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

星期二 , 10, 一月 2017 Leave a comment

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
rjlin@ntnu.edu.tw

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20083月公布小學校、中學校學習指導要領,20093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19472011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20083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89年級「化學變化」相關單元活動設計,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。

1:日本小學理科的化學內容(藍粗體字:新增單元)

擷取

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)

1

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。

3:國中89年級教科書有關「化學變化」的內容對應表

大日本圖書 理科的世界

國內某出版社 自然與生活科技

壹、化學變化與原子、分子(國中8

1、物質的組成

1-1 熱分解(氧化銀的熱分解小蘇打的熱分解

1-2 水的電解(水的電解實驗

1-3 組成物質的成分(原子大小質量性質符號週期表、分子、化學式、元素與化合物)

1-4 化學反應式(化學變化與狀態變化、化學反應式)

2 各式各樣的化學變化

2-1與氧結合的化學變化氧化(金屬的燃燒有機物的燃燒、緩和的氧化)

2-2 失去氧的化學變化還原(氧化銅加碳粉的還原反應

2-3 與硫結合的化學變化(鐵與硫的化合銅與硫的化合

3 化學變化與物質的質量

3-1 質量守恆定律(NaHCO3 + HClNa2CO3 + CaCl2NH4Cl + NaOH

3-2 化合反應物質的質量比率(銅加熱反應的質量變化

4 化學變化與熱量的得失

4-1 放熱的化學變化(暖暖包成分的混合

4-2 吸熱的化學變化(氯化胺與氫氧化鋇

延伸活動  以原子為主體來說明化學反應

6、物質的基本結構(國中8上)

6-1 元素與化合物(純物質的分類元素與化合物、元素符號及名稱)

6-2 生活中常見的元素(金屬元素非金屬元素

6-3 物質結構與原子(原子說、原子結構、質量數與原子序)

6-4 週期表(週期表的排列規則、各族性質)

6-5 分子與化學式(分子、化學式)

1、原子與化學反應(國中8下)

1- 1化學反應與質量守恆(化學反應、質量守恆Na2CO3 + CaCl2

1-2 原子量、分子量與莫耳(原子量、分子量、莫耳)

1-3 反應式與化學計量(化學反應式、化學計量)

2、氧化與還原(國中8下)

2-1 元素的活性(金屬的氧化

2-2 氧化與還原(活性與氧化還原反應

2-3 金屬的提煉

2-4 常見的金屬與非金屬元素

4、化學反應的快慢與化學平衡(國中8下)

日本將此單元列為高中課程

5、日常生活中的有機物(國中8下)

日本將此單元列為高中課程,僅在國1「周遭的物質及其性質」,談及有機物與無機物的區別、塑膠的性質及其回收。

肆、化學變化與離子(國中9

1 水溶液與離子

1-1 導電的水溶液(電解質與非電解質稀鹽酸的電解氯化銅水溶液的電解、流經水溶液中電流的真面目)

1-2 原子結構與離子結構(原子結構、離子結構及其示意圖)

1-3 電池與離子(電池的發現電極的化學變化、燃料電池)

1-4 電解與離子

2 酸鹼與離子

2-1 酸、鹼(酸性與鹼性酸鹼性與離子、酸鹼度pH值)

2-2 中和與鹽(混合NaOH + HCl

2-3 酸鹼濃度與中和

延伸活動 區別不同的水溶液

3、電解質與酸鹼鹽(國中8下)

3-1 認識電解質(電解質與非電解質的區分

3-2 溶液與離子

3-3 常見的酸和鹼(酸和鹼的性質

3-4 酸和鹼的濃度

3-5 酸鹼反應與鹽類(酸鹼中和的化學反應

1、簡單電路與電解(國中9下)

1-3 電池(鋅銅電池

1-4 電解電流的化學效應(電解硫酸銅水溶液)(見圖1,大日本圖書的相關實驗)

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:H2O2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H2O2H2O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:H2Cl2Cu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。

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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

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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)。2017111日,取自:http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/youryou/1356249.htm

文部科學省(2009)。高等学校学習指導要領解説(理科編)2017 11日,取自:http://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/micro_detail/__icsFiles/afieldfile/2010/01/29/1282000_6.pdf

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。2017111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。2017111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401-36

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 111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。2017111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)。2017111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

 

 

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