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《臺灣化學教育》第四十七期 / 目錄

Wednesday , 29, June 2022 Comments Off on 《臺灣化學教育》第四十七期 / 目錄

《臺灣化學教育》第四十七期(2022年6月) 目錄 n  主編的話 u 第四十七期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n  本期專題【專題編輯/李松濤】 u  社會性科學議題導向的化學教學 / 李松濤〔HTML|PDF〕 u  社會性科學議題導向的化學教學:應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐 / 林樹聲〔HTML|PDF〕 u  社會性科學議題導向的化學教學:食安議題的化學教學 / 李 暉〔HTML|PDF〕 u  社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 / 李啟讓、洪振方、柯承亨〔HTML|PDF〕 u  社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 / 陳致澄、王瑞壎、李孟憲〔HTML|PDF〕 u  社會性科學議題導向的化學教學:國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 / 黃琴扉〔HTML|PDF〕  n  課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/林威志】 u  高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 / 林威志〔HTML|PDF〕 n  綠色化學/微型化學實驗【專欄編輯/廖旭茂】 u  綠色創客-4:微型電磁攪拌器模組的設計、製作與應用 / 廖旭茂〔HTML|PDF〕 n  新知報導/國內外化學教育交流【專欄編輯/邱美虹】 u  基礎科學促進永續發展國際年 (IYBSSD)活動簡介 / 邱美虹〔HTML|PDF〕

第四十七期 主編的話 / 邱美虹

Friday , 10, June 2022 Comments Off on 第四十七期 主編的話 / 邱美虹

第四十七期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(InternationalScience Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 在後疫情的六月,我來到巴黎出席國際理事會(International Science Council, ISC)的治理委員會,這是自去年獲國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)推荐參選並獲選為ISC的治理委員會委員後,首次參加由ISC辦理的實體會議,此次會議主要是讓委員們可以面對面深入討論該組織的未來、2022-2024年的行動計劃(Action Plans 2022-2024)以及ISC對COVID疫情與永續發展的回應。 國際科學理事會是一個非政府組織,於2018年整合國際科學理事會(1931年成立的ICSU)和國際社會科學理事會(1952年成立的ISSC)的組織,其會員包括200多個國際科學聯盟(Unions)和學會(Associations),以及國家級和區域性的科學組織(含科學界和社會科學界的研究理事會)。ISC的願景是將科學作為一種全球公共利益(Science as a Global Public Good),不論是科學知識或是科學資料都必須是可普遍獲得的、其利益也必須是共有的,而在科學實踐面上則應具有包容性和公平性、關心全球重要的國際科學性議題和研究,促進世界各地科學研究的嚴謹性、創造性及持續和平發展(詳見https://council.science/),尤其是面對永續目標預定達成的2030年已近以及新冠疫情的發展,更是積極透過多元方式結合各領域科學家的力量來協助各國面對新冠疫情(如COVID報告,ISC, 2022)。 由於組織再造,作為ISC第二屆治理理事會委員的我們對於如何發揮組織跨領域專家的能量、促進彼此的合作、透過科學研究與溝通來服務科學社群與各地區的人們、勾露出共同的願景與提出解決全球科學議題相關的可行方案。以2022-2024擬達成的行動計畫為例(詳見https://council.science/publications/action-plan-2022-2024/),目前ISC規劃的有五個領域的議題,由次委員會來進行細部的討論,這五個領域分別是,領域一:全球永續;領域二:數位世代的科學和科技;領域三:科學政策和公眾對話;領域四:改變在科學和科學系統中的實踐;領域五:科學自由和責任。每個次委員會的成員都必須針對該組所賦予的工作任務加以分析與提出方案,從關注疫情的發展、對烏克蘭戰爭的立場到性平問題、推動數位資料的共享、以及建立全球重點區域的駐點辦公室以推動基礎科學研究與討論科學相關議題,讓ISC可以為科學社群及公眾福祉多做貢獻。對我而言,從國內的學術組織(科教學會和化學會)到國際專業學術學會(NARST)及各國的化學會所組成的聯合會(IUPAC),再到由科學和社會科學社群所組織成的跨領域團體(ISC),這些機會讓我有與相同和不同專業背景的學者和人士交流,讓我有更多的看見與學習,也認識到世界各角落都有許多願意在自己的研究之外為更多的人服務的志工,他們獨特的經驗(有大學校長、政府高層人士、國際組織領導人、醫學專家、總統級科學顧問等等)都讓人欽佩,也是學習的對象。在這一屆當中,委員會會致力於Science as a Global Public Good! 最後,本期是以社會性科學議題為主題,亦是彰顯科學與社會不可脫節的關係,而基礎科學更是解決社會性科學問題的基礎。感謝此次專刊主編李松濤教授的規劃以及各篇作者的賜稿,使本期期刊內容豐富,對中學推廣社會性科學議題融入學校課程有具體的方案可循,也期待學校科學課程可以延伸知識的學習到知識的應用,以情境化的學習讓學生加深對科學的認識。而兩篇常態性文章皆以實驗為主,非常實用且具創意,可以立即為教學使用與參考。 參考資料 International Science Council (2022). Unprecedented & Unfinished: COVID-19 and Implications for National and Global Policy. https://council.science/wp-content/uploads/2020/06/UnprecedentedAndUnfinished-OnlineVersion.pdf

