前言

科學繪本是以科學知識作為題材的圖畫書，內容涵蓋自然科學與社會科學，敘事方式採虛構故事或非虛構故事呈現科學的事實與概念，圖畫或插畫則具備了相當重要的詮釋功能。科學繪本可以將自然科學中抽象的概念用圖像來表現，因此許多國內外學者研究指出，學生們可透過繪本產生視覺聯繫及模組的概念(Costello & Kolodziej, 2006)。在閱讀的過程中學生可以從書中的圖片資料和書面文字連接自己的先備知識，運用策略來找出關鍵概念，綜合和歸納資料進行推論，以及預測故事接下來的發展（Paris, 2003）。

以兒童文學來教科學，能讓兒童學習科學概念及過程技能更具相關性和意義。需要注意的是低年級的學生缺乏經驗與信息的經驗，這些文字在一些領域，如科學的理解，可能會限制孩子們之後的興趣與參與，因此藉由繪本的圖像讓孩子能夠有效的學習並理解（Mantzicopoulos & Patrick, 2010）。繪本能吸引小朋友的注意，它幫助小朋友們接觸閱讀理解策略教學及不斷探究科學問題的教學(Morgan & Ansberry, 2013) 。在 Strategies That Work （2000）一書中，Harvey 及 Goudvis 主張「優秀的繪本所帶來的力量不能被低估，繪本使各個年級的學生接觸理解策略的指導」使用繪本教導科學及閱讀策略不只帶給低年級的學生好處，還發現它帶給幼稚園到 8 年級的學生更多好處。繪本可以引導孩童對科學發問及教育他們閱讀理解策略，不論讀者的年齡、年級、閱讀能力或先前的經驗，繪本裡大範圍的題目、多元的想法及圖畫可以深植學習者的心。繪本擁有充滿樂趣的故事情節，和閱讀只呈現須記住的科學事實之教科書相比較時，更能幫助學生理解及記憶概念（Butzow & Butzow, 2000）。

研究者也認為繪本和教師專業可以彌補教科書的枯燥不易親近的問題。繪本不是為了教學而設計的，所以需和課本知識與內容相互整合。當繪本、教科書、科學知識和真實的生活經驗相互配合使用時，更有助於學生們從這些資源中產生邏輯性的思考（Gwekwerere & Buley, 2011）。然而，對教師而言，如何選擇優質且合適課程主題之繪本輔助學生學習自然科學卻是一件難事。wekwerere 和 Buley （2011）提出使用繪本教科學的困擾是教師缺乏選書的訊息與指導，且沒有時間為特定學習領域選書，所以需要教師專業知識，透過網路或書籍介紹羅列，但往往這些訊息缺乏選擇理由及適合領域。選擇繪本時可以先詢問資深的自然科學教師，確認這些書適合延伸學習、適合你想學習的讀書策略（Morgan & Ansberry, 2013）。從眾多的資源中如何選用合適的繪本進行教學？教師依教學領域或學習主題查找繪本的資訊，可參考著名或重要的圖書獎項評選的書單，或是尋找相關繪本資源網站，常見資源有：一、美國英語教師協會 (National Council of Teachers of English) 榮譽圖書獎 (Orbis Pictus Award)；二、凱迪克繪本獎 (Caldecott Award) 是多數讀者較為熟悉的獎項。三、以科學為導向的美國科學教師協會(National Science Teachers Associations)網站，精選市面上出版的優良科學書籍，是重要參考的資源之一。

美國國家科學教師協會NSTA（National Science Teachers Association）成立於1944年，是美國的一個科學教師協會，也是世界上最大同類組織。目前大約有6萬名會員，包括科學教師、指導教授、行政人員、科學家、商業和工業代表，以及各致力於科學教育的人，每年舉辦全國會議和一系列地區會議，讓成員和公眾瞭解有關科學教育的國家問題和趨勢資訊，是科學教育者的倡導者。NSTA為小學到高中不同級別的科學教學出版專業的期刊、教育書籍和專業出版物，以及對科學類書籍做最佳評選書單，並與其他機構（例如CBC、SEPA、ASEE、ITEEA等）共同合作來選書。從2017年開始還增加了STEM類的專門書單，其他資源包括了科學家的自傳、新的STEM教學單元教案書。

