臺灣化學教育

《臺灣化學教育》第四十五期（2021年12月）

目錄

n  主編的話

u  第四十五期主編的話／邱美虹〔HTML｜PDF〕

n  本期專題【專題編輯／鍾曉蘭、曹雅萍】

u  素養導向的化學課程設計 ∕ 鍾曉蘭、曹雅萍〔HTML｜PDF〕

u  素養導向的化學課程設計：多元選修—通識化學課程設計、實施與評量 ∕ 蘇芳儀、王聖茹、曹雅萍〔HTML｜PDF〕

u  素養導向的化學課程設計：多元選修課程—空氣汙染與PM2.5測量 ∕ 游珮均〔HTML｜PDF〕

u  素養導向的化學課程設計：跨科的實作課程：飲水思源之創意骨牌 ∕ 張明娟〔HTML｜PDF〕

u  素養導向的化學課程設計： 跨領域多元選修：保養品製作與商品設計 ∕ 鍾曉蘭、陳勇男〔HTML｜PDF〕

n  新知報導／化學教育新知【專欄編輯／郭世文】

u 學生科學新聞—青少年探索科學的酷網站 ∕ 郭世文、吳淑華、李雪琳〔HTML｜PDF〕

n  教學教法／多元教學法【專欄編輯／鐘建坪】

u  三級警戒下的線上探究與實作： “線在”我們一起－Meet in Gather Town ∕ 陳維倫〔HTML｜PDF〕

素養導向的化學課程設計

鍾曉蘭^1、3*、曹雅萍²

新北高中¹、中山女高²

新北市化學課程發展中心執秘³
[email protected]

■ 前言

108課綱強調素養導向的教與學，學校課程包括部定課程與校訂課程兩大類型，部定的課程多訂有課程內容與主要學習重點、分為必修與加深加廣選修，校訂課程包含校訂必修與多元選修。校訂必修提供學校發展校本特色課程，多以知識統整、應用與培養能力的跨領域課程為主。多元選修可補足傳統式教學與課程的不足，根據學生的學習背景、能力與興趣，提供差異化而適性課程，以開創因應不同學習需求的學習經驗，更可以關注到跨領域核心素養的養成（林永豐，2017），例如：科普探索、通識概念、職涯試探、大學先修等。以食品安全與製作的課程為例，課程的核心概念不僅可以跨到生物科技、食品中所含化學物質的性質、結構或反應，亦可深入探討其可能的危害與法律問題，同時可培養學生系統思考、解決問題能力及公民意識等核心素養。

■ 本期專刊介紹

本期的專刊是介紹素養導向的化學課程設計，四個課程均屬於多元選修。首先，介紹中山女高蘇芳儀、王聖茹、曹雅萍三位老師設計的「素養導向課程：多元選修—通識化學課程設計、實施與評量」，中山女高在104 至 106學年度，自然四科合開特色課程—生活中的科學，供高一學生選修，以期提升學生對自然科學的興趣，培養學生設計實驗與解決問題的能力，並作為108課綱的化學科多元選修課程—通識化學之課程基礎。課程包含兩大區塊：12週結構式和引導式探究的架構（內容為溶解度、界面活性劑、酸鹼、氧化還原、聚合物和分子結構等）及6週開放式探究。同科教師的共備與合作，是課程不斷修正往前邁進的一大助力。

第二篇是新莊高中游珮均老師設計的「多元選修課程—空氣汙染與PM_2.5測量」，珮均老師鑒於空氣汙染如PM_2.5的危害日益嚴重，期望能藉由此課程提升學生對PM_2.5的認識，建議4週的課程模組融入多元選修課程中，課程設計將資訊融入教學，以行政院環境保護署的數據及自製的裝置來進行實作，進行PM_2.5測量與探究，讓學生重視環境的永續性，進以發揮公民道德力行減毒減廢的生活方式。最後游老師提出進一步課程研發的建議，可以協同公民老師以空氣汙染防治法、種族的不平現象等方面，進行跨科議題教學，培養學生思辨能力，提升學生跨領域的核心素養。

第三篇是武陵高中張明娟老師設計的「跨科的實作課程：飲水思源之創意骨牌」，張明娟老師曾帶領高三學生參與思源科學創意賽，並榮獲佳績，然而參與該競賽需將所學應用並動手實踐，其中又牽涉跨科概念的比賽，若能將參賽的培訓過程融入多元選修課程，能有效培養學生解決問題能力，故作者試著開設跨科的高三多元選修課程，藉由協同教學模式讓物理及化學科老師同時進入課室，一起解決學生可能會遇到的問題。然而指導這門課程時，老師除了擔任支援前線角色外，更要常常個別訓練學生不同的實驗技能，比正規實驗課程有更多的挑戰，作者鼓勵願意接受挑戰的老師們，可嘗試以此型式開設多元選修課程。

最後一篇是新北高中鍾曉蘭與陳永男老師設計的「跨領域多元選修：保養品製作與商品設計」，本課程源起於科學體驗活動，分別在多處舉辦的自製保養品的體驗，筆者有感於課程經費難以籌措，於2014年申請教育部科教專案「開發生活化學課程、教材、活動與評量」，以成立社團的形式來試行實作與評量。專案計畫結束後的兩年間，兩位作者合作開發跨領域課程—保養品製作與商品設計，先舉辦兩場教師工作坊，試行其中幾項自製品的製作與商品設計，後續在學校的多元選修課程先試行一學分的實作課程，最後在108課綱實施後，正式在高二開設一學期二學分的跨領域的多元選修。目前課程持續實施中，目前已有多項學生產品發表會的海報與商品盒的成品，學生的產出多元而精緻。

■ 結語

多元選修課程一開始的研發在許多學校是舉步維艱的，常面臨經費、設備與師資不足的問題，如何開發新的課程，與課程實施的初步成果，本期專刊的四篇文章，將提供不同的面向與實際的做法，課程從單一化學通識課程，到空氣汙染與PM_2.5測量課程模組，延伸到化學與物理跨科的競賽型培訓課程，最後到化學與藝能科的跨領域課程，兼顧探究、實作能力的培養，進而提升學生跨領域的核心素養。

■ 參考資料

林永豐（2017）。核心素養的課程教學轉化與設計。科學教育月刊，275，4-17。

素養導向的化學設計課程：
多元選修—通識化學課程設計、實施與評量

蘇芳儀¹、王聖茹²、曹雅萍³

臺北市立中山女子高級中學
¹[email protected]、²[email protected]、³[email protected]

隨著時代的演變科學教育的重點也隨之改變，由知識和技能學習漸漸轉變成解決問題能力的科學素養的培養，為因應此一趨勢，並提升學生對自然科學的興趣，中山女高在104 至 106學年度，自然四科合開特色課程—生活中的科學，供高一學生選修，期待學生能藉由操作實驗的方式了解科學，從而建立邏輯性思考並能動手設計新實驗，且體驗到生活中處處是科學。

此特色課程由自然四科老師分別設計四週的課程，課程模組設計時的挑戰包括：需符合學生對課程的期待，需達成課程核心目標，需能兼顧趣味、學理深度及時間掌控等。在安排課程時，盡量多位化學老師參與，除可讓大家皆熟悉課程主題外，在四個學期中亦共同開發了多個課程模組，並為108課綱的化學科多元選修課程—通識化學，奠定了紮實基礎。

