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九年一贯自然与生活科技课程---STS主题教学

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九年一贯自然与生活科技课程-STS主题教学陈荣祥1 黄孝宗21国立高雄师范大学科学教育研究所博士班1高雄县路竹乡大社国小教师2高雄县路竹乡大社国小校长Tel摘要本文旨在编写具有STS精神之教材并试行开发一套STS教学模式,期能达成九年一贯课程「自然与生活科技学习领域」之课程目标.同时以学校位置所在之「路竹科学园区」为主题,设计一套具有学校本位课程特色之户外弹性课程.STS教材及教学模式设计好之後、进行准实验研究,以研究者任教之学生分为实验组与对照组各2班进行教学实验.评量学习成效分为「科学兴趣」、「科学态度」、「上课参与度」、「科学概念」、「解决问题能力」等5项.研究结果为:实验组在「科学兴趣」、「上课参与度」、「解决问题能力」三项优於对照组,在「科学态度」、「科学概念」两项则无差异.整体而言、STS主题教学,仍值得在「自然与生活科技」学习领域多加提倡.
关键词:STS,核能发电,物质三态、冷气机前言九年一贯课程已经於九十学年展开.课程纲要规定(p.14):「课程发展委员会应充分考量学校条件,社区特性,家长期望、学生需要等相关因素,结合全体教师和社区资源,发展学校本位课程,并审慎规划全校总体课程计画」.此种「学校本位」课程,具备STS所强调之「Society」内涵:即使是科学,也不应忽视社会需求,同时没有一种课程能够适合所有学校使用.是以九年一贯课程,实在是给STS理念能够真正落实的机会.课程纲要也规定(p.15):「学校得因应地区特性,学生特质与需求,选择或自行编辑合适的教科用书和教材,以及编选弹性学习时数所需的课程教材.惟自编教科用书应送交『课程发展委员会』审查.」是以,今後学校教师不但可以自己选教科书,也可以自己编写教材,真正摆脱以往由国立编译管「中央集权式」的课程架构,迈向教师专业自主.
在「自然与生活科技学习领域」中的基本理念也提到(p.355)「我们也应该了解科学与技术的发展对人类生活的影响、学会使用和管理科学与技术以适应现代化的社会生活.透过学习使我们能善用各种科学与技术,便利现在和未来的生活」.以往国小自然科学一科也改成「自然与生活科技学习领域」、虽仍有少许争议,但是实际上却与STS理念所强调观念更为接近.不过九年一贯课程实施对象是学童,所以这种对科技的重视是比较偏向「生活科技」、而非工商社会强调的高科技.因此,我们可以发现「自然与生活科技」学习领域的课程改革方向,确实是涵盖STS理念,因此本研究主要是希望建立STS的教学模组,包含教材编辑以及教学模式的建立.
二、研究目的开发STS单元教材建立STS教学模式进行教学成果测试规划STS户外主题教学设计
三、文献探讨(一)STS理念STS乃是之简称.Yager(1990)曾经把STS定义为:
「将技学当作科学与社会之间的桥梁;以地方、全国或全球性与科学有关的社会问题来设计科学课程,让学生对这些与科学有关的社会问题产生兴趣与好奇心、而以科学的态度(Attitude),和科学的概念(Concept)知识寻找解决问题之道,让学生有创造力(Creativity)产生,并将之应用於社会上.」
STS理念不仅目前流传於国内、在国外,早在1979年美国国家科学基金会(National Science Foundation)曾委托Harms Yager 等学者进行研究,其研究成果亦提出科学教育应包含下列四组目标(Harms Yager,1981; Yager,1990; 江新合,民80; 林显辉、民81)
(一)Personal needs,符合个人需要.
(二)Social Issues,解决社会问题.
(三)Career Awarence,提供职业指引.
(四)Academic Preparation,作为学术准备.
(二)「自然与生活科技」学习领域课程目标(教育部印制,p.336):培养探索科学的兴趣与热忱,并养成主动学习的习惯.学习科学与技术的探究方法及其基本知能,并能应用所学於当前和未来的生活.
培养爱护环境、珍惜资源及尊重生命的态度.培养与人沟通表达,团队合作以及和谐相处的能力.培养独立思考、解决问题的能力、并激发创造潜能.察觉和试探人与科技的互动关系.如何达成以上课程目标,研究者拟采用以下教学策略:
1.教学模组应以「问题」为出发点、而非完全绕著「科学概念」而脱离生活实际情境、「问题」可以触发对「科学探索」的兴趣.
2.采用Vee型图教学法,Vee图右侧对於科学过程技能有完整步骤,而左侧对於科学知识也有详细步骤,是以对於「科学方法」、「科学知识」的学习,有一完整的流程.
3.「人与科技的互动关系」则是STS理念所一向重视的一个环节,研究者设计的教学模组之中的「温度与热」就特别对「冷气机」和「冰箱」的工作原理有简要介绍、同时也特别说明这种科技应用和个人与社会的影响.
(三)教材内容之次主题除了了解课程总目标,研究者0试从课程纲要中针对国小高年级「自然与生活科技」中挑选和温度与热、能量及能源等相关的「次主题」来进行「大单元」教学设计.
214:温度与热量(暂行纲要、p.369)
214-3a:知道热可以由传导,对流、辐射等方式传播、并利用此传播性质於日常生活中(如保温,散热.).
214-3b:觉察蒸发会吸热.
217:能的型态与转换(p.371)
217-3a:知道太阳能可使水温上升(成为热能)也可用来发电(产生电能).
513:能源的开发与利用(p.384)
