STS教學法融入國小自然科之探究
陳俐樺
嘉義大學國民教育研究所
壹、前言
為了因應新世紀的到來，我國在教育改革的熱潮之下，九年一貫的教改工程中，將「自然與生活科技」列為學習領域，「自然與生活科技」領域包括了「自然科學」與「生活科技」兩各領域。自然科學之產生是由於人類對各種自然現象基於好奇而加以觀察，並經過嚴謹的方法加以驗證；其內涵為發現自然現象之原理原則，製作出一些可資使用的物件；
其內涵為應用自然，其目的是提升人類生活品質(王美芬，2006)。而「自然與生活科技」主要的課程目標有六項：(教育部，2000)
一. 培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。
二. 學習科學與技術的探究方法及基本知能，並能應用所學於當前和未來的生活。
三. 培養愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度。
四. 培養與人溝通表達、團隊合作以及和諧相處的能力。
五. 培養獨立思考、解決問題的能力，並激發創造潛能。
六. 察覺和試探人與科技的互動關係。
由上述的敘述中可知，我國九年一貫的「自然與生活科技」領域課程中，重視培養學童問題解決的能力、科學態度、科學方法及科學知識。然STS(Science-Technology-Society，科學-技學-社會)的教學法開始受到重視，此教學法強調將科學知識、科學技能和社會結合在一起，讓學生對科學產生興趣，進而去應用知識，對於科技產生的社會問題也能產生批判思考，這種強調具創造力與批判思考力的學生，正符合目前及未來的科學教育目標。換言之，未來的科學教育，勢必會將STS教學融入其中，因此加強對STS教學的了解與實務經驗應是我們教育工作者努力的方向。
貳、STS教學法對「自然與生活科技」領域教學的重要性
在過去的科學教育中，爲了有效地傳輸知識與真理給學習者，教師多採單向式教學，學習方式便是記憶與背誦，課堂教學上不斷敘述定理與演練計算的步驟，導致學生不善於進行獨立思考，無法學習如何去學習，這並非所謂的有意義的學習，只能稱為填鴨式教學。過去科學教育中，多以實證主義或經驗主義等為基礎，這些皆傾向客觀主義(熊召弟，1996)。這種只求精熟的學習目的，抹煞了許多學習者對科學的好奇心與創造力(王澄霞，1995)。
九年一貫的新課程綱要，是基於下列理念而定的：國民教育應培養學生「人與自我」、「人與社會」、「人與自然」之關係。據此發展國民教育總目標有十大能力，是能力導向之教育目標。由自然領域課程綱要中陳述之「分段能力指標與十大基本能力之關係」，可知，學生由學習科學的過程中，即可達成課程目標所揭示之「十大基本能力」之培養(教育部，1998，2000)。此十大能力中的三大能力(運用科技與資訊、主動探索與研究、獨立思考與解決能力)是直接與自然領域相關的目標，其他能力則為間接目標；雖然如此，自然與生活科技領域的教學目標，應融會貫通、互為支應十大能力的學習(王美芬，2006)。九年一貫課程綱要將「科學與科技素養中」的素養，定義為「蘊含於內即為知識、見解與觀念，表現於外即為能力、技術與態度」。更清楚的說，是經由科學性的探究活動，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究與論證，養成科學思考的習慣和運用科學知識與技能以解決問題的能力；在面對問題、處理問題時，持以好奇與積極的探討、了解和合理解決的態度。我們統稱以上的各種知識、見解、能力與態度為「科學素養」(scientific
literacy)。因此，培養學生的科學與科技素養是該領域的課程目標。
科學教育者認為實驗活動在自然科學的教學中扮演了重要角色，因為實驗活動的設計能夠訓練兒童科學實證過程中的技巧，例如：觀察、假設、測量或實驗設計等等。然而，現今的科學教育卻偏離實驗教學的目的，僅侷限於實驗室中跟隨教科書的指示，按部就班地證明教科書中的真理存在與否，因此只有少數的學習者能夠將學習過的科學概念或過程技能，應用到生活中新的問題情境，這表示學習者並未將學習到科學概念或實驗的技能納入既有基模中(熊召弟，1996；郭家宏，2000)。而且，被動地依照步驟進行實驗活動，使得大多數學習者不具有主動探究與問題解決的能力。
從上述敘述中所述，可以得知，我國的科學教育在九年一貫中，重視學童問題解決的能力、科學態度、科學方法及科學知識。而STS教學法
