臺灣化學教育

高瞻教師專業社群發展：搭建真實的科學舞台──發展科學閱讀素養課程

莫素娟¹、羅瑞美²

國立苗栗高級農工職業學校

m72912@gmail.com¹

teresalo0327@gmail.com² 

 

n   跨科教師社群組成的源起

觀賽帶來的反思

加入科學閱讀素養課程開發，是許多因緣際會。筆者（莫素娟）為國文教師，時任校刊指導教師，規劃校刊內容時，欣聞本校高瞻團隊成果豐碩，獲天下雜誌採訪。學校有亮點，校刊社怎能輕易放過！筆者立刻與高瞻計畫負責人林孟郁老師約好採訪，請他為全校師生介紹高瞻計畫的內容。

孟郁老師欣然接受筆者的約訪，並邀請筆者擔任「達文西科學專題競賽」的評審。達文西競賽是專為高一學生所設立的科學小論文比賽。本校在高一的校定選修課程中開設了「專題導論」，作為二年級專題製作的前導科目。學生在一年的學習後，可以提出作品參與達文西小論文競賽。競賽分成「紙本投稿」與「簡報演示」兩部分。在達文西競賽的現場，多數的參賽者都能侃侃而談，口說發表的能力令筆者驚豔。

這場比賽讓筆者反思許多，達文西競賽提供成熟的比賽機制，讓高一同學學習小論文的架構，也有同台競演的舞台，學生的能力成長有目共睹。反觀應當培養學生聽、說、讀、寫能力的國文課程，尚是以教師講述的單向教學為多。我自省：是我們的學生真的能力不夠？還是教育者未提供給學生發揮潛力的舞台？一場觀賽，燃起了筆者改良國文課程的念頭，也成為筆者投入高瞻團隊，進一步研究新興教法，並與教師們共同研究科學閱讀素養課程的契機。

尋求跨領域的融合

筆者（羅瑞美）最早是想多了解一些專業科目的內容，尋求英文和專業科目的跨領域火花。我心想，若認識各科的學習內容，就能進一步設計出更貼近學生的英文課程。抱著想了解更多科學課程的初衷，我成為了科學閱讀素養課程的夥伴。

n   科學閱讀素養課程開發歷程

科學閱讀素養課程的開發，起因於高瞻一期生質能課程的反思延伸。

高瞻一期期間，本校在校內推廣生質能新興科技課程，用引導式探究教學改變傳統課室，以學生為中心的學習機會比例增加。教師在教學過程中發現兩個現象：其一，生質能課程首重實驗，而學生對於實驗操作的起點能力不一。其二，課程內容探索新知，學生需收集資料、大量閱讀、過濾資料、對資料進行科學性思考，進而統整發表等科學聽、說、讀、寫能力，而教師發現學生的科學聽、說、讀、寫能力有待提升。若能提升學生的相關能力，則能進一步促進以生質能為主題的科學學習。因此高瞻二期課程發展的方向，除了精修一期的生質能課程、希望能使課程更符合探究式教學、增進學生實驗能力之外，教師們也希望能開發「科學閱讀素養」課程，增進學生的科學聽、說、讀、寫能力，作為生質能課程的基礎。於是，重視科學過程技能的「生質能課程」，與重視科學聽、說、讀、寫能力的「科學閱讀素養課程」便成了苗農高瞻二期的主要發展重點。

發展課程時，團隊在台師大科教中心李哲迪老師、以及當時任職於交通大學的王嘉瑜老師帶領下，參照了國際性的科學素養評量架構及相關研究，決定採用國際學生能力評估計劃（Programme for International Student Assessment,PISA）的科學素養能力指標及評量模式。課程發展的過程則採用了《重理解的課程設計》（賴麗珍譯，2008）所介紹的「逆向設計」。下文將分別就建構課程能力指標、決定評量方式及設計課程內容三大部分敘述。

建構課程能力指標

教師們希望科學閱讀素養課程能作為生質能課程的基礎，培養學生的科學基礎能力。前者預定在高一教授，後者預定在高二教授。我們思考了：重視實驗的生質能課程和重視科學聽、說、讀、寫能力的科學閱讀素養課程，是分開發展呢？還是有可能將兩項課程整併在同一套課程結構中？此外，我們也考慮到：兩個課程參與的教師完全不同，生質能課程以科學教師為主，科學閱讀素養課程則除了科學教師外，還加入語文科教師，教師們對課程設計的理解程度不一。團隊利用工作坊的方式，讓兩項課程的教師們開始了漫長的討論。

