科學展覽指導經驗談：指導學生參加全國科展國中組19年之經驗與成果分享 蔡名峯 彰化縣立陽明國民中學 greenman7777@gmail.com   n  前言─把每位學生帶起來 有一句在教學上常聽到的諺語：「讓我用聽的，我隨後就忘了；讓我用看的，我就能記得住；讓我親身去做，我才能真正的了解。」（I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand.）。這句至理名言燃起我對科學教育認知的那把火，重新思考要如何去耕耘學生們的科學活動，也逐漸影響學生們為了自己的生涯目標而奮鬥的決心。 對我而言，老師不是職業，而是一項「人生志業」。我的母校也是我長期任教理化的陽明國中，在這20年來對科學教育及科展活動的推廣，也促使我榮獲101年全國師鐸獎（附錄1）、特殊優良教師金質獎、創新教學金像獎等獎項，並獲得大愛電視台「專輯報導–我的老師這樣教」的殊榮（附錄2）。且已三度獲頒「全國科展滿15屆優良指導教師」（已滿19屆）獎章（見圖1和圖2），更讓我堅定「把每位學生帶起來，不放棄任何一位學生」的信念，凡事只要盡全力必能「創造出唯一」，讓科學的種子萌芽茁壯，並依學生自己的長才御風而扶搖直上。 圖1：19年來指導全國科展和彰化縣科展獎座合影 圖2：指導參賽全國科展滿15屆優良指導教師接受頒獎 n  科展可以是所有學生的舞台並非僅限學業頂尖者 在引導科展活動中，發現培養學生的創造力、意志力及團隊精神是有助於日後生涯的發展。第43屆科展學生群中，就有4台大醫科、3名台大電機，其他醫科10餘人。再者，陽明國中也打破科展的迷思，讓科展活動並非僅是學業頂尖者的場所，學生們只要能全心投入者，即使是後段班，亦能發揮長才，也能獲得荷蘭國際科展金牌獎、臺灣國際科展獎項及全國科展前三名佳績。筆者指導全國科展19年中，榮獲全國科展第一名者常是常態分班學生（第48屆全國科展理化科第一名「色彩變變變」的學生就是普通班，後來因科展推甄上台中女中資優班，進而推甄上台大醫科）（附錄3）。（第50屆全國科展作品：點「食」成金（附錄4），作者之一並非為頂尖的學生，卻是最積極投入者，他展現研究科展強烈的企圖心，深獲評審的青睞，終獲全國科展應用科第二名，也因科展技藝加分而申請就讀彰師大附工，進而就讀台北科技大學。科展帶給他的激勵效應，成就了他的科技之路，我也始終引以為傲！ n  陽明科展，揚名全國 近10餘年來陽明國中更形成了「進擊的科展團隊」（見圖3），成立「自然科學博物館彰化陽明科學教育中心」、科展E化教室、科展看板展示走廊，出刊陽明歷屆科展得獎的作品集，成效卓著，10餘年來已三度獲得全國科展國中組團體第一名及TDK獎第一名（第48、50及56屆），且兩度獲全國團體第二名（第55和57屆）。第55屆科展曾有7件作品進軍全國，而第56屆全國科展（獲得2件全國第一名分別是「物理科–電池跳、挑電池」及「應用科–糞力而為」，1件全國第二名「地球科學科–搶救台灣國寶石」）（附錄5），榮獲積分27分，更打破全國科展最佳積分紀錄，獲得蔡總統在總統府召見（見圖4），至今無其他學校能破此紀錄。 圖3：陽明國中形成「進擊的科展團隊」指導科展 圖4：第56屆全國科展，榮獲物理全國第一名及應用全國第一名，與總統合影 更有榮獲臺灣國際科展二等獎，進而代表臺灣參加荷蘭國際科展榮獲金牌獎。還有學生參加國際化學奧林匹亞榮獲金牌獎，進而甄試上台大醫科，令人引以為傲（見圖5和圖6）。   圖5：化學奧林匹亞金牌、荷蘭國際科展金牌、臺灣國際科展及全國科展活動照 圖6：彰化縣科展頒獎陽明國中學生合照 n  經驗分享─人人都是科學家 陽明國中連續20年榮獲彰化縣團體第一名，全校曾經最多送件近100件，推廣科展經驗分享，略述如下： 一、  在招收與推動學生參與科展管道方面 1.      吸引社區的小六學生參與科學活動 舉辦「金頭腦科學活動」，吸引社區小六學生來陽明國中參加科學活動，並用科學魔術（附錄6）來吸引小六學生的目光，例如：在金頭腦第一次活動中，設計聖火台表演「水火相容點聖火」（見圖七左），使用電石加水，並用點火槍引燃乙炔氣體，點燃科學的聖火，吸引學生們的目光與歡呼，效果十足。