
戶外 教育
讓學童發揮創 意，設計符合 環境美學的太 陽能燜燒鍋及 跨域實務教學。
單元 主題
活動 名稱
教學目標 STEAM 教學分 類
十二年國教環 境教育議題實
質內涵
教學 方法
教學活動說明
六、太 陽公公 上菜囉
在地 食材 田間 廚房
6-1 能設計低食物里 程的在地食材。
6-2 能了解太陽燜燒 鍋烹煮食物的特色 (例如要切小塊，烹 煮時間很長，天氣要 穩定等……)。
美學 Arts 技術
Technology
培養日常生活 節約用水、用 電、物質的行 為，減少資源 的消耗(行動)
戶外 教育
透過在地食材 教學內容，介 紹結合社區農 事教育，讓小 孩了解低碳飲 食，及哪些食 物是在地食 材？
食農 教育 低碳 飲食
6-3 能利用太陽能燜 燒鍋煮熟在地食材 6-4 能了解在地飲 食、低碳飲食對地球 的好處。
技術
Technology
認識天氣的溫 度、雨量要素 與覺察氣候的 趨勢及極端氣 候的現象(知 識)
五感 學習
讓小朋友了解 到如何利用太 陽能燜燒鍋結 合在地食材，
設計菜單，烹 煮食物的跨領 域學習。
我會 珍惜 食物
6-5 能瞭解地球資源 有限，進而珍惜食物 資源不浪費食物。
科學 Science 覺知能資源過 度利用〈超出 環境承載〉導 致環境汙染與 資源耗竭的問 題(覺知)
直接 體驗
讓小朋友了解 到地球資源有 限，如何珍惜 資源，有效的 實踐愛地球行 動。
單元 主題
活動 名稱
教學目標 STEAM 教學分 類
十二年國教環 境教育議題實
質內涵
教學 方法
教學活動說明
習主題量表」，分別於教學前、後施測
，獲取量化資料以作相依樣本t 考驗（
Paired t-test），依據α＝.05的顯著水準
，來探討「國小學童環境教育學習主題 能力」之改變狀況。
（二）質性研究
質性研究資料來源包括：學童的 問卷（代號S）、學童於課後之學習單
（代號W）、學童於本課程後的日記（
三、研究對象
研究者採取立意取樣，以新北市深 坑區的SK國小六年級四個班共106位學 童為研究對象，其中男生55位，女生51 位。
四、資料處理與分析 （一）量化研究
量化研究採單一組前、後測設計
，以自行設計之「國小學童環境教育學
肆、結果與討論
一、實施「太陽能燜燒鍋」教 學活動，對國小高年級學童環 境教育學習主題之影響。
(一)量化資料
1. 「國小學童環境教育學習主題量 表 」 前 、 後 測 得 分 之 描 述 性 統 計 學童於「國小學童環境教育學習主題量 表」前、後測得分之平均數與標準差，
如下表6所示。
代號D）、還有以本課程為主題的學生 作文（代號C）、教師（含觀課教師3 人及教學者）的教學札記（代號T）、
學童半結構性晤談內容（代號I）晤談 對象為學童二十人（每班抽五人）、學 童上課與活動時錄音錄影資料（代號R
）等資料。研究者收集各種質性資料加 以分析經過實施「太陽能燜燒鍋」教學 活動後，「國小高年級學童的環境教育 學習主題能力」之改變狀況及影響。
表6 「國小學童環境教育學習主題量表」前、後測得分之描述性統計表
分析項目
前測 後測
平均數 標準差 每題
平均 平均數 標準差 每題
平均 環境倫理 27.13 2.75 3.39 27.28 2.74 3.41 永續發展 34.13 4.56 3.41 35.73 4.45 3.57 氣候變遷 16.48 2.56 3.30 17.93 2.53 3.59 災害防救 17.00 2.22 3.40 18.25 1.74 3.65 能源資源
永續利用 43.41 4.06 3.62 43.93 4.54 3.66 總量表 137.05 13.76 11.42 143.10 13.05 11.93
步 0.02，永續發展進步 0.16，氣候變遷 進步最高有 0.29，災害防救進步 0.25，
