2015亞洲化學教育國際研討會:攤位展示介紹和科學未來館參訪 / 徐欣慈

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2015亞洲化學教育國際研討會:
攤位展示介紹和科學未來館參訪

徐欣慈

私立復旦高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  前言

日本科學未來館(Miraikan)全名為國立新興科學與創新博物館National Museum of Emerging Science and Innovation,是日本東京著名的科學博物館之一(見圖1),初到此館,還沒進館前,建築物本身的圓弧線條,透明玻璃設計,新穎、美感兼具,令我興奮不已,這次真的很高興,可以藉由第六屆亞洲化學教育研討會(6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference, NICE 2015),在為期三天的研討會內,與教育部高中化學學科中心的前輩與夥伴們一起得到參訪的機會,窺探科技發展的奧妙,實為一大幸福。針對此行中,在館內的所見所聞,與大家做個小小分享。

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1:日本科學未來館的建築外觀

(圖片來源:左圖,https://en.wikipedia.org/wiki/Miraikan#/media/File:Miraikan.jpg;右圖,http://www.nikken.jp/en/projects/image/143_01.jpg

n  海報展示和攤位參觀

一、  大型演講廳

全館共有七層樓,研討會的前兩天,與會者都是在館內度過的,頂樓的七樓,主要是大型演講廳(見圖2左)、會議室,可供申請租用,也是此次研討會的會場所在。第一天,與會者先到七樓完成報到後,便進入氣勢宏偉的演講廳內參與開幕式(見圖2右),聆聽各國與會者關於化學教育的演講,及各國高中生的作品分享。整個演講廳的設計,是以半圓弧形的舞台為中心,擴散出去的座位排列,最多可容納300人,不論是在哪一個位置,都可以清楚地看到台上的狀況。

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27F演講廳(左),筆者與武陵高中張明娟老師合影(右)

(圖片來源:左圖,http://www.miraikan.jst.go.jp/guide/images/miraicanhall_s.jpg

二、  海報展示

七樓擁有的會議室共有四間,一間做為海報展的展示室(見圖3左),兩間是會程中安排的教學分享演講舉行處(見圖3右),同時也是我們研討會的用餐處,另一間則是第二天工作坊(Workshop)的場所。海報展示的會議室,有一整面完全是玻璃窗的設計,圓弧狀又傾斜向外延伸,空間感十足,給人一種很舒服、很開闊的感覺。圖3中圖是筆者的海報展示。

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3:海報展示會議室(左),筆者發表的海報(中),以及教學分享演講實況(右)

(圖片來源:左圖,http://www.miraikan.jst.go.jp/guide/images/cr3_s.jpg.

三、  化學書籍和教科書展示

除了海報展示外,室內也設有日本實驗器材廠商和教科書商的攤位,不只可以實際操作攤位上的展示品,書籍也可自由翻閱參考。在東京書籍的攤位(見圖4左)上看到了數位教學軟體的商品,並有一些生物圖鑑的書籍。隔壁的Chart式數研出版攤位(見圖4右)上,可以看到日本學生使用的教科書、應試題本及參考書,從國小、國中到高中都有,內頁幾乎全部都是精美的彩色列印,並很注重學科知識與生活的連結,照片豐富多樣,價格卻不昂貴。

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4:日本教科書商攤位,東京書籍(左)和Chart式數研出版(右)

在東京書籍的攤位上,筆者尤其受到化學圖鑑這本書(見圖5)的吸引,僅800日幣,便向攤位廠商要求購買,卻意外得到廠商的贈書,可謂幸福來的太突然。參考書的部分,或許是因較為專業,價位較高,翻閱內容可以看見,與臺灣的高中化學教育的深度廣度出入不大,但令人驚訝的是,日本國內高中化學修習的學分比臺灣少,卻能學完一樣多的內容,可以想見學生求學的壓力不亞於臺灣,或許正因如此,日本書商非常致力於豐富精采、淺顯易懂的教學用書設計,藉此幫助孩子學習,提升對知識的渴望。

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5:廠商贈書筆者兩本,化學圖錄內頁附圖之週期表,連結生活的內容呈現

四、  化學實驗儀器和器材展示

在化學實驗儀器和器材廠商方面,NaRiKa專做實驗器材,GASTEC專門生產各式各樣的氣體偵測裝置,Wavefunction, Inc.設計化學結構模擬軟體,以及和光純藥(WAKO)推出各種實驗模組。

首先,介紹NaRiKa(見圖6),因為在臺灣有代理商,所以產品圖錄在臺灣大致都可找到,現場展示的器材多樣,有小型的簡易分光光度計(見圖6左),模組設計皆可直接連接電腦,數據讀取相當方便。同時可以看到各種惰性氣體的高壓放光管組(見圖6中),顏色比較相當明顯。而最讓筆者印象深刻的就屬週期表(見圖6右)了,不只有元素應用的圖片,部分較不具危險性的元素,甚至還有實物可以看到,相較於傳統書籍海報,整張週期表像被賦予生命一樣,活潑了起來。

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6NaRiKa展示簡易分光光度計(左),氣體放光管和放射光譜(中),以及實物週期表(右)

而在GASTEC的攤位(見圖7左)上,筆者也看到了各種氣體偵測管,不同的氣體種類配合不同的偵測極限,商品繁多,只要配合一支針筒,裝置上不同的偵測管,便可方便快速地進行濃度測定讀取,筆者有幸能在現場操作到二氧化碳的偵測管,裝置完成後,直接利用針筒在會場內抽取空氣,使空氣通過針筒前方的偵測管,可以看見偵測管內的指示劑開始變色移動,管上有標示刻度,藉著讀取變色的範圍刻度,便可知道會場內的二氧化碳濃度,非常有趣,屬於一次性的使用耗材。廠商也說明,像是環境中二氧化碳的濃度測定,是日本國小階段教學一定會操作的實驗課程,可以了解,日本方面對於實作與環境教育的連結,頗為用心。在Wavefunction, Inc.的攤位(見圖7中),可以看到複雜分子的結構模擬軟體,也有與平板電腦相容的設計,使微觀的分子達到巨觀的呈現。當然,臺灣教育部高中化學學科中心的攤位(見圖7右)也相當精采,各式各樣的分子撲克牌,配合QR-code的掃描,可以在智慧型手機上直接看到立體結構,並轉動操作,也受到外國與會者的好評。

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7GASTEC(左),Wavefunction, Inc.(中),以及臺灣教育部高中化學學科中心(右)

在日本國內頗具規模的藥廠「和光純藥」,以開發化工藥品、臨床用藥及儀器銷售為主,此外,該廠本著「能讓更多學生體驗到最先端科學」的想法,也致力於實驗模組的研發,我們可以看到光合作用色素的微型管柱層析模組(見圖8左和中),內含色素樣品、矽膠(silica-gel)充填的迷你管柱,相較於臺灣課綱內的濾紙色層分析法,屬於再進一階的實驗,也較貼近真實實驗室中的操作技巧,然而卻可省去管柱層析複雜的操作步驟,輕巧簡單便於理解,筆者很是推崇。另一值得介紹的還有小型透明骨骼標本製作模組(見圖8右),過去要製作出透明骨骼標本大約要數週,較為耗時,然而和光開發的模組可以將時程縮短至三天內,相信在校內實驗課程可以有所活用。

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8:和光實驗模組,微型管柱(左),色素樣品分離後產物(中),以及透明骨骼標本(右)

(圖片來源:左圖,http://www.wako-chem.co.jp/news/2015/images/chromato.jpg

右圖,http://www.wako-chem.co.jp/news/2015/images/top.jpg

n  日本科學未來館參訪經過

一、  創造未來展覽區

會議的第二天下午,在大會安排下,筆者與夥伴們一起進行其他樓層的參訪。館內在六樓擁有112席的球型劇場,而這次參訪的主要區塊是在三樓和五樓的常設展覽區。三樓的主題是「創造未來」(見圖9),由創造力的核心延伸出去的各領域科技發展,我們看到了導電性高分子材料、奈米碳管...等。藉由新舊科技對比的展示方法,讓我內心很受打動,雖然我們一直都在說著、聽著「科技日新月異,瞬息萬變」,但當它的轉變,在展示櫥窗內,展示屏幕上,活生生地呈現在你面前,給人的帶來驚異與讚嘆,真的是難以言喻的啊!正因如此,我在此處駐足許久,像其他訪館的小孩一樣,幾乎玩遍所有的互動軟體,每個都充滿新奇感,看著其他孩子眼睛閃爍出的光芒,就像是在對科技致敬一般,相信正為內心對於科技探索的興趣,埋下小小種子。

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9:「創造未來」常設展覽區技術革新的原動力

(圖片來源:左圖,http://www.miraikan.jst.go.jp/exhibition/images/individual/16-0_zenkei.jpg

二、  仿真機器人

再往旁邊一走,可以看到各代機器人的展示區,展示窗內的機器人依時序排列。鎮館之寶之一的ASIMO機器人(見圖10左)就在這裡,每天特定時間,會有操作展示活動。但我們的目標,早已放在仿真機器人(見圖10右)的操作體驗活動了。

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10ASIMO機器人(左),仿真機器人主播(右)

每一具仿真機器人(見圖10),都是造價不斐的,乍看之下,真的分辨不出這是一具機器人,而不是真人。除了移動手腳,頸部的轉動轉頭外,它們還可以做出許多微妙的表情,微眨眼睛,眉頭深鎖。操作活動中,每一組兩人,一位進控制室戴上控制器操控機器人並對麥克風發言,一位在外面與機器人進行互動(見圖10左),甚至可以選擇生氣、傷心跟快樂的情緒表現,相當有趣,令我尤其印象深刻的是,機器人的操作還不簡單,不過是單純的想控制頸部關節,要看著對方的雙眼說話,就費去我們不少的摸索時間。而從仿真機器人其中複雜的多關節角度控制,精準、精密的表情呈現,完全可以感受到日本人一絲不苟的工作精神,值得我們學習。展覽中,也引導參觀者去反思,當機器人愈來愈像真人,我們和機器人之間的關係究竟是什麼?

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11:仿真機器人操作體驗活動(左),仿真機器人原型(右)

三、  超大球體Geo-Cosmos

從一進館內就立刻吸引我眼光的,莫過於這顆跨樓層懸掛於建築中心的超大型球體顯示器Geo-Cosmos(圖12左),全球體採用有機EL顯示器逐片貼成,它是根據館長毛利衛先生的願望,「希望能夠與更多的人共同分享從宇宙看到的美麗地球」而設計製成的,周圍有環繞式上升走道可以將球體從不同的角度、不同的高度進行觀察,相較於一般課程採用的靜態地球儀,利用顯示器生動的展示洋流、風、雲的移動,更能清楚地球科學的概念,觸動人與地球的聯結。

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12Geo-Cosmos(左),位於1樓的Geo-Cosmos製作影片介紹(右)

四、  「探索世界」展覽區

另外一側,巨型的展示區裡介紹了文字的傳遞方式,不同的文字對應不同的色球,送出文字資訊串後,透過機器的轉譯,便能將訊息解讀出來,現場更設有體驗活動,讓我們能用更輕鬆的方法,簡單的理解原理。循著上升環繞式走道,我們來到了5樓的「探索世界」展覽區,映入眼簾的就是龐大的LE-7A引擎,利用兩段式燃燒循環系統,可產生318萬馬力發送衛星。

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13:訊息傳遞原理展示區(左),LE-7A引擎(右)

五、  參觀電動車和紀念品販賣部

筆者的團隊是利用步行的方式參觀館藏,不過在一樓也有設置館內的參觀電動車Honda UNI-CUB,可以騎乘參觀,比較特別的地方是,使用的參觀座騎是一張椅子的設計,頗具未來感,腳踩踏的地方即是操控移動的控制踏板,所以在開始導覽之前,還必須先在一樓練習使用,熟悉操作方法後才能出發,皆採定時自費預約制,由於參觀時間限制,筆者無緣體驗,有點可惜。

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14館內導覽車租借站及使用實況

(圖片來源:左圖,http://www.miraikan.jst.go.jp/exhibition/images/bg/ex_unicub_01_06.jpg中圖,http://www.miraikan.jst.go.jp/exhibition/images/bg/ex_unicub_01_04.jpg

最後一站,我們來到了一樓的紀念品販賣部,不愧是科學博物館的紀念品店,又是一個讓我久久不能自拔的好地方,分科有分區的不同商品,除了科普書籍以外,還有各式各樣的科學教具,像是燃料電池太陽能發電和鐵磁流體,另外也有與文化創意產業結合的商品,像是明信片,資料夾,生物的器官模型積木,無論是哪一種,都契合著科學的主題,相當有趣和實用。

六、  參觀心得

綜合來說,日本科學未來館,設備新穎,技術先進,體驗設計的用心,以簡易的方式了解困難的原理,拉進科技與人之間的距離,我想這是我們可以仿效的地方。這次的參觀經驗,實在讓我開了眼界,受益良多。第六屆亞洲化學教育研討會在日本科學未來館的活動,就在驚嘆中劃下句點,期待兩年後,下一站韓國首爾。圖15為第六屆亞洲化學教育研討會與會人員合照。

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15:第六屆亞洲化學教育研討會與會人員合照

n  參考資料

1.      日本科學未來館,網址:http://www.miraikan.jst.go.jp/exhibition/world/

2.      CC Search(圖片搜尋網站),網址:https://search.creativecommons.org/

3.      Miraikan, Wikipediahttps://en.wikipedia.org/wiki/Miraikan#Geo-Cosmos

4.      和光純藥株式會社,網址:http://www.wako-chem.co.jp

 

2015亞洲化學教育國際研討會:非化學背景教師參與兩屆NICE的經驗分享 / 陳佩怡、林靜雯

星期六 , 5, 9 月 2015 在〈2015亞洲化學教育國際研討會:非化學背景教師參與兩屆NICE的經驗分享 / 陳佩怡、林靜雯〉中留言功能已關閉

2015亞洲化學教育國際研討會:
非化學背景教師參與兩屆NICE的經驗分享

陳佩怡1, 2, *、林靜雯1

1花蓮縣立化仁國民中學
1, 2國立東華大學科學教育研究所
[email protected]

您是非化學背景的科學教師嗎?對參與國際研討會感到怯步嗎?本人(第一作者)亦是非化學背景的科學教師,但正在中學從事理化教學,經指導教授(第二作者)的鼓勵及指導後,參與兩屆亞洲化學教育研討會(Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, NICE Conference)的經過。本文主要從第一作者的角度,分享一位非化學背景教師眼中,參加NICE 2013, 2015之所見所聞與心得,希望更多對化學教學有興趣的教育工作者,無論是化學或非化學背景,都能一起參與這個國際研討會,相互交流與成長。

n  新手進入大觀園

當指導教授(第二作者)問我有沒有興趣參加NICE研討會時,我內心想法的是「教授,您有沒有搞錯對象啊!我沒有化學背景,有這資格參加嗎?去那裡,我會不會鴨子聽雷,什麼都聽不懂?參與莊嚴肅穆的國際研討會,待在裡面的我會不會如坐針氈?」一大堆的問號?指導教授也似乎看出來我不安的狀態,除了安撫我的思緒並開始介紹NICE研討會。這個研討會的參與者除了化學和化學教育領域的專家,更多數是現職教師與對化學教學有興趣的研究生,以實務經驗分享為主,大多是站在化學教師的角色思考,有的會展現自己做的教具,說明如何應用在教學上,並讓參與的人體驗教具,有的會提出自己的創新教學方法,說明進行方式和成效,藉由這個國際研討會大家互相交流、教學相長,並可藉著參加,短時間就可以收集情報並比較同是亞洲注重科學教育的臺灣、日本和韓國,在化學教學上的異同,是很難得的體驗經驗。