本文將介紹本校在多元選修中開設的通識化學，此課程開設的目的除了原生活中的科學所提到的目標外，更希望將主題聚焦在化學，讓學生可以了解化學在生活中的應用，並可提供學生後續加深加廣課程選修時的參考。以下分享則包含課程內容、評量方式和課程實施狀況等部分，期盼透過此分享對大家的化學課程開發有所助益。

n  通識化學課程簡介

108課綱實施後，通識化學的定位為高一多元選修課程（教育部，2018），考量科內人力分配，每學期開設1至2班。以下將依課程目標、全學期課程規劃、期末闖關活動作業說明與闖關活動計劃書及關卡說明評分規準逐項說明如下：

一、課程目標

根據教育部在103年11月發佈了12年國民教育課程綱要總綱（教育部，2014），本次課綱旨在培養學生「核心素養」，係指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰，所應具備的知識、能力與態度，強調學習不宜以學科知識及技能為限，而應關注學習與生活的結合，透過實踐力行而彰顯學習者的全人發展。故本課程亦以此做為課程發展主軸，並依此歸納出課程目標如以下所列：

1.      學生能以觀察實作與邏輯推理等探究歷程，習得課程中所用到的化學概念與知識。

2.      學生能運用適當的圖表表達，並呈現實驗成果。

3.      學生能將所學到的實驗與化學概念，經自我轉化並設計規劃出新的實驗。

4.      學生能操作實驗，並將實驗說明清楚，與他人分享。

5.      學生能與他人合作探究科學，並欣賞科學之美。

而為了達成上述目標，課程的設計會分成兩大區塊，第一個區塊約12周課程，選取高中化學的主要概念如溶解度、界面活性劑、酸鹼、氧化還原、聚合物和分子結構等，並以結構式和引導式探究的架構設計課程，期望學生從做中學，並培養觀察實作、推理論整和圖表表達等學習表現。第二大區塊則以開放式探究的架構設計課程，期望學生可以將上述習得的能力和化學概念遷移，並經由探究設計出新的科學實驗闖關活動。而過程中則希望學生藉由合作的過程，習得溝通表達，並可欣賞科學，其課程目標和課程規劃方向對應如下表1。

表1  課程目標和課程規劃方向對應

二、全學期課程規劃

延續上述的課程目標，並經幾年的課程試行所得的經驗，將全學期課程規劃如下。先由簡單的化學概念切入，例如：溶解度單元裡的熱冰石筍（飽和醋酸鈉溶液）和界面活性劑單元的保養品，讓高一學生不會因為先備知識的差異，導致學習上的困難；第一次段考後，學生熟悉課程進行模式後，再進到較為複雜的化學變化，例如：酸鹼及氧化還原單元；課程的最後一個月，則開放給各組自訂主題，進行小型實驗設計開發，上學期期末學生設計化學闖關活動，相互觀摩闖關進行互評，並依此為期末的總結性評量（表現任務）。

下學期課程則依上學期課程經驗進行微調，期末則因應疫情，將闖關活動改成以家中隨手可得的物品，進行實驗設計並拍攝影片，並於期末分享設計與所拍攝影片原理相關的學習單，讓參與期末線上發表的同學，更清楚實驗影片的重點。109學年度課程規劃可參考表2，上、下學期課程微調的部分，亦於表2中進行標註。

表2 109年學年度通識化學課程規畫表

三、期末闖關活動作業說明

我們希望學生能用學期末四週的課堂時間，運用所學到的化學概念和實驗的特性，自訂研究問題，設計實驗並執行，進而檢討修正，解決遇到的問題，最後設計成關卡供同學闖關。

學期初於課堂上即說明上述闖關活動設計為本課程的的總結性評量。此階段的課程依序為學生在第一週訂定實驗主題，完成「闖關活動計畫書」 初稿，再請同儕依評分規準對計畫書初稿給予互評，教師則是提供計畫修改建議。第二週學生修訂計畫書，並根據修正計畫執行並試作實驗；第三周則是進行口頭報告，教師則依計畫書最終版和口頭報告進行評分。

下學期因應疫情，總結性評量改為各組線上實驗演示，採預錄影片方式，內含原理說明、演示實驗、和過程中遇到的困難和因應解決方式，演示時間為6分鐘。而計畫進行期間，會請學生繳交計畫書初稿和修正後的計畫書，並確認每個周工作進度與計畫執行狀況。

計劃書的作業內容需包含下列七項：

1.      動機與目的：須說明闖關計畫主題是由課程中哪些實驗主題引發延伸及闖關活動目的。

2.      原理：須說明此闖關活動所用到的實驗原理。

3.      器材：須依實驗計畫完整列出器材種類、規格與數量，且需盡量符合綠色化學12項原則，若實驗室無法提供的器材須自行準備。

4.      藥品：依實驗計畫完整列出藥品項目、濃度、數量，且需需盡量符合綠色化學12項原則，若實驗室無法提供的藥品須自行準備。

5.      實驗流程：實驗設計說明中需列出操縱變因、控制變因與應變變因；亦須列出完整實驗測試流程與步驟。

6.      參考文獻：所列參考資料需與實驗確實相關，資料來源除須具備可信度外，亦須儘量豐富完整。

此外，為了闖關可以順利進行，也須於關卡攤位處放置關卡說明的輔助媒材（例如：海報、平板動畫或是演示道具等），和闖關進行時的解說內容，故亦提供相關內容項目的說明如下：

1.      關卡說明輔助媒材：需列出關卡設計、闖關步驟，與成功闖關時需產生的實驗結果、實驗變化或條件。

2.      口頭解說內容：說明闖關成功時需產生的實驗結果、實驗變化或條件。

四、闖關活動計劃書及關卡說明評分規準

學生撰寫闖關活動計劃書有了初步架構後，老師即可提供評分規準供學生參考使用，學生利用評分規準組內進行檢視、分組相互審視後即修改，可降低下一週試作實驗時教室現場的混亂程度，也緩解老師批改計畫書上的困難。

而學生自訂闖關活動的相關原理通常是國中或高一學過的，因此本活動計畫書在評分權重分配上，著重在兩大部分，第一部分為規劃與研究，主要是闖關活動計劃書的撰寫，從試作實驗的藥品、器材和實驗流程設計等，共佔70%的成績；第二部分為為溝通表達，主要是闖關活動進行時的說明，以協助將試作實驗轉換成闖關活動，並於當天供不同組別流暢的進行實驗，包含關卡說明輔助媒材及口頭解說內容，共佔30%的成績，詳細內容請參考表3。

表3 闖關活動計劃書評分規準

n  多元選修實施現況

以下則以酸鹼主題的課程為例，介紹並說明如下。此課程可分為兩大部分，第一部分為天然指示劑，介紹天然指示劑，並體會到身邊有多種物質會因為酸鹼變色；第二部分的染布課程，則以隨手可得的天然色素染布，並發揮創意利用植物染後的布料製作出不同的成品。

(一) 第六週：天然指示劑

本課程為必修化學課程的延伸，實驗流程如下：

1.      配製pH=1、3、7、11和13的溶液

2.      預測並觀察市售指示劑在pH=1、3、7、11、13的顏色

       以實驗室所有的甲基橙、溴瑞香草酚藍、酚酞等指示劑，以12孔盤為反應容器，觀察不同指示劑在不同pH值顏色變化，並可自行混搭多個指示劑，觀察其顏色變化。

3.      製作天然指示劑，並觀察市售指示劑在pH=1、3、7、11、13的顏色

        以生活中可得的食材，例如紫甘藍菜、葡萄皮、紅鳳菜、紅莧菜、黑豆、蝶豆花和薑黃粉等，配製指示劑溶液。上述物質除了薑黃需用酒精萃取，其餘皆取少量撕碎加熱水即可萃取出色素。

