科技活動設計
以STS理論運用於氣墊車教學活動設計
黃秀萍
國立高雄師範大學工業科技教育學系研究生
朱耀明
國立高雄師範大學工業科技教育學系副教授
壹、前言
交通工具是人類生活中不可或缺的科技產物，在人類文明發展過程中各種交通工具不斷的被開發出來。本教學活動的構想：來自於先在電視上看到有人開發出一款水路兩用車，性能非凡，但售價不斐，一部車大約需300萬美金。後來又上了
運用科技與資訊和主動探索與研究，及培養學生具有獨立思考與解決問題的能力是新課程的重要目標之一。在課程綱要實施要點中強調：學生的學習應培養其探究和實作的能力。教學的目的應是讓兒童透過教材而展開的學習活動，在獲得知識、概念的理解後，能將抽象的知識應用於實際問題之中，培養出解決問題的能力，然後在知識的運用中激發和培養創造力（林崇德，1995）。
STS理論認為科學不僅是知識，亦是過程方法、態度、創造力以及應用等五個領域的綜合體（Yager，1994）。因此，STS之教學讓學生探索、分析並把概念與方法運用到真實的情境中（王美芬、熊召弟，1996）。學生經由融入STS教學理念的設計與製作氣墊車學習歷程，自我建立可以被認同的科學概念體系，成為主動的學習者。學生透過討論、腦力激盪，發展提出問題、可能解決方法、收集相關資訊、進行實驗的活動，由知識的使用者躍升為問題的解決者，激化同儕之間的認知互動行為，而呈現個人與群體學習的價值觀（王美芬、熊召弟，1996）。
貳、STS理論與文獻探討
STS為自發性的學習，有別於傳統學校教育強調正式知識的獲得。透過STS的學習活動，學生能以問題為中心，獨自一人或與同儕合作，找出解決問題的學習方法，將傳統學習活動所獲得的正式知識應用於日常生活中。STS使科技的學習將個人、社會與環境之間產生緊密的連結，應用於生活中。
在STS理論課程的安排下，教師與學習者為解決真實生活中的問題而產生互動，這種情境學習與學習者的生活經驗結合，使學習者能獲得日常生活常用的知能與創造力，面對新的情境時，能自我修正原有的認知結構，建構新的概念達成學習遷移，才是有意義的學習（Osborne & Wittrock，1983）。關於STS教學的實施方式，王澄霞（1995）提出三種模式：
1.將STS的精神融入現有課程，以STS的教學方法實施教學。
2.擴大教學單元，將STS結合原單元另闢教學動單元實施。
3.設計新的科目，將STS的課程獨立另成一個科目實施教學。
Yager（1981）認為：科學教學必須與生活結合，注重科學的應用；而教學的內容，綱要及教材則必須以問題為中心，Cheek（1994）指出，關於STS教育的特質，有六項是大家觀點一致的（引自蘇宏仁，1996）：
1.STS教育強調科學技學與社會間的交互作用
2.STS教育能提升學生對於議題的覺知
3.STS教育包括倫理及價值內涵的考量
4.STS教育能培養學生做決策的能力及技巧
5.STS教育能增強學生對於科技應用的了解
6.STS教育能促使學生參與社區活動與地方結合
國內目前STS教學模組的開發，大部分為與日常生活相關的題材或為社會重大議題；有關運輸科技的模組卻很少見，且筆者發現國小學童對於運輸載具所知貧乏，因此有了研究運輸載具模組-氣墊車，教學活動設計的想法。
STS教學模組的發展，需考慮學習者的認知發展能力與活動議題，融入自然與生活科技教材的適用性，因此本活動設計擬以國小高年級的學生作為研究對象，嘗試將學生日常生活中常見的運輸載具融入現行的自然與生活科技課程，進行教學實驗，觀察學習者科學概念與科技過程的學習成效，以了解STS教學模式對現行國小自然與生活科技教材教法教學效果的差異。
叁、活動設計及原理分析（概念架構）
STS教學是以學生過去的經驗為依據，以現實世界議題或人們所關心的事情為焦點，讓教師創造各種方法幫助學生了解概念與科技過程，並利用身邊可以獲得的資源，以個人或小組的方式進行學習與解決問題，並引導學生從生活以及傳統訓練相連接，通往科技的世界（Yager，1994）。
在了解STS教學策略與實施方式後，筆者以自然與生活科技—運輸科技--氣墊車為主題，設計一個教學時間為二週的STS教學活動，使學生能夠從現實生活中有關水路兩用車與主題引導製作氣墊車的科學原理與相關科技概念，並讓學生了解社會科學與科技的關係。如下圖氣墊車教學流程圖。
肆、相關的概念架構
伍、思考層次分析
陸、氣墊車教學單元活動設計
國小自然與生活科技--氣墊車教學單元活動設計
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單元名稱 |
氣墊車製作 |
教學年級 |
五年級 |
人數 |
32人 |
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教材來源 |
自編 |
教學設計 |
黃秀萍 |
時間 |
200分鐘 |
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學生經驗分析 |
已有電路、電池知識 有電力就能產生動能 交通工具必須有動力才能移動 浮力原理 摩擦力小，車子容易滑動 |
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教學資源 |
教師準備 |
學生準備 |
可統整的科目 |
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製作過程照片或幻燈片 保力龍板 馬達 電池座 電線 螺旋槳 電池 |
保力龍膠 美工刀 剪刀 膠帯 圓規 收集的資訊 |
美勞 社會 |
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教學策略 |
講述示範、提供成品說明、討論、探索、操作實驗、創造思考、問題解決、錯誤嘗試法、合作學習、回饋與分享。 |
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教學目標 |
