目 錄
n主編的話
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n本期專題【專題編輯／邱美虹】
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u 北京化學教學參訪：北京101中學「同課異構」化學教學紀實／王瓊蘭〔HTML｜PDF〕
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n化學實驗／化學實驗含影片【專欄編輯／廖旭茂】
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n教學教法／高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯／施建輝】
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n教材教法／化學課程與教學【專欄編輯／周金城】
國小學生製作科學玩具「整人墨水」／江志宏、張自立、辛懷梓HTML｜PDF〕
n新知報導／國內外化學教育交流【專欄編輯／翁榮源】
參加2016 BCCE並發表普通化學實驗翻轉教學／佘瑞琳HTML｜PDF〕
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第十六期 主編的話
邱美虹
國立臺灣師範大學科學教育研究所教授
美國國家科學教學研究學會（NARST）理事長（President）
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
[email protected]
本期專題以一行大學教授、研究人員及中學自然科教師於2016年5月赴北京市進行化學教學與學校機構參訪為主題，除描述所見所聞外，並對臺灣與大陸的化學教學、人才培育、師生特質做一剖析。內容包括具體實例的說明、實驗設備及教學目標的闡述、教育觀點的反思、人才培育的危機與契機等等。繼上海之行的報導（《臺灣化學教育》第四期，2015年11月）後，本期再次報導參訪團到第一線觀察北京市化學教學與參訪三所中學與北京大學的心得，希望透過這些文章可以呈現所參訪的三所北京學校的教學特色，以及其可能對臺灣化學教育的啟示。
臺灣這幾年的教育鬆綁使得教育現場出現形變與質變的教學與評量方式，雖然有大學與中學入學考試制度的持續存在，但是因實施多元入學方案與大學林立的現況，學校教育的目標與策略仍呈現多元性與自主性。然而有些基本的問題是否有解決呢？以化學為例，化學是一門實驗的科學，科學家透過實驗、收集資料、檢視假設、尋找規律性與再現性、下結論；然而學校實驗課程一直無法落實，不論是在課堂上操作或演示，或是在實驗室進行實驗都仍顯不足，這是值得去深入探討與立即解決的問題。這幾年本人在大陸觀課的經驗發現教師已把實驗活動帶到課堂上，利用簡單的設備與藥品或是微型實驗器材，將理論與實驗觀察和動手做結合在一節課內完成，我想這樣的做法提供學生最即時與真實的實驗經驗，是值得我們學習的。臺灣中學生入學壓力遠不及大陸中學生大，應該可以利用這樣的天賜機會，好好落實教育理念，培養學生獨立思考、問題解決、溝通表達、彙整資訊的能力、以實事求是和證據取向的探究精神面對科學性的社會問題等等。我們沒有辦法預測10年、20年或30年後的工作會是什麼樣子，但是我們應該培養他們的基本科學素養，以面對瞬息萬變的21世紀。這是一個危機的時代，也是一個具有契機的時代，我們必須盡早為下一代做好準備；而下一世代的孩子們也要更積極主動準備好面對這頗具挑戰性的時代。
最後，本期常態性專欄文章有國立大甲高級中學廖旭茂老師的〈亞甲藍的光致變色〉，一如往常，廖老師總是能在實驗創新上展現不一樣的風貌。該實驗藥品很簡單，實驗操作亦不難，因此可以在教室做示範實驗或是學生進行動手操作的實驗活動。該活動未來可搭配教學策略或提出拓展性問題，使此活動的推廣更能展現培養創造思考與問題解決的實踐面。其次是國立新竹科學園區實驗高級中學施建輝老師的〈有關化學鍵和八隅體法則的問題〉，施老師首先挑戰在高中課本中硫酸根的結構SO42−，以S-O單鍵論證「為何又有雙鍵的說法」的說法，來說明SO42−中S-O單鍵與雙鍵產生共振的說法的適切性；並進而延伸到對磷酸根（PO43−）中P-O鍵結和氯酸根（ClO4−）中Cl-O鍵結的共振結構加以闡述。除此之外，施老師針對常易混淆氯化鈹（BeCl2）和三氟化硼（BF3）是否符合八隅體法則的概念加以分析，並認為高中階段宜採取Huheey的觀點，將BF3視為不符合八隅體法則的化合物，並進而探討AlCl3隨不同溫度產生不同化合物而穩定存在，因此AlCl3有時符合八隅體法則，有時又不符合八隅體法則。新北市立新莊民安國小的江志宏老師則是開宗明義即點出教學的困境，「到底老師教會了孩子什麼？」有這這樣的省思，科學探究的內涵就會在教學中被彰顯出來。江老師的實驗流程逐步引導學生操弄變因，以便提出結論。執行實驗時，常以問題來引導思考與動手做，其教學活動設計頗具參考價值。最後一篇是臺灣大學化學系佘瑞琳老師出席美國化學教育雙年會(BCCE)的心得分享。此篇是繼本期刊前期翁榮源教授的BCCE報導之後另一篇研討會分享心得報告。佘老師針對臺灣大學一年級學生的普通化學實驗實作與報告書寫實踐翻轉教學，其活動是透過美國化學會所出版的Journal of Chemical Education期刊論文培養學生閱讀期刊的能力，並要求學生製作海報分享研讀結果，成效不錯，唯文中指出，該校學生科學閱讀仍有困難。以第一學府尚是如此，可見強化學生英文閱讀能力仍是不可忽視的教學目標之一。
北京化學教學交流：
迴盪在臺灣與大陸之間
邱美虹
國立臺灣師範大學科學教育研究所
[email protected]
n 交流參訪行程概述
本期專題以一行大學教授、研究人員及中學自然科教師（見圖一）於2016年5月赴北京市進行化學教學和學校機構參訪為主題，除描述所見所聞外，並對臺灣與大陸的化學教學、人才培育、師生特質做一剖析。內容包括具體實例的說明、實驗設備及教學目標的闡述、教育觀點的反思、人才培育的危機與契機等等。繼上海之行的報導（《臺灣化學教育》第四期，2015年11月）後，本期再次報導臺灣學術參訪團到北京市觀察第一線教師的化學教學、參訪三所北京市知名中學與學界翹楚的北京大學之參訪心得，雖然我們在拜訪的學校停留的時間從半日到一日不等，非常短暫，可能僅是以管窺天，但是這些都是真實的親身體驗與觀察，希望透過本期專題的這些文章可以略為呈現三所北京中學的教學特色，以及其可能產生對臺灣化學教育的啟示。
圖一：參訪團全體團員
n 臺灣待改進的教育問題
臺灣這幾年由下而上的教育改革已在各個角落引起極大的迴響，許多教師自主性的組成專業成長團體，透過社群媒體、定期聚會、辦理工作坊等等傳播教育理念，並集合眾人的力量進行課程研發與教學改進等活動，活絡了早期由上而下、缺乏主動性的教師專業成長的生態。再加上日本佐藤學教授（2012）的「學習共同體」與Bergmann和Sams（2012）的翻轉教室理念適時引介，使得課堂教學起了極大的變化，就如同化學反應一般，有了外在環境的刺激、變化及介入，再配合系統內部個體（粒子）的特殊性質與結構，在累積足夠能量與方向性後，反應便發生了。這種粒子間的碰撞產生新物質，就如同教師互相腦力激盪，激出火花，發展出新教材、教法與教具一般，展現獨特的創造力與批判力。然而是否還有一些教育問題與現象是有改進的空間呢？就此次參觀的心得，我歸納成以下五點來討論：
一、課程與教學模式的研發，宜結合由上而下的理論基礎與由下而上的實務經驗。
課程研發不僅要顧及教學目標與學科內容知識，同時也需要了解學生認知發展以及學生學習新知識前所擁有的既有知識和學習所需的策略。Lakatos (1978, p.102) 說：「沒有科學史的科學哲學是空洞的，沒有科學哲學的科學史是盲目的。」藉此哲言推及科學教學，我想可以這麼借喻的：「無法實踐的理論是空洞的，沒有理論的實踐是盲目的」（邱美虹，2016）。所以課程研發應該要能兼顧科學教育的理論基礎，結合教學實務的經驗方能發展出具結構性的課程內容與教學模式。以大陸的高端備課而言，便兼顧認識論與學科知識（見圖二），是可參考的模式之一。臺灣目前實務性課程發展具有科教理論者尚不多見，有待更加努力。
圖二：高端備課（左：王磊教授，右：14中孟哲虹老師）
二、學生核心素養的培養，尤重發展跨科與跨領域的學習以及探究與實作的能力。
新世代的學生需要新世代的思維方式與問題處理的能力，國際思潮現已相當重視核心概念、跨界知識、實踐、溝通與表達能力的培養。傳統強調知識的灌輸與以量取勝的時代已經過去了，多不如少，少不如通，理解透徹、觸類旁通才是王道。臺灣在12年國民基礎教育自然領域課程中規劃高中必修「自然科探究與實作」課程，無異是回應社會與世界潮流的一種做法，值得肯定。然而當下可以立即發揮立竿見影的效益就是落實課堂實驗教學，透過實驗（封閉式或開放性）培養學生觀察、提問、形成假說、收集資料與數據、呈現與解釋數據、統整後下結論的能力。大陸的微型實驗包教學的做法（見圖三）可以作為我們即刻實施改變課堂教學之參考。而臺灣教師重視生活化的題材，並與課堂教學內容相互呼應，讓學生了解知識的應用面，值得持續進行的。
圖三：大陸微型實驗包教學
三、學生表達自我對科學知識的理解與提問深具邏輯性
聽懂教師的教學內容、建構成自己可以理解的知識表徵或提出可探討的問題、再用語言或圖表以具邏輯性的方式表達出自我建構的知識與問題，這三部曲在學習上是需要高層次思考知能與自我要求、訓練與反思方能達到的表現。通常我們接觸的中學生大概在溝通表達的內容上較為簡略，不夠精準且較缺乏邏輯性的陳述，即使在提問時，也不易將自己疑惑之處表達清楚。但是此行看到大陸這三所學校的學生口條具邏輯性、推理性、精準性，言之有物，能將思緒展開說明，使他人可以清楚明白的理解自己構思與推論的脈絡，用字遣詞（包含科學語言的使用）精準明確，讓人印象深刻。這一點我覺得台灣學生還有很大的進步空間可以期待，見賢思齊，師生一起努力吧！
四、入學考試宜透過評量方式實驗過程與結果
考試領導教學是不爭的事實。既是如此，雖然在新的課程綱要中要求開設「自然科探究與實作」課程，但是本文作者認為除此之外，更積極的作法應該是建議入學考試中心重視評量學生實驗操作與探究及問題解決的能力。大陸人口比我們還多，但是在北京、上海、杭州等地皆看到針對中學生實驗技能的考評，校際之間的科學教師相互評比其學生操作技能。在考試領導教學的前提下，要落實實驗課程的教學活動，或許入學考試評量此能力可盡早增加學生動手做實驗的機會。當然，這樣的作法有兩個問題：其一是學生僅作課本內食譜式的驗證性實驗，其二是缺少探究成分的學習機會。階段性的向科學探究活動邁進仍是我們長期的目標與責任。無論如何，回歸科學實驗的本質與特性，應該是我們要努力的方向且是高優先次序的任務。
五、教師專業成長團體的組成
在此次北京化學教學參訪中，我們看到教師專業成長團體的組成有大學教授、地區教研員（等同於督學或是教學督導）、學校行政人員、以及資深和初任教師，組成綿密的學習型組織，從理論到實踐的推動、從生手到熟手的輔導系統、從行政到教學形成一個相互學習的團體，從個人到小組、從小組到學校，從學校到校際，形成一個由點到面、面到體的學習型組織，這樣的活絡專業成長團體假以時日必可見其長效。臺灣近幾年自動自發發展出來的校內與校際間的專業成長團體，比較屬於平面式的，大都是以教師為主，縱向的連結成為〝體〞的結構較少，北京的做法或許有值得思考與借鏡之處。
圖四：拜訪北京師範大學化學教育研究所王磊教授之高端備課團隊（左起：胡久華教授、劉克文教授、楊芳瑩教授、邱美虹教授、王磊教授、許瑛玿教授、吳國良研究員、魏銳教授）
n 本期專題文章簡介
本次專題除我個人探討教學模式等議題以外，有楊芳瑩教授反思臺灣學生教育機會之所在，文短但很精闢；吳國良研究員針對大學入學考試與人才培育進行批判性的評析；王瓊蘭老師分享其個人的同課異構的經驗、廖旭茂老師鉅細靡遺的將行程內容分享並反思教學的意涵；劉曉倩老師發思古之幽情，描述其在北京之所見所聞、兼具理性與感性；以及鐘建坪老師彙整所見具體提出六大教學優點與闡述其個人在臺灣教育現場利用資訊融入建模教學的情形。每位作者在其文章中為此行展現不同的面貌，希望讀者可以從這些文章中看到北京化學教育發展的一角。
n 參考文獻
佐藤學（2012）。學習的革命： 從教室出發的改革。臺北：親子天下。
邱美虹（2016）。結語：臺灣科學教育的研究與實務：挑戰與機會。出自邱美虹（編）：臺灣科學教育研究與實踐：挑戰與機會。臺北：高教出版社。
Bergmann, J., & Sams, A. (2012). Flip Your Classroom： Reach every student in every class every day. Washington DC： International Society for Technology in Education (ISTE).
