管窺《國民教育階段九年一貫課程綱要》

「自然與科技」學習領域

熊召弟
時代劇變，已由過去勞力密集的農、工業時代, 進入科學、科技主導的後工業社會。科學和科技是經濟轉變的動力，悠關國家的生機控制權，同時也是世界不斷進步的重要力量。在邁入尖端科技為主的今天，我們人類為求適存於世界，同時避免淪為物質文明的奴隸，或地球的劊子手，自然與科技教育目標的重新體認和全民科學、科技素養的充實與提昇，是當前國民教育的重要議題之一。 國民教育的改革,往往是以課程整體架構的改革為優先,最近一次台灣公布中小學課程標準是民國82年(小學)、83年(國中)。而林清江部長在「國民教育九年一貫課程規劃專案報告」提到「在新課程逐年實施及行政院教育改革審議委員會對課程改革意見已凝聚共識之際，本部認為可同時進行下一次課程修訂工作，遂於八十六年四月成立《國民中小學課程發展專案小組》，積極規劃《國民中小學九年一貫新課程綱要》」。這一次的課程大綱已在去年(87年)公布約十六頁的《國民教育階段九年一貫課程總綱綱要》,包括五個項目:
  1. 九年一貫課程改革之基本理念
  2. 國民教育階段課程目標
  3. 國民教育階段應培養之基本能力
  4. 國民教育階段課程學習領域
  5. 實施要點
由本總綱綱要可以知道有
五個基本內涵
 
  1. 人本情懷方面
  2. 統整能力方面
  3. 民主素養方面
  4. 鄉土與國際意識方面
  5. 終身學習方面
三項課程目標
 
  1. 人與自己
  2. 人與社會
  3. 人與自然
十項國民教育基本能力指標
 
  1. 了解自我與發展潛能
  2. 欣賞、表現與創新
  3. 生涯規畫與終身學習
  4. 表達、溝通與分享
  5. 尊重、關懷與團隊合作
  6. 文化學習與國際理解
  7. 規畫、組織與實踐
  8. 運用科技與資訊
  9. 主動探索與研究
獨立思考與解決問題
七大學習領域
 
  1. 語文
  2. 健康與體育
  3. 社會
  4. 藝術與人文
  5. 數學
  6. 自然與科技
  7. 綜合活動

簡單的講，88年課程大綱，主要在修改我國國民教育課程：重複不連貫、分割破碎、畫一僵化、與時代及社會脫節等缺點。其規劃內容除重視科目間橫的統整外，更強調國中與國小縱的銜接，以充分發揮九年一貫課程之精神」。這一次的課程大綱，在87年9月公布目標、基本能力、學習領域、時數分配，並預定在88年公布各學習領域能力指標。

在總綱綱要中，有關本次討論主題「自然與科技」，主要是介紹該領域的主要內涵，「……包括物質與能、生命世界、地球環境、生態保育、資訊科技等的學習，注重科學及科學研究知能，培養尊重生命、愛護環境的情操及善用科技與運用資訊等能力，並能實踐於是日常生活」。

如果僅以這段文字來看，其實《自然與科技》領域的內涵，早在小學六十四年及八十四年的課程標準中都出現過了，即使加了科技或運用資源等字眼，這在目前STS課程的實驗下以及資訊教育的普遍化下，並無特別難以躍進的前景。然而在各學習領域詳細的基本理念、課程目標、綱要、基本功能指標、教材大綱、實施要點尚未公佈前，提供個人淺見。

壹、國民教育階段(國中小)九年一貫課程理念──實踐的迫切

國民義務教育由六年改為九年是在民國五十七年就開始了，可惜的是，我們讓孩子接受了九年的學校教育，卻放在兩本不同的課程(國小一本，國中一本)標準中進行，兩個不同的學制軌道上學習。因此，今天這基於「學生學習為中心」的考量，完成九年一貫的課程要遲至九十年才實施，90-57=33，這三十三年才做這樣該做的變革，實在是太慢了！雖然我們都曾是在這種課程下，可以安然活著的一群，但也許我們是幸運的一群，是否有許多孩童在這樣的學習下放棄了學習？

依照《國民中學課程標準》(教育部，83年)，原為自然學科的包括有生物、理化和地球科學(生物是一年級念，理化科分別在二、三年級修，在三年級時並加了地球科學)，與科技有關的是稱為(家政與生活科技/家政、生活科技(分開))的科目。我選國民中學的《生物》上冊，和目前小學「自然」的內涵、精神做比較時，僅以：(一)字彙數目、(二) 難度、及(三) 文體呈現方式來說明。