單元目標 1. 能了解氣墊車的原理 2. 能從製作氣墊車的過程了解省能節能的重要性 3. 能從製作過程體驗自己動手創作的樂趣 4. 能從簡易的氣墊車製作過程了解電池與電力的應用 5. 學會簡易的電路知識 6. 能製作獨一無二的氣墊車 7. 能從互相合作中體會合作學習的意義與喜悅 8. 能從整理用具與場地的活動中養成負責的態度與精神 |
行為目標 1-1能說出氣墊車能動的原因 1-2能說出氣墊車的作用 2-1能知道氣墊車的優點 3-1能動手切割保力龍 3-2能動手找出螺旋槳中心點 3-3能把螺旋槳位置切割好 3-4能將氣墊車墊高 4-1會連接電線測試馬達與電池是否能用 5-1接上電路後要測試風向位置是否正確 6-1能照自己能力設計有特色的氣墊車 6-2且依照造型找出適合的重心位置 6-3讓氣墊車能順利動起來 7-1能與同學交換製作心得 7-2能與同學分享經驗與感想 7-3能欣賞別組同學的作品 8-1能負責收好自己的作品和用具 8-2能分工作好善後工作 |
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活動內容 |
教學策略 |
教學資源 |
時間分配 |
目標 |
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壹、準備活動 1. 分組：5人一組 2. 收集有關氣墊車資訊 貳、發展活動 一、引起動機 1. 拿出報章有關水路兩用車的 報導 討論：你知道水路兩用車是什麼？ 你看過嗎？ 你覺得它有什麼好處？ 你知道它的用途嗎？ 2. 水路兩用車對人類會造成影響或衝擊？ 二、分發材料：保力龍、馬達、電池、電池座、電線、螺旋槳。 三、講解、示範、操作 1. 說明先將保力龍畫出氣墊車的造型 2. 再將螺旋槳位置切割好 3. 將馬達與電池座與電線連接 4. 氣墊車裝上馬達 5. 氣墊車先墊高螺旋槳不能與地面接觸 6. 將電池放上氣墊車測試氣墊車能動嗎？ 7. 找出最佳重心 8. 或者解決遭遇的問題使氣墊車能動 9. 提醒用具操作應注意的安全 10.學生親自動手做嘗試創作的樂趣 11.學生討論、構思、設計、製作 （教師回觀察並視需要給予建議） 12.討論：1.如果增加電池數量會影響氣墊車嗎？ 2.如果雙螺旋槳會增加 氣墊車的動力嗎？ 13.完成作品後能收拾善後 |
準備 問答教學 發表 分析思考 問答 發表 實用性思考 講述 示範 操作 實驗 巡迴指導 隨機教學 創造性思考 實作 |
展示照片或製成幻燈片 出示有關氣墊車圖片或報導 準備好充足材料 成品兩個提供展示參考 |
課前準備 25分 15分 40分 80分 |
1-1 1-2 2-1 3-1 3-2 3-3 3-4 4-1 5-1 6-1 6-2 6-1 8-1 8-2 |
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叁、綜合活動 一、分享：完成作品相互欣賞 二、回饋：心得發表 三、評鑑：檔案評量、實作評量、教師觀察評量、學生學習回饋單、 四、作品展示。 單元教學完成 |
發表 分析 創造性思考 觀摩 實用性 |
照相機或攝影機 |
40分 |
7-1 7-2 |
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柒、學習評量方式---教師的觀察記錄，學生的活動回饋單
評量部分，除了傳統紙筆測驗的方式外，也能透過其他方式來進行；例如：實作評量或歷程檔案評量等，都是STS理念的評量方式。
本活動也採用教師觀察記錄及學生的活動回饋單做評量。
實作評量：藉由實際操作，可以了解到學生的學習過程和技能。
檔案評量：能反映學生的學習過程和遭遇的困難、學習態度等，教師也能在適時提出意見與指導。
學習評量表（教師教學觀察記錄）
_____年_____班 _____座號 姓名____________
學習回饋單（學生自評）
_____年_____班 _____座號 姓名____________
這個活動我 （ ）全部都做到，太棒了。
（ ）做到11項以上很不錯喔。
（ ）只達到8項的目標，下回繼續加油！
參考文獻
中文部分
王美芬、熊召弟（1996），國民小學自然科技教材教法，台北市：心理出版社
王澄霞（1995），STS活動中之教與學，科學教育學刊3（1）
李隆盛（2005），生活科技概論，台北市：心理出版社。246頁
林崇德（1995），兒童創造力發展心理，台北市：五南出版社
南一版國小自然與生活科技（第二冊，第四冊）（2003，2004）
趙育玄（2001），國小六年級STS科技教學活動記錄，生活科技教育月刊，11（34）27-29頁
鄭峻玄（2003），STS教學策略與生活科技課程STS教學活動設計，生活科技教育月刊，3（36）36-41頁
蘇文瑛、孫露華（2003），國小高年級生活科技課程單元教學活動設計， ICCITE 2003國際科技教育課程改革與發展研討會，國立高雄師範大學 260-265頁
蘇宏仁（1996），科教課程模式-科學、技學、社會（STS）之探討研究，科學教育月刊，190. 2-12頁
英文部分及參考網站
Cheek, D. W. (1994). Students and learning: Student concepts of the social sciences
and socialinstitutions. Workshop on STS approach inscience education.
Osborne, R. J., & Wittrock, M. C. (1983). Learning science: A generative process. Science Education, 67(4), 489-508
www.ied.edu.hk/apfslt/v5 issuel/hsiungct4.htm
Yager, R. E. (1994). Workshop on Science/ Technology/ Society (STS) Approach in Science
Education.