建構課程能力指標真是一場大工程。對一個新興課程的內容與教法，教師們各有想像，目標也不盡相同，在工作坊中，我們對課程的目標各抒己見，進行討論。透過討論，逐漸釐清爭論之處，實際聚焦在適合本校學生且可執行的指標上，進而訂出執行的先後順序，也藉此形成團隊共識。

其次，我們參考國際科學評量架構後，認為PISA科學素養的架構十分符合我們的需求。PISA 2009科學素養的定義如下：「能運用科學知識來辨識科學問題、獲得新知、解釋科學現象、並形成證據導向的結論；能理解科學特徵是一種人類知識探索的型態；能覺察科學與科技來形塑周遭物質、知識以及文化的環境；且成為一個具有意願投入科學相關議題、具有科學概念、及具反思性的公民（臺灣 PISA 國家研究中心，2011）。」從敘述中可見PISA鎖定的科學素養是運用科學知識和科學能力獲得新知、進行科學反思。其中科學能力包含辨識科學議題、解釋科學現象、運用科學證據三項。這三項科學能力向度正符合團隊教師們的期待，希望學生能從生活中辨識科學議題，並懂得利用科學方式求證。教師們討論後認為，生質能課程重視透過實驗設計對新興議題進行研究，希望加入「設計科學研究」的能力。又考量學生程度，教師希望能從閱讀著手，提升學生科學閱讀能力。我們另參酌PISA閱讀素養，將「科學閱讀能力」獨立成為一項。取經PISA科學素養評量再加上教學現場的考量，整理修訂成了適合本校學生的能力指標（如表1）。

表1  苗栗農工高瞻計畫科學素養能力指標

本校的科學素養能力指標分為：科學閱讀能力、形成科學議題、設計科學研究、解釋科學現象、溝通與結論推廣共五項。五項指標可歸納為：科學過程技能（包括蒐集資料、形成議題、設計實驗、資料分析、形成結論等）與科學聽、說、讀、寫等能力。在教師的設想中，五項指標可配合高職專題製作系列課程實施，前兩項能力可融入高一的「專題製作導論」（校定必修，一學年2學分），做為基礎課程；後三項能力可融入高二的「專題製作」課（部定必修，一學年6學分），做為進階課程。五項能力指標可依序施行，若教師在評估學生科學能力後，欲針對部分重點能力加強，也可採單項融入課程，提供了教師授課的彈性。本校的高瞻計畫是以社團形式跨科召募學生組成高瞻實驗班，進行授課，每單元融入一項指標共8節課，基礎和進階課程皆以生質能源為主題。

我們認為，科學聽、說、讀、寫能力與科學過程技能相輔相成。科學聽、說、讀、寫不但是科學意識的起源，也是學生自學、進而深入研究的重要能力。聽、說、讀、寫向來被歸類成語文科的教授目標。但在新興科技和探究課程中，聽、說、讀、寫也是學習科學的工具。教學者在發展課程的過程中，若能意識到培養聽、說、讀、寫能力的重要，主動引導學生進行科學閱讀、討論與書寫，可事半功倍，更貼近學習科學的真實情境。

回顧這段歷程，這是團隊形成共識的重要過程。能力指標是以對學生所學能力的描述，教師必須模擬學生的思考和學習歷程，而非教學的進度。討論的過程中，我們不斷以自己對學生能力的理解，來修訂、核實能力指標的撰寫。透過文字化敘述，教師們對各項能力反覆進行討論，以求精準。對教師而言，先訂出課程能力指標有助於確立課程目標、實施順序，在發展課程內容、設計教學及評量時，即能有所依循，且前後一致。對學生而言，了解課程的能力指標，有助於學生理解課程設計，在課程進行時，能察覺自我能力，提升學習效果。透過討論，教師們也發現了群科間的差異，例如工科教師（例如機械群、電機群）發現，工科的課程不一定重視研究而重視改良與研發。發現了差異便能做出改變，我們即著手將課程指標修改成工科適用的版本。透過指標的建立，團隊教師對課程發展有了整體的概念，也讓兩個子課程適用於同一套能力指標，彼此互相關聯、銜接。

