臺灣化學教育

2015亞洲化學教育國際研討會：
中學教師論文發表與交流心得

鐘建坪

新北市立錦和高級中學國中部
hexaphyrins@yahoo.com.tw 

目前校園中的成員交流區分多種型態，若以地理環境可區分國際性的不同國家、全國的各縣市以及區域內跨校與校內社團交流，若是依據成員屬性可區分為教師與學生，若再依據年齡可再細分成小學、國中、高中、大學與研究所的交流活動。目前進行的交流活動型態非常多元，其中屬於學生且從區域性到國際性的活動有科展競賽、社團交流與志工服務、屬於中學教師多半是各種研習參訪交流，而學術研討會多半屬於大學教授與研究員的國際性交流活動。報告指出培養學生的國際觀應從不同層級逐步進展與推廣，讓學生與教師能從中獲取更多元與廣泛的視野（教育部，2011）。雖然目前校園中不同層級的成員各自具有國際與國內的交流機會，然而缺少的是不同層級之間成員的互動交流。本文嘗試說明一個學術與實務性整合並且涵蓋大學教授、中學教師與高中學生的學術交流研討會活動—亞洲化學教育研討會（Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators），並以筆者實際進行口頭報告的經驗以及帶領科展學生實際在不同國家學者、教師及學生中做報告之心得分享。

n  研討會簡介

亞洲化學教育研討會的發想始於國際純粹化學與應用化學聯盟（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）的三位化學教育委員會委員，包括韓國的Choon H. Do教授、日本的Masato M. Ito教授以及臺灣的邱美虹教授，在2004年的國際化學教育研討會（International Conference on Chemical Education）倡議亞洲化學教育研討會。第一屆（2006年）在韓國首爾舉辦，第二屆（2007年）在臺灣臺北舉辦，之後每兩年舉辦一次，至今（2015年）已經辦理6屆，其主旨為促進亞洲各國化學教育工作者之交流，並交換各國實際推動化學教育之策略與方法，以及具體成效的分享。

筆者第一次參加是在臺灣屏東舉辦的第五屆會議（2013年），當時即感受到研討會的主題多元化，不僅強調理論也著重在實務面向的討論，也對其他國家學校的主題報告相當感到興趣。有幸地，筆者今年能夠獲得邱美虹教授推薦擔任臺灣的教師代表，參加在日本東京舉辦第六屆研討議。此次研討會論文報告主要在7/29至7/30兩日舉辦，7/31為到高中校園的高中化學教學觀摩以及各國高中生間的科展研究海報交流。此次研討會的主題包括學生概念與概念改變、教學策略、生活中的化學與對化學的態度、實驗室活動與科展主題的展示與分享以及課程與教科書的展示等，相對應的活動有主題演講、口頭與壁報論文發表、工作坊以及高中學生的特殊活動等（活動型態請見圖1至2，議會流程請詳見註1）。

 

圖1：大會開幕圖（左），壁報論文展示（右）

不同於其他僅以學術交流為主的研討會，亞洲化學教育研討會除了學術交流之外亦設置中學教師與學生的交流活動。為了增進學生國際視野，筆者今年帶著自己任職學校所指導的科展高三學生潘建彰同學一起參加此次研討會。潘同學參與研討會的活動包括開幕當天的科展作品的口頭發表和第三天的學校參訪海報展示，其餘時間可自行選擇參與壁報論文討論與工作坊的動手做活動。筆者除了協助學生口頭與壁報論文的發表之外，自己也發表一篇口頭論文和一篇壁報論文，期許自己能帶著學生共同成長與擴展國際視野。

 

圖2：動手操作工作坊

n  發表論文與相關提問

今年筆者以模型本位合作學習教學策略為主軸進行口頭報告，題目：Students’ Engagement with Blended Model-based Collaborative Learning in a SPOC Environment: The Impact of Concept and Spending Time in Learning，主要探索教師以選擇課程內容影片的方式，讓學生直接在課堂上進行觀看影片、討論影片內容以及小組互動深化學生的概念學習。

研究以準實驗設計進行，其中一組為實驗組以模型本位合作學習教學模式進行教學，另外一組為對照組以傳統講述學為主。模型本位合作學習教學模式主要整併建模教學與萃取合作學習的精隨，以強化合作學習的教學本質。讓其教學策略不僅做為學生合作學習的使用，更是引導學生心智模型的逐步建構（關於模型本位合作學習教學模式請詳見鐘建坪，2014a、b）。