社會性科學議題導向的化學教學 / 李松濤

Thursday , 9, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學 / 李松濤

社會性科學議題導向的化學教學 李松濤 國立臺中教育大學科學教育與應用學系 leesungtao@mail.ntcu.edu.tw 在我國以素養導向為主的新課綱概念架構中,科學教育的首要目標在於培養出具有科學素養的未來公民,而問題解決的能力則是科學素養概念中最重要的養成目標之一。在科學教育的研究主軸中,有關「社會性科學議題」(Socio-Scientific Issues, SSI) 的相關探討已有多年,其價值在於此類議題的探討同時涵蓋了科學知識、科學歷程、科學認識觀,科學本質觀,乃至科學社會學與科學價值觀等各項科學教育的重要內涵,無疑地是一種非常適合於科學素養培養的教學切入主題。 所謂「社會性科學議題」,通常泛指一切有爭議的社會性問題,其內涵在概念理解和實施程序上都與科學有相關性,爭議的起源主要是因為此類開放性的問題往往無法順利地找到明確的問題解決方案,因為包括政治、經濟和倫理等因素,都可能影響到此類議題的問題解決歷程,諸如目前常看見的氣候變化、基因改造、核能運用,乃至最新的新冠肺炎疫苗等主題,都與此類議題的特徵相符,而此類議題在科學教學時所應該扮演的角色,也值得關心科學教育發展與實踐的社群夥伴們繼續深入探索。 本期《臺灣化學教育》電子期刊的專題為「社會性科學議題導向的化學教學」,非常感謝國立臺灣師範大學邱美虹教授邀請本人擔任這期文章的客座主編,我們總共收集到五篇相關文章,其中,國立嘉義大學林樹聲教授的文章題目是「應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐」,該文首先說明「科學/技學/社會」(science/technology/society,STS)和SSI之間的關係,然後闡述SSI在科學教學與學習的成效,接著提出可以在科學教學中實踐SSI的相關議題、對應的教學策略和評量方式,最後則針對科學教師實踐SSI教學時可能遇到的問題和困難提出相關的建議。其次,國立東華大學李暉教授的文章題目是「社會性科學議題導向的化學教學―食安議題的化學教學」,該文則是以SSI在食安議題、媒體環境與化學教育的概念交集中,提供了針對非自然學科背景大學生選修課程的設計思維,特別強調在化學相關議題上能引導學生探究與實作,釐清SSI的本質,以培養出媒體識讀的理性思維。接著,國立高雄師範大學的洪振方教授研究團隊的文章題目是「社會性科學議題的化學教學」,該文嘗試結合責任漸進移轉(gradual release of responsibility, GRR)的結構化四階段教學模式與Toulmin’s argumentation pattern (TAP)論證模式,以台灣的再生能源、核能與火力發電方式對生活與環境之影響的社會性科學議題,設計對應的教學流程,希望可以藉由培育學生重要的科學素養以使其成為自主獨立的學習者。 最後二篇文章是有關國小自然科學的SSI課程設計,分別由國立臺南大學陳致澄教授研究團隊與國立高雄師範大學的黃琴扉教授提供,題目分別是「社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討」以及「國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐」,前者主要透過課綱分析找出國小階段與化學教學有關的跨科概念,輔以聯合國《2030永續發展目標》核心目標的對應,再蒐集與化學生活有關的新聞議題,提出一些能在小學階段落實的SSI導向化學教學方向與小學階段實施SSI導向化學教學應注意的事項;後者則是在這二年疫情影響實體教學的前提下,探究如何將綠色化學觀念引入視訊課程的實驗中,希望探討視訊實驗課程的可行性。 整體而言,本期電子期刊所呈現的「社會性科學議題導向的化學教學」相關文章內容同時呈現了理論與實務等面向的內涵,除了希望可以提供有興趣的化學教育者一起參考之外,也期待讀者與作者之間可以有後續的延伸對話或討論。最後,要再一次感謝前述五篇文章的作者群,您們的貢獻為我們的化學教學社群提供了一個高品質的交流平台,也非常感謝編輯助理夥伴們的協助,更要歡迎長期關注本電子期刊的讀者群,跟我們一起參與社會性科學議題的思考激盪! 謝謝大家!

