STS模組化教學模式

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STS模組化教學模式

張馥蘭、呂美蓁*

國立彰化師範大學資管系94級

國立彰化師範大學會計系94級

一、STS的起源與發展

起源：英國自1975年開始注重科學和社會關聯的重要性；英國科學教育協會（The Association for Science Education；ASE）於1981年出版"社會中的科學”（Science in Society；SIS），1983年出版"社會脈絡中的科學”（Science in a Social Context；SISCDN）已提出STS的教育理念；而關於STS這個字，則是由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。Mothe（1983）則指出STS乃是一種重要的社會教育運動。

發展：美國國家科學基金會（National Science Foundation；NSF）：於1977年起將STS列為研究計畫重點，主張以經濟、政治層面來看科學；並對科學本身的歷史、社會、哲學部分來作探討。美國科學教師協會（National Science Teacher Association；NSTA）則將STS視為是最好的科學教育課程。

二、STS的意義

所謂STS(Science-Technology-Society, 科學-技學-社會)教學，就是以學生日常生活中或社會上所發生與科技有關之問題為主題，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。

教育學辭典--針對 STS教學策略的解釋
STS教學策略就是一種以強調科學、科技、與社會之間的交互作用的教學。為因應現今社會科技進步的潮流，無形之中，社會與科技、科學間的關係密不可分，所以要培養學生不但具有科技素養與科學概念，還要能與學生相關的生活與社會議題為教材，並且要促使學生參與社區活動與地方結合，而這種趨勢正好符合STS的教學理念。由此可知，STS的教學是在培養學生具有解決問題、批判思考、作決定與探究的能力，並且要有正確的價值觀、社會觀與世界觀(引自陳文典，1997)。所以，STS科際整合的理念正符合時代的趨勢，因為STS的課程設計是把科學、科技與社會的學習以日常生活的需要以及社會問題解決為目標，作橫向的聯結，達到多向度學習的目標。所以Graham認為STS教學應包含：社會問題及議題、科技的過程與發明、科學概念與原理、決策的下達與問題的解決等四項(引自蘇宏仁，1996)。

三、STS的特徵

(a)以學習者為中心
(b)以問題為中心
(c)根據學習者的已有知識
(d)連結於教室外的世界
(e)連結於社會、文化和環境相關議題
(f)培養能作抉擇及解決問題的高層次思考和
(g)鼓勵個別學習，同時鼓勵合作學習，以提昇倫理及社會價值觀(引自王澄霞，民85)。

四、 STS的特性

Cheek(1994)指出STS教育的特性有以下六項：
(一)STS教育強調科學、技學、社會間的交互作用。
(二)STS教育能提昇學生對科學、技學、社會相關議題的覺醒。
(三)STS教育能幫助學生培養決策能力及解決問題的能力。
(四)STS教育包括倫理觀念和價值內涵的考量。
(五)STS教育能增強學生對科技的應用與瞭解。
(六)STS教育能促使學生積極參與社區活動、與地方結合。

由此可知，STS教育與傳統教育目標、教學方式有相當大的不同，而教學效果亦不相同。STS教育主張讓科學目標聚焦在個人與社會間的互動關係上，因此個人在科學知識的理解、技學知識的實作、社會互動的關係上都能有更進一步瞭解，這也是和傳統教育最大的不同處。

五、 STS架構下的科學教育目標層次

Yager(1992b)提出STS的五個重要學習項目為：
1、概念(concept)
2、過程技能(process skill)
3、創造力(creativity)
4、態度(attitude)
5、應用與連結(application & connection)
隨後Iowa SS&C(Scope, Sequence, and Coordination)計畫增加了
6、科學的世界觀(world view)，或稱科學的本質(nature of science)(NSTA,1992)

六、STS課程目標

Rubba及Weisenmayer(1988)從課程及教學觀點對STS教育提出四個目標階層的建議：

階層一：STS的基礎階層。提供學生有關科學、技學及社會的知識和背景。

階層二：STS的覺知階層。要了解科學、技學及社會三者之間的相互關係，並了解議題發生之原因及錯縱關係，必須由各方面來加以檢視以窺全貌。

階層三：STS的調查階層。發展學生調查STS議題的知識和技能，使學生能獨立自主或共同合作完成STS議題的調查研究，並能從不同的向度來評估各種解決方案。

階層四：STS的行動技能發展階層。教導學生一些行動策略，使其面對STS議題不但能做出明智抉擇，更能獨自或群體合作將決策付諸行動。

七、 STS與九年一貫的比較

九年一貫自然科技領域與STS學習要項對照表

科學素養學習項目	九年一貫	STS	備註
1.過程技能	ü	ü	二者觀點完全一致
2.科學與技術認知	ü	ü	STS稱之為科學概念
3.科學本質	ü	ü	STS也可稱之為科學世界觀
4.科技的發展	ü		係配合科技領域之內涵
5.科學態度	ü	ü	STS偏向attitude toward science；而九年一貫傾向scientific attitude
6.思考智能	ü	«	九年一貫中之內涵似比STS的創造力還廣泛
7.科學應用	ü	ü	STS稱之為應用與連結
8.設計與製作	ü		係配合科技領域之內涵

