融入科技力提升化學探究與實作之問題解決 李易澄1、陳昱嘉2、洪士勛1、曾致豪2、黃琴扉1,＊ 1國立高雄師範大學 2P&C科學教育中心 ＊chinf1027@yahoo.com.tw n  摘要 為了讓學生具備面臨未來生活需要的科學能力，許多國家都在教育方向上作出調整，教育部108課綱–自然科學領域也以素養作為基本理念並藉由探究實作來建構學生的科學素養。本文在探討八年級學生在進行科學探究的過程中，從決定探究的主題、發現問題並以自身的科學知識解決問題，再輔以新科技將實驗結果由主觀的人為判斷進展到更為客觀的數據的歷程。研究結果發現，學生在探究實作過程中，主動融入日常生活中使用的新興科技，不僅提升學習意願、成就感，並能改變內在本質。 n  前言 身處在科技、資訊、社會變遷的時代，現代人面臨了許多需要具備科學知識去理解並解決的議題，為了得知學生是否具備因應未來生活上面臨問題與挑戰時的決策能力，經濟合作暨發展組織OECD(Organisation for Economic Co-operation and Development )所發展的國際學生評量計畫PISA(Programme for International Student Assessment )從閱讀、數學和科學素養來對15歲的學生進行評量，其中PISA2006和PISA2015以科學素養為主要評量的領域(彭開琼、張佳雯、李瑞生，2017)，而台灣學生的科學素養在國際間表現均十分優秀。 即使科學素養表現亮眼，但評量結果也指出，台灣學生缺乏在科學問題上延續探討的學習，對於將問題形成假設、找出變因、設計實驗的經驗較少(佘曉青、林煥祥，2017)，PISA執行研究團隊也針對台灣學生在PISA2015的成績上提出建議，認為在中學階段應該更加著墨於科學探究與實驗課程(林煥祥等，2016)，並應以解決生活上情境式的問題為架構(圖1)，來檢驗學生是否在既有的科學知識中具備解決問題的態度與能力，作為教育方向的改善參考依據。 除了PISA評量所帶來的啟發外，美國在2011年公佈了K-12科學教育架構(Framework for K-12 Science Education)，進一步於2014年發展出新世代科學標準(The Next Generation Science Standards，NGSS)，其內涵也是期望以情境學習為基本，藉由跨科實作來建構並理解科學知識。李驥與邱美虹(2019)更指出，「十二年國民基本教育課程綱要－自然科學領域」恰與NGSS具有相同的核心概念，都重視探究與實作的進行。 由上述國內外的資料分析中可以發現，教育部擬定之108課綱內涵，即是期許能透過教育模式引導學生在面對未來生活中和科學相關的資訊與問題時，能夠理解、思辨、分析，進一步使用科技來協助問題的處理，其中探究與實作的能力是學生建構科學素養的要素(教育部，2018)。探究實作是學生將學習內容以及科學能力展現的一種方式，藉由此歷程來建立學生智能思考與問題解決的能力(表1)，要讓學生認知到科學知識建構的方式，則必須對探究的過程、脈絡以及結論進行評量與建議(Driver, Newton, & Osborne, 2000;Duschl & Osborne, 2002;Kuhn & Reiser, 2005)。為了提供學生主動探究學習與解決問題的機會，教育部首先在高中階段增列必修學分數三分之一的自然科學探究與實作課程，期望學生在生活中發現問題，要讓學生了解現實生活的問題如何與科學知識連結，情境式的問題顯得重要(仰威融、林淑梤，2020)，再經由問題解決的探究過程培養科學技能與強化科學素養，進而提升科學態度以及學習動機。