國小低年級學童科學素養培養之教學研究

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國立台東大學教育研究所碩士論文

指導教授：熊同鑫先生

國小低年級學童科學素養培養之教學研究

研究生：王怡真撰

中華民國九十五年七月

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謝誌

打從踏上教育的旅程，我就有一個願望：希望孩子是教育殿堂的主角，能主動參與學習，對學習永遠保持探索的態度與旺盛的好奇心。完成這篇論文，讓我造就了實現夢想的平台，也激起了我不間斷學習、成長的慾望。

本文得以順利通過並付梓，首先要感謝指導教授熊同鑫老師一路上的陪伴，

在老師悉心的指導下，讓我在寫作過程中得到許多有關研究方法及觀念上的寶貴意見，滿足了我的求知慾，更讓我學會了認真看待研究及尊重學術倫理的態度。

而口試委員張文華及陳淑芳教授協助我釐清研究上的盲點，引導我找到明確的方向，並提供專業的見解與我分享討論。感謝三位教授在這段時間裡對學生懇切的鼓勵與指正，使我獲益良多。

在研究期間，首先我要感謝李基興校長的支持、學校行政人員的協助、鈴玲、

惠美、晴惠和倍岑老師的配合與體諒、學校同事的關懷，以及班上那可愛的 35 位小寶貝~因為有你們的陪伴與參與，不但增長我的專業知識、開拓我的視野，

更讓我在整個求學歷程中累積了豐碩的果實。當然還有那一路陪我奮戰到底的一票好友玉齡、玉珍、安妮、佩真、宜津、秋月、敏逸、繁嘉，你們讓我知道學習是一種相互的分享與成長，實現夢想並不是孤單、遙不可及的！

最後，要感謝我的父母與家人，在這兩年中不間斷的給我打氣加油，給予無限的支持與包容。因為有你們，才讓我能在無後顧之憂下進修、完成論文寫作。

僅以此論文，獻給所有支持我、愛護我的人，與你們分享我的成長與喜悅。

怡真謹誌

中華民國九十五年七月

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低年級學童科學素養培養之教學研究

王怡真

摘要

本研究旨在探討教師將九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」應用於教學之中，其教學實施情形，及提昇學生科學素養的層面。基於上述研究問題，

研究者以國小二年級學童，透過主題教學活動設計，融入九年一貫「科學與科技素養能力指標」，採用探究教學模式，利用「科學素養評量表」作為評量工具，

進行為期一學年之教學研究，研究結果顯示：

一、教師瞭解低年級生活課程內容中有關「自然與生活科技領域」的能力指標，

有助於進行課程編制，以培養學生科學素養能力。

二、將「科學與科技素養能力指標」融入教學活動設計，可以有效地提升學生的科學素養。

三、採用探究教學法讓學生經由觀察、思考、探究和實作的歷程，可達到低年級學生科學素養能力養成的目的。

四、教學者可採用「科學素養評量」工具，協助教學者明確掌握學生科學素養能力的表現。

文末，依本研究的發現，研究者提出相關建議，以作為低年級科學素養培養教育及未來研究之參考。

關鍵詞：科學素養、探究教學

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A Study on the Development of Science Literacy for Low Grade Pupils

By Wang Yi-Cheng

Abstract

This study aims to discuss the teachers’ application of “Capability Index for Scientific and Technological Literacy” in the low grade syllabuses of the Grade 1-9 Curriculum. What are the situations of such practice? Based on the design of the syllabuses in the Grade 1-9 Curriculum what are the angles of approach that the teachers have in cultivating and improving the science literacy for the pupils? With the two research questions in mind the study focused on Grade 2 elementary school pupils and through the design of thematic teaching activities the “Capability Index for Scientific and Technological Literacy” in the Grade 1-9 Curriculum was integrated into the teaching. Employing Inquiry Teaching Model and using “Table of Evaluation on Science Literacy” as the evaluation tool the teaching research was held for a period of one semester and the research results indicate the following:

1. By understanding the capability index related to “the Domain of Life Science and Life Technology” in the content of the low grade Life Curriculum the teachers can help the pupils to cultivate their capabilities on science literacy.

2. By integrating “Capability Index for Scientific and Technological Literacy” into the design of teaching activities it effectively helps raise the pupils’ science literacy.

3. By employing Inquiry Teaching Model and allowing the pupils to go through the processes of observing, thinking, inquiring and practicing helps the low grade pupils in acquiring capabilities in science literacy.

4. The teachers could make use of “Scientific Literacy Evaluation” tools to assist them in taking control of the pupils’ representation on their capabilities in science literacy.

Finally according to the findings of this research the author would like to submit related suggestion as a reference for the education on the development of science literacy in low grade and as a reference for the future studies.

Keywords: Science Literacy, Inquiry Teaching

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表次

表 2-1：陳文典先生提出的「科學素養評量項目」與九年一貫低年級「科學與科

技素養能力指標」之間的關係---11

表 2-2：本研究主要的「科學素養評量項目與評量細目」---12

表 2-3：八種探究教學方法分析---17

表 2-4：低年級科學與科技素養之能力指標---23

表 2-5：低年級科學與科技素養分段能力指標與十大基本能力---26

表 3-1：教學活動一---【風的活動】「科學素養能力評量表」--- 41

表 3-2：主題教學活動二---【認識植物】「科學素養評量表」---42

表 3-3：資料編碼代號及其意義---46

表 3-4：本研究之科學素養評量項目---48

表 3-5：本研究之「科學素養評量表」---49

表 4-1：學生提到的「風力物品」項目---56

表 4-2：主題教學活動一---評量細目『知道、理解及運用科學概念』評量結果-56 表 4-3：主題教學活動一---評量細目『有製作的技術』評量結果---58

表 4-4：主題教學活動一---評量細目『觀察』評量結果---60

表 4-5：學生觀察到且語意具體的「風箏飛翔的動作」---61

表 4-6：學生觀察到且語意具體的「小碎紙片飛舞的樣子」---62

表 4-7：學生觀察到「風力物品」的特色數目---64

表 4-8：分析學生「風力物品的特色」項目內容---64

表 4-9：主題教學活動一---評量細目『比較與分類』評量結果---67

表 4-10：主題教學活動一---評量細目『組織與關聯』評量結果---68

表 4-11：學生有關「風形成的原因」錯誤的答案---70

表 4-12：主題教學活動一---評量細目『歸納與判斷』評量結果---73

表 4-13：學生讓小碎紙片飛起來所應用的方法---75

表 4-14：學生在「風車設計圖」和「風車作品」的創造力表現---75

表 4-15：主題教學活動一---評量細目『喜歡探討』評量結果---79

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表 4-16：學生對「製作一個超炫、超堅固、超快的風車」的探討內容---79

