學思達教學法融入國中自然領域課程設計 —以水的電解為例 / 張耕碩

星期二 , 2, 3 月 2021 Leave a comment

學思達教學法融入國中自然領域課程設計

以水的電解為例

張耕碩

宜蘭縣立中華國民中學

cgs@tmail.ilc.edu.tw

n  改變緣起

    多年前,國內開始興起翻轉教學,本文作者盼搭上這股浪潮,思考著如何翻轉教學?設計怎樣的課程與教學,可以讓孩子真正主動的學習,培養面對未來世界的能力?參加多場研習、工作坊與入班觀課(包括學思達創辦人張輝誠老師的課堂)後,開始嘗試設計學思達講義,結合學思達教學法,甚至再陸續融入探究教學、科學史等,自我期許從「知識的傳遞者」轉變為「知識的啟發引導者」,並以學思達教學講義平台上的一句話:「備一堂孩子喜歡且有效的課」,作為個人的教學信念

n  學思達教學法與其基本流程

    學思達教學法,是「以學習者為中心」的教學法,在每一堂課培養、訓練學生自「學」、閱讀、「思」考、討論、分析、歸納、表「達」、寫作等綜合多元能力的教學法(張輝誠,無日期)。

    教師的專業介入,製作以問答題為導向、補充完整資料的講義,掌控學生學習的最佳專注時間,不斷切換學習樣貌;透過小組之間「既合作又競爭」的學習模式,讓教師轉換成主持人、引導者、課堂設計者,將學習權交還學生。每一堂課、每一種學科都以促進學生學習興趣、增強學生學習能力為主要教學目的(張輝誠,無日期)。

    其具體的操作流程有五個部分:學生自學思考問題小組討論學生表達老師統整(張輝誠,2019

一、學生自學:

    學思達教學五步驟其中的「自學」,是學思達教學法與其他教學方法最大的不同之處。通常將情境設計或是任務說明編排在講義最前面,如果學生還沒有自學習慣與能力,建議教師先講解,再帶領學生自學,透過閱讀文本或觀賞影片進入自學狀態。

二、思考問題:

    學的學習本質,理當激發學生對科學的好奇心與主動學習的意願為起點,進行主動探索、實驗操作與多元學習。前面的設計情境或任務能引發好奇心與學習動機,接下來的提問則是促進學生思考的關鍵,探究式的課程設計,其問題及任務的設計依循著課程脈絡,引導學生建構知識鷹架,從中養成其素養及能力。

三、小組討論:

    探究與實作的歷程中,不論是現象的觀察、或是結果分析,教師透過小組的形式(同質性或異質性),鼓勵學生進行實質的討論,在這個階段,自學、思考與表達是複雜地交織、動態地進行,怎樣幫助學生的合作、思辨,創造好的互動經驗,教師的鼓勵、引導與陪伴給予很重要的幫助。

四、學生表達:

    表達的形式有「口語」、「文字」及「圖表」等,而內涵則是涵蓋分析歸納、製作圖表、提出疑問等。教師可由學生表達其如何思考或是具體陳述觀點,回饋檢視原問題設計是否達成學生學習目標,判斷是否尚需加入哪些提問鷹架,或是最後進到教師統整階段時的補充。

五、教師統整:

    除依據學生表達內容適時地再提出問題引導思考外,也可以再進行補充或是歸納、再次強調本單元關鍵的學習內容。這個階段,就仰賴教師的統整歸納及講述。課堂全部時間僅用講述,學生的學習效益並不高,因此在學思達教學法中,配合學思達課堂流程與學生專注力時間,教師的講述有著其比例及必要性。

n  以「水的電解」單元為例

       接著透過學思達策略實際以水的電解單元進行教學說明,讀者可查閱文末附錄的詳細流程規劃與學思達講義內容。

學生自學

    學生對於電解的概念應該不陌生,應可以連結八年級「元素與化合物」、「認識電解質」等單元概念於學思達講義,透過閱讀講義先讓學生自學複習(見圖1)。接著,以科學史脈絡建立情境:在伏打發明了人類史上第一顆電池後,整個科學界為之瘋狂,開始嘗試用電池電解各種物質,包括水,如將電池的兩極通入水中後,看看會發生甚麼現象?