首先，可以發現中、小學在「科學」的字彙數目上有相當大的差異，僅以國中生物的上冊而言，有六個章節(每週是3小時的課)一頁29*23=647字(約600字)整本課本約有100頁，則有六萬字，然而以國小自然第十二冊而言，僅有2000字,整體而言，中學比小學在字彙容量上比較差不多增加了30倍。至於在難度上,在第三章就會談到光合作用的光反應、暗反應,而在這之間並提到能量和氫，另外就各種生理作用，如:養份和能量、運輸作用、協調作用、恆定性等，是將「植物」和「動物」的現象同時並列在一章節，這些無論就名詞及概念聯結的思考次序上，與小學的學習方式是有相當大的差異。小學學習自然科學的方式，是增加他們實際經驗及操作的機會，並強調完成自己的實驗或觀察紀錄，而不強調課堂的講述，因此，中小學的課程架構以及教學方式確實有不同。至於課本文體呈現的方式，國中課文寫法是直述式的，提供既有的知識資訊，國小課本寫法則是以提問式的拋給學生問題，學生利用實驗、觀察獲得結論。

因此，顯然中小學自然科學習的目標、方式及結果是不同的。然而由六年級下學期到國一上學期，課本的呈現、學習的方式，呈現巨大的差異，學生確實難以適應，因此九年一貫課程可以使這不同以漸進的方式，讓學生逐漸融合不同的學習方式及目標，同時，可以使在中小學老師彼此了解相互的課程，受益的仍將是學生。

貳、他山之石，可以攻錯－美國中小學科學課程改革
當今影響美國科學教育發展的兩項革新的計劃方案是由美國科學促進協會 (American Association for the Advancement of Science，AAAS) 在一九八九年提出的《二Ｏ六一計劃：美國科學全民化》(Project2061 : Science for all Americans) 及由美國科學教師協會(NationalScience Teacher Association，簡稱NSTA) 提出的《範域、連貫與統合》(Scope，Sequence and Coordination，簡稱SS&C) 計劃方案。二者均強調具有科學涵養的人為能夠覺知到數學、科學和科技對人類生活的貢獻與限制，不僅能瞭解數學及科學的重要概念，原理法則及其相互關係，且能運用科學知識及科學思考方式來處理個人生活及在社會的處世態度。另一方面，目前科學教育普遍受到〝建構主義取向〞的影響，學者並認為這是科學「教學」朝向世界觀的一個重要基礎。 這取向是強調學習者是一個能主動建構知識並是個能由自己本身的經驗建構出意義的有機體。故以建構觀發展的科學、科技、社會三者互動之主題作為科學教育目標，亦蔚成一個科學教育改革的趨向。
一、美國科學全民化(AAAS，1989)

美國科學促進委員會(American Association for the Advancement of Science)，在1985年-哈雷彗星(Comet Halley)-靠近地球的那一年提出2061計劃(Project 2061)，主要是為了在1985年即將入學的小孩可看到在76年後的2061年哈雷彗星再訪地球現象。這個計劃是深切有感於許多年輕美國孩子在科學上的教育接受不足，因此，必須在科學、數學和科技教育進行一次重大的改革(reform)。科學、數學和科技已顯然是我們這一代教育的中心目標。

Rutherford提出2061年計劃方案(Project 2061)，重申科學素養的目標，並重組科學教育的目標。他認為科學素養-包含科學、數學和科技(technology)是科學教育的中心目標。這個計劃結合了科學家、工程家、數學家、歷史學長和教育者花了約三年時間完成《Science for All Americans》2061計劃小組報告，計分有：

五個主題
 
  1. 生物和健康科學(Biological and Health Science)
  2. 數學(Mathematics)
  3. 物質、資訊科學和工程(Physical and Information Science and Engineering)
  4. 社會和行為科學(Social and Behavioral Science)
  5. 科技(Technology)。
研究小組花了約兩年時間討論年輕學子在完成中學教育(high school education)前應有的相關領域的認知和學習，在所有報告詳細擬出各領域的重要觀點,如:本質、原理、歷史、未來方向、社會層面以及和科學的相關，最後提出在任何領域素養(如：科技素養technology literacy)，學習領域應有的知識和技能。
五個基本向度
 
