跨學科科學課程設計— 「淡水河左岸」專題研究課程 / 鍾曉蘭

星期日 , 26, 四月 2015 Leave a comment

跨學科科學課程設計—
「淡水河左岸」專題研究課程

鍾曉蘭

新北市立新北高級中學
教育部高中化學學科中心

chshirley2007@yahoo.com.tw

n  前言

高中新課程99綱實施以後,越來越多的學校積極想要發展學校本位的課程,以突顯各校的特色,吸引更多的優秀學生進入學校。筆者結合學校所引以為傲的學校所在地-淡水河左岸(三重蘆洲交界地區、重陽橋附近,鄰近五股溼地),自然環境豐富而具多樣性生態,設計出以淡水河自然資源為主題的專題研究課程,統整跨學科(化學、地科、生物)所涵蓋與水資源與生態相關的概念、科學過程技能與活動,並考慮學生的特質,以學校每週二節的空白課程,以發現及探究式的教學方式,並部分融入多元智慧的教與學的觀點,帶領並鼓勵學生們以小組合作的學習方法去觀察、檢視、瞭解與分析環繞他們的自然環境,讓學生們應用已有的知識背景,進行一系列的試驗、探索和尋求問題解決的方法,期望提升學生對科學探索的興趣與科學技能,在小組互動學習中培養科學態度與正確的社會態度與價值觀,並進一步整合所學習到的科學概念與科學過程技能,規劃出解決當今社會環保議題中水污染的防治方法。

n  課程設計的理念

(一)   課程目標

根據需求評估後,訂定出四大課程目標,詳述如下:

1.        從活動中,瞭解學校附近的自然環境淡水河左岸與五股溼地,培養學生愛護自然資源的觀念,並應用所學,設計出解決淡水河污染的可行方案。

2.        從探索活動中,引起學生學習科學的興趣,培養學生科學過程技能。

3.        培養學生批判性思考及解決問題等能力。

4.        藉著小組合作的學習模式,發展學生正確的社會態度與價值觀。

(二)   選擇教材

配合高一學生認知發展,選取下列相關教材及活動:

1.        自基礎化學選取與水資源相關的水的特性(如物性、化性),水溶液的性質以及水污染的種類與防治等科學概念。

2.        自基礎地科中選取水循環的相關概念,探討水循環的影響,藉以探討淡水河的自然資源的影響。

3.        自基礎生物中選取水圈的概念,探討淡水河左岸生態的改變

4.        自水污染防治法規中選取水污染種類與檢測方法,探討淡水河的污染情形。

5.        設計一系列參觀與實地的調查活動、探索式實驗,讓學生藉由「做中學」以及小組合作的互動中,獲得學習經驗,幫助學生瞭解淡水河左岸的變遷、生態變化及水污染對自然環境的影響,有助於發展學生的思考技巧、社會態度及提升學習興趣,亦有助於學生獲得資訊,將學習經驗應用於淡水河水污染的問題解決。

(三)   組織教材

以淡水河左岸的自然資源為主題,統整相關科學概念、科學過程技能、科學方法、科學現象等,以培養學生解決日常生活問題的能力、正確的科學態度與社會價值觀為訴求,課程架構如圖1所示。

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1:課程架構

活動設計則納入多元智慧的教與學的觀點,以多元的方式設計並呈現教材與活動,如圖2所示。

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2:將多元智慧觀點納入課程的活動設計

(四)    課程活動內容說明

第一週的二小時為預備週,說明本學期課程的主要活動內容,以及小組分組情形及任務分配,學習評量方式等事項。

1.        單元一:淡水河巡禮以四小時進行,認識淡水河左岸、探討淡水河左岸的變遷的活動各兩小時。

(1)     認識淡水河左岸:帶領同學乘坐遊船,從大稻程的小碼頭出發,從船上欣賞淡水河兩岸的風光,記錄並比較所觀察的兩岸自然景觀有何異同,進一步瞭解學校所在地-淡水河左岸自然環境與自然資源的特色。在行程中特別介紹學校附近的淡水河左岸原本是垃圾掩埋場,為學校帶來惡臭及河岸附近的髒亂。後來進行垃圾掩埋場搬遷後,近年來景觀變化非常大,空氣中的惡臭味與環境衛生、整潔及景觀問題改善不少。請同學思考並自省以下的問題:人們在河岸設置垃圾掩埋場帶給淡水河什麼影響?垃圾掩埋場搬遷後對自然環境真的沒有後續影響嗎?

