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高中化學教材教法專書導讀: 第十章 化學示範教學 / 楊水平

Sunday , 5, September 2021 Comments Off on 高中化學教材教法專書導讀: 第十章 化學示範教學 / 楊水平

高中化學教材教法專書導讀: 第十章  化學示範教學 楊水平 國立彰化師範大學化學系 yangsp@cc.ncue.edu.tw n  前言 《高中化學教材教法專書》第十章〈化學示範教學〉的重點為:一、整理十二年國民基本教育自然科學領域綱要中的化學示範實驗;二、說明化學示範教學的理論背景,作為化學教師實施示範教學方法的根據;三、介紹化學示範教學事前規畫的考慮,以達成在正式教學時的有效性和成功率;四、說明化學示範教學在正式演示時的三面向和四步驟;五、歸納整理化學示範的研究重要結論和化學示範大師對示範教學的名言,作為本章的結語。以下簡介該章的部分內容,作為讀者閱讀本章的導讀,詳細完整的內容以及未在此處提到的部分,請參閱本專書的紙本版(楊水平,2020)。 n  自然科學領域綱要與化學示範教學 在自然科學領域的「教材編選」(國家教育研究院,2018a)中提到:教材編選時應依十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要精神與內容,鼓勵學生動手實作體驗,合適安排各年段的實作課程,以達到規定的時數,其中高級中學教育階段應有三分之一節數為實作體驗課。為提高學生學習興趣,增進學習效果,得適時設計示範實驗、戶外教學等活動。透過自然科學課程綱要詳加整理,第五(高中)學習階段中的學習表現(含必修和加深加廣選修)編列七項化學示範實驗,詳見本專書的紙本版。然而,教師要如何設計這七項示範實驗成為具有教育性和娛樂性的教學,以激起學生學習的興趣,有待教材編撰者和現場教學教師細心規劃。 n  化學示範與魔術表演的同異處 化學示範與魔術表演有何相同之處?有何相異之處?以「燒不破的紙鈔」為例(蔡睿謙等,2011),如圖一所示。這是化學示範嗎?還是魔術表演? 圖一:燒不破的紙鈔(蔡睿謙等,2011) 在「燒不破的紙鈔」的過程中,觀眾的腦海中出現了什麼符號(, 。 ! ? ; : 、 …)呢?觀眾先驚訝(!)後疑惑(?)。雖然魔術師給觀眾創造驚訝和疑惑,但是沒有給觀眾解決或回答疑惑。化學教師是否可以在教學或示範中如魔術師一樣給學生創造歧異事件?當然也可以。化學教師與魔術師相同之處:兩者都在創造歧異事件;化學教師與魔術師相異之處:教師幫助學生對知識的理解,而魔術師則避而不談。 n  化學示範的理論背景 Liem (1987) 提到:藉由引人注意的示範和歧異事件(discrepant event),教師精心規劃的教學策略可喚起學生的學習。Kibler (2019) 提到:為了探究特別的現象,歧異事件使學生產生興趣和好奇心。 認知發展論是著名發展心理學家皮亞傑(Jean Piaget)所提出。皮亞傑提到適應(Adaptation)指的是個體的認知結構或基模因環境限制而主動改變的心理歷程,其過程會產生兩種彼此互補的心理:同化(assimilation)和調適(accommodation)(Wikipedia, 2019)。當個體感受同化或調適新知識時,心理上原本失衡(disequilibrium)自然地會感到平衡(equilibrium)。科學教師可以藉由示範、實驗或其他實作活動、影片或引入不一致或令人費解的事件來引起認知失調或失衡的調整(Appleton, 1993)。亦即,歧異事件創造認知失調(cognitive dissonance)。更詳細的化學示範的理論背景,請見本專書的紙本版。 n  化學示範教學的事前規畫 心理學家相信歧異事件可以促進學生高階的思考和有意義的學習。當正確的演示時,學生會有更好的訊息回想和長期記憶。