北京化學教學交流：
認識論教學法、同課異構及課堂實驗活動
邱美虹
國立臺灣師範大學科學教育研究所
[email protected]
化學是一門研究物質的性質、結構、反應、變化、能量轉化等的基礎科學，其充滿多變、動態、微觀的本質與奧妙。化學總是會因為不同粒子的碰撞產生可預期與不可預期的結果，讓化學家以充滿無限期待的心情去進行實驗與探索，並從其中獲得求知的樂趣。化學教學就像化學的本質一般，充滿變化與動態的本質，它會因為教學主題、教學對象、教師的背景知識以及對學生背景知識理解的不同，產生交互作用後轉化成各種形式的教學目標與教學行為，也正因為如此，化學教學深具挑戰性，化學教師必須要能掌握化學巨觀與微觀之間的交互關係以及如何善用符號及各表徵去呈現複雜的化學關係，並展現於其教學中，以培養學生化學思維與操作和探究的能力。
此次出國參訪最主要的目的有三：其一是參觀北京三所知名中學的化學教學；其二是進行臺灣化學教師與大陸化學教師進行「同課異構」教學分享；其三是參訪北京大學化學學院在化學人才培育上的目標與策略。以下簡要的針對上述三主題加以說明。
n 磨課的過程—前測、數據處理及分析、備課研討、試講及討論、正式講及討論
唯有精進化學教學品質，方能提升學生化學學習成效與思考智能。一門課要呈現在學生面前，究竟要試講過多少次才能正式在學生面前教學呢？學生真的是白老鼠嗎？還是每一節課都是教師的經典之作，不論是第一次正式教學或是第n次教學，學生都能一樣享受教師最佳的表現嗎？
以北京師範大學化學（校訓，見圖1左）教育研究所王磊教授團隊的「高端備課」（見圖中、右）為例，自2008年開始，王教授與第一線教師從認識論的角度進行課程設計與實施，其主要的設計理念是重視學生的先前概念、強調知識的結構、性質、位置，利用三維度的架構來進行課程設計、教學策略、教師專業成長等。在設計過程中，王磊教授都在課程實施前要求教師進行預教、經檢討後方可在課堂上實施；同時，教學中與教學後會和授課教師與學生進行面談與討論，以了解教學成效與學生學習狀況。王教授的高端備課與教學講求從知識到能力和素養的發展進階，從學習理解、實踐應用、到創新遷移三階段，每一階段分別是在「發展知識建構」、「了解知識的功能」到「知識的素養化」。其目標與做法皆相當明確，使其團隊的研究與教學實踐工作蓬勃發展並得以影響現場教師的化學教學。
圖1：北京師範大學校訓（左），王磊教授（中、右）
我們在5月23日參訪的北京十四中觀課的「原電池化學」以及5月24日在北京圓明園內的101中學的「元素週期律表」和「物質的分類」，都屬於高端備課團隊的課程之一，從教學設計、試講、教學改進、到正式講，這過程的磨練，使得上課教師對課程內容掌握的相當準確，口條清楚明確，學生可以跟著教師的思路建構知識。以白光耀老師的「元素週期律表」來說明知識的結構、性質、位置（見圖2左），結構即為元素的質子、中子和電子的排列，性質則是元素的本質（如金屬性、非金屬性或是其化合價），位置則是其在週期表中的位置。結構決定性質、性質反應結構；結構決定位置、位置反應結構；同理位置與性質亦可依此推理出其關係。透過這些框架的呈現，期待可以幫助學生建立系統性的知識。而康永明老師則是以二維方式來呈現三維的方式來呈現結構、位置、類別、化合價之間的關係（見圖2右）。
圖2：白老師運用〈結構、性質、位置〉教學法（左），康老師用三維法教學（右）
我個人一向對於大學教授能長期與第一線教師共同研發課程深感佩服。一般大學教授大都投入研究工作、撰寫研究論文，對於現場的教學較不關心，尤其是中小學教育；即使有關心者，其尺度也比較小，大多是與自己研究相關的學校合作，屬於較小規模的研究。然王教授在北京市鋪天蓋地進行教師專業成長的工作，並結合其在學術研究上的心得以及實務的需求，和教師攜手共同研發中學教材、培訓教師，近十年來的努力其成效已不容小覷，不得不令人佩服其遠見、堅持與使命感。在我個人看來，高端備課成功的理由有三：1.透過以學理為基礎解決教師現場教學的困境，強調從學生的學習出發（認識論）、深入探討學生的學習進展並以培養關鍵能力為主；2.行政資源的整合與支援，使大學、區督導與教研員的高度配合成為高端備課落地的關鍵，使其得以從點（一個班級、一位教師）到線（數個班級、數位教師）、從線（校）到面（校際）；3.在教師備課、試講、教學改進、正式講以及評量試題上皆給予直接且快速的回饋，使教師得以具體改進其教學策略與持續精進其教學。然而，這樣的教學結構也必須透過教師深刻理解學生的學習困難與發展進程，才能彰顯此種教學法的特色，否則流於形式化的教學框架，反倒阻礙發展創造性的教學法與忽視個別差異的學習狀況。
n 以線索教學法搭鷹架，有效地引導學生拓展思維與發現
在北京師範大學第二附屬中學（簡稱北師大二附中）我們看到一場相當精采的教學，該堂課的上課主題為〈醫用膠單體結構、性質與合成的概念〉，其中以檢測單體分子中的特定官能基（硝基、氰基）是否存在為這堂課的學習重點。授課的是北京市化學名師全芙君老師，她的教學法很特殊，根據學生的背景知識事前先設計好幾種線索，在給予學生特定任務後，便提供線索給學生解題，讓學生可以根據適當的線索嘗試解題；若無法解題時，可以再向全老師索取第二條線索，直到第三條線索後全老師會告知已給予足夠線索，應該由自己小組去找出合理的合成反應過程，最後全老師還要求各組將反應過程寫在教室四周的黑板上（見圖3），再由全老師來帶動全班討論正確的反應過程與產物。這樣的教學，教師要能掌握學生的既有知識與能理解新概念的準備度，並透過事前精心設計的教案與學生活動展開思維上的成長，全老師在這幾方面都展現出特級教師的專業素養，從一開始提示線索、幫學生搭鷹架、提問、追問、鼓勵小組討論、關心解題較慢者的反應等等，同時全老師在最後下結論時，也將概念圖的部分內容遮起來，再帶著學生逐步一起解開謎底。整體教學過程，讓人由衷的佩服其精練的教學策略、對學生認識知識的深入理解、以及其對學習素材深淺度的掌握，都讓人拍案叫絕。在這一堂課我們看到教師搭鷹架、學生透過討論主動建構、最後分享與討論；從師生共構、生生共構、再到師生共構，充分展現課堂是學生與教師共享的殿堂（見圖4）。
圖3：學生將討論後的化學反應過程寫在環繞在教室三面牆上的黑板
圖4：簡易的酒精燈與實驗包（左），同儕相互討論、辯證（中），全老師的總結與討論（右）
n 同課異構的教學
國內對於「同課異構」教學的概念應該是較少接觸，然而這在大陸行之有年。顧名思義，「同課異構」教學就是以不同方式的教學法來闡述相同主題的內容。教師可因個人對學生背景知識的理解以及個人學科教學經驗與知識，而設計出不同的教案與教法，據此進行教學展示與分享。
此次我們在5月24日參訪位於北京圓明園內的101中學，這所歷史悠久的中學，培育出許多當代知名人物與領導人，其校園果真名不虛傳，處處皆是景，美不勝收，想必在此求學者必是一群得天獨厚的孩子。如前所述，在此校我們進行〈元素周期律表〉以及〈元素分類〉複習課程的同課異構教學。101中學派出兩位化學教師（白老師和康老師）上臺教學，而臺灣也派出兩位教師（鍾曉蘭老師和王瓊蘭老師）針對週期表進行教學，四位化學教師的教學對象都是101中學的學生。這對臺灣教師而言，也是一項挑戰。
為了讓觀課教師可以進行觀察，學校安排一個大講堂，授課教師、聽課學生、實驗器材、桌椅通通搬到舞臺上（見圖5），同時便於觀察，現場還有電視近距離現場直播每組學生小組討論時的情景，以及動手做實驗和手寫作業單的情形一覽無遺，最後再由王教授和我做相互點評。
圖5：同課異構的課堂教學觀課者（左，周冬冬拍攝）和學生（右）
101中學的兩位老師分別著重解題策略和以透過實驗猜元素的遊戲方式進行元素性質的推理活動，兩位老師的口條都非常好、內容條理分明、逐步引導學生思考，讓人印象深刻。臺灣教師的教學顯得較為活潑，鍾老師使用角色扮演的方式來說明元素形成化合物的過程，學生對於這樣的教學一開始有點錯愕，大概從未思考過用角色扮演學化學，然而很快便進入情況，這樣的活動雖是以較活潑的角色扮演為主，但是其設計活動背後的理念是希望學生以系統性的模型方式透過自我建構的建模歷程逐漸發展出化合物中元素鍵結的關係，由於時間有限（20分鐘）鍾老師未能在活動中展現完整的建模歷程（見圖6左），僅點到為止。而另一位王老師事前從臺灣帶了許多實驗教具（包括元素卡片、元素的特色實驗等），同樣的高估了可運用的教學時間，使得許多實驗都無法如期完成，甚是可惜。但是王老師將週期表101元素以及臺北101大樓和該校校名結合，透過介紹週期表引進化學史，也讓人耳目一新（見圖6右）。無論如何，這次的交流顯示大陸教師對於建模式教學較為陌生，教學著重解決問題的策略與嚴謹的知識架構，而臺灣教師的教學較為活潑並能適當地引入與生活相關的實例，兩岸高中教師都面臨大學入學考試成效的壓力，但在教學方法上卻有明顯的不同，值得相互學習與自我反思。
圖6：新北高中鍾曉蘭老師的同課異構教學（左），新店高中王瓊蘭老師同課異構教學（右，周冬冬拍攝）
n 教學與實驗融合的課堂活動