三個月的活動期間，共同參與科學實驗活動，例如：馬達刷刷車、光碟氣墊船、創意九龍公道杯、創意玄機杯、金幣銀幣變變變、油墨水中畫、棉線結晶開花等（見圖七右），讓學生們設計「創意科學作品」，並在「金頭腦Line群組」中分享，激發出更多的科學創意，並鼓勵就讀陽明國中後，進入科展社繼續從事科展研究。   圖7：金頭腦科學活動～「水火相容點燃科展聖火」（左）；金頭腦科學活動的眾多實驗，讓學生們親自動手操作（右） 2.      鼓勵校內和任課班級的學生加入科展 鼓勵全校學生和任課班級學生參與「科展活動」，並且鼓勵成績優異者能主動對弱勢或成績落後者邀請加入科展的組別。筆者指導彰化縣科展19年，共獲特優47件進全國，優等147件，甲等60件，佳作133件，共獲獎379件作品。 二、  假日辦理親師生科展活動與邀請畢業學長返校協助科展經驗傳承 利用假日辦理「科展分享研習」，鼓勵家長們一同來聆聽，每年近300人次進入校園了解科展活動，引進家長資源和職業的經驗分享，讓歷屆科展學長姐持續回母校協助科展的成功經驗分享，也引導學弟妹們進行科展研究，促使科展主題內容探討更新穎和多元化。因家長和歷屆科展學長姐們假日返校的協助陪伴，也使實驗室的安全把關更加完善。 三、   科展結合理化課程與成立科展社團 […]

科學展覽指導經驗談：如何用「食物」帶領國小學童跨進科展領域 蕭妃茹 高雄市左營區舊城國小 pinkitty.tw@gmail.com   ■      前言 筆者擔任高雄市舊城國小自然科教師，透過實作、「食」作學科學方式，以食物適當延伸課程內容，讓孩子將課堂學習的科學知識，靈活有趣的應用在生活中。當孩子學過「廚房裡的科學」後，會指導孩子做雞蛋布丁，觀察糖的溶解及認識雞蛋的變性作用（圖1）：學過「認識酸鹼溶液」之後，帶學生運用酸鹼變色，動手調配出蝶豆花漸層飲料（圖2）；學過「食物的保存原理」就來做做泡菜與果醬，認識醃漬與滲透壓的簡單原理。當科學教育連結到有趣的食農教育，學生展現滿滿的學習動力，所以許多的科展主題都是從學生在食物製作的經驗中取得。 要進行食物製作的場地需要考慮到安全、衛生及動線，儘量不要在實驗室裡做可食用的食物，以免誤導學生把實驗做出東西與可吃的食物混淆了，造成學生誤食；所以一開始就是在教室裡，用課桌椅拼湊著用，用具也都是簡易型，有時需要麻煩學生自備器具與材料，雖然不方便，但看見孩子專注參與，我認為這樣的學習是無法用紙筆評量的（圖3）。俗話說「戲棚下站久就是你的」，這樣的堅持，在105學年至106學年出現了轉機，學校參與屏東大學的研究計畫，建置一間以「自造者廚房」為發想的「焙客創課基地」，主要宗旨是以食育教育為基石，創客教育為實踐，希望啟發學生生活科學新思維，孕育具有人文科技新素養的學生。此間創客基地有別於其他以新興科技為主的設備，設置一些日常生活常用的食品製造工具，讓學生由最原始的食材，學習組合與創作出記憶中的味道或是創新的食物（圖4）。有了這樣的硬體設備，學校教師透過參與食育教育教案設計及規劃校訂課程，讓本校學童在安全的環境下，認識食物的原貌，了解食物美味的科學原理。烘焙教室是一個享受學習的場所，在這裡，孩子們可以盡情發揮自己的創意和想像力，製作出屬於自己的美食作品。教師們希望透過烘焙課程，能夠培養孩子的興趣，同時也能夠啟發孩子們對化學的興趣與好奇心。                        圖1三年級雞蛋布丁DIY                                                              圖2五年級夢幻蝶豆花DIY       […]