化學教師用心地事前規畫和正式演示化學示範能夠改善學生的學習環境,而且對教師的教學有莫大的幫助。化學示範事實上是一種表演,而且在演示之前一定要考慮許多因素和預演。化學教師在什麼時機揭露歧異事件所涉及的化學概念和原理給學生或觀眾呢?Liem (1987) 研究指出「對學習者展示的直覺抵觸事件,教師提出科學原理的時機必須在該事件下以不立刻揭露的方式為佳。」 在進行示範教學之前,化學教師應該事前考慮三件事(Chiappetta和Koballa, 2014):一、教師教學第一件事應該考慮什麼?選用合適的教學法(例如:詳述教學法、討論教學法、示範教學法、實驗教學法、探究教學法、問題導向教學法等)去教想要教的特定主題或單元。二、第二件事應該考慮什麼?若想要用化學示範教學,你要教的主題是否有合適的示範實驗可供利用。三、第三件事應該考慮什麼?一旦決定用示範教學,必須考慮其他的方面(Chiappetta和Koballa, 2014):(1)便利性:器材和藥品容易取得嗎?(2)視覺度:學生能夠看到所有的器材和藥品嗎?(3)注意力:示範過程能夠引起學生的注意嗎?(4)成功率:必須事先預演嗎?關於示範教學事前考慮三件事,本專書的紙本版有非常詳細的說明並舉出很多的實例。 在教師示範實驗之前,也應該事先寫出在示範期間詢問學生什麼問題,可利用兩項技術來展現:一、在寫作技術方面(Bybee, Powell與Trowbridge, 2014):(1)隨筆撰寫:要求學生做筆記並記錄數據,然後寫下示範的總結(包括現象和解釋)。(2)紙筆答題:要求學生寫出問題的答案,以便知道他們是否確實理解示範所涉及的概念和原理。二、在口頭技術方面(Bybee et al., 2014):(1)口頭詢問:要求學生描述示範的目和總結。(2)口頭答題:提出一些問題,讓學生應用新學過的化學概念和原理到日常生活中。通常,有用的評量問題涵蓋四項問題(Bybee et al. 2014):(1)有關「描述示範步驟」的問題;(2)有關「觀察變化現象和紀錄實驗數據」的問題;(3)有關「說明變化現象和實驗結果」的問題;以及(4)有關「連結新學到的原理和概念到日常生活」的問題。在示範教學時事先設計向學生詢問的問題,有兩個方面可提出:(1)事先設計低階和高階思考的問題(如上提到的四項問題),和(2)透過POE或POEC策略設計問題。至於如何設計具體的問題,請參見本專書的紙本版。 n  […]

高中化學教材教法專書導讀: 第十一章 教學科技在化學教育之應用 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部 hexaphyrins@yahoo.com.tw 2020年受到新冠肺炎(COVID-19)蔓延的影響,許多國家封閉實體學校,師生改為線上課程進行教學與學習。臺灣則在2021年5月進入三級警戒之後,教育部宣布採用線上教學,讓學生的學習不致中斷。頓時間教師需要思考如何有效地進行線上教學與評量。 藉由教育科技的輔助,使得教師在新冠肺炎蔓延時仍然能夠進行以學生為中心的教學。學者Campillo-Ferrer和Miralles-Martínezw(2021),在新冠肺炎期間藉由混成學習(blending learning)的策略,進行同步與非同步翻轉教室(flipped classroom)的教學方式,分析學生學習動機的差異,結果發現多數學生對於線上的互動課室活動具有正向評價,同時可增加學生的自主學習能力。     實際上,在新冠肺炎蔓延之前,教育科技即不斷地發展,有些強調技術的創新,有些強調應用的改進,所有教育科技的發展皆著重在如何使教師的教學與學生的學習能夠更加茁壯為出發點。    n  教學科技融入化學教學成效 教育科技日新月異,教師教學中運用資訊科技是現代化教學的趨勢,不僅可提升學生的參與意願、學習成效,甚至提供機會讓學生體驗資訊工具可做為學習的工具(Bielik, Dan, & Krajcik, 2019;Chang & Chang, 2013)。 