高中全球變遷與環(huán)境發(fā)展教學(xué)模組設(shè)計-圣嬰現(xiàn)象

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 臺北市立第一女子高級中學(xué), Taipei Municipal First Girls Senior High School、萬義昞 臺北市立麗山高級中學(xué), Taipei Municipal Li Shan Senior High SchoolChia-Hsiang Chou1, Yi-Bing Wan2摘要本研究的目的是發(fā)展高中聖嬰現(xiàn)象的教學(xué)模組。屬於全球變遷議題之一的聖嬰現(xiàn)象，因具備新聞性與豐富的觀測數(shù)據(jù)，使其成為良好的全球變遷教學(xué)提材。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，期望在基本概念、科學(xué)過程技能、科學(xué)與技術(shù)及社會連

2、結(jié) (S-T-S)、以及環(huán)境素養(yǎng)等多重面向中，學(xué)生都能對此議題有所體會與成長，並進(jìn)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(shí)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現(xiàn)，將聖嬰現(xiàn)象予以具像化，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)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(rèn)知，以達(dá)到概念的建立與科學(xué)過程技能的培養(yǎng)。二、 進(jìn)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(jī)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(diǎn)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

3、詳細(xì)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(bǔ)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(shí)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(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由研究者親任授課，並配合實(shí)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(dá)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

4、環(huán)境素養(yǎng)的啟發(fā)。The Teaching Module Design of Global Transformation and Environmental Development for Senior High School StudentsENSOABSTRACTThe purpose of this study is to develop a teaching module, based on the subject of ENSO for senior high school students. By making use of the instruction, we expect th

5、e 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 instruction process, we utilized lots of colorfu

6、l 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 all students. Its a S-T-S activity. Students ca

7、n 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 Environment Education Research conducted by Prof. Lo an

8、d 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 activities sheets had been analyzed. The resul

9、t 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 extended in order to reach a better impressi

10、on for concept learning and environmental literacy inspired.緒論本研究係由教育部專案補(bǔ)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。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(shí)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(rèn)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(jìn)而在面對相關(guān)議題時能有自己的觀點(diǎn)與行動？實(shí)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

11、媒體持續(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(jī)與概念理解上都較易付諸實(shí)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)學(xué)生科學(xué)方法與科學(xué)過程技能的絕佳材料。本研究的目的就是發(fā)展高中階段聖嬰現(xiàn)象的教學(xué)模組。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，期望在基本概念、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)生都能對聖嬰現(xiàn)象有所體會與成長，並進(jìn)而發(fā)揮見微知著、舉一反三的功效，對其它全球變遷議題也能具備適當(dāng)?shù)幕?/p>

12、態(tài)度與關(guān)注。本教學(xué)模組的開發(fā)，除了教材統(tǒng)整、概念發(fā)展等先期工作，以及正式的教案編製之外，並同時製作配合教學(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，使教師能夠立即上手運(yùn)用，這是本模組的一大特色。本模組開發(fā)期間歷經(jīng)指導(dǎo)教授與多位高中教師多次之討論與審查，俾集思廣益，使模組設(shè)計更臻可行。為了實(shí)證本模組的效果，尚於實(shí)際高中班級中實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，並配合實(shí)施概念前後測及活動學(xué)習(xí)單回收分析，以作為進(jìn)一步改進(jìn)與修訂的參考。教材統(tǒng)整與概念發(fā)展聖嬰現(xiàn)象此一主題與高中地球科學(xué)課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性最高。在現(xiàn)行高一基礎(chǔ)地球科學(xué)課程大綱中即明列有海氣間的水文循環(huán)主題，有關(guān)的海洋及大氣主

13、題散見高一至高三課程中，故此一主題可順利融入高中地球科學(xué)課程中實(shí)施。此外，高中物理及生物課程亦有一些相關(guān)內(nèi)容。衡諸聖嬰現(xiàn)象此一主題的內(nèi)容，在概念方面可分為以下數(shù)個概念群：一、 歷史由來：名詞的緣由及最初的觀察經(jīng)驗(yàn)。二、 基本現(xiàn)象：各時期的海氣狀況。三、 建立理論模型：以基本現(xiàn)象為依據(jù)建立的海氣結(jié)構(gòu)與環(huán)流模型。四、 對環(huán)境及社會的衝擊：包括直接與間接的影響。五、 研究、監(jiān)測、預(yù)報與對策：人類面對此議題時不同面向的回應(yīng)。上述不同層面的概念將透過教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生能有效建構(gòu)概念，並進(jìn)而產(chǎn)生環(huán)境意識與行動意願。設(shè)計理念、教學(xué)目標(biāo)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

