臺灣化學教育

第十三期 主編的話

邱美虹

國立臺灣師範大學科學教育研究所教授
美國國家科學教學研究學會（NARST）理事長（President）
國際純粹化學與應用化學聯盟（IUPAC）執行委員會常務委員
中國化學會（臺灣）教育委員會主任委員
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提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標誌著科學的真正進步。                    愛因斯坦

於107年實施的12年國民基礎教育在總綱中指出，新課程應以素養導向、連貫統整、多元適性為主，國小強調「跨科統整」；國中自然科學以分科（生物、理化、地科）教學為主，跨科統整為輔；高中為分科教學（物理、化學、生物、地科），增加校訂必、選修課程。在高中必選修學分數與分配為部定必修12學分（全部高中生修習），其中包含物理、化學、生物、地科各2學分（合計8學分），〈自然科學探究與實作〉課程4學分，後者提供跨科統整與動手做、動腦想的學習機會。同時，部定選修32學分，含物理10學分、化學10學分、生物8學分、地球科學4學分。個人認為整體而言，自然科學必修學分從16學分降到12學分，12學分又分給四科，在高中一年級階段，每學科僅有兩學分，在這兩學分中，學生要完成修習四學科的基礎概念和實驗基本技能，方能在高中二年級的〈自然科學探究與實作〉的四個學分（上下學期各二）的課程中進行探究，以這樣濃縮的時數，又要馬兒好，又要馬兒不吃草，實在有點為難現場的科學教師。試想：若要在學校科學課程中落實探究與實作的活動並達到原來探究課程設計的初衷，教師必須在高一階段培養學生建構基礎的科學概念和進行探究所需的基本能力，高二必須要提供良好的探究與實作課程，再基於學生的背景知識與技能，提供適當的探究主題或問題以進行科學探究與實作活動與評量其成效，否則〈自然科學探究與實作〉的課程與教學，無異是緣木求魚，空有其名。反之，若能有好的配套措施（教師、教材、課程、評量等），真正落實探究與實作的科學課程，將危機轉為契機，我們可望在新的自然科學領域中透過師資培育提升自然科學教師的專業素養，並能培養出新一代具科學素養的學生（不分理工或人文社會），那國家的未來亦可藉此而更具競爭力。究竟探究課程在化學課程中要如何設計、學習表現應該是什麼才能彰顯這樣的課程是達到培養學生探究與實作能力的目標呢？此次本期專題便是以化學探究教學為主題，探討探究式教學如何可以落實在學校化學課程中。

本期專題領頭羊一文是由此次專題主編高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所洪振方所長為讀者展開此次專題的介紹，洪教授過去長期投入科學探究研究主題，在此領域有深厚的基礎。此次特別用心邀稿，其文章內容兼顧既有的資源介紹、課室教學、校本課程的研發、競賽等等議題，合計七篇文章，提供有意於研發與實施探究課程的化學科教師參考。

首先由東華大學課程與潛能開發學系林靜雯教授介紹一本由美國化學會（American Chemical Society）出版的化學探究教材免費書籍—Inquiry in Action: Investigating Matter Through Inquiry，內容從〈科學問題及其探究〉到化學的基礎概念，適合3至8年級學生（7-12歲）學習也可延伸到11-12年級的教學，端視教師如何規劃課程內容。作者以第一章為例，說明如何從調查研究之問題出發，到研究流程、預期結果、活動單、評量的設計，可做為教學模組設計的框架。