(2)     探討淡水河左岸的變遷:請同學們事先蒐集淡水河左岸的相關資料(可以遊船之旅實地拍攝的相片、個人的心情、想法、素描等;訪問親友對淡水河的回憶、老舊的淡水河相片、相關書籍及網站等資料),以簡報的方式來介紹淡水河左岸的歷史與自然環境的變遷,並配合相關淡水河的歌曲、風景畫、小故事等,比較與表現出淡水河左岸今昔的異同,並請同學思考並自省以下的問題:人們的活動帶給淡水河左岸什麼影響?學生在活動後,繳交一份報告,對上述所提出的問題,根據自己的觀察,蒐集的資料、同組的討論後,提出自我反思後的想法並附上活動中所蒐集的圖片、相片等。

2.        單元二:探究五股溼地,分為六個小活動,總計以十二小時進行。

(1)     風華再現五股溼地簡介2 hrs):利用五股溼樂園網站,http://share.tpc.edu.tw/wetland/。之人文生態內容進行五股濕地的人文、生態介紹(用PowerPoint介紹)

(2)     水筆仔大冒險2 hrs):至五股溼地進行實地調查之旅,用手摸水筆仔的胎生苗並觀察水筆仔的根、莖、葉、花,至塭仔圳旁灘地觀察螃蟹的情形,大生態池觀察鳥類(用望遠鏡)。

(3)     溼地生物知多少2 hrs):各小隊劃定一塊長寬各三公尺的面積,找出不同種類的生物把他畫下來,並且畫記他們的數量,再請老師統整各組調查到的生物,完成一張全班的生物多樣性圖表。(活動(2)與活動(3)可合併同一天進行五股溼地實地調查,節省往返時間。並在調查活動中,同步進行五股溼地水質探測,包括:濁度、酸鹼度、溶氧度、導電度,以數據瞭解溼地是否具有淨水的功能)

(4)     疏洪及淨水的功能2 hrs):設計一個小活動,讓同學藉著肢體的活動,讓同學身臨其境感受到溼地疏洪的功能及其重要性。另外讓學生就課前所蒐集的資料中,設計出簡易的實驗說明溼地具可沉積、淡化、過濾與分解部分污染物,淨化與改善水質等功能。

(5)     生態變遷的探討2 hrs):設計一個小活動白鷺鷥求生記,讓同學藉著肢體的活動,讓同學身臨其境感受到當自然環境變遷時,會改變生物的棲息地,而讓物種的數目、種類產生變化,而引起生態的變遷。接著請同學就蒐集的資料來探討當溼地的水污染增加或人為的過度開發時,會對溼地生態產生的影響為何?

(6)     探究五股溼地的報告與討論2 hrs):請同學們將前五週所蒐集五股溼地的生態與疏洪淨水的相關資料(實地拍攝的相片、學習單的整理、個人的心情、想法、數據、圖表、實驗數據等),以簡報的方式配合海報,說明小組探訪之旅與探究實驗的過程與結果,並將小組與個人心得與其他同學分享。

3.        單元三:探究淡水河左岸,分為四個小活動,總計以十小時進行。

(1)     淡水河左岸生態之旅2 hrs):在學校附近(重陽橋附近)的淡水河左岸進行生態調查與水質現場檢測(包括:濁度、酸鹼度、溶氧度、導電度),將調查結果與數據整理成各式圖表。