本文將藉由美國國家科學教師協會（National Science Teachers Association）評選之年度優良科學圖書與最佳STEM繪本為題，介紹科學繪本的選用和教學案例。

 美國國家科學教師協會年度優良科學圖書與選用標準

每年三月NSTA推出當年度適合幼稚園至12 年級閱讀之優良科學圖書清單（Outstanding Science Trade Books for Students K–12），在NSTA官網上可詳見1996年發表至今各年度的優良科學繪本之列表與介紹。這份書單初期主要推薦給幼稚園至八年級學童閱讀，從2002年開始陸續加入適合高中生閱讀的繪本書目。審核的評選委員主要由NSTA和CBC（Children's Book Council兒童圖書協會，一個致力推廣與享受兒童繪本與相關的兒童文學文本的非營利組織）兩個機構中的優秀專家學者們共同合作。審核和評估注重繪本的「文本內容」與「呈現方式」兩方面：

一、針對繪本文本內容遵循下列幾項規則：

1.繪本包含真實的科學內容、2.繪本內容清楚易懂、3.內容精確且為最新的資訊、4.理論和事實為明確可分辨、5.重要的資訊與事實沒有過分的簡單解釋導致理解資訊有錯誤和誤解、6.結論和訊息的歸納需要有力的事實和證據支持、7.重要的事實沒有省略、8.繪本沒有包含針對性別，宗教，與社會經濟等方面具有偏見等內容。

二、評估繪本呈現的方式：

1.呈現方式應具有邏輯性且表達的概念清楚易懂、2.呈現的內容適合目標族群、3.文字和插畫相符合、4.插畫有效的呈現內容，並且精確的表示大小，顏色，和規模、5.字體大小與表現形式適合主題單元與讀者、6.畫面的排版是有設計過且凸顯文字。此外，評選委員亦注意繪本的裝訂和所使用的紙質、繪本複製品的品質，以及是否使用最適當的字體字型呈現繪本文字。

在NSTA官網上可見各年度優良圖書列表，2008年度以後的書目清單更加方便讀者建立了圖書介紹的網頁聯結。1996年～2021年評選之優良科學圖書統計如下列表一～表四，由資料檢視可見不同年代書目類型略有差異，其2010～2014年分類方式依(美國)國家科學內涵標準(National Science Content Standards)分類；自2015年起，則符應新的K-12科學教育規準的期望和新世代科學標準（NGSS），內容豐富並跨學科和年級，書單以連貫的方式安排因此不復見清晰的分類標題。

表一.美國國家科學教師協會(NSTA)1996~2002年優良科學圖書數量統計


表二.美國國家科學教師協會(NSTA)2003~2009年優良科學圖書數量統計


表三.美國國家科學教師協會(NSTA)2010~2014年優良科學圖書數量統計


表四.美國國家科學教師協會(NSTA)2015~2021年優良科學圖書數量統計


(表一～表四由研究者自行整理，資料來源：https://www.nsta.org/outstanding-science-trade-books-students-k-12)

 美國國家科學教師協會年度最佳STEM繪本書單與選用標準

STEM是科學、科技、工程和數學四個學科領域的概念聯結，並且包含認知、探索與實踐的本質。鼓勵學生閱讀STEM圖書是培養科學素養和學習的絕佳方法。NSTA與CBC合作多年建立前述評選「優良科學圖書」榜單，在這經驗之上，NSTA邀請了美國工程教育學會（ASEE，the American Society for Engineering Education）、國際技術與工程教育者協會（ITEEA，the International Technology and Engineering Educators Association）、小學教育總統獎獲獎者協會（SEPA，the Society of Elementary Presidential Awardees）和CBC為教育者、圖書館工作人員和家長評選和推薦年度最佳STEM圖書。

一、NSTA小組提出了以下標準，為年輕讀者選擇最佳的STEM圖書：

1.模擬現實世界的創新2.擁抱現實世界的設計、發明和創新3.連結真實的體驗 4.表現出新思想的同化5.用圖表舉例說明團隊合作、多樣化技能、創造力以及操作6.引導發散性思維和實踐7.整合跨學科和創新方法8.探索多種問題解決方案9.處理STEM學科間的聯繫10.探索大腦的工程習慣：

