臺灣化學教育

軟體與平台在中小學化學教學上的應用：

透過製作均一教育平台學習資源以提升國中生酸鹼反應概念

陳子聖

臺北市立敦化國民中學
t733@thjh.tp.edu.tw

 

n前言

何謂酸？何謂鹼？在1777年以前，以行為模式 (Behaviour Model) 運用感官描述酸與鹼（邱美虹，2017），進而累積煉金術多年的經驗得知含金屬的礦物在水中會呈鹼性，而不含金屬的礦物在水中會呈酸性；直到1884年阿瑞尼士 (S. A. Arrhenius, 1859-1927) 提出游離說 (Theory of Ionization) 的理論，認為酸在水中會產生氫離子 (H⁺) ，鹼在水中會產生 (OH^－) 等，陸續開啟了更多關於酸與鹼的學說理論，而人類對於酸與鹼的認識也由巨觀的化學現象進入微觀的粒子觀點，因此有了完整的酸鹼鹽相關學科知識架構。由上述歷史可以瞭解，能夠從物質的粒子觀點觀察化學反應現象等概念，經歷了一連串漫長的時間演進，且在國民中小學十二年國民基本教育課程綱要自然科學領域中，「酸鹼反應」與「水溶液中的變化」均被列入「自然科學」領域之學習內容架構（教育部，2016），足見相關概念的重要性。

然而在筆者多年國中理化教學經驗上，深刻瞭解到學生在學習酸鹼反應的粒子觀點與化學現象等相關概念時，容易產生迷思概念，亦經常表現出學習困難。以往所使用的教學策略，通常僅是提供學生比較容易造成迷思概念的相關試題彙編成學習單，提供給學生在課堂間多加練習，甚至運用心智圖法讓學生整理教材內容，以釐清難懂的概念與教材知識間的關係；但是，以往的實施方式，難以讓學生在短暫的課堂學習中立即澄清困難的觀念，就算使用心智圖法進行整理，也僅於前段較為精熟解教材內容的學生，對於中後段學生幫助有限。因此，為了解決上述困難，深感若能提供可反覆學習的線上影片來作為課後補救教材，應是較為可行的解決方法；希望學生能透過課後線上學習的方式，再次釐清課堂中的重要概念與知識細節。為此，筆者多年前開始投入均一教育平台教師志工行列，協助錄製理化科教學影片及彙編線上評量測驗試題，期許自身能為臺灣教育貢獻一份心力。

如何運用科技輔助學習幫助學生減少前述學習困難，以確實理解酸鹼反應的粒子觀點與抽象概念，建構系統性概念，讓學生能具備自學能力以達到學習成效？本文將介紹如何運用均一教育平台所提供的教學資源與平台內建工具，將平日課堂上繁複費時的教學歷程與線上即時評量結合，不需侷限於傳統課室的時間與地點，也能發展出專屬於個人的學習課程，提供建議的教學策略。

n科技輔助學習課程—電解質與酸鹼鹽為例

均一教育平台 (Junyi Academy) 自2012 年 10月成立以來已累計超過一百萬人次使用，所錄製的在地化的課程影片已超過12,000支，線上練習題有46,000題以上，而且每週皆會定期新增練習題與影片；搭配強大的平台引擎，以大數據 (big data) 與機器學習 (machine learning) 的技術增進系統適性化、個人化的程度，主動紀錄學生的學習歷程，並以色彩繽紛多元的統計圖表呈現，以及新增的前、後測與差異化指派等平台內建功能，能夠根據老師、學生及家長的個別需求，即時掌握學習狀況，精準建議個別化教材內容，在此提供的即時回饋機制，更可追蹤學生在學習歷程上的困境與需求，此項優勢若能與傳統教學搭配實施，或許能成為臺灣化學教育的新亮點。