國中教育會考、大學學測、大學指考以及統測也因應新課綱的調整，除了一定比例的學科概念題型外，增加與生活情境相關的素養題型，在真實情境脈絡中融入跨領域的新議題以促進學校培養學生的科學素養(臺師大心測中心，2019、林淑梤，2019)，與PISA科學素養評量架構十分相似；下一步，也期待將探究實作的精神落實到中小學跨科教學中，讓科學教育跨域學習、從小紮根。 圖1 PISA科學素養評量架構圖(引自PISA科學應試指南，2011) 表1 探究能力學習表現架構表(改編自教育部，2018) 向度 智能思考 問題解決 內涵 想像創造 觀察與定題 推理論證 計畫與執行 […]

國小學生萃取天然酸鹼指示劑來製作彩色水餃 劉宜衡 新北市瑞芳區瑞亭國小 臺北教育大學自然科學教育學系科學探究與實作碩士在職專班 masha950121@gmail.com 前言 筆者在瑞芳區的國小擔任自然科教師，這是一所原本要實施混齡教育的學校，這學期先進行混材，也就是將五、六年級課本的單元打散，分配到混齡教材A、B版中，所以我的學生六上才學到五年級的水溶液。我在上這單元時就想到，六年級的學生已具備實驗基礎，對於實驗操作也大致熟悉，是否可以多加入一些活動，使課程更為豐富有趣？於是設計了一連串的活動，最終以煮出變色水餃為成果，帶領學生探討酸鹼指示劑的妙用。初步介紹水溶液具備酸鹼性後，以一連串的探究活動，讓學生從做中學，激發學習興趣之餘，也能讓學生自己歸納出酸鹼指示劑變色的規則，最後將酸鹼指示劑運用在生活中。課程中學生經常驚呼連連，從他們眼中看到的是無限的驚喜與好奇，這無非是科學教育中最重要也最振奮人心的一刻了吧？  課程目標 本次課程的學習目標如下:1.認識酸鹼及酸鹼指示劑；2.能以不同指示劑測試各種水溶液；3.能自製酸鹼指示劑；4.能以酸鹼指示劑調配出美麗的漸層溶液；5.學習製作出可以酸鹼變色的水餃。 活動所需器材 課程活動所需物品器材如下： 1. 石蕊試紙2. 試管3滴管4. 乾淨塑膠杯或紙杯5. 學生自備餐具6.鍋子7. 湯勺8. 砧板9. 刀子10.撈網11.電磁爐或卡式爐12. 紫色高麗菜13.蝶豆花14. 食用小蘇打粉15.蝶豆花16.雪碧汽水17.白醋18.醬油19. 烏醋20.冷凍水餃21.糖水22.鹽水23. 檸檬汁24.洗碗精25.沐浴乳26. 汽水27. 養樂多28.牛奶29. 小蘇打水30. 澄清石灰水 要特別注意，因最後煮出來的水餃是希望可以讓學生真正吃下肚的，所以在此活動進行時不要使用實驗室中的實驗器材。因為那些燒杯、試管、量筒與滴管都是先前其他實驗用過的器材，無法確認是否有其他物質殘留。因此這堂課的容器要由從學校廚房或是家中廚房帶來的，乾淨可以烹調使用的器材。 教學活動 本次教學由基礎到應用，共設計五個活動，每一次的活動大約需要1~2節課來進行。 【活動一：認識酸鹼及酸鹼指示劑】 1. 以白醋、肥皂水及自來水向學生介紹水溶液酸性、鹼性及中性的特質。 2. 請學生以感官觀察，以視覺和嗅覺，加上自身經驗，預測各種常見水溶液的酸鹼性。 圖1:學生觀察溶液的外觀與氣味 3. 介紹石蕊試紙，並以自來水、醋及肥皂水做檢測，學生自行設計表格紀錄實驗結果，如下表一所示。 表1: 學生紀錄之結果 紅色石蕊試紙 藍色石蕊試紙 自來水 不變色 不變色 醋 不變色 變紅色 肥皂水 變藍色 不變色 4. 讓學生自行歸納出石蕊試紙變色的酸鹼規則。   【活動二：以不同指示劑測試不同水溶液】 準備各種水溶液給學生測試，並提供石蕊試紙及廣用試紙，實驗結果如以下表2。 表2:學生測試各種溶液酸鹼性紀錄結果 溶液名稱 […]