4.      製作指示劑彩環

        先在試管中加約4 mL飽和碳酸鈉水溶液，再由上述實驗中所得的觀察結果，自行選擇一種或多種指示劑，加數滴至飽和碳酸鈉溶液中，而後再以滴管從試管上方加入1 M鹽酸並攪拌溶液。而因試管中溶液從上方的酸性，會見轉變成下方的鹼性，再加上指示劑的多種組合，即可呈現多種顏色，顏色愈多的組別分數愈高。

為符合綠色化學的精神，本課程的設計做了以下幾點改變，其一，將指示劑由一開始的多種市售指示劑，改為常見的酸性、中性和鹼性變色指示劑各一種，減少指示劑的用量；其二，將最初進行指示劑呈色實驗的試管，改為12孔盤，以減少用量（如下圖1）；其三，彩環實驗原先是在大量筒中加入碳酸鈉固體，但由於過量碳酸鈉易變成固體硬塊難以清洗，並造成藥品的浪費，因而改在試管中進行實驗，並將碳酸鈉固體改為飽和碳酸鈉水溶液（如下圖2）。另外，選用的新鮮食材必須搭配季節，若有紫色地瓜也是不錯的選擇；而為搭配下一週的染布課程，也可將染材放入自行配製的指示劑選項中。

本課程化學概念的難度不高，且有助於讓學生熟悉實驗的操作。學生在此部分最大的學習挑戰，有以下兩點：（1）理解pH與氫氧根離子濃度間互換、稀釋及操作；（2）彩環實驗挑戰時，學生需評估滴入酸的滴數、理解指示劑變色範圍及其顯色狀況，才能達到成功調出5種顏色以上的結果。

圖1  各種指示劑的呈色結果：上方為以試管進行實驗，下方為以12孔盤進行實驗。

圖2 指示劑彩環：左圖為以量筒進行實驗，右圖為以試管進行實驗

（二）第七週：植物染

課程從Perkin合成苯胺紫開啟染料科學，人工合成與天然染料間的優劣，帶入天然染材的選擇。讓學生藉由生活中可取得的染材，以明礬為媒染劑，分別染天然纖維與人工合成纖維。植物染主要有四種染色法，染前媒染、染後媒染、染間媒染、多媒多染，課堂中採染後媒染，即煮染→媒染→水洗→晾乾（馬毓秀，2013），課程實驗流程如下：

1.      認識植物染的染材並進行熬煮

我們選用了黃褐色系的洋蔥皮、薑黃，紅色系的茜草、黃綠色系的福木葉、茶色系的茶葉、紫色系(加媒染劑後)的黑豆、紫甘藍進行植物染。由於各種植物色素含量差異甚大，很難有一定的比例；簡單來說，染材愈多、熬煮愈久，顏色愈深，相關用量列舉如表4。也因各項材料均需用乾布重換算所需用量，建議在前一週課堂上將須染色的棉布與聚酯纖維發給學生回家清洗、曬乾，除去布上的漿、漂白劑、螢光劑等雜質，再於實驗當天帶來。將染材與水依上述適當比例秤重後，即可進行熬煮，至少煮30分鐘。

表4 染材與染液用量估算表

2.      認識基本的染布技巧

在熬煮染材的等待時間，教師帶領認識各種折布方式，並利用夾染、綁染、絞染等技巧，學生自行設計擬染圖案，亦可在染液上色前，先塗上豆漿後吹乾，利用蛋白質來改變上色深淺，進而創造出不同的美感。設計處理完的棉布，即可放入染液中進行染布，至少煮30分鐘後加入明礬當媒染劑，再煮至少30分鐘後以清水沖洗晾乾。

3.      自行將染完的布加工做成品

回家後，每人各自設計不同的染布成品，課程成品如圖3。

本課程執行時須注意以下事項：（1）設計處理棉布時，若採用綁染，橡皮筋需綁緊圖案才會清晰；（2）明礬加入染液後，某些染液有明顯的顏色變化，教師可藉由此延伸廣義酸鹼概念；（3）染完的布必須完全晾乾，否則容易發霉。

圖3  學生染布作品

n  闖關活動（總結性評量）實施心得

通識化學的課程設計，預留約一個月左右的時間讓學生自主實驗，學生在討論期末研究主題之前，會重新思考本學期各項實驗的觀念及問題，主動和組員一起複習了一次課程。成果報告的形式，歷經過最初投影片簡報、海報展，到109學年的闖關、影片錄製，學生因需考量和觀眾的互動性、安全性及換場藥品器材的切換，需更謹慎評估各實驗執行難易度。

而運用期末闖關的關卡設計作為總結性評量，是個不錯的深化思考的方法之一。而學生第一週用評分規準給予別組闖關計劃書建議的過程中，熟悉評分的標準並欣賞別組的優點，對自己的活動計畫也會有幫助。學生從初稿、互評、同學教師給予建議、多次修正的過程，能優化自己的實驗設計。對教師而言，從學生的闖關主題設計中，也能發現與原本課程設計層面不同的部分，從而達到教學相長的目標。

■       結語

多元選修課程一開始的開發設計是辛苦的，因為大部分材料都不是課綱內實驗所需，所以，教師需從課前做功課規劃、試做修正、準備全班器材藥品…，但最忙亂的第一回經歷過，自己也成長許多，甚至能讓每個單位都延伸成一個探究的模組，而變成一學期的課程。

若能有一起努力共備、準備藥品器材、互相討論的同事，是可以讓課程不斷修正往前邁進的一大助力。而過程中，看見學生認真學習且每週開心滿足的神情，讓老師對課前課後的忙碌也能甘之如飴。

■       致謝

國立臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授、國立臺灣師範大學科學教育中心李哲迪教授，兩位教授對多元選修課程—通識化學課程評量規準開發給予的指導。

■       參考資料

教育部（2014）。十二年國民基本教育課程綱要總綱。臺北市：教育部。

教育部（2018）。 十二年國民基本教育課程綱要：國民中小學暨普通型高級中等學校自然科學領域。

馬毓秀（2013）。四季繽紛草木染。臺北市：遠流。

素養導向的化學課程設計：

多元選修課程—空氣汙染與PM_2.5測量

游珮均

新北市立新莊高級中學
[email protected]

■    前言

   空氣汙染日益嚴重，在課綱中對於自然界的永續發展有涵蓋空氣汙染對人體與生物的影響，為了讓學生能進一步認識2.5微米的懸浮微粒稱為細懸浮微粒(PM_2.5)，筆者設計一套實作課程模組。學生從資訊融入學習著手，利用行政院環保署的網站，藉由資料的收集來觀察生活中空氣汙染的濃度及分布，並製作校園空氣汙染地圖。另一方面，藉由自製的PM_2.5檢測裝置來測量燃燒樣品造成PM_2.5的濃度變化，模擬生活中的汙染源造成的影響。在課程最末，學生探討如何降低及防治空氣汙染，提出可行的方案，以期建立其公民意識，察覺出降低空氣污染是刻不容緩的。

■   課程設計

一、課程設計緣由

        天氣預報除了溫度及氣候外，竟也多了空氣汙染指標，臺灣的中部頻頻傳出紫爆的警示，大眾常以為PM_2.5來自焚香祭祀、抽煙、汽機車廢氣等，清大的李家維教授在科學人雜誌中也感慨PM_2.5對人體的危害，除了引發心血管疾病外，也可能導致阿茲海默症，舉凡生物無一幸免，呼籲大眾要正視問題，也表達對火力發電的關心(李家維, 2020；雪爾, 2020）。PM_2.5及空氣的汙染防治已然是生活的一部分，唯有建立全民的共識、身體力行，才能減少人類活動對地球的影響。

