1、高中全球變遷與環(huán)境發(fā)展教學(xué)模組設(shè)計聖嬰現(xiàn)象周家祥1 萬義昞2 王執(zhí)明31臺北市立第一女子高級中學(xué)2臺北市立麗山高級中學(xué)3國立臺灣大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系摘要全球變遷是當(dāng)前重要的環(huán)境議題，而聖嬰現(xiàn)象亦屬此議題範(fàn)疇，因其具備新聞性與豐富觀測數(shù)據(jù)，故為良好的高中教學(xué)題材。本教學(xué)模組的設(shè)計，考量了全球變遷及聖嬰現(xiàn)象的環(huán)境議題特性，期望學(xué)生在基本學(xué)科概念、科學(xué)過程技能、科學(xué)與技術(shù)及社會連結(jié)（S-T-S）、以及環(huán)境素養(yǎng)等多重面向中，學(xué)生都能對有所體會與成長，並進而對其它全球變遷議題也能具備適當(dāng)?shù)膽B(tài)度與關(guān)注。本教學(xué)模組可融入高中地球科學(xué)課程中實施，教學(xué)時數(shù)為四小時。教學(xué)設(shè)計可粗分為二大部分：一、 利用大量彩色圖表的呈

2、現(xiàn)，將聖嬰現(xiàn)象予以具像化，引導(dǎo)學(xué)生認識其各面向的特性；搭配分析資料的分組討論活動，使學(xué)生建構(gòu)並深化認知，以達到概念的建立與科學(xué)過程技能的培養(yǎng)。二、 進行具備S-T-S特色、生動有趣的聖嬰地球高峰會活動。透過不同角色的扮演，學(xué)生有機會深入探究此議題與環(huán)境及社會的關(guān)係，從而激發(fā)對議題的關(guān)切，並產(chǎn)生自己的觀點與行動意願。配合教學(xué)設(shè)計，本模組同時開發(fā)了學(xué)生讀本、三段附詳細使用說明的教學(xué)簡報檔、二份分組活動學(xué)習(xí)單，以及一份學(xué)生個人學(xué)習(xí)歷程記錄單，並配合設(shè)置學(xué)習(xí)網(wǎng)頁，提供師生完整的教學(xué)支援。本研究係由教育部專案補助，屬於國立臺灣大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系羅清華與王執(zhí)明教授主持之高中環(huán)境教育研究計畫的一部分，模組開發(fā)期

3、間已歷經(jīng)指導(dǎo)教授與多位高中教師多次之討論與審查。為了實證本模組的效果，本研究已於九十一學(xué)年度第一學(xué)期於高二的兩個班級中實施實驗教學(xué)，由研究者親任授課，並配合實施概念前後測及活動學(xué)習(xí)單回收分析。初步的分析顯示本模組的教學(xué)普受學(xué)生肯定，學(xué)生科學(xué)概念方面也有顯著的成長；由教學(xué)過程與學(xué)生反應(yīng)亦得知，為了達到更好的效果，未來本模組應(yīng)酌量延長教學(xué)時數(shù)，俾利學(xué)生的概念學(xué)習(xí)與環(huán)境素養(yǎng)的啟發(fā)。The Teaching Module Design ofGlobal Transformation and Environmental Developmentfor High School StudentsENSOChi

4、a-Hsiang Chou1, Yi-Bing Wan2, Chihming Lee Wang31Taipei First Girls High School2Taipei Municipal Li-Shan High School3Department of Geosciences, National Taiwan UniversityABSTRACTThe purpose of this study is to develop a teaching module, based on the subject of ENSO for senior high school students. B

5、y making use of the instruction, we expect the students also make progress in essential concept、scientific processing skills, Science-Technology-Society (S-T-S) and environmental literacy, and more consideration for environmental issues.The design of the module is suitable for four hours. In the ins

6、truction process, we utilized lots of colorful pictures and statistical graphs to assist the explanation and make the teaching more concretized. The interaction between the students makes the learning more effective. In the last period of the module, a simulative global summit of ENSO is held for al

7、l students. Its a S-T-S activity. Students can play different roles for the purpose of deeply thinking over the various environmental and societal issues caused by ENSO.The Education Administration subsidizes the development of this teaching module, which is part of the senior high school Environmen