因此，除了一般數位課程優點的視覺化、互動性以外，日趨完備的教學影片與即時評量系統，可以讓教學者或學習者，均可依照自身需求與學習策略打造客製化課程，讓學習更有彈性及活性。以下針對國中八年級理化課程「電解質於酸鹼鹽」為例，首先，進行教學實施策略的建議方式與流程說明，如表 1 。

表 1 教學實施策略與教學流程

實施策略 教學流程	翻轉學習	混成學習
課前準備	指派學生預習單元，觀看線上平台教學影片。 ‚教師需課前檢查學生預習進度是否完成？	指派學生預習單元，觀看線上平台教學影片（至少為原課程內容30%~80%）。 ‚教師需課前檢查學生預習進度是否完成？
課中操作 （建議均採分組合作學習，以學生為中心學習方式）	詢問預習影片內容是否有疑問，需進行解答。 ‚選擇與預習影片相關，且5~10可解答的適切題目，進行小組學習。 ƒ隨機抽派學生解說題目，必要時由老師統一解說。	老師視教學需求進行下列模式： 進行教學影片內容探討，解釋重要概念。 ‚實體教學與平台影片可交替進行（適用於概念解釋前複習或偏鄉師資不足時的臨時代課教師使用）。 ƒ挑選難易度適合的平台線上練習題進行小組學習與討論。
課後加強	學生沒有回家作業，只需完成預習影片進度即可，亦可進行自主學習。	差異化指派或班級指派，完成平台線上練習題至「精熟」等級。
備註	需有二週的「馴化期」，訓練學生習慣線上學習方式，並搭配賞罰制度要求學生主動完成。	運用實體課程進行獎勵，如：加分、記點或是提供零食點心的實質回饋，給予完成進度或學習目標的學生。

參考資料：如何確保翻轉教學的成功？BTS翻轉教學法（葉丙成，2015）

 

其次，關於初學者如何運用平台功能，均已建立親和且仔細的線上教學文件、影片或操作視窗，讓教學者或學習者「無痛」進行轉換（如圖一），如：學生功能導覽、教師使用手冊、學生使用手冊、家長使用手冊及均一規則導覽等，相關連結如下：

教師使用手冊https://goo.gl/pZUDjC

學生使用手冊https://goo.gl/s1zHZL

家長使用手冊https://goo.gl/49Bomz

均一規則導覽https://goo.gl/Dxh5MQ

圖一：課程下拉選單「教師專區」提供使用手冊與分享資料

 

然而，若是「老師」身分註冊者，可以在最右上角帳號顯示處點按後，出現下拉式選單進入「教學管理」（如圖二），逐步設定班級、學生資料及指派任務，對於此一功能，平台中也在課程中【教師專區】貼心地準備了「前後測＆分組功能的｜教學懶人包」，讓教學者也能按圖索驥，逐步完成各項設定，連結如下：

前後測＆分組功能的｜教學懶人包https://goo.gl/oYqQNo

圖二：教學管理介面

 

接著，無論任何身分，只要在課程中選擇「自然“國中理化“【八下】電解質與酸鹼鹽」（如圖三及圖四），可以看到該課程的完整內容（如圖五），包含影片及各知識點練習題，可自由點選，亦可按照建議流程，逐步完成該項課程的學習。

圖三：課程選擇介面之一

 