社會性科學議題導向的化學教學:應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐 / 林樹聲

Wednesday , 8, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學:應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐 / 林樹聲

社會性科學議題導向的化學教學:應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐 林樹聲 國立嘉義大學教育系數理教育碩士班 lin-s-s@mail.ncyu.edu.tw n  前言     將社會性科學議題(socioscientific issue, [SSI])納入科學教學和學習是充實學生科學素養的進向之一,已有許多科學教育研究證實了此點。本文的主旨在介紹應用SSI於中等教育科學教學中的理論和實踐方法,文章首先說明「科學/技學/社會」(science/technology/society,[STS])和SSI之間的關係和差異;其次闡述SSI之於科學教學或學習的成效,包括能建構出相關於議題的知識和概念、提升對科學本質的了解、學會高層次的思考能力、增進道德思考和推理、察覺環境問題……等;接著,提及科學學科中實踐SSI可選擇的議題、SSI的教學模式和策略、評量,最後論述科學教師的準備和實踐、可能遇到的問題和困難,文末提出相關的建議。 n  引介     繼一九八零年代科學教育界提出「科學/社會/技學」(science/technology/society,[STS])作為課程改革的一大方向後,一九九零年代末期,科學教育界興起另一波的呼籲——將「社會性科學議題」融入科學課程,繼續藉此促進學生建構與議題相關的概念和知識,同時也培育學生各種高層次思考能力。這一個趨勢和力量,直到今天仍方興未艾。到底STS、SSI二者有何關聯和異同?SSI的應用有何理論基礎?又如何將SSI應用到中等教育中的科學課室呢?而教師利用SSI又應該具備什麼樣的知識和能力?本文將針對上述問題一一提出說明和論述。 n  從STS到SSI     1980年代科學教育的改革走向「培育全民科學素養」為目標(AAAS, 1989),不再只是養成「科學從業人員」(科學家或工程師)為主。此一變革意味著科學的課程和教學也必須做出相對應的調整,才能克盡其成,達成這樣新設定的目標。 過去以來的傳統科學課程(教科書)之組織和編排,基本上都是以學科的「概念」為主軸,由淺而深、由基礎到應用的方向,再配合螺旋式課程的理念做加廣和加深(Bruner, 1960),因此一個單元裡,往往涵蓋相關於主概念的事實、知識、原理和原則、範例,同時搭配相關的實驗。 而在全民科學素養的願景下,STS教育或課程理念的倡導,即是對傳統以「概念為主」的課程做出省思——過度重視科學概念和知識的學習,忽略了科學與生活的連結、科學在社會中的應用,以及其所引發的問題(Yager, 1993)。所以從STS出發的科學教學或學習,目的即在促進學生學習科學的興趣和動機,培育學生從日常生活中去解決問題、提升學生做決定的能力,並促進學生了解「科學、技學、社會三者既是相互關聯的,也會相互影響」(Ratcliff, 2001)。同時,STS的教學取向一方面拉近科學學習與學生的距離,另一方面也期望學生能將校內所學的科學,應用於校外的生活之中,更期待學生能在未來負起公民的社會責任(Keeves & Aikenhead, 1995),特別是參與一些與科技和社會有關的爭議問題之討論(Ramsey, 1993)。     只是STS教學和課程理念,也受到外界的一些挑戰,尤其是來自家長、社會普遍要求檢視學生的「科學學習成效」的情況。所以,許多STS的教育研究都致力於證明即使使用不同於概念結構出發的教材,學生的科學學習成就依然可以保持在一定的水準之上,尤其是知識建構的成果(eg. Yager, Tamir, & Huang, 1992; Yager, Choi & Akcay, 2009)。也因此,STS出發的教育研究反而較少聚焦在「討論科技爭議的問題」,到底如何影響到學生的學習成效、以及為學生帶來什麼樣有別於知識以外的收穫。     就在STS理念和教育漸漸走向平淡之際,科技應用所引發的社會問題越來越多,科學教育的研究風潮也跟著轉向探討這類議題帶給科學教育的意義和功能。這些議題包括核能使用、生物複製、基因改造、奈米科技……等。而討論這些問題的面向則涉及了倫理、道德、法律、經濟、社會、政治、生態保育……等,是一跨學科、跨領域的思考。如眾所皆知的,面對此類問題,不同的利益團體會從不同的立場出發,提出不同的解決方法,而每一種解決方法都反映著支持者的價值選擇(Oulton, Dillon, & Grace, 2004)。由於不同利益團體對於問題的解決方法之間缺乏相當的共識,在公說公有理,婆說婆有理,價值觀無法協調的情況下,爭議因而形成,問題解決就成了懸而未決的狀態。而有關這類由科技引起、具備爭議、做決定上的兩難、非良好結構(ill-structured)的問題,即被稱為「社會性科學議題」(Stradling, 1984; Levinson, 2006)。 至於為什麼科技應用或發展會形成社會爭議和公共討論的焦點呢?Kolstø (2001)指出:正因為這項科技處在發展當中(science-in-the-making),在證據不足的前提之下,它帶給人類自身、人類社會的負面影響,至今仍然屬於未定的結論,科學家只能從機率出發,談論此項技術帶給社會可能的風險(Christensen, 2009);這也表示議題本身涵蓋的狀況與條件是複雜的,無法像實驗室內的實驗,在充分控制變因之下取得肯定且確切的結果(Millar, 1997)。 由此可知,不論是STS或SSI,在概念上的共通處都是強調學生必須知道科學、技學與社會並非獨立的三個領域,而是相互影響的;且在彼此的互動之下,對人類社會產生正面的效應,也會帶來負面的衝擊,只是目前證據不足,無法給出肯定的答案。因此,科技鑲嵌或融滲(embeded)在社會中發展的「科學本質」就不脛而走。同時,二者也強調學習者必須了解相關於議題的知識,當一個人具備議題所涵蓋的相關科學知識,他對此議題下的爭議討論,更能言之有物和成理,而不會流於空泛或純粹的猜測(Sadler […]