能源資源永續利用則是進步 0.04。由表 中平均顯示，學童在各分項主題分數都 有提升，其中又以永續發展、氣候變遷 學童在「國小學童環境教育學習主
題能力量表」總量表後測平均成績（
143.10）高於前測平均成績（137.05）
，進步6.05分。各分量表後測平均成績 亦均高於前測平均成績，像環境倫理進
災時可以使用太陽能燜燒鍋作為節能炊 具。
2. 「國小學童環境教育學習主題能 力量表」得分之相依樣本t考驗為了解 學童在「國小學童環境教育學習主題量 表」前、後測之得分是否達統計的顯著 差異，進行相依樣本t考驗，結果如下 表7所示：
和災害防救此三項度進步較多，推測是 因為學童原來在此三項的先備概念較為 薄弱，也可能是教學時強調能源結構的 改變，以太陽能替代其他能源，來減少 碳足跡及碳排放等永續發展概念，並且 減少碳排放，減少引起氣候變遷的因子
，以防止極端氣候的加劇；災害防救分 數提升較多，則推測是課程進行強調防
表7 「國小學童環境教育學習主題能力量表」得分表
分析項目 平均數差 標準差 差異的 95% 信賴區間
t 顯著性
上界 下界
環境倫理 -0.15 0.36 -2.65 -0.34 -2.62 0.012*
永續發展 -1.60 2.8 -2.5 -0.7 -3.61 0.001*
氣候變遷 -1.45 2.33 -2.19 -0.7 -3.93 0.000*
災害防救 -1.25 2.25 -1.97 -0.53 -3.51 0.001*
能源資源
永續利用 -0.52 1.41 -2.6 -0.26 -3.17 0.003*
總量表 -4.96 7.78 -8.43 -3.31 -4.649 0.000*
學生對於生物及環境具有一定的倫 理意識，學習如何跟我們的環境共生共 存，不僅考慮到自身的生活環境，並且 友善對待周遭的環境，由學生的回答可 以看出人對生命的關懷。
去野外要將垃圾帶回，不要丟在野 外，不要傷害野外小動物，不要捕捉 帶回來眷養（R-SB27-1070630）。
2.反思未來發展的規劃並注意到永 由表7發現學童在「國小學童環境
教育學習主題量表」總量表之前、後測 分數經相依樣本t考驗達到顯著差異（t
＝-4.649，p＝.0000＜.05）。由分析結 果可知，經過「太陽能燜燒鍋」教學活 動後，學童的整體環境教育學習主題各 分項有顯著的進步。
(二)質性資料
1.了解環境倫理的重要性
土質疏鬆，形成土石流（D-SD14-10752 0）。
5.能源資源永續利用資源的循環及 能源的流動
學生透過學習活動後，更知道如何 從生活做起，以相同的資源達到更高的 效率，並且避免不必要的浪費。
多種樹、多造林，少使用紙類，少 砍伐樹木，造成小動物無家可歸（D -SA27-1070628）。多利用舊衣回收或 其他回收物創造新的資源（W-SB14-10 70630）。盡量避免浪費水資源，可以 將洗米水拿來灌溉植物（C-SB17-10705 20）。
二、研究者的省思與專業成長
研究者藉由教學活動、課程設計的 過程，得到課程設計的專業成長，習得 如何構思結合NGSS及STEAM的環境教 育課程，而從教師教學札記分析，太陽 能燜燒鍋課程設計，確實能讓六年級學 童運用科學原理，具體設計出一個成品 做到STEAM科學、科技、工程、藝術 及數學跨領域的整合；還有從學生課堂 中的回饋，我們得知，「太陽能燜燒鍋 教學活動」確實能引起學童學習興趣，
對學生環境教育的學習有幫助。本研究 永續發展對地球的重要性
追求永續發展，是全球趨勢，也 是每一世代必須肩負的責任，透過加強 環境倫理的重要性，實際落實在生活中
，反思未來發展及規劃。
盡量使用原物料，避免工廠過度開 發，汙染環境，過度精緻包裝的物品，
都是浪費不環保（D-SB14-1070520）。
3.能了解氣候變遷對人類的衝擊及 影響
