臺灣化學教育

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
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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。

圖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。

圖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

表二：「水質檢測」課程概述

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：

圖3：單車遊新北—認識淡水河左岸

圖4：同學藉著肢體活動，感受到溼地疏洪的功能

圖5：學生進行網路資料查詢與製作報告

圖6：學生進行化學實驗—測量物質酸鹼性

 

圖7：學生與其製作的簡易淨水器

圖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。