社會性科學議題導向的化學教學:食安議題的化學教學 / 李 暉

Tuesday , 7, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學:食安議題的化學教學 / 李 暉

社會性科學議題導向的化學教學:食安議題的化學教學 李  暉   國立東華大學 教育與潛能開發學系   leehuei@gms.ndhu.edu.tw        學校科學教育中常忽略偽科學這部分,以致學生普遍存在偽科學信念。因此學校科學應教導學生認識偽科學,並教他們如何以批判思考的方式評鑑偽科學的宣稱。                      (Martin, 1994) n  前言 食安議題關乎每位國民的健康,而媒體中卻偽科學充斥,影響至鉅(鄭怡卉,2013),相關報導為求點閱率常流於嘩眾取寵,引起大眾的食物驚恐(food scare),民眾缺乏相關知識,往往理盲而濫情,基於對「化學」的恐懼和對公務機關的不信賴,造成驚恐而莫知所從。本文介紹之課程與教學就是為改善此一現象,而以食安議題為主軸的化學教學。 n  食安、媒體與化學 媒體是社會大眾得知時事與獲取新知的重要資訊來源,有關科學議題的報導更可能是一般人在離開校園後少數可以接觸到科學資訊的管道(Norris, Phillips & Korpan, 2003;引自鄭怡卉,2013)。 黃俊儒和簡妙如(2008)也指出,科學新聞中「醫藥∕健康∕食品」類(佔22.7%)屬於高頻次的科學知識領域類型。此一類型議題是由來已久的民生問題,其中的食品健康新聞又多半是一件件食安事件所累積而成。民眾從媒體(而非教科書)中接觸到「三聚氰胺」、「順丁烯二酸」、「銅葉綠素」、「塑化劑」……等詞彙時,伴隨的都是「毒害」、「污染」、「致癌」、「慢性自殺」……。無怪乎只要談到「化學」,一般民眾直覺產生「有毒的」、「害人的」印象,甚至「恐懼」而希望生活中不會出現任何化學品。 資深化學家Mark Lorch在2014年5月在The Conversation網站發文指出,在新聞、廣告和常見的用法中,「化學的」這個詞彙常常被暗示它們是有害的。由於情感性的語言往往與「化學品”結合使用,導致一系列的迷思出現。他列舉了其中五個最嚴重的迷思。包括: 1. 你可以擁有一個不含化學品的生活 2. 人工製造的化學品都是有害的 3. 人工合成的化學品會導致癌症 4. 化學物質像是定時炸彈 5. 我們是不受管控的實驗中的白老鼠 無獨有偶,2016年3月,專欄作家David Robson在BBC上發表一篇文章《讓我們忽視真正危險的「化學恐懼症」》,指出: 大約從20世紀60年代開始,一種古怪的恐懼氛圍開始在發達國家蔓延開來—有人認為,有一種有毒物質正在對我們構成威脅,入侵我們的身體。它不僅改變了我們食用的食物和呼吸的空氣,甚至改變了我們給孩子購買的玩具。這個「眼中釘」究竟是什麼?「化學製品」。或者更確切地說,是人工化學製品。即便已經有大量證據證明合成物質是安全的,但還是有很多人一定要選擇天然替代物,認為天然植物提取物肯定比工廠裏生產出來的東西更加安全。科學家給這種恐懼症起了一個名字—「化學恐懼症」。 上述的化學恐懼症又與媒體的推波助瀾息息相關。食安事件透過新聞媒體的傳播,已經成為一般民眾生活中的夢魘,究竟什麼能吃?什麼不能吃?影響民眾的資訊幾乎全都來自媒體。另一方面,近年來智慧型手機與社交媒體的誕生,資訊傳播網絡之廣,傳遞速度之快,更是甚於以往。每日被灌入之訊息數以百計,更別提主動瀏覽社群活動時廣告與內容農場的轟炸。這些訊息往往以聳動的標題,未經證實的內容,基於民眾對「化學」與「疾病」的恐懼,不僅誇大其詞,甚至無中生有。在民眾恐慌之餘,遂行其廣告之實,或騙取點閱。許多民眾亦基於善意提醒,不經查證(也不知如何查證)就全數分享,以致於相關單位或學者一再澄清,卻實效有限(李暉,2016)。 科學訊息原本就背負「不確定性」的沉重包袱。就邏輯上來說,要證明一個否定命題是非常困難的。基於每個人的體質差異,要承諾大眾群體「吃XX是絕對安全的」確實存在邏輯命題上的困難。人們要求肯定,但他們只是得到了概率,說 「XX物也許有毒」,簡單幾個字,就遠遠抵得過說 「據我們所知,XX物迄今並未發現有危害」。事實上在社會性科學議題(Socio-Scientific Issue, SSI)中,對食物安全的質疑,少數科學家(或醫師)的言論,往往抵銷了官方機構的權威性影響,少數具有科學身份的人會比贊成食用XX物的全部同行産生更大的影響。哪怕這些人即使是無名之輩,平庸之才,沒有聲譽,甚至在科學界只是極少數,這都無妨。只要和食物恐慌連在一起,就會在社會中產生不對稱的作用。 另一方面,在已開發國家無溫飽問題時,對於健康問題日益重視,社會大眾在飲食議題上,多採小心原則,寧信其有,即便看似無害,也先採觀望態度。對於飲食小心的程度或嚴或寬原本是個人抉擇,但現況卻是因為對相關知識與邏輯的欠缺,導致在某一方面小心翼翼,另一方面卻門戶大開,這種情況屢見不鮮。例如民眾對於癌症的恐懼,只要提到「致癌」或「致癌物」就容易引起恐慌。事實上在WHO公布的致癌物分類中,除了第1類和2A類,其餘儘管有風險(沒有絕對的零風險),可能性卻極低,或並無發現任何案例。常見有人堅決拒用第3類的「三聚氰胺」,卻不排斥危險性更高2B類的「手機輻射」,甚至已確定危害性第1類的「酒精飲料」和「香煙」。 n  課程背景 十二年國教重視素養之培養,成敗關鍵在教師,因此教師科學媒體素養與教學能力之培養至關重要。然而Ching (2014)指出,師培機構課堂生活的複雜現實與師培課程中所教的理論原則存在著差距。 東華大學教育系科學教育碩博士班教育目標之一即為培養中小學科學師資,在課程設計上為符合教育部國小教師加註自然領域專長,在科學專業科目上共開授物理特論、化學特論、生物特論以及地球科學特論四科各3學分課程,以增進國小師資之科學學科知識(content knowledge)。本人科學專業背景為化學,故化學特論一科多年來一直是本人擔綱,課程內容以普通化學和生活化學為主。近年來許多修課學生大學非自然科背景,對於化學一科甚感恐懼與誤解,因此在課程設計上即以食安、美食為主題,期望吸引學生學習興趣,並增加食安議題之專業知識。 […]