學生透過學習了解後，也了解到氣 候變遷的影響逐年加劇，也帶來極端氣 候的衝擊，進而對於人類的生活也造成 了影響，讓學生有所了解並進一步的實 踐。開冷氣要達到28度才能開啟冷氣，
而且不能開太久，外面會變得很熱，全 球暖化就會更嚴重，然後北極熊就沒有 家可以住了（I-SB05-1070628）。
4.災害防救的部分則是能了解如何 防災、避災、減災
災害防救在於規劃時就先考慮如何 達到防災的思維，預先讓學生了解這樣 的思維，對於未來規劃時，可以讓學生 在思考時，考慮的更全面。不要過度開 發森林，以免造成土石流，造成災害（
I-SA4-1070630）。盡量不要種植檳榔樹
，因為檳榔樹無法深入插根，容易造成
資料的研究結果顯示：學童能了解氣候 變遷對人類的衝擊及影響。
(四) 在實施教學活動後，能提升國 小高年級學童在「災害防救」部分的學 習主題能力。在質性資料的研究結果顯 示：學童能習得如何防災、避災、減災。
(五) 國小高年級學童在實施教學活 動後，能提升國小高年級學童在「能源 資源永續利用」部分的學習主題能力。
在質性資料的研究結果顯示：學童能了 解能源資源永續利用，以及資源的循環 及能源的流動。
二、建議
(一) 在「太陽能燜燒鍋」教學方面
，學習單可針對課堂中所討論的環境問 題做延伸和後續回應，可讓課堂進行的 討論活動更深入、更有效率。學童藉由 寫日記，可以回應並發表自己的想法。
教學者能藉由學習單及日記，有效的得 知學生的環境教育學習成效，也可於回 應時給予引導和肯定。
(二) 教師在「太陽能燜燒鍋」課程 設計方面，從學生的實驗成果，和學童 課堂反應、分享及學習單等回饋，來進 行教師群的課後教學改進，這樣的研究 討論確實能改進教學，使教師能得到課 程設計及教學改進的專業成長。
所設計之課程是一種具有吸引力、有趣 的教學設計。
伍、結論與建議
一、結論
在以美國新世代科學標準的精神，
結合跨領域、內容、實務三個向度來設 計太陽能燜燒鍋教學活動，大部分的學 童確實能將科學原理應用實踐，增進學 童的學習興趣，並且讓學童體驗簡單的 工程學，來達到環境教育的教學目標。
(一) 國小高年級學童在實施「太陽 能燜燒鍋」教學活動後，能提升國小高 年級學童在「環境倫理」部分的學習主 題能力。而在質性資料的分析中，也發 現教學後，學生能了解環境倫理的重要 性，能表現出對人、對生命的關懷。
(二) 學童在實施「太陽能燜燒鍋」
教學活動後，能提升國小高年級學童在
「永續發展」部分的學習主題能力。而 在質性資料的分析中，也發現學童能反 思未來發展的規劃，能注意到永續發展 對地球的重要性。
(三) 在實施「太陽能燜燒鍋」教學 活動後，能提升國小高年級學童在「氣 候變遷」部分的學習主題能力。在質性
周儒、呂建政(2008)。戶外教育。台北 ：五南圖書出版公司。
周儒、張子超、黃淑芬(2008)。環境教 育課程規劃。台北：五南圖書出版 公司。
高翠霞、張子超(2016)，環境教育的發 展脈絡與融入十二年國教的方法, 19(2),頁 27～52
環保署(2010)，環境教育法，取自https:
//law.moj.gov.tw/news/news_detail.as px?id=64271
教育部(2014)，十二年國民基本教育課 程綱要，取自https://www.naer.edu.
tw/files/15-1000-7944,c639-1.php?La ng=zh-tw
張德銳(2013)。教學行動研究實務手冊 與理論研究。台北：高等教育出版 。
甄曉蘭、王智弘(2003)。課程行動研究 方法與實例-國小戲劇創作課程之教 學轉化。台北：師大書苑。
英文文獻
Ausubel, D. P., (2000). The Acquisition and Retention of Knowledge: A Cognitive View. New York, NY: The City Univ- ersity of New York.
