臺灣化學教育

第二十期 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）甫卸任理事長（Immediate Past 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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兩年一次的國際純粹化學與應用化學聯盟（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）雙年會（第46屆World Chemistry Congress和第49屆IUPAC General Assembly）今年七月在巴西聖保羅市舉行，由巴西化學會主辦，大會主題是Sustainability and Diversity through Chemistry（http://www.iupac2017.org/）。此大會合計有2320篇摘要、700個科學活動，與會者3512人來自66國，人數分布分別是南美洲81.7%、中美洲1%、北美洲5.3%、歐洲8%、非洲0.7%、亞洲2.7%、大洋洲0.6%。

在IUPAC世界化學大會中聆聽2016年諾貝爾獎得主美國西北大學Sir J. Fraser Stoddart的大會專題演講時，受益良多。聽其緩緩道來其過去半個世紀多的研究生涯中與其研究夥伴（包括博士後和研究生）之間的互動、交流、堅持、腦力激盪，皆是其成功的要素之一。而其不斷在相關主題中鑽研，在不疑處有疑，發現處理癌症病患的新藥等等，都讓人相當佩服。他於演講之末，還提及應將教學置於研究之前、將學生置於自己之前、最後是無論如何都應為自己的寫作或是演講的呈現設立一個高標為目標，才能發揮潛能。這是一場兼顧化學研究與教學的精彩的演講。

我很榮幸也很高興此次受邀出席，並與其他三位諾貝爾獎得主（Ada E. Yonath, Nobel Prize 2009; Robert Huber, Nobel Prize 1988; Sir J. Fraser Stoddart, Nobel Prize 2016）等人同為大會主講人，這是第一次有化學教育學者受邀在IUPAC的世界化學大會上（World Chemistry Congress）擔任Plenary lecturer，本人除深感榮幸外，也為化學教育從業者感到欣慰，大家共同努力的結果—化學教育—化學人才培育的搖籃—終於受到重視了！

這次大會主題是透過化學看永續和差異性（或稱多樣性），我的講題就圍繞在兩個面向來討論，演講主題訂為Glocalization and Sustainability in Chemistry Education（全球在地化和永續的化學教育），希望藉由國際性的學生能力國際評量計劃（Programme for International Student Assessment, PISA）素養調查探討世界各國在學習成就、認知、興趣、以及對未來就業喜好的異同（符合差異性的主軸），並針對國際評比數據和全球議題（如全球暖化、資源減少、空氣品質、環境變化等議題）提出具體可行的在地化策略。顯然我的主題與內容與其他化學學者大異其趣，但是會後許多學者與我分享他們的心得，認為化學家應該更重視基礎教育，深耕的化學教育才能期待下一代人才應運而生以及素養的提升。面對投入科學、技術、工程及數學（Science, Technology, Engineering and Mathematics; STEM）的人才逐漸減少，各國都不遺餘力在推動各項方案或政策來鼓勵更多的學生或研究人員投入STEM 領域的研究或工作當中。根據PISA2015的調查研究結果顯示，有兩項結果值得在此討論，首先，PISA排名前面的國家（如芬蘭、臺灣、日本、韓國等）的學生其學習動機偏低，反之排名於後的國家卻有高於國際平均值的學習動機（如美國、瑞典、泰國）；其次，PISA排名前面的國家（如芬蘭、臺灣、日本、韓國等）的學生表示，會期待在30歲時選擇與科學相關的職業的百分比低於國際平均值，相反的在PISA表現平平（如美國或英國）或是不佳的國家（如墨西哥和巴西）卻反而有遠高於國際平均值的學生會在30歲時會期待從事與科學相關的職業。這種反差的現象不禁令人憂心，而2006年的資料也顯示僅有50%的學生喜歡化學此數據僅比物理多1%，但卻與生物（68%）相距甚遠，我們基礎化學教育出了什麼問題？若我們的教育持續以考試領導教學(Teaching for Assessment)，而非教學領導評量(Assessment for Teaching)或是教學促進學習(Teaching for Learning)，那有這樣的結果，也不意外了! 如何改進評量方式與內容，使科學教學更符合科學志業的發展與科學素養的提升，應是政策者應該思索的問題。除此之外，研究結果也顯示，臺灣學生在評鑑與設計科學探究的表現是低於國際平均值的，如何透過教學內容與活動的改進，改變評量學生學習表現的方式應是當務之急，若說我們可以從PISA的研究結果獲得如何的啟示，我想變教學環境與方式與促進多元評量應該是遠比排名更加重要的。

本期專題以多元評量為主題，主要是配合未來12年國教新課綱內容所規範的「自然科學探究與實作」領域課程而設計的。新課程綱要中特別強調學習內容應包含「探究」與「實作」兩個面向，前者強調認知（知識的建立與應用）與探索問題、發現問題、解決問題的能力培養；後者則強調動手操作、資料彙整與分析、心到手到，知行合一的學習表現目標。在實施探究過程中引導學生建立正確的科學態度、習得規劃與設計實驗或探究的方法、認識與實踐以證據為導向的科學論證的知能、進而能建立符合科學的心智模型、並能以適當的科學語言傳遞知識與溝通理解科學現象。由於課程綱要的重點有所改變、教學勢必隨著調整、教學有所調整、學習才會產生質變，因此重視適性發展的多元評量方式便應受到應有的重視，評量不應再是過去的紙筆測驗而已，而應以多元評量方式去反映不同學生的能力與發展，以符合新課綱設計理念與社會期待。本期專題主編是由新北市立新北高級中學鍾曉蘭老師擔任，專題合計六篇，主題分別從多元評量理念、實作、電腦軟體輔助探究學習、實驗影音錄製等等，說明多元評量方式可以應用的層面，此次內容值得現場教師參考。

最後，本期常態性專欄文章有李賢哲教授的〈翻轉教室之路徑與永續發展〉介紹三篇極具參考價值的翻轉教室課程安排並強調永續的目的，這些主題也適合學生進行探究活動。洪振方教授和刁彭成先生以戴維伏打電池的一連串電化學實驗說明酸的氧元素說的錯誤觀點以及電化學中的氧化還原反應，深入淺出，其歷程可供教師進行探究活動的說明。臺中市立大甲高級中學廖旭茂老師的〈大型印台和銅板電化學蝕刻製作〉再次以電解蝕刻法為主題進行大型的電解蝕刻，很適合高中生進行STEM活動。武陵高中張明娟老師介紹該校多元選修課程模組：彩色化學篇，第一個實驗利用食鹽水的密度不同使溶液分層，並透過指示劑使各層出現不同顏色，實驗簡單容易實施；第二個實驗則是利用培養皿內的化學反應來產生硫的沉澱，此實驗就較具挑戰性，適合高中生發展實驗技能。國立彰化高級中學劉曉倩老師從《都是鈕扣惹的禍？》這本書出發，介紹錫的相關性質與實驗，喜歡科學史的看官應可從中得到許多樂趣與知識。方金祥教授的微型化學實驗再度精緻化微型環保禮炮，使其更具挑戰性。最後由林靜雯教授介紹國內外的化學相關活動，並提供網站資訊供讀者進一步閱讀，有意者亦可積極參與相關研討會或工作坊等活動。