NICE研討會每2年舉辦一次,由臺灣、日本、韓國三國輪流主辦,NICE 2013年剛好在臺灣,除了節省交通時間及昂貴旅費,也較不用擔心語言溝通的問題。由於那年也是我第一次教授理化這個科目,在備課上總是戰戰兢兢,心想,藉由這場研討會可以請教前輩以及觀看東亞各國家的現職教師如何教學,對一個非化學背景的生手教師來說應會收穫良多。因此經過老師的說明,我似乎吃了一顆定心丸,就抱著既期待又怕受傷害的心靈,開始準備將自己在教學現場如何進行化學動手做,以提升高風險中輟生科學學習興趣的行動研究撰寫成投稿論文(Chen, Lin, & Lin, 2013)。

n  第一次參與:NICE 2013

NICE 2013研討會在臺灣舉行,場地設在國立屏東教育大學和墾丁福華飯店。當摘要寄過去,得知沒有被退稿的那一剎那,好像中樂透一樣感到很高興。審查建議肯定我為中輟學生做的努力,更是讓我獲得支持的力量,能夠跟社群同好分享自己的教學心得,實在是一種鼓勵。雖然之後因腳骨折包裹著石膏行動不便,差點無法前往,但在榮譽心及希望獲得更多教學經驗交流的驅使下,幸好系所同學幫忙,終於如願可以追隨指導教授的腳步,參與這場國際研討盛會。

雖然已經是2013年發生的事情,但在今日,NICE 2013年的許多精彩活動仍在我腦海中留下鮮明的印象。在2013年亞洲化學教育研討活動現場(見圖1),大甲高中廖旭茂與卓慶良兩位老師擔任大型化學平板(ChemPad)演示做為開幕,在台上的廖老師簡單說明原理是根據電化學的原理,他利用隨手可得且可重複使用的材料,精心製作的教具,演示效果獲得大會熱烈的掌聲並獲得頗多好評。

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1NICE 2013在臺灣舉行亞洲化學教育研討會開幕

有別於一般海報展示多是靜態的展覽,NICE的海報場次可以看到許多展示者在海報上的精心設計,以讓讀者輕易閱讀,並了解展示者如何在教學上幫助學生了解上課內容。例如:介紹如何進行莫耳數的教學(Iwase & Imai, 2013)。大多數學生在學習莫耳數時普遍存在的困難包括:數學計算過程數字龐大難以具體想像、搞不清楚原子或分子、只有背誦而沒有理解。而在教學的過程中,教師經常以1打等於12支鉛筆類比於一莫耳等於6 × 1023個,但光是這樣,學生無法順利理解為什麼一莫耳的氧,在下一瞬間卻轉換成32 g的質量。作者似乎抓住學習者害怕數學的焦慮,利用三角形的「骰子」進行莫耳和質量的轉換,骰子的邊即為分數中間的直線,骰子的每個面,化做分數的分子與分母,骰子的面還切割了一個洞口,用以替換各種化學元素的質量,轉換骰子的每個面,便可以像是遊戲一樣,幫助學生順利計算各種不同化學物質、不同莫耳數的計算轉換。此外作者很貼心地並在海報旁邊放置已完成的三角形模型教具及解說單,參與者不僅現場可以看、可以瞭解,還可以帶回家研究,並帶到教室實際進行教學(見圖2)。第一次看到這樣的海報展覽,心裡覺得很興奮,又帶回一些法寶回到教學現場。

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2NICE 2013海報展示,展示者自製三角骰子模型教學生莫耳數的概念

現場有許多的教學演示工作坊,這也是NICE的特色。第一次進到教學工作坊,感受到的氛圍是歡樂、享受及學習(見圖3)。台上的講師展現他研發的教具,就好像魔法學園之魔術師,讓人眼睛為之一亮。這場教學演示的講師是大甲高中的廖旭茂老師。他在現場仔細說明開幕時ChemPad的製作,藥品是實驗室中常見的K4Fe(CN)6(aq), Phenolphthalein6(aq), Na2SO4(aq), KI(aq)。如果我是廖旭茂與卓慶良兩位講師的學生,我應該會喜歡上他們的課,但現在我雖身為教師,還不具備這樣的本事,如何可以成為這樣一位讓學生喜歡上課的教師呢?第一次參加,我便決定要跟隨指導教授的腳步,每次NICE都來參加和挖寶。

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3NICE 2013教學演示工作坊,講師示範的情景

本次研討會當中,同時還有論文發表、專題演講、儀器展示等,發表者把近來的研發成果報告發表,與研討會參與者分享,在相互交流中,隨處可以感受到理論與實務的結合。這時我也發現,發表者在製作教具時,用的器具皆是生活中隨手可得物品,所以「只要我們用心觀察生活中的物品,並發揮創意與巧思」,亦可自行設計教具運用在課堂上教學,讓學生能夠喜歡化學。

在荀子禮記學記勸學篇裡,讀過一句話「學然後知不足,教然後知困。知不足,然後能自反也;知困,然後能自強也。故曰:教學相長也。」由於第一次來到這場研討會,深刻感受到資深教師們都很樂於分享、互相學習,這樣才能讓自己在學習上更加進步與成長。經過這一次的洗禮,心中暗自期許2年後,可以跟隨著林靜雯教授的腳步,繼續往日本NICE邁進。

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4:本文作者參與NICE 2013於發表海報前合影

n  如願以償再次準備出發

時間過得真快,在學校裡也開始接觸理化科的教學,由於個人非自然科學背景及正在接受師資培育,對於自然科學知識認知有限,如何準備?如何教導?這也是個人最大的挑戰!參與NICE 2013研討會,讓我有機會親自動手操作體驗並感受到化學學習的樂趣,這影響了我在理化課備課時的信念,在備課時,常思考要如何從生活種取材,帶孩子動手做,讓學生在學習上特別有興趣。

NICE 2015,指導教授給我新的挑戰是口頭發表,當聽到這個挑戰時,英文能力不佳的我,應該很畏懼!由於好友比喻我是童話中一隻綠野仙蹤的獅子,因為膽小的我缺乏自信,課業雖不理想,但還能自我激勵向上求學,就如之前主持天后陶晶瑩常常鼓勵年輕人的名言:「把冒險當成是一種習慣,去冒一個比你能力再高一點點的險,可能你會焦慮、產生挫折,但一旦努力過,會獲得很爽的快樂!」這句話還真會帶給人勇氣,往往遇到挫折或挑戰時,不經意想到這句話就會激勵人心,向上的精神;為了這次口頭發表,今年暑假還特地找英文教師惡補,正面迎接這樣的挑戰。這次,要跟社群同好分享的是帶領學生探討專家與中學生對化學新聞解讀的差異性研究(Chen, Deng, Qin, Ping, Zhang, & Huang, 2015)。

n  2次參與:NICE 2015

NICE 2015研討會在日本舉行,場地設在東京台場的日本科學未來館Miraikan)全名為國立新興科學與創新博物館National Museum of Emerging Science and Innovation。舉辦地點很具巧思,大會還特別安排兩個小時的參觀,來參與研討會還可以參觀亞洲頗具盛名的科學展館,覺得十分有收穫。

此外,這次研討會有別以往的是在第一天便有高中生進行英文口頭發表,分享他們科學展覽的成果(見圖5)。這時回想起2年前的NICE 2013研討會,當時,日本便曾帶一票高中生來臺灣進行科學展覽成果的分享。只是,那時候,是以海報發表解說的形式。而今年大會則安排另一種模式,日本、韓國、臺灣都有一批高中生參與研討會,口頭發表他們的科學展覽成果。這些學生年紀輕輕,英語口語表達能力卻是一流。這讓我想到我在花蓮教學的學生,在此也激勵我,若未來能力許可,有機會也想帶經濟允許的學生參與國際研討會,讓他們拓寬視野,增廣見聞,而不是只有侷限在學校的場域。

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5:臺灣高中生在NICE 2015會場進行口頭報告分享超級巴克球的製作

此外,大會所安排的專題演講中,讓我印象最深刻的是臺灣的傅麗玉教授她多年來投入原住民部落,如何利用動畫、規劃原住民科學展覽獎等活動,促進原住民學生科學學習(見圖6)(Fu, 2015)。由於我服務的地方係花蓮偏鄉,大多數的孩童都是原住民,遇到的學生有些家庭功能不佳,在學習歷程中,曾在校園中迷失而被遺棄過、也有曾經遇到很好的教師,不放棄地引導他們,我發現,這些點點滴滴,學生都沒有忘記。但如何帶領這些孩童了解原住民文化及科學,提供學習機會並傳承文化,或許為當務之急。

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6NICE 2015傅麗玉教授在會場介紹其近年來在原住民科學上的成果

另外,因為地主國日本參加本次研討會主辦單位對於海報展示區的用心規劃。除一般的海報外,還有一種海報加上示範的規劃,此種發表形式有利於作者親自進行解說與操作示範,大會還安排展示桌和座椅讓參與者全程投入,讓人感覺格外貼心(見圖7)。

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7NICE 2015海報加範示的發表區

有別於一般學術論文發表較為嚴肅,這次最特別的收穫是在現場聽到由臺灣邱美虹教授研究團隊與臺北市立萬芳高中開發的3D分子撲克牌,這種撲克牌以擴增實境的方式,透過手機掃描,各種分子結構躍然紙上(Chiu, Chou, Chen, & Chan, 2015)。學生可透過遊戲的方式進行學習,了解化學分子的3D構造,連我都想玩。身為教師,我想,可以以此遊戲作為引起動機,進行教學改變(見圖8)。

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8NICE 2015邱美虹教授在會場介紹分子撲克牌

n  參加研討會後激勵學習欲望

雖然我的英文不是很流利,但最後口頭發表還是鼓起勇氣上台,幸好能順利在時限內報告完畢。我報告的主題是以生質柴油為例探討專家與中學生對化學新聞解讀的差異性研究(Chen, et al., 2015),共同作者除一位代理教師外,主要是我教授的四個八年級學生,我們這個兩位教師四位學生的組合,一起探討面對這個牽涉經濟、環保等諸多面向的爭議性議題,專家以及中學生在觀賞相關新聞的過程中,決策考量面向有何異同。報告完後,現場有學者提問:「身為教師,你對科學新聞的看法為何?」當時讓我訝異又措手不及回答,幸好我的指導教授,在場替我解釋題意,協助我完成回應。我認為其實教師可將生活中具爭議性的科學社會性議題融入科學課程中,除引發學生的科學學習興趣,亦可增加課外知識,提升學生批判能力。例如,在進行此次研究的過程中,學生(Chen et al一文的四位共同作者)一開始連生質柴油都不認識,因此需先引導學生了解生質柴油的化學反應製備,而後學生親自訪問專家,也收集他們同學對生質柴油使用與否決策的理由,發現到專家決策的多面性,與同學們決策的單一性,進而增進了自我閱讀科學新聞時考量的面向,而此過程便有助於提升參與調查研究之學生面對爭議性議題時決策品質的提升。很高興現場有學者對於這樣的議題亦有共鳴。

有機會參加這兩屆NICE國際研討會累積經驗,我發現與會者都是因為熱愛學生、教學和學術研究,展現教學與創意能量的教育工作者。每參加一次,就有充電、新生的感覺。然而,目前教職的工作教學負荷大,加上學生學習意願不高,讓許多教育工作者教學熱忱逐漸喪失,導致教師抱持著安於現狀,不願奔波參與各種研討會。但個人參與NICE研討會兩次,每次皆激發我學習的欲望,加以可以看到其他國家的教師在教學上的演示,了解異國文化特長,更覺教學專業上成長許多。最後,希望藉由這樣經驗的分享,鼓勵同在教學崗位上孜孜矻矻的教師們,一起到NICE分享教學「小撇步」,一起交流挖寶,共同成長。

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8:本文第一作者於2015在日本東京NICE研討會口頭報告

n  結語

本文主要分享非化學背景教師(第一作者)參與NICE20132015之經驗,但從指導教授(第二作者)的觀點,這個參與過程,拓寬了科教學習的視野,提供理論與實務接軌的機會,特別是國中之自然與生活科技領域,並不一定是化學專業背景的教師教授化學主題,也不一定是物理專業背景的教師教授物理,很多情況需要跨科或統整教學,因此統整教學的能力亦十分重要,故此,參與相關實務教學性質的研討會相互交流,有其必要性。更重要的是,在此過程,感受到各方教師與研究者的教學熱忱,使初任教師覺得有教學方法的支援、也有心理層面的支持,教學之路,並不寂寞。希望藉由此文之分享,激起更多對化學教學有興趣的教育工作者,無論是化學或非化學專業背景,初任、資深教師,甚至是帶著研究生教師一起成長的大學教授們,都能一起參與這個國際研討會,相互交流與成長。

n  參考文獻

Chen, P. Y., Lin, C. Y., & Lin, J. W. (2013). How does a novice science teacher use action research to promote dropout students’ chemistry learning motivation and concepts? Paper presented at the 5th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 28-29, PingTung, Taiwan.

Chen, P. Y., Deng,Z. X., Qin, J. M, Pin,W. G., Zhang, Z. J. & Huang, X. H. (2015). Differences the interpretation of science news reports between experts and junior high school students: An example of biodiesel. Oral Presentations at the 6 th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 29-30, Tokyo, Japan.

Chiu, M. H., Chou, C. C., Chen, Y. H., & Chan, W. Y. (2015). The use of augmented reality for promoting chemistry learning. Oral Presentations at the 6 th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 29-30, Tokyo, Japan.

Fu, L. Y. (2015). Creating a multicultural opportunity for learning chemistry. Keynote speech at the 6 th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 29-30, Tokyo, Japan.

Iwase, M. & Imai, I. (2013). Using triangular model to enhance students’ understanding of the term “mole”. Paper presented at the 5th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 28-29, PingTung, Taiwan.

Liao, H. Y. (2015). Rock buckyballs. Oral Presentations at the 6 th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators, July 29-30, Tokyo, Japan.