(三) 未來相關研究方面，本研究情 境為台灣北部郊區型學校，頗受天候、
緯度及地形影響。太陽能燜燒鍋課程在 中、南部發展將會更有利。因此，建議 未來的研究情境，能擴展到其他不同環 境之學區，例如離島學校、山區、中南 部、都會、海邊或農村學區，相信除了 了解地球保護環境教育的重要性外，更 能發展出多元、有創意的環境教育教學 模組。
參考文獻
中文文獻
王文科、王智弘譯(2009)。精進教學使 用的行動研究。台北：五南圖書出 版公司。
王文科、王智弘(2010)。課程發展與教 學設計論。第八版。台北：五南圖 書出版公司。
王淑卿、李冠群（2011）。新能源--綠 色能源（Green Energy）--上。2017 年 10 月 27 日，取自http://highscop e.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=31580 吳明隆(2002)。教育行動研究導論理論 與實務。台北：五南圖書出版公 司。
tics(STEM) education:5-year strategic Plan. Retrieved from https://www.whit ehouse.gov/sites/whitehouse.gov/files/
ostp/Federal_STEM_Strategic_Plan.pd f.
Tyler, R. W., (1969). Basic Principles of Cu rriculum and Instruction. Chicago, IL:
The university of Chicago Press.
Watson, A. D. (2016). Reinventing the STE AM engine for Art + Design education . Art Education,69(4),8-9.
National Research Council. (2012). A Frame work for K-12 Science Education: Prac tices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. Washington, DC: The National Academies Press.
National Research Council. (2013). Develop ing Assessments for the Next Generati on Science Standards. Washington, DC : The National Academies Press.
National Research Council. (2015). Guide to Implementing the Next Generation Sci ence Standards. Washington, DC: The National Academies Press.
Pratt, H., (2013a). The NSTA Reader’s Gu ide to A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Con cepts, and Core Ideas. Second Edition.
Washington, DC: The National Acade mies Press.
Pratt, H., (2013b). The NSTA Reader’s Guide to The Next Generation Science Standards. Washington, DC: The Natio nal Academies Press.
Next Generation Science: http://www.nextge nscience.org/.
The White House. (2013). Federal Science, Technology,Engineering and Mathema
This study aims to use the six self-developed teaching activities on “Solar Cooker Curriculum.” We use STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts & Mathemat- ics) and NGSS (Next Generation Science Standards) to design the Environmental Edu- cation of Direction Governing for the 12-Year Basic Education Curricula. In order to discuss the effects of these teaching activities on elementary school senior grade students, this study adopts single group pre-test and post-test design, which are both qualitative and quantitative studies. The subjects are 106 elementary school sixth grad- ers. The quantitative research tools include “Scale for environmental education learning of elementary school students.” And the qualitative methods include questionnaire, slip of value clarification activities, activity log, journals, semi-structural interview, and teachers’ review.
The results indicated that the former“Scale for environmental education learning of elementary school students” are higher than the latter scale. Through the teaching activi- ties of“Solar Cooker Curriculum,” it can enhance the overall environmental learning subjects of elementary school senior grade students, and improve their actual environ mental behaviors and their interests in environmental learning.
Keywords:
Next Generation Science Standards、STEAM(Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics)、Direction Governing for the 12-Y ear Basic Education Curricula、Action ResearchThe Study on Designing Environmental
Education with NGSS and STEAM on Elementary School Senior Grade Students–An Example of
“Solar Cooker Curriculum” Course Design
Jui-lin Chen , Chow-Chin Lu
Abstract
1 2