然而科技輔助化學的學習需要同時考量巨觀、符號與次微觀三項表徵之間的關聯(Johnstone, 1991)。以化學平衡為例,巨觀面向強調科技如何協助學生進行觀察顏色改變與實驗操作等,符號部分著重如何呈現化學式與化學反應式的書寫與其意義,而次微觀部分則嘗試連結巨觀與符號,說明分子或反應式的轉變與實驗過程的關係。 目前已發展許多教育科技融入化學教學的策略(翻轉教室、模型為主探究、5E學習環等)以及模擬軟體(PhET、CoSci Virtual Lab等)。例如:學者Wu等(2021)結合學習環策略與PhET模擬軟體的輔助,在翻轉教室的情境下有效促進學生發展相關化學核心概念。 實際上,教師採用相關科技融入教學時須考量學生的學習差異,有些學生積極主動,而有些學生消極被動,積極主動的學生往往學習成效較消極被動者佳,因此教學時如何透過鷹架的輔助協助學生進行轉變,讓學生從工具操作吸引性的外在動機逐漸轉為學習滿足的內在動機,才能持續讓學生持續投入學習的行列。 n  內容介紹     《高中化學教材教法》第11章主要強調教育科技在化學教育的應用,尤其著重在行動載具中與化學學習相關的應用程式(mobile application,簡稱app)或網站。內文主要區分為四節(見圖1),包括:引介科技內容教學知識、化學學習軟體介紹、教師實施教學前、中與後應該留意的事項以及運用科技融入教學時教師應該具備的態度等。以下依序分別介紹相關的主題內容。 圖1 教學科技在化學教育之應用內容心智圖 (修改自鐘建坪、周金城,2020)     首先,第一節主要引介科技內容教學知識(Technological Pedagogical and Content Knowledge, TPACK)的意涵(Mishra & Koehler, 2006)。TPACK是以學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge, PCK)為基礎(Shulman, 1986, 1987),再整合科技面向的內涵而形成。在PCK架構中加入科技知識(Technological Knowledge, TK),強化說明科技如何協助教師教學與學生學習。作者並以理想反應方程式說明何種樣態的教學符應TPACK架構。     接著,第二節是將教學軟體進行概略分類,並說明相關適切的教學策略與學生學習試驗。軟體類別主要涵蓋擴增與虛擬實境、質性與量化建模、電腦模擬實驗、網路探究學習、影音解說與表達、概念影片平台、線上評量工具以及數位應用程式等。以質性與量化建模為例,作者介紹如何藉由SageModeler軟體,將不同種類的變因視覺化(visualize),呈現可能的量化關係再與實際理論值比較差異作為持續修正變因的基礎,並舉相關文獻實際範例(例如:鐘建坪,2018)。作者不僅介紹建模軟體SageModeler,並且引介相關的科學建模作為軟體使用時的理論基礎。     […]

高中化學科教材教法專書導讀: 第十二章 大學學測和指考試題與化學教學 /馮松林 、陳映辛

Friday , 3, September 2021 Comments Off on 高中化學科教材教法專書導讀: 第十二章 大學學測和指考試題與化學教學 /馮松林 、陳映辛