八、 STS的優缺點和限制

STS教學為因應社會變遷及需要而產生，而在目前仍是強調科學概念的邏輯體系課程，學生單面的接受教師提供的教材與問題，是一個被動的學習，要以STS來改革，仍然是有一些限制，同時STS經過多年的發展、倡導、施行與演進，STS自有其優缺點。

STS教學的優點：(引自蘇宏仁，民85)

1.學生在許多方面如：應用、創造力、態度、科學過程技能及世界觀，都要優於接受傳統課程的學生。

2.在STS課程下，學生及老師都有機會選擇符合興趣或認為較重要的議題來研究。

3.STS的課程及教學內容包含與科學有關的社會議題，使學校的科學課程更具關切性及更有意義。

4.STS可以培養具有科學素養的公民，而達到1990年代科學教育的目標。

5.STS能模糊各科界線，打破各科分野，聯合各科，而成為科技整合的核心、通識教育的核心。(引自盧玉玲、連起瑞(民86))

6.STS教學有助於提高學童對科學之正面態度。

7.STS教學對於教師與學生之表達與互動，有正面的幫助。

8.STS教學有助於提昇學生學習自然科學的興趣。

STS教學的缺點：(引自蘇宏仁，民85)

1.STS沒有一個明確的定義，科教學者並未成功的為STS教育釐定一個具權威性且又廣泛接受的定義。

2.Aldridge批評STS只是一個以活動為基礎的科目，沒有制式課程，也沒有任何科學概念、原理、過程的特殊架構。

3.教師在面對STS課程時常有以下的疑慮：

(1)憂心STS的內容。

(2)無法確定如何評估。

(3)對學生族群感到缺乏信心。

(4)對老師該扮演何種角色感到迷惑而無所適從。

4.社會性的議題未具結構性，且受時間因素的影響，今天熱門的議題，很快的就會淪落為過時的議題。

5.以社會問題來建構科學課程，容易因為各種因素的影響而在選材上發生偏頗。

6.科技整合式STS的本質，然而也是STS最艱難的部分。

7.教師缺乏有關科學在哲學及社會層面的知識。

STS教學的限制：(引自黃鴻博(民87))

在研究如何以STS教育理念來改進國小自然科教學的行動研究中發現，STS教學仍有一些限制存在：

1.教科書內容架構問題

現有的教科書皆有完整的架構，同時也表現出特有的意識型態與價值觀，教師要將STS理念融入教學中，還是會遇到觀念、課程內容、教學方法選擇上的衝突。

2.時間與教學進度問題

完整的STS學習需要有足夠的時間，在課程的限制下，教師要取得完整的時間幾乎是不可能的，教師僅能在相當有限的時間，趕進度、利用空檔，片段、有限的將STS理念插入教學中，有時甚而會將整個STS教學中途停下。

3.評量問題

在小學每次的定期考查仍然受到學校及家長相當大的重視，學校為了求取客觀及實施的方便，普遍的仍以統一命題的紙筆測驗方式實施。因此也相當程度的影響教師實施STS教學的範圍。

4.教師心理因素

STS強調地區性、個別化的教學，與以往制式、統一的教學方式有極大的差別，對於大多數的教師而言，長期的工作環境制約，使得教師心理上自我設限，沒有教科書，不照「規定」教學，會帶來極大的心理壓力，因而影響使用STS教學的意願。