表 4-17：主題教學活動一---評量細目『能以成品表現想法』評量結果---83

表 4-18：學生評量細目『能以成品表現想法』沒通過的原因---84

表 4-19：學生對於「植物」的認識程度---95

表 4-20：學生對【植物】的先備概念分析---97

表 4-21：教學實施後，學生對「植物」概念增加的數量---98

表 4-22：教學實施前後學生對「植物」的概念比較---98

表 4-23：學生討論種植豆子的工具、材料、注意事項和步驟---104

表 4-24：學生紀錄豆子成長的工具和方法--- 107

表 4-25：主題教學活動二---評量細目『觀察』評量結果---109

表 4-26：學生觀察到的植物內容--- 110

表 4-27：主題教學活動二---評量細目『比較與分類』評量結果---112

表 4-28：主題教學活動二---評量細目『組織與關聯』評量結果---113

表 4-29：教學者示範「比較與分類」、「組織與關聯」的教學內容---114

表 4-30：學生「比較與分類」、「組織與關聯」植物圖片的空白表格---115

表 4-31：學生各組「比較與分類」、「組織與關聯」植物圖片的詳細內容---116

表 4-32：學生歸納判斷植物生長條件的內容---118

表 4-33：學生解決問題的管道---121

表 4-34：學生照顧豆子的情形--- 122

表 4-35：學生種植豆子過程中，遇到問題的解決方法---123

表 4-36：學生探討植物缺少生長條件會發生的狀況---127

表 3-37：「主題教學活動一」與「主題教學活動二」學生的科學素養表現---133

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圖次

圖 2-1：本研究之探究教學模式---20

圖 3-1：本研究之研究架構---36

圖 3-2：主題教學活動一---【風】設計架構---39

圖 3-3：主題教學活動二---【認識植物】設計架構---40

圖 3-4：本研究之研究流程圖---43

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第一章緒論

本章分為三節：第一節為研究背景與動機；第二節為研究目的與待答問題；

第三節為研究範圍。

第一節研究背景與動機

為了迎接二十一世紀的來臨與世界各國之教改脈動，政府必須致力教育改革，期許能整體提升國民之素質及國家競爭力。教育部於民國九十二年一月十五日發布「國民中小學九年一貫生活課程課程綱要」（教育部，2003a），指出國民小學低年級課程乃屬國民教育之開端，特別應以生活為中心，統整人與自己、

人與社會、人與自然的關係，發展生活中的各種互動與反省能力，奠定從生活中學習的基礎。

在生活課程「自然與生活科技領域」的部份，列出「自然與生活科技領域」

學生應具備的「基本能力」、「課程目標」和「分段能力指標」，期望能以探究和實作的方式，培養學生不只是科學知識的獲得，還具備探究、處理問題的能力，

能夠與人溝通表達、團隊合作和和諧相處，養成良好的科學態度和愛護自然的情操，具備帶得走的十大基本能力。希望經由科學性的探究活動，能使學生獲得過程技能、科學認知、科學本質、科學態度、思考智能和科學應用等科學素養內涵，

這些均可看出我國的教育改革朝著世界的教育趨勢前進。

低年級的「生活課程」，包含了「社會」、「藝術與人文」、「自然與生活科技」

三個學習領域，每週占 6 節課，在這樣的教育理念及授課節數下，研究者發現現有的生活課程內容，如果教學者沒有了解其意涵，在教學上並不能真正讓學生將所學與生活中的應用相連結，對於學習的反應只會用口語表達喜歡或不喜歡，鮮少在生活中展現應用所學的能力，這與「生活課程」的目標有所不符。在一年級生活課程教學現場，研究者與學生上課中的對話或學生給予的回應中，發現部分學生的觀察力很敏銳，且在推理事情的過程中已具備邏輯的概念，看事情的角度

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也變多元。在驚艷之餘，研究者有了想要瞭解學生到底具備了哪些科學素養的念頭，這群學生還有什麼潛藏的能力未開發？如果研究者能以「生活課程」中的「自然與生活科技領域」為核心，經由科學性的探究活動培養學生科學素養，再將之延伸到「社會」、「藝術與人文」，學生對「生活課程」是否有不同的體認與實踐？

國外科學素養的相關文獻中指出科學知識與科學技術的產生需依賴探討的歷程（Carin & Sund, 1989;National Science Teachers Association, 1970）。可見，在培養學生的科學素養過程中，教學者如果能應用探究教學法於生活課程領域中，

讓學生經常從事科學性的探討活動，將能協助學生增進心智運作的能力及應用探究方法解決問題的能力。研究者將使用探究式教學引導學生學習，期望能提升全班學生的科學素養，研究者期許經由這樣的歷程，學生能往更高層次的科學過程能力學習，讓科學教育能深深的扎根在學生的生活中，讓科學教育普及、全民化。

第二節研究目的與待答問題

基於上述的背景與動機，研究者將以培養學生科學素養的教學理念融入低年級生活課程，本研究的研究目的：旨在探討培養國小低年級學童科學素養的可行方法，依據九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」，結合探究教學法，利用科學素養評量工具，針對低年級學童進行實證性之研究。

本研究的問題為：

一、教師將九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」應用於教學之中，其教學實施情形如何？

二、教師依據九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」之課程設計，對於培養提昇學生科學素養的層面為何？

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第三節研究範圍與限制

康軒版國小二年級上學期的「生活課程」包含三個單元：第一單元「開學了」，第二單元「迎接秋天」，第三單元「冬天來了」；二年級下學期的「生活課程」包含三個單元：第一單元「我們的社區」，第二單元「住家附近的動植物」，第三單元「大家來活動」，研究者針對這六個單元進行教材分析，發現以二年級上學期的第二單元「迎接秋天」和二年級下學期的第二單元「住家附近的動植物」中提到較多有關「自然與生活科技領域」的內容，本研究主要經由探究式教學，引導學生探索與實作，培養學生的科學素養，所以研究者選擇二年級上學期第二單元

「迎接秋天」中關於「風」的主題進行第一階段主題教學活動，及二年級下學期第二單元「住家附近的動植物」中關於「認識植物」的主題進行第二階段主題教學活動。

在科學素養評量表的設計上，各評量項目主要參考陳文典（2003）的「科學素養評量項目」和九年一貫低年級的「科學與科技素養能力指標」。研究者無法清楚解讀部份評量細目或能力指標的真正內涵，例如：學習操作各種簡單的儀器，對於低年級的學童而言「操作儀器」的「儀器」指涉為何？是有有法則、程式的標準或凡是測量、繪圖、物理學和化學實驗所用的各種特製器具？因無法確切判定，故研究者會酌予修訂或刪除原操考資料內之指標項目。此亦為本研究之主要限制。

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第四節名詞釋意

茲將本研究所涉及的重要名詞，分別界定如下一、科學素養

本研究欲培養低年級學童的科學素養，參照教育部（2003b）低年級「自然與生活科技學習領域」有關培養國民的科學與科技素養能力，依其屬性和層次分為六個能力要項：

（一）探究過程之心智運作能力的增進（簡稱過程技能）。

（二）科學概念與技術的培養訓練（科學與技術認知）。

（三）對科學本質之認識（科學本質）。

（四）處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究等之科學精神與態度（科學態度）。

（五）資訊統整、對事物能夠做推論與批判，解決問題等整合性的科學思維能力（思考智能）。

（六）應用科學探究方法、科學知識以處理問題的能力（科學應用）。

二、探究教學

本研究採用探究教學法來培養低年級學童的科學素養，研究者分析八種探究教學法（鍾聖校，2002；王美芬和熊召弟，2004；張新仁主編，2004；Suchman, 1964；

Karplus, & Thier, 1967），整理出適用本研究低年級教學現場之方法，研究者會依據以下十個重要階段，進行探究教學活動，分別是，（一）引起動機；（二）提供情境；（三）提出發散式問題；（四）觀察階段；（五）確認問題；（六）思考階段；

（七）實際操作；（八）解釋現象；（九）概念形成；（十）概念應用。

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第二章文獻探討

本研究旨在探討培養國小低年級學童科學素養的可行性，依據九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」，結合探究教學法，利用科學素養評量工具，針對低年級學童進行實證性之研究。基於研究目的，本章首先探討科學素養的定義、內涵，並說明其在課室內的相關研究與評量的設計。接著針對探究教學研究進行探討，做為教學方法之參照依據。透過國內低年級「自然與生活科技領域」