 

2015亞洲化學教育國際研討會:提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅(上) / 潘建彰、鐘建坪

星期五 , 4, 9 月 2015 在〈2015亞洲化學教育國際研討會:提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅(上) / 潘建彰、鐘建坪〉中留言功能已關閉

2015亞洲化學教育國際研討會:
提升國際觀準大學生與NICE的邂逅(上)

潘建彰1, 2鐘建坪3, *

1東海大學食品科學系(現就讀)
2新北市立錦和高級中學高中部(曾就讀)
3新北市立錦和高級中學國中部
*[email protected]

n  前言參與契機

我(通訊作者)身為科學教師的一份子,深覺讓學生從動手操作的歷程中,進行系統性思考進而解決問題是非常值得的一件事情。正因為如此,自己在任職學校只要有學生有意願,或是自己任教班級的學生,都期待並實際帶領學生參與科學研究活動。2013年秋天,曾經任教的高一學生潘建彰同學(第一作者)逕自找我討論網路上天氣瓶(storm glass)的原理機制。當下即查了網路和期刊資源,發現仍有一些疑慮待解決之處,於是潘同學即自己一個人與我討論研究過程並設計實驗流程,逐步完成研究成果。雖然作品在2014年新北市高中科展競賽評比獲得優等成績,然而學生研究歷程的投入與學習才是最為重要的學習成果。因此,當下即思考如何讓學生能夠擁有更多發揮的舞台空間,而這空間不是競賽形式,而是類似科學研究者彼此間相互交流科學之美的機會。慶幸地是我在第六屆亞洲化學教育研討會6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference找到這個機會,當臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授詢問我,是否可以帶學生共同參與2015日本東京亞洲化學教育研討會時,我所想到的不是帶學生出國的繁雜工作與潛在危險,而是高中學生能夠在國際舞台與不同國家高中學生分享自己的研究成果,是一個非常難得的機會。剛好潘同學的語文基礎能力足夠可以進行口頭報告,於是開始老師與學生一起為研討會的報告進行準備的歷程。

n  行前準備教師與學生共備

行前需要確認的是口頭發表的內容、時間要求的以及聽眾對象。當時獲知消息是每位參與的高中學生需要針對全體參與研討會的學者、教師以及學生,進行15分鐘的口頭報告以及高中校園參訪交流時陳述自己科學研究作品。於是規畫幾件事情必須完成,第一件事情是需要獲得家長的同意,因為潘同學當時仍是高中生,為免爭議仍是讓家長簽下家長同意書。第二件事情是住宿問題,由於學生是第一次出國而自己也完全沒有出國自助行的經驗,雖然緊張,但也因為是日本,當時即與學生開始進行相關機票與住宿地點的確認與訂購。當出國事宜已經確認完成,即是開始準備口頭報告的內容。由於口頭報告的內容是向與會者分享學生自己的科學研究成果,因此即以潘同學2014年科展作品為主體進行簡報內容的製作與發表練習。

口頭發表訓練依照時間區分為三個時期,第一階段是準備期,即搜尋資料、將學生原先科展作品轉化成簡報內容、彼此設定完成簡報的時間以及如何使用英文簡報與演說。第二階段是整合期,即初步完成英文簡報內容,並且開始與學生討論報告內容並進行細部修正。第三階段則是完成階段,即每次能夠完整以英文進行口頭報告以及回覆可能當下發問的問題。

我們知道高中學生的科學研究成果主要是啟發其對於科學探索的樂趣,因此研討會中的發表就不是競賽為主軸評比出不同國家的優劣勝敗,而是放開心胸闡述並欣賞其他國家相同年紀學生的成果分享。因此,自己設定的目標與期待即是學生應該要能夠從準備、參與至發表的歷程中擴展視野、展現高度並期許自己看見不一樣的國際觀點。過程中,教師以輔助者的角色自居,讓學生自行經歷所有的過程才是對學生最大的輔助,而事實證明訓練得宜的學生,在國際場合的表現是非常相當可圈可點。

建彰同學2015年六月畢業於新北市立錦和高級中學,目前就讀東海大學食品科學系。他就讀錦和高中期間即認真參與相關科學活動,包括科學展覽、小論文競賽以及語文演說比賽。以下是從建彰同學在第六屆亞洲化學教育研討會的口頭發表內容概要及其實際參與的感受,看看此歷程對於他在文化與認同的想法。

n  學生口頭發表內容概要

我(第一作者)的報告內容主要依據當時高一的科展成果報告作為基石,主要區分前言、文獻摘要、研究問題、實驗操作、結果呈現與討論等部分。首先向與會者介紹天氣瓶裝置的由來,它主要為一含樟腦(camphor)之乙醇溶液(ethanol)和硝酸鉀(KNO3)及氯化銨(NH4Cl)之水溶液混合後放入密封玻璃瓶內之裝置。

自十九世紀起,英國即有人將其內部晶體結晶變化視為氣象預測之證據。雖然經由文獻分析發現天氣瓶內部的結晶推測可能是樟腦的結晶物,但是混合溶液是否發生化學反應以及是否可以將天氣瓶作為氣象預測的依據是仍值得探索的議題(見圖1)。有鑑於此,我的研究問題主要探討(1)何種外在因素對於天氣瓶結晶型態的影響最大?(2)根據上述問題(1),外在因素如何影響結晶物析出?(3)結晶一定只有樟腦嗎?是否會有硝酸鉀或是氯化銨的結晶,甚至是樟腦與混合溶液產生新反應的物質結晶?

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1:口頭報告之投影片,介紹天氣瓶(左),說明文獻回顧(右)

研究結果顯示溫度是對天氣瓶產生結晶狀態改變的最主要因素,而有趣的是溫度低於某一溫度時確實會有硝酸鉀的晶體析出,然而取其核磁共振光譜結果顯示仍為樟腦結晶物。我們認為對於這樣的結果可能反應了天氣瓶實質是一個物理現象的裝置,外在溫度影響內部溶液的溶解度造成溶質析出,而由於樟腦具備多種結晶狀態,因此才具備多樣化的晶型變化。

同時,我們亦以水浴法模擬天氣變化,探索溫度改變如何影響天氣瓶內容物的結晶。結果與先前溶解度的假設相符,當溫度降低,析出物質變多,溫度升高,析出物質減少。最後根據我們的結果說明天氣瓶可以作為氣體溫度計的可能性。實際上,我的學弟妹後續的科展亦實質花費半年時間探索不同濃度之天氣瓶的結晶高度與氣溫之間的關係,結果顯示可以透過視覺化的設計方式作為氣體溫度計(Jong, Hsieh, Chen, & Lin, 2015)。

n  學生體認文化衝擊與感佩

一、  行前的惶恐與參與的感佩

首先,我(第一作者)要先感謝任何促成這場研討會成行的人,沒有你們的付出,我的感動不會如此的深刻,也不會有如此令我眼界大開的經驗。在此,如果要我用一句話來表達我對大家的感佩,大概正如同陳之藩先生所說的:「因為需要感謝的人太多了,就感謝天罷。」

前往第六屆亞洲化學教育研討會前,內心充滿著的是筆墨難以形容的期待,然而「期望越大;失望越大」的擔憂也在我內心當中隱隱約約地搖擺著。張愛玲曾經說過:「我們對於生活的體驗往往是第二輪的。」我害怕我對於知識殿堂的期待,會扼殺了我實際參與的體驗,更怕這樣子的成見,會令我大失所望、敗興而歸。

不過現在的我可以大方的向你承認,真實的體會不但沒有被預設的立場所玷汙與破壞,更令人驚奇的,是它帶給了我更多超出預期的回饋。對於這次研討會,它的確讓我從一個新的途徑學習到各種不同面向的知識財富。三天的行程,我從大環境裡觀察到了不同國家的人所擁有的不同文化。另外,從不同國籍的群體當中,我更看見了各國所分歧的處事作風。而最令我讚嘆的,是從融合文化與行為的面相後,我所瞥見的教育影響力。

〔續(提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅(下))

 

2015亞洲化學教育國際研討會:提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅(下)/ 潘建彰、鐘建坪

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2015亞洲化學教育國際研討會:
提升國際觀準大學生與NICE的邂逅(下)

潘建彰1, 2鐘建坪3, *

1東海大學食品科學系(現就讀)
2新北市立錦和高級中學高中部(曾就讀)
3新北市立錦和高級中學國中部
*[email protected]

〔承(提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅(上))

n  學生體認文化衝擊與感佩

二、  大環境差異造就不同文化

人的成長是一個社會化的過程,是一個透過個體與環境互相作用而內化的結果,任誰也不可否認,一個人的價值觀在某些部份是由外在環境所潛移默化而成的。而受了外在環境影響、塑造的人們再以他們的意識形態影響著大環境的變遷。當然,我在這裡所指的「大環境」,指的是廣義的大環境,不單單是自然,從經濟到文化都是「大環境」的一隅。而如此的「大環境」,「人」扮演著一個重要的元素、一個相輔相成的角色;我們能從「大環境」的差異洞見它造就一個「人」的不同,也能夠從一個「人」的不同端詳出「大環境」的差異。

然而說來慚愧,我並沒有足夠的能力從多方的角度去剖析我所見到的現象,甚至在很多細節上都因為我程度的不足而因此忽略了。所以我並不想吹捧我見到了各國的「人文」異同,而是在身為臺灣人的我對於臺灣的大環境擁有基本的認知基礎下,從不同大環境的人所發現到他們擁有的不同文化。而這點從任何地方都能夠見微知著。

第一天晚上的宴會德國柏林自由大學Dr. Claus Bolte問我與日本、韓國的同儕「為甚麼拍照要比V字的手式?」,在場沒有任何學生知道確切的理由,當然,我們更不清楚V字的手式由來。而這枝微末節的文化差異卻是我從未思考過的一個動作或習慣所擁有的涵義,可能是存在於多個文化當中的盲點。

更別提研討會中屬重頭戲的口頭報告了。我認為為期兩天的口頭報告不單方面給了我大量的訊息,二方面也讓我紮實的感受到「台式、日式、德式……」不同的風格與氣質。對第一次參加研討會的我來說,邱美虹教授的「有機分子模型擴增實境」令我發現原來化學教育也可以寓教於樂。如此將紙牌遊戲與分子模型的概念結合真的是令我驚呼連連;而傅麗玉教授的報告更讓我對於「飛鼠部落」3D科學動畫感到由衷的敬佩。從台上傅教授娓娓道來節目的製作過程,雖然台下的我無法親身體會,但當看到「再探飛鼠部落」勇奪第48屆電視金鐘獎動畫節目獎的紀錄影片,那一剎那真的開拓了我對於科學教育的看法與格局,內心盡是說不出的澎湃;廖心妍與蔡尚峰兩位同儕更是使我感嘆過去自己努力的不足。同儕的口頭報告精彩程度當然不在話下,而更令我記憶猶新的是各位研究內容的深度,就連現在的我也深深感到佩服。從其他同為臺灣人的成就當中,我感慨自己的眼光狹隘,從未真正了解臺灣的大環境。

而韓國同儕也相當讓我驚嘆。以素色典雅的簡報風格搭配上流利的英文報告,我能深刻的從一張又一張的研究照片中感受到追尋科學真理所付出的汗水。同時,首爾國立大學的Dr. Dae Hong Jeong那活潑又生動的報告內容,不僅渲染了在場的氣氛,更是在充滿幽默的互動下,成功帶領著我體驗到科學教育的歡樂。另一方面,日本同儕的報告更是一個使我仿效的標竿。報告的內容紮實、專業,彷彿全身投入研究當中一般,是學生當中表現尤為突出的。

研討會的最終日我們前往了東京學藝大學附屬高中的參訪(見圖2),它讓我看見了日本「大環境」的不同。校園裡不僅有著更多增進學生視野的活動安排,也提供了更多的空間給學生發揮自己的專才。而這項特色從參訪前所拿到的簡介內容就可以略知一二。

與附屬高中內的國際學生、當地學生及一同參與研討會的同儕們在學校實驗室內進行「藍染」布料實驗著實讓我大有所獲。從自我介紹開始,生澀的我們慢慢認識了彼此,接著開始融入在實驗的過程裡,愉快的氛圍使我明白原來對於化學的感動各個國家皆是相同的。在海報口頭部分,對著有興趣的人分享自己的研究、看著有興趣的研究分享自己的看法這實在讓我開心不已,最重要的,是在報告的過程裡所見到日本人對於細節的要求與堅持,如此的態度造就了引人入勝的報告,實為令我甘拜下風。

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2:與臺灣學生廖心妍於東京學藝大學附屬高中參訪

還記得當時與日本學生的談天內容當中,她向我說道日本人就是比較害羞與內斂,然而我認為如此的說法也是一種謙虛的解釋方式。事實上,這是貼心與尊重的表現,誠如《論語》所言:「剛毅木訥,近仁」,這是其中難以達到的「訥」,也就是「言語謹慎」,因為顧慮到各人的觀感不同,所以以謹慎的做法面對著自己每一字一句說出口的言語。

造成「大環境」不一的根源難以說盡,然而日台差異的因素我想除了基本學制與上課時數的不同外,關鍵在於日本一些強化合作和學校精神活動,這是臺灣所沒有的。「大環境」下,培養出來的是充滿創意面貌的臺灣、尊重貼心的日本……不勝枚舉。

三、  不同的群體造就分歧的處事作風

對於自我認同的定義,從古到今百家爭鳴的解釋簇繁不及備載。而此處我想表達的,是別於上一個段落,不是由環境與個人的交互關係分析我的所見,而是以一個群體的角度瞧瞧分歧的行為作風。精確一點來說,是以融合了主觀與客觀定義的方式,來看「族群」這一個名詞,或是在淺薄的用語上,我們習慣以類似像「臺灣人」、「韓國人」、「日本人」的這種稱呼來表示。

但是在此,因為我自身對於各個「族群」的接觸有限,讓我先侷限在三位與我年紀相仿的同儕進行比較,換言之,從學生角度而言「臺灣人」、「韓國人」、「日本人」各有如何不同的處事行為呢?我認為正如同我於研討會的期間所看見到韓國與日本那不同於臺灣的「創意」,以及由其他「群體」所孕育出的專屬解釋。

「我」屬於「創意的臺灣」。一直以來,臺灣人總是以宣揚「創意」為己身的金字招牌,但證據呢?我想這次的研討會讓我了解到了真諦。這份「創意」並不是空穴來風的思想潮流,而是在群體行為的現象中最為貼切的解釋。而同一時間,我也看見了其他「族群」所擁有的獨到解釋。

時間點拉回口頭報告,我發現我與臺灣的同儕都是以輕鬆的方式進行分享,內容不乏問候與鋪陳所營造出來的和諧氛圍(見圖3)。有別於他國的同學,穿插的動畫與影片都是希望能夠多為報告加一點獨特性。而晚宴時,雖然「臺灣」並非是第一個展現舞台魅力的一群人,但卻是唯一在台上載歌載舞的。那時與其他國家學生的交流,我們相較之下更為主動,那並非是因為毫無語言障礙,而是我們樂於與他國的人進行交流。也因此在高中校園的參訪之中,總是由「臺灣」打頭陣,無論是自我介紹或是話題的開頭。我想,那所蘊含的意義並不只在於臺灣有勇氣去展現自我,更是因為「臺灣人」擁有著多樣不同的特質,才能夠持續給予其他人感到驚奇。是的,創意的新鮮感終會感到疲乏,能夠以「創意」自詡事實上相當的空泛,但是「創意的臺灣」用不盡它的新穎的色彩,就連身為臺灣人的我,當我見識到邱美虹教授與傅麗玉教授的報告內容時,我也因此而震懾了,如此的想法到底由何而來?如此地充滿原創性。

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3:學生於亞洲化學教育研討會的報告照片

反觀韓國同儕,我相當欽佩他們對於展現自己的作法與對壓力的處理方式。作為第一位上台報告的學生,韓國同儕台風相當地穩健,實際上任何人都會對登上舞台感到恐懼,第一位的報告者更是如此,但他們的表現卻有著相當高的水平,更別提晚宴上他們也同時為第一位上台的表演群。這並不是偶然,我想是他們對於壓力有另一套的看法,而這樣子的差異成就他們能以更為熱切的方式與人互動,有別於臺灣的方式,那是更為主動的。

而使我定下效法標竿的日本同儕更是截然不同的風格。口頭報告上一絲不苟的態度,不僅僅展現了博學,更讓我所敬佩的是報告前所付出的心血,想必是進行過十足準備後的結晶。面面俱到的思考總是困難的,但在日本同儕的報告中,她卻達成了十全十美的周全安排。另外,晚宴上的其他日本同儕所表現的,是謙虛與高雅的高潔氣質。談吐中雖盡是謙虛,而後登上舞台則是高雅的清唱,就連服裝的細節也非常地講究。不論研討會的過程當中或者是在高中校園的參訪,他們的待客之道十足地令人感覺賓至如歸。實驗體驗時,互相地幫忙以及細心的舉動,都使我覺得學藝大學附屬高中的學生彷彿是我認識已久的友人,能夠相談甚歡。(見圖4