其次是我將其他文章分成三類：第一類是與生活主題相關的探究課程、第二類是從學科概念出發的探究課程、第三類是以科展為主的探究活動。第一類是兩篇與生活情境相關的探究課程文章，分別是由高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所黃琴扉助理教授撰寫的〈引導國中生開發水災防治包專利作品的探究教學歷程〉，其內容是在教學中融入環境問題本位學習（Environmental Problem-Based Learning, EPBL）的概念設計含有環境教育的教學模式；以及新北市立錦和高級中學（國中部）鐘建坪和何建中老師的〈家政教室裡的化學探究—饅頭大賽〉，讓學生從生活中的議題連結化學概念，使學生體會及認識生活情境中的化學，並透過活動發展學生的科學探究、反思、表達的能力。第二類有三篇文章是以學科本位出發而設計的探究課程，如臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師等人的校本課程〈融入綠色化學於化學探究課程設計〉，採取校內跨班選修探究式教學的化學課程，透過減量化學藥品培養學生發問、尋找變因、體會永續生態的重要性。其次是高雄市立左營國民中學林瑞文老師的〈思考才是關鍵—探究蠟燭之蕊〉，蠟燭燃燒現象是學校教學中常進行的實驗，簡單易執行的實驗過程，但要設計好的實驗引導學生思考並不容易，作者透過預測─觀察─解釋（Prediction-Observation-Explanation, 簡稱POE）的設計，激起學生使用先前知識、讓學生進行有目的的觀察與思考，再透過實驗蒐集證據，提出合理的解釋。如此循序漸進有系統的設計，可以讓學生集中注意力在自己學習內容的應用與反思。這一類的最後一篇文章是臺中市立長億高級中學（國中部）林宣安老師的〈氧化還原反應的國中探究教學〉，不願意學生失去探究科學的體驗機會，林老師透過課本的實驗引導學生進行邏輯思考與認識分析方法，並提供學生表達與提出自己想法與解釋的機會，再進一步驗證其所提出的想法，在有限的授課時間限制下，這不失為一可參考的實例。最後一篇也是屬於第三類的文章是由國立高雄師範大學附屬高級中學退休教師曾鶯芳老師撰寫的〈淺談探究式教學在化學科展上的應用〉，科展活動一向是最能展現科學探究歷程的一種科學活動，但也通常容易流於菁英教育，曾老師從四人科展小組的個案出發來介紹探究活動的進行歷程，並以個人的經歷談起如何推展出探究活動、帶領學生進行科展主題與問題的選取與驗證，但也於文末說明該校現行所有高一新生皆需參與科展的製作，且專業教師或教授會提供輔導，我想這樣的在全校展開全面普及科學探究活動的做法，才是有教無類、提升所有學生思考知能、問題解決、依據證據下結論的能力的培養。

最後，本期常態性專欄文章有國立武陵高級中學張明娟老師等人的〈跨科選修課程：科學生活家〉，其中非常特殊的是此課程結合化學、家政、國文三個學科的教師共同發展出的協同教學內容，其中包括(1)手工豆腐、(2)手工肥皂、(3)食用油的應用與檢驗的三大主題課程。不僅學習內容整合，且跨科教師的協同合作模式，更可供未來發展跨科的探究與實作課程之參考。國立新竹科學園區實驗高級中學施建輝老師的〈藍印術的另類實驗與探討檸檬酸根的反應〉，並介紹其他老師所使用的藍印術方式，施老師有進一步分別加以評析不同的實驗，對進行普魯士藍實驗的限制與其可行性；若要實施，亦可根據學校的經費與設備加以評估適用的實驗。其次，創意微型科學工作室方金祥教授介紹的〈微型變色自來水裝置與在化學教學演示上之應用〉，結合大氣壓力和虹吸現象與酸鹼中和反應對微型水龍頭流出之水進行酸鹼實驗之顏色變化的觀察。再者，國立大甲高級中學廖旭茂老師等人的〈感熱紙的熱致作畫和酸鹼多段變色實驗〉，該實驗演示是利用烙鐵，熱風槍以及指甲油瓶的酸與鹼溶液將傳真紙的特性及反應發生的原理加以介紹，並說明若有傳真紙塗層中可能存在發展劑─雙酚A，此化合物可透過勤洗手清除，但不可用乾洗手液，以避免導致吸收了雙酚A。最後一篇是國立高雄師範大學附屬高級中學（退休教師）曾鶯芳老師以其豐富的科展經驗再度將其個人如何帶領學生進行科展的歷程與成果分享給本期刊讀者，大家可一睹為快。