(Science-Technology-Society，科學-技學-社會)主張科學教育應以全民為對象，認為科學教育除了重視知識的傳授外，應該重新聚焦在個人與社會的目標上，強調科學教育應協助個人在日益科技化的社會中有良好適應與發展。STS課程設計根據科學、技術、社會三者的相互作用，不但能培養學生瞭解社會議題，且能致力改善社會議題之科學人才，亦培養具有參與科學相關事務決策能力之公民(莊奇勳，1997)。
因此，STS教育運動被認為是科學邁入專業化的一次省思，是提倡人性化、生活化的體材，以實用的主題作為實作的學習模式來從事科學教育(王澄霞，1995)，根據Yager(1996)表示STS教學可促進學生於科學概念、態度、過程技能、創造力、應用等五項的發展，這對應到自然與生活科技領域欲培育之八大科學素養：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，發現兩者的內涵相符合，因此STS教學法在自然與生活科技領域是相當適合採用的。
參、文獻探討
一. STS的理念的歷史與發展
STS運動乃是教育學者與科學家們對於科學、技學在社會內涵上的省思、覺
醒，所引發的世界性風潮之ㄧ。關於STS一詞，Ziman(1980)首先於「科學與社會的教學」(Teaching and learning about science
and society)一書中提出，在以問(議)題為中新的架構下，STS教育強調個人及社會目標的交互作用，並著眼於培養具有科學素養的現代社會公民(邱秀玲，民87)。
STS的理念發展主要分為三個時期：
(一)
一九六0年代晚期
由英國學者Solomom. J開始，第一代STS是以生活為重心，在英國的經驗
主義思潮下，強調以學生的生活經驗為起點，經由直接具體的操作與參與，明白科學社群的生活方式、思考形式以及溝通表達等判斷標準，企圖統合科學與社會二元文化之衝突。
(二)
一九七0年代
第二代的STS理念，主要是由「自然科學」的學者專家為主要推動力量，許
多科學家企圖從自然科學研究成果與法則中，轉化出解決問題的模組，將STS視為「以科學的理論和技術，解決社會問題」的期許。
(三)
約在一九七五年之後
第三代的STS理念，在後現代哲學理念的衝擊下，注意到科學霸權形成鎮壓
學生思考之批判，同時也重視到當今科學的主流理論和技術，無法解決社會所有的問題，因而強調開拓新視野的方向，企圖統合出新的科學素養。以維護人類的永續生存。這種主張使科學不在是純理性的結構，必須重視到使用者生活歷史背景而有的認知、思考方式等，以及為因應生活環境而有的地方性特殊技術。
於1996年，NSES(National
Science Education Standards，美國國家科學教育標準)進行科教改革研究，並提出科學教育的四大目標(Yager,2000)：(1)學生能親身體驗與了解自然世界的豐富與刺激。(2)學生在從事個人決策時，能夠使用適當的科學步驟與法則。(3)學生能夠明智地談論或討論科學或科技事件。
(4)透過知識的使用、理解以及培育職業中科學的技能，來增加經濟的生產力。事實上，這以上包括了結合科學-技學-社會(STS)三者的教學理念。雖然STS新理念的提出受到許多質疑，但Yager(1996)等人認為藉由科學教育所培育出的科學家極為少數，學習過程的挫折反而造成大部份的學生興趣缺缺，STS教學最主要的目的便是希望重拾學生對科學的好奇心，對科學能產生興趣(林顯輝，1991)。
過去十五年來，STS已經成為全世界許多主要科學課程發展的一股力量。到今日，STS教育革新已經成為全球教育科學教育研究的新領域—新的目標、新的課程領域、新的教學策略、新的評量形式。直到1990年為止，美國已經有2000所學院開設具有STS特性的科目。其他許多機關部門的培訓單位也都紛紛成立此類課程，數千高級中學也開設此種課程(陳文典，民86)。這樣的力量也逐漸影響台灣中小學科學課程的設計。我國的STS教育興起於1994年八月，國立台灣師範大學科學教育研究所邀請美國愛荷華大學的Yager教授來台擔任主講人，主持「科學-技學-社會的教育研討會」，從此興起我國對STS研究及實驗教學的熱潮。
二. STS的理念目標與定義
科學不僅展現了人類的智慧，同時也成為影響人類的一股強大力量，科學不
僅改善了人類得生活，增進全球的福祉，然而也因為人類的不當使用也帶給我們莫大的災難。因此科學家，教育學者紛紛建議，應該從社會的內涵來重新定位科學(蘇宏仁，民86)。而受到建構主義思潮的影響，科學教育學界漸漸質疑以科學知識邏輯來鋪陳學生學習順序或學習材料的傳統教育取向；而強調以「學習是為了解決問題」、「人無法不生存在其所處的社會脈絡中」、「科學問題與陳述並非獨立於價值領域之外」科學教育理念。Cheek(1994)指出，STS教育具有以下六項特質：
1.