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4:與東京學藝大學附屬高中的學生相談勝歡

四、  文化差異源自於教育的影響

綜觀我的所見所聞,由不同國家的人在不同的大環境下演變出不同的文化,再匯集不同國家的人作為群體,由各個國籍的群體在各國演變出分歧的處事作風,而它們最終都同樣地指出,這些影響的根基起自於教育的不同。由教育給我的知識,讓我有幸能夠以我的風格登上講台、放眼國際,然而同時,其他同儕也是以同一個原點出發同時在此與我思想撞擊著。如今這個舞台上,交流的言語是化學、是自己所研究的結果,但在背後所同時代表著的,除了文化差異與行為差異之外,更是教育所造就一個個不同思考方式的個體。如此的往復影響著,由教育改變個人、個人改變群體、群體改變環境,最終前往到教育。我想我不單純看見了「不同的人」,也由他們看見了不同的「教育集合體」。

五、  來自心中的感謝

最後,筆鋒一轉,我仍必須說,我的淺見確實可能為個人的過度解釋,某些層面上也恐怕做了有失公允的見解並扭曲了事實的原典,在此先行向無心所可能造成的過錯致歉。但固陋的我仍衷心地期盼能有下一次的機會讓我再次開闢眼界、讓我走出象牙塔。

文末,我仍舊不免俗的要再次感謝一切讓我擁有這些美好回憶的大家。這次教育研討會,我彷彿從人的身上悟出了各種獨有的特色,並開始確實地看見這個世界的真貌。尤其感謝大會的部分經費補助、鐘建坪老師對於本篇文章的編修以及提供我這次難得的機會前往這次的研討會,同時更感謝邱美虹教授的邀稿,讓我能夠分享我的淺見、開闊國際視野。

n  結語分享感動

我(通訊作者)經過此次實際帶著學生出國分享科學研究成果,發現最重要的是師生進行探索、共構與共備的歷程。我們知道培養學生的國際觀可以從不同層級逐步進展與推廣,即讓學生與教師能從歷程中獲取更多元與廣泛的視野,而實際參與研討會的實質報告與交流是一個提升國際視野很棒的選擇。雖然準備歷程需要耗費許多精力,然而對於教師與學生彼此的成長能夠看得見的。最後,迫不及待下一屆研討會的到來並且有更多讀者的共同參與!

n  參考文獻

Jong, J. P., Hsieh, M. H., Chen, Y. H., & Lin, P. W. (2015, July). Explore the possibility of storm glass to be a weather- thermometer. Paper presented at the 6th International Conference of Network for Inter-Asian Chemistry Educators (NICE), July 29-31, Tokyo, Japan.

 

2015亞洲化學教育國際研討會:
高中學生大會報告和參與心得分享

廖心妍1、廖旭茂1, 2, *

1, 2國立大甲高級中學
2教育部化學學科中心
*[email protected]

n  前言

在我(第一作者)的書架上,亮眼奪目的鋁製小巴克承載了在日本參加第六屆亞洲化學教育研討會短暫三天的回憶,卻訴不盡這個夏天所有的美好…..。鋁製小巴克是日本山形大學(Yamagata University)的Yasunao Kuriyama教授在我大會報告後贈送的碳六十組合模型,如圖1所示。

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1:日本Yasunao教授贈送的碳六十組合模型

這次我感到非常榮幸,能在臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的推薦下,擔任臺灣的學生代表之一,在日本東京科學未來館舉辦的第六屆亞洲化學教育研討會(6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference)大會上發表自己的學習心得,並參加在東京學藝大學附屬中學舉辦的海報展,在這裡和大家分享這趟東京NICE行的經歷與個人心得。

n  高中生代表大會報告

七月二十八日,活動前一天,懷著既忐忑又期待的心情,從桃園機場出發來到達東京的台場,因大大小小的托運的行李中有此行在大會報告上的秘密武器,行程中顯得格外謹慎。到達飯店已經傍晚,出外用完餐後,立即回到飯店惡補隔天上台的講稿。圖2為我的大會報告的秘密武器。

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2:超級巴克球(Super Buckyball)攝於大甲高中科學館

隔天早上,因居住飯店離科學未來館很近,索性直接步行到未來館,因時間較早,尚未開館營業,我們由員工出入口近到七樓的大會議廳,完成報到手續。大會演講廳是可容納超過300人的空間,此次亞洲化學教育研討會議程的安排除了大會大師演講、口頭報告、實作工作坊、海報展之外,第一次嘗試讓高中學生在大會中發表,此次由日本、韓國和臺灣一共四位高中生代表發表自己的研究學習心得報告。

我這次報告主題是The learning paradise of molecule in Taiwan(分子的學習樂園)。首先用影片介紹了四年前由大甲高中的卓慶良老師與廖旭茂老師(通訊作者)團隊設計,師生協作完成,也是學校最具代表性的化學裝置藝術搖滾巴克球。球體是以球棍模式呈現,由六十顆紅色的撞球和九十根不鏽鋼棒所組成(分別代表碳六十分子中的碳元素與化學鍵)1。上下以兩個軸承聯結弧形鋼架,因為可以像地球儀一樣自由地旋轉,故稱為搖滾巴克球。圖3為搖滾巴克球的製作過程圖。

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3:搖滾巴克師生一起努力的製作過程與成品

接下來,我介紹了學校老師在這方面教學上使用了廣泛最能引起學生共鳴的方法動手做分子模型,幾種會被老師拿來當作教學用的材料,比如摺紙、串珠和塑膠管模型,茲將上述三種不同材質的巴克球做簡單的介紹。

一、  摺紙巴克球模型

每一個巴克球這是由60張,每邊10公分的正三角形海報紙組合而成,每一張海報紙可按下列方法摺成一個摺紙巴克球的最小單位。

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4:摺紙巴克一個小單元的製作過程與成品

最小單元的中心代表的是碳原子,旁邊的三個圖出稜角代表的是化學鍵,而只要將這些角按照順序黏在一起,就能組成摺紙巴克球2。圖5為摺紙最小單元和摺紙巴克球完成品。

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5:摺紙最小單元(左),完成的摺紙巴克球(右)

二、  塑膠管巴克球模型

這是一個模擬分子結構的球棍模型,購自東元奈米科技公司,紅色的塑膠球代表碳原子,白色的塑膠管代表化學鍵,只要清楚分子的構造,很容易就能做出來。這種模型是學生們最容易理解的表示方式。圖6為球棍模型的組裝流程圖

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6:塑膠管巴克球組裝流程圖

三、  串珠巴克球模型

串珠巴克球與摺紙模型和球棍模型巴克球不同,每顆珠子代表是化學鍵而不是碳原子,因而容易搞混。每顆巴克球是由90顆珠子組成,代表90個稜邊,其中包括12個正五邊形及20個正六邊形。可以兩個不同顏色來代表分子中的單、雙鍵。若以紅色代表單鍵,白色代表雙鍵,則十二個五邊形都會是紅色,白色的球只會出現在六邊形。圖7是串珠巴克球的製作流程。

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7:串珠巴克的製作過程與成品

根據價鍵原理(Valence bond theory),一個巴克球裡包含60個單鍵(紅色珠子)和30個雙鍵(白色珠子),而碳原子就是夾在3顆珠子排成的三角形之間。圖8是串珠巴克球中的珠子連結及其代表鍵結的鍵數。

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8:珠子的連結:紅珠代表單鍵、白珠代表雙鍵3顆珠連接處代表碳原子

n  令人驚豔的超級巴克球

接下來則是整個八分鐘中的高潮,我介紹了遠從2000公里外的臺灣帶來的超級巴克球,當舉起巴克球的那一刻,台下掌聲響起,內心的激盪,低迴不已……

話說去年十二月,學校老師給了我一個想法:巴克球中的巴克球。一顆小串珠巴克是由90顆珠子所組成,而巴克球中的巴克球則是由90顆小串珠巴克球所組成,也就是說要組成巴克球中的巴克球必須用到8100顆珠子。當下因為覺得這個想法很酷,而且我做巴克球也非常感興趣,沒怎麼多想這過程會有多辛苦,純粹在有趣的情況下,就接下了這個挑戰(當然也不會知道自己竟然有機會靠完成這顆球,站在亞洲化學教育研討會的舞台上)。

剛開始覺得很有動力,因為一切對我來說都很新鮮有趣,十分期待能趕快看到成品的樣子;但做了30顆、40顆之後,慢慢覺得累了,其實這是一件艱辛的苦差事,每一顆小串珠巴克球都必須盡可能的鋼性緊密;才能避免90顆小串珠巴克球組裝聯結在一起成為超級巴克球時,因為強大拉力造成球體結構的凹陷,每一顆小串珠巴克球製作時,都必須用力拉扯,甚至多次穿線,才能穩固堅硬,也為了做出一顆顆堅實的串珠巴克球,手指與手心的皮膚長繭,手指上也出現了許多被釣魚線割開的傷口,疼痛異常,加上高中課業繁重,當時腦海中不時出現了放棄的念頭,幸好在老師的鼓舞下,熱情才沒被澆熄,堅持了下來。前前後後共花了三個月左右的時間,完成了那90顆小的串珠巴克球,再花了近3小時,組起那顆大巴克。完成的時候真是一種難以言喻的踏實和成就感。超級巴克球的組裝可參閱如下影片:

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(影片來源:Making Super Buckyball, https://youtu.be/dSGkPHI2kNE

回顧過去,在那三個月裡,除了準備校外的英文演講比賽之外,加上一個看似空泛的目標超級巴克球,致使課業成績一落千丈,那時除了肢體上的疼痛,內心更承受了極大的壓力。走過那段時光,因為兌現了承諾,發覺自己漸漸可以承擔責任;對於化學多了一些熱情,在學習上多了一分堅持,而在奮戰的過程中所留下的烙印,也讓整段回憶變得更難忘。圖9為巴克球的製作過程。

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9:小串珠巴克球巴克球製作過程(左),超級巴克球的組裝(右)

n  台上台下

其實能到東京參加NICE研討會,真是機緣,當被告知可以在大會報告時候,感到非常驚喜,但並不緊張。在老師的協助下,從準備上台的簡報PPT開始,依大會規定製作7分半鐘的內容,每一張投影片,應該放甚麼照片、影片,搭配說甚麼話,需要多少時間,原本上台報告會跟以前參加英文演講比賽差不多,只要非常熟悉稿子、記得保持微笑,依樣畫葫蘆及可,但是在準備的過程中,發現並沒有想像中的簡單,稿子雖然可以用英文演講的方式背誦,但並不是一味地把整篇的稿子糊裡糊塗地念完而已,我還必須配合著投影片,放慢說話的節奏,好讓全場了解我所要表達的意思。

到了真正上台的時候,雖然手上拿著小抄,開始以各國問候語問後台下聽眾時,結巴透漏了我緊張的情緒,所幸迎來的掌聲在無意間給了我滿滿的自信,讓我意識到「這是我的舞台」,不是演講比賽,是一個需要戰戰兢兢的怕說錯話的地方;透過精采的影像,我努力地分享過去難忘的學習經驗,台下聽眾也給了我難忘的熱烈回應。雖然整個口頭報告,站在比賽角度看並不完美,但這是一個有別於以往、重要的奇妙體驗;對我來說,也是一個在演說技巧上面有著長足的邁進。圖10為第一作者於台上演說和主席頒獎過程。

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10:筆者上台大會報告(左),大會主席Kamata教授頒發證書及紀念品(右)

n  意外收穫

除了大會口頭報告,此行最大收穫是可以認識其他國家的新朋友,透過大會精心安排的晚宴、東京學藝大學附中的藍染工作坊,以及學生海報展活動,可以與其他國家高中生們相互交流,連事先在臺灣準備的一些碳二十串珠模型,也成了交友利器,有效拉近彼此間的距離。尤其韓國學生。也許因為年齡相仿,又多是女生,參加的活動大多在一起,甚至住還住在同一家飯店,所以見面的機會很多,雖然有一點語言之間的隔閡,但是她們的熱情多少拉近了我們之間的距離,我們也留下了彼此的聯絡方式。能到日本參加亞洲化學教育研討會,對我來說,真是一個充實又難忘的經驗啊!圖11為參加活動時跟日本、韓國學生交流的情形,以及與Yasunao教授合影。

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11:藍染工作坊情形(上),海報展交流(左下), Yasunao教授合影(右下)

n  教師指導心得

此次心妍同學很榮幸能夠代表上台,進行七分半鐘的演說,除了介紹大甲高中在推動「做模型,學化學」課程上所做的努力外,也發表自己獨立完成組裝超級巴克球的心得與感想。心妍同學喜愛動手做實驗,手很巧,同時也是代表學校參加英文演講比賽的選手;超級巴克球的組裝過程中,我(通訊作者)只有擔任「交代功課」的角色,她只要在校慶「化學宅急便」活動前完成組裝即可。這個沒有加分,更不會有獎狀的辛苦任務,對現在大多數的高中學生不具有任何吸引力,心妍卻願意為了這一個微不足道的目標,花了近三個月的課餘時間在上面,讓當老師的我不得不心疼與佩服。六月中旬,當知道可以上台的那一刻起,從討論海報內容、拍照、影像編輯、到字字斟酌地準備演講稿,製作PPT,最後把超級巴克打包帶到東京,上台演說最終贏得滿堂彩止,這一趟偶然的驚奇之旅,終於劃下了完美句點。

「機會是給準備好的人」,美虹教授這麼說著,也因為她的引薦,才讓心妍同學有這麼好的機會,能夠在東京科學未來館的第六屆亞洲化學教育研討會的舞臺上,讓大家看見大甲高中老師的付出,及年輕學生的傻勁。對大甲高中或心妍而言,這份提攜之情,都是永遠感念在心的啊!

n  後語

臺灣有關於串珠分子模型的製作方法都直接或間接師法於國立臺灣大學化學系金必耀教授,有關芙類(fukllerenes)分子串珠模型和90 × 90大型巴克—Sierpinski球的製作,可參考化學季刊上刊載的串珠分子模型的美妙世界3THE BEADED MOLECULES 串珠分子模型的美妙世界4。至於,由金必耀教授與北一女中師生合作的大型的串珠雕塑超級珠璣碳球,更是令人驚豔之作,其詳細的製作方法可見化學季刊上刊登的分子雕塑超級珠璣碳球的結構與製作5

n  參考資料

1.        Buckminsterfullerene, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Buckminsterfullerene.

2.        Origami Buckyball, Bill Simon, YouTube, https://goo.gl/524oqY.

3.        金必耀、莊宸、左家靜,串珠分子模型的美妙世界,化學,2008, 66, 73-92.

4.        The wonderful world of beaded fullerene, Bih-Yaw Jin, Taiwan, http://goo.gl/8UwJlt.

5.        金必耀,分子雕塑超級珠璣碳球的結構與製作,化學,2012, 70, 271-279.