的內涵分析，架構本研究的「科學素養評量細目」；最後分析國外科學素養的相關研究，做為研究方向之參考。

第一節科學素養

Nelson（1999）認為科學素養是所有學生需具備且必須達成的目標。教育部

（2003b）指出自然與生活科技領域的主要目標，在於提升國民的科學與科技素養。康軒版國小二年級生活課程，有關自然與生活科技領域內容裡的每一個活動後面也都隱藏著培養學生科學素養的意涵，如果教學者能對科學素養有所認識，

在教學上就能利用教材內容來培養學生的科學素養；而且教學者科學素養概念的形成，可以使教學者以最適當的課程內容與教學方式，在適合的情境中達成教學者和學習者的目標（DeBoer，2000）。洪楚源（2002）認為目前科學教育需求愈來愈多，對國民科學素養要求的水準也就愈來愈高，要在制式的學校教育過程中達到科學素養的需求是很困難的。因此，教學者更需具備科學素養的內涵，才能在制式的學校教育中營造適合學生學習的情境，設計相關的教學活動，讓制式的學校教育充滿著開放性的非制式教育理念。

科學素養的養成是一條長遠的路，不是階段性任務，而是隨著時間改變而成長，林樹聲（1999）指出科學素養的向度和內容是隨時代和科學的演進而改變，

科學素養的培養本身就是一種學習，既是加成，也是累積，更可以隨著學習的層

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次和環境的不同而做適度的修正。所以整體而言，科學素養的培育過程是動態的，在培養的過程中，教學者應抱持著學生正在學習此項能力為目標，而應不急於看到學生完全立即的能力表現；因此教學者可以嘗試以不同的方向來教學和診斷學生達成科學素養的各個層面，也可以依不同的目標來評鑑學生達到各個面向的程度。

魏明通（2004）指出希望學生長大成人後，仍與科學保持密切的關係，把科學視為生活的重要部分，在日常生活中繼續使用在學校所習得的科學素養來處理、解決他們遭遇的問題。如 Jenkins（1990）所言，當愈多的公民具備科學素養後，就愈能有效地參與討論或解決科技發展所延生的問題，也能充分地應用理性做出相關的決策，如此就能提高國家在世界各國之間的競爭力，社會的繁榮也因此才會相對的提升。那麼，到底什麼是科學素養呢？

壹、科學素養的定義

每一個學者對科學素養的定義都不同，洪楚源（2002）指出科學素養的定義隨著社會的需要、科學本質的詮釋以及科技的發展而更迭，見解不一。為了避免觀念上的混淆，研究者將做以下的探討，並針對研究目的，清楚界定本研究中科學素養的定義。

林樹聲（1999）提出科學素養代表著一組目標的集合，它同時也具有涵養上的多元性和層次性，培養全民科學素養的目的，應回歸到學習者的主體性來思考，讓學習者在學習科學的過程中，找到科學在自己生活中的定位。DeBoer（2000）

認為科學素養是一個概括性的概念，包含科學教育目的的廣泛性或功能性，而非為了特殊的科學或科技職業做準備。Goodrum et al.（2001）指出科學素養可以幫助人們對環繞周圍的事產生興趣和理解；可以談論科學的話題；可以質疑和提問其他人提出和科學事件有關的主張；能夠確認問題，調查和得到以驗證為基礎的結論；能對身楚的環境、自己的健康做決定。洪楚源（2002）認為科學素養是一個概括的觀念，並非一個一致性的定義，科學素養的意義是希望透過其觀念，幫

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助教育機構發展出最有利於民眾的科學教育。鍾聖校（2002）指出廣義的科學素養包含技術素養，曾經以不同的名目出現在科教界，例如科學的通才教育（general education）、培育有效公民的科學（science for effective citizenship）。陳恆安（2003）

也指出科學素養有三個階段性層次：

一、實用性科學素養（practical science literacy）：指在在現代社會中，生活所需的科學知識。

二、公民科學素養（civic science literacy）：作為一個民主社會的公民所應具有的知識，以便有能力參與種種科技議題。

三、文化科學素養（cultural science literacy）：能把科學視為人類文化的成果之一，

就如同美術與音樂所扮演的角色。

教育部（2003b）提出當面對問題、處理問題時，持以好奇與積極的探討、

了解及設法解決的態度，我們統稱以上的各種知識、見解、能力、態度與應用為

「科學與科技素養」。

整合以上文獻資料，研究者發現科學素養其實就是科學能力與科學知識的養成，是一種內在的涵養與外在的表現，科學知識含括三個方面，實用、公民與文化。而科學能力有不同的面向和層次，且會因身處的環境不同而有不同的能力呈現；當遇到問題時都能運用科學素養能力思考、批判與解決問題；能參與科學議題的討論；能自己做決定；每一個學習者都能有獨立思考的能力。

貳、科學素養的內涵

1961 年美國科學促進學會（ AAAS ）提出小學「科學 — 活動過程教學

（Science-a process Approach,簡稱 SAPA），強調科學素養為科學概念、科學過程及科學態度的平均發展。1970 年代美國科學教師協會（National Science Teachers Association）提出科學素養具體項目，內容如下（引自甘漢銧、熊召弟、鍾聖校，

1991，p.31）：

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一、與人交往時，能應用適當的科學概念、過程技能和價值觀來做決定。

二、了解科學知識的產生是經由探討過程而得到經驗與概念。

三、能區別科學證據與個人意見是不相同的。

四、能驗證理論與事實的關係。

五、能意識科學與技術在促進人類福祉是有限度的。

六、了解科學和技術與社會是有關係的，包括社會與經濟發展。

七、認為科學是人類所創造，是為人類的福祉而存在。並瞭解科學知識是暫時性的，只要證據足夠，就可被推翻。

八、人民有充分的知識與經驗，能讚賞他人的科學工作。

九、人民能因受過科學教育，而對世界有較開闊與樂觀的看法。

十、人民能因採用合乎科學的價值觀念，而使用並享受科學帶來的益處。

十一、人民能利用一生的時間，探討和增加科學知識。

Carin 和 Sund（1989）指出 1960 和 1970 年代所培養具備科學素養的公民，

已不足以應付 20 和 21 世紀的生活需要，而主張培養具備「科學與技術素養」的公民（scientifically and technologically literate citizens）須具備以下特質：

一、能運用科學概念、過程技能和價值觀處理日常生活各種決定。

二、瞭解社會與科學與技術是相互影響的關係。

三、瞭解科學與技術在促進人類福祉上的貢獻與限制。

四、瞭解社會透過資源的分配，控制科學與技術。

五、喜悅的接受科學與技術帶給人心智上的刺激。

六、瞭解科學與技術的產生依賴於探討的歷程及概念理論。

七、能區別科學證據和個人意見。

八、瞭解科學的起源及科學知識的暫時性（tentative）會因證據的累積而改變。

九、瞭解技術的應用及蘊含在技術運用中的決定。

十、有充分的知識和經驗能欣賞研究的價值和技術的發展。

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十一、用更豐富和新鮮的眼光去看世界。

十二、知道哪些管道可得到可靠的科學和技術訊息，且在做決定時能適當的運用這些訊息。

美國科學促進學會（AAAS），1990 年於 2061 計畫中指出科學素養包括數學、

技術、自然科學與社會科學等面向，這些面向包含：

一、熟悉自然界並尊重自然界的和諧。

二、認識數學、技術及科學之間是互相依存的關係。

三、瞭解科學的關鍵性概念及原理。

四、具備科學思考能力。

五、知道科學、數學與技術為人類的投資產業，也瞭解其能力強度與限制。

六、能應用科學知識及思考方式於個人及社會。

教育部（2003b）指出自然與生活科技學習領域所培養之國民科學與科技素養，依其屬性和層次分為八個能力要項：

一、探究過程之心智運作能力的增進（簡稱過程技能）。二、科學概念與技術的培養訓練（科學與技術認知）。三、對科學本質之認識（科學本質）。

四、了解科技如何創生與發展的過程（科技的發展）。

五、處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究等之科學精神與態度（科學態度）。

六、資訊統整、對事物能夠做推論與批判，解決問題等整合性的科學思維能力（思考智能）。

七、應用科學探究方法、科學知識以處理問題的能力（科學應用）。八、如何運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品（設計與製作）。