科學展覽指導經驗談：由參與國中科展到協助指導國中科展之歷程心得分享 王昕芸 國立臺灣師範大學數學研究所研究生 wang.sinyun@gmail.com   n  前言 作者從國小到高中參加過多次科展，在一次次的參賽過程中，學會了進行科學探究、發現並解決問題，也熟練了文書處理和口語表達能力。進入師大數學系就讀後，我修習資優教育學程，開始學習如何指導學生製作科展。 在母校彰化市陽明國中蔡名峯老師的邀請之下，我回到國中協助學弟妹製作科展，並分享了自己當時參賽的心路歷程（圖1）。在這個過程中，我發現教育不只是知識的傳遞，更是將自己的心得經驗分享給學弟妹，引導他們發掘問題，培養他們尋找答案的能力。同時，這也是一個挑戰自己的機會，讓我更了解如何有效地引導學弟妹，提高他們的探究和創新精神。 圖１：收到蔡名峯老師（左3）邀請，與同學一起回母校協助指導科展 n  當年參與第53屆國中科展「音樂數學，數學音樂」的作品回顧 我對於科學探究很有興趣，很享受發現問題並解決問題的成就感，國中時在蔡名峯老師的鼓勵下，便與好友組隊共同進行研究。我們依照自己有興趣的主題「音樂與數學」，從大量的文獻中尋找相關資料，發現了音樂與數學的相關性，決定優先聚焦在「歌曲中的黃金比例」。 在整個研究過程中，我們花了不少時間討論歌曲分析的方法，例如：流行音樂與古典音樂的歌曲架構並不相同，計算黃金比例的段落定義也不太一樣。另外，我們在蒐集資料時，發現十二音列作曲法和數學的關係，但應用到部分高中數學的內容，所以也特別請教老師，協助我們理解。很幸運地，這件作品「音樂數學，數學音樂」榮獲了全國科展第53屆應用科學科第三名的佳績。 當時科展作品「音樂數學，數學音樂」透過數學的角度，剖析音樂中的奧妙規律，有以下幾個亮點。 第一，我們發現（請參照洪宇萱、王昕芸，2013）許多熱門歌曲的「第一段落總秒數」與「第一段落開始處至副歌結束處的總秒數」之比值，符合黃金比例。我們針對KKbox 2008至2011年度排行前10名的華語流行歌曲進行分析，發現大多數的曲子確實符合這樣的規律。特別地，我們觀察到，最接近黃金比例0.618的前10名中，前7順位皆為華語流行歌曲，後面則是校園民歌和西洋經典歌曲。     第二，我們嘗試觀察古典音樂是否有類似性質。由於古典音樂沒有「副歌」的概念，於是我們從小奏鳴曲的其中一個樂章，研究「呈示部」、「發展部」、「再現部」與總小節數的關係。最後，便驚喜地發現：「至再現部的小節數」與「第一樂章總小節數」的比值竟然也符合黃金比例！     第三，我們研究了「十二平均律」的等比關係，以及樂器所需調音頻率的關係。在其中，我們發現，新維也納樂派的十二音列作曲法竟然也與數學矩陣有所關聯。這個作曲法，必須先創作一個「音列原型」，包含一個八度內所需的12個半音，每個音恰出現一次。而我們從數學的角度思考，發現12*12的數獨正可以解決這個要求。另外，這個作曲法中，除了音列原型，還有逆行、倒影、倒影逆行，這些方法透過數學矩陣的角度，其實皆可以用矩陣變換的觀點詮釋。     第四，我們利用了以上發現的黃金比例奧秘，也創作了一首屬於我們自己的歌曲，發現在有著黃金比例的架構下，樂曲變得更加動聽。 對我來說，科展不僅是一個展示研究成果的舞台，更是一個提升自己各方面能力的機會。在科展的製作過程中，我學會了如何進行科學探究，也學會了如何表達研究成果，這些能力讓我在日後的學習中受益匪淺。總結而論，感性的音樂中，其實也存在著理性的數學元素。當我們結合了這樣的理性與感性，往往便能激盪出令人驚豔的生命樂章。 n  現在協助指導國中科展的經驗和成果分享 參與科展的身分從學生轉變為指導者，讓我能從不同角度體驗科學探究的過程，很開心能將自己所學，用於協助指導學弟妹的科展。 針對數學科的科展作品，我會請他們依照自己的研究主題查詢歷屆作品，協助他們在閱讀後簡單整理前人的研究內容及主要證明工具，再提供學弟妹修改方向。相較於理化、生物、應用科學等科別，數學科不用撰寫實驗流程，但需要寫清楚所有觀察、推理及證明的過程，我也會利用這個機會，讓他們知道如何撰寫嚴謹的數學推論。 針對其他科別的科展作品，我會提供一些作品架構與撰寫的建議，例如：研究過程、討論、結論部分是否有依照當初設定的研究目的條列式撰寫？每個實驗的控制變因、操縱變因、應變變因為何？是否有撰寫清楚？以及數據繪製的圖表的適用性（針對不同情況，使用長條圖、直方圖、折線圖或圓餅圖等不同圖表）。 在指導學生過程中，我注重與學生的互動，聆聽他們的意見和想法，並引導他們思考，使其成為獨立的研究者，我自己也從中獲得不少成就感（圖2）。 