臺灣化學教育

從日本的國中理科教科書
省思教師對課程綱要的解讀與轉化

林如章

國立臺灣師範大學化學系
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n  前言

近年世界主要國家的課程改革，為貫徹以學生為學習主體的理念，紛紛強化各級課程的縱向連貫與橫向統整。日本於2008年3月公布小學校、中學校學習指導要領，2009年3月公布高中學習指導要領（國內稱為課程綱要），並依序於2011年、2012年、2013年分別全面實施國小、國中、高中新課程。本文從日本現行的國中理科教科書的化學單元活動設計，省思編輯者（教師）對課程綱要的解讀與轉化，期能提供國內12年國教自然科課程綱要的解讀、教學轉化與教科書編寫的參考。

n  日本新課程的自然學科綱要及其學習內容

學習指導要領為日本官方的課程文件，主要依據1947年頒佈的《教育基本法》及《學校教育法》所訂定的各級學校課程內容與實施方針。自1947至2011年，學習指導要領共歷經九次修訂，1998年公告的學習指導要領以「培養生存能力」、「重視寬鬆教育」、「擴大選修學習內容」及「重視體驗式的學習」為主要修訂方向，將課程內容削減近30％，並於2002年開始實施；然而，近年來日本在國際教育評比的排名下降，導致社會各界開始質疑「寬鬆」政策，並指責它是國際競爭及學力低落的主要原因，因此在這種時空背景之下，日本文部科學省於2003年開始檢討、修訂教育政策，並於2008年3月起陸續公布各級學校的學習指導要領，強調培養學生的生存能力為目標，加強基礎、基本知識及技能的學習，培養活用上述知識與技能解決課題所必要之思考力、判斷力、表現力；減少「總合學習時間」與選修課程時間，增加主要學科的學習時數，以提升學生的學力與國家競爭力（林明煌，2009；新北教產，2013）。以自然學科為例，國小3/4/5/6年級的整學年度上課時數由70/90/95/95分別提升為90/105/105/105，國中7/8/9年級則由105/105/80提高為105/140/140；並在各級學校的教學研究，不論中央文部科學省或地方教育委員會的補助專案，都以培育學生的思考、判斷及表達等能力為目標，開發各種教學模式的實作探究活動（文部科學省，2008）。

國內「九年一貫」的課綱或12國教的新課綱，主要依年齡區塊強調「能力指標」或「核心素養」；小學的學習內容以「跨科概念」分類述說，國高中則以「主題與次主題」條列說明；能力素養與學習內容或學習表現則以附錄及相關示例呈現，相當於課綱的解說（教育部，2016）。日本的學習指導要領則以各年級「學習目標、內容、實施注意事項」分段呈現，學習內容的條列項目酷似章節名稱，細項大多以透過什麼實驗觀察、發現什麼現象或規則性等操作型定義來說明學習內容。再配合各學科「學習指導要領解說」的示例詳細說明，即可瞭解其學習內容、教學與評量的全貌。由此可見，日本的課綱把能力指標或素養簡化成課程目標來陳述，比較不強調核心素養的面向與項目的分類，而輔以「學習指導要領解說」來幫教師或教材編者解開「教學與評量」的疑惑（文部科學省，2009）。自然學科以小學、國中學習內容的化學範疇為例，與高中基礎化學的內容比較，整理如表1、表2所示（文部科學省，2009；啓林館，2010）。修訂的新課程主要新增國小3年級的「物質及其質量」、國中7年級「物質的狀態」中的塑膠話題、國中8年級「原子分子」中的週期表、國中9年級「離子」等內容，如表中粗體字所示的單元；及部分內容的移動，如表中加劃底線的單元，國中9年級的「氧化還原、化學變化與熱」移至國中8年級的「化學變化」，國中7年級水溶液的「酸鹼、中和與鹽」移至國中9年級的「酸鹼與離子」。