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整理以上文獻，研究者發現其內函都圍繞在科學概念、科學過程、科學態度和科學應用四個主題，而且由早期較重視科學知識的獲得與探討的科學素養培養，發展到較重視科學能力的培養及其應用於日常生活的能力。在應應 21 世紀的生活更需要技術的資訊與運用技術的能力下，教育部（2003b）公布的「科學與科技素養」八項能力中，更呈現強調知識與科技發展的過程、資訊統整、推論批判和問題解決處理等能力，以培養足以具備和世界各國競爭實力的現代化國民。

研究者在評量學生的科學素養能力表現，採用了教育部（2003b）對科學素養的定義，將科學素養分成八個能力要項，以能評量學生在科學素養的學習成效。由於在低年級的「科學素養」能力要項中，科學發展（的認識）和設計與製作兩項能力並未羅列，因此本研究所探討的「科學素養」能力是針對科學與技術認知、過程技能、思考智能、科學本質、科學態度、科學應用六項能力進行探討。

參、課室內的科學素養研究

Nelson（1999）認為在課室裡，科學素養是一個目標，教學者應該花時間去達成這個目標；學習科學時，學生需要時間去做探索、觀察、嘗試錯誤、測試點子和重複的操作。因此，教學者在設計教學活動時，要注意時間的安排，給學生寬裕的時間進行活動。Nelson 並認為教學者控制學生學習的時機和順序是很重要的。學生學習的內容必須符合學生的智力發展與程度，且要考慮學生的起點行為，才能銜接學生的能力，不會造成學生學習的障礙和挫折，讓學生的能力可以漸進地提升。

Murcia（2005）指出為了增加學生發展科學素養的機會，在學習活動上應互相結合、聯繫；可以在科學素養的各種面向間訂一個明確的關係，如課程統整或主題課程。教學者在設計有關科學素養的教學活動時，應該考慮科學素養的各種面向和活動間的關聯性，讓教學活動可以涵括學生的各種科學素養能力，並適時的結合相關領域的內容，讓學生可以做橫向的連結，增加教學內容的豐富性。

(22)

兩位學者對於課室內科學素養的培養，分別指出教學者在教學現場與教學活動設計上必須注意的面向。因此，在本研究中，研究者將會依據兩位學者提供的意見做為教學活動規劃之參考。

肆、科學素養評量之探討

教育部（2003b）九年一貫低年級「自然與生活科技學習領域」所培養之國民科學與科技素養分為六個能力要項，分別是：過程技能、科學與技術認知、科學本質、科學態度、思考智能和科學應用。陳文典（2003）在其科學素養的評量項目中提到：把「科學應用」納入「思考智能」，「設計與製作」納入「知識認知」，

「科學本質」納入「科學態度」之中，再把「傳達」由「過程技能」項目中分出來獨立觀察。陳文典先生將原本的六個能力要項整理成五個評量項目，下表 2-1 是研究者整理出陳文典先生提出的「科學素養評量項目」與九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」之間的關係：

表 2-1：陳文典先生提出的「科學素養評量項目」與九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」之間的關係

科學素養評量項目

內容低年級「科學與科技素養能力指標」

內容

知識認知 ◎ 知道、理解及運用科學概念

◎ 會操作儀器及有製作的技術

◎ 科技發展

◎ 有設計及製作技術

◎ 認知層次（2-1-1-1、2-1-1-2）

◎ 認識常見的動植物（2-1-2-1）

◎ 現象及現象變化的觀察（2-1-3-1、

2-1-3-2）

◎ 認識家用的科技產品過程技能 ◎ 觀察

◎ 比較分類

◎ 組織關聯

◎ 研判推斷

◎ 觀察（1-1-1-1、1-1-1-2）

◎ 比較與分類（1-1-2-1、1-1-2-2）

◎ 組織與關聯（1-1-3-1、1-1-3-2）

◎ 歸納與判斷（1-1-4-1、1-1-4-2）

思考智能 ◎ 綜合統整

◎ 演藝推論

◎ 批判創造

◎ 解決問題

◎ 知識、技術的應用

◎ 科學方法及思考習慣的運用

◎ 創造思考（6-1-1-1、6-1-1-2）

◎ 解決問題（6-1-2-1、6-1-2-2、6-1-2-3）

◎ 科學應用（7-1-0-1、7-1-0-2）

科學態度 ◎ 投注與熱忱

◎ 細心及切實

◎ 科學本質的體認

◎ 科學本質（3-1-0-1、3-1-0-2）

◎ 喜歡探討（5-1-1-1、5-1-1-2）

傳達 ◎溝通表達 ◎ 傳達（1-1-5-1、1-1-5-2、1-1-5-3）

(23)

研究者從表 2-1 中發現，陳文典先生「科學素養的評量項目」內容與低年級「科學與科技素養能力指標」內容間存有差異，是在規劃設計本研究「科學素養評量表」時，研究者是以陳文典先生的五個評量項目為主，而評量細目則是融合了陳文典先生及九年一貫低年級「科學與科技素養能力指標」的理念，在建構上可分成四個面向：

一、以低年級「科學與科技素養能力指標」內容中的次能力項目作為評量細目，

如：觀察、解決問題…等。

二、把低年級「科學與科技素養能力指標」次能力項目下的能力指標內容作為評量的細目，如運用現成的表格或圖表…等。

三、以陳文典先生五個評量項目下的內容解說作為評量的細目，如知道、理解及運用科學概念…等。

四、陳文典先生及低年級「科學與科技素養能力指標」提起的內容中，有些意涵研究者無法做清楚的解讀就不予考慮列入並進行修改，如會操作儀器及有製作的技術…等。

研究者將上述的內容整理成表 2-2，將此表做為本研究主題教學活動的評量工具。

表 2-2：本研究主要的「科學素養評量項目與評量細目」

評量項目評量細目備註

□知道、理解及運用科學概念第三面向

□有製作的技術第四面向

知識認知

□運用現成的表格或圖表第二面向

□觀察第一面向

□比較與分類第一面向

□組織與關連第一面向

過程技能

□歸納與判斷第一面向

□批判能力第二面向

□創造力第一面向

思考智能

□解決問題第一面向

□喜歡探討第一面向

科學精神

□科學本質的體認第三面向

傳達 □ 運用適當的語彙表達第二面向

(24)

第二節探究教學研究

教育部（2003b）在自然與生活科技學習領域的基本理念中提到：

學習科學，讓我們學會如何去進行探究活動：學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實驗或實地觀察的方式去進行學習，使我們獲得處理事物、解決問題的能力；

也了解到探究過程中，細心、耐心與切實的重要性。（p.19）

可見課室內自然與生活科技領域的學習應以探究的方式進行，才能讓學生學會科學與技術的精神和素養。國外科學素養的相關文獻中也指出科學知識與科學技術的產生需依賴探討的歷程（Carin & Sund, 1989;National Science Teachers Association, 1970）。在培養學生的科學素養過程中，教學者如果能應用探究教學法於生活課程中，讓學生經常從事科學性的探討活動，將能協助學生增進心智運作的能力，及能應用探究方法解決問題的能力。