STS教學強調科學、技學、社會間的交互作用。
2.
STS教學能提高學生對於STS議題的知覺。
3.
STS教學包含倫理與價值內涵的考量。
4.
STS教學培養學生做決策的能力與技巧。
5.
STS教學使學生增強對於科技應用的了解。
6.
STS教學能促使學生參與社區活動、結合地方生活。
雖然有些學者認為STS不需明確的規範，否則失去彈性，但仍有學者為STS提出定義。於1981年，Harm
與 Yager Project在 Synthesis報告中明確訂出STS於科學教育的目標(余曉清，1994)：(1)學生能學習到生活所需之知識，並為將來生活作準備；(2)教導學生處理關於科技與社會之問題；(3)確認並培養學生解決STS問題時所需學習或具備之知識；(4)擬定計劃藍圖，使學生了解將來職業所需之技能。
美國國家科學教師協會(National
Scuence Teacher Association,NSTA)
(1991)在「Science-Technology-Society:A
new effort for providing appropriate science for all」的文章中，將STS定義為「將科學與學習建築於人類經驗脈絡中的一種教育活動」(teaching
and learing to science in the context of human experience)，Yager(1992)、Bybee(1987)、Fenshan(1988)分別將STS定義為以技術和社會作為學習科學的知識、技能的背景(context)為重點的科學課程。
Yager亦曾經把STS定義為：「將技學當做是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與好奇心，而以科學的態度(attitude)，科學的過程技能(Process)和科學的觀念(Concept)知識尋找解決問題之道，讓學生有創造力(Creativity)產生，並將之應用(Application)於社會上。」(林顯輝，民80)
根據國內學者的定義，STS是一種與學生切身相關的社會議題為中心，學生自動自主地進行活動，於解決問題的過程中，或至知識與能力增長的一種教學模式，其中科學(S,science)表示學習內容為科學課程，技能(T,Technology)表示解決問題時所需使用到的相關技能與心智運作能力，社會(S,society)則表示探討的主題是與學生的生活或社會相關之議題(陳文典，1997)。
綜合上述觀點，STS教學的基本立論與杜威的「教育即生活」的觀點相似，在教學上以生活中級社會所關心的議題為探討的主題，配合社會動力演進；在學習的主體上是以學生為中心，由學生就自我的問題及自主行動來建構新知和技能，此即符合認知心理學原理；且學生透過行動而學習到的技術與概念，與整各過程和情境榮會在一起，得到深刻的體會並做靈活的運用，如此產生的功能是具體而真實的。
三. STS教學的內涵及特色
關於STS教學的內涵，根據Yager(1996)的研究發現，實施STS教學的學生
在概念、過程技能、態度、創造力與應用等五項領域皆優於傳統教學的學生，並分別闡述如下：
(一)
科學概念
STS教學方式讓科學概念的學習發生於活動中，包含了科學概念、事實、法
則或原理、假設及學說、社會與社會事件等。透過探究學生感興趣或是具有衝擊性的當地議題，在問題解決過程中學習科學概念。
(二)
過程技能
學生精熟科學教材不在是唯一的教學目標，科學過程亦是學生需要學習的重
要技能。從實作中，學生能學習到分組織、溝通傳達、驗證假說等過程技能，並了解與科學概念間的關係，融入生活中的新問題情境，亦能不斷改進，使過程技能更加精熟。
(三)
科學態度
學生可於特定的團體與社區或是學生週遭的情境中進行學習，鼓勵學生親身
體驗，引發其對大自然與科學的好奇心，促使學生主動學習，且能從活動中，建立正確的個人價值觀，並學習針對問題，做出適當決策。
(四)
創造力
被引發學習動機，在學生彼此激盪之下，能夠提出獨特或創新的想法，甚至從過程中提出令人感興趣或特殊的新問題，並能進行問題解決。
(五)
應用
學生學習到的科學概念與過程技能，除了能夠了解與生活中的相關性，更能
夠遷移到新問題情境中，甚至應用到將來可能從事的科學相關行業中。