         在108課綱中（國家教育研究院，2019)，學習內容中的自然界中的永續發展提及「INf-II-5人類活動對環境造成影響」、「INf-II-7 水與空氣汙染會對生物產生影響」如附錄一所示。空氣汙染是臺灣的一種嚴重災害。在部定必修中，課程內容為環境汙染與防治，其中涵蓋空氣汙染如PM_2.5的危害。本課程設計希望能提升學生對PM_2.5的認識，建議可安排在多元選修課程中，進行4週的課程模組，希望能以實作的方式，讓學生重視環境的永續性，進以發揮公民道德力行減毒減廢的生活方式。

二、課程設計架構

（一）課程規畫：課程規畫如表1，4週8小時課程，適用於多元選修課程，課程採分組進行，約3至4位同學一組，以手機作為載具，課程進行時，帶著學生進行網頁資料搜尋，藉由小組討論完成學習單、實作及成果報告。

表1 四週課程規畫

1.第一週課程：空氣汙染介紹

（1）空氣汙染介紹：

a. 空氣汙染的介紹：向學生介紹空氣汙染的種類，以行政院環保署有三種分類，分別為總懸淨微粒、懸浮微粒、細懸浮微粒，最大的差異在於粒徑的直徑大小不同。

b.空氣汙染的影響：向學生介紹PM_2.5則是對人體影響果及各國製定的規範。除歐洲聯盟的規範外，臺灣的標準是高於英、美及世界衛生組織的規範(見表2及圖1)圖1：PM_2.5濃度對壽命的影響、PM_2.5對人體的影響 （圖片來源：https://group.dailyview.tw/article/detail/896?page=1）

表2 各國及世界組織PM_2.5濃度的規範 (資料來源: https://zh.wikipedia.org/wiki/懸浮粒子)

c. 空氣汙染的報導：課程中讓學生查詢相關的報導及資料，討論PM_2.5生成原因及分類，並思考生活中在何處會接觸到PM_2.5，如吸菸、焚香、燒金紙、汽機車排放廢氣等。值得注意的是，除了前述的來源外，臺灣的電力有近70%為火力發電，又以燃煤為最大宗，換句話說在舒服且便利的使用電力產品時，我們其實已加入PM_2.5 製造者之列。

（2）在地空氣品質監測：利用下列三個網站引導學生收集資料，觀察汙染物的變化趨勢，在學習單上讓學生建立自己生活環境的PM_2.5地圖。

a.行政院環保署空氣品質監測站網址 https://airtw.epa.gov.tw，網頁畫面詳見附錄二。

（a）六種汙染物的資料數據討論：利用行政院環保署空氣品質監測站可以查詢全台不同縣市即時或長期的空氣品質資料。目前監測的汙染物種類有六種，分別為PM_2.5 、PM₁₀ 、NO₂ 、SO₂ 、O₃ 、CO。以新莊區為例，如圖2所示，在新北市的地形圖中綠點為監測站的位置，右側區塊則為新莊區的空氣品質指標。

圖2：新北市新莊區空氣品質概況（圖片來源：https://airtw.epa.gov.tw/）

（b）長期及短期的資料探討：附錄二中，長期的空氣監測資料圖可以觀察到2011年至2020年各汙染物的濃度變化。每日每時PM_2.5濃度圖可以觀察到汙染物變化。

b. 環保署環境資料開放平台：https://data.epa.gov.tw 、空汙感測物聯網：https://wot.epa.gov.tw

圖3：環保署環境資料開放平台，中平國中PM_2.5監測數據及地圖（圖片來源：https://wot.epa.gov.tw/）

（a）結合民間團體及教育部計畫，部分校園裝設空氣監測盒子，在這兩個網頁可查詢到政府監測站以外的參考資料（如圖3所示）。

（b）使用地圖圖層及google map交叉比對，可觀察到區域活動對空氣品質的影響，例如工業區、商業區、住宅區等差異性。

（3）建議教學補充內容：老師們在做課程設計時，可增加監測儀器的認識，附錄三為粒狀污染物監測儀器的介紹，使學生瞭解儀器的測量範圍及解析度。

2.第二週課程：空氣檢測器組裝及實作一製作校園PM_2.5地圖

（1）課程進行方式：各組以PM_2.5檢測裝置的元件與工具組裝，組裝完成後，再將預備好的Arduino程式的隨身碟發給一組一個，引導學生在筆電中安裝Arduino程式，並解釋PM_2.5程式的涵數意義及操作介面，以自製的檢測裝置進行測量，並確定裝置可以成功執行。PM_2.5檢測裝置的元件與工具如附錄四。

圖4：PM_2.5檢測裝置的組裝線路圖

（2）PM_2.5檢測裝置如圖4，有兩種感測器。PM_2.5感測器，Sharp GP2Y1014AU0F，可感測PM_2.5濃度；MQ135，可感測氨氣、苯、酒精、氮氧化物、煙霧等。

（3）實作一製作校園PM_2.5地圖：將組裝好的PM_2.5檢測裝置作測試，以校園地圖標記數個地點，可以是操場、教室、活動中心等，如圖5。讓學生將組裝好的PM_2.5檢測裝置測量，在不同的時間點測量數值，取數值的平均值標示在地圖上。小組討論校園內PM_2.5濃度的分布位置與影響因素，例如：氣候、風速、交通位置等。由行政院環保署空氣品質監測站網址下載當天最近的觀測站資料，比較數值的差異。

圖5：校園PM_2.5地圖位置標示（圖片來源：https://www.google.com/maps/@25.0489244,121.444847,17.5z）

3.第三週課程：實作二燃燒樣品

（1）燃燒樣品實作：以自製的PM_2.5檢測裝置測量不同物質燃燒造成PM_2.5的濃度變化。

a.實驗設計與測量方式：由學生自己規劃實驗設計流程如圖6，給予各組相同的實驗器材，請學生決定樣品的種類、數量、燃燒樣品的方式、測量的位置、測量的時間等，實驗的流程如下圖7。操作實驗過程會產生有害氣體，建議配載活性碳口罩，並在抽風裝置下進行。

圖6：實驗流程圖

圖7：學生操作情形

b.數據處理與分析：

（a）數據處理使用的軟體為 excel，將Arduino收集的數據以橫軸為時間，縱軸為測得的實驗數據作圖，圖8為燃燒線香測得的MQ₁₃₅及PM_2.5數據圖。

圖8：實驗讀取數據畫面及燃燒線香測得的MQ₁₃₅及PM_2.5數據圖

（b）數據分析：引導學生進行數值分析。由於燃燒的樣品，如保鮮膜不易點燃，需製作樣品火種，即使用等重量的衛生紙包裹燃燒的樣品，在數據分析上，衛生紙的燃燒就可作為對照組，樟樹及保鮮膜則作為實驗組。對於PM_2.5的數據，由於空氣中即存在PM_2.5的背景值，可引導學生如何扣除背景值來進行分析（見圖9）。