  1. 認識自然世界及了解其多樣性及統一性。
  2. 了解科學的概念和原理。
  3. 覺知科學、數學和科技相互依賴之關係。
  4. 了解科學、數學和科技是人類的事業並了解它的長處及限制。
  5. 培育科學思考的能力。
  6. 利用科學知識及思考的方式符合個人及社會的需求。

(三)與傳統課程取向不同的二大特徵:

 
  1. 軟化學科間的限制，加強之間的聯繫，擬以主題來貫穿之，例如：重要主題為系統、演化、循環和能。能的轉換，則發生在物質、生物和科技系統;演化的變化可發生在星球、生物體和社會。
  2. 重視主要的概念和思考的技巧，而不是只知道字彙和記誦方式而已。
二、範疇、連貫和統合 (Scope，Sequence，and coordination，SSC)
 

Aldridge(1989)為中學科學課程提出之建議:

 
  1. 所有的學生必須修科學六年的時間，而且是包含生物、物理、化學、地科等。
  2. 依學習心理的歷程，發展適當的教學法，使由具體經驗漸漸發展整合具體、直接經驗而發展出抽象、廣博的理論思考能力。最後會應用知識，以真正了解及獲得意義。
  3. 地科、生物、化學和物理有共同的顯著特質及過程，結合這些素養，使覺知科學間的相關性，並形成完整的知識體系。
  4. 小學—描述的、現象的科學觀點；國中—實驗、半量化處理，抽象、理論概念、過程及電腦和科技和實務應用。
  5. 發展當地學校科學學程(Local School Science Program)及完成課程和教學架構(Curriculum and instruction framework)。
參、自然與科技的範域

一、自然

 
  1. 指導學習者認識周圍自然界常見的事物及其相互聯繫，初步了解自然界的概貌。自然界事物包括：植物、動物、人體生理、水、空氣、聲、光、熱、電磁、土壤、岩石、天體等現象。首先認識個別事物和事物的外部特徵，再認識某一類事物和事物的本質特徵，進而認識事物間的聯繫。
  2. 指導學習者初步了解人類探索自然、利用自然、改造自然、保護自然的一些活動，初步了解人類與自然間的關係，如: 風力、水力、浮力、大氣壓力、彈力、摩擦力、簡單機械、電磁能、光能、太陽能等人類的開發利用（陳世賢、徐愛陀，1995）。
二、科技
  至於科技，應該就是生活科技，由生活為起點，日常生活密切關聯的延伸意義，更需藉「科技」得以發揮。屏除艱澀理論的介紹，加強的是生活技能、工具、材料的認識及應用。藉而由「起而行」之實務操作，配合相關學科有關的理論，使「科技」生活化。「科技」是人類善用知識、創意和資源以延伸肢體或器官功能，而解決實務問題和改善生活環境的努力。要使科技生活化,課程內容實務化，並且由實作中體認自身的才能、性向及興趣。(張明寮，民88)
三、自然與科技
  《自然與科技》是一門重要基礎學科，自然可理解為自然界一般指無機界和有機界，也可認為是整個物質世界的總稱。通過自然教學，使學生初步認識自然界和人類對自然界的探索、利用、改造、保護，從而使他們獲得必要的自然科學常識，培養愛科學、學科學、用科學的志趣和能力，接受科學自然觀、科學態度等思想薰陶，促進身心的健康發展。培養學生學科學、用科學的能力是自然教學的重要目的之一。「能力」是作為順利地完成某種活動的必要條件的心理特徵的總和。在指導學生認識自然界的過程中，著重培養他們的觀察能力、實驗能力、邏輯思想能力、想像能力、創造能力和動手操作的能力。培養學生的志趣亦為自然教學的重要目的之一，志趣是指興趣和志向，興趣世人門積極認識某種事物和關心某種活動的心理傾向，是一種帶有情緒色彩的活動。（陳世賢、徐愛陀，1995）
肆、編寫自然與科技課程教材設計的點子範例
茲以科學史、科學哲學與自然與科技統整範例,介紹課程設計之點子：
一、科學史
 

(一)在談到萊特兄弟發機的故事時，《科技五千年》有一段文字談到「…在中國明代著名的小說《封神演義》中有一個身生雙翅的雷震子，可以在天空中自由的飛行…」，「在中國，早在戰國時期，魯班鷲設計過會飛的木鳥，…」