STS教學模式與傳統教學模式有很大的差異。在傳統的教學上認為透過一定的教學步驟與教材內容，依據老師在課堂上傳授，學生就可以將這些科學知識吸收進去。但是在STS教學，學生是透過與生活環境相關的問題，引發興趣，在主動探詢知識的過程中，靠學生自己建構而得到的，所以STS教學模式其實就是一種建構論的學習模式。王澄霞，(民84，師大學報)就認為：「STS學習模式就是建構論學習模式，建構學習認為觀念與思考是無法如同文字般的把意義包裝起來送給學生，學生認為值得學習的東西，才會主動認真去學；如此所學的知識才是真實有用的，才會併入他們的認知架構中。」
除了Yager所提出的STS教學內涵，以下歸納一些學者對於STS所提出的特性(王澄霞，1995；陳文典，1997；莊奇勳、王嘉田，1997，黃鴻博，1997)，以及NSTS(National
Scuence Teacher Association)所界定出的的特色，加以統整後，並與傳統教學相互比較(表1)
表1
傳統教學與STS教學之比較
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傳 統 教 學 |
STS 教學 |
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目 的 |
重點在於學生學習內如的精熟概念是為教學的結果 |
學生是科學概念為對個人有用的，而且也是與處理問題所需的工具 |
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場 所 |
科學僅發生於科學教室中，實驗活動用於證明教科書上的科學知識 |
學生能更了解在特定團體與社區內科學所扮演的角色 |
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科 學 概 念 |
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過 程 技 能 |
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科 學 態 度 |
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創 造 力 |
由於學生所提出的問題若不符課程的範圍則會被教師所忽略，導致學生發問的能力減低，而且較不會思考也不願意發問特殊問題 |
容易引發學生發問，且這樣的問題常被用來發展科學活動與教材，使得學生更勇於提出令人感興趣的特殊問題 |
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科 學 應 用 |
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教 師 角 色 |
科學內容來自教科書與教師的講述，教師為資訊的提供者 |
科學內容不僅是學生精熟的教材，科學過程亦是學生可以使用的技能，教師角色應為協助者與引導者 |
四. STS課程內容與實施設計
黃鴻博(民86)舉出三位學者的看法為例子，來說明STS課程可能的內容：
(一)
Aikenhead(1986)認為STS的課程內容是綜合以下的科目學習內容：
1.
科學科目(science
discipline)。
2.
技學科目(technology
discipline)。
3.
科學與技學的特性與限制(characteristic and limitation of science and technology)。
4.
在社會中科學與技學的交互作用(Intereactions of science and technology in society)。
5.
溝通與數學的技巧(Skills in communication and mathematics)。
在他的課程架構中除了在傳懂科學科目加入技學科目，也注重科技的特性與限制、及科技和社會的互動、及溝通的技巧等。他也承認這樣的內容架構有其限制，並無法涵蓋STS課程應有的範圍。
(二)
Bybee(1986)主張：科學與社會互動的論提只是STS教育的部份。他提出一
個課程的概念架構(conceptual framework)作為課程發展的重要目標：
1.
獲得知識：獲得的科學、技學的概念及其中蘊含的個人、文化與公民的意義。
2.
發展探究技巧：經由問題解決、作決定的過程培養科學、技學的探究技巧
3.