其中國中7年級「周遭的物質及其性質」在舊課程只討論「物體、物質」、「有機物、無機物」與「金屬、非金屬」的性質及「密度」，新課程則新增「塑膠的性質及其回收」的話題；國中8年級「原子分子」中新增週期表，可觸及常見的元素及其符號，而國中9年級新增的「離子」話題，透過「水溶液的導電性」、「電解反應及其產物」等實驗，讓學生探究、理解水溶液導電的真正原因、離子的形成及其表示法，下節詳述日本國中8、9年級「化學變化」相關單元的活動設計，與國內的課程作比較，省思兩國教科書對課程綱要的解讀與轉化之差異。

表1：日本小學理科的化學內容（藍粗體字：新增單元）

表2：日本中學理科的化學內容與高中基礎化學的內容比較（藍粗體字：新增單元）

n  「化學變化」相關單元的學習內容

日本中學理科教科書原本分第一領域（物理、化學）、第二領域（生物、地科）各上下兩冊，中學3年合計4冊的理科教科書，雖然學校分冊發放給學生，但是仍有其攜帶錯置的不便。自2012年起實施國中新課程，中學理科教科書便將生物、物理、化學、地科依各科內容屬性及其邏輯，合科編排成各年級單冊的教科書。為方便比較說明兩國不同版本的編輯者（教師）對課程綱要的解讀與轉化，以「大日本圖書」八年級和九年級教科書有關「化學變化」的內容，與國內教科書做比對。如表3所示，大日本圖書的教科書將課程綱要中「化學變化」的相關內容，分成「化學變化與原子分子」、「化學變化與離子」兩大單元，分別編排在國中8年級第壹大單元、國中9年級第肆大單元。國中8年級「化學變化與原子分子」再分成「物質的組成」、「各式各樣的化學變化」、「化學變化與物質的質量」、「化學變化與熱量的得失」等4章；國中9年級「化學變化與離子」再分成「水溶液與離子」、「酸鹼與離子」等2章。相對地，國內的國中教材多出「化學反應的快慢與化學平衡」、「日常生活中的有機物」等章節。

表3：國中8、9年級教科書有關「化學變化」的內容對應表

棕粗體字：課程中的實驗活動；雙底線：可試做看看的實驗。

若從章節再細看其教科書的內容編排，8年級「化學變化與原子分子」的第1章「物質的組成」，從銅鑼燒（鬆餅）等製作的生活經驗話題中，導入「小蘇打—碳酸氫鈉」受熱的探究實驗（產物：水、CO₂、酸鹼等的檢驗），引出產物之一的水是否能再分解？才導入「水的電解」實驗（產物：H₂、O₂等的檢驗），最後總結氫氣與氧氣無法再以一般化學方法來分解，而導出「構成物質的成分」之新話題。那「構成物質的成分」的微小粒子是什麼？從巨觀的「金塊」、「金箔」到微觀的TEM「金微粒」、STM「金原子排字」等科學史及圖面，導出原子話題「原子說」—原子不可分割，說明原子之大小、質量、符號及其在週期表的位置。進而從給呂薩克定律的實驗。

「1體積的氫 + 1體積的氯 → 2體積的氯化氫」

「2體積的氫 + 1體積的氧 → 2體積的水」

讓學生以亞佛加厥假說及「單原子」的氫、氯、氧之假設，來辯證「原子不可切割」與「分子說」，導出H₂、O₂、H₂O等分子、分子模型與化學式的概念。並由先前的實驗（小蘇打的熱分解或氧化銀的熱分解、水的電解等）讓學生彙整、瞭解化學反應式的表示法。

相對地，國內教科書八年級上第6章「物質的基本結構」，仍以學科概念之知識性架構，從「元素與化合物」、「物質結構與原子」、「分子與化學式」依序述說內容，而非以實驗探究，逐漸認識「物質的組成」，大多直接由定義或科學史來解說各專有名詞與概念。