513-3a:知道煤,天然气、石油、核能,水力与太阳能为重要能源.
513-3b:知道我国各种发电能源依赖进口的情况(如火力发电,核能发电),并收集有关我国各式发电厂,近年发电量,及各种发电方式占我国发电量的排序(火力、核能,水力)的资料.
513-3c:察觉阳光是最大的能源,并收集有关利用太阳能的例子,同时能收集各种在家庭中节约能源的方法并进行创造性思考、提出尝试解决能源问题的方案(如假设现在地球所有燃料都用光了)
(四)Vee型图教学法可以作为科学概念,科学过程技能教学模式之参考(Novak,1998, p.20)科学概念事件同化调适冲突调适同化科学过程技能价值观形成问题推论
发问: 建立假说为什0 实验设计理论什0 应用,类比如何归纳,解释测量,分析通则关连性解释,分类局部观察,全观性观察概念预测,0集资料学习事件(五) Creative Problem Solving(CPS)教学模式如何培养创造力创造力大师Torrance认为各种创造力训练方案中以「创造性问题解决」策略的成功率最高(Torranc所以「解决问题能力」和「创造力」实在是相辅相成,解决问题需要一些创造力.根据Parnes(1967)研究,创造性问题解决(Creative problem solving,CPS)可以有一套具体的方案,就是在6个步骤中交相运用扩散思考(Divergent thinking)与聚敛思考(Convergent thinking),其方法如下:CPS 历程Divergent phase Problem sensitivity Convergent phase尽量想一些过去的经验、接受挑战,作有系统的努力、尽量去反应它角色,情境等在目前显露哪些难题收集大量资料,由各种不大部分资料被定义且分析同观点、不同讯息,不同印象及感觉中来了解一些事实仅可能对主要问题及次要一个工作上的问题陈述被选择了问题作很多叙述对问题陈述列出很多可能选择了最有保证或最有趣的意见的构想并加以表列列出很多评鉴的标准选择几个批判标准来评价观念,来评估各种意见扩展意见使意见更好考虑所有能给予帮助或支持的条件面面对大部分可或证实的解答、准备采取行动,特殊计画也形成了行动或新的挑战Problem sensitivity
四、研究方法与过程本研究采用文献分析法及准实验研究法.第一阶段采用文献分析设计一单元STS主题教材及教学模组,进行准实验研究,分析其成效.实验组和对照组都是挑选五年级各2班.第二阶段再根据第一阶段研究结果来设计第二阶段STS户外主题教材,并预备进行教学成效研究.
(一)教材教法设计模式
教学模组之架构:运用STS理念及「解决问题」取向的教学模式设计活动教材.适用范围是国小五年级课程.教材编写方式:以与社会或个人有关之重大问题为主轴采用Vee型图教学法教师学生(思考、回应)师生共同评估问题的性质教师(确定问题)教师徵询解决问题的方法学生思考、回答教师(决定)确定探讨的方法学生(执行)教师(归纳)师生共同讨论解决问题的方法并做评估及决策(二)第一阶段教材(精简版)
单元名称:物质三态与热(篇幅所限,只列大纲)
.前文省略. 水蒸气(气体)吸热蒸发凝结放热水(液体)吸热融化凝固放热冰(固体)
除了水以外,其他物质也可以有固体,液体,气体三态的循环变化,而且都跟温度高低有关,也就是跟热量的吸收和释放有关.
【讨论1】
(1)除了水之外,你曾经看过什0物质它的状态受到温度的改变而变化(2)请你想一想,在我们的生活中是否有应用到物质的三态变化,温度,热量的这些知识
图一:物质三态变化【冷气机的构造及原理】略.什0力量推动这样的循环过程呢答案是电力.冷气机就是利用电力、制造一连串液体变气体,气体又变液体的过程,把房间热量吸走,排放到室外.所以冷气机会很耗电.很神奇吧,物质的三态变化跟热量的关系,这样的科学原理,可以在技术工程上做这样的应用.
房间室外空气流入冷空气冷媒吸热冷媒热空气流回变变流出成成气液体体房间热空空气带走气流入热量墙壁空气流入【讨论2】想一想,冷气机和电冰箱,对我们的生活有没有发生什0影响有什0好处有没有坏处呢【讨论3】因为冷气机大量使用,造成七、八月供电有时会不足,於是我们面临两个问题,请想一想:
(1)如何节约用电呢(2)如何增加发电量呢【太阳能】略【发电】
台湾的用电几乎全部是由台湾电力公司供应、发电主要有水力发电,火力发电,核能发电三种.
图二:冷气机简要原理台湾可以用的水力发电资源差不多都开发了,而火力发电主要是烧煤炭、不但耗费煤炭很多,污染事件也时有所闻.所以不能单靠水力和火力、也需靠核能发电供应电力.台湾目前有三座核能发电厂.
【发电厂】
目前在高雄县有一座发电厂,是位於茄0乡兴达港的兴达火力发电厂;高雄市则有小港区的大林埔火力发电厂;在屏东的的垦丁、则有第三座核能发电厂,简称核三厂.高屏地区的用电主要是由这三座发电厂供应.
【核四厂争议】篇幅不足,略
五、研究结果(一)第一阶段教材教学实验结果教学实验分成实验组及对照组.实验组采用研究者自编之「STS主题教学」.对照组采用国立编译馆版本之教科书.教学成果测试乃是在教学实验之後分别评量其「科学兴趣」、「科学态度」、「上课参与度」、「解决问题能力」、「科学概念」等五项.
1.实验组教学成效
表1:实验组「教学成效问卷调查表」基本统计项目项目得分平均值标准差最小值最大值科学兴趣前测科学兴趣後测科学态度前测科学态度後测上课参与度前测上课参与度後测
表2:实验组「教学成效问卷调查表」前後测T-Test人数平均值标准误T值P-value科学兴趣科学态度上课参与度

doc文档的标签：一贯课程教学主题自然科技生活

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