發展觀念與價值：對於地區性或全球性，有關科學、技學、技學與社會互動的議題發展合宜的觀念與價值觀。綜觀以上內容，STS課程內容可以以下的突來表示(引自黃鴻博，民86)：
圖1. STS課程內容
STS教學是以問題為中心的(problem-centered)，將自然環境，社區事物及學生本身做為學習焦點，要把學生置身於世紀文化及社會情境的實況之中。現行的課程教科書除了學生學習的資料之外，事實上也都含有特定的意識形態、價值觀念與相當完整的架構，而這些意識形態、價值觀不一定符合STS教學的要求。雖然STS已被推廣實施，也有不少課程被設計出來或進行實驗，但是實際上傳統學科中心的課程仍然具有較高的影響力，以在傳統科學課程中附加課程活動出現的形式，目前仍然是STS教學實施主要的方式，在很多實施STS教育的學校、教室中兩者經常是並存的方式出現的，事實上不能忽略STS課程與傳統科學課程的關係(黃鴻博，民86)。因此如何將STS精神融入現行的教學中，可以有以下三中策略(吳壁純，民88；蘇宏仁，民85；王澄霞，民84)：
(一)選擇小主題融入已有的課程中
這種方式基本上仍然維持學科的分際，現存課程仍保有其結構、目標及內容的嚴謹性及完整性，只是在適當的單元中，引入有關科學，技學及社會的相關議題。這種作法的優點是讓學生較有興趣的學習「有用」的知識，同時STS的議題可以強化現存課程的整體性及凝聚性，較容易為學校所接受，因此此一方式也是最可行的。相反的，其缺點是融入式的方法無法對STS議題做深入的探討，對於STS強調的價值省思及社會行動則無法兼顧。
(二)延伸現有的單元課程
此一方式就是修正一些舊單元模組或創造新的單元模組，將其納入現行的課程中，以數星期或數月的時間來實施STS教學。此一方式的優點是可以對STS議題做深入的探討，而且在實施的時間、地點上有很大的彈性。其缺點是必須跟現行課程搶時間，當教學時間不敷使用時，對STS議題的探討，也可能不夠深入，甚至無法實施。
(三)創立一個全新的課程
選擇一個大型的議題，如「空氣污染」，進行STS教學，課程往往是長期的、跨科際的。課程的安排不再以科學知識內容為重點，只要是與科學、技學、社會三者互動有關的生活議題都可以列入教材中。此種方式最大的優點就是可以使STS課程發展成有深度、內涵、且緊密完整的課程，可以充分的探討科學、技學、社會三者之間的複雜關係。但是這種設計必須要小心謹慎設計，否則學生在重要的基本概念、技能、價值觀的學習將會被剝奪。同時在進行學科整合時，哪些學科該整合?各學科間如何整合?又是一連串難以解決的問題。
肆、結論與建議
我國實施中的九年一貫課程綱要中，強調十大能力和分段能力指標(科學素養)的獲得，要用不同於過去只重視學科知識獲得的教學方法來教學。因此，教師們應改變教學理念，多用一些創新的教學法，期使學生獲得應付二十一世紀真實生活的能力。在許多有關STS教學法的研究文獻中，STS教學方式在學習態度與科技創造利方面都有顯著的效果，STS教學能提升學習興趣、激發思考智能、提高解決問題的能力、正確的價值觀、社會觀。因此，STS教學應用於科學教育是非常值得推動的教育理念。因此在教學上的建議如下：
一.留給學生自主學習的空間
STS教學是非常重視學生的主動自主學習，希望藉由學生親自的參與與操作，感受到追求知識的挑戰，養成獨立自主學習的精神。因此，老師在教學時應該保持適當的旁觀者角色，不應該介入太深，教師更應該提供的是學習的鷹架，協助學生釐清研究步驟與概念、解決器材取得及協調學校行政的問題。不應汲汲於學生的研究結果，過度的干預或介入學生的研究中，讓學生覺得在為老師讀書、作研究，如此就無法培養學生主動負責的態度。
二.STS教學培養學生過程技能，並能不斷精進
STS教學期望透過實作來培養學生過程技能，使之更純熟。在教師的引導下，學生經過不斷的學習與練習之後，對於主題的觀察與描述、資料的分類與組織、圖表的製作、發表生活化、資料的解釋；工具的使用等過程技能能日漸熟悉。
三.教師在教學上多激發學生批判思考能力
教師在教學上應多鼓勵學生參與課堂中的討論，多給予學生發表意見的機會，多引導學生對問題或事件的分析說明或評論。且能接納學生各式各樣的意見及耐心的等候學生的回答。教師也應常使用機會教育，拋出一些時事或議題，引導學生做討論與提出個人的看法，讓學生能由平時的生活教育中，培養對事情分析批判力。
四.網際網路的運用
網際網路的出現，讓資訊的傳播有了革命性的改變，因此我們在進行STS教學時，當然無法置外於這股改變中，對於網際網路的即時性與互動的特性，應該可以與STS教學更加的緊密結合。教師在進行STS教學時，可以將小組整個的研究流程，藉由互動式網頁的功能，及時將研究的進度公佈於網際網路上，供其他各組同學或者其他有興趣的學習者參考，並可即時提供意見，作為小組研究者的參考，進一步的將STS教學與網際網路結合。
參考文獻
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