(二)1986年1月28日美國”挑戰者”號在進行第55次飛行時,起飛74秒,發射成功,萬眾歡騰之時,一聲巨響,只見一團火球和無數的碎片。七名太空人全部罹難。其中有一小學女教師。

雷根總統發表談話:

「……我知道你們對此難以理解,但是像這種令人悲痛的事情是時有發生的,它是所有發現與探索過程中的一部份……」

「它是人類尋找機會、開闊視野的一部份」

「未來不屬於畏懼者,未來屬於勇敢的人」

人類的冒險精神和好奇心，始終是科學發現的最重要的動力。沒有這種精神,既沒有哥白尼，也不會有伽利略，更不會有牛頓和愛因斯坦了。（趙顯明、王建吉,1997）

二、科學哲學
 

《中國時報》88.3.14(36.浮世繪)許映鉤《我的哲學-壓力說》作者為工科背景,為生活、生涯、未來方向的選擇徬徨，不免脫口說出「壓力好大」，利用在學科上學的「壓力」定義「兩個方向相反,力量相等的作用力」，意指外在有一個力推向我們，我們也有個力向外推出，因此形成壓力。如果推力無法改變，消除壓力的唯一辦法，辨識消除內在那般向外推出的力，將壓力由於「自我改變」而成為一股推力，另一種進步的動力。另有人由材料力學的觀點提出「材料要夠強度」，才不會在壓力、推力之間崩解。

三、自然與科技統整內容範例《Marie Del Toro,研究水的科學家》

故事：瑪琍是在市政府水利公司工作，這個城市，人們用了許多水，有些水是來自於市郊的河和溪流。瑪琍的工作之一就是計算河和溪的水流量，要發現有多少水流到溪溝裡，瑪琍需要去測量水的流速及深度。瑪琍使用特別的工具來測量，其中一個工具叫做水流計量器，這個計量器有三個感應器，瑪琍把這些感應器放在溪裡，可以測出水的流速，他由計量器讀出數字，並記錄水的速度。如果溪太淺，瑪琍就換另一種工具來測量，這是上下沒蓋子的盒子樣的裝置來測。為了知道整年度溪流變化，瑪琍利用相機拍出溪邊四季的景色，以比較水流的變化，研究的地點是在高山，瑪琍無法經常到現場來測所以他們用較大的感應器放在溪中，感應器將資訊傳到衛星，衛星會將測量的資料送到瑪琍桌上的電腦，瑪琍不需要為了測量而一定要到溪邊。

伍、建議
 
  1. 自然與科技領域的內容，宜堅守概念基礎，明確地列出所有的學生由小學到國中階段應有的知識、技能和態度。

  2. 建置全國教師專屬網站，配合課程改革。

  3. 各校成立學校課程發展委員會，以培養現代國民所需的基本能力為課程設計核心架構,在這統整、發展、彈性、專業、實驗的原則下，推動學校本位課程發展乃有其意義及適切性(摘自:http://192.192.59.59/p03/871206.htm/)，成立學校課程發展委員會有其重要性。
  4. 師資培育機構和中、小學課程齊步改革(coreform)。
陸、結語
九年一貫課程設計，重視了學生經驗之統整及身心的發展；課程的彈性與連續也加添了教師的專業自主空間；亦讓學校社區有彈性自主的空間，可從事課程實驗及課程發展。期望透過九年一貫的課程設計，加強七大學習領域，養成十項基本能力，達成三項課程目標，以培養身心充分發展的健全國民。為達到國民中小學之課程目標，新課程特擬具十項國民教育基本能力做為教育指標。因此，未來我國國民教育發展將邁向新境界，以培養學生具備「帶著走的基本能力，拋掉背不動的書包與學習繁雜的知識教材」，期使師生在教與學的過程中充滿快樂與活潑的氣氛。
參考文獻
 
  1. 教育部編印(民87)。國民教育階段九年一貫課程總綱綱要。教育部印。
  2. 陳世賢、徐愛陀（1995）。自然教學百問。長沙：國防科技大學出版社。
  3. 張明寮（民88）。校園減量減廢-由生活科技教學談起。環境科學技術,15期,P68-73
  4. 趙顯明、王建吉（1997）。科技五千年（上冊）（下冊）。北京：紅旗出版社。
  5. 網路資源：