決定評量的方式

逆向設計的精神，是在構思課程活動前，先決定能提供學習證據的評量方式。

苗農的科學素養課程（含科學閱讀素養課程及生質能課程）採用的評量方式包含：模擬PISA科學素養評量（後文稱作類PISA科學試題）的量化測驗（包含前、後測)、形成性評量（例如學習單及單元測驗）、綜合評量（例如方案競賽）三種。由於形成性評量較常見，在此不特別為文說明。後文將針對我們設計的類PISA科學試題及方案競賽兩項評量方式加以說明。

高瞻計畫進行時，PISA素養評量正是方興未艾的熱門話題。但苗農的科學素養課程決定以類PISA科學試題作為評量方式有其理由。一、PISA科學素養評量的試題設計著重在應用及情境模擬，其試題反映了受試者面對真實世界挑戰時，解決問題的歷程。受試者需理解資訊、靈活運用科學知識與能力，自行建構答案，得到科學性的結論。二、其試題可以檢視科學知識、科學能力，且可量化評量，教師們認為量化測驗更有利於檢驗科學素養是否形成。三、PISA科學素養評量受測年齡為15歲，介於國三到高一之間，與本校高瞻課程學習者為高一、高二相符合。綜合以上所述，教師們選擇了類PISA科學試題題型，來開發適宜本校科學素養課程的評量工具。

教師選用PISA樣本試題或自選科學文本改編，對照能力指標，修改PISA試題或自編試題組成評量試卷。以科學素養試題為例（圖1），我們改編台灣PISA國家研究中心所公布的PISA科學樣本試題（2006）〈健康風險〉，其試題以「化學工廠附近居民呼吸出問題、舉辦公聽會」為情境，試題中羅列不同立場的科學家聲明，所設定的情境極符合台灣環境。教師們要評量「區分出文本中的不同立場」此一閱讀能力，對應本校科學素養能力指標「1. 科學閱讀能力」中的「1-2. 能使用閱讀技巧判讀文章」，於是將原題本修改成如圖1中的「問題一」。圖1中的問題二，則是選自樣本試題，以對應能力指標「2. 辨識科學議題」中的「2-1. 根據科學文章提出合理的評論和疑問」。試題改編後，尚須訂定評分標準，依照評分標準評分，即可得出科學素養的量化成績。

       圖1  根據樣本試題改編的評量試題，列出對應的能力指標

重視情境的概念也影響了綜合評量的設計，教師們設計情境式方案競賽作為綜合評量。以科學閱讀素養課程的情境式方案競賽為例，這是一個在地化的真實情境，也是未來可能實行的方案，競賽內容的情境介紹文稿節錄如下文：

綠的健康城市─苗栗縣再生能源方案競賽

      苗栗縣政府正積極推動由世界衛生組織(WHO) 認證的健康城市計畫，打造「健康、環保綠化、福利及人文」的「樂居山城」。

      為打造永續經營的健康城市，苗栗縣計畫發展綠色再生能源，將全面檢討縣內各項能源的利用方式、並探討各項再生能源的施行現況，以評估最適合採用的綠能方案。試尋找各項資料與有效的數據加以佐證，研擬出最適合苗栗縣的再生能源方案。

競賽方案中應詳加說明苗栗縣能源使用現況的背景調查、 各組所採再生能源的發展沿革及目前研發實行程度， 苗栗縣若採用該能源的優劣分析(SWOT)， 並勾勒出使用該能源的未來藍圖等。

要求學生熟悉競賽內容，練習以紙本文字配合口語流利表達，進行論文簡報或方案競賽是專題製作課程和科展研究的傳統。校內也早有達文西小論文競賽的模式。苗農科學素養課程皆設計了簡報競賽配合方案競賽模式，來對學生學習成果進行整體的評估。

以「苗栗縣再生能源方案競賽」舉例來說，我們將學生分為五組，每組抽籤選定各自負責的方案和對應的生質能主題。過程中學生需查找資料，尋找多則科學性論點，學習有關生質能源應用的常識，並以解決情境中所設定的問題為目標，提出自己的主張、制定方案及進行SWOT分析，在競賽現場上發表。