2015亞洲化學教育國際研討會:高中學生海報發表及與日韓學生互動分享 / 蔡尚峰、劉曉倩

星期三 , 2, 9 月 2015 在〈2015亞洲化學教育國際研討會:高中學生海報發表及與日韓學生互動分享 / 蔡尚峰、劉曉倩〉中留言功能已關閉

2015亞洲化學教育國際研討會:
高中學生海報發表及與日韓學生互動分享

蔡尚峰1劉曉倩1, 2, *

1, 2國立彰化高級中學
2
教育部高中化學學科中心
*
[email protected]

n  參與緣起

日晡時分,橙紅渲染著湛藍的畫布,凝望著日本的晴空如同他們的國旗,綺麗的夕霞是我(第一作者)對日本的第一印象,我帶著忐忑的心情踏上不熟悉的土地。

參與第六屆亞洲化學教育國際研討會6th International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference)其實是個意外,本來只是抱著隨團去日本參訪而已,沒想到日本Kamata教授通知臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授,希望此次活動最後一天安排三個國家高中學生交流,經由分享建立合作關係並提升彼此化學能力。起初我覺得很有壓力,一方面因為自己從沒有這樣的經驗,一方面也擔心才高一的我還沒開始做較深入的科展作品,但是劉曉倩老師(通訊作者)不斷鼓勵我。當時的我雖然還未準備好,但是機會難得,要勇於接受挑戰,雖是一場意外,卻帶給自己不一樣的衝擊!報名時間適逢學校期末考,所以在海報製作和內容部分主要是由指導老師幫忙完成,但是實驗細節、行前準備及口頭報告就要自己想辦法了。老師提醒我既然科展主題是做手工抄紙,應該再去探訪一下埔里廣興紙寮,仔細詢問傳統抄紙與實驗室手工抄紙的差別,順便買一些可以吃的紙,想到埔里名產刺蔥,葉子味道十分濃郁,但抗氧化成分很高,日本人應該了解不多,乾脆買幾包到日本分享。廣興紙寮現場還販賣一種用紙做的潤餅皮,內餡是紫糯米及麻糬,紙皮脆脆的,入口後甜甜鹹鹹的,真的很棒,只是放久了紙皮會變軟,攜帶不方便。

n  研討會海報發表

七月二十八日抵達日本飯店(Tokyo Bay Arike Washington Hotel),我心急地攤開海報,一次又一次地練習,在外國用英文口頭報告,還是第一遭!Toxic gasmethanol formaldehyde等各種生澀的化學專有名詞,在昏黃的燈光下看起來格外不清晰,不知道隔天「簡報及展示發表」會發生什麼問題,各式各樣的煩惱伴隨著入夢

 

大會活動第一天,我手忙腳亂拿著從埔里廣興紙寮拿來的紫蘇巧克力紙和刺蔥巧克力紙,並寫下英文和日語拼音(圖一左),因為我剛好有學日文三年,所以日文終於派上用場了。看著時間一分一秒過去,心裡有些忐忑不安,彰化師範大學楊水平教授及屏東大學的李賢哲教授是我第一組訪客(圖一右),他們認真的聽著我熟稔的解說,並對我的研究主題提出意見,例如:我做的是水果皮再生紙吸附有毒氣體的研究,然而卻未測出每一種再生紙的吸附極限值及是否有其他更精準的測定方法,其他建議如直接將紙攪爛再進行滴定等,讓我了解到自己在科展時忽略及未想到之問題,最後教授誇獎我,解說很清楚,並在我給來賓寫下意見的筆記本寫下「化學是明日之星」要我好好加油,往化學大道前進,這真的給我相當大的信心,對於面對其他來訪的貴賓也較能侃侃而談。

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圖一:海報發表現場布置(左),海報展示和演示發表(右)

接下來是日本大西和子老師和東京學藝大學的研究生(見圖二),一開始我就請他們吃紫蘇巧克力紙和刺蔥巧克力紙,每個人都興致昂昂準備吃下時,還眼神懷疑地問我說,是不是真的紙?讓我不禁笑了出來,我用英文解說時,大家好像似懂非懂,所以我就適時加入日文解說及手工抄紙樣本,大家都說好有趣,紙也很好吃,雖然不知是否他們真的感覺好吃,總之我心裡還是很開心。來自各個城市的老師們對手工抄紙及食用紙都頗感興趣,也有不少教授對吸附甲醛等有毒氣體可以應用於壁紙及口罩覺得是可行的計畫,希望我能做更多研究。

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圖二:日本師生對於手工紙和可以吃的紙感到好奇

海報發表的同時,收到不少的名片,有的名片上還有簽名和問候語,十分溫馨,我也送出不少手工抄紙,或許大家不能再次相遇,不過希望這次的海報展示,可以給他們一些科展的啟示和點子,這樣我就覺得自己的努力是有價值的。

n  高中實作實驗和海報發表

活動第三天來到東京學藝大學附屬高中,參訪一開始,學生便以流利的英語及簡報介紹校園活動及祭典,例如:辛夷季、下馬季許多五花八門的各種慶典,日本學生的活動真的好多,讓我十分羨慕。

聽完詳細解說,我們前往化學實驗室,由岩藤老師指導大家做美麗又實用的藍染實驗(見圖三左),不同國家的學生被分配在同一組互相交流,跟我一組的日本女學生知道我來自臺灣,十分高興,因為她曾經在臺北日僑學校待過幾年,她一直說臺灣的東西都好好吃,可是我覺得日本的拉麵、茶漬飯及各種甜點,也都好好吃耶!大家一邊聊天一邊做實驗,絞盡腦汁想著染布花樣,該如何綁竹筷及彈珠,他們只見我手忙腳亂設計的花式,就捧腹大笑,歡樂的氣息充滿實驗室。

看著藥劑從翠綠至深藍,嗯好像抹茶變成蘇打啊,剛好肚子也餓了,結果看著成品的藍色好淡好淡(見圖三中),跟白色沒樣,遠觀老師們的作品,湛藍清晰又充滿質感(見圖三右),讓我不禁忌妒起來,想想自己的實驗步驟應該沒錯,不禁懷疑會不會配方不一樣呀?忍不住問了一下日本學生,他們也不是很清楚,由於時間很趕,這件事一直放在我心裡,回學校一定要跟同學和老師研究一番。

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圖三:岩藤老師親自教導實驗(左),我的藍染顏色很淡(中),清大傅麗玉教授的染布藍色深淺分明好漂亮喔!(右)

接下來就是學生海報發表,與日本和韓國學生一起交流(見圖四),日本高中生的專題研究相當有趣,有的研究菇類蛋白質、魯米諾反應、蕨類蒸煮時如何去除苦味等生活化題目,與在科學未來館的研究生相比,這些高中生可說是英文十分流利,與我同一組做藍染的日本同學,非常積極地用畫圖和圖片詳盡解說,感覺十分強大,看來我的筆記功力要好好加強,相信我應該也是有實力做好的啊!

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圖四:與日本師生(正中央為岩藤老師)一起交流

n  學生心得和檢討

我(第一作者)將第一天在大會報告的資料,在高中生交流時段重新再次報告一次。在這裡我發送很多名片和食用紙,日本的學生也總是很積極詢問。雖然有些高中生英文口說不甚流利,卻仍努力抄筆記並詢問問題。相較之下,我常常在聆聽別人科展發表時,找不出要問的問題,再者學校課業繁重,也少有機會跟同學一起討論科展及找資料,仔細想一下,也許臺灣教育較重視升學,老師為了怕我們花太多時間找資料,所以很多科展資料都是老師找好的,我們最多只是做到老師要求的目標而已,因此在學習上較為被動,我自己也常覺得學習不夠扎實,而且也較不會主動去思考,遇到問題時也常會亂了陣腳。

此次交流活動,無形中增進了自己的語文能力,準備過程雖然匆促,但因為同行教授、老師及同學的幫忙,我充滿自信也覺得十分放心!即使在學校參訪時忘了帶海報,臺灣高中化學學科中心雅雯姊和學藝大學附中教職團隊聯手,很神奇地在半個小時內重新印製出來全開精緻版,真是太厲害了,但我自己也實在太粗心竟忘了帶海報!我相信自己未來可以做得更好,可以成為團體中舉足輕重的螺絲釘,如果現在還不夠好,這代表著我的學習正在起飛,不是嗎?

n  教師指導心得

教師(通訊作者)指導學生參與國際發表時常遇到的難題是,英文論文寫作及口語表達,尚峰個性活潑但在英文口語表達上較缺乏自信,所幸該會議是在暑期進行,有較多時間可以練習,指導過程中兩人常有意見相左的時候,感謝教授協助修改及學校英文老師幫忙,順利完成海報寫作,指導過程中,雖然對學生有很多的期許,無形中也產生一種壓力,其實學生最需要的是鼓勵,鼓勵他們不要怕講錯,熱誠及耐心是最好的國際語言,發表過程其實是一次又一次的口語訓練,藉由交流擴展了自己的視野,也在與會現場學到很多教學技巧及靈感,實在太棒了!

 

大陸中小學教師職稱制度改革紀要和簡評 / 吳俊明

星期二 , 1, 9 月 2015 在〈大陸中小學教師職稱制度改革紀要和簡評 / 吳俊明〉中留言功能已關閉

大陸中小學教師職稱制度改革紀要和簡評

吳俊明

上海師範大學化學系
[email protected]

去年我們接待臺灣高中化學學科中心的化學教師參訪團時,不少老師希望瞭解大陸中小學教師職稱制度。憾於倉促之間未能詳細、全面介紹,現特別根據有關資料整理成此文,供關心此事的《臺灣化學教育》讀者一閱。

大陸中、小學教師總數在1200萬以上,由於城鄉之間以及各地之間差異很大,中小學教師職稱評定工作十分複雜、難度很大,以至於在1986年之前一直沒有建立統一的中小學職稱制度。為了激發並調動廣大中小學教師的工作積極性,改善教師成長環境,促進人才合理流動,推動中小學教育事業科學發展,經過近30年的努力,終於初步建立了涉及教師聘用、職責、待遇、考核等方面比較成熟,且廣受支持的中小學教師職稱制度。1994年施行的《中華人民共和國教師法》第十六條明確規定,國家實行教師職務制度;第三十四條規定,國家實行教師資格、職務、聘任制度,通過考核、獎勵、培養和培訓,提高教師素質,加強教師隊伍建設;使這項工作有了法律依據。

n  中小學教師職稱評審制度改革回顧

大陸現行以中小學教師職務聘任制為主要內容的中小學教師職稱制度,起步於1986年,至今大致經歷了三個階段:

一、開始建立階段

19863月,中央職稱改革領導小組批准簽發《中學教師職務條例》和《小學教師職務條例》,規定分中學和小學兩個獨立職稱序列實行中學教師和小學教師專業技術職務聘任制度。2000年,山東濰坊市等地區首次在小學教師中增設了中學高級教師(相當於副高級)。20066月,新修訂的《中華人民共和國義務教育法》第三十條規定,國家建立統一的義務教育教師職務制度。教師職務分為初級職務、中級職務和高級職務,再次以法律條款的形式將教師職務制度確立下來。

二、改革試點階段

2009年起,國家啟動中小學教師職稱制度改革試點。20091月,經國務院批准,人力資源和社會保障部(簡稱人社部)、教育部決定在全國範圍內選取山東濰坊、吉林松原、陝西寶雞3個地級市開展深化中小學教師職稱制度改革試點,旨在建立起與教育事業發展相匹配的教師職稱評聘體系,與事業單位聘用制度和崗位管理制度相銜接、體現教師職業特點、統一的中小學教師職稱(職務)制度,充分調動廣大中小學教師的積極性和創造性,為全面實施素質教育提供制度保障和人才支持。

三、擴大試點階段

隨著中小學人事制度改革的深入推進、素質教育的全面實施和教師隊伍結構的不斷優化,1986年建立的中小學教師職稱制度逐步顯露出等級設置不夠合理、評價標準不夠科學、評價機制不夠完善、與事業單位聘用制度不夠銜接等問題。為此,20119月,人社部和教育部決定用一年左右的時間,在全國各省市分别選取2-3個地級市對中小學教師職稱制度改革開展擴大試點工作。2012831日,國務院常務會議決定,在總結山東省濰坊市、吉林省松原市、陝西省寶雞市改革試點經驗的基礎上,再用一年左右時間,在全國部分地市開展深化中小學教師職稱制度改革擴大試點。

201210月,唐山市和邢台市作為河北省深化中小學教師職稱制度改革工作的試點市,改變了中學教師職稱最高等級為副高、小學教師職稱最高等級為中級的規定,將中小學教師職稱最高等級統一設置為正高級,拓展了中小學教師職業發展空間。

四、全面實施階段

2014年,人力資源和社會保障部著手研究完善人才評價機制,分類推進職稱制度改革,全面實施中小學教師職稱制度改革,重新設置並提升職稱等級,提高中小學教師職業地位,鼓勵更多高學歷、高素質人才從事中小學教育。

2015826日國務院常務會議決定正式推開中小學教師職稱制度改革,深化職稱評定制度改革,改善教師待遇,加強教師隊伍建設,使更多優秀人才長期從教,特別是到農村、邊遠地區從教,讓他們真正成為知識的授予者、人生的引路者、文明的傳承者、道德的示範者,為基礎教育發展提供人才支撐。這項改革預計將在明年在全國範圍完成首次評審,經過2年左右努力實現常態化評審新制度完全入軌。實際上,在此之前,部分省、自治區和直轄市等已經實行了中小學教師職稱制度。

n  現行中小學教師職稱評審制度概要

一、指導思想和基本原則

遵循教育發展規律和教師成長規律,按照深化職稱制度改革的方向和總體要求,建立與事業單位聘用制度和崗位管理制度相銜接、符合教師職業特點、統一的中小學教師職稱(職務)制度,充分調動廣大中小學教師的積極性,為中小學聘用教師提供基礎和依據,為全面實施素質教育提供制度保障和人才支持。

堅持以人為本,遵循中小學教師成長規律和職業特點,提高中小學教師職業地位,促進中小學教師全面發展;堅持統一制度、分類管理,建立統一的制度體系,體現中學和小學的不同特點;堅持民主、公開、競爭、擇優,鼓勵優秀人才脫穎而出;堅持重師德、重能力、重業績、重貢獻,激勵中小學教師提高教書育人水準;堅持與中小學教師崗位聘用制度相配套,積極穩妥、協同推進,妥善處理改革發展穩定的關係。

二、主要內容

改革原先中學和小學教師相互獨立的職稱(職務)制度體系。貫徹落實義務教育法,建立統一的中小學教師職務制度,教師職務分為初級職務、中級職務和高級職務。20158月正式决定原中學教師職務系列與小學教師職務系列統一併入新設置的中小學教師職稱(職務)系列,名稱依次為三級教師、二級教師、一級教師、高級教師和正高級教師。

中小學教師專業技術水準評價標準適應實施素質教育和課程改革的新要求,充分體現中小學教師職業特點,著眼于中小學教師隊伍長遠發展,並在實踐中不斷完善。充分考慮教書育人工作的專業性、實踐性、長期性,堅持育人為本、德育為先,注重師德素養,注重教育教學工作業績,注重教育教學方法,注重教育教學一線實踐經歷,切實改變過分強調論文、學歷的傾向,引導教師立德樹人,愛崗敬業,積極進取,不斷提高實施素質教育的能力和水準。(圖一為中學教師在教室的教學現場之一隅。)

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圖一:中學教師在教室的教學現場之一隅

國家制定中小學教師專業技術水準評價的基本標準條件,各省、自治區、直轄市及新疆生產建設兵團(以下簡稱各省)根據本地教育發展情況,結合各類中小學校的特點和教育教學實際,制定中小學教師具體評價標準條件。具體評價標準條件要綜合考慮鄉村小學和教學點實際,對農村教師實行在同等條件時予以優先評聘,穩定並吸引優秀教師在邊遠貧困地區鄉村小學和教學點任教。中小學正高級教師、高級教師的具體評價標準條件要體現中學、小學的不同特點和要求,有所區別。對於少數特別優秀的教師,可制定相應的破格評審條件。各省具體評價標準條件可在國家基本標準條件的基礎上適當提高。

