臺灣化學教育

科技大學學生對化學的學習信心和學習興趣

丁信中
嘉南藥理大學休閒保健管理系
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•  研究探討
  

國際學生能力評量計畫2006 (Programme for International Student Assessment, PISA)的資料顯示，臺灣中學生對科學興趣與科學樂趣高於OECD國家平均值，但是臺灣中學生的科學自信心程度仍明顯低於OECD國家平均值(OECD, 2007)。在一份國內的調查報告中顯示，約70%學生表示喜歡科學，然而中學生的科學學習興趣與其在學校科學課程的學習經驗卻有所落差；天下雜誌(2010)以國、高中生為調查對象，資料顯示：國中生最不喜歡的科學學科是數學，高中生則最不喜歡化學；其前兩名的原因分別是「太難了」69.8％、「要背很多公式」43.9％。調查同時發現，整體學生有39%的比例「都沒做過」科學實驗，「每週低於1次」的比例也還有37.1％。與學生的期待相比有所差距，高達45.5％學生希望平均「每週做1到2次」實驗，這表示，學生是喜歡做實驗的，但是學校的科學課程內容似乎無法回應學生的期望。

臺灣中學生仍面臨著極大的升學壓力，在國中教育會考獲得好成績與進入名校就讀，是多數中學生的重要學習目標；同時，這也是家長對於中學教育的期待。天下雜誌(2013)對國中教育現場的調查顯示，12年國教強調免試升學，但仍有高達43.1%的學生，感到高度壓力；進一步分析，考試壓力(40.2%)、父母期待(26.9%)為中學生的前兩項的課業壓力來源。在測驗成就與升學主義的考量，傳統式教學與頻繁的筆紙測驗仍是多數中學科學教師的主要教學方法。如此頻繁筆紙測驗的教學方式與升學壓力等外在學習因素或許是造成臺灣中學生相對缺乏科學解釋與科學探索能力的可能原因。

相關研究發現，學生對科學、科學教學以及科學學習經驗的感受與態度，有隨著年級的升高而降低的現象(Hadden & Johnstone, 1983; Yager & Penick, 1986)。此外，學生的學習動機影響其對科學知識的理解程度，Hanrahan(1998)提到學生對學科內容有著先前知識和興趣，進而形成的內在動機，會較容易形成深層的認知參與；相對的，藉由外在因素，例如得到好成績、滿足父母的期待等，所形成的成就動機取向，僅能引發淺層的認知參與，無法獲得科學知識的理解。國外的研究發現，許多學生在進入學校課室教學後，學習動機反而變得低落，不再對學習感到興趣，甚至產生反抗的心理與行為(Lee & Brophy, 1996)。

Talton和Simpson(1986)的研究結果顯示，教室環境變項(包含教學與課程)可以解釋約46%-73%之學生科學態度的變異量，若再加上自我概念、家庭背景等變項，則可解釋的變異量達到62%-81%之間。

隨著臺灣少子女化的來臨，學生人數逐年下滑；2018年高中職畢業生為227,900人，其中，高中畢業生，包含普通科、綜合高中學術學程等計108,255人，高職畢業生，包含專業群(職業)科、綜合高中專門學程、實用技能學程等計119,645人；高職畢業生的比重從2011年56.98下降為2018年的52.50 (教育部統計處，2019)。以升學管道來看，高職畢業生多數就讀科技大學，雖然科技大學的系專業發展是以產業實務應用為導向，然而高職畢業生在中學階段的科學學習成就，多數屬於中低成就的一群，如何提升學生的科學學習動機，進而培育他們能擁有產業實務相關的科學能力，對於科技大學教師而言，是一項極大的挑戰。

• 研究工具

本研究開發「科學學習信心與學習興趣半結構晤談問卷」，此問卷分別從個人變項，家庭變項，學校變項，以及文化變項等四個角度，進行半結構晤談題目的設計，藉以瞭解科技大學學生對科學學習的信心與興趣，提供科技大學教師設計化學相關課程學習之參考。為了瞭解科技大學學生在專業化學學習是否受到中學理化學習經驗的影響，問卷的編製包含：第一部分中學的科學學習經驗，計11題，與第二部分科大專業化學的學習經驗，計10題等，編製完成的問卷共為21題。施測方式採半結構晤談，晤談時間為40分鐘。部分題目舉例如下：

1. 個人變項部份：你對於理化課程的學習動機是基於自己的興趣、還是為了得到好成績、或是滿足父母與老師的期待呢？

2. 學校變項部份：在中學的時候，你的理化老師上課的方式為何？你喜歡他的上課方式嗎？老師有沒有舉日常生活的例子來說明理化的生活用途呢？

• 施測對象

本研究的施測對象為中南部某2所私立科技大學的妝品、食品、環工等系的三年級學生，每系10位，合計晤談60位學生。選取科技大學三年級學生的原因，該階段的學生對於系相關專業化學的學習具備較多的修課經驗。