(2)     探究生態改變的因素2 hrs):就生態調查與水污染現場檢測的結果,與先前對五股溼地的結果進行比較,探討淡水河左岸的生態的變遷與造成改變的主要因素。

(3)     探究水污染對生態的影響4 hrs):進行採樣河水的COD值及重金屬污染的檢驗,設計優養化對水中生物的影響的探討實驗。分別探討優養化、熱污染、濁度、酸鹼度、導電度及溶氧度下降的成因,進一步討論各種污染對生態的影響。

(4)     探究淡水河左岸的報告與討論2 hrs):請同學們將前四週所蒐集淡水河左岸生態與水污染的相關資料(實地拍攝的相片、個人的心情、想法、數據、圖表、實驗數據等),以簡報的方式配合海報,說明小組探究過程與結果,並將小組與個人心得與其他同學分享。

4.        單元四:還淡水河清淨之美,以四小時進行。主要就之前所蒐集的五股溼地的報告、淡水河左岸的生態變遷與水污染的相關資料及探究實驗的結果中,從資料分析出淡水河左岸水污染可能的來源,並進一步組織資料找出水污染防治的良方,並藉由小組合作方式製作書面報告及電腦簡報。

最後二週(合計四小時),進行水污染防治計畫的總成果發表會,並進行一學期的學習歷程檔案的展示,以及師生之間就一學期的課程內容與活動進行分享與回饋。

(五)   執行

依據實施時間、實施對象、小組合作模式、師資與教學評量等五方面說明。

1.          實施時間:在高一上學期實施每週兩小時的專題研究,一學期十八週,共計36小時。

2.        實施對象:高一數理實驗班的學生

3.        小組合作:採入學成績依S型異質分組,每一小組4人,任務分別為小組長、副組長、記錄員、設備員,隨著每一單元的進行,學生輪流擔任一項任務。

4.        師資:化學、地科、生物三門學科教師依據課程需要進行協同教學。

5.        教學評量:實作評量、成果發表、活動報告、檔案評量等。

n  化學課程概述和教學活動

一、   部分課程概述

以「水汙染與防治」、「水質檢驗」兩次課程為例,說明其課程目標、課程大綱、評量與相關參考資料,此兩次課程分別如表一和表二所述:

表一:「水汙染與防制」課程概述

課程目標

1.      認知

1.1了解何謂水污染。

1.2了解水汙染的指標。

1.3了解RPI監測項目的意義。

1.4了解汙水處理的分級情形與現行淡水河流域污水處理的狀況。

2.      技能

2.1能查詢到目前淡水河水樣採集及水質檢驗過程。

2.2能查詢並比較各汙水處理廠處理前後水質改善的程度。

2.3能找到環保署公告的檢測結果,與檢測數據對照。

3.      情意

3.1從探索活動中,引起學生對學習科學的興趣與對環境的關懷。

課程大綱

1.      介紹何謂水汙染。

2.      介紹河川汙染指標RPI

3.      說明RPI監測項目的意義。

4.      介紹其他水質指標。

5.      介紹長期以來淡水河水質的變化。

6.      介紹汙水處理分級情形及現行淡水河流域的汙水處理現況。

7.      培養學生合作與自省能力。

課程評量

實作評量(學習單與蒐集資料)