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 / 李啟讓、洪振方、柯承亨

Monday , 6, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 / 李啟讓、洪振方、柯承亨

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 李啟讓1 *、洪振方2、柯承亨3 1國立屏東女子高級中學 2國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 3國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 *li483739@yahoo.com.tw n  前言 一0八課綱希望教育現場思考,學生未來要面對的挑戰更多、更難,教師要怎樣激發學生的自主學習能力,讓學生成為能夠解決問題的終生學習者。臺灣2021年12月18日的公投題目有兩項屬於能源社會性議題,一為你是否同意核四啟封商轉發電?二為您是否同意中油第三天然氣接收站遷離桃園大潭藻礁海岸及海域?(即北起觀音溪出海口,南至新屋溪出海口之海岸,及由上述海岸最低潮線往外平行延伸五公里之海域)。從能源角度分析,此兩項公投涉及三個問題;一為核四安全,二為電力供應,三為碳排空汙。科技的進步將使我們面臨社會性科學議題(socio-scientific issues, 縮寫「SSI」)的困境,因為在科技時代,我們已經開始跨越了一個重要,但卻很少受到檢視的門檻;將來我們勢必在SSI這方面做出選擇 (Wilson,2021)。將社會性科學議題真實性情境的學習素材納入教學中,除可強化學生科學知識與生活實例相關的認識外, 亦能培養學生運用所學擴及到社會性科學議題,並能更深入的思考與批判,進而發展問題解決和探究之科學素養(邱美虹,2018)。 n  社會性科學議題 社會性的科學議題,其內容從環境化學、食品安全、水質純化、空氣汙染、碳循環,到氣候變遷與永續發展,在於探討水、大氣、 食品、綠色化學等議題,可使學生認識化學、生物科技、或化工對人類生活與環境的影響(United Nations, 2015)。社會性科學議題的特徵是具爭議性、做決定上兩難;Betsch & Haberstron (2005)認為「做決定」包含了「確認問題、列出可行的方案、蒐集資訊、評估與選擇、行為實踐」等五種能力。「做決定」其實是一個複合、複雜的能力,並非想像中的簡單;正因為如此,過去的研究顯示,學生在做決定時出現了許多缺失; 例如:對問題缺乏全面性的檢視、依直覺判斷(Betsch & Haberstroh, 2005)、只仰賴個人的價值觀(Bell & Lederman, 2003) 、容易受限於偏見、被當時的情緒影響、 無法使用一致性的方法,甚至只會依循先前經驗,做出品質不佳的決定(Betsch & Haberstroh, 2005)。依據上述學者的發現,我們得知學生「做決定」的能力仍不足,而這些缺點則必須藉由教學加以導正。學生若能接受與做決定技巧有關的教學,通常較能做出品質較佳的決定(Eggert & Bögeholz, 2010)。在做決定時,學生若能重新思考與反省自己所做的決定,那麼所做出的決定將更謹慎與成熟。而反省和評估是一種後設認知的能力,若能善用後設認知的技巧,將會協助學生選用最適當的策略,進而提高做決定的品質(Gresch & Bögeholz, 2013)。 ■社會性科學議題融入化學教學—結合GRR四階段教學模式與TAP論證模式 陳聖謨(2021)認為責任漸進移轉(gradual release of responsibility, GRR)的結構化四階段教學模式,讓學生承擔愈來愈多的學習責任,有助於培養學生成為獨立自主的終身學習者,如圖1所示。圖1漸進式責任移轉架構 (引自陳聖謨,2021) GRR四階段教學模式 ,一、課堂目標的掌握:教師於教學中闡述以傳達自己對科學議題的認知與對教學目標的期待。二、學習歷程指導:經由師生互動的交流,協同學生在學習情境中,有效尋找資料、判斷相關的資訊、何者是正確的訊息、或何種是合理的解釋等。三,協作學習:透過學生群組互動、同儕合作的方式進行問題解決的任務,幫助學生相互學習或發展溝通與學習以科學語言表達其觀點。四、獨立學習:重視學生個別實作,著重如何思考自己的思維,發展後設認知能力,以及依據自己的學習如何採取行動(自我調解)(陳聖謨,2021)。 Toulmin(1958)的論證模式(Toulmin Argumatation Parttern, TAP),已透過驗證在自然科教學有正面的學習成效(邱美虹,2018),如圖2所示。  圖2 […]