• 研究結果

一、中學科學學習經驗

發現一：多數學生表示喜歡小學的自然科學課程，然而對於中學的理化不感興趣，原因在於：課程無聊、考試太多、學習成就不佳、課程過於困難與太抽象而難以理解等。多數學生的學習動機屬於外在學習動機。參加課後補習的原因多是父母的要求。

—   62%學生喜歡小學時期的自然科學，原因在於：喜歡大自然、內容新奇有趣、日常生活用得到。然而，60%學生卻不喜歡中學時期的理化課程，原因則在於：課程過於困難與抽象而難以理解、考試太多、與成績不好。

—   40%學生喜歡他們中學老師的教學方法，例如：能將課程簡單化、應用到日常生活中、進行實驗活動教學。然而，僅有25%學生表示，他們的中學理化成績不錯或是優異。

—   53%學生的學習動機屬於外在學習動機，僅有10%學生為內在學習動機，其他則為兩者皆有。進一步分析顯示，35%學生表示他們的學業成績是受到補習與否、教師教學方法與父母期待的影響。

—   83%學生在中學時有參加校外補習。僅有10%學生表示，參加補習是自己的意願。多數的學生(45%)則為父母的要求。

二、專業化學學習經驗

發現二：約半數學生對於大學的基礎化學課程不感興趣，原因在於：他們的中學理化成績不佳、與課程內容有太多化學計算、太多抽象的概念與符號，然而他們對基礎化學課程的相關科學實驗是感興趣的。

—  40%學生對於基礎化學課程不感興趣。

—   43%學生表示在基礎化學課程的學習有所困難，例如：課程內容有太多抽象的概念與理論、化學方程式的計算、高職時期的課程學習缺乏相關的科學與數學科目、中學時期的理化成績不佳等。

—   僅有30%學生表示他們在基礎化學的學習成就為良好或是優異。

—   進一步分析顯示，57%學生表示他們在就讀系專業領域的相關專業化學課程的學習有所困難。此百分比高於學生對於基礎化學學習困難的陳述。

—   63%學生表示他們的學習信心受挫於中學時期理化課程的相關學習經驗。

—   然而，有72%學生表示他們喜歡基礎化學的相關實驗課程。

• 結語及建議

科技大學學生的科學學習興趣，在小學自然科學階段是正向的，但隨著中學課室教學的科學學習經驗，其學習動機卻逐漸下降，歸咎其原因包含：課程無聊、困難及過於抽象、學習成就不佳等；造成學生對於科學學習動機轉為外在學習動機，而不利於提升對科學知識的理解。若科學知識能應用於日常生活中，並進行相關的實驗活動，學生對科學學習仍持正向的態度。此一學習特質也反應在大學基礎化學的課程學習經驗，他們對化學相關課程不感興趣，然而卻喜歡實驗課程。依此來看，實驗課程活動可以提升學生對科學的內在學習動機。

為了培育科技大學學生能具備產業實務相關的科學能力，教師在基礎化學相關課程教學，應配合各系專業職能發展，以「Less is more」的原則，挑選相關的化學知識，改採主題式教學設計，並融入生活化議題或新聞事件，說明化學的概念與應用；同時，結合系專業領域相關的生活化學議題，設計化學實驗活動，如：自製天然精油防蚊液，說明精油成分、乳化劑的功能、製作的步驟等，並鼓勵微專題的創作，應能提高科技大學學生的科學學習興趣及其專業領域相關的科學能力。

• 參考文獻

天下雜誌（2011）。天下2010中學生科學教育大調查。天下雜誌。檢索日期 2019年6月28日。取自http://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5008245。

天下雜誌（2013）。「12年國教國中現場大調查」。天下雜誌。檢索日期2019年6月28日。取自https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5054089。

教育部統計處（2019）。高級中等教育高中職學生比查詢。檢索日期2019年7月1日。取自https://stats.moe.gov.tw/high/default.aspx。

Hanrahan, M. (1998). The effect of learning environment factors on students’ motivation and learning. International Journal Science Education, 20(6), 737-753.

Hadden, R.A., & Johnstone, A.H. (1983). Secondary school pupil’s attitudes to science: the years of erosion. European Journal of Science Education, 5(3), 309-318.

Lee, O. , & Brophy, J. (1996). Motivational Patterns Observed in Sixth-Grade Science Classrooms. Journal of Research in Science Teaching, 33(3), 303-318.

OECD (2007). PISA 2006 science competencies for tomorrow’s world volume1: analysis. Paris: OECD. 檢索日期2019年6月28日。取自 https://www.oecd-ilibrary.org/education/pisa-2006_9789264040014-en

Talton, E.L., & Simpson, R.D. (1986). Relationships of attitudes toward self, family, and school with attitudes toward science among adolescents. Science Education, 70(4), 365-374.

Yager, R.E., & Penick, J.E. (1986). Perceptions of four age groups toward science classes,teachers, and the value of science. Science Education, 70(4), 355-363.