化學是一門實驗的科學，透過動手做實驗，除驗證科學原理與原則外，也可以藉實驗過程享受與科學家相似的探索科學奧秘之處的愉悅。繼上海化學教學參訪之後，此次在北京參訪時再度發現，不論是立即驗證或探索課堂所學的內容，課堂上學生以小組方式透過使用簡易的實驗器材進行實驗與討論（見圖7），已是大陸化學教學的常態。
這次我們在北京14中、101中學、北師大二附中，都看到化學教師以實驗帶動討論，培養學生觀察與動手做的能力。以北師大二附中為例，即強調自主管理鼓勵主動實踐以及加強科研帶動學習工作創新，其校內的各種實驗器材完備，提供學生進行各種科學活動的機會。個人覺得將實驗器材帶到課堂上進行教學是很具創意的做法，除可直接進行實驗與原理原則相互呼應外，也可以讓教師在課堂上直接觀察學生操作技巧與資料整理的表現，教室空間雖不及實驗室大，但可在有限的實踐內快速檢驗學習狀況，不失為一種互補實驗室教學的做法。
除此之外，我們也看到北京師範大學化學系魏銳教授研發的微型化學實驗器材，提供了第一線化學教師教學上的使用，這些配合教科書設計的實驗微型器材，簡單易操作（見圖13），使得實驗可以很快的教室內就可以進行，也能即時觀察實驗現象與收集數據和分析結果，對學生而言，認識學理與實驗結合的效益大為提升。
圖7：課堂實驗活動（左），實驗包（右）
n 北京大學化學學院人才培育
走進北京大學化學學院，首先映入眼簾的便是週期表（見圖8），其設計除讓人驚艷外，也不免讓人產生極高的好奇心想一窺究竟，極具創意。化學學院由資深段連運教授和教學副院長裴堅教授負責簡報及接待。裴教授開宗明義就點出北大化學學院的宗旨是在建立並完善通識教育和專業教育相結合的體系、為學生提供更多的選擇、調動學生的潛力與教師的積極性，並透過創新意識、國際視野、實踐能力，產生高素質的引領作用。裴教授還提到，北大化學學院希望學生（1）擁有跨學科解決問題和創新的能力以及（2）能在未知的知識和實踐領域提出問題。目標明確後便在課程設計上逐步朝向目標邁進，裴教授很自豪的表示近年來北大在人才培育上已有可觀的成效，會持續從課程設計上進行尖端人才培育的工作。他的報告讓我們不得不佩服北大人才培育的遠大目標是如何落實在實踐面上。對臺灣高教而言，這幾年來教育部投入相當高的經費在高教體系上，但是否在人才培育上亦有相對應的具體成效與願景，是個值得好好反思的問題，也是該具體進行評鑑的時候了。
圖8：北京大學化學學院的元素週期表展示
n 結語
此次北京行讓我深深體會到北京市參與高端備課的學校，在行政上的配合、在高等教育專家與中等教育教師的緊密合作關係、以及精益求精的磨課模式等等，讓化學教學頗具結構性，且對初任或資深教師皆產生極大的影響。至於課堂教學與實驗活動的結合，在臺灣則是較少見，個人認為這種簡易的實驗方式值得加以推廣，使學生得以做中學，理論與實驗數據相互佐證，透過動手動腦深化對化學的認識，並進行有意義的建構。而同課異構的交流更是促進教師相互學習與激勵彼此發展更具創意的教學模組，未來這類型的交流活動可以較為頻繁的進行，成為常態性教學的活動，以集思廣益激勵教師研發多元教案。大陸和臺灣在教師專業發展的制度上有明顯的不同，大陸教師的分級制度以及專業成長的嚴格要求，使得教師必須要不斷成長與研發教材、改變教法。然而，臺灣沒有教師評鑑辦法，整體而言，較難規範教師專業成長的途徑與要求。建議政府盡快落實教師評鑑制度，讓優質教師得以受到應有的肯定，也讓需要強化教學的教師有受到輔導教學的機會與管道。
n 致謝
此次參訪活動內容相當豐富，在此特別感謝北京大學前校長周其鳳院士、北京師範大學化學教育研究所王磊教授的精心安排，使我們此行收穫滿滿。此外，也特別感謝我們參訪的北京師範大學化學教育研究所的師生熱情的招待（以及周冬冬博士生全程陪伴），以及北京大學化學學院的裴堅副院長和段連運教授人才培育資訊的分享、北京101中學、北京師範大學第二附屬中學以及北京14中學的校長、行政人員、教師、以及學生給予我們最具教育價值的觀課與教學心得交流。此行還有臺灣師大科學教育研究所許瑛玿所長和楊芳瑩教授、大考中心吳國良研究員同行，以及化學教師（鍾曉蘭、鐘建坪、王瓊蘭、廖旭茂、劉曉倩）、生物教師（湯偉君、張瑜紋）與地球科學教師（莊福泰、汪慧玲、萬義昞、謝莉芬、金佳龍）一行16人，感謝大家的熱情參與。在此一併致謝。
北京化學教學交流：
臺灣孩子的教育機會是什麼？
楊芳瑩
國立臺灣師範大學科學教育研究所
[email protected]
個人很榮幸在今年五月份跟臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授領軍的北京學術交流訪問團，本團團員除了三位臺灣師範大學教授與大學入學考試中心研究員外，還包含十二位高中自然科教師。這次的學術交流共拜訪了三所北京重點中學，並與北京師範大學化學學院王磊教授團隊有深度的交流，也參訪了北京大學。
n參訪三所中學之觀察
在整個參訪中，令我印象深刻也引發個人的一些省思的是三所北京中學的拜訪行程。第一所拜訪的學校是北京第十四中學，此中學為北京明星學校之一，已有110年歷史，在十四中觀看了兩堂化學課，兩岸老師也進行了分科交流，整體來說，十四中的學生非常乖巧認真、中規中矩，教師也非常認真於教學的工作（見圖一）。第二所拜訪的學校是101中學，這個學校於1946年成立於張家口，一直是培養中國領導人的搖籃，據說習近平先生就是這個中學的初中部畢業，值得一提的是101是郭沫若取名，源自「百尺竿頭更進一步」，校名非常有氣勢。在這個學校中的參訪活動主要是進行同課異構，由大陸、臺灣不同教師教授同一個單元，之後進行討論。這樣的活動讓我看到大陸與臺灣教師有非常不同的教學哲學，前者似乎較著重學課內容的講解，而後者則多專注於學生的實際體驗。最後一所造訪的學校是北京師範大學附二中（師大有三個附中），師大附二中於2011年開始一個特別的實驗課程，在此實驗課程的架構規劃下，每日前6節(各40分鐘)是一般課程，接下來兩節（分別70、60分鐘）都是探究、研究、實作的校本及特色課程，其中第8節自由選修（見圖二）。雖然進行的是實驗課程，附二中升學成績一樣嚇嚇叫，據說去年350多畢業生中有48考上北大，雖然用這個數字當評量課程好壞的標準很庸俗表淺，但也暗示了探究、研究活動並不影響學科內容學習，而根據我個人的側面觀察，附二中的學生比起其他兩所中學學生更加活潑也有更多的笑容。
圖ㄧ：北京十四中化學課上課狀況，教師正講解實驗步驟，學生準備實驗操作。
圖二：北京師範大學附二中副校長講解實驗課程架構與內容
n教學交流參訪之省思
於北京學術交流的這幾天，我的腦海不斷浮現的一個問題是：我們希望臺灣的孩子發展什麼？大陸地大物博錢多，政策一條鞭推動迅速，發展的速度不是我們可以忽視，也不應鴕鳥，雖然這幾天看得確實是硬體設備均非常充足的重點學校（見圖三），但以對岸政策推動的效率來看，全面的提升大有機會，這一點真的不需強辯否認。所以，臺灣教育的機會在哪裡？
圖三：北京十四中的地理實驗室中設有候風地動儀模型，天花板則架有星象儀
一個高度開發的國家最終培養出的公民是具有批判與多面向思維能力，並擁有社會、環境關懷的視野，這個部份我們已開始感受其重要性並在痛苦中摸索發展，我認為這應就是臺灣教育的機會。要比進入名校人數、競賽成績，說實在的，從人口比例來看，大陸一個省的數量就可以壓垮我們，比這種項目只有自討無趣，我們跟對岸最大的不同是在於我們可以自由思考自己想要的究竟是什麼，而不是由別人告訴自己應該追求什麼，這其實已經讓我們從集體主義開始轉向個人主義，看看當今已開發國家，個人主義確實促進了多樣的社會發展。姑且不論這個過程是否會犧牲很多社會資源與降低實踐效率，長遠來看我認為是好的。
但我絕對不是否認學科內容的重要性，批判思考若不能提出支持證據只是流於嘴砲，議題瞭解不夠深入也無法拓展視野，我一直相信科學學習不是只追求知識的精確，而是能看到且體認科學思維與探究過程在現代社會發展中扮演的角色。令我欽佩的是我們有許多教師早已站在類似的角度，並自發的自己或合作發展多樣課程，星星之火可以燎原，衷心希望這樣的發展會慢慢發酵普及，要多給我們老師們支持鼓勵，鬆綁他們的行政或評鑑壓力，讓他們可以更專注於教學發展，我也相信只要教師熱情開心，學生自然能快樂、深入的學習。
北京化學教學交流：
兩岸大學入學考試與高中教學交流心得
吳國良
大學入學考試中心
[email protected]
n 緣起
2016年的年初，筆者接到博士班指導教授臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的邀請，於5月下旬至北京參加北京師範大學高端備課工作坊，便不加思索答應。後來，邱教授又來電，希望我介紹一些自己的研究。剛好，當時有一篇論文正在發表，就野人獻曝不知量力，跟著邱教授參加這一趟學術與實務交流的旅程。
n 行程