圖四：課程選擇介面之二

n教學示例說明—解離說（亦稱之為「游離說」或「電離說」）

以下針對本文中所建議的兩種教學策略，搭配平台資源進行示範說明酸鹼概念之一「（如表 2 ）。

表 2 搭配均一平台資源進行「解離說」概念教學

策略 流程	翻轉學習	混成學習
課前準備	指派學生觀看平台影片： 電解質的【觀念04~07】 ‚教師需檢查學生進度	指派學生觀看平台影片： 電解質的【觀念04~05】 其餘概念搭配傳統教學實施 ‚教師需檢查學生進度
課中操作	詢問預習影片內容是否有疑問，由教師解答疑惑。 ‚選擇與預習影片相關，且5~10可解答的適切題目，進行小組學習。 ƒ隨機抽派學生解說題目，必要時由老師統一解說。	探討預習內容，解釋重要概念。 ‚複習八上的原子觀念與離子形成方式，並比較差異。 ƒ隨堂測驗：進行平台線上練習題，檢核平台中學生的學習成效。
課後加強	學生沒有回家作業，只需完成預習影片進度即可，亦可進行自主學習，重複觀看影片或進行線上練習（如圖五），可累計學習點數換取榮譽徽章。 圖五 線上練習題畫面	差異化指派或班級指派，完成平台線上練習題，設定練習至「精熟」等級，教師可在教學管理界面指派學生任務（如圖六）。 圖六 班級指派畫面
備註	需有二週的「馴化期」，訓練學生習慣線上學習方式，並搭配賞罰制度要求學生主動完成。	運用實體課程進行獎勵，如：加分、記點或是提供零食點心的實質回饋，給予完成進度或學習目標的學生。

 

n教學省思

學生在配合混成式學習使用平台後的學習心得，普遍認為「可加深印象」、「不懂的地方都可以重複觀看」、「可以節省好多時間，上課的時候就可以問問題」、「有任務就會想全部完成」等正面的回饋。而翻轉學習的成功案例，相信透過許多報章雜誌、媒體均可看到學生的精采回應，不便在此贅言。

關於混成學習的實施過程，身為教學者需注意以下幾點：

1. 課前影片內容需先行掌握，避免傳統教學時重複解說，會使得學生覺得不必看影片也可以。

2. 傳統教學中搭配網路資源輔助教學，需熟悉工具操作及時間掌握，播放網路影片示範時，建議以3分鐘為限，過長不宜。

3. 學生課間討論品質若要提升，需異質分組，建議3~4人最適宜，可參考分組合作學習的實施要領，訓練學生進行討論的角色分配、方式及流程。

4. 多以稱讚代替責備，多用獎勵慎用懲處，才容易推動新的教學模式，善於聆聽並仔細觀察均是優質教學的關鍵步驟。

無論是否使用科技輔助課程進行科學教育，再好的教學方法若要達到預期成效，端賴教學者具體掌握教學現場的硬體設備、學生素質、家長溝通以及課室中不斷累積教學經驗所淬煉而成，如何運用不同教學法發揮優勢，改正劣勢，若能加上彼此信賴的教師團隊共備，相信更能快速掌握要領，駕馭優游各種教學方法。

n結語

本文所介紹的線上平台學習酸鹼反應概念之教學策略，乃是以均一教育平台的功能特色為基礎，透過筆者自身的教學經驗，提供可行的教學建議，實際使用時應視教學者需求，自行將教學活性化、差異化、客製化，並非藉此取代傳統教學的正規課程，而是將該平台資源視為輔助課程或工具使用，亦可應用於創新教學與多元評量。因應即將實施的十二年國教，教師的工作日益繁重，也被賦予更多的責任和期待，在強調以學生為中心的教學風潮下，教學者如何善用網路資源與科技輔助學習工具，藉此提升學生學習成效，相信在未來的教學現場，還能彼此激盪出更多新的想法。

n致謝

本文內容為作者在就讀台北教育大學自然科學教育研究所在職碩士專班時，在周金城教授指導下完成的碩士論文之部分內容，在此特別致謝。

n參考文獻

教育部（2016）。國民中小學及普通型高級中等學校–自然科學領域課程綱要草案（更新附錄二）（民105年3月）。

邱美虹（2017）。再談科學模型與建模—從酸鹼模型發展史談起（中）。臺灣化學教育，18。

葉丙成（2015）。如何確保翻轉教學的成功？BTS翻轉教學法。中等教育，66(2)，30-43。

均一教育平台。https://www.junyiacademy.org/