8、t Education Research conducted by Prof. Lo and Wang. To prove the effect of the module, the designer conducted the experimental instruction in Jan, 2003. The teaching objects were two classes of senior high students. At the same time, the tests for pre-teaching and post-teaching had been taken and a

9、ctivities sheets had been analyzed. The result exhibits：(1) the module was confirmed by the students；(2) students scientific concepts had remarkable progressed after the instruction. But in the process of the instruction, the students response indicated that the teaching time should be appropriately

10、 extended in order to reach a better impression for concept learning and environmental literacy inspired.研究背景與動機全球變遷在當(dāng)今諸多的環(huán)境議題中，可說是最複雜、牽涉最多，也最不易解清的議題，卻也是地球村現(xiàn)代公民所必須具備的基本概念，而在即將實施的高中地球與環(huán)境課程中無疑也將會是重要內(nèi)容。如何在教學(xué)活動中融入此議題，使學(xué)生不僅認識全球變遷的特性，還能關(guān)切全球變遷與人類未來的密切關(guān)係，進而在面對相關(guān)議題時能有自己的觀點與行動？實在是一項很大的挑戰(zhàn)！近來熱帶太平洋地區(qū)的聖嬰現(xiàn)象，在全球媒體持

11、續(xù)報導(dǎo)下廣受世人矚目，雖然它只是全球變遷諸多議題中的一項，但由於具有高度的新聞性，造成的現(xiàn)象較為明顯可觀察，現(xiàn)有的觀測數(shù)據(jù)亦相當(dāng)豐富，因而無論是在引起學(xué)習(xí)動機與概念理解上都較易付諸實際的教學(xué)活動；而在解釋聖嬰現(xiàn)象時必然會使用的大量數(shù)據(jù)與圖表，更是培養(yǎng)高中學(xué)生科學(xué)方法與科學(xué)過程技能的絕佳材料。設(shè)計理念與教學(xué)流程由於聖嬰現(xiàn)象牽涉到的現(xiàn)象是大區(qū)域長期的變化，需要藉各種統(tǒng)計圖表予以呈現(xiàn)並具像化，才不致於淪為描述性的簡介而失去科學(xué)課程的特色，因此在概念學(xué)習(xí)方面，本模組將傳統(tǒng)課堂的講授方式加以改良，將大量彩色圖表以電腦簡報檔的方式呈現(xiàn)，俾利教學(xué)時可以深入解讀圖表。由於不少圖表需要相互對比，甚至是以距平圖的

12、形式出現(xiàn)，學(xué)生需解讀並綜合分析圖表中的諸多資訊，為了深化概念學(xué)習(xí)，乃輔以學(xué)生讀本與學(xué)習(xí)網(wǎng)頁作為學(xué)生課後準備的材料，並透過分析資料的分組討論活動，讓學(xué)生有機會運用所學(xué)實地解讀複雜資訊。在概念建構(gòu)的同時，科學(xué)方法與過程技能的訓(xùn)練亦一併達成。在概念學(xué)習(xí)之後，本模組還期望能進一步激發(fā)學(xué)生對此一主題及其它環(huán)境議題的關(guān)注，並進而產(chǎn)生個人的價值觀點與行動意願（張子超，2000），故勢必要有進一步的教學(xué)設(shè)計。本模組引用科學(xué)與技術(shù)及社會連結(jié)（S-T-S）理念（Yager & McCormack, 1989）設(shè)計角色扮演活動，學(xué)生在活動中有機會深入探究此議題與環(huán)境及社會的關(guān)係，並關(guān)切到環(huán)境及社會中不同族群

