化學示範起始探究與實作：「紙火鍋不著火」的教師示範與學生探究   林秀貞1, *、林碧玲2、周梅雪2 1桃園市立大業國民小學2桃園市立同德國民小學*sjean.lin@gmail.com   n  前言 紙火鍋的紙不會燃燒的原因是火鍋中水的沸點是100℃度，紙杯的燃點約160℃，烘焙紙燃點約220℃，當溫度達到100℃時，熱能供給汽化需要，使溫度暫停於100℃，直到水沸騰，蒸發殆盡，溫度才會繼續上升達到紙杯的燃點，引發紙的燃燒。 本活動主要的教學目標是使學生了解燃燒三要素中的燃點，物質未達燃點不會燃燒。然而，在國小教學現場，試問學生紙火鍋不會燃燒的原因，許多學生會猜測，例如：燭火的高度過高、使用防火紙等原因而使紙不會燃燒，往往沒有注意到紙的燃點高低。因此，本課程設計者試圖轉換此主題成為科學探究的課程設計，讓學生觀察後寫下問題和假設，設計實驗並進行實驗，以實驗結果支持或否決假設，並下結論。體會假設需由結果支持或否決，若實驗結果不支持假設，則假設不成立。本文主要描述以探究教學流程呈現教師如何引導國小學生的探究學習的情況。 在108課程綱要「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自然科學領域課程綱要」中，提到學習主題2：「自然界的現象、規律及作用」，跨科概念「交互作用（INe）」，第三學習階段的學習內容「INe-Ⅲ-3 燃燒是物質與氧劇烈作用的現象，燃燒必須同時具備可燃物、助燃物、並達到燃點等三個要素。」此探究實驗旨在幫助學生探究物質的燃點。再者，實驗加熱過程中水溫的改變，可讓學生經歷：課題1：「自然界的組成與特性」，跨科概念「物質與能量（INa）」，第三學習階段的學習內容「INa-Ⅲ-8 熱由高溫處往低溫處傳播，傳播的方式有傳導、對流和輻射，生活中可運用不同的方法保溫與散熱。」此探究實驗可讓學生經歷熱的傳播使水溫上升。 在108課程綱要「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自然科學領域課程綱要」中，提到學習表現：「po-Ⅲ-2能初步辨別適合科學探究的問題，並能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等，提出適宜探究之問題。」、「pe-Ⅲ-2能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備與資源。能進行客觀的質性觀測或數值量測並詳實記錄。」、「pa-Ⅲ-1能分析比較、製作圖表、運用簡單數學等方法，整理已有的資訊或數據。」、「pc-Ⅲ-2能利用簡單形式的口語、文字、影像（如攝影、錄影）、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等，表達探究之過程、發現或成果。」本探究課程可讓學生在活動中察覺紙火鍋不著火的問題，猜想影響因素，進行實驗設計，並透過操作獲得結果，全班討論分享、溝通表達，獲得結論。 n  教師示範實驗 一、  觀看示範實驗影片 影片網址：今天來吃紙火鍋示範篇，https://youtu.be/WnAn92yW1EA。 n  教學前準備 一、需用器材和材料 每班用量：不鏽鋼濾網勺（細的，4吋） 1個、不鏽鋼濾網勺（粗的，4吋） 1個、紅色小蠟燭（10入） 3盒、紅色大蠟燭（10入） 3盒、紙杯（150-200 mL） 12個、圓馬芬杯（薄的，可耐高溫220℃、紙質比紙杯薄） 1個、圓馬芬杯（厚的，可耐高溫220℃，紙質比紙杯厚） 1個、食鹽 1包、溫度計（200℃） 12支、打火機 1只（教師保管）、鐵絲或木夾（固定紙杯用） 12支、計時器 6個、蛋糕底紙╱烘焙紙（50張入，可耐高溫220℃） 1包（或萬用調理紙 1捲），水（100mL） 6杯。註：可視各組研究主題，自由領取不同材料，教師可多準備。需用器材和材料，如圖一所示。             圖一：需用器材和材料 n  學生探究活動 一、  教師提問紙不會燃燒的原因 (一)   教師提問 1.  你們有沒有用過紙火鍋煮食物？有用過紙火鍋的請舉手….. 2.  在哪裡用過？有些日本料理店有賣紙火鍋……1940年，日本人發展出雪雁火鍋，用紙的來吸收雪雁肉的油脂，讓口感比較清爽不油腻，很受歡迎。 3.  你們覺得這個紙火鍋與一般的小火鍋比起來什麼部份最神奇？（讓學生能自己察覺紙不會燃燒） 4.  […]