劉宏文（2002）指出探究式導向的教學，是以學生的探究活動為中心，經由問題解決的過程，一方面讓學生體會科學探究的經驗，學習到科學的過程與技能；另一方面，探究的主題可以打破學門的藩籬，讓學生探究自己有興趣的問題，

在真實的科學活動中建構、理解科學知識。研究者在閱讀探究教學研究的相關文獻中發現，會有「探究」與「科學性的探究」兩種名詞出現，到底探究與科學性的探究有和異同？以下就對探究（Inguiry）與科學性的探究（Scientific Inguiry）

進行討論。

壹、探究（Inguiry）

Bruner（1966）曾說：「教導一個學生不在增加那個學科的知識，而在使兒

童像數學家一樣地學習數學，像歷史家一樣去思考，以參與獲得知識的過程。兒童不應僅是知識的接受者，而是主動的探究者。」（引自王美芬和熊召弟，2004，

(25)

P.110）這和傳統的講述法不同，學生在學習上應該扮演著主動參與、探究的角色，而不是教學者灌輸知識給學生。

歐陽鍾仁（1987）指出探究學習是學生主動參與獲得知識的過程，探究教學有四個特徵，即學生經由探究而學得科學知識；培養學生所需探究的能力；學生建構自己的概念體系；學生有積極的態度和強烈的意願。王美芬和熊召弟（2004）

認為探究就是尋找問題和解決問題的過程。

葉安琦（2005）認為教學中教學者可以引發學生對一些現象或事情的看法與問題，此為學生的問題表徵，學生的問題表徵和其舊知識、經驗有關，教師經由發展學生的問題表徵才能幫助學生經歷完整的探究歷程。要激發學生探究能力必需要先呈現「現象」而非先呈現「問題」，杜威強調「思考的產生乃起於困惑與疑難的情境」，因此教學者要挑起學生的疑惑，使之主動發現問題，把教學情境轉換成問題解決的歷程。

綜合以上論點，研究者發現探究強調學生主動積極參與尋找問題和解決問題的歷程。

貳、科學性的探究（Scientific Inguiry）

Halpern（1984）指出科學探究不同於問題解決，它的目的是在解釋與預測，

而非僅是發現正確的答案（引自葉安琦，2005）。它主要是朝向理解事物如何運作以及如何使用此理解來預測現象，科學性的探究重視的是思索、闡述問題的能力與知識獲得的歷程而不是結果與答案。

1990 年美國 Project 2061 出版的「Science for All American」中，提到科學性

的探究內涵為：

一、各種的科學定律都是來自於驗證、假設和理論的使用及邏輯思考方法等等。

二、科學需要驗證。

三、科學結合邏輯和想像力。

四、科學可用來解釋和預測。

(26)

五、科學家嘗試去定義和避免偏見。

六、科學不是獨裁專制的。

並於 1993 年出版的「Beachmarks for Science Literacy」，針對國小二年級以下的學生，指出他們對於科學性的探究應該知道：

一、人們藉由從生活週遭仔細地觀察，可以學到東西；有時也可以經由操作和記下發生的事情，學到更多東西。

二、善用溫度計、放大鏡、尺或天秤等工具，常常可以得到更多訊息。

三、在科學上儘可能精確地描述事情是很重要的，因為能促使人們比較自己與別人的觀察。

四、當人們對相同的事情給予不同的描述時，較好的方法是去做新的觀察，而不是去爭論誰對誰錯。

美國科學教育標準（NRC , 1996）也提出 K-4 年級的學生在科學即探究

（Science as Inguiry）的內涵標準：

一、需要科學性的探究的能力。

（一）能從環境中的物體、有機體和事件中提問。

（二）計畫和執行一個簡單的調查。

（三）使用簡單的工具和設備去收集資料和擴展理解力。

（四）使用資料去建立一個合理的解釋。

（五）和別人溝通自己的調查結果和解釋。

二、能理解科學性的探究。

（一）科學的調查包括提問和解決問題，並將結果和其他已被世界承認的科學家做比較。

（二）科學家會依發現的問題使用不同種類的調查方法，有描述物體、有機體和事件；做分類或做實驗。

(27)

（三）簡單的科學儀器如放大鏡、溫度計和尺等比科學家憑自己的理解提供更多的資訊。

（四）科學家們使用觀察（驗證）和已經知道的科學知識來形成解釋。好的解釋要從調查中獲得驗證。

（五）科學家們要公開發表研究結果，促使人們能延用這些調查方法。

（六）科學家們能評論和提問其他科學家的研究結果。

根據以上文獻，研究者發現不管是探究或科學性的探究，都是強調對問題的理解與主動解決問題的能力。但科學性的探究更強調對現象的解釋與預測及驗證的能力，且對不同的年級學生會有不同的標準。對於低年級以下的學生，其科學性的探究內涵較重視學生對生活週遭的敏銳觀察，能善用工具，並訓練學生對事物能做精確地描述，而不要求低年級的學生具備預測與驗證的能力。此內涵與九年一貫自然與生活科技領域的科學素養能力指標相符，可見科學素養能力的培養需依賴探究的方法來達成。

參、科學課室內的探究教學研究

Crawford（2000）指出吸引學生參與探究教學的成效可追溯到杜威，相信學生從活動中學習，透過真實世界解決問題和與別人討論來延伸經驗。以下就針對科學課室內的探究教學方法來討論，依據文獻資料，研究者進行探究教學研究時，偏重於兩個面向，一個是教學法的研究（譬如：發現探究式教學法）；一個是教學模式的研究（譬如：過程探究模式）。

綜合整理探究教學方法的相關文獻，研究者歸納為八個研究方法，各方法的重要說明分析，如下表 2-3：

(28)

表 2-3：八種探究教學方法分析

研究方法定義評析

1.發現探究式教學法（Inquiry by Discovery）

Karplus 和 Thie（1967）提出

「學習環理論」，認為學習有「探索」、「發明」和「發現」三個階段。

其基本精神強調學生透過親自探索、操作、鍛鍊科學思考和過程技能，建構自己的概念。

2.理性探究式教學法（Rational Inquiry ）

王美芬和熊召弟（2004）提出「理性探究式教學法」，教學者提供一個情境讓學生探索，經由師生共同討論，讓學生運用推理方式進行，發展學生的概念形成。

這種教學法強調教學者的發問技巧，宜以發散式問題，誘導學生討論，很適合用在低年級的教學，能激勵學生天馬行空的想像力。

3.實驗式探究教學法（ Inquiry by Experimentation ）

王美芬和熊召弟（2004）指出「實驗式探究教學法」需根據具體擬定的實驗計畫步驟進行操作，步驟為：發現問題→指出變因→形成假設→設計實驗→驗證假設。

學生在整個探究過程中，需用到較複雜的過程能力，此教學法不適用於低年級。

4.主動探究模式（Inquiry Training Model）

由美國教育學家 Suchmann 所提出，分五個階段：提示問題

→確認問題→實驗驗證→建立理論→評量。過程中，教學者要鼓勵學生發問，且要用完整的句子描述所見之物與各種問題；老師只回答「是」與「不是」，讓學生自己建構完整的概念。

此教學模式較不適用於低年級學生，要低年級學生用完整的句子描述所見之物對表達能力較差的學生有問題；且低年級學生面對問題時，教學者必須給於提示，

適時引導學生思考。

(29)