13、的需求，設(shè)身處地體會將較易產(chǎn)生意識與意願。遵循上述教學(xué)理念，教學(xué)流程設(shè)計如下：一、聖嬰的由來與性質(zhì)：以圖表教學(xué)為主軸。二、解讀反聖嬰：運用前一主題所學(xué)，以分組討論的方式分析反聖嬰圖表。三、聖嬰與反聖嬰時期的海氣循環(huán)：延續(xù)前一主題嘗試建立理論模型。四、聖嬰對環(huán)境的影響：以圖表及資料呈現(xiàn)聖嬰對環(huán)境及社會經(jīng)濟的影響。五、聖嬰事件的回溯與預(yù)測：介紹對聖嬰現(xiàn)象的科學(xué)研究成果與未來展望。六、聖嬰地球高峰會：以S-T-S活動引發(fā)學(xué)生的對議題的深入關(guān)注與意識。全部教學(xué)預(yù)設(shè)於200分鐘（四節(jié)課）內(nèi)完成。本教學(xué)模組尚提供配合教學(xué)活動的圖表、簡報檔、學(xué)生讀本、活動學(xué)習(xí)單、單學(xué)習(xí)網(wǎng)頁等等，提供師生完整的教學(xué)支援，務(wù)求

14、教師能立即上手運用。詳細教案及各項相關(guān)教學(xué)資源請參閱附錄。實驗教學(xué)為了實證本模組的效果，本研究已於九十一學(xué)年度第一學(xué)期期末，於高二的兩個班級中實施實驗教學(xué)，由研究者親任授課，並配合實施概念前後測及活動學(xué)習(xí)單回收分析。實施實驗教學(xué)的班級是選修地球科學(xué)課的社會組班，共計68人，全部均為女生，數(shù)學(xué)與地球科學(xué)課是學(xué)生僅有的科學(xué)課程，研究者本來就擔(dān)任該兩班的地球科學(xué)教師。實驗教學(xué)並未設(shè)立對照組。成效評估方面，本研究初期僅分析學(xué)生的基本概念學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)成效自評。針對基本概念設(shè)計的前後測試題共計各17題，均以雙向細目分析表針對教學(xué)目標製作，難易程度設(shè)定以偏簡易為主。兩份試題題目完全一樣，僅在題號與選項順序上加

15、以調(diào)動。前測是在教學(xué)開始前一小時實施，後測是在教學(xué)結(jié)束一週後實施，測驗時間均以學(xué)生能答完全部試題為原則。前後測均係以每題一分計分。以學(xué)生該學(xué)期之地球科學(xué)學(xué)期成績作為外部效標，求得後測資料的相關(guān)係數(shù)達於0.56，為中度正相關(guān)，表示試題的效標效度屬尚可。學(xué)生學(xué)習(xí)成效自評的分析方面，本研究採用個人學(xué)習(xí)歷程檔案的面貌呈現(xiàn)自評表，共計15項評量項目，以完全不符合、符合少部分、 符合一半、符合大部分、完全符合五程度供學(xué)生勾選，內(nèi)容涵蓋概念學(xué)習(xí)、科學(xué)過程技能及學(xué)習(xí)經(jīng)驗三方面，其後並要求學(xué)生寫下學(xué)習(xí)心得或建議。施測時間在教學(xué)結(jié)束後隨即實施。15項評量項目採等距五等第計分，從完全不符合至完全符合五程度分別給予1

16、至5分。以平均數(shù)分析，學(xué)生對學(xué)習(xí)成效的自我評量均偏向於正向，其中有10項介於4至5分之間，5項介於3至4分之間。逐項分析顯示學(xué)生對深入概念的學(xué)習(xí)成效較沒有把握，但對學(xué)習(xí)經(jīng)驗的評價普遍很高。詳細分析結(jié)果請參閱附錄。對學(xué)生學(xué)習(xí)心得或建議的初步分析亦顯示，學(xué)生大多相當(dāng)喜歡此模組的教學(xué)；但有不少學(xué)生表示教學(xué)進度太趕，不易完全消化所學(xué)。研究者本身在教學(xué)過程中也同樣感受到進度的壓力，此可能即為上述學(xué)生對深入概念學(xué)習(xí)成效較沒有把握的主要原因。本模組尚有進一步修訂之必要，此次實驗教學(xué)結(jié)果的分析即提供修訂方向的重要指示。結(jié)論本教學(xué)模組在教學(xué)設(shè)計中融入S-T-S及環(huán)境教育的先進理念，將講授教學(xué)、資料分析討論與角色