此次工作坊主辦單位，包括：臺灣師範大學科學教育研究所、北京師範大學化學系、高中化學學科中心。參與人員除邱教授外，還包括：臺灣師範大學科學教育研究所所長許瑛玿教授、臺灣師範大學科學教育研究所楊芳瑩教授，以及物理、化學、生物及地球科學學科中心的高中教師共12位。北京師範大學則是以王磊教授的研究團隊為主。除此之外，也接受了北京大學前校長周其鳳院士的邀請，參訪了北京大學的化學學院與教育學院。此次工作坊主要討論的議題有：1. 兩岸高中課程的差異；2. 兩岸高中教師備課方面的異同；3. 兩岸科學教育研究議題交流。
在5月23日～27日之間，訪問團參訪了3所高中，分別是北京十四中學、101中學、北師大二附中，以及北京師範大學和北京大學兩所大學。相關的行程如下表所示。行程可謂是相當緊湊而豐富。
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日期 |
活動內容 |
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5月23日 |
北京十四中學進行交流 兩岸學科教師進行課程介紹 化學電池實驗教學觀摩 |
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5月24日 |
北京101中學進行交流 元素週期表同課異構 （即相同課程內容由海峽兩岸不同教師授課） |
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5月25日 |
【上午】專題報告 邱美虹教授－學生建模能力的探究與課程設計 吳國良研究員－大學入學考試化學考科非選擇題分析與推論模式 許瑛玿教授－大學統整課程之研發與實例 楊芳瑩教授－眼動儀的相關論文的後設分析 【下午】觀摩 化學院本科生教學設計與模擬教學訓練小組課程 |
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5月26日 |
北京師大二附中進行交流 參觀科學實驗室 |
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5月27日 |
北京大學參訪 教育學院與化學院參訪交流 |
n 心得
筆者過去幾年已多次參訪大陸，但大多以考試招生單位為主，加上各地的重點大學。這次有機會跟多所高中接觸，實際與高中第一線教師面對面溝通交流，並且實際進到課堂觀課，收穫頗豐。由於筆者任職的單位是大學入學考試中心，更加關注大陸的入學考試與課程改革，因此本次的心得分享是由這幾個面向作出發。
一、大陸各方面已有長足的進步
不論是高中的各項設備、教學方式或是大學培養人才的方式，大陸已是迎頭趕上臺灣，甚至超越。5月27日訪問北京大學化學學院，接待我們的裴堅教授。裴教授提到10年前訪問臺大化學系或中研院化學所時，還感覺大陸是落後臺灣，現在則不然，就化學領域的研究，臺灣已經趕不上大陸。對臺灣而言，如何創造屬於自己的優勢，是值得思索的課題。尤其，讓筆者印象頗為深刻的是北京師範學院化學系的「教學設計與模擬教學訓練課程」，這是針對即將進入職場的大四學生所設計的教學預演課程。學生選擇某項特定的主題後，再結合課本或生活情境的內容進行教學或演示（見圖1左），教學完後再由同儕或任課教授進行點評（見圖1右）。這種教學即時回饋的方式，對初任教師的訓練可謂完整且紮實。
圖一：學生教學或演示（左），教授點評（右）
二、大陸的高考（大學入學考試）對高中教育與教學扮演舉足輕重的角色
6月7~8日即將登場的普通高考，是大陸每年全國最矚目的一件大事。接近1000萬名左右的考生，牽動著所有政府部門、考生、學校、家長的神經。因為高考的成績左右著考生的未來，高中的教育幾乎是以此項考試為終極目標。原本高中三年的課程，高中是以兩年的時間授完，剩下一年的時間進行複習。這種情況，幾乎存在於所有的高中，是一種普遍的現象。高中辦學的績效，大致是以有多少學生能夠進到北大、清華為主要的評比。北京幾所著名的高中，例如：人大附中、四中、八中、101中、北師附中、二附中，皆是以進北大、清華作為名校的標準。在這種情況下，高考改革的呼聲不斷湧現。
目前，調整的方式在於：除了高考之外，希望可以參照其他的標準，作為高校的入學方式，例如：學業水平考試、綜合素質評價等。此外，就某些考試，希望能夠提供多次考試的機會，成績擇優。只是，這種方式，對學生是否可能造成更大的應試壓力，有待進一步的觀察。
三、新一波的課程即將啟動
大陸新一波的課程綱要或稱課程標準，即將於2017年實施。此次課綱的修訂，與臺灣相似，是以素養為導向，這種以素養為核心的課程設計，強調培養學生帶得走的能力，希望學生不僅具備專業知識外，亦能夠具備探究能力與思考智能。但是，這種以素養為基本核心的課程，對入學考試的評量會是一項重大的挑戰。也就是說，如何評量素養，以紙筆測驗的方式可否評量素養，這可能是未來3-5年之間，海峽兩岸都會共同面對的問題。
四、大學培養人才的方向
以北京大學化學院而言，他們人才的培養主要有兩個重要的方向：分別是獲得和分析信息（information）的能力；以及書面和口頭表述的能力。能進到北大化學學院的學生而言，大體上都應具備相當的專業知識，因此他們的學習方向，是以資訊的獲得與分析，以及口語和書面的表達能力為主要目標。這兩項能力，不單只是優秀的化學家所須具備，也是一般現代公民所應該擁有的基本能力。不管是資訊的獲得與分析或是口語或書面的表達能力，其先決的條件，應是閱讀能力。能夠讀懂相關的資料或資訊，才能進行相關的分析、研究、溝通與表達，因此閱讀能力的培養，是大學四年訓練中所不可獲缺者。
n 結語
從這幾天的參訪之中，可以發現到大陸與臺灣都同時在進行課程改革與大學入學考試的改革，也就是說人才的培育的省思，尤其是高等教育的人才培育是現階段兩岸教育最重要的課題之一。最近，臺灣也持續進行大學招生及入學考試的規劃及研議，許多專家學者與高中教師都對入學考試的方式提供相當多的建言。
不過，如果我們深思北京大學化學學院他們人才培育的兩個重點方向：獲得與分析訊息的能力、書面及口頭表達的能力，大學入學考試中心當值得慶幸的是，國語文表達能力測驗的推出，這個測驗至少某種程度可以測得學生的分析訊息與書面表達的能力。但是，我們也不可忘記，任何的考試或測驗都有其侷限性。本文的最後想以日本的教育學者天野郁夫的一段話，作文本文的結語。天野教授的談話重點如下：
「任何周全的選才方式終究難以擺脫考試決勝負的方式，這些方式是否能夠藉著對18歲學生的考察，來決定他們未來一生的命運，與其專注在經營細緻而微小的入學考試差異，為何不反思建立更有彈性與完善的大學學習或是終身學習，讓這些學生能夠真正學到他們所想要的內容。」
這番話確實值得我們思索再三。
n 致謝
感謝臺灣師範大學科學教育邱美虹教授的邀請，讓我有機會從不同的方向認識大陸的大學和高中。感謝北京師範大學的王磊教授、胡久華教授等，他們熱情招待與克盡地主之誼；另外，感謝北京大學前校長周其鳳院士，讓訪問團在北京大學獲得最好的禮遇與招待。最後，感謝筆者所任職的大學入學考試中心，提供這次參訪的機會，讓筆者有機會與臺灣的科學教育前輩與高中教師，進行一趟學習之旅。
北京化學教學交流：
北京101中學「同課異構」化學教學紀實
王瓊蘭
新北市立新店高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]t
n 前言
今年5月24日很高興能到北京市第101中學參加「兩岸化學教師同課異構教學研討會」，並且幸運地擔任授課教師之一。（見圖一）
圖一：兩位來自臺灣的授課教師，新北市立新店高中王瓊蘭老師（左），新北市立新北高中鍾曉蘭老師（右）（邱美虹拍攝）
第一次聽到「同課異構」，不知它的意涵是什麼？我所能理解與想像得到的，大概是如同化學的同分異構物，是擁有相同分子式，但結構式卻不相同的多種分子。例如：結構異構物、官能基異構物、幾何異構物等，亦即分子之間並非擁有相同的物理與化學性質，除非它們的官能基相同，性質才有可能類似，卻絕對是具有不同的個別性質。因此，這次用在教學裡，上的都是同課「元素週期律表複習」；但是，不同的教師，有不同的風格，取材也不相同，就好像教師間的「賽課」一般；因此，應該是到北京打擂臺，化學論戰呀！
說實在的「元素週期律表複習」到底有什麼好教的呢？週期表不就長那個樣子，每個元素的原子序，所在週期與族數，皆已固定，不能改變。怕沒講兩分鐘，大家都睡著了。也許會顧及我是遠道而來的老師，勉強打起精神來聽看看。若是能與同學們互動，讓他們動動手，做做實驗，看到真實的元素面貌，以及探索該元素化學反應的特質，或許可以幫助他們認識元素。
n 介紹元素
既是元素週期律表〝複習〞，最簡單的就是〝考試〞啦！我原本準備的學習單，就是臺灣近年來，有關元素週期律表，學測與指考題的經典集錦。嗯！這當然不可以，太便宜行事，會被直接轟下台的。我也想當場露一手，用紅、藍、黃、綠、白的粉筆，邊講，邊寫，帥氣地畫出整個週期表。但是，那似乎挺稀疏平常，沒有什麼好神氣的。說不定，教室可接網路，直接上網看最新的互動式週期表就行了。所以，我還是乖乖的作了簡報檔。
首先，我問：「第一週期氫和氦，氫是宇宙間含量最多的元素，具有舉足輕重的地位；氦是鈍氣，是在真實氣體裡最接近理想氣體的氣體，它們兩個，哪一個元素比較昂貴？為什麼？」