圖2：協助指導學弟妹科展，聆聽他們的意見和想法，並引導他們思考 n  指導國中化學科（或理化科）科展實例分享 我曾協助指導學弟妹科展作品《手助健康》，該組的目標是研發一款既能消毒又可以保養手部的產品。在研究過程中，首先進行了大量的文獻探討，瞭解前人做過哪些相關研究。在設計實驗時，我會提醒學生要注意控制變因、操作變因、應變變因等關鍵因素，同時選定合適的實驗器材與材料，此外，也特別選擇適當的場地，以確保實驗的再現性。 在本研究中，該組利用酒精比重計，檢測酒浸液的酒精濃度；用pH計檢測酒浸液與膠質原液的酸鹼值；用肌膚測試儀，檢測敷手後皮膚白皙度、含水度、彈性。透過這項研究，學生不僅能掌握實驗設計技巧，同時也學會如何運用科學知識和技能，解決實際的問題。 該組最後利用酒浸液與膠質混合液的方法，成功地開發出了一種含有 75%酒精濃度的乾洗手液。這個作品也在今年（第63屆）的彰化縣科展競賽中，得到評審肯定，榮獲生活與應用科學科第一名，成功晉級全國賽。 n  結語 從10年前全國科展獲獎到現在能夠協助指導，不僅能夠幫助學弟妹培養科學探究的能力和創新精神，同時也是對自己教學能力的一種挑戰。在這個過程中，我更像是學生並肩作戰的夥伴，他們在努力的同時，我也在學習。獲得滿滿成就感之外，也讓我更加熱愛我的教育事業。我相信，在未來的日子裡，我將繼續致力於科學教育的推廣和發展。 n  參考文獻 洪宇萱、王昕芸（2013）。音樂數學，數學音樂。中華民國第53屆中小學科學展覽會國中組生活與應用科學科參展作品(第三名)。

從科學理論到科學傳播的距離究竟有多遠– 慶祝IYBSSD臺灣系列活動–「科學X永續」彩繪列車 邱美虹1*  陳育霖2  趙奕姼3 林卉婷4   賈志達5 1國立臺灣師範大學科學教育研究所 2國立臺灣師範大學物理學系/師資培育學院 3中國化學會 4國立臺灣大學海洋研究所 5國立臺灣師範大學物理學系 1*mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw n  前言 為響應聯合國的「基礎科學促進永續發展國際年（International Year of Basic Sciences for Sustainable Development，簡稱IYBSSD）」，在國科會的指導之下，自去年(2022年)8月在基隆港的勵進號啟動儀式開跑後，臺灣各角落接近500場的科普活動便陸續展開。而同一時間由第一作者結合臺灣在科學專業、科學教育及永續發展領域的十多位學術專業諮詢團隊成員已開始規劃辦理「科學X永續」列車–捷運彩繪慶祝活動，在密集討論下持續半年後，終於在今年(2023年)一月起陸續在四個城市(台北、高雄、台中、桃園)的捷運和輕軌開跑「科學X永續」列車。本文將對此列車的設計理念作一說明，以饗讀者。 n  「科學X永續」彩繪列車 藉由交通的可觸及性以及響應淨零排碳，本計畫特別選擇大眾捷運系統作為這一次科普推廣的主要場域，透過彩繪車廂的設計以及社會大眾搭乘的行動，希冀引發全國民眾對於基礎科學促進永續發展之關注，以及讓民眾可以感受到科學家與乘客的對話、偏鄉與城市的共好、循環經濟的必要性、對海洋與陸地的關懷到人類向大自然取經的多元方式，並藉此期能提升全民對基礎科學的重視、正視人才的培育、關心生活周遭科學議題並採取適當的行動與正確的態度，以達到與社會共融和自然共榮的永續發展目標。 本設計團隊成員具跨領域的科學背景與豐富的經驗，其中不乏科教、數學、物理、生物、化學、農業化學、森林、海洋、永續建築、能源經濟與永續議題等專家，歷經半年多來的準備及超過40場會議的討論與腦力激盪，諮詢團隊精挑細選彙整出捷運彩繪四大主題及其相應內容： 本設計團隊成員具跨領域的科學背景與豐富的經驗，其中不乏科教、數學、物理、生物、化學、農業化學、森林、海洋、永續建築、能源經濟與永續議題等專家，歷經半年多來的準備及超過20場會議的討論與腦力激盪，諮詢團隊精挑細選彙整出捷運彩繪四大主題及其相應內容： 一、人與大自然：俯仰之間、萬物相惜； 二、人與社會：地球是人類的太空船（Treasure Spaceship Earth）； 三、人與環境：環境變遷下海洋與森林（We for the ocean& the forest）； 四、人與碳足跡：凡走過必留下「碳」足跡（Every Step Leaves a “C” Footprint）。 