臺灣化學教育

2019國際元素週期表年(IYPT)：美學與化學的邂逅：元素週期表巧拼創作 

李雁婷

新北市立三重高級中學

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壹、   前言

    自然界的物質由元素組成，瞭解元素性質有助於解決科學問題及發展應用科技。元素週期表可說是化學科學的心臟，其系統化地呈現元素性質規律性，奠定各領域研究之基礎，如電子組態、原子半徑、游離能等。然而，在高中化學教學過程中，學生常挫折於背誦元素週期表的元素排序及對應性質；若是面對對於自然學科重視程度較低的學習群體，如社會組或藝術才能班，元素週期表的教學更是挑戰。

    筆者於107學年度第二學期時教授高中部某班以美術科為主的學生，考量化學學科的理論及背誦常常是造成學生挫折及學習動機下降的原因，且對於美術班學生升學進路的影響遠不及其他升學考試科目如國文、英文、數學以及美術術科。爰此，於該元素週期表課程的教學目標並非針對學測考試，而是著眼於學生瞭解元素週期表與生活應用連結的基礎知能，並進而提升學習化學學科的興趣。

   近年相關研究指出：學生的學習動機（Learning Motivation）影響學業表現，該動機又與學生的自我效能（Self-Efficacy）有關（Miele & Scholer, 2018）。就認知學習（Cognitive Learning）來看，當課程內容與學生生活經驗的相互連結時，即可產生有意義的學習（Meaningful Learning) （Eggen & Kauchak, 2010）；換言之，給予學生學習任務有助於聚焦於學習重點，提升學習成效（McCrudden & McNamara, 2018）。因此，針對美術班學生的課程設計，在於結合他們的美術專長來引導瞭解週期表中的化學元素性質及應用，產出兼具科學內容及藝術理念的繪畫作品，將美學融入於科學，增加個人藝術發展的內涵及多元性，藉此提升學習興趣及成效。此外，每一張元素畫作集結於週期表的過程，讓學生體悟到個人學習責任對於團隊成果的重要性。

貳、元素週期表巧拼創作

n   教學流程：

1.      教師說明繪圖標準

A.        分配學生創作的元素作品，每人負責一或兩個元素。

B.         每一圖像皆繪圖於一張橫式16 K（約A4大小）達文西插畫紙。

C.         每張圖上要寫上元素名稱、元素符號、創作理念及署名。

D.        作品內容務求正確性並與該元素的性質或是應用相關。

E.         使用的畫筆不限，繪圖時間40~50分鐘（約一節課）。

2.      學生蒐集創作素材。

3.      學生繪圖作品產出 (圖一、圖二)。

4.      師生巧拼元素週期表 (圖一)。

n   評量方式：

    此教學活動評量規準根據教學目標來設計，主要方向為讓學生瞭解元素週期表與生活應用連結的基礎知能，以及提升化學學科的學習興趣，故作品呈現的評量（圖一、圖二），符合前述繪圖標準即可。而基礎知能及學科興趣面向，則運用Google表單設定數字評定量表 （Numerical Rating Scale）及開放式問題兩種評量形式，以理解學生自我評估後的學習成效 （參考第參部分，學生回饋）：認知方面，評估該教學活動是否有助於學生瞭解元素週期表性質及應用；情意方面，評估該教學活動是否有助於提升學習興趣；技能方面，評估該教學活動是否幫助學生應用化學知識融入於生活及美學創作。

n   作品呈現：

圖一、原子序1~54之元素週期表
氫H	氦He
鎂Mg	硫S
鉀K	鈣Ca
鋯Zr	碘I
圖二、元素圖像創作

參、學生回饋

   以下茲呈現該班級28位學生Google表單自我評量問卷調查之統計數據，以及開放式問題之部分回應：

n   數字評定量表結果（1：完全沒有幫助；5：非常有幫助）

n   開放式問題之學生回饋

1.          請簡單描述此創作元素週期表的活動中，你最大的收穫是?

1)          利用圖像讓我更加認識週期表。

2)          一開始上元素表，本來就不是美術班的強項，因為它偏向理科又要背，但是雁婷老師帶領我們用這種以圖來記化學元素，會讓我想去查看這些元素，在日常生活中的功用有哪些，我們不僅能發揮我們的才能，也了解到生活周遭有很多有趣的事情都跟化學有關。