系統性思維、創造力、優化、協作。

二、STEM圖書以下方式呈現科學和工程的實踐：

1.提出問題，解決問題，設計和重新設計2.整合STEM學科3.顯示發明和/或工程的漸進性過程4.演示設計、重新設計、改進，建設、構建或修復產品或概念的過程5.展現工作中反複試驗和出錯的過程6.逐步發展更好的工程解決方案7.在過程中分析所做的努力並進行必要的修改8.在關鍵的地方作闡釋，說明失敗是可以接受的，要提供反思和學習：溝通以及倫理方面的考慮。

 

2017～2021年評選的年度最佳STEM圖書統計如表五，在NSTA官網上可詳見各年度STEM圖書清單以及圖書介紹的聯結。

表五.美國國家科學教師協會(NSTA)2017~2021年度最佳STEM圖書數量統計

(研究者自行整理，資料來源：https://www.nsta.org/best-stem-books-k-12)

 STEM繪本書單的教學案例

在科學課程裡同時運用兒童文學及閱讀指導可以增進科學及文學領域的學習 (Morrow et al.,1997)。運用科學家故事繪本教學，能提升學生獲得科學主題的認知概念和科學本質觀（盧秀琴，2007）。繪本的故事情節、動畫與旁白則有效幫助學生了解生物觀察或實驗活動；在課堂中使用科普讀物，能豐富教科書的內容，並給予學生視覺上的刺激，使學生更能理解科學的意涵、性質以及了解科學家的特質，提升小學生國小三年級學生對了解科學家的背景與想法（Farland，2006）。在Farland的研究中，對實驗組的學生進行八星期共六次的科普書閱讀課程，另有對照組學生進行正常教學，並且最後讓全體學生進行科學家的繪圖，有三項具體評分標準：科學家的外表、位置以及活動。結果顯示，使用科學普及讀物於課程中，能豐富現今的教科書課程，並給予學生視覺上的刺激，使學生更能拓展科學的意涵、性質以及了解科學家的特質。

傳記故事將擴大學生對科學家的身份、科學家的行為以及科學為何重要的知識和理解，並激發兒童將自己視為嶄露頭角的科學家。設計教學活動將幫助兒童認識自己，並鼓勵他們考慮自己作為未來科學家的潛力。

本教案以美國國家科學教師協會(NSTA)2018年評選最佳STEM圖書之一《Shark Lady：The True Story of How Eugenie Clark Became the Ocean's Most Fearless Scientist》傳記繪本為題材，參考《Eureka, again! K-2 science activities and stories》內容進行教學設計。



Shark Lady：The True Story of How Eugenie Clark Became the Ocean's Most Fearless Scientist
作者：Jess Keating
繪者：Marta Álvarez Miguéns
(2017年6月出版)
曾獲選NSTA 2018年度最佳STEM圖書、亞馬遜當月最佳書籍、美國《Parents 》雜誌評為2017年最佳兒童讀物…等推薦。

簡介：Eugenie Clark是一名女性科學家，2歲前就學會游泳的她從小就非常熱愛鯊魚，常常到水族館幻想與鯊魚一起暢遊。為了找到答案，毫不畏懼地潛到最冷最暗的海底研究魚類，讓世人知道女孩能夠成就任何事情！她畢生投入鯊魚及其他海洋生物研究，一直到八十多歲仍在潛水，並持續發表文章。因為她的努力，世人才知道鯊魚是多麼神奇、美麗且聰明的生物。克拉克發現鯊魚也有學習能力，能夠在接受訓練後啟動鈴聲乞食；1995年時她曾與台灣海洋大學莊守正教授等人合作，揭開鯨鯊為卵胎生的身世之謎。

【課程概覽】

本教案以傳記繪本《Shark Lady：The True Story of How Eugenie Clark Became the Ocean's Most Fearless Scientist》（鯊魚小姐：歐金妮·克拉克(Eugenie Clark)成為海洋上最無畏的科學家的真實故事）為題材，希望學生學習到：

