社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 / 陳致澄、王瑞壎、李孟憲

星期日 , 5, 6 月 2022 Leave a comment

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討

陳致澄1、王瑞壎2、李孟憲3

國立臺南大學應用數學系1

國立嘉義大學教育行政與政策發展所2

桃園市龍岡國中3

 1jcchennutn@gmail.com

n  前言

《十二年國教自然科學領域課程綱要》(以下簡稱108課綱)已於 2019年正式於中小學各階段正式實施。薛雅純(2018)指出,108課綱中強調教師應提供學生探究學習與問題解決的機會,協助學生瞭解科學知識產生的方式並養成應用科進行思考與探究的習慣。此外,108課綱之《基本理念》亦提到:生活在現代,我們周遭充斥著不斷創新的科技產品、紛至沓來的各項資訊以及因資源開發而衍生出的環境生態問題。因此,未來公民更需要具備科學素養,以瞭解科學的貢獻與限制、能善用科學知識與方法、以理性積極的態度與創新的思維,面對日常生活中各種與科學有關的問題,做出評論、判斷及行動」(教育部,2018)。靳知勤(2014)也指出,科學學習若不能與個人生活及社會需求相關,則將無法有效培養學習者的思考智能、解決切身問題以及與人合作的社會技能。由此可見,若能在自然科學的課室中,提供學生有關現代生活中,因科學」帶來的便利與因之產生的限制與不利之兩難困境 (dilemma problem)問題,此問題可能涉及個人所持道德與理性間的衝突、可能因時空變遷造成的衝突、不同領域間(例如:宗教與法律、自我利益與公共或他人利益等)觀點的衝突或是實然面與應然面(例如:理想與實際等)之衝突(溫明麗,2000),讓學生真正運用或搜尋相關的科學知識與方法,以理性、積極的態度與思維,思考這些日常生活中所出現的各種與科學有關的問題,並做出評論、判斷與行動,應是落實108課綱核心素養導向教學的一條可行之徑路。

「社會性科學議題」(socio-scientific issues,以下簡稱 SSI)是在概念或程序上,與科學有關聯的爭議性社會議題 (Sadler, 2004)ZeidlerKeefer (2003)認為,將SSI應用於教學,對於科學教學提供了一種啟示性的作法。究其原因,乃源於近代科技發展增進人類的生活福祉,但在社會中導致的爭議亦層出不窮,而這些爭議性的議題影響的範圍,小至社區或地方(例如:土地開發與否、垃圾處理的方式等),大至整個社會甚至全球(例如:全球暖化的威脅、複製人式等)(靳知勤、胡芳禎,2016),若在科學教學的課室中以此些議題作為討論的主題,有別於傳統的科學知識傳授方式,能引導課室中同儕間、師生間的互動對話與協商合作,有助於教學文化的變革。若將SSI與上述兩難困境問題相互對照,彼此恰具一致性的特性與功能。因此,運用SSI於科學課室作為教學的一種方式,不僅能培養學生具備未來公民所需之科學素養,也符應當前108課綱素養導向教學的理念與趨勢。

n  小學階段的化學教學主題分析與SSI議題選擇

然而,檢視小學階段自然科學領域所涉及的學習內容,包括「自然界的組成與特性」、「自然界的現象、規律及作用」以及「自然界的永續發展」等三類課題,而這三類課題在國小階段都是以「跨科」的方式進行教學。研究者藉由國中階段的「主題」以及高中階段之「次主題」分析,選擇與SSI議題融入「化學」教學有關的次主題如下表1所示:

1:國小階段與化學教學有關的主題/次主題分析

課題

跨科概念

主題

次主題

1.自然界的組成與特性

物質與能量 (INa)

物質的組成與特性 (A)

物質組成與元素的週期性(Aa)

物質的形態、性質及分類(Ab)

能量的形式、轉換及 流動(B)

能量的形式與轉換(Ba)

溫度與熱量(Bb) 

構造與功能 (INb)

物質的結構與功能 (C)

物質的分離與鑑定(Ca)

物質的結構與功能(Cb)

2.自然界的現象、規律及作用

交互作用 (INe)

物質的反應、平衡及製造(J)

物質反應規律(Ja)

水溶液中的變化(Jb)

氧化與還原反應(Jc)

酸鹼反應(Jd)

化學反應速率與平衡(Je)

有機化合物的性質、製備及反應(Jf)

3.自然界的永 續發展

科學與生活 (INf)

科學、科技、社會及人文(M)

科學、技術及社會的互動關係(Ma) 科學發展的歷史(Mb)

科學在生活中的應用(Mc)

天然災害與防治(Md)

環境汙染與防治(Me)

資源與永續性(INg)

資源與永續發展(N)