這些主題呼應「扎根科學，永續臺灣」，設計內容的取材更以臺灣在地化的特有動植物種，進行貼切的轉譯，運用視覺感達成3D沉浸式設計，希望在車廂的內涵及視覺上更能以接軌國際的設計呈現。 IYBSSD@TAIWAN「科學X永續」列車四大主題設計理念更充分融合永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)，將基礎科學知識融入生活中，呼應永續發展目標，藉由遊戲網頁將永續及美好生活連結，規劃出更貼近大眾的歐兔(O2)line貼圖設計，映照出基礎科學如氧氣般無處不在的主要概念，祈願永續臺灣，並在基礎科學引領之下建立永續的成果與態度，一同走在美好生活目標的道路上。   n  活動簡介 第一車廂:人與自然:俯仰之間 萬物相惜 專家諮詢團隊 […]

台日高中生化學交流 陳藹然 前國立臺灣大學科學教育發展中心執行長 naturechen2021@gmail.com 參與台日高中的科學交流是2006年春天，那年我即將從東京大學取得博士學位。我在臺灣的恩師，臺灣大學化學系陳竹亭教授聯繫我，問我願不願意跟著他和多位台灣高中職校長一起去參訪日本名門高校之一，筑波大學附屬駒場高等學校，正好是我日本指導教授中村榮一的母校。這是我第一次踏入日本高校，接觸日本高校的師生，看到日本高校的實驗室。在交流過程中，首度了解社團活動對日本學生進行化學研究的重要性，驚異於日本化學教師工作的辛勞與低薪。取得學位回到台灣後，因緣際會擔任臺灣大學科學教育發展中心執行長，由於我的化學專長、留日背景與職務性質，我開始協助一些零星的台日間高中生交流活動，例如大阪千里高校和大阪丘高校在台北的實驗與課程等行程安排和接待。其中「高中生化學大賽（高校化学グランドコンテスト Grand Contest on Chemistry for High School Students）」是每年最重要也是最盛大的活動。這個競賽原是一個日本全國性、由大學端發起支援高中化學專題研究的活動；與台灣科展的核心精神相同，發揚PBL教學，同時寓教於樂，以誘發高中學生對化學的興趣為出發點。2014年起國際賽邀請臺灣與新加坡的高中師生參加，開啟台日間高中的化學教育全新的交流方式。 「台日高中生化學交流」專題由5篇文章組成。第一篇文章邀請臺灣大學化學系榮譽教授陳竹亭執筆，談高中化學教育台日交流歷史。第二篇文章介紹了此次專題的核心活動「高中生化學大賽」，詳細說明競賽起源、精神與賽事規則，還有臺灣參賽的契機與過程。第三篇文章深入擴充描述「高中生化學大賽」的化學與文化交流。第四篇與第五篇文章則是邀請曾經參與競賽的老師撰寫，分別由枋寮高中的李承典、張簡琦麗老師和高雄新莊高中的許文綺老師負責。枋寮高中位於屏東縣枋寮鄉，以偏鄉地區高中的角度談參與國際交流的價值，以及對非都會區高中生的意義。高雄新莊高中是2021年的參賽隊伍之一，適逢COVID-19疫情嚴峻時期，在所有實體交流皆停止的狀態下首度的「高中生化學大賽」，無論是賽前的討論與準備，賽事現場，都是由一場場google meet串起；參賽師生不能赴日實地交流，實為一大憾事。 非常謝謝國立臺灣師範大學邱美虹教授的邀請，能夠有機會擔任這期《臺灣化學教育》的客座主編，策劃這個有意義的特別專題。在規劃專題文章方向與邀請作者時，才赫然發現「高中生化學大賽」的獨特性，竟是臺灣唯一一個專為高中生進行「化學專題研究」國際交流的活動，且台日高中間的化學教育深入交流機會並不多。希望未來這樣的交流能在政府、學界甚至業界支援協助下持續甚至擴大規模辦理。

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   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 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 […]