另外，在九年級「化學變化與離子」的第1章「水溶液與離子」，從國小課程「金屬的導電」、「水溶液的導電性」等實驗之舊經驗導入，除了將國小常用的「食鹽、糖、乙醇」概念提出外，增加國中實驗室常見的「鹽酸、氫氧化鈉、氯化銅」等物質，探討其水溶液的導電性實驗；進而如圖1、圖2所示，從部分水溶液通電下，電極產生氣泡，延伸分別探討稀鹽酸、氯化銅水溶液的電解實驗（產物：H₂、Cl₂、Cu等的檢驗），並引用法拉第電解實驗及其導電粒子（陰陽離子）的科學史，讓學生推測「稀鹽酸、氯化銅」水溶液的電解過程中，其導電粒子的可能移動情形，導出「阿瑞尼斯解離說」，論述電解質水溶液導電的真正原因。最後再讓學生畫出原子結構及其行星原子模型示意圖，理解陰、陽離子的形成及最外層電子與週期表的關係（大日本圖書，2013；啟林館，2013）。前面這兩個小節預定10堂課，反觀國內教材「電解質與酸鹼鹽」一章中，同樣兩小節「認識電解質、溶液與離子」僅預定4堂課，由實驗來驗證水溶液的導電性與否，即引用「阿瑞尼斯解離說」直接來說明其導電的理由，可見國內教材的實驗大多停留在「驗證式」的實驗設計。

圖1：氯化銅固體不導電，其水溶液導電，通電時正、負極產生反應。若正、負極反接則兩極變化替換。

（資料來源：大日本圖書，2013）

圖2：科學閱讀：引用法拉第電解實驗及其導電粒子（陰陽離子）的想法，讓學生認識「阿瑞尼斯解離說」的科學史。

（資料來源：啟林館，2013）

n  結語

由於篇幅的關係，僅舉八年級「化學變化與原子分子」中的「物質的組成」、九年級「化學變化與離子」中的「水溶液與離子」等部分內容，與國內教科書中的「物質的基本結構」、「認識電解質、溶液與離子」內容相互比對，發現國內教科書偏重學科概念等知識架構的說明、及「驗證式」的實驗設計。反觀日本教科書則依課程邏輯、情境導入、探究活動的實驗設計，像是引導學生進入化學世界的發現之旅，且2016版本的新教科書已有出版社將探究流程與能力素養、師生對話與情境等元素，以流程圖的方式導入實驗單元的編排（東京書籍，2016），儼然已呼應日本教育課程部會理科工作小組會議資料所示的2022年新課綱的精神（文部科學省，2016），值得國內教科書編寫或教學轉化的參考。

n  參考文獻

大日本圖書（2013）理科の世界　3年，p. 140。東京：大日本圖書。

文部科學省（2008）。現行学習指導要領等（ポイント、本文、解説等）。2017年1月11日，取自：http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/youryou/1356249.htm。

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文部科學省（2016）。教育課程部会　理科ワーキンググループ（第8回）　配付資料。2017年1月11日，取自：http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/chukyo/chukyo3/060/siryo/1372253.htm。

東京書籍（2016）探究の流れと学力向上─思考力・表現力育成と見通し・ふり返り。東京：東京書籍。2017年1月11日，取自： https://ten.tokyo-shoseki.co.jp/text/chu/rika/files/thema_rika_02.pdf。

林明煌(2009)。從日本《學習指導要領》的修訂探討其教育變革與發展。教育資料集刊，40，1-36。

啓林館（2010）小・中・高 学習指導要領　理科の学習内容系統表。大阪府：新興出版社。2017 年1月11日，取自：https://shinko-keirin.co.jp/keirinkan/tea/pdf/rika_list.pdf。

啓林館（2013）未来へひろがる　サイエンス　３，p.85。大阪府：新興出版社。

教育部（2016）。十二年國教自然科學領域課綱草案。2017年1月11日，取自：http://www.naer.edu.tw/files/15-1000-10469,c639-1.php?Lang=zh-tw。

新北教產（2013）各國國家課程理念、目標、特色與啟示及課程架構（日本篇）。2017年1月11日，取自：http://www.ntptu.org.tw/FileStorage/files/Forum/admin/1020725/各國國家課程理念、目標與課程架構.doc。