高中化學科教材教法專書導讀: 第十二章 大學學測和指考試題與化學教學 馮松林1、陳映辛2 國立竹山高中 1cs991001@gm.cshs.ntct.edu.tw 2cs60006@gm.cshs.ntct.edu.tw n  前言 大學學測是目前高中升大學的重要篩選依據,對高中化學教學而言,學測試題不僅是用來檢測學生對化學知識的理解,也是指引教師教學內容的重要方向,雖然說考試的目的,並不是用來領導教學,但是命題的內容與方向,卻是教學重要的參考。 一般對試題的分析,往往著重題目考了那些化學概念、學生的答對率和試題的難度等。化學教材教法專書第12章中,則針對學測化學試題的內涵談教學,從學測題目怎麼考,反省我們教學要怎樣教,提供初任教師省視自我的教學內容與方法(馮松林,2020)。本文則將依此架構,討論110年學測(大學入學考試中心,2021)中試題所反映的教學意義。 n  學測試題與教學 110學測化學試題中,包含化學反應的類型、質量守恆、莫耳生成熱、倍比定律、氧化還原、pH值、官能基、平均原子量、莫耳數的計算、方程式的判斷、折線式的表示法、莫耳生成熱的計算、層析法實驗、路易斯結構和石英等。 試題中包含了高中化學許多重要的概念,不過學測化學才17題,不可能一次涵蓋所有的化學概念,儘管每年考題會有不一樣的選材,我們不需要去猜會考什麼,該檢視的是題目中,有那些重要該教的化學概念。面對考題,我們應反省的是,我們的教學是否足夠讓學生有能力去解題、去做判斷。 本文將依學測測驗目標(大學入學考試中心,2011),粗略將題目分成以下四部分進行討論,其中學測試題以方框呈現,方框內之紅色標示為正確答案。 一、測驗考生基本的化學知識和概念 第一部分是基本題,題目是大部分考生所該具備的學科知識,以學測第4題為例,本題用分子模型為題幹,學生要解讀所代表的化學意義,判斷反應的類型、質量守恆、倍比定律、莫耳生成熱和反應熱等,學測大致上是一種總結性評量,很常在一個題目中,綜合考很多基礎化學概念。 本題考到反應熱是吸熱或放熱的判斷,通常知道反應溫度的變化,是可直接判斷反應熱的變化,或者一般以斷鍵需吸收能量,鍵的結合則需放熱降低能量,再綜合總能量的變化也可以,所以有時會以反應的型態推論,分解反應吸熱情形居多,化合反應則放熱多。 本題反應是一種分解反應,依反應型式推論,大概會認為這是吸熱反應,選項C變得很有誘答力,在沒有確切數據下的判斷,其實不一定是對的,解離反應大致是吸熱的論述,有時模糊了學生的判斷,所以教反應式時,除了教基本的判斷外 ,亦要提醒學生,一個反應中大致包含鍵的斷裂和生成,大部分的反應,不可能單純從反應式看出反應熱,同樣的亦無法從反應式直接得知反應速率、達平衡的位置和是否自發反應等。          第5題傳統考題氧化還原的判斷,一般反應式中有元素參與就屬氧化還原反應,這類題目有的會直接給反應式,有時如本題只給中文敘述,選項中的反應也不是常見反應,對反應的說明也會不說明完整的反應式,如選項A就沒提到呼吸作用有氧的參與,像呼吸作用、燃燒、酸鹼中和、氧化還原、酯化、皂化、聚合等等,這些基本的反應,學生就要了解其重要的參與物質。        很多與反應式相關的考題,大都以符號或文字說明反應的情形,化學物質的表示也有一樣的情形,如KNO3寫硝酸鉀,學生解題就需要在文字與符號間轉換,題目的難度就增加了。對教學而言,到底那些要記要背,對學生是很困擾的,學生不一定要背很多反應式,但對反應主要反應物和產物要充分理解,對化學式的表示也要熟悉,看中文命名要能寫得出化學式。       第6題考指示劑的變色,本題不難,B選項制酸劑是鹼性,上課都會提到,其中A選項雖不影響選答,但血漿略鹼性的資料,常出現在課文圖表中,教學時不要忽略課文提供資料的解讀及圖表的判斷。另一個值得注意的是變色範圍4.5至8.3的意義,本題不用變色範圍描述,題意明確指出pH值與變色的關係,避開了變色範圍的用詞,但變色範圍從文字上易誤解4.5至8.3間才變色,所以教學上要注意釐清變色範圍指稱的意義,說明與一般習慣字意之不同。          第7題同第4題一樣是模型題,不要認為學生一看模型就看懂,上課時讓學生動手實作,增加學生對模型的辨識,尤其是用模型去組成多鍵,有助於學生了解多鍵的形成。本題主要是官能基的判斷,醇的官能基是OH,但很多學生會有疑問, COOH中同樣有OH結構,為什麼不能算是OH官能基,教官能基時其實要強調,分子的性質是整體結構的表現,COOH結構展現的主要是酸的特性,雖然有一個OH結構,分類時不屬於醇類,COOH中同樣有CO羰的結構,分類時亦不歸類為醛或酮。           