化學示範起始探究與實作：「愛玉成凍」教師示範起始學生探究   李祥菁1, *、李易儒2、何莉芳3 1臺中市立大道國民中學2新竹縣立東興國民中學3臺中市立福科國民中學*po0520@st.tc.edu.tw   n  前言 在108年「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中揭示學習重點包含學習內容與學習表現。過去傳統教學模式多著重於科學認知（學習內容）的傳達，新課綱在學生面對科學探究能力與科學態度（學習表現）則有更多強調。 本探究課程的科學內涵符合在「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中學習內容相關描述，如表一所述。本探究課程的科學探究亦符合新課綱的學習表現相關描述，如表二所述。 表一：「愛玉成凍」的學習內涵符合新課綱的學習內容 主題 副主題 學習內容 物質的組成與特性（A） 物質的形態、性質及分類（Ab） Ab-Ⅳ-4物質依是否可用物理方法分離，可分為純物質和混合物。 能量的形式、轉換及流動（B） 生物體內的物質與能量（Bc） Bc-Ⅳ-1生物體經由酵素的催化新陳代謝，並以實驗活動探討影響酵素作用速率變化得因素。 物質的結構與功能（C） 物質的分離與鑑定（Ca） Ca-Ⅳ-1實驗分離混合物，例如：結晶法、過濾法及簡易濾紙色層分析法。 物質的反應、平衡及製造（J） 水溶液中的變化（Jb） Je-Ⅳ-1實驗認識化學反應速率及影響反應速率的因素，例如：本性、溫度、濃度、接觸面積及催化劑。 Jb-Ⅳ-3不同的離子在水溶液中可能會發生沉澱、酸鹼中和及氧化還原等反應。 表二：「愛玉成凍」的探究學習符合新課綱的學習表現 項目 子項 學習表現 探究能力問題解決（p） 觀察與定題（po）   計畫與執行（pe）   分析與發現（pa）   討論與傳達（pc） po-IV-1能從學習活動中，進行各種有計畫的觀察，進而能察覺問題。 po-IV-2能以科學方式尋求解決問題的假說，並能依據假說，提出適宜探究之問題 pe-IV-1能辨明多個自變項、應變項並計劃適當次數的測試、預測活動的可能結果。 pe-IV-2能正確安全操作器材儀器、進行客觀的質性觀察或數值量測並詳實記錄。 pa-Ⅳ-1能分析歸納、製作圖表、使用資訊及數學等方法，整理資訊與數據。 pe-Ⅳ-2能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源。能進行客觀的質性觀察或數值量測並詳實記錄。 pc-Ⅳ-2能利用口語、文字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型或以報告表達完整之探究過程、發現與成果、價值、限制和主張等。 探究能力思考智能（t） 推理與論證（tr） tr-Ⅳ-1能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。 科學態度與本質（a） 培養科學探究的興趣（ai） 養成應用科學思考與探究的習慣（ah） ai-IV-1動手實作解決問題或驗證自己想法，而獲得成就感。 ai-IV-2透過與同儕的討論，分享科學發現的樂趣。 ah-Ⅳ-1對於有關科學發現的報導，甚至權威的解釋（例如：報章雜誌的報導或書本上的解釋），能抱持懷疑的態度，評估其推論的證據是否充分且可信賴 […]