圖9：燃燒樟樹、衛生紙、保鮮膜測得的MQ₁₃₅及PM_2.5數據圖

（c）背景值扣除參考公式：x100%

4.第四週課程：提出結論與成果報告

        如圖10所示。依小組在第三週的實驗設計將實作的結果整理、製作成果報告。最後，請小組討論如何從自身做起提出降低空氣汙染的建議，並請老師總結各組的結果。

圖10：學生報告作品及老師講評的上課情形

■     結語

課程設計中，將資訊融入教學，以行政院環境保護署的數據及自製的裝置來進行實作，使學生能就PM_2.5有進一步的認識，並瞭解不同的物質在燃燒的過程對空氣汙染的影響。除了吸煙、焚香、燒金紙、汽機車排放廢氣，乃至於火力發電等，垃圾焚化處理的方式是否也要作為積極性對空氣污染防制的處理。

另外，如圖11所示，在科學人雜誌提及：「美國黑人及拉丁裔平均接觸到的懸浮微粒含量比白人多，但他們較少消費會製造這類污染的商品與服務。」 (湯普森，2019）。若要進行跨科議題教學，可以協同公民老師以空氣汙染防治法、種族的不平等現象等方面來進行討論及思辯。PM_2.5雖然是空氣污染物的一種，但其背後涵蓋的議題是身為地球的公民需要嚴重去正視。                      

圖11：不同種族暴露在空氣汙染中的程度vs.造成空氣汙染的程度圖

（圖片來源：https://sakb.ylib.com/article/201907.9226） 

■   參考資料

李家維（2020）。PM_2.5，成仙或失智？科學人雜誌，222 。引自https://sakb.ylib.com/article/202008.9681

雪爾（2020）。心智的隱形殺手：PM_2.5。科學人雜誌，222 。引自https://sakb.ylib.com/article/202008.9698

國家教育研究院（2019）。十二年國民基本教育自然科學領域課程手冊。檢索日期：2021年11月25日。引自https://www.naer.edu.tw/PageSyllabus?fid=52

湯普森（2019）。空氣不平等。科學人雜誌，209 。引自https://sakb.ylib.com/article/201907.9226

懸浮微粒（2021年10月3日）。中文維基百科。檢索日期：2021年11月22日。引自https://zh.wikipedia.org/wiki/懸浮粒子

■   附錄

附錄一  十二年國教化學科領綱項目

附錄二 行政院環境保護署空氣品質監測網

附錄三 粒狀汙染物監測儀器介紹

附錄四 PM_2.5檢測裝置的元件與工具

素養導向的化學課程設計：

跨領域多元選修：保養品製作與商品設計

鍾曉蘭^1、2、陳勇男¹

新北市立新北高中¹、新北市化學課程發展中心執秘²
[email protected]

n  前言

本課程最初的形式是科學體驗活動，在學校高一的課程中談到界面活性劑時，融入化學課堂的實作活動，讓學生自製洗手精（鍾曉蘭，2014）與簡易身體乳（鍾曉蘭，2015），學生在化學課學會製作過程後，筆者帶領學生在2011年五月七日在北市科學教育館的營隊中擔任科學志工（圖1，引自鍾曉蘭，2014），2012年起在新北高中的校慶舉辦的科學實作體驗活動，讓學校師生、老師們的孩子與家長體驗自製保養品的樂趣。

圖1  2011年五月七日在北市科學教育館舉辦的研習營（引自鍾曉蘭，2014）

（照片由蔡孟哲拍攝及提供，計畫補助單位為科技部，由國立台灣師大、中國化學會和教育部社教司共同舉辦）

n  跨領域實作課程的發展歷程

    幾年前，筆者想到開發一系列生活化學的相關課程，讓學生從生活化學提升學習動機，從中學習科學新知、科學技能與解決問題的能力，學習過程中瞭解學習化學可能的未來發展（例如：食品營養、香妝學系、材料科學等），進一步融入商品設計，以培養學生的美感素養，課程教學目標見圖2。

圖2  本課程教學目標

    本課程發展主要分三階段，參見圖3。課程發展之初，是以社團型式試行保養品實作活動，並發展表現評量的類型與評分規準；階段二則持續擴展課程的面向，與美術老師協同教學，融入商品設計，試行一學分的跨領域實作課程；階段三則是新課綱的正式二學分跨領域多元選修課程。

圖3  本課程發展分三階段進行

由於自製體驗的活動或課程使用的經費頗多，每學年至少需要2萬元以上的材料費，一般學校的常態性經費不足，於是筆者與學校的兩位夥伴（謝進生主任與彭立浩老師）一起合作，申請103學年度科教專案「開發生活化學課程、教材、活動與評量」，以行動研究的模式，進行課程設計與試行。課程發展最初是成立社團以試行實作與評量，目的是設置材料箱、實作活動、學習單、學習問卷及評分規準（鍾曉蘭、彭立浩及謝進生，2015）。

完成階段一相關實作課程的規劃與初步的社團試行後，筆者有感於若課程只進行保養品製作，學生的學習僅僅培養實作能力，於是與本校美術老師陳勇男（本文第二作者）合作開發跨領域課程—保養品製作與商品設計，先舉辦兩場教師工作坊，試行其中幾項自製品的製作與商品設計，後續在學校的多元選修課程先試行一學分的實作課程，課程主要目標是引導學生設計具有挑戰性的實作成品，並從商品設計中培養學生美感素養。由於是試行時採每週一節課，筆者發現時間太趕，對於科學或設計資料查詢時間不夠，於是在108課綱正式上路後，改為在高二開設一學期二學分的跨領域的多元選修。三階段相關的活動或課程的內容，於後續文章中詳細說明。

一、從社團（美妍社）培養學生的實作能力

(一)課程設計

以生活中的清潔、保養品篇為例，說明課程實施的情形，詳見表1。由於尚未開設正式的課程，本文第一作者特別跟學校申請開設新社團—美研社，讓參與社團學生能藉由DIY以社團實作、挑戰活動與小組發表活動提升學生對於生活中相關化學知識與技能的學習興趣與動機，上學期社團活動共計6次（12節課），共製作近十幾項保養與清潔用品（圖4）。最後一次社團活動則為小組挑戰與小組發表活動，讓各小組學生自行設計一系列的保養品，並製作產品海報與製作流程，說明其設計理念。下學期則進行四次社團活動（8節課），學生們自行參考書籍，製作護手霜、隔離防曬霜、潔顏慕絲與冷作型手工皂等。

圖4  社團學生作品

表1  生活中的清潔、保養品篇次主題、相關活動與評量方式（22節課）

(二)小組活動發表

小組發表活動由參與研究的兩位老師擔任評審，評分規準見如表2，六組學生在設計理念、整體性、產品設計、小組合作與發表情形五個評分項目表現較佳，但在產品創新方面創意稍差一些。第三組的產品設計與成果展現最令老師與同學們讚賞，不僅產品整體香味、色澤一致，外觀設計典雅而柔和，產品品質亦是六組中最佳的（圖5）。

圖5 美妍社期末小組發表：第三組作品與海報

表2 小組發表的評量規準表（單位：分，每項最高10分）

(三)學習問卷分析

學習問卷（內容參見附錄一）主要請上學期參加美妍社的12位學生針對八個項目就四個面向（幫助概念理解、使得學習有趣、提升解決問題能力與增進實驗技能）進行評價，分析結果如下圖6。將學生意見轉成數字（非常同意:5分、同意:4分、普通:3分、不同意:1分、非常不同意:0分）以比較學生對各活動的評價。質性評語的部份（參見附錄二）請學生針對整個社團提出感想，做為未來修改未來課程的依據。