研究方法定義評析 5.過程探究模式（Process

Inquiry Model）

由 Schwab 所提出，分五個階段：觀察現象→提出假設→設立控制變因→驗證操作→推廣。

強調學生能應用科學家探討科學的方法來學習自然科學，認為教材內容和過程方法同等重要；教學者要培養並維持學生活潑的探討氣氛，並適時給予協助。

在實施步驟上和實驗式探究教學法一樣，強調科學家探討科學的過程方法，較不適用低年級學生。對低年級學生來講，教學者能給予學生一個活潑的探究環境和提供適時的協助，是很重要的。

6.概念達成模式（Concept Attainment Model）

此模式是由 Brunner 所提出：概念達成有三個教學階段：

提示正或負例的數據指認概念給學生→決定屬性的概念定義或定理法則→檢驗達成之概念是否正確。強調分類的概念，認為學生要了解環境中複雜的事物，最好的方法就是分類。

此模式適用於低年級學生，在低年級的科學素養能力指標中，很強調學生對事物的分類能力，且低年級的教材中，也有要讓學生將事物做分類的內容，學生通常會從生活經驗中去尋找分類的依據。

7.組織因子探究模式（Advance Organizer Model）

此理論根據 Ausubel 的「有意義的學習」理論而來，有三個階段：提示組織因子（學習目標、

舊經驗、概念等）→提供更為細目、仔細、具體的學習材料→加強認知結構。強調學生的認知結構及先備經驗、起點行為。此種教學模式學生不必用科學方法來解決問題，適用於抽象、實驗過程太複雜或無法實驗的課程。

此教學模式適用於低年級學生，教學者通常爲了引起學生的學習動機，而將教學情境與學生的生活經驗做連結，此時學生已有初步概念，再讓學生從不同角度觀察或思索以調適新知，納入個人的認知結構。

(30)

研究方法定義評析 8.結構性科學探討教學模式由鐘聖校（1990）年提出，

分為兩階段：產生問題到確認問題，提出假設到寫出實驗設計→

依實驗設計執行驗證。主要是綜合的運用多種過程技能進行探究，且必須結合科學理論假設進行探討。尊重兒童的研究興趣及先備概念，避免認知衝突，因而有助於錯誤概念的轉化。

此模式較不適用低年級學生，低年級學生具備較少的過程技能，而且正值養成能力的階段，因此無法綜合的運用多種過程技能來進行探究，驗證假設。值得讓教學者深思的是，不管採用怎樣的教學方法，都應尊重兒童的研究興趣及先備概念。

（資料來源：鍾聖校，2002；王美芬和熊召弟，2004；張新仁主編，2004；Suchman, 1964；Karplus, & Thier, 1967）

由表 2-1 資料：研究者發現各種教學方法間的共同性為：（一）讓學生親自動手操作，建立概念。（二）鼓勵學生能主動提出問題，解釋現象。（三）教學者應以學生為學習主體，培養學生活潑的探討氣氛。（四）教學者應尊重學生的研究興趣和先備經驗。差異性則為：（一）各種教學方法，適合不同年級的學生。（二）

各種教學方法，教學者扮演的角色不同，有些需要教學者完全參與，有些只需要部份參與，Crawford（2000）指出在真實的探究教學活動中，教學者的角色比協助者（ facilitator ）或引導著（ guider ）的角色更為複雜，教學者參與

（teacher-involvement）的程度（level）並非固定的，會前前後後的移動，而且在探究教學時達到最大。（三）各種教學方法，學生參與的程度也不一樣，有些需要讓學生完全參與探究過程，有些只需要讓學生部份參與探究過程。

Keys 和 Bryan（2001）指出因教學者知識、學生年齡和其語言能力等差異，

必須用不同的探究教學法來適應不同的教學場景。研究者研究的對象為低年級的學生，低年級康軒版的生活課程教材內容較少設計實驗課程，大部份內容以觀察、描述、推論、操作與體驗等活動為主。因此研究者依據本研究研究對象、教

(31)

材內容、教學情境、教學理念和教學目標，將表 2-3 的各種探究教學方法內容做整理，建立一套教學者適合在低年級教學現場使用的探究教學模式，協助研究者設計教學活動，此教學模式為一個動態模式，將會依不同的教學活動做修正，也會視學生的學習狀況做調整；而且研究者實施的主題教學活動，在每一個主題下會有數個不同的學習目標，為了協助學生達成每個學習目標，此探究教學模式是可以交替來回循環的；教學者引導學生探究的過程分為十個重要的階段，有些階段是橫向並行，有些階段是縱向進行，內容概述如下：（一）引起動機，提高學生的學習動力與注意力。（二）提供情境，讓學生能身楚學習的環境，融入教學。

（三）提出發散式問題，刺激學生利用既有的概念去思考與討論。（四）觀察階段，訓練學生敏銳的觀察力，察覺現象變化。（五）確認問題，讓學生依據情境或問題，利用先備概念嘗試去做推論或判斷。（六）思考階段，對於不能實際操作的活動，培養學生利用過程技能（心智運作能力）去處理問題。（七）實際操作，讓學生練習、動手操作，進行探討活動，從真實體驗中找尋答案。（八）解釋現象，訓練學生用完整的語句或現有的表格、圖表來描述、呈現得到的事實真相。（九）概念形成、協助學生釐清觀念，介紹並說明新的概念或名詞。（十）概念應用，引導並鼓勵學生將新的概念、名詞或思考方式運用於問題的解決。以上十個階段整理如下圖 2-1：

圖 2-1：本研究之探究教學模式

引起動機

提供情境提出發散式問題

觀察階段確認問題

解釋現象

思考階段實驗操作

概念應用概念形成

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肆、探究教學法之應用

教學者唯有在充裕的教學計畫下，才能熟練的引導學生進行探究活動，並讓學生從情境中發現問題，產生動機，引發學生的創意與思考，培養學生的探究能力。在準備教學計畫前，教學者需要清楚知道實施探究教學法需具備哪些知識或注意哪些環節，才能讓教學活動順利的進行，讓學習者達到最大的學習效果。

洪振方（2003）提出現階段科學教育工作者思考的重點，在於如何佈局以建置合適的探究學習環境從而引領學生進行探究活動？如何佈題以激發學生在探究活動中思索問題和解決問題？如何培養學生在知識的創造過程中(即探究活動與問題解決過程)，精煉批判思考與創造思考？以及如何在探究結果的交流中淬勵學生的論證與表達的能力。國內外一些學者（王鳳敏，2003；魏明通，2004；

Crawford，2000；Keys&Bryan，2001）的研究，認為實施探究教學的過程中，教學者須具備：（一）豐富的學科知識。（二）對科學本質有深入的認識。（三）了解學生的先備經驗。（四）有充裕的教學計畫；才能在面對學生千奇百怪的問題時，協助學生釐清問題，順利地引導學生思考，給予關鍵性的提示，幫助學生建立概念。且教學者與學生相處時應：（一）尊重學生的多元智慧與想法。（二）給學生一個開放、非制式且多元的學習環境，讓學生能盡情的發揮創意。

Cusin, Dembrow 和 Molldrem-Shamel（1997）指出探究活動開始於學生的興趣，而不應是一個大型計畫（major project），教學者不要一開始就企圖改變所有教學的細節，而是評估教學活動中，哪一個是最迫切的、承受最大障礙的因素，

先做改變，再一次一次做修正動作；且教學者必須比學生更敏銳的去評估教學活動設計在時間、環境及資源取用上的可行性；在探究過程的資料收集上，一定包含成功與失敗的資料，要知道探究不可能都只是成功的，對於失敗資料的收集，

教學者更要促進學生的反思與後設認知的建立；最後須知探究的最終應包含教學者對整個研究過程的綜合整理、反思和對未來探究的計畫，想一想，怎麼做的？

如何做到的？為什麼這麼做？未來的研究應如何執行？

(33)