思考問題、小組討論

    接下來就是透過一連串的提問設計並結合探究實作,引導學生觀察、發現、思考並試著歸納:純水是否容易導電(見圖2)?如果加入幫助導電的物質(氫氧化鈉)(見圖3),導電效果為什麼更好?還有甚麼可能的變因會影響氣泡產生的快慢?兩極產生甚麼變化?有何不同?如何檢驗連接正極與負極的試管所收集到的氣體(及其性質)(見圖4)?

    進行實作前,請學生可以先將講義問題先瀏覽一遍。而分組通常採隨機分組、異質性分組、同質性分組(三至四人一組為最佳)等,不論是哪一種方式,都是培養他們學習選擇與責任承擔的能力。如這節課的探究實作、小組討論比例稍重,則建議小組採併桌的座位安排,除方便觀察、操作外,也是營造合作、方便討論的環境。還可利用小白板、工具包,請各小組寫下指定的內容(見圖5),為接下來上台分享表達做準備。

學生表達、教師統整

    根據上個階段的提問設計,由自願回答的學生或是進行抽籤,依班級的屬性在座位上或是站上講台(見圖6),簡單地問好、複述題目後,回答所觀察到的現象、特別的發現,或是討論後的解釋、推論等。這個階段則特別考驗老師的功力,除回應學生的回答、報告外,更精簡的統整歸納,診斷出學生的迷思概念,或是精準地補充學生未提及的重要概念等,都是老師在這堂課最後必須使力完成的重要任務。課堂結束前,除提醒學生完成學思達講義,通常還以隨堂測驗、回家作業等形式作為學習評量的內容。

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1:閱讀講義自學

2:電解RO純水

3:電解NaOH溶液

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4:收集電解氣體

5:小組討論

6:學生上台發表

n  結語

    新課綱於自然領域當中提到的「學習表現」與「學習內容」,兩者的關係至為密切、互為表裡。前者為學生面對科學相關問題時,展現的科學探究能力與科學態度之學習表現。後者則為學生認識當前人類對自然界探索所累積的系統性科學知識,也是作為探究解決問題過程中必要的起點基礎。本文主要簡介將學思達教學法融入自然科學課程設計,並結合閱讀、探究及實作等多元方式,期望有助於國中教師面對新課綱,於課程與教學方面準備與設計之參考。

n  參考文獻

1.張輝誠(無日期)。學思達教學法簡介。檢自https://lte-taiwan.weebly.com/23416246053694825945234163177720171.html

2.張輝誠(2019)。學思達教學5步驟說明。檢自https://www.youtube.com/watch?v=xVi7NhbBYic

n  附錄

本文作者以「水的電解」單元為例,融入學思達教學法的課程設計流程及學思達講義內容:

 

「水的電解」課程設計內容

 

 

建議時間

 

 

學思達教學流程

 

(教學建議)

 

 

1.概念連結:

 

(1)八上「元素與化合物」

 

  十八世紀的科學家嘗試利用各種方法分解純物質。可以再被分解的純物質,稱為化合物;而無法以一般的化學反應再分解出其他物質的純物質,稱為元素。

 

(2)八下「認識電解質」

 

  可以讓燈泡發亮或碳棒附近產生氣泡者,皆代表其具有導電性質。

 

2.引入情境:

 

  在伏打電池發明後,將連接伏打電池兩極的兩條金屬線放入水中,觀察會發生甚麼事?

 

 

(第一節)

 

10

 

 

n   學生自學

 

(針對單元主題,教師可依個人專業決定學生自學方式:)

 

閱讀(課本或講義)

 

觀看影片

 

□QRcode連結

 

其他         

 

 

1.清點器材、任務說明。

 

2.探究問題:(對應學思達講義思考問題15)

 

(1)將下列物質進行電解,比較、紀錄所觀察到的現象:RO純水、礦泉水、自來水、氫氧化鈉溶液(0.1M)、氫氧化鈉溶液(0.5M)。(寫出可能的原因)

 

(2)試著找尋可能的變因:哪些變因會影響氣泡產生的快慢?

 

(3)請仔細地觀察:兩極的變化有何不同?