建立以同行專家評審為基礎的業內評價機制。建立健全同行專家評審制度,完善評委會的組織管理辦法,擴大評委會組成人員的範圍,注重遴選高水準的教育教學專家和經驗豐富的一線教師,健全評委會工作程式和評審規則,建立評審專家責任制。

改革和創新評價辦法。認真總結推廣同行專家評審在中小學教師專業技術水準評價中的成功經驗,繼續探索社會和業內認可的實現形式,採取說課講課、面試答辯、專家評議等多種評價方式,對中小學教師的業績、能力進行有效評價,確保評價結果的客觀公正,增強同行專家評審的公信力。要在水準評價中全面推行評價結果公示制度,增加評審工作的透明度。

中小學教師崗位出現空缺,教師可以跨校評聘。公辦中小學教師的聘用和待遇,按照事業單位崗位管理制度和收入分配制度管理和規範。

中小學教師職稱評審在核定的崗位結構比例內進行。中小學教師競聘上一職稱等級的崗位,由學校在崗位結構比例內按照一定比例差額推薦符合條件的教師參加職稱評審,並按照有關規定將通過職稱評審的教師聘用到相應教師崗位。

發揮學校在用人上的主體作用,實現中小學教師職務聘任和崗位聘用的統一。建立健全考核制度,加強聘後管理,在崗位聘用中實現人員能上能下。

健全完善評聘監督機制,充分發揮有關紀檢監察部門和廣大教師的監督作用,確保評聘程式公正規範,評聘過程公開透明。評聘工作按照個人申報、考核推薦、專家評審、學校聘用的基本程式進行:中小學教師競聘相應崗位,要按照不低於國家和當地制定的評價標準條件,按規定程序向聘用學校提出申報。學校對參加競聘的教師,要結合其任現職以來各學年度的考核情況,通過多種方式進行全面考核。根據考核結果,經集體研究,由學校在核定的教師崗位結構比例內按照一定比例差額推薦擬聘人選參加評審。由同行專家組成的評委會,按照評價標準和辦法,對學校推薦的擬聘人選進行專業技術水準評價。評審結果經公示後,由人力資源社會保障部門審核確認。中小學根據聘用制度的有關規定,將通過評審的教師聘用到相應崗位。

在鄉村學校任教(含城鎮學校教師交流、支援條件較差地區或學校的教育教學)3年以上、經考核表現突出並符合具體評價標準條件的教師,同等條件下優先評聘。

中小學教師高級、中級、初級崗位之間的結構比例,以及高級、中級、初級崗位內部各等級的結構比例,根據新的中小學教師職稱等級體系,按照國家關於中小學崗位設置管理的有關規定執行。其中,正高級教師數量國家實行總量控制。

全面推廣的中小學教師職稱制度改革有下列特點:建立統一的中小學教師職稱制度打破了基層的中小學教師的職業天花板,拓展了中小學教師的職業發展空間,提升了他們的職業地位;修訂了原有的職稱評價標準,更加注重師德、實績和實踐經歷,並適當照顧農村和邊遠地區教,不僅讓疲於發論文的中小學教師鬆口氣,更樹立了科學的用人導向,使教師更加願意在一線從事教學,更有動力去農村或邊遠地區執教;公開理念貫穿在本次中小學教師職稱制度改革中,建立以同行專家評審為基礎的評價機制,並公示結果、接受監督;力推職稱評審與崗位聘用相結合,既防止出現有崗不聘的現象,確保受聘教師的工資待遇及時兌現,又用制度鼓勵教師從中學到小學、從城鎮學校到農村學校任教,促進中小學教師資源優化配置,真正實現人盡其才、才盡其用。(圖二為中學教師在實驗室指導學生操作化學實驗之一隅。

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圖二:中學教師在實驗室指導學生操作化學實驗之一隅

三、中小學教師水準評價具體標準條件簡介

各級中小學教師都必須達到下列評價基本標準條件:擁護中國共產黨的領導,胸懷祖國,熱愛人民,遵守憲法和法律,貫徹黨和國家的教育方針,忠誠於人民教育事業,具有良好的思想政治素質和職業道德,牢固樹立愛與責任的意識,愛崗敬業,關愛學生,為人師表,教書育人;具備相應的教師資格及專業知識和教育教學能力,在教育教學一線任教,切實履行教師崗位職責和義務;身心健康。

中小學教師評聘三級教師、二級教師、一級教師、高級教師和正高級教師的職稱(職務),除必須達到上述的基本標準條件之外,還必須達到對各職級規定的思想品德標準、知識水準標準、專業能力標準、業績成果標準、以及學習和從教資歷標準。例如,三級教師需符合下列3條具體標準:

1.        基本掌握教育學生的原則和方法,能夠正確教育和引導學生;

2.        具有教育學、心理學和教學法的基礎知識,基本掌握所教學科的專業知識和教材教法,能夠完成所教學科的教學工作;

3.        具備大學專科畢業學歷,並在小學、初中教育教學崗位見習1年期滿並考核合格;或者具備中等師範學校畢業學歷,並在小學教育教學崗位見習1年期滿並考核合格。

再如,正高級教師需符合下列5具體標準:

1.        具有崇高的職業理想和堅定的職業信念;長期工作在教育教學第一線,為促進青少年學生健康成長發揮了指導者和引路人的作用,出色地完成班主任、輔導員等工作任務,教書育人成果突出;

2.        深入系統地掌握所教學科課程體系和專業知識,教育教學業績卓著,教學藝術精湛,形成獨到的教學風格;

3.        具有主持和指導教育教學研究的能力,在教育思想、課程改革、教學方法等方面取得創造性成果,並廣泛運用於教學實踐,在實施素質教育中,發揮了示範和引領作用;

4.        在指導、培養一級、二級、三級教師方面做出突出貢獻,在本教學領域享有較高的知名度,是同行公認的教育教學專家;

5.        一般應具有大學本科及以上學歷,並在高級教師崗位任教5年以上。

最後,要做一點說明:從上世紀60年代,不少省、直轄市和自治區評選過一些特別優秀的教師授予特級教師稱號,發給一些特別津貼。這是一種榮譽稱號,不是一種教師職稱、職級,其人數很少。

n  對職稱制度改革的簡評

中小學教師職稱制度受到中小學教師的擁護,也受到社會各界廣泛的好評和支持。目前,各級教育行政部門正在緊鑼密鼓地進行前期準備工作,預計全國範圍的首次評審將在明年完成。筆者認為,這個制度有利於推動教師的發展、提高大陸中小學教師隊伍的整體水平,也有利於更合理地進行教師資源配置,進一步促進教育公平,全面地提升大陸的基礎教育的水平。要實行好中小學教師職稱制度,在理論上和實踐上都會有一些問題需要研究、解決(例如:如何設計各地具體的操作事項等),教師教育工作者應該關注這個新的機遇,積極地瞭解一線的需要並給與支援

 

發現苯環 / 李啟讓、洪振方

星期一 , 31, 8 月 2015 在〈發現苯環 / 李啟讓、洪振方〉中留言功能已關閉

發現苯環

李啟讓1, *、洪振方2

1國立屏東女子高級中學(退休)
2國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所
*[email protected]

十八世紀後,冶金工業的發展促進煤焦的生產,同時,作為工業燃料和家庭照明的煤氣,也有大量的需求。而煤焦和煤氣的大量副產品是煤焦油。最初,煤焦油只是一種廢棄物。十九世紀初,科學家在煤焦油中分離出大量芳香族化合物,並以它們為原料來生產染料。可是人們對芳香族化合物的結構一無所知,然而在生產染料等許多有機化合物的過程中,當時科學家迫切需要知道芳香族化合物的結構與性質。

n  苯的發現

苯是一個充滿傳奇性的有機分子,在1825法拉第M. Faraday, 17911867英國)由鯨魚油製得的照明煤氣燈的殘渣中首次分離出苯,稱之為「的重碳化物」。1834再經德國化學家密切立希E. Mitscherlich, 1794–1863,德國)由安息香樹膠和石灰共熱製得苯,並求出其分子式為C6H6。後來,直到1845年德國化學家·霍夫曼A. W. von Hofmann, 1818–1892,德國)也從煤焦油中發現苯,苯的名稱才告確定。

n  化學家凱庫勒的一生

182997日,凱庫勒August kekulé, 1829–1896,德國)(見圖1)出生在達姆斯塔特,他和李必希Liedig, Justus von, 18031873德國)是同鄉。凱庫勒從小就很聰明,對數學和製圖尤為擅長。18歲時,遵從父親的意願考入吉森大學學習建築學,但是不久受李必希的影響改學化學。1856年,他回到了德國,任海德堡大學的講師,兩年後,來到比利時根特大學任化學教授。1867年再回到了德國,任波恩大學的化學教授,後來任波恩大學的校長。於1896713日,凱庫勒波恩逝世。

波恩大學的凱庫勒,常以吉森大學的李必希為榜樣。因凱庫勒教出了許多優秀的學生,在最初的五屆諾貝爾化學獎得主當中,他的學生就包辦了其中三屆;所以凱庫勒譽為史上最傑出的化學教授之一。

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1:凱庫勒(August kekulé

(圖片來源:https://en.wikipedia.org/wiki/August_Kekulé

n  原子結合的密碼

19世紀時的化學家來說,複雜的有機化合物還是很難理解。直到1857年,德國化學家凱庫勒提出四價碳學說,他認為碳與碳相互連結是有機分子的主要結構,這種構造成為有機化合物的主要骨架。不過四價碳學說不是凱庫勒獨有的見解,其實蘇格蘭人古柏A. S. Couper, 1831-1892,英國更早就在進行相關研究,而且可能對凱庫勒有所啟發。這個四價碳學說在其他場合應用良好,我們可以想像碳有4隻手;例如甲烷(見圖2),就是一個碳原子透過4個單鍵,連接了四個氫原子所構成。

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2:甲烷結構式

(圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/甲烷

凱庫勒首先提出「苯」是長鏈式結構,又因其結構與實驗結果不符而被一一否定。在「苯」(見圖3)這種分子裡面,6個碳原子的周圍,都只會接2個或3個原子,化學家認為它應該很不穩定。

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3:「苯」的長鏈式結構

(圖片修改自https://zh.wikipedia.org/wiki/己烷

儘管苯的分子式C6H6早經確定,但是其分子結構卻遲到1865年,才被日有所思,夜有所夢的凱庫勒,經由夢中獲得的啟示發現。其中的緣由是苯分子的特殊結構,依照分子式C6H6苯是未飽和化合物且化性異於其他類,故苯的分子結構困擾了許多化學家。距離它於1825年首次與世人見面,整整有40年之久。

n  夢中獲得的啟示

關於凱庫勒提出苯分子為環狀結構的經過,一直是化學史上的一則趣聞。據凱庫勒說法:這來自於一個夢(見圖4)。一天夜晚,他在書房中打瞌睡,眼前出現旋轉的碳原子,碳原子的長鏈和蛇一樣盤繞捲曲。忽然,一條蛇咬住自己的尾巴,並旋轉不停,自己像觸電般猛然驚醒。

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4凱庫勒夢中的一條蛇

圖片來源:https://tw.images.search.yahoo.com/search/images

1865年,凱庫勒從夢中獲得的啟示,整理出苯環結構的假說,終於悟出閉合鏈的形式是解決苯分子結構的關鍵。他提出苯分子是一個由6個碳原子以單鍵、雙鍵交替結合而成的環狀鏈式(見圖5)。

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5凱庫勒提出的苯的環狀鏈式結構

圖片來源:作者繪製

凱庫勒並在1872提出,苯環是單、雙鍵交替排列的六角形平面環狀結構。他認為苯的兩種形式處於快速平衡的狀態,苯分子的每一個碳原子各與2個碳原子和1個氫原子連接成六角形,圖6為簡化後的凱庫勒式結構

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6:簡化後之苯的凱庫勒式結構

圖片修改自龍騰文化黃得時教授主編普通高中,100~106年版基礎化學()全,頁61。本圖顯示凱庫勒式結構中,苯的鍵長。單鍵 > 雙鍵

n  近代苯的結構探討

凱庫勒式苯之結構,還不是一個正確的苯的結構。直至1920年量子力學出現,化學家提出共振理論來解釋苯的結構(見圖7)。在共振理論中,認為苯為一混合體(hybrid)。碳與碳所形成的化學鍵既非單鍵亦非雙鍵,而是全部均為1clip_image014鍵,且所有鍵角均為120°。因此,苯的結構常以六圓環中央畫一圓圈(clip_image016)來表示(見圖8)。

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7:近代量子力學所提之苯的共振結構

圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/

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8:苯的共振結構簡化表示

(圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/

近年來以X光繞射測定苯的結構,結果發現苯所有碳碳鍵的鍵長均等為1.39 Ǻ,介於碳碳單鍵(1.54 Ǻ)和雙鍵(1.34 Ǻ)鍵長之間由於科學儀器的進步,精確的測定碳鍵的鍵長,使我們更深入了解苯的結構(見圖9)。

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9:苯的分子模型

圖片來源https://zh.wikipedia.org/wiki/

1865凱庫勒和當時許多有機化學家一樣,正在費盡心力的研究苯的真正化學结構。這個問題一直缺乏理解,但因為凱庫勒夢中頭咬尾的蛇,讓苯的真正化學结構出現了戲劇化的结果,這個夢啟發凱庫勒準確地理解了苯的结構是環狀结構。這個結果解開了許多化學家關於芳香族化合物的結構與性質的困擾,對後來有機化學的新發現功不可沒。

凱庫勒對化學的貢獻是值得肯定的,但他是否是第一位發現苯環結構的化學家,則有爭議。美國南伊利諾大學化學教授约翰·沃提兹John H. Wotiz,1919-2001,美國)在20世紀80年代對凱庫勒留下的資料做了透徹的研究,發現凱庫勒之前,還有別人提出苯是環狀結構。凱庫勒1865年在巴黎發表的著名論文中,曾參考過洛斯密德Joseph Josef Loschmidt, 1821–1895奧地利人)早在1861年就私下出版《化學研究》的著作。在這本著作中,洛斯密德提出了苯的環狀結構,這要比凱庫勒早四年。雖然凱庫勒在文章的註釋中說,洛斯密德提出的苯環狀結構不如他的,但凱庫勒顯然受到洛斯密德的啟發。為什麼科學社群多認為凱庫勒是第一位發現苯環結構的化學家,而不是洛斯密德?這要歸因於凱庫勒是一位聞名的化學教授、傑出的演說家和著名的教科書作者,而洛斯密德則是一位沒沒無聞的人,他從不在重要的化學期刊上發表論文,也不在國際會議上演講。因此,洛斯密德1961年的傑出著作,並未為科學社群所知曉。

 

動手動腦學化學:猜猜我是誰—溶液篇 / 施建輝

星期日 , 30, 8 月 2015 在〈動手動腦學化學:猜猜我是誰—溶液篇 / 施建輝〉中留言功能已關閉

動手動腦學化學:猜猜我是誰溶液篇

施建輝

國立新竹科學園區實驗高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  以學生為中心的教學活動設計

臺灣的學校教育長久以來是以教師講授、學生聽課為主要的教學方式,隨著時代的變遷,個人獨立思考、分析與解決問題等能力的培養,為諸多專家學者一再強調並呼籲教學現場改變教材教法。預定於107學年度實施的新課綱也訂定減少必修課增加選修課的方向,所有於一線教書的老師們都要有應變的心理準備。