3)          很驚訝這些元素發生變化時所產生的視覺效果，假想他們如果在作品裡會產生什麼樣的樣子！

4)          小小的元素原來可以有很大的影響，從使用性來看，或許我們平常都不知道原來它們是不可或缺的來源。

5)          因為補充的東西可以加分，我會花時間去找相關的資料並用自己的方式畫下來，不但學到更多，印象也比較深刻。

6)          能從畫畫了解元素表 我覺得非常有趣。

7)          剛開始聽到老師說要實施這個計畫的時候覺得很新鮮，從國中接觸化學課程以來從來沒有做過此類的活動，原先也對化學完全不敢興趣，甚至覺得學校教這些根本沒有用處，但經過老師教學的活動之後，獲益良多，體會到原來生活上大大小小的事都與元素脫不了關係，也提升了對元素的興趣，以致現在，有時看到一些事物也不免會好奇這裡頭有包含何種元素。

8)          可以了解生活中各種物品是用何種元素構成的。

2.          請簡單描述此創作元素週期表的活動中，你想給老師的教學建議是?

1)          我覺得用畫畫的很好記。

2)          如果有機會，想把完完整整的元素完成，原本呆板無味的元素週期表，經過每個同學的巧手，讓它變得繽紛且豐富，更可以傳承給未來的學弟妹，我覺得這會是一個好方法。

3)          畫週期表的方式不錯，因為我們班本來上物理化學都是保持不要被當就好的心態，用畫的我們會更重視，對科學更有興趣。

4)          我覺得可以在課堂進度不那麼緊迫的時候，讓大家一起討論一起創作，並加以用實驗方式將創作內容更完整的表現出來，使大家更加深印象。

5)          我覺得可以在畫的時候，可以把化學元素的那個字寫大一點，這樣遠看的時候會更清楚。

肆、教學反思

1.      該課程活動有助於學生學習化學元素週期表及生活化學知能：

1)          從元素繪圖作品（圖一、圖二）得知，大部分畫作呈現的內容是來自於學生自我先備知識（如生活經驗及繪圖能力）及新資訊（元素的性質及應用）之連結所建構而成，即建構學習（Constructivism Learning）；

2)          學生回饋問卷之問題1與問題2的統計結果顯示，九成以上的學生認為繪製元素圖的教學活動對他們學習元素週期表的助益相當大。

3)          依據學生對於開放式問題之回饋得知，該班級以美術發展為主，富有較高的及繪畫興趣，對於作品具有一定期待及標準，故學習動機強烈，態度較為積極；學生主動探究，內化成自己的知識及能力；非死板記憶，印象較為深刻。

4)          當學生被賦予責任繪元素圖後，確立了學習方向及重點。他們主動找尋資料，連結自身的畫作技能、科學資訊及生活經驗，構圖產出作品，創造有意義的學習（Meaningful Learning），以提升學習成效。

2.      該課程活動有助於學生提升學習化學的興趣：

1)          學生回饋問卷之問題3及問題4的統計結果顯示，九成以上的學生認為繪製元素圖的教學活動能夠有效提升他們對於學習化學的興趣及正向影響未來的作品內涵。

2)          依據學生對於開放式問題之回饋得知，此教學活動讓學生發揮本身具有的美術專長，提升學習信心及自我效能（self-efficacy），進而增進學習動機（learning motivation）；同時將元素週期表知識內容帶入個人創作，引發學生學習生活化學的好奇心。

3.      此次的繪圖創作週期表巧拼活動為一初步嘗試，有許多改進空間：

1)          大部分作品的正確性及應用性與生活經驗及應用相符，少部分學生內容正確性與完整度需要再更深入確認。

2)          此次活動中教師本身多給予知識上的回饋，作品上的創作回饋較為缺乏。

3)          以碳筆或鉛筆繪圖之作品圖像較無法清楚呈現；許多元素作品的元素符號字體需要再大些。

4)          結合實驗教學，清楚呈現抽象的概念。

5)          能有更多時間共同創作完整的週期表。

伍、未來展望

1.          感謝校內化學科教師以及美術科教師團隊合作，激發此元素週期表巧拼教學活動。

2.          延續此週期表巧拼活動，完成其他元素繪圖作品，與該元素週期表整合。

3.          提升化學與美術教學的深度及廣度，與美術教師合作，協同教學，精進化學元素作品之創作。

4.          安排作品發表及同儕回饋活動，以增加反思學習（Reflective Learning）的機會，讓學生更廣泛深入了解各種不同元素及精進個人創作內涵。 

陸、參考文獻

1.          Eggen, P. D., & Kauchak, D. P. (2010). Educational psychology: windows on classrooms. Upper Saddle River, NJ: Pearson/Merrill/Prentice Hall.

2.          McCrudden, M. T., & McNamara, D. S. (2018). Cognition in education (8th ed.). London: Routledge.

3.          Miele, D. B., & Scholer, A. A. (2018). The role of metamotivational monitoring in motivation regulation. Educational Psychologist, 53, 1–21.