其實實施探究教學法並非能完全的達到教學者的需求，而是要審慎面對、評估過程中遇到的問題，學會判斷，從反思中做修正改變，除了讓研究者在設計教學活動時能更順利執行外，也可以做為未來教學活動的借鏡，這也是研究者從事行動研究上的一個優勢。

(34)

第三節國內低年級「自然與生活科技領域」內涵

本節將針對九年一貫低年級「自然與生活科技領域」所應習得之「科學與科技素養」能力指標、低年級「自然與生活科技領域分段能力指標」與「十大基本能力」之關係，二部份做整理。

壹、科學與科技素養能力指標

「科學與科技素養之能力指標」中（教育部，2003a），詳列學生在國民中小學自然與生活科技課程學習各階段所應習得之能力指標。研究者將其中有關小學低年級「科學與科技素養」之能力指標，整理如下表 2-4：

【編碼說明一】將「科學與科技素養」的能力要項編序分類如下：

1.過程技能 2.科學與技術認知 3.科學本質 4.科技的發展 5.科學態度 6.思考智能 7.科學應用 8.設計與製作

（＊第 4 和第 8 能力要項低年級尚未出現）

【編碼說明二】在下列「a-b-c-d」的編號中：

「a」代表主項目序號，即能力要項。

「b」學習階段序號：1 代表第一階段一、二年級、2 代表第二階段三、四年級、3 代表第三階段五、六年級、4 代表第四階段七、八、九年級。

「c」代表次項目序號，依次為觀察、比較與分類、組織與關聯、

歸納與推斷和傳達等，若未分項，則以 0 代表之。

「d」代表流水號。

表 2-4：科學與科技素養之能力指標

1.過程技能

（1）觀察

1-1-1-1 運用五官觀察物體的特徵（如顏色、敲擊聲、氣味、輕重…）。

1-1-1-2 察覺物體有些屬性會因某些變因改變而發生變化（如溫度升高時冰會熔化）。

(35)

（2）比較與分類

1-1-2-1 依特徵或屬性，將事情歸類（如大小、明暗…）。

1-1-2-2 比較圖樣或實物，辨識相異處，說出共同處（如兩棵樹雖大小不同，但同屬一種）。

（3）組織與關聯

1-1-3-1 由系列的觀測資料，說出一個變動的事件（如豆子成長的過程）。

1-1-3-2 將對情境的多樣觀察，組合完成一個有意義的事件（如風太大了，葉子掉滿地，

木板被吹倒了…）。

（4）歸納與判斷

1-1-4-1 察覺事出有因，且能感覺到它有因果關係。

1-1-4-2 察覺若情境相同、方法相同，得到的結果就應相似或相同。

（5）傳達

1-1-5-1 學習運用合適的語彙，來表達所觀察到的事物（例如水的冷熱能用燙燙的、熱熱的、溫溫的、涼涼的、冰冰的來形容）。

1-1-5-2 嘗試由別人對事物特徵的描述，知曉事物。

1-1-5-3 養成注意週遭訊息做適切反應的習慣。

2.科學與技術認知

（1）認知層次

2-1-1-1 運用五官觀察自然現象，察覺各種自然現象的狀態與狀態變化。用適當的語彙來描述所見所聞。運用現成的表格、圖表來表達觀察的資料。

2-1-1-2 察覺到每種狀態的變化常是由一些原因所促成的，並練習如何去操作和進行探討活動。

（2）認識常見的動物、植物

2-1-2-1 選定某一（或某一類）植物和動物，做持續性的觀察、並學習登錄其間發生的大事件。觀察植物會生長，察覺不同植物各具特徵，可資辨認。注意到植物生長需要土地、陽光及水分等良好的環境。察覺動物如何覓食、吃什麼、做什麼活動，成長時身體型態的改變等。

（3）現象及現象變化的觀察

2-1-3-1 觀察現象的改變（如天氣變化、物體狀態的改變），察覺現象的改變必有其原因。

2-1-3-2 製作各種不同的玩具，體會「力」有多種，力可使物體動起來，或使物體振動發出聲音。

（4）認識家用的科技產品

2-1-4-1 認識與使用日常家用產品（含傳播設備、交通工具、安全設備）。

(36)

3.科學本質

3-1-0-1 能依照自己所觀察到的現象說出來。

3-1-0-2 相信每個人只要能仔細觀察，常可有新奇的發現。

5.科學的態度

（1）喜歡探討

5-1-1-1 喜歡探討，感受發現的樂趣。

5-1-1-2 喜歡將自己的構想，動手實作出來，以成品來表現。

6.思考智能

（1）創作思考

6-1-1-1 察覺自己對很多事務也有自己的想法，它們有時也很管用。

6-1-1-2 培養將自己的構想動手實作出來，以成品表現的習慣。

（2）解決問題

6-1-2-1 養成動手做的習慣，察覺自己也可以處理很多事。

6-1-2-2 學習安排工作步驟。

6-1-2-3 學習如何分配工作，如何與人合作完成一件事情。

7.科學應用

7-1-0-1 學習安排工作，有條理的做事。

7-1-0-2 學習操作各種簡單儀器。

貳、十大基本能力

「科學與科技素養分段能力指標與十大基本能力」之關係中（教育部，2003a），是希望藉由科學與科技素養的提升，以促進學生基本能力的培養。研究者發現低年級十大基本能力對應的科學與科技素養分段能力指標中，有些是中高年級或國中的階段能力指標，研究者將其反白，說明於表格下方，並將此能力指標作為參考，搭配學生能力融入教學活動設計。相關內容整理如下表 2-5：

【編碼說明一】：低年級十大基本能力指標編碼列於左側，相應「科學與科技素養」各項分段能力指標編碼列於右測。

(37)

【編碼說明二】：十大基本能力指標之編碼，1 分別代表學習第 1 階段，為低年級。英文字母代表流水號。

表 2-5：科學與科技素養分段能力指標與十大基本能力

1.「了解自我與發展潛能」在低年級學習階段之能力指標 1a 樂於和同學一起工作一起遊戲。

1b 能依遊戲規則，扮演自己的角色。

（5-1-1-2）、（6-1-1-1）、（6-1-1-2）、

（6-1-2-1）

2.「欣賞表現與創新」在低年級學習階段之能力指標 1a 察覺小動物、小花小草的可愛。

1b 樂於把心中所想的圖樣描繪出來，動手摺疊出來。

（5-1-1-1）、（5-1-1-2）、（6-1-1-2）

3.「生涯規劃與終生學習」在低年級學習階段之能力指標 1a 察覺生活週遭常有令人驚奇的事務發生。

1b 喜愛探討與詢問究竟。

（5-1-1-1）、（6-1-2-1）

4.「表達、溝通與分享」在低年級學習階段之能力指標 1a 學習運用合適的辭彙語法表達事物的特徵。

1b 知道由圖畫，或別人的陳述中，可獲得許多資訊。

（1-1-1-1）、（1-1-1-2）、（1-1-5-1）、

（1-1-5-2）、（1-1-5-3）、（3-1-0-1）、

（8-4-0-1）

【＊ 8-4-0-1 閱讀組合圖及產品說明書。屬於第四階段七、八、九年級】

5.「尊重、關懷與團隊合作」在低年級學習階段之能力指標 1a 能因友善和喜愛，關懷別人的感受。

1b 能參與團體活動，分擔責任，分享榮耀。

（6-1-2-3）

6.「文化學習與國際了解」在低年級學習階段之能力指標

(38)

