社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 / 李啟讓、洪振方、柯承亨

星期一 , 6, 6 月 2022 Leave a comment

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學

李啟讓1 *、洪振方2、柯承亨3

1國立屏東女子高級中學
2
國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所
3
國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所

*li483739@yahoo.com.tw

n  前言

0八課綱希望教育現場思考,學生未來要面對的挑戰更多、更難,教師要怎樣激發學生的自主學習能力,讓學生成為能夠解決問題的終生學習者。臺灣20211218日的公投題目有兩項屬於能源社會性議題,一為你是否同意核四啟封商轉發電?二為您是否同意中油第三天然氣接收站遷離桃園大潭藻礁海岸及海域?(即北起觀音溪出海口,南至新屋溪出海口之海岸,及由上述海岸最低潮線往外平行延伸五公里之海域)。從能源角度分析,此兩項公投涉及三個問題;一為核四安全,二為電力供應,三為碳排空汙。科技的進步將使我們面臨社會性科學議題(socio-scientific issues, 縮寫「SSI)的困境,因為在科技時代,我們已經開始跨越了一個重要,但卻很少受到檢視的門檻;將來我們勢必在SSI這方面做出選擇 (Wilson2021)。將社會性科學議題真實性情境的學習素材納入教學中,除可強化學生科學知識與生活實例相關的認識外, 亦能培養學生運用所學擴及到社會性科學議題,並能更深入的思考與批判,進而發展問題解決和探究之科學素養(邱美虹,2018)

n  社會性科學議題

社會性的科學議題,其內容從環境化學、食品安全、水質純化、空氣汙染、碳循環,到氣候變遷與永續發展,在於探討水、大氣、 食品、綠色化學等議題,可使學生認識化學、生物科技、或化工對人類生活與環境的影響(United Nations, 2015)。社會性科學議題的特徵是具爭議性、做決定上兩難;Betsch & Haberstron
(2005)
認為「做決定」包含了「確認問題、列出可行的方案、蒐集資訊、評估與選擇、行為實踐」等五種能力。「做決定」其實是一個複合、複雜的能力,並非想像中的簡單;正因為如此,過去的研究顯示,學生在做決定時出現了許多缺失; 例如:對問題缺乏全面性的檢視、依直覺判斷(Betsch & Haberstroh, 2005)、只仰賴個人的價值觀(Bell & Lederman, 2003)
、容易受限於偏見、被當時的情緒影響、 無法使用一致性的方法,甚至只會依循先前經驗,做出品質不佳的決定(Betsch & Haberstroh, 2005)。依據上述學者的發現,我們得知學生「做決定」的能力仍不足,而這些缺點則必須藉由教學加以導正。學生若能接受與做決定技巧有關的教學,通常較能做出品質較佳的決定(Eggert & Bögeholz, 2010)。在做決定時,學生若能重新思考與反省自己所做的決定,那麼所做出的決定將更謹慎與成熟。而反省和評估是一種後設認知的能力,若能善用後設認知的技巧,將會協助學生選用最適當的策略,進而提高做決定的品質(Gresch & Bögeholz, 2013)

社會性科學議題融入化學教學結合GRR四階段教學模式與TAP論證模式

陳聖謨(2021)認為責任漸進移轉(gradual release of responsibility, GRR)的結構化四階段教學模式,讓學生承擔愈來愈多的學習責任,有助於培養學生成為獨立自主的終身學習者,如圖1所示。螢幕擷取畫面 2022-06-26 1648441漸進式責任移轉架構 (引自陳聖謨,2021)

GRR四階段教學模式 ,一、課堂目標的掌握:教師於教學中闡述以傳達自己對科學議題的認知與對教學目標的期待。二、學習歷程指導:經由師生互動的交流,協同學生在學習情境中,有效尋找資料、判斷相關的資訊、何者是正確的訊息、或何種是合理的解釋等。三,協作學習:透過學生群組互動、同儕合作的方式進行問題解決的任務,幫助學生相互學習或發展溝通與學習以科學語言表達其觀點。四、獨立學習:重視學生個別實作,著重如何思考自己的思維,發展後設認知能力,以及依據自己的學習如何採取行動(自我調解)(陳聖謨,2021)