同學們回說：「是氦比較貴，因為氦是稀有氣體，物以稀為貴。」
我又問：「第二週期，哪一個元素最貴？為什麼？」
有一男同學說：「是氧。」
我說：「是碳，因為碳的同素異形體中的鑽石價格昂貴。」
此一男同學又說：「我還是認為是氧。」
我說：「視情況而定，你沒錯。」
接著，我問：「中國的首都在哪？」
同學們回說：「北京。」
我再問：「美國的首都在哪？」
同學們回說：「華盛頓。」
我說：「答對了，你們知不知道，在華盛頓有個華盛頓紀念碑，在它的頂端有個鋁製金字塔，在拿破崙時代（1799–1815）鋁是比銀還貴的金屬，它曾經放在紐約市的「蒂芬妮」（Tiffany）珠寶店展示。但現在鋁很便宜，因為它是地殼中含量最高的金屬元素，等一下我們拿鋁來做實驗。」
我又問：「臺灣的首都在哪？」
同學們無言…。
我說：「在臺北」並指著螢幕上的PPT說：「那是臺北的101，歡迎大家來臺北玩。很巧的，你們是北京市第101中學，你們知道第101號元素的名稱是什麼？它是為了紀念週期表的創建人—門得列夫，代表著打開元素的大門，承先啟後，科學家會不斷地製造出更多人造的新元素。請同學上來寫看看101號元素的符號，好嗎？」
一位女同學在黑板上寫出了：「Md」（作者註：鍆Mendelevium）
我於進校門的石牆上看到：北京101中，校訓：百尺竿頭，更進一步；心想，地靈人傑，這所學校一定會人才輩出的。
最後，收課前我特意問同學們：「知不知道，新的113號元素是由日本的科學家製造出來的，猜看看，它即將命名為什麼符號呢？」
由於113號元素是第一個以亞洲國名，命名的元素，算是石破天驚，足以震撼北京，展現出日本化學家，傲視全球的實力，因此，我故意讓一位男同學用日本製，含油性墨水（其中的溶劑是Xylene，二甲苯）的麥克筆，將Jp寫在氣球上，果真很有聲效的融爆了。此現象代表著非金屬的碳和氫元素，所形成的化合物作為溶劑，會溶解天然乳膠所製成的氣球，也就是同類互溶（like dissolve like，對岸翻譯成相似相溶）。但若寫在鋁製的氣球上，鋁是金屬元素與非金屬元素的性質不同，是不會被油性麥克筆的墨水所融爆。
當時以為113號元素將會被命名為「Japonium」，符號為Jp，跟日本的縮寫一樣，但此命名未被使用。卻約在兩週後，也就是2016年6月8日，IUPAC宣布計劃根據理化學研究所（Institute of Physical and Chemical Research，簡稱理研或RIKEN）的建議，將113號元素以日語中常用的一個羅馬字拼法「にほん」（Nihon），被命名為「Nihonium」，符號為Nh。此建議名已於11月8日，公眾評議期五個月後屆滿截止日，連同另外三個新元素，分別是：115號元素被命名為「Moscovium」，符號為Mc；117號元素被命名為「Tennessine」，符號為Ts；118號元素被命名為「Oganesson」，符號為Og；一塊兒發布。目前IUPAC網頁上的元素週期表中，已公告周知，用紅圈標示出它們的符號（見圖二）。（新聞稿的參考網頁：https://goo.gl/4Ynu63）
圖二：IUPAC網頁上的元素週期表
週期表第七周期的元素，全部到位；嶄新的第八周期元素，正孕育著，何時誕生，令人拭目以待。
n 實驗教學
我思考著在同課「元素週期律表複習」的授課中，應該如何強調出〝元素〞的意涵，而不僅僅是該元素的化合物。也許可從日常生活中，發現元素，並區分出金屬、非金屬以及兩性元素，更進一步地做實驗，檢驗元素的性質，製造出元素。因此，我帶著臺灣啤酒的鋁製空罐子、鋁箔紙、彈珠汽水的空罐子以及乳膠氣球等器材，小瓶裝的鹽酸、氫氧化鈉，碳酸氫鈉以及雙氧水藥品，預定從鋁的靜電性、密度等物理性質，推演到鋁與上述藥品反應，以及製造出氫、氧、二氧化碳氣體，順便複習元素的金屬性、非金屬性與兩性元素的化學性質，拋問與引導學生思考，除了用火之外，如何檢驗製造出的三種氣體？結果限於時間不夠，並沒有實施上述的實驗。
不過，奈米硫的製備，則在裝有硫代硫酸鈉溶液的瓶中，加入少量清潔劑，蓋上瓶蓋，搖一搖，混合均勻後，打開瓶蓋，再加入數毫升的鹽酸，用雷射光照射穿透溶液時，慢慢地就會出現一條光徑，產生廷得耳效應，表示奈米硫生成了。如果整個反應試劑的濃度，預先調配得當，大約一、兩分鐘就可完成，整個瓶子會變成乳黃色，並且散發出硫磺溫泉的味道，那是二氧化硫的氣味；同學們憑藉著剛做出的實驗，以及自我的先備知識，根據「質量守恆定律」即可寫出此反應方程式：Na2S2O3(aq) + 2HCl(aq) → S(s) + SO2(g) + 2NaCl(aq) + H2O(l)。
另外，不能只製造出非金屬元素，我還搶時間，很快的請在座漂亮、可愛的女同學們，幫我打開兩瓶裝有無色的多倫試劑（Tollens’ reagent）的瓶蓋；然後，細心地、小心地，分別加入些許葡萄糖粉末，蓋上瓶蓋，搖一搖，再傳給其他的同學們看；等傳回來時，兩玻璃瓶罐的內壁，都已鍍上了銀鏡。由於銀是惰性金屬，葡萄糖又名血糖（blood sugar）是可被人體直接代謝的還原劑，兩物質都是同學們所熟悉的元素與化合物；因此，銀鏡反應是用葡萄糖把銀氨錯離子，還原出銀原子；這在以前的製鏡工業和熱水瓶膽的鍍銀工藝中，曾經盛行過。同學們追古思今，不妨仔細思考，為何這麼簡單的工業和工藝會被淘汰，繼之而起的是變色的太陽眼鏡，抗菌材料等，含奈米銀的製品。再想看看，傳統金屬元素—銀，除了做飾品、避邪、保值外，還有何新用途呢？
n 該下台了
俗話說得好：上台靠機會，下台靠智慧呀！
也許，站在台上是會上癮的，當台上的燈光與台下的目光，都聚集在表演台上時，再加上現場採用多媒體全方位的攝影，隨時可將台上小區域的動作放大，諸如實驗操作時的動作，與學生提問時的特寫等；皆會同步呈現在台上正中央的大螢幕上，以及兩旁的小螢幕裡，讓各個在座的觀眾，也都能清楚地看到師生互動的情形（見圖二)。
圖二：透過大螢幕，學生能清楚地看到師生互動的情形（邱美虹拍攝）
我在臺灣教書，早已逾越三十年了，好不容易能有這個機會，來到中國的北京，登台授課，豈能不死命地抓緊麥克風，使出渾身數解地作秀嗎？這真是一場如夢似幻、明星般的教學；好在我可是有備而來，大陣仗地從臺北帶著一箱行李的實驗器材、藥品、分子模型、一本厚重的原文書（The Elements By Theodore Gray，臺灣有翻譯本，書名為《看得到的化學：你一輩子都會用到的化學元素知識》╱西奧多∙葛雷著；吳瑤玲譯）以及一盒真實元素照片的硬紙卡。後來只有將書以及一盒卡片，匆匆地傳下去給同學看，然後再趕忙的傳回來。其實，我千里迢迢帶來此書的目的，是想讓同學們翻到金屬之王的金，打開裡面夾層中的一張薄薄金箔，看看是否能像水面般，將它吹皺後再吹平，這需親自體驗過，才能清楚感受到金的強勁延展性，很好玩的。
而為什麼要記週期表呢？一般人只需滑滑手機，就可看到週期表，並且還可按鈕般的，按住週期表座位上的元素，立刻就會連結到該元素的詳細介紹。可是，那種浮光掠影，看得快、忘得更快；我現在反而要求學生要把週期表的架構全畫出來，然後再一個一個，填入元素符號，中文名稱以及原子序，並進一步寫出元素原子內的電子殼層（electron shell）排布的情形，例如：鋁13Al原子的電子殼層排布是2, 8, 3，硫16S原子的電子殼層排布是2, 8, 6；猶如將貨品上架，編列條碼般，如此才能真正融會貫通「元素週期律表」。
已知週期表的元素有118個，能讓我信手拈來，拿到台上講授的，少說也超過8個以上呀！亦即前述依序提到的氫（H）、氧（O）、碳（C）、鋁（Al）、鍆（Md）、鈤（Nh）、硫（S）、銀（Ag）等，所揮灑出的元素，還不及十分之一，也就只有週期表中118分之8而已。雖然在台上，我拼命搶足了大約三十分鐘的授課時間。下台後仍舊是意猶未盡。
最令我難忘與陶醉的是午飯時，一位帥哥老師竟然趨前向我說：「老師，我喜歡你的教學。」真是受寵若驚，原來是與我較勁的康永明老師，至今還令人回味再三。而午後逛校園時，有學生迎面而來，很有禮貌的對我說：「老師好！」（哈哈！不是客人好喔！），這更鼓勵我，要認真教授化學了。下午的發表感言時，楊芳瑩教授說：「我現在知道了，北京101中，臺北101大樓，還有101號元素是鍆Md，…」果然，台上多說點，台下自會記得多。
下午暢遊圓明園時，和白光耀老師與康永明老師，短暫地繼續就當日上午的授課，作經驗交換。他們客氣地讚許我當場所做的幾個實驗，並提到「銀鏡的製作」，原本我的設計是一瓶可以產生銀鏡，一瓶不可以產生銀鏡，故意埋下一個小梗，讓同學們觀察、思考與提問；但是臨場太心急了，直接將葡萄糖粉末，加入剛剛調製好的銀氨錯離子鹼性溶液瓶裡（注意：銀氨錯離子鹼性溶液不可事先配製，因久置會產生爆炸物質，一定要在使用前再混合。），蓋住蓋子，輕輕搖動混合，立刻就析出像不鏽鋼的銀鏡了。我說：「其中有一瓶氨水的濃度過高，應該加水稀釋後，才會產生銀鏡的…」。康永明老師立刻問說：「為什麼？」接著白光耀老師馬上解釋說：「嗯，可依據勒沙特列原理判斷，的確會發生這種現象。…」。康永明老師聽了，也豪爽地說：「我知道了！」（註：銀鏡反應的反應式為2[Ag(NH3)2]＋(aq) + RCHO(aq)+ H2O(l) D 2 Ag(s) + 3 NH4＋(aq) + NH3(aq) + RCOO–(aq)大家想一想吧！）