永續發展與資源的利用(Na)

氣候變遷之影響與調適(Nb)

能源的開發與利用(Nc)

註:「灰底」的內容乃本文推論而得,適合將SSI議題融入進行課程設計之次主題。

據此,我們可進一步深入思考如何選擇相關的SSI議題,以符應「與化學教學有關」的目標。邱美虹(2018)指出,SSI議題的內容,可從環境化學、食品安全、水質純化、空氣汙染、碳循環甚至到氣候變遷與永續發展等面向進行蒐集與設計,藉由探討水、大氣、 食品、綠色化學…等議題的討論,可讓學生藉此認識化學、生物科技或是化工如何裨益人類生活以及對於人類居住環境的影響。此外,聯合國也在2015年宣布《2030永續發展目標》 (Sustainable Development Goals, SDGs) ,其核心目標共計17項,期能藉此指引全球共同努力、邁向永續
(United Nations, 2015)
。研究者探究其中與「化學教學」有關的目標,包括清潔飲水與衛生設施、經濟適用的清潔能源、確保永續消費和生產模式、氣候行動、保育及維護海洋資源、保育及維設生態領地等議題。

綜合上述邱美虹(2018)對SSI議題之建議以及本研究綜整SDGs有關化學教學之項目,接下來,我們再從SSI議題落實於課室教學的情況,來思考:究竟上表1中呈現的次主題,那些適於結合SSI來進行課程設計?對此,OsborneErduran Simon (2004)提到,SSI議題融入自然科學課程中進行設計,教學上經常會採用「論證」的形式進行。並且,Osborne等人進而提出「論證」教學的五個層次。筆者分析這五個層次的描述,認為SSI議題融入自然科學課程進行論證教學之設計,則此SSI議題應包含以下特性:該議題能形成正向與反向主張(或是不同主張)、各項主張(含反駁性的主張)均存在相關的資料或理由予以支持。若以此特行重新檢視上表1之次主題,則能量的形式與轉換(Ba) 、科學、技術及社會的互動關係(Ma)、科學在生活中的應用(Mc)、環境汙染與防治(Me)、永續發展與資源的利用(Na)、氣候變遷之影響與調適(Nb)、能源的開發與利用(Nc)這些次主題因為具有「科學發展與道德維護」以及「人類生活與環境永續」等符合上述SSI議題之特性,容易讓學生產生衝突與兩難的情境,故,建議教師可思考將當將當前出現的SSI議題融入這幾個次主題之中。

接續,筆者再搜尋、整理近年來國內外與「化學教學」有關之SSI議題,以108課綱中小學階段自然科學領域學習內容的三類課題為架構,再輔以SDGs作為參考,形成具有「曾被普羅大眾熱烈討論」、有「正面與反面的資訊」出現且與「化學」概念相關的社會性話題內涵如下圖1所示:

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1:與化學教學有關之SSI議題

上圖1所提供與「化學教學」有關的SSI議題,都與我們日常生活息息相關,並且議題容易再課室中產生上述「科學發展與道德維護」以及「人類生活與環境永續」的衝突與兩難情境,應能作為國小階段自然科學課室中,「化學」主題教學之探究與討論的議題。舉例來說,新聞傳播媒體TVBS報導「越來越多食品科學研究指出,牛奶的營養價值可能比想像中的低,對人體也有可能是弊大於利」這種看似「有憑有據」之似真亦可能為假的社會性話題;網路於2014年刊載之「綠色帝國基金會說:每公升牛奶有兩千萬的活躍細菌跟 7.5 億個膿細胞」這種具有「科學數據」且與人類生活有關的社會性話題(參見https://pansci.asia/archives/98038等,圖1中蒐集之SSI議題,多具有「科學發展與道德維護」以及「人類生活與環境永續」之衝突與兩難特性,且該主張的文句內容又淺顯易懂,故,適宜作為國小階段教師將此些議題融入有關「化學教學」的課程設計之中。

n  國小階段實施SSI導向化學教學注意事項

那麼,國小階段除了在自然科學的課堂中SSI導向化學教學外,是否還有其他時段或其他課程可茲進行此較為深化、應用的課程呢?108總綱之《課程架構》一段提到,十二年國民基本教育課程類型可分為「部定課程」與「校訂課程」二大類。其中,「校訂課程」是由學校安排,藉此達成形塑學校教育願景以及強化學生適性發展之目標。而「校訂課程」在國小階段即為「彈性學習課程」,其內涵可包含跨領域統整性主題/專題/議題探究之課程、社團活動與技藝課程、特殊需求領域課程以及本土語文/新住民語文、服務學習、戶外教育、班際或校際交流、自治活動、班級輔導、學生自主學習、領域補救教學等其他類之課程。由此看來,將SSI導向的化學教學置放於「彈性學習課程」亦是可行的方式。再者,白玉玲(2021)指出,「主題課程」 (Thematic courses)是依據學生或教師感興趣的主題,針對該項主題進行深入探討的課程。此課程強調自主學習,重視學生內在學習動機的培養,是一個教與學互動的歷程,是符合 108 課綱自發、互動、共好核心要素的課程類型之一。若將SSI導向化學教學與「主題課程」相互對照、比較,彼此間恰有共通的特性與功能。因此,研究者藉「主題課程」實踐的注意事項,提出小學階段實施SSI導向化學教學應注意之事項如下:

一、課程規劃與實施需具備完整性

若將SSI導向化學教學規劃成為「校訂課程」,則須將整體SSI導向教學進行完整且全盤性的規劃,學生須在同一主題下進行統整性與脈絡化的學習,才能完整習得該主題脈絡的知識、技能與態度。考量此類課程跨域的面向以及所需專業師資,必要時,還需引入不同專業領域之師資進行協同教學。

二、討論任務與活動的安排須能促發學生主動學習的意願

鑑於SSI導向教學之議題選擇,乃源於一般生活中息息相關的話題,且以學生或教師有興趣的主題做為開端,相信必能在「起始活動」中,扮演好引起動機的功能。然而,在後續「發展活動」中,建議教師仍應注意學生的學習狀況,依學生當下的反應(例如:查詢資料是否遇到挫折?同儕溝通是否意見相左?…)進行適度引導與調整。此外,教師也須事先規劃好要提供那些事例和提問?以利學生經由閱讀、觀察、實驗、思考、討論 等途徑去發現相應的科學原理與原則,以掌握問題解決的方法與步驟,以隨時保持學生探究學習的主動性,感受到這是一個充滿挑戰性的學習歷程。

n   結語

Zeidler, Sadler, Simmons Howes (2005)指出,SSI 是一種理論,亦是一種方法,是將特定的爭議性議題融入教學進行設計,營造出兩難的困境,教學過程中關注學生同儕間的討論與互動,期能促發學生在彼此對話及論證的過程中建構知識。過去,已有一些研究(例如:林樹聲,2012;靳知勤、胡芳禎,2016)證實,學生能經由討論、解釋及推理的過程,參與決策並獲得探究的技巧,也學會如何有效提問的論證能力。本文透過108課綱分析,從中獲得國小階段與化學教學有關的跨科概念;並透過中學階段主題與次主題的分析,輔以聯合國《2030永續發展目標》核心目標的對應;再蒐集過往與化學生活有關的新聞議題,提出一些能在小學階段落實的SSI導向化學教學議題。最後,提出有關小學階段實施SSI導向化學教學應注意的事項,期能協助小學教師未來規劃規劃規劃SSI導向化學教學設計之參考。

n  參考文獻

白玉玲(2021)。108 課綱彈性課程主題化的實踐與反思。臺灣教育評論月刊,108),47-52

邱美虹(2018)。以科學素養為導向的新課綱─從社會性科學議題融入課程談起。臺灣教育評論月刊,710),1-7

林樹聲(2012)。在科學課堂中應用爭議性議題教學促進國小六年級學生道德思考。科學教育學刊,205),435459

教育部(2018)。十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要。臺北市:作者。

靳知勤(2014)。台灣所需優先解決的科學教育問題─科學與科學教育學者的觀點。教育學報,421),53-76

靳知勤、胡芳禎(2016)。如果可以這樣學自然! 國小學生在社會性科學議題教學中知識、動機與合作能力的改變。教育學報,442),101-126

溫明麗(2000)。兩難。國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網。資料檢索自https://terms.naer.edu.tw/detail/1306143/

薛雅純(2018)。從十二年國教課綱看自然科學素養導向的探究教學。臺灣教育評論月刊,75),259-262

Osborne, J. F., Erduran, S. & Simon, S.(2004). Enhancing the quality of argument in school science. Journal of Research in Science Teaching, 41(10), 994-1020.

Sadler, T. D. (2004). Informal reasoning regarding socio-scientific issues: A critical review of research. Journal of Research in Science Teaching, 41(5), 513–536.

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

Zeidler, D. L., & Keefer, M. (2003). The role of moral reasoning and the status of socio-scientific issues in science education: Philosophical, psychological and pedagogical considerations. In D. L. Zeidler (Ed.), The role of moral reasoning on socio-scientific issues and discourse in science education (pp. 7–38). Dordrecht, the Netherlands:
Kluwer Academic.

Zeidler, D. L., Sadler, T. D., Simmons, M. L., & Howes, E. V. (2005). Beyond STS: A research- based framework for socio-scientific issues education. Science Education, 89(3), 357–377.

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