「在參加美研社之前，我認為學習化學是很有趣的」平均分數為3.5，然而「在參加美研社之後，我認為學習化學是很有趣的」平均分數則提升為4.4，顯示12位學生經過美研社活動後對化學的學習興趣大幅度提升。

另一方面學生對於「在參加美研社之前，我認為我的實驗能力不錯」平均分數為3.3，然而「在參加美研社之後，我認為我的實驗能力不錯」平均分數提升為4.3，同意度雖然有提升，卻也表示即使經過美研社的活動，部分的學生評估自己的實驗能力雖有進步仍覺得有些不足。

圖6  學生對於各種保養品製作的評價

(四)社團試行的成果及反思

1.      研究成果

以社團實作、挑戰活動、校慶實作活動、科學營隊、課堂實作與小組發表活動提升學生對於生活中相關化學知識與技能的學習興趣與動機。藉由動手做與小組發表的歷程讓學生主動學習與從事實作活動，不僅可以促進學生對於美妝品DIY的瞭解，也提升學生設計、實作與口頭發表的能力。

2. 反思

   學生對於參與美研社能提生問題解決能力的同意度較低，未來的社團活動將改進此部分，讓學生多發展解決問題的能力。日後進行實作活動，可採小型競賽或挑戰活動，讓學生發展解決問題的能力。學生在參與美研社的實作活動，確實能提升學生實作與科學技能，但科學新知的提升仍有待加強。日後進行實作活動前與後，教師可與學生討論製作原理、各成分的功用與限制，以提升學生科學知識。

二、發展跨領域的多元選修課程：一學分試行課程

    經過科教專案研究之後，筆者進一步跟美術老師陳永男老師合作，藉由新北市化學課發中心辦理跨領域的課程設計的工作坊，一方面參與研習的化學老師學習基本的保養品製作，另一方面學習商品設計的實作（詳見圖7），期望老師們能學習設計跨領域的實作課程。

在107學年度，筆者與陳永男老師共同發展「保養品製作與商品設計」的一學分的多元選修（分兩個班級），進行協同教學，一週由化學老師帶領學生自製保養品，隔週則由美術老師引導學生進行包裝設計（詳見圖8）。學生每週一節課的實作，整學期完成許多單項的產品，學生實作過程中，學習興趣與動機高，但科學新知的提升仍有待加強。

圖7 教師工作坊—參與老師進行保養品製作與設計

圖8 一學分多元選修的試行課程—選課學生進行保養品製作與設計

二、發展跨領域的多元選修課程：二學分正式課程

    108課綱實施以後，筆者規劃「保養品製作與商品設計」為高二上學期的多元選修課程，選修學生為各類組均可選修，鼓勵學生對於商品設計、工業設計與香妝系有興趣的學生，選修此課程作為基礎的實作課程，亦能幫助學生製作學習歷程檔案。師資來源採校內跨科協同教學（化學科+美術科），課程中與課綱核心素養有關的項目及學習目標參見附錄三課程規畫表。

    在課程安排上，相同於試行課程為一週保養品製作、下一週商品設計，除了每週一節課延長成二節課之外，最大的差別是大幅度減少保養品製作的數量，僅完成6項成品，將空出的時間放在科學知識（如成分、結構等）或原料的功能與適用條件（如乳化劑、基礎油、玻尿酸、花水及萃取液等），讓學生知其所以然，免得學生忙著做很多產品，卻不知其中原理或功能。

    最大的改變是將後五週進行小組整體產品設計（附錄四）、產品實作、包裝設計、產品廣告設計與商品發表會，目前已有學生海報（見圖9）與商品盒的成品，學生的產出多元而精緻。

圖9 學生小組商品發表會宣傳海報

 n  結語

    目前兩學分多元選修的正式課程已於本校連續實施兩年，雖然第二年選修人數略有下降，但學生在學習過程中的表現卻越來越出色，於11月初還進行大學端入校公開觀課，設計系的教授觀看本課程時，覺得高中的多元選修非常實用且有助於學生未來職涯的探索，並且鼓勵本課程的商品發表會應邀請家長與其他老師一起觀賞學生們一學期的學習成果，更有助於學生的表達與分享能力，並且讓這門有趣又實用的課程廣為師生或家長們熟知。

n  參考資料

鍾曉蘭（2014）。個人化的保養品──DIY樂趣多。臺灣化學教育電子期刊，2014年5月。網址：http://chemed.chemistry.org.tw/?p=934

鍾曉蘭（2015）。自製簡易的身體乳液。臺灣化學教育電子期刊，2015年1月。網址：http://chemed.chemistry.org.tw/?p=4025

鍾曉蘭、謝進生及彭立浩（2015）。開發生活化學課程、教材、活動與評量。教育部103學年度科教專案結案報告（未出版）。

[附錄一~三]

學生科學新聞—青少年探索科學的酷網站

郭世文*¹、吳淑華¹、李雪琳²

¹國立科學工藝博物館；²自由工作者
*[email protected]

n  前言

    美國科學與公眾協會(Society for Science & the Public)是一個非營利機構，致力於發展科學、技術、工程、數學(Science, Technology, Engineering, Mathematics, STEM)的教育與研究，提升公眾的科學素養、促進科學對人類進步的重要作用的理解與欣賞。協會透過發行線上出版品，及辦理世界頂尖的科學教育競賽，提供社會大眾科學資訊、教育及啟發。

美國科學協會舉辦的國際科學與工程博覽會(International Science and Engineering Fair, ISEF)是目前全世界規模最大的中學生科學競賽，每年吸引來自75個以上國家，超過1,700名青少年科學家在此進行激烈的角逐及交流；2019年博覽會活動中，臺灣學生亦在競賽中展現豐碩成果，囊括7項大會獎及4項特別獎。

此外，協會擁有二款知名的免費線上出版品，分別為「科學新聞(Science News)，網址：https://www.sciencenews.org/」和「學生科學新聞(Science News for Students)，網址：https://www.sciencenewsforstudents.org/」，這二款定期發行出版品引用相同研究出處的科學新聞，通常由同一位記者撰稿；科學新聞採用較多術語及較複雜的句子結構，適合成人閱讀；學生科學新聞則以較簡單的字彙及較短的文章呈現，適合青少年及兒童閱讀。

學生科學新聞的發行目標是提供9至14歲青少年所能理解的科學文章，因此文章的篇幅較短，所採用的字彙與句子結構也比較容易，十分適合作為我國中學生科學、英文教學的補充教材。以下將進一步介紹學生科學新聞的網站結構、文章內容，提供教師及學生參考運用。

n  網站架構

「學生科學新聞」每日刊載一則短篇「新聞故事(News Story)」，每週刊載一則長篇「專題報導(Features)」。報導的主題囊括地球(環境、氣候、海洋、農業)、人類(健康與醫學、心理學、考古學)、生活(動物、腦、植物、化石、生態系統、微生物、遺傳學)、物理(材料科學)、化學、數學、科技(資訊)、太空(行星)、科學與社會等。皆由經驗豐富的科學記者將最新研究發展的論文改寫成為青少年可以理解的文章，目前已累積超過5,400則科學故事，儼然形成一座小型的科學新知資料庫(Science News for Students, n.d.)。

除了定期出版的最新文章，也可以透過系統分類連結進一步探索；從網頁上方「所有主題(all topic)」往下點選，即出現各種主題分類，可查找有興趣的主題文章。每篇文章均標示「原始出處(original research)」，並提供「註解(explainer)」、「核心詞(power words)」，及「延伸閱讀(further readings)」等資訊(呈現架構如圖1)，系統也為文章裡的關鍵字設定超連結，在閱讀文章的過程中，點選超連結即可翻找出與關鍵字相關的歷史文章。