Toulmin(1958)的論證模式(Toulmin Argumatation Parttern, TAP),已透過驗證在自然科教學有正面的學習成效(邱美虹,2018),如圖2所示。image

 2  TAP論證模式 (引自邱美虹,2018)

TAP論證模式六個主要概念,一、資料(Data):用以支持主張的證據。二、主張(Claim):依據證據提出合理的說法。三、理由(Warrant):解釋資料與主張之間的因果關係。四、條件(Qualifiers):使主張成立的特定要求。五、佐證(Backing):支持理由存在的假設。六、反駁(Rebuttal):與證據、理由、條件或佐證相互牴觸的論點(邱美虹,2018)TAP論證模式在小組論證架構的建立歷程中,組內需取得足夠的資料,進一步將資料轉換成理由,設立特定條件來弱化反方的衝擊,重視多元資料數據及數據解讀的重要性。而在組間論證例時,經由小組合作提出實用的結論,可增強說服力,培養學生發展「有一分證據,說一分話」的科學態度。      

本文結合GRR四階段教學模式與TAP論證模式,以臺灣的再生能源、核能與火力發電方式對生活與環境之影響的社會性科學議題,設計教學流程如附錄1所示。臺灣的再生能源、核能與火力發電方式對生活與環境之影響的社會性科學議題的教學,需要兩節課時間。第一節課﹔第一階段課堂目標的掌握,進行學生分組、挑選正方與反方主題、授課說明(附錄2)、課程評量規準說明(附錄3)、以投影片講解台灣不同能源發電方式、以投影片講解空氣汙染、以投影片講解水汙染的防治與再利用。第二階段學習歷程指導,學生閱讀課本及自行查找與整理資料、完成學習單(附錄4),教師以問問題、提示、指引或直接說明指導學生。第二節課﹔第三階段協作學習,首先進行組內相互教學、小組論證架構的建立、製作科學海報(附錄5);再進入同儕交流學習、不同主題的正方與反方小組將各自製作的小組科學海報張貼於黑板進行組間TAP論證活動。第四階段獨立學習,老師在黑板上書寫激發學生發展後設認知的問題、鼓勵學生自我對話、學生修正學習單或科學海報、並填寫教學回饋問卷 (附錄6)、教師鼓勵學生利用課餘時間獨立完成小論文寫作。

n  結語

素養導向的學習是108新課綱的核心元素,教師調整傳統講述教學方法,可以培育學生具備核心素養、成為自主獨立學習者 (陳聖謨,2021)。社會性科學議題是現象式學習與跨領域學習,學習課程素材強調學習主題取自真實世界的社會現象,藉由真實情境中問題的引導,多元識讀、資料蒐集、分析、表述與論證,提升學生之資料整合能力、閱讀能力口語表達能力與自主學習的科學素養。GRR教學模式的第四階段獨立學習,大部分學生較難完成教師要求,建議教師提供適當的獎勵,利於達成教學目標。

n  參考文獻

邱美虹(2018)臺灣教育評論月刊,7(10)1-7

Wilson, E. O. (2021)人類存在的意義一個生物學家對生命的思索(陳玉苹譯)臺北市:大雁文化。(原著出版於2015)

陳聖謨(2021)。素養導向學習的實踐很近或很遠?以GRR架構為例在洪如玉(主編)教學藝術素養、創新、多元、議題(47-68)。台北市:五南圖書。

Bell, R. L., & Lederman, N. G. (2002). Understandings of the nature of Adobe Acrobat Pro DC
science and decision making on science and technology based issues. Science Education, 87(3), 352-377.

Betsch, T., & Haberstroh, S. (2005). Current research on routine decision-making: Advances and prospects. In T. Betsch & S. Haberstroh (Eds.), The routines of decision-making (pp.359-376). Adobe Acrobat Pro DC Mahwah: Lawrence Erlbaum Associates.

Eggert, S., & Bögeholz, S. (2010). Students’ use of decision-making strategies with regard to socioscientific issues: An application of the rasch partial credit model. Science Education, 94(2), 230-258.