n 後記
北京高中化學論戰，台上、台下不斷地過招、較勁。直到結束隔天，邱美虹教授特別和我解釋說：「因為台上觀摩的學生，下節還要回教室上課，所以才一再地提醒我，該下台了。…」真是有夠不好意思的，準時下課是作為一位老師，應有的基本態度，與賽課、作客的禮貌。
我用元素符號在PPT的最後一頁寫著 “AsPIRe ReAl” Chemistry “ PLaY I WIn”。
期待下次再到北京，觀課啦！化學論戰，“YEs”！
〔註：AsPIRe（砷、磷、碘、錸），ReAl（錸、鋁），PLaY（磷、鑭、釔）、I（碘），WIn（鎢、銦），YEs（釔、鑀），以上六個英文字、句，皆是用該字後小括弧中的元素符號，拼湊成的。〕
北京化學教學交流：
教學參訪與師資培育心得分享（上）
廖旭茂
國立大甲高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]
最近要繳交北京化學教學參訪的心得報告，經過一個月的情緒的沉澱平復，很快地整理出北京化學教育見聞錄及小小心得…
n京城紀實錄
很高興能夠獲得臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的邀請，到中國北京進行化學教育參訪。筆者向來對各地區高校的實驗教學抱著極濃厚的興趣，因為從未到過北京，加上本次七天的行程裡，預計參觀三間高中、兩間大學，行程相當緊湊踏實，故所以出發前一直抱著很高、很濃厚的期待。
第一天（5月22日）抵達北京，入住北京師範大學附屬的京師大廈。北京師大的建校起源於1902年成立的京師大學堂師範館，與北京大學師出同門，目前與北京大學、清華大學、中國人民大學都是北京市重點發展學校，目前北京師大設置一個教育學部、26個學院及2個學系，有教職員工近3000 多人，學生20000餘人，傑出校友遍佈海外，2010諾貝爾和平獎劉曉波、2012年諾貝爾文學獎莫言都曾是北京師大學生，是中國目前最重要的師資培育機構。（註1）
圖1：校園裡矗立的百年紀念雕塑（木鐸金聲一百年）
參訪北京十四中學
第二天（5月23日）第一個參訪的學校是北京十四中學，預計進行分科交流（化學、生物、地科）、觀課（教學單元：原電池）以及由王磊教授指導的高端備課總結會。時間很緊湊，分科交流分享每人時間約15分鐘，筆者首先介紹臺灣的化學學科中心運作狀況，接著是服務學校的特色，最後是自己近年來在教具、教材的深耕發展。分享結束後，北京師大化學院的魏銳教授對微型實驗教具研發很有心得，交換名片後，也交換我們未來進一步交流的可能。圖2、3為分享的內容與過程。
圖2：筆者分享的主題內容
圖3：北京十四中分科交流情形 （劉曉倩老師提供）
當天下午，接下來是兩堂有關原電池的實驗室觀課，一節課40分鐘，兩堂課共80分鐘，分別由孫文艷、何洋兩位老師來授課，上課單元都是化學能與電能，課堂時間分配大概都以講述為主，內容一直繞著電化學的核心概念—電子與離子在兩電極間移動的概念。大陸方面特別要求學生對一個科學定理、定律的形成能夠建立起一套清晰的論述，因此兩位教師不僅臺風穩健、口條清晰、教課的編程條理性、邏輯性更不在話下；透過教師引導式提問，要求學生回答，從中去訓練學生的表述能力。第一堂孫老師的課中，還搭配鋅銅電池，在硫酸溶液中實驗的觀察，可惜的時間太短，學生應該沒有足夠的時間仔細的觀察，不過當實驗時間結束後，老師提問時也都能對答如流。圖4是實驗觀課情形。
圖4：教師教學「原電池」的觀課情形
中學
第三天（5月24日）參訪的學校是位於北京市西北角，圓明園內的101中學，號稱全中國最美麗的校園。參訪交流主要進行元素周期律表複習「同課異構」，「同課異構」這樣的名稱在臺灣很少聽過，進行的方式也很陌生，實際上的作為是兩岸派出兩位教師，輪流在講台上課，而學生、課桌椅以及上課器材全都搬上舞台，而教師和專家都在台下觀課，上完課後再由兩邊專家相互點評，有點像是競賽的意味（賽課）。大陸方面是由白光耀、康永明兩位教師負責。白老師的教學設計首先是透過一張紙卡，內有有關元素週期表相關問題，透過解題，統整先前上課的內容與概念；接著嘗試以不同的氫鹵酸溶解氫氧化鐵，探究製備鐵鹽的可行性。而康老師則以分組「猜元素遊戲」開始，依序給予某個元素性質的相關提示（與信口雌黃有關 → 某些氧化物為兩性氧化物 → 最低價態為-3 → 氫化物的穩定性小於PH3 → 原子半徑比溴大，比碘小 → 是砒霜中的關鍵元素），每個提示只有3秒鐘的回答時間，學生可將答案寫在白紙上；接下來則是提問，他要學生寫出砷化物的可能化學式，並預測砷化氫的化學性質及其檢測方式。兩位教師對單一化合物的性質介紹相當細節、完整，而且口條、臺風皆屬穩健。圖5為北京教師上課情形。
圖5：北京101中學化學科教師元素週期律「同課異構」情形
本次臺灣參加「賽課」的兩位教師分別是新北高中的鍾曉蘭老師與新店高中的王瓊蘭老師，兩位都是化學學科中心的種子教師。鍾老師介紹元素間的交互作用（化學鍵），透過學生間「牽手」的肢體語言，讓學生體會抽象化學鍵結。牽手的動作讓大陸的學生有點驚訝，但也是化解陌生師生間之間的尷尬的快速解藥，鍾老師臺風穩健，大將風範贏得許多喝采。圖6是鍾曉蘭老師上課的情形。而王瓊蘭老師事前準備充分，從臺灣扛了一堆實驗器材到北京，想介紹與課程相關的特色實驗，惟時間過短（只有半節課20分鐘），未能完整介紹，有點可惜。
圖6：鍾曉蘭老師上課過程情形
參訪北京科技博物館
第四天（5月25日）上午科技博物館的參訪行程，科技博物館類似臺灣高雄的科工館，裡頭也有很多好玩、有趣的科學玩具，也有定時、定點的科學演示活動。每人可視狀況重複進出場，跟臺灣在剪票口蓋章的方式不同，科技館方式以隱型墨水將章蓋在手背上，再次進場時，只要用紫外光燈在手臂一照，螢光圖案出現就可驗證。可惜在科技館的停駐時間只有兩個小時，一層樓都還沒逛完，對一群好奇的我們而言，這個科學樂園的參觀實在不足，為避免耽誤下午在北京師大化學院的行程，大夥只能抱憾離開，相約下次再來。圖7為紫外光燈驗章方式。
圖7：中國科技館紫外光驗章過程
參訪北京師大化學院
第四天（5月25日）下午是觀摩北京師大化學院本科生教學設計與模擬教學訓練課程，我們被分配到各教室，進行四個小時的模擬教學觀摩。今天修課的本科生是大三學生，學生設計的教案單元計有Fe2+的化學性質設計實驗、氮的循環、硫的轉化、苯酚的性質等，大家輪流上台上課，其他學生就充當學生在台下聽課。本科生採用教案的設計格式也是採用二維框架，介紹物質的性質的第一個軸向是先從元素可能形成的氧化態開始（物質的分類），第二軸向是可能發生的反應（價數變化），依此兩個維度設計的教案，介紹的內容相當紮實、完整。小組共有8位本科生參與模擬教學，都是屬於公費生，素質水平相當高，台上的教學表現，無論引發動機、實驗探究、分組討論、師生互動，甚至連簡報講義，都有模有樣，絕不含糊。教學觀摩、專家點評結束後，筆者拿出預先準備的書籤蝕刻模組跟中國未來的年輕教師一起實作分享，大家圍成一團，氣氛熱絡，從這群師範生好奇的眼神、驚訝的舉措中，我的內心先是開心、之後卻五味雜陳、糾結，心想這兒是北京，不是臺北！圖8、9是觀課分享情形。
圖8：學生模擬教學的講述（左），演示實驗引發學習動機情形（右）
圖9：學生模擬教學的分組實驗探究（左），作者書籤蝕刻的分享情形（右）
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北京化學教學交流：
教學參訪與師資培育心得分享（下）
廖旭茂
國立大甲高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]
〔承《北京化學教學交流：教學參訪與師資培育心得分享（上）》〕
n 京城紀實錄
參訪北京師大第二附屬中學
第五天（5月25日）參訪的學校是北京師大第二附屬中學，參觀二附中帶給了我們極大的心理衝擊。師大二附中是北京市最頂尖的中學之一，屬完全中學，並附設國際部，是中國對外交流最早的學校之一。二附中設有文科實驗班、理科實驗班，及各種特色課程的實驗班，校內實施6+1+1課程，意即每天1~6節，每節40分鐘，上課的內容主要是部定內容；第7節課，每節70分鐘，屬於必選必修的學科拓展課程，學生可根據學科的性向選修；第8節課，每節60分鐘，是屬於綜合活動類的課程，有學術類、文化類、藝術類等。校學軟硬體資源豐富，課程安排相當彈性。圖10為學校屬創客性質的綜合活動空間。
圖10：北師大二附中優質的學生創客空間