1a 察覺即使目標一樣，並非每個人的做法及想法會一樣。

1b 能和別人討論不同的想法和方法，相互了解，選擇最適合的。

（5-4-1-2）

【＊ 5-4-1-2 養成求真求實的處世態度，不偏頗採證，持平審視爭議。屬於第四階段七、八、九年級】

7.「規劃、組織與實踐」在低年級學習階段之能力指標 1a 學習安排工作的步驟。

1b 學習分攤工作，合作完成一件事。

（1-1-2-1）、（1-1-2-2）、（6-1-2-2）、

（7-1-0-1）、（8-4-0-4）

【＊ 8-4-0-4 設計解決問題的步驟。屬於第四階段七、八、九年級】

8.「運用科技與資訊」在低年級學習階段之能力指標 1a 養成善用五官觀察，獲得資訊的習慣。

1b 學習操作各種簡單儀器。

（7-1-0-1）、（7-1-0-2）

9.「主動探索與研究」在低年級學習階段之能力指標 1a 察覺很多事情，若多觀察一些，多想一些，會更有趣味。

1b 察覺多了解事情再來做，常可以做得比較好。

（1-1-1-2）、（1-1-2-1）、（1-1-2-2）、

（1-1-3-1）、（1-1-3-2）、（1-1-4-1）、

（1-1-4-2）、（3-1-0-2）、（4-3-1-1）

【＊ 4-3-1-1 認識科技的分類。屬於第三階段五、六年級】

10.「獨立思考與解決問題」在低年級學習階段之能力指標 1a 養成動手做的習慣，察覺自己可以處理很多事。

1b 察覺自己對很多事務也有自己的想法，它們也很管用。

（1-1-3-2）、（1-1-4-2）、（6-1-1-2）、

（6-1-2-1）、（6-1-2-2）、（6-1-2-3）

（註：反白部分是中高年級或國中的階段能力指標）

(39)

參、「科學與科技素養能力指標」與「十大基本能力」內涵整理

九年一貫課程的終極目標就是引導學生達成「十大基本能力」，從前文中我們可以發現十大基本能力的達成必須仰賴「科學與科技素養能力指標」的提示為基準，才能逐步實現與達成，而科學與科技素養的增進，也等同於促進課程目標

「十大基本能力」的培養；可見科學素養的培養是貫徹課程目標與提升學生能力所不可忽視的重要一環。

研究者在閱讀以上資料時，發現低年級的「科學與科技素養能力指標」內涵上有許多相互涵括、互相影響的地方：如「科學與技術認知」的能力指標 2-1-1-1 中提到「運用五官觀察自然現象，察覺各種自然現象的狀態與狀態變化。用適當的語彙來描述所見所聞。運用現成的表格、圖表來表達觀察的資料。」此能力指標中運用到「過程技能」中的觀察與傳達的能力，可見欲達到「科學與技術認知」

的部份能力，必須以「過程技能」的能力為基礎，它們之間的關係是縱向與橫向層層牽連的；誠如陳文典（2003）指出在解析「科學素養」時，發現「沒有那一項的能力不需要其他項能力的支持而可以孤立存在」。

「十大基本能力」對應的「科學與科技素養能力指標」內涵中，研究者試著去做分析與比較，發現「十大基本能力」偏重科學過程、科學態度和科學應用三方面，較忽略科學概念的部分，如果教學者對「科學與科技素養能力指標」有更深入的了解，就能兼具科學過程、科學概念、科學態度和科學應用四個面向。

(40)

第四節國外科學素養相關研究探討

在第三節文獻中，呈現九年一貫低年級生活課程的六個「科學與科技素養能力要項」，每一個能力要項又分出數個能力指標，並逐條做簡略的說明，讓教學者可依指標設計教學活動，提升學生的科學素養；本節次針對國外相關之科學素養能力研究文獻做討論，並對應國內低年級科學素養能力指標以形塑本研究的範

疇。

壹、素養技能（Literacy Skills）

Carrier（2005）認為科學素養目標注重在科學學習上所有學生都能有效參與的素養技能；他們包括的素養技能是需要去閱讀、書寫和口語表達相關的科學概念與法則，而且參與整個課室環境或團體活動中的科學活動；這些目標都是以科學課程的科學內容為基礎，包括的不只是科學的語彙，還有有效地閱讀、書寫、

聽和做筆記。從這段文字中，研究者發現Carrier認為的科學素養目標是要培養學生有關科學的素養技能，而素養技能包含閱讀、口語表達、書寫、聽、和做筆記五項能力；研究者覺得低年級學生現階段可以培養的能力為閱讀、口語表達和聽三項能力，其中聽和閱讀的能力就是九年一貫低年級生活課程「科學與科技素養能力指標」過程技能中的傳達能力，而閱讀的能力在九年一貫低年級生活課程「科學與科技素養能力指標」中並未提到，建議教學者也可以把這項能力納入教學目標中。

貳、科學對話（Science Talk）

Rutherford 和 Ahlgren（1990）指出目前的科學教育改革強調科學思考習慣

（habits of mind）的重要，而且這樣的習慣仰賴能清楚表達對科學的理解方法。

E1-Hindi（2003）認為如果學生要建構自己對科學的理解，那科學對話（science talk）

對學習科學是極其重要的，當學生看到科學概念，他們可以自己推理驗證出來。

(41)

Palincsar, Anderson 和 David〈1993〉強調對話科學（talking science）的重要，認為可以藉著表達概念和與人互相溝通想法的關係中理解科學，教導學生可以使用某些特殊的語言來表達想法。對話科學能訓練學生對事物或現象的表達能力，讓學生在邊說邊思考的狀況下，逐漸理解科學；除了能表達自己的想法外，也可以與同學、老師互動討論，一來一往間漸漸澄清自己的觀念與想法；而且這樣的方式也能培養學生科學思考的習慣。對話科學（talking science）之內涵和九年一貫生活課程低年級「科學與科技素養能力指標」過程技能中的傳達能力相似，只是對話科學除了強調用合適的語言表達想法外，也非常的重視與人相互間的對話；

因此教學者在訓練學生的傳達能力時，可以鼓勵其他學生適時表達自己的看法，

除了可以培養學生的批判能力外，也可以讓同儕間產生互動，搭起對話的橋樑。

Klein〈2006〉提出科學素養教育經由幫助學生的過程中連結了課本上的科學內容與學生認知上的差異；在一個模糊的認知結構上建立了一個基本的概念，並且經由知識的操作達到一個有效的推理，藉由口語表達和敘述性的語言來建立書寫的解釋與討論。可見，精準的口語表達和敘述性的語言可以訓練學生的書寫能力，讓學生得以讓解釋並與人討論自己的推理結果；當學生具備說與寫的能力時，就能讓整個科學過程更加順利的運作與進行。口語的表達能力是學生書寫能力的基礎，雖然低年級的學生對於傳達能力的要求只到聽、說和利用圖表表達觀念結果的階段，但唯有紮實的訓練學生說的能力才能相對地提升學生的書寫能力。

當教學者在課室內實施培養學生的表達能力活動時，應該注意哪些事項呢？

Gallas（1995）認為應該以學生為中心的討論，讓學生主導對話，教師負責聆聽，

這樣的對話科學（science talks）才可以讓學生建構自己的科學理論發展。E1-Hindi

（2003）覺得真正的科學學習是讓學生在課室內擁有發言的機會，能提出問題，

清楚描述自己的觀察而且能公佈自己的發現結果。因此，教學者在課室內首要之急應該是鼓勵學生發言，訓練學生能清楚的陳述問題和觀察、發現與實驗的結果；接者，讓學生開始與同學對話，代替教學者解答的位置，相互質疑、批判，

國小低年級學童科學素養培養之教學研究

國立台東大學教育研究所 碩士論文

指導教授：熊同鑫 先生