第10題與半導體相關的元素是矽,人體不可缺的是氧,答案是石英,石英在課本中出現的不多,但是考試卻常出現,從實驗式是SiO2,網狀共價化合物,每個矽周遭有4個氧,矽與氧以四面體結構鍵結等等,屢屢在考試中出現,相關概念教學時不能輕忽。 二、測驗考生理解化學資料和圖表的能力        化學考題常需要學生能瞭解、整理及判讀科學資料和圖表。例如第8題要從原子序及原子量的數值,去判斷價電子數、同位素、中子數、八隅體規則和是否為離子化合物等,本題因為硼的原子量不是整數,學生要從這裡推論硼元素有同位素,這提醒我們在教平均原子量時,也要注意提到原子量不是整數的原因。 此外,其它選項中NH4+離子易形成離子化合物,硼不易符合八隅體的結構,這些概念往往被當特例教,但考特例常是大學聯考的慣例。   第27題考莫耳數的計算,學測一般要計算的問題不多,很少用到假設未知數X,很少考不代表不會考,過去這種需用到未知數X的範例很多,平常教學不必也不要鑽研太偏太難的題型,以本題給學生練習即足夠。再來前面提過,學測考題常不直接給反應式,學生要先寫出反應式才能計算,對很多學生而這很難,不過可告訴學生,這類題目大都會給充分的資訊,足以讓學生來列反應式。   第48題有4個選項考由反應方向判斷反應物和產物的量,判斷不是很難,只是題目及選項都很長,閱讀題的情境學生容易被繞暈,遇到這種題目要提醒學生,先看選項問什麼再看題目,這樣比較容易聚焦,還是有其道理在的。 本題前4個選項只對2個,應選三項所以E選項一定對,只是學生很難判斷E為什麼對,E選項說三氧化錳受熱會轉化成二氧化錳,課程中沒有這個反應,我們知道二氧化錳可還原成三氧化二錳,但逆向反應可以嗎?本題選答是可以用消去法找到答案,這是答題技巧,用這樣選答不代表理解化學知識,題目並沒有給足夠的資料讓學生判斷,這題可能要查維基百科才看得到答案,是有超出教學大綱之疑慮。 考試不想領導教學,這話說的太高調,老師不針對考試準備才有問題,考題中的概念老師沒教到也不好,只能用消去法去解題,倒失去教學的意義,面對教學上有疑義的大考題目,教師應在教學中加入對題目批判,引導正確的思 考及命題方向。 […]

高中化學教材教法專書導讀: 第十三章 化學科展指導與應用 / 周金城

Thursday , 2, September 2021 Comments Off on 高中化學教材教法專書導讀: 第十三章 化學科展指導與應用 / 周金城

高中化學教材教法專書導讀: 第十三章 化學科展指導與應用 周金城 國立臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@tea.ntue.edu.tw n  前言 十二年國民基本教育課程綱要自然科學領綱強調重點之一,是培養學生探究與實作的能力(教育部,2018),除了在探究與實作課程中進行,其實每一個化學單元教學,都可以結合來訓練學生探究與實作的各階段能力。108自然領域課綱針對探究能力區分成思考智能與問題解決,而其中思考智能包含想像創造、推理論證、批判思辨、建立模型;問題解決包含觀察與定題、計劃與執行、分析與發現 、討論與傳達。學生若要能完成好的科展作品,需要前述各項能力的整合。教師可藉由前述的各項度來分析全國科展作品,教學時就會有學生較容易理解的實際範例來說明在科學探究的過程中,各項度是如何被執行的過程。相信學生透過閱讀與分析全國科展作品報告書內容,相信可以逐步幫助提升學生探究與實作的能力。以下就高中化學教材教法專書中(邱美虹等,2020),第十三章化學科展指導與應用內容來簡要說明(圖1)。 圖1 化學科展指導與應用內容心智圖 (引自周金城,2020) n  化學的探究活動 科展活動中包含一個探究實驗的過程,可以讓學生歷經如同科學家問題解決的過程。