17、扮演活動靈活配置，而在教學(xué)媒體上則結(jié)合傳統(tǒng)書面讀本與現(xiàn)代資訊科技，原本即期望能更有效達到預(yù)設(shè)的各向度教學(xué)目標。歷經(jīng)初次實驗教學(xué)，初步證實本模組確可使學(xué)生在聖嬰現(xiàn)象的基本概念學(xué)習(xí)上獲致顯著的進步；而由學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗的自評亦顯示教學(xué)設(shè)計普受學(xué)生喜愛，此實為對本教學(xué)模組研發(fā)的肯定。然而本教學(xué)模組仍有未臻理想之處。由實驗教學(xué)結(jié)果分析可知，本模組預(yù)設(shè)的200分鐘教學(xué)時數(shù)並不足夠，未來應(yīng)酌量延長教學(xué)時數(shù)，俾利學(xué)生的概念學(xué)習(xí)與環(huán)境素養(yǎng)的啟發(fā)。初步建議應(yīng)延長為300分鐘，增加的100分鐘用分別用於加強探討聖嬰對全球環(huán)境與社會經(jīng)濟的衝擊，以及倍增S-T-S活動的時間，使學(xué)生有足夠的概念與機會更深入議題核心。此外，

18、本模組未來還應(yīng)進一步開發(fā)科學(xué)過程技能與環(huán)境素養(yǎng)的評量工具，並對概念前後測試題予以修訂，以期增加教學(xué)評鑑的向度與效度。教學(xué)建議聖嬰現(xiàn)象並不是具像的現(xiàn)象，若僅以圖文平鋪直敘，即使對高中學(xué)生來說，亦不容易藉此深入理解此主題，其關(guān)鍵即在於學(xué)生未必能夠順暢從事全抽象思考。本模組藉由大量彩色圖表的輔助，再加上分組圖表討論分析活動，單單就聖嬰現(xiàn)象的原理與圖表的判讀，即設(shè)計了二節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，其目的就是希望學(xué)生能有充分的時間，可以利用圖表資訊將抽象的現(xiàn)象予以某種程度的具像化。建議在此一部分的教學(xué)時間不可精省；若教學(xué)時間不足，寧可放棄一部分不教而專注於原理核心的細究，勝於在短時間內(nèi)填入過多資訊。由於聖嬰現(xiàn)象此一

19、主題牽涉的學(xué)科原理相當(dāng)複雜，建議教師於教學(xué)前應(yīng)至少詳閱一至二本相關(guān)書籍，相關(guān)參考閱讀資料建議詳如後述；然而在教學(xué)時，這些複雜的學(xué)科背景應(yīng)避免論及太深入，一方面固然是由於其複雜性，一方面也是因為學(xué)界對聖嬰現(xiàn)象的瞭解目前尚處在起步不久的階段，因而過多的推論或過於武斷的定論均不合宜。在教學(xué)準備時，教師應(yīng)精熟於將實際觀測數(shù)據(jù)與理論模型區(qū)隔，使學(xué)生在教學(xué)活動中能同時擁有充分的資訊與思考建構(gòu)的空間。另一方面，若欲達成環(huán)境教育的目標，希望學(xué)生不只是對原理的理解，還能產(chǎn)生個人對相關(guān)議題的見解與關(guān)注，則模組最後的S-T-S分組活動必須納入教學(xué)活動，並非可有可無；若時間許可建議甚至可酌予延長活動時間，使此活動成為

20、整個教學(xué)的高潮。參考文獻吳明進（1986）：聖嬰/南方振盪現(xiàn)象?？茖W(xué)月刊，17, 2, 107。吳明進（1997）：聖嬰/南方振盪現(xiàn)象. 地球科學(xué)園地，4。地科文教基金會。林玉郎譯（2000）：千變?nèi)f化海氣流聖嬰對氣候與社會之影響。徐氏基金會。林沐恩等譯（1999）：聖嬰現(xiàn)象。臺北市高中科學(xué)教育通訊，19。柳中明、劉彥蘭（2000）：尼諾與妮娜。新新聞文化。唐存勇、吳明進（1992）：什麼是ENSO事件？科學(xué)月刊，23, 1, 25。張子超（2000）：國民中小學(xué)實施環(huán)境教育之的理論與策略。北縣教育，32, 74。許晃雄（1998）：聖嬰與反聖嬰現(xiàn)象。行政院環(huán)境保護署。CDC's ENSO Infor