研究動機來自於免費線上課程的使用經驗，筆者曾透過Edx、Coursera學習教育與教育科技相關的課程，而經由Kahn Academacy學習化學領域相關知識。鑒於國內均一教育平台的內容提升，並希望學生能夠有機會進行線上學習以利未來的線上自主學習環境，因此筆者在高一基礎化學的課堂上即帶領學生運用均一教育平台的線上課程進行學習。經由文獻知悉，傳統線上課程的學習模式多數是自主性高且動機強烈者所進行的非正式課程（informal education）的學習，而正式課程（formal education）要納入這些線上課程需要改進線上課程的完成率低和缺少即時回饋機制的問題。有鑒於此，筆者即採用小型私人開放式課程的模式（Small Private Open Courses, SPOCs）以探討在此環境下以模型本位合作學習教學模式進行教學的學習成效。

研究顯示學生在經過教學之後，各組學生的學習成就皆有顯著性的提升。而實驗組學生在後測概念問卷的平衡反應方程式、理想化的化學劑量、限量試劑的化學劑量以及總分四個部分顯著優於對照組。此結果表示傳統講述與模型本位合作學習教學模式皆能夠促進學生概念學習，然而後者的效果更亦顯著。主要的原因來自於教師基於建模歷程在合作學習教學中逐步協助學生建立、修正以及重建他們的概念模型，而非傳統講述教學只要求不斷地練習。

筆者報告完畢之後，與會者提問的問題主要有(1)如何區辨大規模網路免費公開課程（Massive Open Online Courses, MOOCs）與SPOCs課程，以及(2)模型本位合作學習教學模式的時間分配。首先(1)MOOCs與SPOCs課程的主要差別在於是否能夠依據教師與學生實際需求而規劃的課程，因為MOOCs強調是能夠提供大量學習者進行學習，但是這些課程並非皆能夠完全符合中小學課室教學的實際需求，因此教師選擇適切的影片讓學生在家或是在課室中直接觀看即是SPOCs課程，而SPOCs課程可以增加課程的完成率、讓學生能夠獲得即時回饋並且能夠呼應課綱的內容。接著(2)在模型本位合作學習教學模式的時間分配上主要依據3個成分，亦即教學、討論以及表揚。一堂課中教學部分在此即由線上課程影片取代教師的直接教學，學生觀看設定好的影片約略10-15分鐘，此時教師的任務即是巡邏輔助不能操作工具或是無法專心觀看的學生，當學生按照自己的學習步調觀看完影片之後即需要回答設定的基礎題。接著進入討論部分，此部分約莫20-25分鐘，不僅讓學生討論基礎題，並且需要完成進階題，達到概念改變的目的。最後表揚的部分約莫5-10分鐘，抽籤或是讓學生自願上台說明解題歷程與原理機制，藉由不同程度學生有不同的小組積分制度，期望學生能夠從外在動機逐步轉為內在動機。

n  學生科學研究成果報告

開幕當天韓國、臺灣以及日本三國學生分別向所有與會者進行的科展主題報告。這項報告主要讓與會學生獲得一些見解與反思，更讓與會教師與教授看到不同國家高中學生的表現特質（見圖3至5），筆者的學生潘建彰同學也進行大會口頭報告。

 

圖3：韓國學生報告（左），日本學生報告（右）

 

圖4：臺灣錦和高中潘建彰同學報告（左），臺灣大甲高中廖心妍同學報告（右）

潘同學所報告的內容是其在高一時曾參加新北市科展競賽獲得優等的科展作品，主要探討風暴玻璃（storm glass）或稱天氣瓶的晶體形狀與天氣變化的關係。風暴玻璃是樟腦之乙醇溶液、硝酸鉀及氯化銨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（有興趣讀者請詳見Jong, Hsieh, & Pan, 2014）。

記得當時已經是高一生的潘同學找筆者談論此主題的想法時，筆者隨即鼓勵進行文獻找尋與並進行相關研究，並經由當時指導的臺灣師大實習教師引介至化學系進行核磁共振光譜分析，探討風暴玻璃的結晶物是何種化合物以確認溶液中是否發生化學反應等問題。

由於要以英文型態進行口頭發表，因此筆者在六月底至七月底出發前的1個月，即規劃每星期兩次約6小時與潘同學討論修訂投影片與英文詞彙。事實上，即將升大一的潘同學已經學完英文中的基本文法與生活用語，此時最為缺乏的是學科專業術語的詞彙，因此教師可以協助他們透過搜尋引擎（google）與課本附錄等找尋專門詞彙。慶幸的是，潘同學恰好在就學學期間曾經參加過英文演說比賽，使得當他知道學科專門詞彙之後即可自行組成語句，讓討論的相關內容能夠更快上手（見圖5）。