相信許多高中化學老師,都希望可以帶學生經歷真實的科學探究歷程,並完成一個能進地方科展甚至是全國科展得獎的科展作品,但這不是一件容易達成的挑戰。師生能想出一個好的科展的題目就已經很不容易,學生願意花時間的投入科學探究,撰寫完整的書面報告,以及有能力在口頭報告與問答時對評審清楚說明,都是影響得獎與否的因素。針對全國科展歷年化學組的報告進行分析,可以讓學生對化學科展的整個過程能有大致的瞭解。 在瞭解科展評分要項上,學生若能知道評分標準,就比較能掌握一個好的科展作品書需要具備的要項。在科展實施要點中有列出科展的評審標準,建議教師可以依照實施要點內容製作科展評分表給學生,並讓學生依據評分表的各項指標來對科展作品進行評分。教師可以由科教館的全國科展作品網站上,下載幾份科展作品讓學生分組討論與評分,並讓學生評定哪作品比較好,學生評定並寫下建議後,教師再公布由全國科展評審來評定的結果,教師可以確認各組學生的評審評定的結果,有沒有和評審評定的結果相似,如此可以知道學生的評判能力。我們知道每一個參加國展的作品,不論有沒有得獎。評審都會在最後寫下評語,這也可以讓學生去討論報告內容要如何改進,並探究是否還有更好的方法來進行實驗過程的改進,這都可以提升學生在科學認知上的評鑑與創造的能力,教師在準備教學工作上也不會花費很多的時間,是一個可行的應用方法之一。 n  科展研究的分類 針對歷屆的全國科展參展報告書,師生可以進一步來分析與課本內容的相關性,和化學研究相關主題,主要是在科展化學組,但也可能會出現在應用科學組、生物組、物理組與地球科學組的研究過程中,透過科展報告分析後也能讓學生進一步認識科學探究其實是需要跨科整合的能力。常聽到學生說我喜歡某科學科目不喜歡某科學科目,但對科學探究以解決生活中的問題來說,通常是需要跨科整合的知識,問題解決是沒有學科分野的。 對應到高中化學探究實驗活動上,可以由孔恩(Kunh,1970)所描述常態科學的三類活動來對應,第一類:擴展由典範(化學課本)理論所指出的事實,可將課本理論進行更精確地描述。2.證實典範(化學課本)的理論與自然兩者相符,可以將理論與生活中的實際現象能有更多的對應。3.精鍊典範,深入了解典範(化學課本)理論,可以將理論的質性描述以更精確的方式描述,尤其可以用精確的數學關係是來表示。前述這三類的活動,都可以在科展的報告書中 找到相似的研究。在這裡要特別說明的是。課本所呈現的化學理論,因為受限於內容篇幅,常常會有其模型理論的限制上無法完整描述。因此,學生常常會有很多的問題,或許在其他的進階文獻研究資料中,也許可以看到問題的解答,但是這仍是很適合讓學生進行實驗探究的活動。  此外,化學課本的某些單元主題,會找到比較多的科展報告,例如反應速率、化學電池等,但有些主題則是很少人研究,例如原子結構、週期表等。教師可以引導學生思考為什麼大家不做這方面的主題,是因為大家沒想到,還是因為這樣的主題不容易設計實驗呢?此外,有些實驗結果的觀察不容易進行,沒有靈敏設備是無法觀察紀錄的。有些研究是自製儀器的實驗,設計出來的成品可以達到市售的靈敏度,或是成品不及市售的靈敏度,但是因為價格便宜、或攜帶簡便等優勢,也是可以被接受的成果。將科展中的科學探究活動分類,讓學生理解分類的架構,可以幫助學生思考科學探究的問題可以由哪些方向提出。 n  蒐集分析全國科展化學組參展報告書 分析2020年的第60屆進入國展高中化學組的作品,主題有:疏水性塗料的研發、二次電池效能提升研究、催化反應機制的探討、影響鹽類溶解度的離子因素探討、自製磁性物質並測量磁性、利用手機APP以比色法測量溶液濃度、利用吸光度測量溶液之抗氧化力、利用聲波檢測乎出氣體的二氧化碳濃度、自製震盪觀測儀器測量震盪反應、以吸光度法測量空氣中還原性氣體濃度、生活植物製作碳奈米點的螢光特性探討、不同原料發酵製作酒精之研究、二次紙電池的研究、乙醇燃料電池催化反應等、研究的結果大多包含有實際應用面向的探討。有些實驗過程需要使用到特殊儀器設備。