參考書籍
或網址

1.   淡水河整體治理規劃,http://dansuieriver.wordpress.com/2010/08/06/984/

2.   發現台北感動的源頭淡水河,http://ms1.ctjh.ntpc.edu.tw/~931634/index.htm

3.   淡水河流域整治資訊網, http://ivy2.epa.gov.tw/TamShuiRiver/default.htm

4.   台灣水質監測日,http://wwmd.hy.ntu.edu.tw/index_tw.php

5.   全國環境水質監測資訊網,http://wq.epa.gov.tw/WQEPA/Code/?Languages

6.   擺渡‧淡水河,活水溯源,我們的島,公共電視,http://ourisland.pts.org.tw/content/活水溯源擺渡‧淡水河

7.   活化淡水河系生活網,http://www.taipei.gov.tw/MP_100039.html

8.   清風淨水 最乾淨的淡水河 首映版,http://www.youtube.com/watch?v=aiIQD0a0kFU

表二:「水質檢測」課程概述

課程目標

1.      認知

1.1了解水質檢驗方法及項目。

1.2了解水樣採集器材與步驟。

2.      技能

2.1能操作淡水河水樣採集及水質檢驗過程。

2.2能解釋水質檢驗結果的意義,並相互比較,了解數據的穩定程度。

2.3能找到環保署公告的檢測結果,與檢測數據對照。

3.      情意

3.1從探索活動中,引起學生學習科學與環境保育的興趣。

課程大綱

1.      介紹一般水質檢驗方法及其步驟。

2.      介紹WWMD檢測包的試劑安全性及使用注意事項。

3.      介紹並操作WWMD檢測包的各項檢測步驟。

4.      帶領學生在淡水河現場採樣檢測。

5.      說明現場檢驗的注意事項與安全守則。

6.      介紹各項檢測數據的意義。

7.      培養學生合作與自省能力。

課程評量

實作評量(學習單與蒐集資料)

參考書籍或網址

1.      淡水河悠活學習網,http://www.whcc.org.tw/yoho/chinese/page2/2-data2/2-data2-4.html#

2.      行政院環保署全國水質監測網,http://wq.epa.gov.tw/WQEPA/Code/Default.aspx

水質檢驗方法及項目與WWMD檢測包之說明

本課程檢測水質係以理化方法-試劑檢測為主,另以生物指標方法(觀察、採集)為輔。前者檢測:(1)溫度、(2)酸鹼值、(3)水體溶氧及(4)濁度等四項參數(檢測水樣時之瞬間水質);後者係藉由觀察河川底棲生物種類(魚類、水生昆蟲)來推斷該水體長期的水質概況,兩者相互輔助,提供一般民眾監測水質一個簡便、安全的方法。其中,為考量該水質檢測之普及性與試劑使用之安全性,以及全球同步測值比較之方便性,利用理化法檢測水質之試劑係採用美國清水基金會所推薦的簡易檢測包(WWMD test kitsLaMotte公司產品)為原則。該試劑雖然簡便、安全,但使用者亦常抱怨無法依比色卡來研判代表數據值,而且檢測值之解析度不高(較粗糙),誤差可能亦大。另亦可自學校攜帶以下幾個水質參數檢測設備(例如:溫度計、可攜式pH計、溶氧計、濁度計)前往現場,同時作檢測,並將數據記錄下,兩者亦可作比較。

二、   本課程相關教學活動照片

本課程教學活動照片和說明如圖3~圖8所示:

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3:單車遊新北認識淡水河左岸

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4:同學藉著肢體活動,感受到溼地疏洪的功能

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5:學生進行網路資料查詢與製作報告

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6:學生進行化學實驗測量物質酸鹼性

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7:學生與其製作的簡易淨水器

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8:學生進行化學實驗水質檢測

n  結語

我國十二年國教則倡導:有教無類、因材施教並落實「適性輔導」與「品質提升」,筆者期望藉由本文提供跨學科科學課程設計的範例,在制式的課程中提供教師們另一種不同的課程與教學的選擇,不僅讓課程的設計與學校的特色結合,也提供跨科教師協同教學的機會。

n  參考資料

1.          黃正傑(民80):《課程設計》。台北:東華。

2.          黃光雄、蔡清田(民88):《課程設計-理論與實際》。台北:五南。

3.          五股溼地樂園網站,http://share.tpc.edu.tw/wetland/

4.          疏洪道生態保育聯盟,http://bsd.wkjh.tpc.edu.tw/~wetland/index.htm

 

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