評量現場則以方案競賽為情境，請各組進行簡報、接受詰問，評審委員根據方案中的科學論述和簡報流程來評定學生分數、決定競賽成果。綜合性評量使學生體驗並練習應用聽、說、讀、寫的能力展現他所學習的科學內容，解決真實世界的問題。

設計科學閱讀課程內容

而新增的科學閱讀課程呢？怎麼讓科學加上閱讀？本團隊由國文、英文及化工科教師組成。在維持類PISA評量方式與探究教學的原則下，教師們將文本中的科學特性提煉出來，再考量本校學生程度與課堂進度進行篩選，形成了科學閱讀課程的四子單元：科學閱讀與主旨判斷、科學文章類型與特色、科學特性與評價訊息、科學文章摘要撰寫。

「科學閱讀與主旨判斷」單元包含：將閱讀歷程簡化為提取訊息與主旨判斷兩部分，欲協助學生先掌握閱讀的基本重點。

「科學文章類型與特色」單元則以學生常碰見的實驗型、解釋型和論證型三種科學文章作為主軸，協助學生掌握科學文章的特性，例如：辨識假說與變因、解釋科學現象、判斷立場與論點等。

「科學特性與評價訊息」單元則進一步深化文章中的科學特性，學生需學習評價訊息是否可用，考量如：複製性、驗證性、邏輯性、可信度、可行性等判斷依據。

在「科學文章摘要撰寫」單元中，學生須掌握上述科學文章特性並練習科學文章的摘要撰寫，同時作為閱讀理解的成果表現。

過程中化工科王淑璟老師協助團隊掌握學生特性與科學性思考，居功厥偉。教師們對本校學生的學習歷程有更進一步的了解後，更能貼近高職學生的學習特性與閱讀需求，並且配合生質能的主題，考量並規劃科學閱讀活動和教學原則。例如：科學性文本的長度需由淺入深並適當改寫；或可依照前測結果將學生分組，給予不同閱讀鷹架；科學閱讀策略的介紹需簡要清楚勝於繁瑣細碎；配合高職專業課程，歸納三種最常出現的科學文本類型；挑選科學文本時，比起理論應用，更須注重與現實結合的議題等。

教師們對應能力指標並用評量回推教學，以上述圖1試題為例，指標「1-2能使用閱讀技巧判讀文章」其中一項為：「區分出文本中的不同立場」，在發展對應指標的評量試題後，我們進行課程內容設計時即會思考：如何呈現「立場」的重要性？生活中有哪些是學生會遇到的情境？蒐集來的文本適不適合？來發展教學引導與簡報。詳細範例說明請見以下圖2至圖4。

以「科學文章類型與特色」單元為例，本單元的學習重點為「立場與論點」，圖2即顯示教師援引科學樣本試題中的案例，引導學生討論和分辨所讀文本所呈現的不同立場以及支持其立場的論點。圖3所對應的教學和短文則是引導學生思考立場為何重要？並討論遇到科學文本時，是否要進一步思辨立場及論點背後的真實性？圖4對應的單元則是學生閱讀一篇與能源相關的長篇文本〈聚風儲電〉，進一步探討一個政策下的多元立場、多元論述，試著讓學生自選立場並說明理由。三篇文本由淺入深，讓學生熟悉科學文本的形式且訓練思考。

圖2教學簡報1

圖3教學簡報2

圖4  教學簡報3

在課程設計的過程中，教師們需不時核對能力指標、評量試題，以求教學內容切合教學目標。

從能力指標訂定、決定評量方式到教學內容設計，教師們開啟了跨領域課程的模式。團隊中有語文科、自然科、工科、農科各領域的教師，語文教師協助理解閱讀的過程，並與科學教師討論科學閱讀特性；科學教師則是向語文教師學習帶領聽、說、讀、寫的方法，設法融入課程之中，並訂下科學研究的主要流程。教學者開發跨領域課程的過程中，不只是協同，而是互相學習，互相成長。