但仍有不少實驗需要的藥品與器材仍是在高中實驗是可以完成的工作。而研究過程中,有不少研究內容包含自製檢測儀器,這部份的工作需要創意設計。 進行學校化學實驗活動的改進。也是一個很好的研究方向。我自己是很喜歡這樣的科展研究方向,因為這需要的是創意,而且具有實際教學的推廣性,甚至可以改變課本中的設計,以國小教科書胡蘿蔔催化雙氧水分解製造氧氣的實驗,當有科展作品找到金針菇取代胡蘆蔔效果更佳後,之後課本實驗就修正使用金針菇來進行催化了。 n  利用工具尋找化學科展研究的內容 由於科教館上已將參加全國科展作品整理上網,對師生在科展資料蒐集相當方便,建議可將報告下載逐一閱讀,但仍需要不少時間。建議可再利用軟體同時對多個檔案進行全文檢索,就能快速找出和化學教學相關的科展報告。教師除了能講此科展報告作為課程內容的延伸閱讀資料,也可以提升學生科學探究的興趣。 利用全國高中化學科展的報告資料,適合在化學相關主題上引導學生思考的方向,可以針對研究問題、研究流程、研究結果與討論、研究結論與後續應用等面向進行思考改進的探討,學生有可能在分析探討的過程中找的新的研究方向。科學新聞也是一個科展實驗問題設計的來源,有不少科展是由電視媒體的報導,來進一步思考設計的。例如禁用塑膠吸管的政策上路後,當年度就有很多針對環保吸管的設計的研究。 n  結語 教師可以利用科展報告來延伸化學教學中,並鼓勵學生根據科展報告一步進行分析來近探究的方式之一。這些科展報告是來自全國各地學校的學生作品,有些也未必是頂尖學校的學生才能完成得獎科展作品,因此教師可以鼓勵自己的學生來完成一份高品質的科展報告。 即使學校受限於場地與設備等因素,無法讓學生實際進行科展中的實驗操作,但在問題解決步驟中的觀察、定題、計畫等面向上仍可以進行,在思考智能的各向度也都可以引導學生投入學習。全國科展報告是一個有用的教學資源,它不僅在科展研究上可以利用,也可以在課本內容教學上使用,建議教師可以多加利用於教學上,來提升學生對的科學探究的能力與興趣。 針對高中化學教材教法專書內容(邱美虹等,2020),受限於本文篇幅沒有辦法針對其內容仔細說明,而且科展資料每年都會更新,所以藉由這篇文章撰寫的機會,將在專書中沒有提到到的部分內容補充說明,希望讀者有機會再閱讀專書內容,會有進一步的了解。 n  參考文獻 周金城(2020)。化學科展指導與應用。載於邱美虹(主編),素養導向系列叢書:高中化學教材教法(223-240 頁)。臺北市:五南。 邱美虹、鍾曉蘭、曾茂仁、王嘉瑜、劉俊庚、楊水平、鐘建坪、周金城、馮松林(2020)。素養導向系列叢書:高中化學教材教法。臺北市:五南。 國立臺灣科學教育館全國科展歷屆作品, 2021/09/11引自 (ntsec.gov.tw) https://twsf.ntsec.gov.tw/Article.aspx?a=41&lang=1 教育部(2018)。十二年國民基本教育課程綱要自然科學領綱。2021/09/11 引自 https://cirn.moe.edu.tw/WebContent/index.aspx?sid=11&mid=6852。 Kuhn, T. S. (1970). The Structure of Scientific […]

素養導向評量:化學科探究與實作命題之我見 /楊吉水

Wednesday , 1, September 2021 Comments Off on 素養導向評量:化學科探究與實作命題之我見 /楊吉水