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 / 陳致澄、王瑞壎、李孟憲

Sunday , 5, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 / 陳致澄、王瑞壎、李孟憲

社會性科學議題導向的化學教學:社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 陳致澄1、王瑞壎2、李孟憲3 國立臺南大學應用數學系1 國立嘉義大學教育行政與政策發展所2 桃園市龍岡國中3  1jcchennutn@gmail.com n  前言 《十二年國教自然科學領域課程綱要》(以下簡稱108課綱)已於 2019年正式於中小學各階段正式實施。薛雅純(2018)指出,108課綱中強調教師應提供學生探究學習與問題解決的機會,協助學生瞭解科學知識產生的方式並養成應用科進行思考與探究的習慣。此外,108課綱之《基本理念》亦提到:「…生活在現代,我們周遭充斥著不斷創新的科技產品、紛至沓來的各項資訊以及因資源開發而衍生出的環境生態問題。因此,未來公民更需要具備科學素養,以瞭解科學的貢獻與限制、能善用科學知識與方法、以理性積極的態度與創新的思維,面對日常生活中各種與科學有關的問題,做出評論、判斷及行動」(教育部,2018)。靳知勤(2014)也指出,科學學習若不能與個人生活及社會需求相關,則將無法有效培養學習者的思考智能、解決切身問題以及與人合作的社會技能。由此可見,若能在自然科學的課室中,提供學生有關現代生活中,因「科學」帶來的便利與因之產生的限制與不利之兩難困境 (dilemma problem)問題,此問題可能涉及個人所持道德與理性間的衝突、可能因時空變遷造成的衝突、不同領域間(例如:宗教與法律、自我利益與公共或他人利益…等)觀點的衝突或是實然面與應然面(例如:理想與實際…等)之衝突(溫明麗,2000),讓學生真正運用或搜尋相關的科學知識與方法,以理性、積極的態度與思維,思考這些日常生活中所出現的各種與科學有關的問題,並做出評論、判斷與行動,應是落實108課綱核心素養導向教學的一條可行之徑路。 「社會性科學議題」(socio-scientific issues,以下簡稱 SSI)是在概念或程序上,與科學有關聯的爭議性社會議題 (Sadler, 2004),Zeidler與Keefer (2003)認為,將SSI應用於教學,對於科學教學提供了一種啟示性的作法。究其原因,乃源於近代科技發展增進人類的生活福祉,但在社會中導致的爭議亦層出不窮,而這些爭議性的議題影響的範圍,小至社區或地方(例如:土地開發與否、垃圾處理的方式…等),大至整個社會甚至全球(例如:全球暖化的威脅、複製人式…等)(靳知勤、胡芳禎,2016),若在科學教學的課室中以此些議題作為討論的主題,有別於傳統的科學知識傳授方式,能引導課室中同儕間、師生間的互動對話與協商合作,有助於教學文化的變革。若將SSI與上述兩難困境問題相互對照,彼此恰具一致性的特性與功能。因此,運用SSI於科學課室作為教學的一種方式,不僅能培養學生具備未來公民所需之科學素養,也符應當前108課綱素養導向教學的理念與趨勢。 n  小學階段的化學教學主題分析與SSI議題選擇 然而,檢視小學階段自然科學領域所涉及的學習內容,包括「自然界的組成與特性」、「自然界的現象、規律及作用」以及「自然界的永續發展」等三類課題,而這三類課題在國小階段都是以「跨科」的方式進行教學。研究者藉由國中階段的「主題」以及高中階段之「次主題」分析,選擇與SSI議題融入「化學」教學有關的次主題如下表1所示: 表1:國小階段與化學教學有關的主題/次主題分析 課題 跨科概念 主題 次主題 1.自然界的組成與特性 物質與能量 (INa) 物質的組成與特性 (A) 物質組成與元素的週期性(Aa) 物質的形態、性質及分類(Ab) 能量的形式、轉換及 流動(B) 能量的形式與轉換(Ba) 溫度與熱量(Bb)  構造與功能 (INb) 物質的結構與功能 (C) 物質的分離與鑑定(Ca) 物質的結構與功能(Cb) 2.自然界的現象、規律及作用 交互作用 (INe) 物質的反應、平衡及製造(J) 物質反應規律(Ja) 水溶液中的變化(Jb) 氧化與還原反應(Jc) 酸鹼反應(Jd) 化學反應速率與平衡(Je) 有機化合物的性質、製備及反應(Jf) 3.自然界的永 續發展 […]