圖1 網站架構

此外，網站上還發布其他專題，如：「實驗(experiments)」、「酷工作(cool jobs)」、「分析這個(analyze this)」、「技術小說(technically fiction)」等，展現科學的實際運作方式、科學家的工作，及如何展開科學研究工作等內容，以協助家長及教育工作者用來規劃課程，啟發學生研究科學的興趣。

n  文章範例 — 以「貽貝」為開端的研究

如前文所述，每日刊載的新聞故事篇幅較短，字數通常為350至800字，內容側重單一研究進展。而每週四出版的專題報導篇幅較長，字數約1,500至2,400字，以特定主題，綜合多位科學家的研究，進行更廣泛多元的報導。本文經學生科學新聞同意，從網站中挑選二篇以「貽貝」為靈感來源的科學報導 ，重點摘要翻譯為中文，分別為刊載於2021年8月18日的新聞故事「將小型行走機器人變身為蜘蛛人的新型膠水」和刊載於2013年12月6日的專題報導「模仿貽貝的黏著力」。前者由記者Shi En Kim報導，引用中國科學家J. Huang等人發表於機器人科學期刊的Electrically programmable adhesive hydrogels for climbing robots論文；後者則由記者Sid Perkins報導三位科學家J. Herbert Waite、Phillip Messersmith、Emily Carrington的研究成果。

n   新聞故事–將小型行走機器人變身蜘蛛人的新型膠水 (原文網址：https://reurl.cc/6DZlvd)

貽貝是一種生活在海洋中的雙殼軟體動物，成年後一生都在同一個地方扎根，無論海浪有多大，貽貝都能牢牢地抓住海洋中的岩石。科學家發現，貽貝會分泌一種膠狀蛋白質，當中含有一種天然聚合物–兒茶酚(catechol)，這種聚合物可以非常牢固地與所有類型的表面材質結合。

中國的兩位高分子科學家Yuan 和Dai從貽貝獲得靈感，發明了一種新型水凝膠，將其填充在機器人的腳底，切換電極使水凝膠變成「黏」或「不黏」的狀態，進而控制機器人像蜘蛛人一樣地自由攀爬。他們在水凝膠裡面加入兒茶酚，以及另一種用來障蔽兒茶酚的非黏性分子，然後利用電池的正極與負極控制水凝膠成為酸性或鹼性，再進一步控制兒茶酚的作用。當電池為負極時，發生化學反應釋放出氫氧根離子(OH^–)，使水凝膠變成酸性，酸性環境將使非黏性分子脫落，露出兒茶酚基物質，使得水凝膠具有黏性。當電池為正極時，氫氧根離子用盡，水凝膠變成鹼性，非黏性分子在鹼性環境中彈回，遮蔽了兒茶酚使得水凝膠失去黏性。如果將機器人腳底填充水凝膠的墊子視為鞋子，只要控制每支鞋底的電極，便能決定攀爬的腳是黏住還是鬆開。(改寫自Kim, 2021)

網站中的每一則新聞故事，都附帶了註解、核心詞，和延伸閱讀。在「小型機器人變身蜘蛛人的新型膠水」文章的下方，提出了「甚麼是酸和鹼？」、「何謂電極？」兩個註解，連結之後可以進一步學習所涵蓋的相關科學概念；此外，為減少青少年讀者的閱讀障礙，在每則新聞故事下方列出許多文章中的核心詞，針對可能造成閱讀困難的專有名詞或術語加以定義，本篇文章有39個核心詞，包括 ：acidic(酸性)、alkaline(鹼性)、battery(電池)、catechol(兒茶酚)、electric field(電場)、electrode(電極)、hydrogel(水凝膠)、hydroxide ion(氫氧根離子)、protein(蛋白質)、robot(機器人)……等。隨著發行的文章數量越來越多，幾乎每天都會添加新詞彙，目前網站已累積4,500多個與科學、技術、工程和數學領域相關的詞彙。此外，本文章並提供三篇延伸閱讀 ，如：「和蜘蛛人一樣善於攀爬的超級吸力機器人(by Carolyn Wilke)」;「模仿壁虎的腳抓取太空垃圾的機器人(by Lisa Grossman)」；「酷工作：廣闊的機器人世界(by Roberta Kwok)」等。

n   專題報導–模仿貽貝的黏著力(原文網址：https://reurl.cc/Mk0dOK )

“貽貝教研究人員製作包紮傷口用的防水強力膠，甚至比縫線還好用！”

加州大學的分子生物學家J. Herbert Waite觀察到，貽貝透過自體製造的纖維及黏液，能將自己固定在堅硬的岩石上，他發現貽貝纖維的彈性比人造纖維高出七倍，而其所分泌的黏液無論在鹽份高的海水或淡水等潮濕的環境下，都能維持其強有力的黏性；在貽貝的纖維中他發現了有趣的成分，稱為貽貝足蛋白(mussel foot proteins, MFP)，並將不同的蛋白質物質給予各種編號，經過實驗發現，不同的貽貝足蛋白有不同的鏈結方式及功能。

這樣的發現吸引了材料科學家的注意，想要用來設計新的黏膠。Phillip Messersmith是一位生物醫學工程師，他希望能從貽貝身上獲得啟發，發明出可以運用於醫學的特殊黏著劑，這種黏著劑可以在潮濕、含有鹽份(例如血液)的環境中發揮作用，或是能夠黏附在各種材料上面，如身體組織(肉、骨頭)或人造材料(塑膠、鋼)。這種膠水將可以應用在外科手術中，例如：將人造髖關節連接腿骨，或是將牙套黏在牙齒上，或是用來黏合人體的組織傷口。Messersmith用懷孕的兔子進行實驗，他將兔子胎兒外的胎膜切開一個小洞，一部分的兔子讓牠自行癒合，如果胎膜沒有癒合胎兒則會受到感染，另一部分則用貽貝黏合劑將一塊組織黏在胎膜的切口上，實驗結果，自行癒合的兔子胎兒僅只有35%沒有受到感染而存活下來，使用貽貝黏合劑的兔子胎兒則有80%的存活率。Messersmith表示，未來還需要發展能將黏著劑送到體內傷口的方法。

生物學家Emily Carrington發現貽貝的纖維會磨損斷裂，大約2-3週或2-3個月就需要重新生長更換新的纖維，而纖維的耐用性，與溫度和海水的酸鹼性有關，溫度越高、海水的酸度越大，貽貝纖維的耐用性及黏著度會跟著下降。這就意味著當地球暖化、人們製造過多的溫室氣體，都將導致海水溫度升高及海水酸化，而使得貽貝無法有效地附著在岩石上，那麼大片的貽貝可能會被沖走，這將為沿海生態系統帶來巨大變化，例如，可能因此引入大量的藻類或其他入侵物種。(改寫自Perkins, 2013)