 

(4)嘗試收集、檢驗連接正極的試管內所收集到的氣體,它有什麼性質?

 

   嘗試收集、檢驗連接負極的試管內所收集到的氣體,它有什麼性質?

 

(5)比較連接兩極所收集到的氣體,體積相同嗎?試著測量兩者的體積比約為多少?其他各組得到的結果是否一樣?

 

 

(第一節)

 

30

 

(5分鐘清洗整理器材)

 

 

n   思考問題

 

(針對單元主題,可選擇適合的提問設計類型:)

 

問答(封閉式)

 

問答(開放式)

 

混合題型(選擇+非選)

 

是非題(迷思概念)

 

其他         

 

 

1.重新檢視上一節課的思考問題,進行組內討論,並將討論結果寫在小白板上。

 

2.進行小組發表(志願優先或抽籤或教師指定)

 

3.各小組發表觀察到的現象與討論結果

 

(可直接口頭或是運用小白板、海報紙、平板電腦等資源)

 

 

(第二節)

 

20

 

 

n   小組討論

 

兩兩討論

 

組內討論

 

其他         

 

n   學生表達

 

個人(抽籤或指定)

 

小組(抽籤或指定)

 

其他         

 

 

1.老師補充說明,歸納統整(使用簡報、心智圖等)

 

2.隨課評量

 

 

(第二節)

 

25

 

 

n   教師統整

 

重點重述

 

歸納統整

 

補充講解

 

其他         

 

 

學思達講義
單元名稱:電流的化學效應(電解水
)

學生自學1(閱讀、複習過去所學的概念:純物質、化合物、元素、電解質、非電解質)(3分鐘)

八上:元素與化合物

  十八世紀的科學家嘗試利用各種方法分解純物質。科學家依「是否可以經一般的化學反應(例如:照光、加熱、通電)再分解」的特性,將純物質分為元素與化合物兩類。可以再被分解的純物質,稱為化合物;而無法以一般的化學反應再分解出其他物質的純物質,稱為元素

八下:認識電解質

  溶於水後,可使溶液導電的化合物,稱為電解質,其他如氯化氫、氫氧化鈉和硝酸鉀等也是電解質。而像蔗糖、酒精這類溶於水形成的溶液不能使燈泡發光,無法導電者,稱為非電解質

學生自學2(閱讀情境說明、清點實驗器材)(7分鐘)

  在伏打電池發明後沒多久,就有人發現電流可以從溶液中通過。於1800年,英國尼可爾生(William Nicholson ,1753-1815)與卡利斯列(Anthony Carlisle,1768-1840),把連接伏打電池兩極的兩條金屬線放入水中,發現水的電解現象。接著,就請你們從電解水開始吧!

clip_image013[4]使用器材:

  £乾電池                   £小燒杯(50ml         £直尺大燒杯(毫升)

  £橡膠手套                 £塑膠試管               £導線(附鱷魚夾)線香

  £氫氧化鈉溶液(0.5M     £迴紋針(或碳棒或筆芯) £線香

 

思考問題(讀題、進行實作後寫下問題的答案(30)。實作後各組清洗、整理器材(5))

1.將下列物質進行電解,比較、紀錄所觀察到的現象:RO純水、礦泉水、自來水、氫氧化鈉溶液(0.1M)、氫氧化鈉溶液(0.5M)。(寫出可能的原因)

 

2.試著找尋可能的變因:哪些變因會影響氣泡產生的快慢?

 

 

 

 

3.請仔細地觀察:兩極的變化有何不同?

 

 

 

 

clip_image0154.嘗試收集、檢驗連接正極的試管內所收集到的氣體,它有什麼性質?

  嘗試收集、檢驗連接負極的試管內所收集到的氣體?它有什麼性質?

 

 

 

 

5.比較連接兩極所收集到的氣體,體積相同嗎?試著測量兩者的體積比約為多少?其他各組得到的結果是否一樣?

 

 

 

 

小組討論、學生表達(根據前面思考問題進行組內討論,將討論結果寫在小白板(10)。抽籤全組上台發表(10)。老師補充統整(10))

歸納、解釋上一節課的結果與發現:

 

 

 

 

 

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