本人於新竹科學園區實驗高級中學任教多年,於校內開設一門頗受學生歡迎的選修課:「化學入門」。近年來,本人另開發一套「動手動腦學化學」的教材,目標是期望老師們能以學生為學習中心,教師則扮演適時引導的角色,讓學生能從「動手」實作進行觀察與學習,進而「動腦」面對挑戰,培養解決問題的能力,最後在有趣、刺激的過程中「學化學」並培養對化學這個學科的喜好。本文要介紹的是「動手動腦學化學」的教材內容之一:「猜猜我是誰溶液篇」,這是一門以學生為學習中心的教學內容,在實際進行教學時,學生的反應都相當熱烈,於教學上得到非常好的成果。本人於教育部的「518研習計畫」擔任「差異化教學」與「有效教學」的講師時,都以「猜猜我是誰」與研習老師們分享,也得到老師們正面的肯定。這次將藉著臺灣化學教育的專欄,詳細介紹這個教案的實施方式供老師們參考。當然,各位老師可根據服務學校的學生基礎更改課程內容或實施方式,「運用之妙,存乎一心」,更期望能有更多老師們提出個人開發的教學方式,供大家做為改變教學方式的參考。若有意願分享教學活動設計的老師,請將稿件寄至本人信箱。

n  猜猜我是誰溶液篇

一、建立基本資料表

學生對各種類型的化學反應並不熟悉,必須先幫助他們建立「溶解度規則」的基本資料表。本文以陰離子與陽離子的反應為例,此基本資料表的實驗結果對學生學習幫「溶解度規則」有甚大的助益,建立此資料表也要求學生寫出化學反應式,藉此增進學生正確寫出化學式和化學反應式的能力。

在實驗進行時,混合溶液的反應所使用的簡易器材如下:

1.        將黑色圖畫紙裁切成適當大小,裝入平口袋中,即可取代玻璃片進行反應,如圖1(左)所示。若生成的沉澱為黑色或深色,則可在一半的黑色與白色的圖畫紙或全部黑紙上進行實驗,如圖1(右)所示。

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1:黑色圖畫紙與平口袋(左),一半黑紙和白紙以及全部黑紙(右)

2.        平口袋是聚丙烯(PP)製成,具疏水性,故溶液在其上呈球狀而不會散開,實驗結果如圖2所示,使用效果比玻璃片更佳。

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2:平口袋上的溶液混合實驗

(一)     碳酸根與陽離子的反應

1.        製作碳酸根與陽離子的反應的表格,如表1所示:

1:碳酸根與陽離子的反應

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2.        實驗結果與討論

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3碳酸根與陽離子的反應結果(左)和碳酸銀沈澱呈淺棕色(

(1)     實驗結果見圖3,教師引導學生如何記錄實驗結果,例如生成氣體者,記錄為「」,生成沉澱者記錄為「」,若前者記錄為「CO2」、後者記錄為「」,則更佳。

(2)     碳酸根與酸的反應會生成CO2,可要求各組學生討論並寫出其化學反應式,加深學生的印象,同時學習如何寫化學反應式,此化學反應如式[1]所示:

CO32(aq) + 2H+(aq) → CO2(g) + H2O(l)    [1]

(3)     碳酸根與其他陽離子(Sr2+Ba2+Pb2+Ag+)反應會生成白色沉澱,同樣地可要求各組學生討論並寫出其化學反應式。以Ag+為例,其化學反應如式[2]所示:

CO32(aq) + 2Ag+(aq) → Ag2CO3(s)    [2]

(4)     CO32Ag+反應時,有時會看到淺棕色的沉澱生成,如圖3(右)所示,此時教師應該告訴學生Ag2CO3是白色沉澱,並請學生討論看到的淺棕色沉澱是何種物質。教師帶領學生討論後,對淺棕色沉澱生成的原因總結如下:

(a)      碳酸根在水中進行水解反應,生成氫氧根使溶液呈鹼性,其化學反應如式[3]所示:

CO32(aq) + H2O(l) → HCO3(aq) + OH(aq)    [3]

(b)     滴入的Ag+有部分會與氫氧根結合,生成白色的氫氧化銀,其化學反應如式[4]所示:

Ag+(aq) + OH(aq) → AgOH(s,白色)    [4]

(c)      氫氧化銀會立即脫水,生成棕色的氧化銀,其化學反應如式[5]所示:

2AgOH(s) → Ag2O(s,棕色) + H2O(l)    [5]

(d)     因為Ag2O的沈澱量極少,所以在白色的碳酸銀沈澱中出現淺棕色。

(二)     碳酸根與陽離子的反應

1.        製作硫酸根與陽離子反應的表格,如表2所示:

2:硫酸根與陽離子的反應

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2.        實驗結果與討論

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4硫酸根與陽離子反應的結果

實驗結果見圖4,硫酸根與陽離子(Sr2+Ba2+Pb2+)反應會生成白色沉澱,其化學反應如式[6]~[8]所示:

SO42(aq) + Sr2+(aq) → SrSO4(s)    [6]

SO42(aq) + Ba2+(aq) → BaSO4(s)    [7]

SO42(aq) + Pb2+(aq) → PbSO4(s)    [8]

(三)     氫氧根與陽離子的反應

1.        製作氫氧根與陽離子反應的表格,如表3所示:

3:氫氧根與陽離子的反應

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2.        實驗結果與討論

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5:氫氧根實驗結果

(1)     實驗結果見圖5,氫氧根與Sr2+Ba2+陽離子混合後,會有些許白色混濁的現象,見圖5左方兩液滴,表示生成極微量的Sr(OH)2Ba(OH)2沈澱,其化學反應如式[9]~[10]所示:

2OH(aq) + Sr2+(aq) → Sr(OH)2(s)    [9]

2OH(aq) + Ba2+(aq) → Ba(OH)2(s)    [10]

(2)     氫氧根與Pb2+陽離子混合後,呈現明顯的白色混濁,表示生成Pb(OH)2沈澱,其化學反應如式[11]所示:

2OH(aq) + Pb2+(aq) → Pb(OH)2(s)    [11]

(3)     氫氧根與Ag+混合後,呈現明顯的棕色混濁,表示生成Ag2O沈澱,其化學反應如式[4][5]

(四)     氯離子與陽離子的反應

1.        製作氯離子與陽離子反應的表格,如表4所示:

4:氯離子與陽離子反應

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2.        實驗結果與討論

這個實驗結果出現意料之外的結果,其結果如圖6所示。

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6:氯離子的實驗結果(左)、左圖左方液滴放大圖(中)及一段時間後生成針狀晶體(右)

(1)     當氯離子(Cl)與鉛離子(Pb2+)混合時,原本預期生成白色沈澱,但是在實作時,將鉛離子(Pb2+)滴到氯離子(Cl)的液滴上方,並未看到生成白色沈澱,如圖6(左)所示,頗令人驚訝。重複實驗數次,結果皆同,不知為何如此。後來,在進行後續實驗時,赫然發現剛剛沒有如預期生成白色沈澱的液滴,竟然生出白色針狀的晶體!如圖6(右)所示。

對於這個實驗現象,本人甚覺有趣,體會到自己也是人云亦云,認為氯離子(Cl)與鉛離子(Pb2+)混合當然是會生成白色的氯化鉛(PbCl2)沈澱,但實際實驗結果卻令自己要重新思考這個現象的原因。我思考之後的解讀如下:氯化鉛的溶度積常數(Ksp)原本就較大(註:氯化鉛(PbCl2)的Ksp = 1.7 × 105 (25)),需要較高濃度的鉛離子(Pb2+)與氯離子(Cl)才會生成沈澱,所以剛混合時沒有生成沈澱,等液滴的水蒸發,離子濃度逐漸提昇後,才生成氯化鉛,又因是緩慢生成,竟然無意間得到「難溶性鹽類」的結晶。此化學反應如式[12]所示:

2Cl(aq) + Pb2+(aq) → PbCl2(s)    [12]

(2)     氯離子(Cl)與銀離子(Ag+)混合時,如預期生成AgCl白色沈澱。其化學反應式如下:

Cl(aq) + Ag+(aq) → AgCl(s)    [13]

(五)     碘離子與陽離子的反應

1.        製作碘離子與陽離子反應的表格,如表5所示:

5:碘離子與陽離子反應

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2.        實驗結果與討論

這個實驗結果也出現令人困惑的結果,其結果如圖6所示。

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7:碘離子的實驗結果(左)左圖右方液滴放大圖()及沈澱凝聚(右)

(1)     碘離子(I)與鉛離子(Pb2+)混合時,如預期的生成鮮黃色沈澱,如圖7(左)之左方液滴,此化學反應如式[14]所示:

2I(aq) + Pb2+(aq) → PbI2(s)   [14]

(2)     碘離子(I)與銀離子(Ag+)混合時,預期會生成AgI淡黃色沈澱,此化學反應如式[15]所示:

I(aq) + Ag+(aq) → AgI(s)    [15]

(3)     在觀察碘離子(I)與銀離子(Ag+)混合時生成沈澱的顏色時,常會看到液滴中的混濁物質呈現綠色或藍色而非黃色,如圖12(中)所示,應該是此液滴為膠態溶液,讓入射光發生色散現象,若以玻璃棒攪拌液滴,則見沈澱凝聚並呈現預期的黃色沈澱,如圖7(右)所示。

二、示範實驗

現在各組學生手邊已經有一份基本資料表,他們要利用這份資料接受挑戰,找出各種外觀透明無色的未知溶液。在開始讓學生挑戰之前,教師應該先進行一次示範實驗,告訴學生分析的要領。以下即為「猜猜我是誰:溶液篇」的示範實驗,由於是示範實驗,因此將未知溶液的編號從0開始,分別是A0B0C0

1.        挑戰內容:三種無色溶液A0B0C0,從外觀上無法區別它們,只知它們屬於以下三種溶液:碳酸鈉(Na2CO30.1 M)、鹽酸(HCl0.1 M)、氯化鋇(BaCl20.1 M),根據已建立之基本資料表,判斷溶液A0B0C0分別是何種溶液。

2.        實驗步驟與實驗記錄,如表6所示:

6:三種無色溶液(A0B0C0)的判斷,先製作表格(左)而後實驗記錄(右)

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3.        實驗結果分析

(1)     A0C0)生成白色沉澱,其化學反應如式[16]所示:

CO32(aq) + Ba2+(aq) → BaCO3(s)    [16]

根據已建立之基本資料表,可知(A0C0)為(Na2CO3BaCl2)兩者之其中一種溶液,

(2)     B0C0)生成氣體,其化學反應同式[1]所示:

CO32(aq) + 2H+(aq) → CO2(g) + H2O(l)    [1]

根據已建立之基本資料,可知(B0C0)為(Na2CO3HCl)兩者之其中一種溶液。

(3)     (1)(2)的交叉分析,發現重複出現的編號為C0,而重複出現的溶液為Na2CO3,可見C0必為Na2CO3,當然A0必為BaCl2B0必為HCl

4.        答案:A0B0C0分別為BaCl2HClNa2CO3

n  挑戰—未知溶液

一、  猜猜我是誰:挑戰三種未知溶液

1.        三種無色溶液A1B1C1,從外觀上無法區別它們,只知它們屬於以下三種溶液:氫氧化鈉(OH0.1 M)、硝酸鉛(Pb2+0.1 M)、碘化鉀(I0.1 M

根據已建立之基本資料表,判斷溶液A1B1C1分別是何種溶液。

2.        實驗步驟與實驗記錄,如表7所示:

7:三種無色溶液(A1B1C1)的判斷,先製作表格(左)而後實驗記錄(右)

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3.        實驗結果分析

(1)     A1B1)生成白色沉澱,其化學反應式同[11]所示:

Pb2+(aq) + 2OH(aq) → Pb(OH)2(s)    [11]

根據已建立之基本資料,可知(A1B1)為(Pb2+OH)其中一種溶液。

(2)     A1C1)生成黃色沉澱,其化學反應式同[14]所示:

Pb2+(aq) + 2I(aq) → PbI2(s)    [14]

根據已建立之基本資料,可知(A1C1)為(Pb2+I)其中一種溶液。

(3)     (1)(2)的分析,發現重複出現的編號為A1,而重複出現的溶液為Pb2+,可見A1必為Pb2+,當然B1必為OHC1必為I

4.        答案:A1B1C1分別為Pb2+OHI

二、  猜猜我是誰:挑戰五種未知溶液

1.        五種無色溶液A2B2C2D2E2,從外觀上無法區別它們,只知它們屬於以下五種溶液:氫氧化鈉、硝酸鉛、碘化鉀、硝酸、碳酸鈉,根據已建立之基本資料,判斷溶液A2B2C2D2E2分別是何種溶液。註:新增硝酸和碳酸鈉兩種溶液。

2.        實驗步驟與實驗記錄,如表8所示:

8:五種無色溶液(A2~E2)的判斷,先製作表格(左)而後實驗記錄(右)

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3.        實驗結果分析

(1)     A2C2)生成氣泡,從五種溶液判斷,一定是硝酸或碳酸鈉。

(2)     B2C2D2E2皆生成沉澱,從建立之基本資料表,可判斷出其必為硝酸鉛。

(3)     C2為(硝酸、碳酸鈉)其中之一,又與B2生成白色沉澱,從建立之基本資料表,可判斷出其必為碳酸鈉。因此,A2必為硝酸。

(4)     D2B2生成黃色沉澱,從建立之基本資表料,可判斷出其必為碘化鉀。

(5)     剩下E2,比對剩餘溶液可知其必為氫氧化鈉,也可從E2B2生成白色沉澱再度證實其為氫氧化鈉。

4.        答案:A2B2C2D2E2分別為硝酸、硝酸鉛、碳酸鈉、碘化鉀、氫氧化鈉。

三、  猜猜我是誰:挑戰七種未知溶液

1.        七種無色溶液A3B3C3D3E3F3G3,從外觀上無法區別它們,只知它們屬於以下七種溶液(濃度皆為0.1 M):氫氧化鈉、硝酸鉛、碘化鉀、硝酸、碳酸鈉、硫酸、硝酸鋇,根據已建立之基本資料,判斷溶液A3B3C3D3E3F3G3分別是何種溶液。註:新增硫酸、硝酸鋇兩種溶液。

2.        實驗步驟與實驗記錄,如表9所示:

9:七種無色溶液(A3~G3)的判斷,先製作表格(左)而後實驗記錄(右)

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3.        實驗結果分析

(1)     B3F3)、(B3G3)生成氣泡,從七種溶液判斷,B3一定是碳酸鈉,F3G3則為硝酸或硫酸。

(2)     B3A3E3皆生成沉澱,可知A3E3為硝酸鉛或硝酸鋇,其中E3又與D3生成黃色沈澱,可判斷出E3必為硝酸鉛,故A3必為硝酸鋇。當然,D3必為碘化鉀。

(3)     既已確認A3為硝酸鋇,F3A3生成白色沉澱,可判斷出F3必為硫酸。因此(a)中的G3必為硝酸。

(4)     剩下C2,比對剩餘溶液可知其必為氫氧化鈉,也可從C3E3生成白色沉澱再度證實其為氫氧化鈉。

4.        答案:A3B3C3D3E3F3G3分別為硝酸鋇、碳酸鈉、氫氧化鈉、碘化鉀、硝酸鉛、硫酸、硝酸。

n  結語

此教學活動是循序漸進的設計,學生先會分析三種未知溶液,再進而分析五種、七種未知溶液,教師應依學生程度,設計不同的進度。此活動可與基礎化學(二)之「常見的化學反應」結合,讓學生實際觀察到多種陰陽離子混合時的反應。活動完成後,再回頭學習課本的「溶解度規則表」,教學效果會更好。本人撰寫此文的用意為拋磚引玉,期望能有更多的實作教材能開發出來,讓學生能從「做中學」,進行有趣、有效的教學。

n  參考資料

1.        Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, 3rd ed., New York: M. H. Freeman and Company, 1991.