大會第一天的高中學生報告，潘同學是安排在第二位上台，生動而活潑地具體呈現科展成果內容。發表完畢之後，所有與會者對於潘同學的表現皆給予極高的評價，深覺能夠以18歲的年齡在日本、韓國與臺灣學者、教師與學生面前侃侃而談自己的研究成果實屬難得，也讓與會學者與教師看見新一代我們臺灣學生的學習能力！

 

圖5：潘同學報告內容投影片（左），Prof. Kamata致贈謝禮（右）

n  參訪高中、實作實驗及壁報發表

第三天的交流活動是參訪東京學藝大學附屬高中，主要以高中學生交流為主體的方式進行動手做活動與壁報論文發表。參與的學生包括學藝高中學生與參與研討會的國際與當地學生（見圖6-7）。

壁報論文發表時，不同國家的教授、教師與學生皆能夠針對壁報內容進行提問，因此參與的每一位學生需要對自己的研究內容深切的理解，並能以英文答辯才行。其中與會者不少人問及風暴玻璃是一個簡單的系統，其研究的價值為何?這亦讓學生與筆者思索這個系統的定位，而事實上，在筆者後續帶領的科展學生中已嘗試將此系統作為氣溫溫度計的可能性進行初步的探索性研究。

 

圖6：學生參訪進行動手做實驗

 

圖7：不同國家間學生壁報展示互動（左），參與交流之臺灣、日本及韓國三國學生（右）

n  結語與啟發

一、結語

由於交流活動須以英文進行，因此事先的準備與練習確實花費不少的功夫，而也因為投入的時間多了，發覺英文的口說與聽力也進步了不少，間接促使自己在會議過程能夠與日、韓學者和教師進行互動溝通，才得以解決筆者不少因為文化差異而衍生的課程與教學問題。

當教師具備多元教學方式，才能培育出下一代多元能力的學生。而當老師具備國際視野之後，也才能夠帶給學生更深入的多元國際觀點。非常高興能夠有機會拓展並提升自己與學生視野，更期許下一次研討會的參與！

二、啟發

(一)國際交流需要相關英文能力輔助

國際交流基本的溝通語言是英文，因此需要強化教師與學生自身的英文表達能力與增進特定學科詞彙，讓彼此國家之間的互動不會因為語言的隔閡造成只有表象的交流而欠缺深入的對話。

(二)從生活中啟發科學研究主題

日本和韓國學生壁報論文的研究主題其實很簡單地解決自身遭遇的問題或是有興趣單純想研究的主題，並沒有過度超過學生可能的知識範疇。因此，以學生為主體的發表會可以讓學生重新思索科學研究對他們自身的價值，並且從中獲得科學方法與相關技能，當未來年紀與知識更加增長時，即可以此為基礎進行更深且扎實的研究。

(三)不同交流層級的持續互動發展

此次與會人員即包括學生、中學教師與大學教授，透過設計的活動可以增進相同年齡與背景的對象進行交流，而此交流即會產生不同層次的文化衝擊。當然，短時間的交流通常只是交朋友的方式，更加期待自己能夠與新朋友們持續地互動與相互討論，如此才能夠深入學習不同國家的課程與教學脈絡。

n  致謝

感謝臺灣師大科學教育研究所邱美虹教授推薦筆者擔任訪問教師，以及本文承蒙國立臺北教育大學自然科學教育系周金城副教授編修以致完整，在此致謝！

n  附註

1.      會議流程請詳見網址：http://www.u-gakugei.ac.jp/~nice2015/program.html。

n  參考資料

教育部（2011）。中小學國際教育白皮書—扎根培育21世紀國際化人才。臺北：教育部。

鐘建坪（2014a）。模型本位之合作學習教學模式。臺灣化學教育，1(2)，203-209。網址：http://chemed.chemistry.org.tw/?p=1960。

鐘建坪（2014b）。超越純粹概念知識的教學—強調概念與能力的建模教學。臺灣化學教育，1(4)，423-428。網址：http://chemed.chemistry.org.tw/?attachment_id=8998。

Jong, J. P., Hsieh, P. H., & Pan, J. Z. (2014). Investigating the relationship between temperature and crystal growth of storm glass in high school laboratories. Chemical Education Journal, 15(2), article 110.

Network of Inter-Asian Chemistry Educators (2015, August, 2). Charter for Network of Inter-Asian Chemistry Educators. Retrieved from the Webpage: http:// http://www.chemistryeducator.org/Charter%20for%20NICE.htm.