本篇文章下方同樣提供了關於acid(酸)、acidification(酸化)、carbon dioxide(二氧化碳)、global warming(全球暖化)、greenhouse effect(溫室效應)、greenhouse gas(溫室氣體)、industrial revolution(工業革命)…等11個核心詞，以及關於「海洋酸化」的註解，方便師生延伸探索學習。

n  結語

課堂中的科學教育往往強調教授正確的科學知識與發展理論，卻忽略了科學發展中最重要的「解釋證據」過程，學生也缺少對具有爭議性的科技議題進行批判性思考和討論的機會(黃俊儒，2017；Norris
& Phillips, 1994)；若能將科學新聞融入科學課程的教學，使課程與現實生活產生連結，讓學生將所學的科學知識實際應用於生活中，相信更能提升學習科學的興趣，進一步達到科學教育的目標(蔡佩穎、張文華、林陳涌、張惠博，2013；McClune & Jarman, 2010)。本文所介紹的學生科學新聞網站，由專業科學記者報導最新的科學研究發展，分類縝密並提供廣泛的資訊連結，觸角多元，非常適合作為科學課程的補充教材；它雖然是一個英文網站，但使用精準、淺白而簡短的詞彙，並補充「核心詞」和「註解」進一步介紹專有名詞，建議科學教師們可配合教學主題選取合適的文章，作為學生的課後閱讀作業，並且帶領學生報告討論，應有助於提升學生的科學素養、閱讀素養及英文素養，對於國內積極推動的雙語教育之實踐，也會有所助益。

此外，也建議國內的科學博物館與美國科學與公眾協會合作，在寒暑假辦理科學報導的英文工作營，選取合適的公眾議題，讓學生從科學新聞網站的報導蒐尋合適的素材，邀請科學記者指導學生判讀、引用、報導科學知識的方法；如此更能落實108課綱所強調的科學素養及跨領域學習的概念。

n   參考資料

黃俊儒(2017)。以通識教育型塑公民社會–科學新聞識讀課程為例。課程與教學季刊，20(1)，45-72。

蔡佩穎、張文華、林雅慧、張惠博(2012)。初探論證科學新聞對七年級學生生物學習之效益。中等教育，63(1)，13-37。

Kim, S. E. (August18, 2021). New glue offers to turn any small walking robot into Spider-Man. Science News for Students.Retrieved October 31, 2021, from https://reurl.cc/6DZlvd

McClune, B., & Jarman, R. (2010). Critical reading of science-based news reports: Establishing a knowledge, skills and attitudes framework. International Journal of Science Education, 32(6), 727-752.

Norris, S. P., & Phillips, L. M. (1994).Interpreting pragmatic meaning when reading popular reports of science. Journal of Research in Science Teaching, 31(9), 947-967.

Perkins, S. (December6, 2013). Mimicking mussels’ muscle. Science News for Students. Retrieved October 31, 2021, from https://reurl.cc/Mk0dOK

Science News for Students. (n.d.). Retrieved October 31, 2021, from https://www.sciencenewsforstudents.org/

三級警戒下的線上探究與實作：

“線在”我們一起－Meet
in Gather Town

陳維倫

新北市立錦和高中
[email protected]

■前言

全球受COVID-19疫情肆虐的影響，各種習以為常的生活皆受到不小的影響，在教育現場，也因為那一日的消息，出現了重大的轉變……。從2020年越趨嚴重的疫情，各級學校都陸續有相關因應停課的配套與措施，就在安然度過2020年後，新學期開始一段時間，臺灣疫情增溫，真正的遇到首次學期中的停課：「教育部110年5月18日宣布自5月19日起至5月28日全國各級學校及公私立幼兒園停止到校上課」。雖有萬全準備，但不免擔心了起來，「探究與實作」課程進行了一半，這非常需要動手做的課程，臨到遙遙無期的停課與線上教學，該怎麼辦？孩子們雖然已幾近完成實驗，但之後的實驗報告該怎麼辦？危機就是契機，讓我們第一次運用了非實體的方式執行「探究與實作」，一場有趣又新奇的課程就此展開……。

n  課程，錦好

   自然科學探究與實作首見於108課綱，是一個深具特色的課程，其學習成果，亦是高中學習歷程重要的部分，很多大學在招生選才時會特別重視和採計，111年申請入學招生計有68所大學院校、2195個學系（組）參加，其中617個校系（28.1%），採計自然科探究與實作（大學招生委員會聯合會，無日期），學習內容著重於發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享四個探究過程（教育部，2018）。在課程的安排上，我們亦著重這樣的課程安排，讓孩子們能建立起相關的素養與能力。

一、規劃

    疫情爆發前，課程已經進入規劃與研究階段，有了上學期建立起的默契與熱情，同學們十分認真與積極的做著實驗，收集數據，而課程安排上，恰逢第二次段考，以及段考後的畢業旅行，因此將數據分析、論證與建模、表達與分享的課程安排至畢業旅行後進行，也與孩子約定，這次的期末研究成果報告要用實體研討會的形式進行。

    孩子們從未有過實體研討會的經驗，這次舉辦的規劃是以調課的方式，利用一個週五的半天（本校週五第一、二節為班週會，且第三節多排課給班導師），授課的4個班級在學校大禮堂實體報告，並請各班邀請班導師、各任課老師，我與協同教學的老師也一併邀請校內的主任、組長、自然科教師（含探究實作教師）、校外的教師夥伴、已畢業的校友（大三、大二、大一）參與本次實體成果發表。

二、預料之外

    高二同學甫結束快樂的畢業旅行，返回台北後的第一個上課日，一場記者會，一紙公文，到來的可能是台灣教育史上第一次因為疫情在學期中的停課，雖然，在疫情爆發的2020，我們都已經有了心理準備與因應方案，但是，這突如其來的狀況，仍讓人措手不及，打亂了原本的課程安排。

    僅剩的一天停課部署，原先已建立的班級LINE群組發揮了聯繫功能。成立Google Classroom 授課群組是當天最即時的處置，並立即與教學的夥伴商討因應之策，思索遙遙無期的復課狀態，該怎麼讓這實作甚是重要的課程進行下去。

三、軍來將敵

    課程已進行一半，實驗數據多數組別已收齊，課程無法用實體的方式繼續，我們選擇用即時線上的方式授課，拜科技之賜，Google Meet讓這樣的授課能夠進行，為了疫情購買的視訊鏡頭派上用場，不受疫情與場地限制，進行無遠弗屆的「探究與實作」教學：

（一）線上協同教學

1.與教學夥伴利用Google Meet進行每次的課程安排、課後的修正調整、討論與交流意見。課程進行方式，由本文作者主講與主持，講授課程和控制時程進度，而Google Meet的對話框中的對談與點名，則由協同教師為主。因此，由我開啟Google Meet，每次上課將連結網址與登入密碼於上課前20分鐘透過LINE班級群組向同學宣布，每次皆有錄影，並上傳YouTube與學校的線上教學平台，作為缺課同學補課的管道。

2.授課方式是以講授和線上互動為主，同時將投影片、影片、學習單分享呈現；課後作業，則利用Google Classroom出題與繳交。停課後，利用這樣的方式安排了變異數分析、報告演示、Gather Town平台練習、成果發表預演、成果發表等課程。

（二）To give a presentation or not, that is the question

1.上學期的期末報告，已經讓孩子們以一個班級為單位，著正式服裝，邀請導師、任課老師、組長、主任們，正式的、慎重的實體期末報告；這學期初，訂定了一個更高標準與規格的期末報告模式，將參與人數拉大至授課的三個班級（兩個社會組、一個自然組），以論壇的規格辦理，讓孩子們嘗試人生中第一次的實體研究成果發表，與教學夥伴討論了許久，預計利用調課的方式，利用一個半天，在學校的大禮堂，三個班總共36組（表1），以題目的共通性分三大場次，場次與場次間共有兩次的中場交流時間（見圖1），孩子們還需做出海報，設立攤位，在這個時間和與會的同學、師長交流，並著手規劃研討會常見茶會形式的餐點。

表1 分組表