14、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(zhǔn)備的材料，並透過分析資料的分組討論活動，讓學(xué)生有機(jī)會運(yùn)用所學(xué)實(shí)地解讀複雜資訊。在概念建構(gòu)的同時，科學(xué)方法與科學(xué)過程技能的訓(xùn)練亦一併達(dá)成。在概念學(xué)習(xí)之後，本模組還期望能進(jìn)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(jìn)而產(chǎn)生個人的觀點(diǎn)與行動意願，故勢必要有進(jìn)一步的教學(xué)設(shè)計。

15、本模組引用科學(xué)與技術(shù)及社會連結(jié) (S-T-S)理念設(shè)計角色扮演活動，學(xué)生在活動中有機(jī)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的需求，設(shè)身處地的體會將較容易產(chǎn)生意識與意願。由以上設(shè)計理念，本模組設(shè)定教學(xué)目標(biāo)如下：一、主要概念部分：1-1、認(rèn)識聖嬰與反聖嬰現(xiàn)象的原理。1-2、瞭解聖嬰與反聖嬰現(xiàn)象出現(xiàn)時的海氣變化概況。1-3、從聖嬰現(xiàn)象認(rèn)識海洋與大氣之間的循環(huán)與交互作用。1-4、瞭解聖嬰現(xiàn)象對社會及人類生活可能造成的影響。二、科學(xué)過程技能部分：2-1、學(xué)習(xí)讀取較複雜的科學(xué)圖表如距平值圖等。2-2、學(xué)習(xí)從科學(xué)數(shù)據(jù)與圖表中擷取有用的資訊。2-3、學(xué)習(xí)運(yùn)用圖表呈現(xiàn)並解釋科學(xué)現(xiàn)象。三

16、、科學(xué)技術(shù)社會連結(jié)部分：3-1、認(rèn)識監(jiān)測海洋與大氣變化的相關(guān)技術(shù)。3-2、瞭解人類對於自然現(xiàn)象的探究有助於趨吉避兇。3-3、學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)研究的成果在各層面作適當(dāng)?shù)臎Q策。四、環(huán)境素養(yǎng)方面：4-1、覺察聖嬰現(xiàn)象是全球變遷中的一個重要課題。4-2、覺察聖嬰現(xiàn)象影響世界上許多地方的環(huán)境與人們的生活。4-3、覺察自然環(huán)境變遷的規(guī)模之大，遠(yuǎn)非人類能力所能完全掌控。4-4、覺察人類面對環(huán)境變化所帶來的衝擊，可以採取適當(dāng)?shù)囊驊?yīng)對策。遵循上述教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)，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、 反聖嬰的性質(zhì)：運(yùn)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

17、的海氣循環(huán)：延續(xù)前一主題的方式嘗試建立理論模型。四、 聖嬰對環(huán)境的影響：以圖表及資料呈現(xiàn)出聖嬰對環(huán)境及社會經(jīng)濟(jì)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、 面對聖嬰的決策：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。詳細(xì)教案及各項相關(guān)教學(xué)資源請參閱附錄。實(shí)驗(yàn)教學(xué)為了實(shí)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(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由研究者親任授課，並配合實(shí)施概念前後測及活動學(xué)習(xí)單回收分析。實(shí)施實(shí)驗(yàn)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)

18、課程，研究者本來就擔(dān)任該兩班的地球科學(xué)教師。實(shí)驗(yàn)教學(xué)並未設(shè)立對照組。教學(xué)成效的評估方面，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(xì)目分析表針對教學(xué)目標(biāo)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以調(diào)動，以避免受試學(xué)生記誦答案。前測是在教學(xué)開始前一小時實(shí)施，後測是在教學(xué)結(jié)束一週後實(shí)施，測驗(yàn)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(biāo)，求得後測資料的相關(guān)係數(shù)達(dá)於0.56，為中度正相關(guān)，表示試題的效標(biāo)效度屬尚可。比較概念前後測資料，學(xué)生的平均成績由9.

