開發以會考試題為基礎的探究教學 鐘建坪*1、鍾曉蘭2、沈秀君3 1新北市立錦和高中國中部 2新北市立新北高中 3新北市康橋中學林口校區 Email:1*hexaphyrins@yahoo.com.tw 前言 探究教學是以學生為中心的教學策略，強調讓學生親身經歷各種科學探究過程來學習。不僅著重學生在學科知識上的進展，還重視其探究能力、問題解決、和科學素養的發展。透過實際操作、觀察、數據分析及推理，期待學生能夠自主發現和解釋自然現象，培養科學思維模式，並促進對科學知識的內化和應用。 108課綱強調學生的整體發展，目的在提升學生的思考智能與探究能力，使其在未來能夠應對更複雜的問題情境，進而發展出能夠解決實際生活問題的科學素養。這種素養不僅限於對知識的理解，更包含了學生面對問題時，能夠運用所學進行分析、評估並提出解決方案的能力。透過探究學習，學生能逐步發展批判思考與創造力，作為終身學習的基礎。 然而，學生的學習成效需要通過評量加以檢視，以追蹤其在概念掌握和技能運用上的進步。國中教育會考是根據「國民小學及國民中學學生學習評量辦法」設立，目的是為了評估國中畢業生的學力品質。由於考試在教育系統中具有導向作用，會考試題的設計與趨勢對教師的教學內容和策略有舉足輕重的影響。在探究導向的課程中，如果教師結合會考評量試題的精髓，不僅能幫助學生在探究過程掌握概念與技能，還能提升應對評量的能力。 會考試題命題依據與結構 會考自然科的命題是依據「十二年國民基本教育課程綱要」中自然科學領域。評量涵蓋「學習表現」與「學習內容」。自然科試題的取材注重生活化，試題除了檢測學生對基本科學知識和概念的掌握，並適當融入環境教育、海洋教育、能源教育與防災教育等相關議題的學習目標，也特別強調學生在閱讀與理解科學資料、解決科學問題，以及規劃與執行科學探究活動方面的能力(國中教育會考，無日期)。 臺師大心測中心針對會考的試題結構說明，提及自然科的試題本結構主要有：具備基本的自然科學知識與概念、科學資料的閱讀與理解、解決科學問題所需的推論與應用能力，以及進行科學探究活動所需的規劃、執行與數據分析能力(臺師大心測中心，2022、2023、2024)。試題結構顯示會考試題從111年至113年基本的自然科學知識與概念分別僅佔約24%、30%、34%，其餘皆與探究能力的運用有關，再再顯示所楬櫫的會考試題特色為重視科學探究能力，以符應自然科學領綱的對學習內容與學習表現的期望。 元素符號與其擴增訊息內容 元素符號是用來表示一個化學元素的簡易符號，例如：氫的符號是 「H」，而氦的符號是 「He」。然而，元素符號在化學式、週期表或核反應方程式，常伴隨著質量數、質子數、電子數等，以擴增該元素的詳細內容資訊。 其中質量數表示的是一個原子的質子數與中子數的總和。質量數寫在元素符號的左上角。例如，碳-12 的符號可以寫作 12C，其中 「12」代表質量數。質子數表示原子核中質子的數量，它決定了元素的種類，也稱為原子序。質子數寫在元素符號的左下角。例如，碳的質子數是 6，因此可以寫作 6​C。每種元素的質子數都是唯一的，不同元素即有不同的質子數。 大多數的元素是以得失電子的形式進行分解與化合等反應而存在於自然界。對於質量數為 23 的鈉離子，符號可以寫作2311Na+，其中「23」代表質量數，「11」 表示質子數，而右上角的 「+」表示這個鈉原子失去了1個電子，形成陽離子。這種符號表達方式能清楚顯示出一個元素的原子核內與原子核外資訊，對於理解原子的結構、化學反應，以及同位素的區別等至關重要。 教科書的設計主要以 來呈現元素符號與原子結構內不同粒子的數量標示，其中X代表元素符號，Z表示原子序，A表示質量數。教材內文多以常見元素(如氫、碳、氧等)為例，介紹元素符號的標示方法，幫助學生建立對原子結構內質量數、質子數、中子數、電子數等的具體認識，以理解這些基本粒子之間的關係。再藉由試題的練習加深學生對元素符號與原子結構各組成部分的理解。而此內容對應自然領綱國民中學教育階段學習內容標示為「Aa-IV-5元素與化合物有特定的化學符號表示法」，內容陳述讓學生知道元素符號及化合物命名的簡單規則，並以日常生活中常出現的簡單物質為限(國家教育研究院，2018)。 含有擴增內容的元素符號會考試題分析 近10年會考試題針對擴增內容的元素符號約略每年1題，著重判別是否為相同元素、電中性、帶電粒子的質量數、質子數、電子數、中子數的整合概念，同時著墨這些數字在週期表的意義為何。以近5年試題為例，圖1為113年會考試題，其中A選項主要測試學生是否能夠知悉週期表中，元素符號相關附註內容的意義。圖2為111年會考試題，學生需要知悉原子電中性、失去電子帶正電形成陽離子，或獲得電子帶負電形成陰離子時，原子內質子、電子、中子的數量關係。圖3為108年會考試題，學生需要從原子序與電子數的意義，依據表格數據判別是否為電中性、是否為相同原子，以及質子數、原子序與電子數的關係。   圖(三)為元素週期表的一部分，無法從圖中知道下列何項資訊？ (A)氯原子與氬原子的質子數分別為多少 (B)氖原子與氪原子是否有相似的化學性質 (C)氦原子與氪原子在自然界中含量何者比較多 (D) 1莫耳的氯氣(Cl2)與1莫耳的溴(Br2 )何者質量比較大 (引自113會考試題) 圖1：113年會考試題舉例 31. 有一個帶電的離子含有 X、Y、Z 三種粒子(質子、電子、中子，未依照順序排列)，且 X、Y、Z 的粒子數目依序為 NX、NY、NZ 。已知 X 粒子的質量最小，關於此離子的說明，下列何者最合理？ (A)若為陽離子，且 NY＞NX＝NZ，則 Z […]