蘇育任(民86)以師範院校學生為主所作的研究中，發現以下幾點執行上的困難：

1.對所教的科學內容是否足夠，常感困擾，深怕降低學科內容的深度。

2.對學生的分組感覺到不妥，教師應當如何適當分組以進行STS的活動。

3.對於評量的方法有不確定的感覺，例如教師應該如何評量STS的成果。

4.對於學生群體感覺到挫折時，要如何給予輔導？學生的學習態度還是不夠主動，依賴性很大。要求太嚴格，又擔心他們失去興趣。

5.對於教師的角色感覺到混淆，也就是自然科教師對於社曾議題怎麼教？

6.支持系統非常重要，許多好的STS單元和方案，都是由個別的教師努力、奮發、充滿熱誠能力並對於STS的重要性獻身努力的結果，可惜他們所獲得的支持卻很少。

7.教學媒體的尋找及製作均非易事，版權問題、製作技術與成本，在在需要經費，深感巧婦難為無米之炊。

九、 STS的評量方式

1、團隊評量

團體評量以使用記點式評量為主，主要的功能是讓老師便於進行教室經營，能夠掌控班級的秩序，教師在使用時應把握彈性的原則，使用符號或貼紙為增強物，隨時隨地都可以根據課程的進行實施評量，評量以累積一個主題(專案、議題)的評量結果為佳，每一主題皆有讓學生重新表現的機會，同時也便於老師依不同的主題進行學生的分組。

2、個人的評量

個人的評量使用個人工作簿，這是變相的學習檔案評量，除了有學習檔案評量的要素外，資料的蒐集必須訂定明確的工作目標。評量進行中教師有目的地蒐集學生的學習成果，強調學生不斷的自我反省的學習過程。教師提供多樣性的評量檔案夾，以學生為主體，學習檔案評量將是一個學生最佳的成長的紀錄。實施的方式為：

1.設定目標

設定的目標要明確、要具體，要能反映出學生的成長學習，並能給予反省的機會，並應教導學生釐清收集在檔案夾內作品的意義。

2.收集資料

資料的收集要限定學生收集的時間與數量，在學生熟悉收集方式後，應加重學生收集的責任感與主導權，收集的內容大概可包括：

(1)收集前的話

(2)紙筆測驗的結果

(3)(先備)概念圖

(4) (凱利方格)訪談

(5) 學習報告

(6) 口頭報告

(7) 同儕評量

(8) 自我反省量表

3.進行評量

一個公平且為師生所共同接受的評量標準是學習檔案評量成敗的關鍵，教師可以和學生發展評量基準表，進行評量。

4.作出決定

學習檔案評量的實施，學生是否能從評量中自我反省式評量成功與否的主要因素，教師應和學生一起反省，並鼓勵學生自我反省。

3、即席的評量

以使用教師檢核簿來評量學生在上課時間的表現。

4、口頭報告的評量

以評量基準表來評量各組上台報告的成績。

5、小組書面研究報告評量

十、 STS教學與傳統教學在五個科學教學domain的差異

概念(concept)

傳統	STS
學生學習科學概念以求在測驗時有好表現	學生發現科學概念在他們自己的生活中是有用的
概念被視為是教學的結果	概念被視為是處理問題時的器具
科學課的焦點在於學生學到的概念	概念的學習是活動的產物，它是重要的，但並非焦點所在
學生無法長久記住概念	學生能記住由經驗中學得的概念，並將它們關聯到新的情況中

過程(Process)

傳統	STS
科學過程是科學家所特有的技能	科學過程是學生自己可以運用的技能
在學生看來，過程是課程要求他們去練習的東西	在學生看來，過程是他們必需去改進與發展更純熟的技巧
學生們無法明白教師為何要強調這些過程技能，因為這些技巧很少會對教室之外的活動甚至於學業成績有所助益	學生能很快地看出科學過程與他們本身的活動之間的關係
學生視科學過程為抽象的，受崇拜且遙不可及的技巧	學生視科學過程為在科學課中不可少的一部份

連結與應用(Connections and Applications)

傳統	STS
學生視科學課裡所學到的教材為沒有價值與用處的	學生能將他們在科學學習中學到的應用到日常生活中
學生認為科學學習中學到的對於解決當前社會上的問題沒什麼價值	學生涉及社會問題的解決；他們視科學為善盡其公民責任的途徑
學生背誦他們所學到的資訊	學生尋求科學資訊並加以應用
學生無法了解他們所學到的科學知識與現代科技發展的相互關係	學生關注當前科技的發展並且了解與科學概念的關係及科學概念的重要性

創造力(Creativity)

傳統	STS
由於所提出的問題若不符課程大綱的範圍常會受到忽略，致使學生問問題的能力下降	學生喜歡問更多的問題，並且這些問題被用來發展科學活動與教材
學生很少問具挑釁性的問題	學生經常提出引起其興趣而與其他師生不同的獨特問題
學生在特殊狀況下無法找出可能的原因和影響	學生熟練於找出可能的原因以及在特定的觀察與行動下的影響
學生少有獨創的想法	學生勇於提出意見

態度(Attitude)

傳統	STS
在各年級的學生對於科學的興趣下降	學生在各個年級以及各個特定的課程的興趣增加
學生對科學的好奇心降低	學生對於現實的世界更為好奇
學生視科教老師為資訊的供應者	學生視科教老師為促進者/引導者
學生視科學為準備學習的資訊	學生視科學為處理問題的方法