19、7分進(jìn)步為14.0分，並經(jīng)過t檢定認(rèn)定此進(jìn)步確為顯著（*P.05）。逐題選項分析，17題中有12題的答對人數(shù)增加超過10人，有8題超過20人。顯示學(xué)生在基本概念的學(xué)習(xí)上有一定的成效。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(yàn)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(shí)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1

20、0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(yàn)的評價普遍很高。各項分析資料詳如下表。表一學(xué)生自評逐項分析項目自 評 內(nèi) 容平均標(biāo)準(zhǔn)差概念學(xué)習(xí)1我能說出什麼是聖嬰與反聖嬰現(xiàn)象3.970.702我能說出聖嬰主要發(fā)生區(qū)域在平常時的海氣狀況3.890.613我能說出聖嬰與反聖嬰時期在主要發(fā)生區(qū)域的海氣狀況3.830.704由聖嬰的學(xué)習(xí)，我能理解海洋與大氣之間有複雜的交互作用，往往很難分割4.460.655我能由聖嬰時期海氣狀況的變化，簡單推論出主要發(fā)生區(qū)域海陸環(huán)境與生態(tài)受到的衝擊4.110.576我能理解全球各地氣候變異有許多影響因素，聖嬰未必

21、是其中最重要的一個4.310.857我能解釋以SOI對聖嬰預(yù)警的原理3.180.768我能理解人們面對環(huán)境變化，可以採取一些措施因應(yīng)，甚至還能趨吉避兇4.490.65科學(xué)過程技能9我知道如何讀出距平值圖中的資訊4.030.9710我知道如何上網(wǎng)取得聖嬰的相關(guān)資訊4.460.6511我能評析相關(guān)資料的正確性與可信度3.460.73學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)12我積極參與小組的報告製作與發(fā)表4.140.6413我喜歡和小組合作完成學(xué)習(xí)活動4.310.6714我能扮演好在小組中的分工職務(wù)4.170.6115我喜歡這整個學(xué)習(xí)活動4.350.72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

22、學(xué)生表示教學(xué)進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步修訂之必要，此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)果的分析即提供修訂方向的重要指示。詳細(xì)分析結(jié)果請參閱附錄。結(jié)論與建議本教學(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(jìn)理念，將講授教學(xué)、資料分析討論與角色扮演活動靈活配置，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(dá)到預(yù)設(shè)的各向度教學(xué)目標(biāo)。歷經(jīng)初次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，初步證實(shí)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(jìn)步；而由學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的自評亦顯示教學(xué)設(shè)計普受學(xué)生喜愛，此實(shí)為對本教學(xué)

23、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(shí)驗(yàn)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(qiáng)探討聖嬰對全球環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)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(jī)會更深入議題核心。此外，本模組未來還應(yīng)進(jìn)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。參考資料吳明進(jìn) (民75)：聖嬰/南方振盪現(xiàn)象. 科學(xué)月刊, 第17卷第2期, p.107.吳明進(jìn) (民86)：聖嬰/南方振盪現(xiàn)象. 地球科學(xué)

24、園地, 第4期. 地科文教基金會.林玉郎譯 (民89)：千變?nèi)f化海氣流聖嬰對氣候與社會之影響. 徐氏文教基金會.林沐恩等譯 (民88)：聖嬰現(xiàn)象. 臺北市高中科學(xué)教育通訊, 第19期.林獻(xiàn)瑞 (民87/8)：聖嬰鬧地球. 經(jīng)典雜誌, 第1期, p.111.柳中明、林李耀、彭立新譯 (民90)：地球發(fā)燒. 新新聞文化.柳中明、劉彥蘭 (民89)：尼諾與妮娜. 新新聞文化.唐存勇、吳明進(jìn) (民81)：什麼是ENSO事件? 科學(xué)月刊, 第23卷第1期.許晃雄 (民87)：聖嬰與反聖嬰現(xiàn)象. 行政院環(huán)保署.魏國彥、許晃雄 (民86)：全球環(huán)境變遷導(dǎo)論. 教育部環(huán)保小組.Michael H. Glantz (2001): Currents of Chan