1.無所畏懼的人如何成為一個成功倡導鯊魚保護議題的人。

2.經由繪本介紹與鯊魚相處的經驗，改變鯊魚給人類的既定印象。

3.透過本書了解無論男生或女生都可以選擇科學家當作他們的職業。

4.科學家無所畏懼的人格特質意味著盡其所能的勇於學習鯊魚的一切。

【引起動機和繪本閱讀】

一、觀察：詢問學生：你可以找到在封面上的人嗎？從封面的圖發現了什麼？

二、閱讀：大聲朗讀故事。

三、思考：鼓勵學生注意與思考

1.一個研究海洋生物的科學家是什麼模樣？

2.Eugenie身為一位女性科學家，她面臨到什麼挑戰？

【STEM課程學習內容】

一、認識一位長期進行海洋生物研究的科學家。

二、課程中必須要小組合作並選擇一種鯊魚作為工程設計的挑戰。

三、討論和畫出鯊魚籠的設計草稿，並利用吸管和紙板完成小組的鯊魚籠。

【STEM教學設計】

一、課程名稱：鯊魚籠

二、設計理念：

1.讓學生利用數學技巧去解決科學問題。

2.製作實體的鯊魚籠模型，有助於學生用數學的思考和方式解決問題。

三、課程目標：學生會學習到

1.如何幫助科學家盡其所能的研究鯊魚。

2.替鯊魚製造一個大小合適，符合數學比例的籠子。

四、教學活動：

1.遊戲階段：假設學生們是海底的科學家，並為他們將挑戰的工程實踐中選擇一種鯊魚來進行鯊魚籠的設計。

2.故事階段：聽完故事後，討論「無所畏懼」這個科學家的人格特質與故事的關係。

3.製作階段：學生將製造一個符合其中一種鯊魚體型的鯊魚籠。

4.討論階段：學生分享製作的鯊魚籠，並討論他選擇的鯊魚是否適合他們製作的鯊魚籠。

五、預期學習結果：

1.學生討論出無所畏懼是什麼意思，並討論出無所畏懼為什麼對於科學家跟工程師來說是很重要的。

2.用正確的數學比例製造一個鯊魚籠。

六、製作過程：

1.利用鯊魚卡及鯊魚模型了解他們所選擇的鯊魚特性及外型。

2.利用教師準備的材料去做一個立體的且適合鯊魚體型的鯊魚籠。

3.鼓勵學生用他們設計草圖來製作鯊魚籠。

4.教師盡可能提供足夠的材料與時間讓學生發揮創意。

七、討論與評價

（一）討論：

1.引導學生思考他們是依據什麼觀點來設計鯊魚籠。

2.聆聽他人是怎麼利用數學的思維去設計他們的鯊魚籠。

3.思考如何為不同的鯊魚量身打造鯊魚籠。

（二）評價：

1.為什麼無所畏懼是科學家不可或缺的人格特質呢？

2.要如何製造一個適當數學比例的鯊魚籠？

八、作品分享與檢核

1.鼓勵學生分享彼此的草圖以及最後的成品。

2.詢問學生在設計鯊魚籠的過程中，哪些因素是最重要的？

九、延伸學習：

（一）關於鯊魚的小知識

（二）關於Eugenie生平和大事記

（三）其他傑出的女性海洋學家

十、融入19項議題教學：性別平等教育、環境教育、海洋教育、生命教育、戶外教育、國際教育、科技教育、閱讀素養。

 結語

STEM不僅僅是一個概念圖，它在四個（或更多）主題領域之間建立了聯繫，這是了解和探索世界的獨特方式。STEM涉及科學和工程實踐的本質，亦將數學，技術和溝通技巧等工具相結合，這種無縫性或跨領域學習是世界各地教育工作者所面臨的挑戰，以傑出的文學作品和科學繪本融入STEM課程，不僅可以協助課程主題引導的方式，還可以提昇學生的理解水平。對於教學者而言，選用適合繪本作為自然科學教學的前提，應是能夠適配於自然科課綱及教學單元主題者，NSTA的選用原則和標準可供檢核參考。近年來國內出版許多本土繪本，或者翻譯自國外暢銷繪本，但並非全然皆屬科學繪本，除了在中文書籍範疇搜尋適合自然科學教學的繪本，參考歐、美與日本的原文繪本書籍可能提供更多、更廣且更適合學生學習的科學主題。英語廣為國際通用語言，因此即使挑選的繪本沒有中文翻譯本，繪本以簡潔文字和圖像表現見長，大部分的自然科教師與家長也能夠讀懂內容並且向學生解釋繪本中的科學概念。