社會性科學議題導向的化學教學:國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 / 黃琴扉

Saturday , 4, June 2022 Comments Off on 社會性科學議題導向的化學教學:國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 / 黃琴扉

社會性科學議題導向的化學教學: 國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 黃琴扉 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 t3944@nknu.edu.tw n  綠色化學理念與重要性 生活中的所有一切,包含食、衣、住、行、育、樂等各部分,都與化學息息相關,而保育環境並協助人類永續發展的關鍵因素,即為綠色化學(green chemistry)概念。近年來, 能源危機頻傳、環境意識高漲、全球傳染病也引發世界反思永續環境議題,而化學教育也從過去單獨談論化學知識,進而深度探討化學與生活之間的關係,更提倡綠色化學科普推廣, 強調在化學反應的研究過程中,透過將能源效率提高、損耗降低以及對環境的傷害減少,提升環境保護的目標。 為了降低化學物質對環境的影響,1998 年由 Anastas 和 Warner 兩位學者發表「綠色化學: 理論與實踐(Green Chemistry: Theory and Practice)」一書,並於書中明確定義綠色化學的相關概念;而行政院環保署毒物及化學物質局則進一步將綠色化學定義為「從源頭完全阻止環境污染的化學」,換句話說,所謂的綠色化學就是從源頭開始,就充分利用原料和能源,並將有害物質降到最低,以減輕對環境的衝擊(黃琴扉等人,2021)。而來自英國的三位學者-Tang, Smith 和 Poliakoff 則提出,綠色化學的理念需要透過一種更朗朗上口的方式,讓一般民眾快速掌握其概念與實踐,因此創發「PRODUCTIVELY」一字,串聯綠色化學 12 項原則,協助民眾快速記憶,以下針對綠色化學 12 項原則進行說明(表 1): 表1 綠色化學 12 項原則說明 (參考自黃琴扉等人,2021;行政院環境保護署毒物及化學物質局網站 https://www.tcsb.gov.tw/cp–306-2973-bcbb0-1.html) 雖然綠色化學理念良好且對地球永續發展十分重要,但是要將此概念推廣給國小學童是較為困難的,因此設計一套適合國小學童的簡易化學實驗活動,並從中置入綠色化學部分概念是迫切需要的。 n  國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 承上所述,針對國小學生發展綠色化學實驗活動是當代亟需的科學活動之一,然而從2019 年全球爆發 COVID-19 疫情迄今,近三年時間,國內中小學課程時常因應疫情變化改採視訊授課,又因為化學實驗相對有較高的危險性,因此許多老師在視訊授課過程中均放棄化學實驗的操作;然而化學實驗是科學教育脈絡中十分重要的環節,學生透過對實驗的觀察與實驗操作技巧,可以全面提升科學素養,為了解決視訊課程中操作實驗的不便,並期許能將綠色化學觀念置入實驗中,因此本文作者自行創發一套適合國小學生安全使用,且可以透過視訊引導的綠色化學實驗,希望藉此文拋磚引玉,與教育先進共同激盪視訊實驗課程的可行性。 (一) 實驗器材的準備 為了讓學生在家裡透過視訊課程,也能親自操作安全簡易的化學實驗,因此本計畫自行研發「線上綠色化學實驗材料包」,並配送到每位學生家中,讓學生在家裡搭配視訊課程操作實驗(圖 1)。 圖 1(左)本文作者自行研發的線上綠色化學實驗材料包外觀(右) 綠色化學實驗材料包體積小易配送 由圖 1 的左圖中可以發現,「線上綠色化學實驗材料包」外觀是一個體積不大的小手提箱,提箱內可以裝上實驗所需的所有器材,並可經過手提箱的卡榫扣緊,以避免器材掉落,該材料包不但體積小、重量輕巧,也十分容易配送。本文作者運用此方式,與高雄國立科學工藝博物館合作,開放 24 […]

高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 / 林威志

Friday , 3, June 2022 Comments Off on 高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 / 林威志