2.        林洪志,分析化學,三民書局,1996

 

高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享 / 呂雲瑞

星期六 , 29, 8 月 2015 在〈高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享 / 呂雲瑞〉中留言功能已關閉

高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享

呂雲瑞

高雄市立高雄女子高級中學(現任教)
臺北市立西松高高級中學(曾任教)
教育部高中化學學科中心
*[email protected]

n  前言

「學習共同體」(Learning Community)是為了實現高品質的學習效果,日本東京大學佐藤學教授倡導的教育改革核心。他要讓傳統教學歷程中著重於教師單方面的授課,扭轉成著重學生的學習模式。唯有學生自主、高效率、充滿思考和體驗、相互討論的學習,才能把「從學習中逃走」的學生,重新回到樂意學習的行列;把過去傳授大量知識的課程,轉變為引導學生如何學習。學習共同體有個主要精神,那就是「打開教室」讓各領域的教師們相互觀摩上課、學習優劣缺失、改善促進學生學習的方法。佐藤學認為:「即使一個公立學校老師教學非常精采,只要關上大門,孩子就被私有化,教室被私有化,學校被私有化。」從這裡就能夠知道,他期望中的學校是屬於一個團隊,不是個人單打獨鬥的突圍。教師願意開放教室觀課,活化課程並啟發學習動機與樂趣,這個過程就是佐藤學教授常提到的向上「伸展跳躍」模型。延伸這個觀念到學生身上,自然而然就會成為學生與教師間的「協同教學」:學生分組、學習力強者提攜學習力弱者,順勢就把以往教室內競爭型的學習改變成合作型的學習。

n  試行學校與學生背景

本文作者從102學年度西松高中高一化學課全面實施學習共同體模式。首先簡介先前任職學校的相關背景。臺北市立西松高級中學西松高中),前身為台北市立西松國中,於1997年改制為西松高中,為松山區第一所改制為完全中學的學校,現為台北市教育局優質高中「校園營造」獎項決選優勝學校之一。其班級概況如表1所示

1103學年度學生與班級人數

類別

普通(科)班

學生人數

高中部

33

含英文資優和體育班各年級1

1149

國中部

21

478

(資料來源:西松高中網站,http://www.hssh.tp.edu.tw/releaseRedirect.do?unitID=183&pageID=3048

學生主要來源為基北區學生,且從入學成績顯示西松高中招收的學生素質為基北區社區高中的中前段,2100102學年度西松高中基本學力測驗登記分發最低錄取分數。本文作者執行「學習共同體」教學的學生來源為102學年度的高一學生。

2:西松高中歷年登記分發分數與PR

學年度

最低錄取分數

基測滿分值

最低PR

平均PR

100年度

375

412

86

87

101年度

370

412

84

85

102年度

372

412

84

85

〔統計至102年度

由表2可知,102學年度西松的高一新生,入學成績分布較為常態左偏,校內教師們普遍感受學生學習動機欠佳,基本理解與運算能力須再加強。但此時大部分教師仍以精進教學為主,普遍認為要求學生自我學習,不僅耗費大量時間,學生學習效能有待評估外,多數學生也容易放棄。恰巧臺北市推行「學習共同體」的風氣正盛,教育當局也適時提出試辦政策,並薦派校長、學者、基層教師到日本、韓國、上海等地觀摩學習,如此上下交融的策略,期望能種子發芽遍地開花,帶給臺灣教育的無限希望。本文作者在學校支持並提供場地的前提下,實行102學年度西松高中全校高一基礎化學(一)的學習共同體教學模式。

面對12年國教,雖然臺灣有95%國中教師一致同意在課程和教學要改變,但是僅有17%的教師已在做改變,其中又以臺北市以及新北市皆為26%改變最大(親子天下,38期)。教師們都知道「改變」的重要,但如何變?變什麼?是集體教師的焦慮。在西松高中試行期間,許多教師對於「學習共同體」的概念是:雖然是值得學習的教學革新典範,但若全盤移植或教師認知理解不足,會不會成為活動而活動的嘉年華會,或教學進度的延誤,誤將過程當結果的學習,造成補習生意興隆的窘狀等等。面對繁雜的問題和疑惑,與本身想要活化教學的熱情在作者內心引起相當的衝撞和省思,因此這一年不斷的將「學習共同體」和高一基礎化學課程相互融合,試圖建構本土化可行的「學習共同體」模式。

n  坐而言不如起而行

從教育部頒訂的課程綱要指出,普通高級中學教育,除延續國民教育階段之目的外,並以提昇普通教育素質,增進身心健康,養成術德兼修之現代公民為目的。然而在升學壓力下會有失衡的教育型態過於重視考試科目,不斷地強調反覆記憶背誦,而較少提供學生探索、思考及解決問題的機會為了突破學生未來的可能性,協助學生在課堂上尋找學習興趣和自信,在作者的內心中,逐漸地形成一個具體目標:幫助學生尋找適合自己的學習模式。

為了延續熱情,作者開始思索新學期該如何調整與實踐心中的理想。為了達到這個目標,首先第一步是從教室翻轉座位開始在此感謝西松高中提供作者獨立的專科教室與桌椅器材。在開學前一週安排教室座位(作者認為四人一組,面向中央,男女交錯,再依照身高調整,可參考圖1)。開學後兩週內,可放慢課程進度跟任教的班級學生們講解並示範上課規則與秩序(這是很重要的點:每位學生需要專注參與學習;老師、個人與小組學習時間皆應有其學習工作;課本文字閱讀、聆聽教師解說與觀念理解),並分享教師本身的學習歷程與自主學習的重要,此時可提出對學生較高的期許,正增強鼓勵並給予信心,架構相互信賴與尊重的師生關係。

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1:「學習共同體」教室座位安排

(圖片來源:聯合新聞網,http://udn.com/news/

「座位翻轉」不是件容易的事,這件事能否執行且讓學習的工作順利運轉,取決於老師的理念和引導,還有學生的配合和參與度。第一次教師主動隨機分組,運作一陣子後,察覺在小組分享討論時,常有組員無法充分參與分享討論時,隨即調動其座位。座位改變後,作者觀察到學生學習立即起了變化,上課時格外有精神,或許是因為每一個人的學習都將被看見,打瞌睡的樣子、認真學習的神情都會被看見,所以每位同學都儘量表現最佳的自己(高中學生很在乎他人對自己的觀感)。印證出佐藤學教授的ㄇ字型座位安排方式是可以適用於台灣教育現場的「座位翻轉」是學生喜愛的改變,這種喜歡將會引發更大的學習能量

n  教師引導,閱讀課本並引發學生動機與興趣

課堂上學習模式大致為「教師引導(5分鐘)—學生自學閱讀(10分鐘)—教師與學生協同學習(20分鐘)—學生理解與發言提問或分享(5分鐘)—老師總結與程序控管(10分鐘)」(共50分鐘,可視情況調整)(見圖2)。開始會耽誤幾節課(與學生人數、性別跟班級型態有關),2-3週內學生便可跟上教師步調,每一節課都在預定的程序與節奏下進行,甚至還可以超前一些。讓學生明確知悉當下該做的學習工作為何,如此一來,大家都會專注在學習中,沒有人可以閒閒沒事做。當然,偶而會有精神狀況不佳或迷糊的學生,就必須仰賴老師在「自學閱讀」與「程序控管」的時間中走動關心並從旁輔助將他拉回來作者預估在開學一個月內學習模式應可進行順利,大部分學生專注在自主學習上,老師便不太需要擔心在課程進度這件事的。

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2:高一基礎化學課的學習模式,老師引導講解(左)和學生個人思考學習(右)
(圖片來源:西松高中自行拍攝)

課堂上作者都會給與學生「正增強」的能量,試著讓學生跨章節跳躍學習,嘗試從已知的生活知識或體驗去思考相關概念,接著試著聯結所有的資訊。縱使學生說明並未完整或不正確的解答,但你的學生其實已做了科學思考,而且事實上大部分的學生都願意去試試看。其中幾位學習成效較高的學生,會試著解說給全班聽,察覺「會解題」與「會說明」是有差異的,開始思考如何將個人的「會」昇華為他人的「懂」這些領頭羊的學生們,慢慢地在教室裡潛移默化其他的學生,再經由教師指派或邀請其上台演示,加深加廣相關學科知能,整個教室充滿著為學習而努力的良好氛圍。

n  這樣的學習模式是學生喜歡與需要的嗎?

除了在學校中與學生互動,了解學生的感受外,由幾種方式可以證明這樣的學習方式是大多數學生喜愛與需要的。第一,願意發問與自學的學生變多了,課堂中老師只講述觀念與導讀課文,學生聽得懂後願意去發掘問題,在課堂上或下課後圍繞著作者詢問觀念與題目。第二,大多數的學生主動做筆記和標示重點,不定期地在課前()抽檢課本時,發現約5-10人有提前閱讀課本文字並註記。第三,在考題難度固定下,一學期三次段考學生成績的表現與前幾屆(當時入學程度較佳)差異不大(平均落差5分左右),且整體的標準差(衡量學習落差的指標)也在10分以內,呈現些微常態右偏趨勢(成績往增加方向)。在期末學生私下訪談後,學生給予的回饋,是喜歡「現在」的上課方式,學生的學習態度有所成長,喜歡花更多時間在化學的思考上老師走動關心,學生專心在課程上相互詢答疑惑迷思或強化概念。

實踐「學習共同體」的目標為「學生能夠真正學習,老師成為學習專家」,也只有當老師成為學習專門家,才能讓學生產生真正的學習。而學生的學習表現常常又會引發老師另一個方向的思考,或是持續前進的動力,在學習共同體中的教師與學生有著共同學習成長的夥伴關係。這一整年雖然說是在教學生,但是有不少次卻從觀察學生閱讀或教學現場中得到更多想法精進本身教學並分享心得,甚至某些學生私下鼓勵老師,給予更多繼續做下去的動力。

n  「學習共同體」—以反應熱為例

1.          教師引導(5分鐘):教師以圖示(見圖3左)描述翻山越嶺的過程說明化學反應模型。在導讀課文後,加入高二化學的活化能概念。

2.          學生自學閱讀(10分鐘):教師用總結型概念,引導學生探究專有名詞定義。在分組討論後,學生上台說明相關原理(見圖3右)

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3:圖示翻山越嶺的過程和

3.          教師與學生協同學習(20分鐘)—學生理解與發言提問或分享(5分鐘)—老師總結與程序控管(10分鐘):老師解釋原理、說明概念,並接受學生提問。重新或強化課本重點(見圖4左),舉出例題說明後(見圖4中),請學生練習,驗收學習成效(見圖4右)。

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4:強化課本重點(左),舉出例題(中),學生練習(右)

n  分享課堂經驗並與教師交流

幾個同事們對「學習共同體」的試行感到好奇,開始詢問「座位安排」、「課堂操作」等學習共同體的內容,除了口述外,還提供天下雜誌與書籍供大家參考,甚者邀請開放上課教室自由進出觀課。作者在此提供西松高中自然科同事入班的觀察的意見整理。本次教學演示的年級與單元是高一基礎化學3-4化學反應中的能量變化(反應熱)。

蘇老師物理科

呂老師使用的學習共同體,提供跨科教師間學術交流。將熱量(H)相關的節能環保相關議題融入教學之討論,學生討論後各自提出環保相關知識,相互問答交流。如化學上的反應熱的定義及計算,再生能源與綠建築議題融入教學的討論;化學上的酸雨與廢氣排放管制問題,有機產品與無機產品之比較;生物上的森林保護問題;地科上的水土保持及土石流的危害問題;跨領域的溫室效應,學測相關考題討論等。

丁老師地球科學科

本次課程設計含括了課本中所有的原理概念,讓學生可以藉由主動閱讀來代替被動聆聽,探究代替思考;將化學概念融會貫通,教學器材上也會使用小型白板代替紙筆,改善學習單殘缺的缺點。在學校課程進度下,之前很多教師會擔心,開放的教學環境無法兼顧到每一位學生的需求與問題,但是呂老師每堂課前後,會將課程簡報和學習單放在學校網站上,讓學生在課餘期間,可以利用教師提供的資料自主反覆學習。

當天教學觀摩,學生狀況良好,大致上能掌握學習重點並完成學習單。就學習單的製作情形評估,學生皆有參與當天的活動;就課間的問答中,筆者觀察到討論課文內容後,立即依團體編號搶答,不同與以往的紙筆測試,觀察學生的團隊合作默契以及教學內容的精熟度,是一種新的開創

陳老師生物科

討論課本習題,化學老師想嘗試建立國中理化到高一化學教材的連續性,尤其現在大考趨勢,使得學科統整能力變得更加重要。大部分學生剛進高中時,化學課程深度加深許多,但是學生因為歷經過國中會考,學習心態較為放鬆,故易造成學生於學校的課程中往往不是投注太多的心力,而高二分組後又難以銜接,呂老師想嘗試將國中先備知識與高一課程單元做連結,教學時也能幫同學做整體的串聯複習。

蔡老師和嚴老師化學科

呂老師課前準備充分,教學中引發許多學生對於化學的好奇和興趣,想於課程中多增加學生實驗動手的部分,故於學期中加入幾次實驗活動,均是利用簡單的原理,容易取得的器具讓學生體會生活中也可以看到的原理。讓我們思考可以在未來在課堂中除了加強實作,也要增加生活中相關的化學議題討論的部分。

n  結語

「你們的參與和認同,主動用心參與學習,讓我們一起學習成長,讓自己和學校變得越來越好!」這是作者上課前常對學生說的話,也有對學校未來的願景想像。學習共同體的好不只是教師的親身體驗,更需要學習主體的學生們來分享,分享自己在課堂的所學與感受。只要大多數的學生願意分享學習的喜悅給家人、老師時,學習共同體的擴散效果與速度將瞬間倍增。

我們不是在教育數學家、文學家、科學家或是史學家,只要學生們有相關素養,有學習的求知慾望,他們的學習就會有最大的可能,不是嗎?希望除了在學校上作者的化學課外,他們能在課後用時間繼續學習與思考,那就不只是幾節課而已(見圖5)!學習不只在教室,學習是一輩子的,非典型的學習成效是無法限量的。這樣的教育目標,可以「學習共同體」達成,為何不做呢?前年一整年的個人認知中,感覺實踐「學習共同體」似乎非難事,事實上作者轉換學校之後亦在高雄女中高一特色課程中同樣實施「學習共同體」模式的教學,未來願意繼續與各位教學前輩與先進共同分享之。

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5學生專心聆聽(左)和學生充分參與討論(右)

(圖片來源:西松高中自行拍攝)

n  參考資料

1.        親子天下(20129月)。12年國教來了—95國中老師想變不到2成有行動。網址:http://www.parenting.com.tw/article/article.action?id=5043025。檢索日期:20141025日。