化學示範起始探究與實作：「蝶豆花漸層變色飲料」的示範和探究   李妙瑟1, *、翁秀玉2、段曉林3、陳均伊1 1國立嘉義大學數理教育研究所2國立嘉義大學附設實驗國民小學3國立彰化師範大學科學教育研究所*nonoyy123@gmail.com n  前言 近來市面上興起「蝶豆花漸層變色飲料」，此與國小高年級「水溶液的酸鹼性」單元相關，可做為延伸教材。坊間或網站出現許多製作漸層變色飲料的教學，但大部分為食譜式教學，也就是學生跟著教師的指示調配出漂亮的漸層變色效果。本教學活動是第一作者參與段曉林教授的「全國中小科學教師探究課程設計與執行能力提升計畫」下研發出此教材，希望以科學探究教學模式來引導學生探索「蝶豆花漸層變色飲料」的調配方法。 「蝶豆花漸層變色飲料」調製成功的關鍵有二點：(一)材料放入的順序：蝶豆花水要最後再加入，如果是其他材料最後加入會引起液體的混合，無漸層變色效果。(二)冰塊要多：當蝶豆花水一開始倒入先遇到檸檬汁會變成紅紫色，再來，因蝶豆花水有冰塊阻擋減緩了衝擊力，變成緩慢的往下流，不攪亂底層的檸檬汁，使後面加入的蝶豆花水維持原來的藍色。 「蝶豆花漸層變色飲料」的教學設計分為兩階段： （一）化學示範：教師展示坊間調配成功的「蝶豆花漸層變色飲料」，並現場示範調配出一瓶失敗的，引發學生想要調配成功的學習動機。 （二）科學探究：學生由蝶豆花飲料的材料中，討論可能影響漸層變色的因素，冰塊、果糖、蝶豆花水濃度、材料放置順序…等，再讓學生針對其中一個變因，實驗設計後進行驗證，有可能在這一輪的探究歷程中，有小組調製的對照組與實驗組都是失敗的，可以讓學生討論後再修正實驗設計，進行第二輪探究活動。 其設計理念為「酸鹼指示劑的蝶豆花水在飲料中能產生漸層變色」的概念，進行自製漸層變色飲料之探究活動，體會「酸鹼指示劑在生活中的應用」，並增加學生藝術創作的驚奇，最後再享用自製漸層變色飲料之興奮與滿足感。 本教材的學習內容是「水溶液的酸鹼性」為物質間的交互作用，在108課綱中，明確地提到主題「物質的反應、平衡與製造（J）」和次主題「酸鹼反應（Jd）」，以及第三學習階段的學習內容「INe-Ⅲ-5常用酸鹼物質的特性，水溶液的酸鹼性質及其生活上的運用。」 本教材在學習表現方面，希望培養學生問題解決中的觀察與定題（po）、計劃與執行（pe）、分析與發現（pa）、討論與傳達（pc）的能力；思考智能中的想像創造（ti）、推理論證(tr)的能力；培養科學探究的興趣（ai）、應用科學思考與探究的習慣（ah）等態度。 n  需用材料和器材 離心管（50 mL） 6支/組、長型透明罐（500 mL） 6罐/組、豐年果糖（500 g） 1罐、檸檬汁（250 mL） 1罐、圓柱冰塊（600 g） 1包、蝶豆花（50 g） 1包、蝶豆花水（蝶豆花浸泡於熱水中），如圖一所示。 圖一：「蝶豆花漸層變色飲料」所需材料 n  教師化學示範 一、  示範前準備 教師於課前事先自製一瓶成功的「蝶豆花漸層變色飲料」（視為坊間販賣的飲料），其製作流程如下：先在500 mL的長型透明罐內倒入果糖，再倒入檸檬汁，其總量不超過瓶身的1/5，搖晃均勻後，加入冰塊至瓶口，再緩緩倒入蝶豆花水於冰塊縫隙中，最後完成「蝶豆花漸層變色飲料」，如圖二左所示。 二、  教師示範 教師說明目前市面上流行新的飲品「蝶豆花漸層變色飲料」，材料有果糖、檸檬汁、冰塊與蝶豆花水，該如何做出色彩繽紛的漸層變色飲料呢？教師現場製作一瓶失敗的「蝶豆花漸層變色飲料」，使瓶內無產生漸層變色，其製作流程如下：先在500 mL的長型透明罐內倒入蝶豆花水後，再依序倒入檸檬汁、果糖與冰塊，最後完成「蝶豆花變色飲料」，如圖二右所示。   圖二：成功的（左），失敗的（右）配製的「蝶豆花漸層變色飲料」 n  學生科學探究 一、  引起動機 教師將課前準備的「蝶豆花漸層變色飲料」與故意錯誤示範的飲料，讓學生做兩者的比較，如圖三所示。學生進一步思考蝶豆花飲料漸層多色的原因，了解「蝶豆花水原來顏色是藍色，遇酸偏紅紫色，遇鹼偏綠色，分別在酸性、中性、鹼性會有三種顏色的變化，是一種酸鹼指示劑。」透過蝶豆花水的酸鹼變色，製造出漸層多色的飲料。 圖三：失敗的（左）與成功的（右）的「蝶豆花漸層變色飲料」 二、  探討影響漸層變色飲料的因素 學生以小組合作方式，利用便利貼討論哪些因素可能會影響漸層變色，並進行分類。完成後請學生上台發表，發表後教師引導台下同學提出質疑，如：寫「冰塊」指的是有無碎冰塊或碎冰塊量？最後教師統整與回饋「影響漸層變色的因素」，如冰塊、糖量、檸檬汁濃度、蝶豆花濃度、瓶身高度、倒入方式與加入順序等，如圖四所示。 圖四：各組學生提出後全班歸類，教師統整可能影響「蝶豆花漸層變色飲料」的因素 三、  實驗設計 […]