實驗室的規劃與實驗教學觀摩是我們最期待的，也是本次行程最大的亮點，校方首先安排實驗場次的參觀，讓我們看看化學教師的「灶腳」，大家無不張大眼睛、深深呼吸，拿起相機猛拍。基本上實驗設備新穎不在話下，實驗桌的設計概念上與臺灣有些不同，師大二附中實驗桌是課桌的延伸，屬於課堂座位的安排方式；至於抽氣設施臺灣是天花板配管由上而下，抽氣吸頭類似半圓型的「燙頭髮罩」，不僅造成視覺上的遮蔽並感到突兀之外，抽氣效果也頗受詬病。師大二附中的抽氣裝置則附在桌面，配管隱藏於實驗桌面下，沒有「燙頭髮罩」的設計，外觀上不易察覺，只是不知抽氣效果如何。其他如電源插座有交直流的切換、變壓設計、實驗椅的擺放安置也都頗具用心。圖11、12為師大二附中化學實驗室的空間配置。
圖11：師大二附中實驗桌的配置，紅圈標記處為抽氣設備（左），抽氣管拉起的狀態（右）
圖12：實驗桌的椅子可懸空掛在抽屜面板上，方便地板清潔（左）；電源插座設計（右）
接下來，讓我們大開眼界的是實驗教學觀摩，是由北京市名師全老師主講，與其說是觀摩，其實教學活動是在很自然、不刻意安排的方式下進行，上課成員是國際班的學生，實驗教學並不是在實驗室中，而是在分組「討論」教室活動，而上課主題是醫用膠單體結構、性質與合成。教學開始，全老師每人先發下一張講義，講義中有一些線索先讓學生練習「算」出醫用膠的實驗式，再求出分子式，接著透過分組的微型實驗包（由北京師大魏銳教授開發），檢測單體分子中特定官能基（硝基、氰基）的存在。圖13是學生利用微型實驗包實驗的過程。
圖13：學生動手實驗的過程（左），用廣用試紙檢測氨氣的存在（右）
在確認分子式、特定官能基後，接下來學生的任務是利用全老師講義上提供的線索（三條反應式），自行設計有機化合物合成的可能途徑，學生可以相互討論，若遇到瓶頸，可以向教師領取新的線索，教師則依學生當下的學習狀況給予適當的資訊。若提供的資訊已足以推測出合成路徑了，教師會拒絕同學的要求。圖14為學生討論過程。
圖14：學生討論合成途徑（左），教師提供的光譜線索（右）
在討論結束後，全老師要求各組同學必須在教室四週的黑板上寫出自己組別設計的合成路徑，只見同學很熟練、很自然的到達小黑板前寫下小組自行設計的答案，反應較慢的組別，教師會趁機關心，掌握各組的學習進度。圖15為同學發表的過程。
圖15：完成討論後小組在小黑板上寫下結果（左）、教師關心進度落後的組別（右）
最後，全老師統整實驗結果，再次說明有機化合物結構式的確認原則與步驟，以及如何利用相關線索，設計醫用膠可能的合成途徑。相關進程如圖16所示。
圖16：全老師最後進行課堂總結
觀課結束，算是開眼界，最讓我感到驚訝的有幾個面向，其一是設計的有機教材內容的難易度超過臺灣教科書內容—透過官能基檢測，模擬有機合成途徑、推測分子結構式，除了要學生程度要很高外，也得要相當足夠的課堂時間學習，才能辦到，後來從大陸教師的口中得知，大陸高一和高二的化學課，基本上每學期各有4學分，兩年四學期共16學分，每周上課節數為臺灣目前的2~3倍；關於課程的難易度，臺灣大部分的學者專家、一線教師倒是有志一同地覺得高中內容不要背太多太艱深的內容，以後大學有興趣再學即可，以免增加學生學習的挫折感與排斥感。其二是透過不同層次的線索，實踐差異化教學的精神—選修小班制的設計、配合深化的實驗內容以及高彈性的課程時間安排三條件完備後，比較容易達成這樣的目標。其三是模組化實驗課程設計，配合課程實施的微型實驗包的完整配套—好的實驗模組配套，可以省卻很多準備時間，大陸專家、教師研發出好的教具如何推廣至全國，這部分同行的教師們都很最感興趣。全老師在中國算是名師，自然不落斧鑿痕跡、不藉助先進資訊工具，不走譁眾取寵的教學模式，卻完全掌握、主導教學脈動，獨特教學風格，真令人印象深刻，讓人折服。這堂觀課，算是北京行CP值高的一次體驗吧。
在觀課之後，引發了熱議，大家對微型實驗包最感興趣，隨行的北師大化學院的博士生冬冬聽到了大家的聲音，為了滿足我們的好奇需求，體貼地撥了電話給魏銳教授，魏銳教授很爽快地邀請有興趣的教師在晚餐後，前往教育創新研究院了解並體驗微型實驗包。在餐後抵達該院時，天色已晚，辦公室工作人員已等候多時，隨即介紹實驗包的研發歷程、使用與推廣，並大方的致贈了大夥ㄧ些微型實驗包，特予致謝。目前微型實驗包已在淘寶網上架。圖17為魏銳教授研發的微型實驗包。
圖17：微型電解實驗包（左），電解溶液盛裝方式（右）
參觀北京大學
第六天（5月27日）今天的行程是參觀北京大學，北大校園揉合古典與現代。有古色古香的庭園景緻與中國特色的建築群，也有現代化先進設備的學院。在北大周前校長的接待下，此行共參觀了校史館、教育學院、化學與分子工程學院、以及畫法學院，行程緊湊充實。圖18是校園一景。
圖18：未名湖（相傳為乾和珅的府邸）（左），校長辦公樓西側的石麒麟（原屬圓明園）（右）
在眾多參觀中，其中化學與分子工程學院的參觀最令人印象深刻，本次參訪由在本科生教學副院長裴堅教授負責簡報和接待，簡報是以如何讓學生成為主動的學習者為主題，旨在說明北大化學院的教授們在大學四年裡，如何培育頂尖人才的種種課程規畫與作為。這些作為應該可以提供得英才而教之的臺灣教育工作者一些啟示。圖19為裴副院長的講演介紹。
圖19：裴教授對化學院的簡介及說明
北京師大化學院還有一項特色，就是週期表，北大的週期表是「鑲」在牆壁裡，分別將各元素的來源（礦物）、重要化合物、及其元素單質分開展示。圖20和21為化學院呈現的週期表。
圖20：週期表全景
圖21：為局部近攝
n 我看我聽我想
經過六天充實的行程裡，不管是刻意擺飾或自然呈現，多多少少有些衝擊。回不去的，也毋庸贅言，我倒是對「人力資源」有幾個個人看法。
一、師資培育的變革
一個公司乃至一個國家最珍貴的是人才，但好的人才都是養成來的，好的教師也是栽培來的，從進入大學的個人成績表現、師資培育機構的教育學分修習，到教師甄選，甚至進入學校教書，以及之後的進修研習，臺灣目前每個環節都有應對策略，但是各行其是，較沒有統一的策略思考；自由寶島，甚麼都可以，拿師資培育為例，原本遍佈全台的師範學院及北中南三所師範大學，已經略顯飽和，但一開放，不管師資設備到不到位，幾乎每個大學都開設，但也因學分營養不傷身，搞到想修的都修了，修教育學分的就像蛋塔熱一樣，造就另一個臺灣奇蹟—滿街的流浪教師。
看看同樣華人社會的新加坡，給於老師非常好的待遇，無形中也設下了門檻，大概只有前5%才有機會當老師，因為他們相信高素質的教師才能教出好的學生；德國人更堅信小學的講台上就決定了國家的未來，要成為教師必須經過層層篩選、重重關卡，正式培訓成為教師時也快30歲了，正式邁入人格的成熟期，比較不會有「小孩子教小孩子」的窘境。當然更不會有聯絡簿上教師的錯別字比學生多的情況出現。再看看對岸的北京師範大學，基本上本科生都是公費生，招收來自內地的學生，由國家負責學雜費，並發放生活津貼，所以師範生的整體素質是很高的，他可以吸引到偏鄉優秀又認命的孩子，這點跟以前臺灣師大公費生，都是中南部來的一樣。當然免費師範生必須先簽訂協定，承諾畢業後從事中小學教育10年以上，而且到城鎮服務之前，必須到偏遠農村至少服務2年，否則必須賠違約金，原師範大學更有取消學籍的權利，要求非常嚴格（註2）。
當然大陸政策也是與時俱進的，不是鐵板一塊，因為規定過於嚴苛，畢業生想反悔的，不願返回農村的比例升高，上海華東師範大學已正式啟動取消公費生制度，往學士後教師教育學院的方向邁進，這一點跟臺中教育大學教師專業碩士班雷同，將公費國小師資培育往碩士班的層級提升。因此在研究所的層級上，成立單一公費師資培育的專責機構（關閉各大學的師培單位吧！臺灣真的很小，真的不用再廣設專責機構，有糖大家吃的結果，到最後又是良莠不齊），每年招生人數須視統籌各縣市國中小教師各科的缺額後而定，公費生畢業優先分發偏鄉學校，依臺灣具碩士學位教師的起薪與工作保障，應該可以吸引相當多的有志青年報考，此舉除了可以有效提升師資水準外，更能解決偏鄉師資問題。
二、硬體思維模式應該放軟
臺灣政府的教育投資長期以來的硬體思維，中小學的計劃經費必須有一半是資本門，另一半才是經常門，這種思維其來有自，硬體是有形資產看得到、摸得到，但是這種思維是有盲點的，盲點在於忽略了硬體是「人」在使用，教師會用，教師願意用，教師有時間用，教師樂意常常用，這樣的硬體設備才有價值。
以最近校園的創客實驗室的如雨後春筍般成立為例，創客實驗室絕對不僅僅買近幾台3D列表機，幾台雷射切割機，佈置掛牌就得了，Maker的重點是人，是教師主導，教師必須擁有創新的思維、跟手做的能力—從教具的研發、到教材的設計，甚至課程的建制，完整的配套才有辦法引導學生學習；創客絕對不是工具，印印公仔、切切壓克力那麼簡單；嘗鮮大家都喜歡，如何完整配套、永續經營，種下創新的種子，培育創客的DNA才是重點中之重點。否則錢灑了，也是枉然。尤其在財政日益惡化的今日，教育資源有限，教育決策者或執行者應摒棄大建設、大拜拜的思維，不用羨慕對岸如何有錢、更不用拿別人設備如何高級、新穎來說嘴，紮紮實實地把錢花在刀口上，讓教師們專心發展出自己的教學特色，靠專業贏得外人的尊重。當然這需要決策者真實地去了解認真的教師們發展特色、發展專業的過程中可能遭遇的困境與需求。比如特色計劃的實施是否造成行政業務過於繁重？！如何增聘人力，分攤工作，提昇行政支援的精緻度與品質，確是當務之急；特色計畫的執行與課程研發工作，是否讓原本課堂數高的教師負荷更加沉重？！加上實驗室缺乏專業人員的協助的老問題，教育決策者是否願意釜底抽薪，從減授鐘點員額編制、技術人員招考上，徹底解決長久以來的問題等，進而協助老師願意、樂意、熱血於教具、教材、課程研發，進行實質的專業發展。百年樹人，教育投資必須永續，不能隨便cost down；老是口惠實不惠，便宜行事的廉價心態，忙死、累死永遠都是認真的好老師；輸掉的，犧牲的正是國家的未來。
