臺灣化學教育

第三十五期 主編的話

邱美虹

國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授
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
美國國家科學教學研究學會（NARST）前理事長
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根據國際學生能力評估計劃(Programme for International Student Assessment，簡稱PISA)資料顯示，芬蘭15歲學生屬於高成就但低科學學習興趣群，而美國則是科學表現不佳，有鑒於此及相關因素，在美國科學基金會(National Science Foundation, NSF)和芬蘭科學院(Academy of Finland)共同支持下，美國密西根州立大學與芬蘭赫爾辛基大學進行以專題導向學習(Project-based Learning, PBL)為主的跨國研究，由四位國際知名學者做為期近七年的跨界合作(Barbara Schneider, Joseph Krajcik, Jari Lavonen, 和Katariina
Salmela-Aro)。在歷經七年持續性的投入與交流後，2020年1月20日在芬蘭科學院進行成果報告並發表該團隊剛出版的新書:Learning Science: The value of Crafting Engagement in Science Environments。芬蘭面對學生在PISA科學學習興趣上的表現不如預期而積極推動PBL融入學校教育，以提升學生科學學習的參與度(engagement)。在推動PBL的過程中，在教師專業成長上也有啟發性的收穫。這是一項成功的跨國研究計畫，美國則在Krajcik教授的積極推廣之下，除在芝加哥市有數十所中學教師和學生參與外，加州也與密西根州立大學合作全面性的推廣PBL，希望能藉此改變教師教學信念與行動，並提升學生學習成效與科學興趣。

我有幸受邀在此會議上報告我和周金城教授長期合作的一系列人臉辨識系統在科學學習上的研究發現—面對反直覺的科學實驗單有驚訝表情並不意味著學習發生。反之，驚訝表情之後的負向表情對概念學習是有正面指標性的意義。報告中特別指出，如何在課程上設計引起學生深度學習的教學活動，以及正負面情緒表現帶給教師在教學上的意義是值得反思的議題。這報告引起現場科學教育家、心理學家、神經科學家、社會學家熱烈的討論與提問。感謝赫爾辛基大學和科學院的邀請，使我有機會對來自科學院、教育部、各大學、教師領導團體代表等報告，分享研究成果。

在這參訪期間，赫爾辛基大學Lavonen教授帶我到該校的附屬中學參觀一位中學化學教師的教學，在短短的75分鐘，我看到該名教師視「能力的培養比學科內容更為重要」的有意義的教學。Lavonen教授即時點出:芬蘭Less to teach, more to learn的教學理念。舉個例子來說，在一堂七年級的化學課中，該堂課的內容是談元素命名和實驗安全，上課前老師以電腦提問，並要學生先自我評估學習狀況(形成性評量)，老師立即在手機上觀看學生作答情形，並給予立即的回饋。然後從元素的命名開始，教師認為學生要認識40-50個元素符號，哇!這也太多了吧?我們國中生才學20個，高中生背30個，不是說Less is more嗎?!，原來他其實是要學生去了解硫為何是S,而下一個元素Selenium不能用S而用Se，還有其他元素命名的方法，學生透過資料查詢、比較到下結論，並了解元素命名的方式不是唯一的(能力取向)。至於化學藥品的安全問題，甚是有趣，一般教學大概很快就介紹各種安全符號的意義(以認知為主)，但Ari老師則從給學生化學藥品(如硝酸銀)出發，然後要學生去查表找出它的化學安全符號(以應用為主)。然後進行一個中學常見的實驗—氨水加鹽酸產生氯化銨的實驗，教師要求學生查這三個化學藥品的性質與安全性(即符號有哪些，代表的意義分別是什麼?)。學生透過討論並上網或從課本中查詢資料、作紀錄。老師最後和學生討論安全符號的意義與用途，並提到芬蘭有名的糖果Salmiakki裡面就是含有氯化銨，並讓大家嚐嚐看它的味道，學生顯現出高度的好奇心與參與感。整個過程老師教學的確很少，但拋出許多問題，學生必須要專注思考，進行探究，才能回答老師口頭或是從手機拋過來的問題。Less to teach, more to learn ! 以能力導向為主(Competence-based approach) 的教學在這一堂課充分顯現出來。從師生互動的關係看來，這樣的教學已是一個常態性的教學。教學相長，優質的教學不僅可以改變學生學習的態度與興趣，同時也可以提供教師在實踐面上的落實教學理念與反思教學的意義，這些都值得同樣在PISA表現中15歲學生屬於高學習成就但低學習興趣的我們借鏡的。

此次，本期的專題便是介紹校本必修與多元選修課程，每篇文章都說明各校在發展課程時如何強化在地性與學生學習表現的多元化(如武陵高中的張明娟和吳德鵬)，科學研究除可以改變學校化學教學的文化，以及拓展學習學生學習化學的視野以外，也可成為臺灣和國外交流的具體在地化範本。

除此之外，本期還包括有吳奕嫻和胡景瀚針對拉賽福的實驗與亞佛加厥常數加以介紹與評析，並說明實驗值和理論值的關係；廖旭茂用大家熟悉的氯化亞鈷製成具創意的多段變色的感溫棒；還有鐘建坪分享參加在哈爾濱市舉辦的兩岸同題異構教學交流的心得；劉宜衡設計國小學生萃取天然酸鹼指示劑來製作彩色水餃的動手做實驗。這幾篇文章也為本期增添許多閱讀的趣味性。