十一、 STS教學模式

五個層面	十個步驟
社會情境層面	1.引發學童潛在的科學，環境關注 2.重組學童問題，建立科學、科技與社會之連結
心理層面交　　　互知識與資訊層面作　用邏輯思考層面	3.交換外界資訊及澄清與建立概念 4.提出解說，交叉質疑 5.統整研究性問題 6.分組設計、探究或解決問題 7.分組進行探究
回歸社會情境層面	8.分享、檢測、批判結果 9.總結探究 10.彙整資料

十二、教學範例

抽水馬桶module（6年級）

由於一個學生提出了家裡的馬桶阻塞的問題並且提出他的假設，認為馬桶阻塞和所用的衛生紙有關，於是老師帶領她的六年級學生進行一項關於當地所用的衛生紙的研究。後來，她得以將這項活動連結到一個月的生態學單元。這是一個由學生活經驗所引發的主題並由學生設計研究活動的例子。在經過一番腦力激盪之後，師生的結論是他們需要在教室裡裝一個馬桶以測試各種衛生紙。於是他們在當地社區中尋求協助。一位社區人士在教師的協助下，在教室中設計並建造了一個適當大小、但可移動的便器；一位水管工匠之家長捐贈了一個馬桶；而家長－教師協會則買了一個抽水機以使水能循環使用。學生們則由家中、超市、朋友及教師處收集了各種包裝的衛生紙。

十三、 STS課程在我國所受到之質疑與辯護

l STS課程在我國所受之質疑與辯護

大凡一種新課程剛被引進時，總難免對舊的教育體制造成衝激，這有可能肇因於不夠瞭解，也可能是因疑慮太多。自從STS教育改革在世界各國實施以來，即有許多質疑與批判，而推行者自不免須一一加以說明澄清。

質疑一、如何引發學生學習科技的興趣，是否與傳統相同？

回答：

STS 引發學生學習科技興趣的方法，先是讓學生感到其所要探討的問題，是他們應該學的，對他們是有用的、有助益的。教師要提供學生適當的學習環境與學習情境、良好的例子(good example)；幫助學生自己導引出要探討的主題和對問題的興趣並時續成長；帶動學生的活動，激起學生間的合作學習與競爭學習，教師表現出正向的庇度，對對學生活動的熱誠、關心與高度的期待，給予學生適時和適當的鼓勵。

Mitchner and Anderson(1989)用人誌法研究教師的信念如何影響其對於STS課程的看法，他們研究二所學校14位教師與2000名學生，經6個月的研究發現：STS取向生活化教材，能提高學習興趣，是「有趣的教材」、「能參與決策」、及「群體技能」是肯定STS 課程的主因。一項大規模的Meta Analysis Project(Wise & Okey ，1983)，研究各種教學策略的功效，其中最顯著有效的教學策略為「等待時間」(Wait time)，也就是當教師發問後『等待』學生回答的『時間』。結果顯示，只要教師耐心地延長Wait time ，學生的反應次數值(回答教師發問的次數)增加，學生的回答加長，也帶來更活潑教室內「交互作用」(classroom interaction)，也提高了學習效果。

質疑二、學生以自己的興趣來選擇未來科學學習，是否太早？又要如何輔助學生如何對待自己學習的特殊能力？

回答：

(a)STS學習是一種整體性的建構學習，幼兒就有此能力。但教師可鷹架其學習方向，以達到高層次的學習目標。

(b)如何輔助學生如何對待自己學習的特殊能力，Collins , Brown與Newman(1990) 認為STS建構學習是「認知的師徒見習」(cognitiveapprenticeship),其構成要素包括：(1)內容(content)，(2)方法(methods)，(3)順序(sequence)，(4)社會學(sociology)(人際互動技能)。

(1) 內容包含了： a)領域知識(domain knowledge)， b)啟發式的策略(heuristic strategies)， c)控制的策略(control strategies)，d)學習的策略(learning strategies)。

(2) 方法包含了：a)模範(modeling)，b)訓練(coaching)，c)鷹架與減少輔助(scaffolding and fading)，d)清晰的表達(articulating)，e)反應(reflection)，f)探究(exploration)。

(3) 順序則包含：a)逐漸增加其複雜性(increasing complexity)，b)增加其多樣性(increasing diversity)， c)由通用的一般性(整體性)到特定(個別性)的技能(global before local skills)。

(4) 社會學包含：a)情境中的學習(situated learning)，d)專家實務的培養(the culture of expert practice)， c)內在的動機(intrinsic motivation), d)開發合作(exploiting cooperation)，e)利用競爭(exploiting competition)。