n 從下而上，社群揪團，翻轉時局
目前來看，決策者的思維不再是鐵板一塊，但整體社會願意接受變革的訊息仍屬微弱；學生的學習更不能等，與其癡癡地等待所有人的覺醒，很多基層教師迫不及待地透過社群Line、臉書快速集結，創意教學社群的百花齊放；解放禁錮、思維鬆綁，共好、分享的氛圍正逐漸蔓延開來。
化學學科中心今年開始依區域發展北、中、南、東四個社群，開始利用社群進行創課討論，教材研發，為未來107課綱「自然科探究與實作」課程的啟動作好準備，踏踏實實的用教學專業自主拿回變革中的話語權。希望這樣由下而上的集思廣益能為將來做出貢獻。
再次感謝美虹教授，不斷地帶領著我們去見世面、拓視野，做思維的衝撞與探索。芒鞋踏破，笑拈梅花，教學生涯，無憾足矣！
n 參考文獻
1. 北京師範大學，https://zh.wikipedia.org/zh-tw/北京师范大学。
2. 師範學校，https://zh.wikipedia.org/wiki/師範學校。
北京化學教學交流：
高中菁英化學教育交流與參訪心得（上）
劉曉倩
國立彰化高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]
n 衝突與混亂下的獨特美感
一百五十多年前的北京，即使有月亮仍舊是漆黑的夜晚，清咸豐皇帝命恭親王奕訢為欽差大臣，與英國使節額爾泰簽訂北京條約，外人勢力由海口深入中國內地，人民開始覺醒…也因為覺醒，才有了一連串自強運動。覺醒後的古都歷經戰火呈現時空下的衝突，混亂，也有了其他大都市所沒有的獨特美感。記憶裡的老北京月色濕暈，像是宣紙上烙下的淚滴，陳舊模糊。然而百多年後的傍晚，佇立北京市街口，微雨乍停，天際出現雙彩虹奇景，路人驚喜道，近五十年罕見（見圖1）！夜幕漸深，月光歡愉而明亮，放眼過去都是高樓大廈，只有路邊的攤販叫賣聲宏亮，櫻桃一斤十元人民幣，買了滿滿一包也不心痛，時空交錯裡模糊的記憶沉澱著深刻的光影，即使再好的月色也帶著淒涼。
參訪團一行十六人第一天晚上就在北京師範大學附屬的京師大廈落腳，此次沒有高中化學學科中心張雅雯隨行，夜晚的都市探究之旅少了歡笑聲多了孤獨，只好對著檯燈練習隔天的教學分享，心裡平靜但是沒有享受的感覺，前年跟著臺灣師範大學邱美虹教授上海教學參訪帶來的強國震撼，已在心裡埋下種子，兩年不斷提醒自己要成長，我不知道北京的教學環境如何，但我相信自己做事一向是「歡喜做，甘願受」，我願意被榨取被燃燒，讓自己飛得更高，至於能產生多少亮度？有多痛、多辛苦，非得要自己去感受才行，這是一條必經的道路，也是邱美虹教授引領我們的道路，這是一種壓力，也是一種動能，平凡的石墨在高溫高壓下才能成為鑽石！
圖1：極少下雨的北京午後出現雙彩紅（霓虹）的奇景
n 空中花園—北京十四中
北京市第十四中學建立於1906年，後更名為燕冀中學。1949年建國後，學校成為公立完全中學，並再次統一命名為北京市第十四中學。學校現分為高中部、初中部與國際部，架構上與臺灣的完全中學相似，十四中也是北京市高中示範學校，是課程改革樣本學校，更是北京市批准國際學生留學的開放學校。
北京市寸土寸金，發展屋頂綠化已經實施多年，屋頂綠化可以提升城市景觀效果，緩解城市雨洪和緩解城市熱島效應等具有重要的生態價值，十四中張琳校長對於空中花園設計十分推崇，數種喬灌木花草混種的屋頂綠化，在遏制北京霧霾及降解大氣飄塵方面都具有明顯成效。園中還開闢了幽靜的小道，巧奪天工的園林景色讓緊湊的交流行程緩解，稍稍放鬆了腳步（見圖2）。
圖2：參訪團於北京十四中空中花園合影
n 教育交流重點與感想
十四中對整個交流過程安排十分細膩，不僅貼心地為來訪貴賓準備繁體字行程簡介、精緻的手工扇見面禮，同時將整個行程分為五個階段進行：學校簡介、分科交流、校園導覽、教學觀摩、十四中化學科高端備課經驗分享。筆者主要是負責中學教師「臺灣化學教育—菁英教育教材教法分享」，重點如下：
一、國家成立資優班和科學班的目的：因為經過檢定的資優生擁有高智商，熱衷於感興趣的學習，有著多元智慧以及高度的創造力，但是普遍資優生對於一般學習容易分心、過度激動、無法完成課業，進而衍生出種種無法適應班級生活的行為，矛盾的是，資優生卻是促進國家進步最重要的因素，因此教育部經由專家學者建議，成立資優班及科學班，提升國家菁英教育。
二、科學班的理念及目的：提升數理能力基礎，並且藉由科技人才優勢，提升國家高科技競爭力，因為國家只需極少比例的教育經費，即可嚴格甄選出資優生，創造經濟效益，並冀望帶動普通教育，回饋普通教育所需。
三、科學班的課程規劃：高中前兩年完成三年基礎科學課程，高二暑假通過資格考，高三進入合作的大學修習大一數理課程及從事專題研究。
四、教師專業成長及潛能激發：任課教師通常是無給職教學及心靈導師，須自行負責高中端專題課程規劃及準備、課餘科展指導及假日競賽培訓，更沉重的是承受社會期待。至於科學班導師須承擔學期服務活動的安排、主題活動的規劃及大學申請入學備審、口試個別指導。
五、國家對科學班的學生未來的期許：如同漫威中「蟻人」角色，是可以跨領域合作、科學及人文素養兼備、有社會責任、非個人英雄主義且承認犯錯、願意改進的國家科技後勤部隊。
六、資優班與科學班不同之處：資優班已在各大高中行之多年，科學班於2011年才開始成立，兩者目標不同，資優班在課程規畫上進度較快，但高三時無法到大學修課，因此在學測準備上時間較充裕；科學班並未有特殊升學管道，仍須參加大學學測，但若是拚學測，如何專注於基礎科研？面對這些複雜的課題，教育部仍在想辦法討論制定中。
七、教育部理想與現實面的衝突：對於科學班的定位及期許，北部與中南部家長不同，北部家長思想較開闊，多數尊重學生升學意願，就讀大學基礎科學科系的人才較多，反觀大多數中南部家長則傾向於讓孩子就讀醫學系，所以每年科學班在招生上多會根據升學現況跟家長說明，同時各校每年都會推動「特色課程」，吸引有志從事基礎科學的學生來就讀。
八、如何擬訂兼具「特色」與「升學」的教學進度表？首先教學設計上減少單向授課模式，穿插基礎實驗訓練，定期舉辦實驗競賽，激發潛能，增進同學間的分工合作，創造不同學習成效。
九、科學班專題課程規劃：「學習共同體」的建立，跳脫食譜式實驗教學，開放實驗主題和實驗步驟，經由實驗結果分析和相互討論，啟發好奇心，創造新的研究主題，達成自主學習的最終目標，做為進入大學實驗室的預備，如下所示。
十、跨領域合作特色課程：在地生態研究（漢寶濕地）建立跨領域學習課程（生物、地理、地科、化學），提早為教育部推動107年課綱「探究與實作」課程做準備。
教學分享過程十分緊湊，十四中因為是完全中學，有些高中課程，例如：電化學在初中階段就已完成，高二完成高中全部課程（所有中國的高中課程設計都是如此），高三則是做升學準備，複習高考內容（相當於臺灣學測，中國考試時間在6月初）。學校社團活動也很多，例如：模擬聯合國、文學社、科技社及中科院社團…等等。
中科社是由一群愛好科研、擅長發明創造的學生組織成的社團，劉通宇同學發明的地溝油變柴油的環保裝置，讓地溝油有效利用，此份研究曾被北京日報北京青年報報導轉載44次之多，此外學校在特色課程上安排十分用心，「食育」課程的設計，旨在研究食物中食品添加劑對美拉德反應（Maillard反應）的影響，化學與生活緊密結合。
此次交流活動最大幕後功臣當屬臺灣師範大學邱美虹教授及北京師範大學化學學院王磊教授（見圖3），由於十四中是第一個參訪學校，雖然筆者有參訪過上海中學的經驗，但對於中國的教學專有名詞及口音仍存在不少障礙，聽講過程十分吃力，腦波調頻好久終於在下午高端備課經驗分享時才漸能整合。
圖3：臺灣師範大學邱美虹教授（左）與北京師範大學化學學院王磊教授（右）合影
透過王磊教授高分貝和鏗鏘有力的音調，對於其近幾年大力堆廣的高端備課有了粗淺的了解，王教授雖貴為北師大化學教育研究所所長，同時主持教育部「國培計畫」初中和高中教學新課程實驗區教師遠距培訓示範項目十餘項，對於教師培訓都親做親為，在座老師私下透露，王教授上課通常從早上八點持續到晚上十點，從課程實施前的學生前測、課程實施計畫如何進行、課程結束後的學生後測和兩次的學生訪談都鉅細靡遺的指導，一整天課程中間幾乎都不休息，因為她認為中學教育是國家進步的根本，學科核心概念學習和關鍵能力的培養十分重要，教師是教育的主體，所以師資培育輕忽不得。再者中國教師有分級制度，由區級骨幹教師、市級骨幹教師、高級教師甚至升級到特級教師都須經過教師評鑑和師培過程，因此再怎麼苦都要咬緊牙關撐下去。
〔續《北京化學教學交流：高中菁英化學教育交流與參訪心得（下）》〕