高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 林威志 高雄市立高雄中學 carrot710305@gmail.com 本校多元選修開設年段原先只有高一,但隨著108課綱的推進,目前高二也已開設相關課程。多元選修課程,可提供同學增廣學科視野,發掘多元潛能,並有加深加廣的選修機會,增加學生動手做的能力。而本校鄰近幸福川(二號運河),因此藉由相關水溶液介紹,期望學生能理解並進而珍惜環境資源,達到永續發展的概念。 n  課程設計理念與評量方式 一、課程設計理念 這門多元選修課程內容主要設定在生活中的化學,內容包含最貼近學生的兩大主題:食物化學與衣物化學,讓學生可以在進入學校的高一生活中,先增加實作經驗,以彌補國中端實驗操作課不足缺憾,並藉由這堂課期望學生能先藉由生活中最熟悉的項目,建立起「喜歡化學、願意思考並動手實作」的重要精神(見表1),進而培養學生從不同角度看事情,理性分析、判斷對錯的思辨能力;嘗試將想法付諸實行,勇於嘗試的實踐力;並由同儕間溝通互動,與科學宅急便的闖關活動,利用口語、文字、圖像、影音或實物等表達方式,有條理且具科學性的陳述探究成果,並與他人分享,達到社會參與的科學人精神。 表1 課程設計理念與學習目標規畫 課程名稱   中文名稱:漫遊幸福川~生活中的化學  英文名稱: Chemistry in life 課綱核心素養   A自主行動: A2.系統思考與問題解決, B溝通互動: B2.科技資訊與媒體素養, C社會參與: C2.人際關係與團隊合作, 學生圖像   思辨力:從不同角度看事情,理性分析、判斷對錯。         1.培養批判和獨立思考的能力。         2.運用科學化的方式分析、統整思緒。         3.從多面向角度檢視客觀事實。 實踐力:將想法付諸實行,勇於嘗試。         1.釐清計畫目標,分析計畫需求,擬訂可行計畫。         2.針對計畫所需,尋求且妥善運用校內外資源。 創意力:面對任務時,運用各種心理技巧來產生創意的能力。         1.在學習領域中呈現多面向的思考模式。 .        2.在學習過程中建立多元價值觀。, 學習目標   1.     啟發學生對環境的關心及如何應用學校學到的知識解決生活中的問題。 2.     培養學生正確的研究方法及設計出適當的實驗解決問題。 3.     培養學生團隊合作精神﹑多媒體運用能力﹑精準口語報告實驗結果。 4.     […]

綠色創客-4:微型電磁攪拌器模組的設計、製作與應用 / 廖旭茂

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綠色創客-4:微型電磁攪拌器模組的設計、製作與應用 廖旭茂 台中市立大甲高級中等學校 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n  簡介 攪拌均勻是化學反應過程必要的加工程序,電磁攪拌器使用不沾黏的鐵氟龍塑膠來包覆磁石,馬達帶動的攪拌機構,不必直接接觸溶液,並可依溶液的體積或黏滯性來調控磁石的轉速,具有方便清理、節省人力、穩定可靠的優點;當使用電熱式加熱功能時,可取代明火的使用,屬於安全的熱源,因此目前已列為普通高中化學實驗室的標準配備(”Magnetic stirrer”, 2022)。 然而實驗室的電磁攪拌器體積龐大、笨重,不易攜帶的特色;當教室內進行實驗,或戶外實驗教學活動時較不方便。本文章將介紹一款適用微型實驗、便於攜帶、可使用行動電源或乾電池的電磁攪拌器;使用太陽能實驗的小馬達、搭配兩顆小型的強力磁鐵製作的鐵氟龍磁攪拌子旋轉的驅動器;使用可變電阻,調控馬達與磁石的轉速;使用6P3段切換開關,適時變換乾電池與USB兩種電源;搭配針筒、螺桿、緊固套環的滴定管模組,可進行酸鹼滴定、氧化還原滴定等實驗。下圖為微型電磁攪拌模組裝置圖。 圖1:微型電磁攪拌器模組的外觀。 本文除描述「微型電磁加熱攪拌器」的製作方法外,亦提供微型蒸餾輔助(廖旭茂,2020)等數種教學使用示例。期盼透過本刊物的分享,提供讀者自行製作攪拌器的參考;並期待拋磚引玉,吸引更多的教師自行設計微型教具,落實實驗減量、減廢,實踐環境友善與綠色永續的教學目標。 n  器材與藥品 1.     太陽能馬達 RF-300,DC 0.5~6V,軸徑2mm。 2.     磁攪拌子驅動器,含圓形強力磁鐵直徑6mm,厚度2mm兩個及橢圓形壓克力板一個。 3.     USB母頭線 4.     3號電池盒 5.     6P3段切換開關 6.     可變電阻,500Ω 7.     烙鐵30W,1支(含焊錫) 8.     UV膠組(含紫光燈) 9.     熱熔膠槍組(含膠條) 10. 撥線鉗。下圖為所需材料圖 圖2:微型電磁攪拌器所需材料。 n  製作微型電磁攪拌器 1.     概念發想:在可攜式、微型及可延伸應用性用的原則下,設計改良的重點五個方向: (1)  如何縮減電磁攪拌器的大小,方便組裝與攜帶。 (2)  如何不使用複雜電路,僅使用可變電阻來調整轉速。 (3)  如何使用易取得的低電壓直流電源,如1.5V的乾電池或5.0V的USB行動電源,來驅動馬達,減少電能的浪費。 (4)  提供易維修的穩定支撐平台。 (5)  平台可安裝可調式支架,與套環模組,方便利用針筒進行微量滴定實驗。 2.     固定支撐架的加工與組裝:此部分包含壓克力元件切割與組裝兩個部分。 (1)  […]