Gresch, H., Hasselhorn, M., & Bögeholz, S. (2013). Training in decision-making strategies: An approach to enhance students’ competence to deal with socioscientific issues. International Journal of Science Education, 35(15), 2587-2607.

United Nations (2015). 17 Goals to Transform Our World。取自 https://www.un.org/sustainabledevelopment/

n  附錄1

台灣的再生能源、核能與火力發電方式對生活與環境之影響教學流程

n  附錄2

授課說明

一、評分: 依據課程評量規準、針對課程的發問表現(只加分、不扣分)

二、授課方式:

1.2週完成一個社會性科學議題學習活動,每個社會性科學議題都有一個科學影片或投影片,由老師導讀說明。

2.以五人為一組討論完成學習單與科學海報內容小論文寫作個人獨力完成(有意願者)

3.老師會提供與社會性科學議題相關的文章或網站給同學參考,以利深入討論主題,各小組口頭發表挑選主題的想法,最好能結合學習單內容之討論心得。

4.每個社會性科學議題最後一週是小組補充或修正學習單內容時間,並加入對於其他組想法之評論。

5.每個單元結束當天收小組學習單,遲交1天扣5(該組成員)

 

n  附錄3

程評量規準

n  附錄4

學習單

組別:            

一、自評與同組互評

組員資料

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

自評個人表現(1-10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

對小組貢獻度(%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

說明:根據提問、回答、資料收集及解讀、討論發言次數、協助小組互助合作等表現,給予自己和組員評分。

 

二、問題與討論

1.請說明再生能源(太陽能、風力及水力)、核能與火力發電原理?

 

2.比較分析台灣近五年發購電在再生能源、核能與火力發電的發購電比有何趨勢?建議上台電網站(https://www.taipower.com.tw)  查詢。

 

3.台灣能源局統計,二00年電力排碳係數0點五0二,也就是每度發電產生0點五0二公斤二氧化碳排放,比法定目標0點四九二高,也比IEA(國際能源署)訂出的目標值還要高。為推動二00年淨零排碳目標,你認為台灣能源配比應如何規劃?

 

4.空氣品質指標為依據監測資料將當日空氣中臭氧 (O3)、細懸浮微粒 (PM2.5)、懸浮微粒 (PM10)、一氧化碳 (CO)、二氧化硫 (SO2) 及二氧化氮 (NO2) 濃度等數值,以其對人體健康的影響程度,分別換算出不同污染物之副指標值,再以當日各副指標之最大值為該測站當日之空氣品質指標值 (AQI)。不同汙染物的付指標值換算表,請參閱環保署網站(https://airtw.epa.gov.tw/cht/Information/Standard/AirQualityIndicator.aspx)

紀錄屏東居住地前一週的空氣品質指標值 (AQI)?建議上行政院環境保護署網站(https://airtw.epa.gov.tw/cht/Information/Standard/AirQualityIndicator.aspx)查詢。

 

5.舉例說明化學知識的應用能為空氣汙染水污染的防治與再利用帶來了那些改變?

 

n  附錄5

科學海報

      組別:             

組員資料

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

座號:

姓名:

      科學海報你們的主題是:

      預定報告重點請以條列式寫在以下空白處

 

 

 

n  附錄6

教學回饋問卷

說明:老師希望藉由這份問卷,瞭解同學目前學習狀況,做為教學的參考,這份問卷,不須註明身分,同學可以安心作答,感謝同學的協助。

1.你覺得社會性科學議題上課時會不會給你壓力?

壓力非常大壓力很大偶爾有壓力壓力很小沒有壓力

2.社會性科學議題上課時你喜歡與同學討論嗎?

非常喜歡喜歡偶爾有喜歡不喜歡非常不喜歡

3. 你喜歡社會性科學議題的上課方式嗎?

非常喜歡喜歡偶爾有喜歡不喜歡非常不喜歡

4. 你覺得課後與同學討論相關社會性科學議題多不多?

非常多太多剛剛好太少非常少

5.整體而言,你覺得社會性科學議題學習過程是快樂?還是不快樂?

非常快樂快樂普通不快樂非常不快樂

6. 你覺得社會性科學議題學習是有收穫還是沒有收穫?為什麼?

理由:

 

 

 

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