素養導向評量:化學科探究與實作命題之我見 楊吉水 國立台灣大學化學系 jsyang@ntu.edu.tw         前言     大家俗稱之「108課綱」明確規範「普通型高級中等學校自然科學領域部定必修總分數12學分中,應含三分之一跨科目之主題式探究與實作課程內容」。既然探究與實作課程旨在培養學生的科學素養,又是必修課程,「探究與實作命題」自然成為大學入學考試中心(以下簡稱大考中心) 111學年度大學入學考試「素養導向命題」的一部分。然而,面對沒有特定教材的探究與實作課程,高中端除了有教材準備的壓力外,也擔憂如何協助學生因應大考的探究與實作試題。對此,大考中心除提供考試說明與範例等書面資料外,也積極召開各項說明會與工作坊,期使高中老師們明瞭各種素養題型,但受限於時空因素,無法擴及每一位教師或關心此一議題之大眾。因此,繼去年拙作「素養導向評量:化學科素養命題之我見」註1後,我再次以參與大考中心試題研發者的身分,針對化學科探究與實作命題的一些重要面向與觀點,以本文與大家分享。      素養命題類型 我先前已於上述拙作中對素養命題的精神與某些誤解提出說明,在此,稍作簡單摘要與補充。一道素養題的要素,是題目要有新資訊(未出現於教材之內容),學生需要結合先備知識與新資訊,才能正確回答問題。我要特別強調新資訊不等於新知識:資訊是可以被立即明白、接收及應用的內容,而知識是需要經過一段較長時間思考、理解及練習後,或需透過他人傳授講解才能真正掌握的內容,學校的教學內容即是各種知識。因此,將「加深加廣」的選修學科知識包裝成學測的素養題並不恰當,因為題目包含新知識而非新資訊,無法以簡短題幹於短暫考試時間內達到知識傳授與立即應用的目的。此作法也不符公平性,因為有學過的自然組學生較占便宜。另一種不合適的做法是考「閱讀測驗題」,亦即不需先備知識便可由題幹資訊回答的題目,畢竟我們要測試的是化學素養而非單純語文素養。 「探究與實作」在課綱中雖是一門課,實則有兩個不同層次,可比擬大學中的「××化學實驗」和「專題研究」課,前者已有完整的目標、方法和流程,著重實驗技巧與相關學理,各項實驗可在一段短時間內完成,而後者則充滿未知,一切從「發問」開始,並要設法找尋答案,邏輯推理是必備的能力,有了最後的「發表」才算大功告成。因此,「探究與實作命題」可分成「探究命題」與「實作命題」。據此,素養試題可分成三類(見表1):「知識素養題」、「實驗/實作素養題」和「探究素養題」。「知識素養題」即是以素養題型測試學生對學科先備知識掌握之多寡者。當題目涉及實驗操作,且符合新素材(非基本課綱實驗)要件者,便是「實驗/實作素養題」,這類題目旨在測試與實驗相關的先備知識(實驗原理和器材功用)或對實驗數據的理解與分析能力。「探究素養題」則著重研究動機(要探究之問題)、研究方法和邏輯推理與推論等,測試學生的基本科學素養。既然一道「實驗/實作素養題」或「探究素養題」有許多面向,且題幹敘述(含實驗步驟)通常較長,也會提供相關實驗數據,這類題目適合以題組方式呈現,特別是混合題型(含選擇題與非選題)。以下透過兩個範例作相關說明。 表1:三大素養題型之測試目標與先備知識層次 知識素養題   實驗/實作素養題   探究素養題   測試目標   學科知識   實務操作   邏輯推理   先備知識   中   中   低         探究與實作命題示例 例一(107年指考試題) 某日王同學整理實驗桌時,發現一瓶未加蓋的水合硫酸鐵(Ⅱ)(FeSO4⋅7H2O),其中已有部分晶體變為黃褐色。經詢問老師,得知是因為部分鐵(Ⅱ)離子被氧化所致。於是王同學決定分析這瓶試藥中鐵(Ⅱ)離子的含量。他準備了以下器材:天平、容量瓶(100mL)、燒杯(250mL)、量筒(100mL)、錐形瓶(250mL)、滴定管、滴定管夾、分度吸量管、安全吸球、玻棒、漏斗及鐵架。 實驗過程如下: 步驟1.稱取水合硫酸鐵(Ⅱ)試樣4.00克倒入容量瓶中配製成100mL的水溶液。 步驟2.準確量取步驟1之水溶液50mL倒入器材甲中,再加入3.0M硫酸溶液約30mL,混合均勻。 步驟3.將已標定過的0.05M過錳酸鉀溶液裝入器材乙中,並讀取器材乙中溶液體積的最初刻度為28.25mL。 步驟4.以過錳酸鉀溶液滴定器材甲中的硫酸鐵(Ⅱ)溶液,當達到滴定終點時,讀取器材乙中的溶液刻度為48.25mL。 根據上述實驗回答下列問題:(8分,每小題各2分) 1. 寫出器材甲的名稱。 […]