自己或他人設計的STS活動模組雛型，需考慮對象的背景、知能、活動時數及參加次數，加以修改開發為對自己合用的活動單元。由模範、訓練、鷹架與減少輔助而逐漸變為自立學習。

質疑三、STS中文之名稱應當如合何訂，才能適切易懂？

回答：

STS是科學、技學、社會互動的「教」與「學」。NSTA把STS 定義為人在實際經驗中之科學「教」與「學」。

STS的中文暫定為學術研究時使用「科學、技學與社會(STS)的科學教育」；對中小學則用「科學教育生活化」。

質疑四、如何採用STS 於實際的教學中，如果還在現有的聯考或升學制度，則STS可以落實嗎？

回答：

在目前的環境中，STS的教學可以在寒暑假或聯課活動中實施。

本研究探討如何培養具有STS教學專業能力的教師，能把STS融入實際教中。探討如何把STS 融入現行教材，用於實際教學。

質疑五、老師們對STS本身不能完全瞭解時，如何能達成其目的？

回答：

老師透過參與STS的研究，來了解STS，建構其STS的理念及教學專業能力。不具有此能力的教師，無法達成STS教學目的。

質疑六、除強調建構論外，宜強調STS之間的統整。

回答：

STS本來就是在強調STS之間的統整，學生為了要解決身邊或社會問題之需要，整合自己已有之科技知能，建構知能，解決STS相關問題。

中華民國STS學術研討會中，與會學者便指出為推展STS課程之革新，可兼採短期策略及長期策略。短期策略的目標必須明確可見，且可評量立即之效果，是故，在大專院校推展職前教師訓練，有效促進STS教育之推廣；鼓勵大專教師及研究生進行STS教學之研究；由中小學教師開發並運用STS教學模組。如此一來，明瞭STS教學理念的教師數量將大大增加，可望在中小學造成影響力，教師們除了本身的行動研究之外，更可在新的STS整合脈絡中經驗到全然不同的學習經驗。

十四、結論

STS的教師角色也從過去傳統的指導者(instructor)變成今日的觀察者(observer)、諮詢者(consultant)、甚至是擔任學童的仲裁者(moderator)、鼓動者(instigator)、斡旋者(mediator)、激思者(provocater)。而這些特性其實都和九年一貫課程要求自發性、民主式、合作學習、孩童想像力創造力的培養…等等的基本精神是完全一致的。

STS既然是當前世界科教改革的主要趨勢，聯合國教科文組織（UNESCO）早已經將其工作重點由科際整合轉移到STS上，這應是鑑於STS提供了科學學習的完整脈絡關係，而能更適合於所有的學習者。STS重視全民科學素養的基礎教育，強調學生批判性思考、解決問題及創造的能力，並期能培養出兼容並蓄、富民主精神、負責任且能做明確判斷的21世紀良好公民。

STS教學模式與九年一貫課程其實是相互呼應的，它著重引導（以學生為中心的）思考，將（日常生活相關）議題融入（主題教學）當中，使知識生活化，（充分利用社區資源）使科學社會化，強調統整精神，使學生（運用合作學習）學習到完整之知識，而不是零散之記憶。期使學生能在科學之理性精神中融入人文社會之氣質（關心社會、有責任感），在人文社會之環境裡發現科學之果實（電腦科技之應用）。

十五、參考資料：

1、教育部86年度中小學科學教育補助研究計畫成果報告-再國民小學實施STS教學單元活動設計主持人-黃鴻博教授。

2、王澄霞、洪志明、莊奇勳、連啟瑞、蘇育任、黃萬居(1996)。日本STS研究及實施現況考察報告。NSC 86-2517-S-023-002。

3、教育部(2000)。國民教育階段九年一貫課程總綱綱要。教育部。

4、陳伯璋(2000)。九年一貫課程的理念、內涵與評析。國立嘉義師院國民教育研究所演講資料(民89年1月13日)。

5、Yager,R.E.(1992b).Science-Technology-Society as Reform. ICASE Yearbook,2-8.

6、http://nr.stic.gov.tw/ejournal/SciEdu/2000/EJ51-2000-334.pdf

7、 http://www.phy.ntnu.edu.tw/phyedu/Volume2/%B3%AF%A4%E5%A8%E5.htm

8、http://sparc2.nhltc.edu.tw/~publish/35homepage/17.htm

9、http://www.nhltc.edu.tw/~publish/35homepage/17.htm

10、http://gd5.gdps.tpc.edu.tw/sts_teach.htm

11、http://www.epa.gov.tw/student/uva/middle/uva_m0.htm