本著解決教學現場問題的初衷而開始的一趟旅程，在執行計畫的過程中，教師們有高度協調的共識，在跨領域設計的過程中，無形中也經歷了跨領域學習，使所開發之課程也初具了跨領域課程或校本課程的本質。

n   科學閱讀素養課程的特色

本段敘述本校科學閱讀素養課程的特色，包含：呈現科學閱讀歷程、科學文本多元化、探究課程設計、情境式議題討論、跨領域學習等五項。

呈現科學閱讀歷程

科學閱讀素養課程的四個單元中，從提取訊息、確認主旨、分辨科學文章類型、判斷立場與論點、利用科學文章特性評價訊息，到摘要科學文章，完整呈現科學閱讀歷程。將閱讀歷程階段化，透過教師示範在課程上表達出來。前述安排還有助於提升科學文本的閱讀理解，讓學生在閱讀時能敏銳分辨科學訊息的特性，展現各階段閱讀訓練的練習成果，有助於教師評估學生的閱讀能力，也讓學生自我檢測各階段的閱讀能力。

科學文本多元化

科學閱讀素養課程包含的文本形式十分多元，除了常見的紙本文字文本之外，許多科學文本亦重視圖文表達，也常見嵌入科學影片的動態文本。在第三單元「科學特性與評價訊息」我們即引入了網路文本。科學文本多元化，符合現代生活訊息的多樣化，但每單元所選的核心文章一定是紙本文章，且是科學論述可信度較高的科學雜誌與期刊。

探究課程設計

科學閱讀課程要配合探究難度頗高。教師們利用科學影片、真實個案、兩難議題，再輔以小組討論的方式進行教學（如圖5）。不在課程開始時揭露課程目標，而是透過影片討論、角色扮演的過程中，帶出課程的重點。學生在討論的過程中能觀察不同發言內容、不同立場的論點，引出學生真正的想法，並培養學生思考能力。教師在課程上要透過討論機制引導學生從不同觀點思考，活化討論與思考層次，而非「一言堂」。

圖5 王淑璟老師(中)引導學生進行小組討論

情境式議題討論

發展科學閱讀素養課程過程中，筆者發現處處是科學，貼近學生生活的真實情境俯拾即是。我們在課堂上探討塑膠變石油、看電影是否能有效增進婚姻品質、基改食品的研究是否符合消費者立場等議題，也討論有機農業、化學農業、永續農業何者更適合苗栗農業的困境問題。我們更希望學生能利用這樣的能力面對未來，解決兩難情境。「盡信書不如查證」，能科學性思考、能過濾和評價資訊，並在關鍵時刻協助自己做決策，是我們希望學生可以內化的科學素養。

跨領域學習

在傳統的分科學習情況下，閱讀與科學學習是分開的。學生的閱讀課程多不會採用科學文本（例如國文課程中僅有一個單元是科普文章），加上語文教師也未受過科學訓練，不注重閱讀與科學學習的關聯。而自然科或工科專業課程則是知識點太多，學生則常是閱讀教師已經消化的重點內容，缺少自行閱讀和理解科學文本的機會。動手實作的課程則少見閱讀文本的輔助，且自然科或工科教師未受過閱讀教學的訓練，多以自己的閱讀經驗帶領學生。而本校的科學閱讀素養課程，試著以高職本位課程思考，結合語文課程與專業課程，增加學生對科學聽、說、讀、寫的經驗，並真實應用，讓學生在科學閱讀素養課程中進行跨領域的學習。

結語

筆者們跨足科學閱讀素養課程的開發學到了什麼？我們把自己當作了學生，畢竟很久沒上科學課了，這麼走了一遭，才發現看文本不是只是學知識，反而要不斷反思文中的立場，思考各角色說話的目的。用教學者自己的體悟設計課程，引導學生了解這樣的思辨歷程。還要跳脫「標準答案」的模式，因為當文本切入點不同就會有很多思辯。發展和進行探究課程對教師而言，也是使思考變寬闊、時時需確認己他方的立場、和解決現實問題的歷程。

科學閱讀素養課程，讓我們更貼近生活，更貼近真實。

n  參考文獻

賴麗珍（譯）（2008）。重理解的課程設計（原作者：G. Wiggins、J. McTighe）。臺北市：心理出版社。

臺灣 PISA 國家研究中心（2011）。PISA2009應試指南。取自http://pisa.nutn.edu.tw/download/sample_papers/2009/2011_1205_guide_science.pdf