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1、STS教学对国小学生科学本质观与学习动机之研究STS教學對國小學生科學本質觀與學習動機之研究鄭可偉黃萬居台北市立師範學院科學教育研究所（投稿日期：90年10月8日；修正日期：90年11月15日；接受日期：90年11月20日）回2001專刊目錄一、 研究背景與目的欣逢e世代的來臨，科學與科技的重大變革讓人類的許多夢想成真，知識經濟已經成為社會發展的主流。科學和技學的發展是主導人類社會變遷和文明進步的主要因素之一（黃萬居，1999a）。1996年聯合國教科文組織（UNESCO）所出版的學習：內在的財富（Learning: the Treasure Within）一書中即明白的指出未來人類學習的四大
2、主流：學習理解（Learning to know）、學習做事（Learning to do）、學習共同生活（Learning to live together）、學習發展（Learning to be ）（教育部，1998）。因此教學的意義，已經不再是知識的傳輸，而是在指導學生學習如何學習（王美芬、熊召弟，1995）。教育部（2001）在九年一貫自然與生活科技課程綱要中強調學習科學，指導孩子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，使學生獲得處理事務、解決問題的能力。瞭解到探究過程中細心、耐心與切實的重
3、要性。同時更強調科學與技術對人類生活的影響，培養學生使用和管理科學與技術的能力，以適應現代化的社會生活。國民教育九年一貫課程的實施，注重學生十大基本能力的養成，所以STS（Science/Technology/Society）的理念即為九年一貫課程教學目標之一。然而，傳統的自然科學教學，只著重知識記憶的學習，而忽略了過程技能、科學態度、科學應用、科學本質、科學創造力的學習。因此，傳統教育所培育出來的孩子，常常只是造就出了一群只會記憶、背誦，應付升學考試的機器，而與實際生活脫節。因此，如何透過科學教育的革新，激發孩子主動探索與研究的精神，運用科技與資訊，培養獨立思考與解決問題的能力，乃為當前科學
4、教育的重要課題。危機就是轉機，更是改革的契機。新世紀是科學教育追求新願景的重要時刻，前瞻性的教育策劃與卓越的教學品質，將是教育改革成功的關鍵。面對知識經濟和數位時代的挑戰，近年來，科學教育的改革著重在社會與科技的議題，STS教學的理念已經被愈來愈多的科學教育研究者、教師所認同（Bybee, 1991; Rubba, 1987）。STS重視社會的議題，強調科學教育與科技、社會契合，著重情境學習，使學生所學到的科學能應用到實際的生活情境，進而培養學生價值判斷、解決問題的能力。因此STS的目標為培育具有高層次思考和創造能力等科學素養之現代公民（黃萬居，1999a）。美國科學教師協會（National
5、 Science Teacher Association, NSTA）於1982年提出：1980年代科學教育的目標在於發展具有科學素養的公民（NSTA, 1982）。1989年美國科學促進協會（American Association for the Advancement of Science, AAAS）所提出的2061計畫：美國科學全民化（Project 2061: Science for all Americans ）也強調培育具有科學素養的公民（AAAS, 1989）。1996年美國國家科學教育標準（National Science Education Standards）亦闡明每位
6、美國公民應具有正確的科學素養（NRC, 1996）。2001年國內九年一貫自然與生活科技課程綱要更特別強調，自然科學的學習，在於提昇國民的科學素養。人類觀察自然，研究各種現象變化的道理，於是產生科學；同時為了適應環境、改善生活，於是有了技術、科技的發展。經由科學性的探究活動，自然科學的學習使學生獲得相關的知識與技能。同時，也由於經常依照科學方法從事探討與論證，養成了科學的思考習慣和運用科學知識與技能以解決問題的能力。長期從事科學性的探討活動，對於經由這種以探究方式建立的知識之本質將有所認識，養成提證據和講道理的處事習慣。在面對問題、處理問題時，持以好奇與積極的探討、瞭解及合理解決的態度，其知識
7、、見解、能力與態度即為科學素養。依科學素養的屬性和層次來分項，分為過程技能、科學與技術認知、科學本質、科技的發展、科學態度、思考智能、科學應用、設計與製作等八項（教育部，2001）。科學-技學-社會（STS）教育充分結合了科學素養與科技領域的學習，正符合了當前九年一貫科學課程改革的需求。科學素養最重要的特質在於充份瞭解科學本質，並且認識科學-技學-社會（STS）三者交互關係的影響（Collette & Chiappetta, 1989）。科學本質的內涵並非固定不變的，它的內涵會隨著哲學觀點的演變而呈現一種動態性的改變；科學哲學的觀點已由以往的邏輯實證主義，轉變為目前科教的主流建構主義（Lede
8、rman, 1996）。因此，透過STS教學活動讓學生瞭解科學知識形成、確認的過程，體認科學事業是人類社會、文化的活動、科學透過科技影響社會，兼具正確的科學本質觀與豐富的科學概念，對科學的學習有正面的意義。在教學的歷程中，學習動機扮演著極為重要的角色，也是影響學習成效的重要因素。林寶山（1990）指出影響學生學習動機的因素頗多，包括學校、學生、教師、課程教材及校外各種因素等。本研究期能將STS教學之理念融入國民小學自然科學教學，藉以探討STS教學對國民小學學生科學本質觀與學習動機之影響，以期提供國小科學教育改進之建議與參考。本研究主要目的為：(一)探討STS教學對國民小學學生科學本質觀的影響。
9、(二)探討STS教學對國民小學學生學習動機的影響。(三)探討學生對自然科學習的態度。(四)探討學生在STS教學過程中學習的反應。(五)探討研究者在STS教學歷程中的反省思考與改進。二、文獻探討Yager（1993）指出STS是將技學當作科學與社會之間的橋樑；以地方、全國或全球性與科學有關的社會問題來設計科學課程，讓學生對這些與科學有關的社會問題產生興趣及好奇心，而以科學態度、科學過程技能、科學概念、尋找解決問題之道，並運用於社會上。Yager（1996）指出STS促使學生以高程度的參與以及用他們自己的學習方式來學習，並且促使學生學習的態度以較正向的方式去發展。將此種理念應用在科學教育上，可發現
10、STS理念相當強調科學、技學和社會間的互動，及與人類生活經驗的關連。科學、技學、社會的科學教育，即是生活化的科學教育、科學教育生活化（王澄霞，1996。因此， STS教學是指教師所採用的教材生活化、議題社會化的原則，所進行的教學活動。亦即以學生日常生活中或社會上所發生的問題為主題，讓學生自己主動設計解決問題的學習策略；教師站在指導者的立場，指導學生學習。學生在探討此主題的活動過程中，很自然地學到科學知識、科學方法和科學態度（黃萬居，1999b）。科學本質觀之理論基礎主要為科學的哲學觀，科學哲學觀則深深的影響了科學教育的發展。科學本質的觀點並非固定不變，隨著時代的變遷而改變，因此科學本質的觀點是
11、動態性的（Lederman, 1996; Matthews, l996）。同一時代存在著多種不同的科學哲學觀（例如：邏輯實證論、否證論、科學歷史主義等），科學哲學觀點的演進使得科教學者對科學本質的看法也有所改變（Cleminson, 1990; Suchin, 1993）。Nussbaum（1989）將1950年代以前的邏輯實證主義視為傳統的科學哲學觀點；1950年代以後則視為新科學哲學觀點，尤其是以當今科學哲學思潮的主流建構主義，被視為當代的觀點。1989年美國科學促進會在2061計畫：美國科學全民化一書中（AAAS, 1989），綜合了科學教育學者對科學本質不同的詮釋，為科學本質的範疇界定
12、了三大領域：科學的世界觀、科學探究活動、科學事業。從科學本質觀的相關研究顯示，目前學生所持的科學本質觀普遍不足，而教師不能將本身對科學本質的瞭解轉化為對學生學習的幫助。科學教室是否可以反映科學本質是取決於科學教育者，因此科學教師有必須在教室中，設法提昇學生對於科學本質的瞭解與認知，以達成科學教育的總目標。從不少文獻中得知，欲激發孩子學習的動機，教師應瞭解孩子的需求，鼓勵學生自動、自發性的學習，創造成功的經驗，從學習中獲得滿足；營造開放的學習環境，給予充分的自主權，培養主動探索與研究的精神，STS運用合作學習的方式，即具備這種優點。利用異質小組成員，彼此以分工合作的精神，在討論、向他人解釋或詢問
13、中，達成彼此共同學習的目標黃萬居，1997。三、研究方法本研究採用質、量兼具的研究方法。以下分別為研究設計、研究對象、研究工具、實施程序及資料分析。並就此五部分加以說明：(一)研究設計本研究為準實驗研究設計，採所羅門四組設計（Solomon four-group design）實驗組、控制組前後測設計。實驗組E1、控制組C1實施前測；實驗組E1、實驗組E2實施STS教學作為實驗處理；四組皆實施後測，最後再比較四組的情形。設計有無前測的變項，藉此可探討前測是否會對後測產生影響。本研究設計如表1：表1研究設計表組別前測實驗處理教學期間後測實驗組E1Y1X1QY2實驗組E2X1QY2控制組C1Y1Q
14、Y2控制組C2QY2上表中各代號之意義，說明如下：X1：表示實驗組接受STS教學之實驗處理。Y1：表示實驗處理前實施的前測，包括科學本質觀問卷、自然科學習動機量表。Q ：表示實驗教學期間研究者為了檢驗教學是否符合STS教學理念，探討學生對自然科學習的心得與態度，所發展的自然科學習心得問卷文字敘述答題的理由、探討學生在STS教學過程中學習反應的晤談。Y2：表示實驗處理後實施的後測，亦即本研究中的科學本質觀問卷、自然科學習動機量表、自然科學習心得問卷。(二)研究對象本研究以台北縣樹林市某國民小學五年級學生為研究對象，研究樣本從五年級十二個班級中選取四班做為研究對象，隨機分派二班作為實驗組，由研究者
15、親自擔任該二班STS實驗教學教師；另二班作為控制組，控制組C1、控制組C2由同校另一位自然科教師擔任該班教學，該校自然科的一般教學多依照課本、教學指引進行教學。四組學生在實驗過程中，均未告知正在進行實驗教學，完全依照教學進度進行。本研究樣本採取原有班級編制，研究對象學校行政於五年級編班時即採用常態編班。為了進一步確定四組受試者在程度上的一致性，未進行實驗處理前，研究者以單因子變異數分析考驗四組學童在瑞文氏標準圖形推理測驗（SPM）（俞筱鈞，1994）的成績是否有顯著差異，考驗結果顯示，四組學生的推理能力沒有顯著的差異存在，可視為同質。(三)研究工具本研究採用的實徵研究工具有科學本質觀問卷、自然科學習動機量表、自然科學習心得問卷三種，並以自然科學習心得問卷文字敘述答題的理由、半結構式晤談方式、教室觀察紀錄、教師教學心得日記等質性資料的蒐集，進一步探討學生學習的情況。以下就各研究工具說明如下：1.科學本質觀問卷本研究問卷參考國內、外相關文獻，依據1989年美國科學促進會（AAAS）在2061計畫：美國科學全民化一書中（AAAS, 1989），綜合了科學教育學者對科學本質不同的詮釋，為科學本質的範疇所界定的：科學的世界觀、科學探究活動、科學事業三大領域，並配合國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學