化學示範起始探究與實作：快速製造肥皂的教師示範和學生實作   賴愉方1、施麗姍1、楊凌宜2、楊水平1,* 1國立彰化師範大學化學系 2臺南市立歸仁國民中學*yangsp@cc.ncue.edu.tw n  前言 根據十二年國教自然科學領域課程綱要，在國中學習階段提到主題「物質的反應、平衡及製造（J）」之次主題「有機化合物的性質、製備及反應（Jf）」，其學習內容明確地列出「Jf-IV-3酯化與皂化反應」，且在學習內容說明提到「3-1 以示範實驗或實作方式進行酯化與皂化反應。並實際體驗酯類的特殊氣味及肥皂的清潔能力。」。此外，在國中學習階段提到該主題的次主題「化學反應速率與平衡（Je）」，其學習內容明確地列出「Je-IV-1實驗認識化學反應速率及影響反應速率的因素，例如：本性、溫度、濃度、接觸面積及催化劑。」本文作者設計一套不同於九年一貫課程綱要在國中理化課本裡的熱製法製造肥皂，而改為冷製法使用寶特瓶快速地製造肥皂，此設計不僅能夠從實驗中學習到皂化反應及其反應式，也能學到影響反應速率的因素，尤其是影響異相溶液反應速率的因素。 九年一貫課程綱要國中理化教科書編輯使用熱製法來製造肥皂，此方法使用酒精且需要加熱，不但消耗藥品而且浪費能源，危險性高且無法達到環境保護的需求。本實驗設計皂化反應的構想：使用冷製法來製造肥皂，使用的藥品只有氫氧化鈉和油酯，不需要添加酒精也不需要加熱。再者，依據不同的油酯具有不同的皂化值，學生在網際網路上可以找到皂化價計算器，藉由計算器來查知使用油脂、氫氧化鈉和水的重量。透過計算器的皂化值，有利於學生學習肥皂的相關科學概念和原理。 n  化學示範實驗 一、  觀看示範實驗影片 影片網址：快速製造肥皂，https://youtu.be/fqERZgcgcVg。 二、  示範藥品與器材 橄欖油 200克、大豆沙拉油 200.克、氫氧化鈉 26克、蒸餾水 58.2毫升、玻璃杯或燒杯（100毫升） 3個、冰塊 若干（或可無）、玻棒 1支、溫度計（100℃） 1支、寶特瓶（600毫升） 2個、食用色素 1盒（或可無）、香精 若干瓶（或可無）、模具 1個（廢棄的塑膠盒亦可）、保鮮膜 1卷、實驗衣 1件、手套 1副、護目鏡 1副，如圖一所示。 圖一：教師示範所需器材和藥品 三、  事前準備 (一)   查詢皂化值和配方 本示範實驗是利用橄欖油來製造肥皂，根據網際網路的製造肥皂計算器得知（見下面的超連結），橄欖油的皂化值（皂化價）為0.134 g NaOH / Olive oil g。 l   手工皂配方計算表 Helen’s Aromatherapy Lye calculator，https://bit.ly/36GdvgR。 l   Lye Calculator […]

化學示範起始探究與實作：流血電影特效與勒沙特列原理   陳芷誼1、蔡欣展2、楊水平1,* 1國立彰化師範大學化學系2彰化縣立鹿江國際中小學*yangsp@cc.ncue.edu.tw 前言 本示範實驗主題為「流血電影特效與勒沙特列原理」，關於化學平衡和勒沙特列原理的學習內容，在12年國教課綱中編列於自然科學領域綱要的國民中學學習階段之主題「物質的結構與功能（C）」之次主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，其學習內容有「Je-Ⅳ-2 可逆反應」；以及主題「物質的反應、平衡及製造」之次主題「化學反應速率與平衡」，其學習內容有「Je-Ⅳ-3 化學平衡及溫度、濃度如何影響化學平衡的因素」。在新課綱中，關於勒沙特列原理，編列於普通型高級中等學校化學加深加廣選修課程的主題「物質的反應、平衡及製造（J）」之次主題「化學反應速率與平衡（Je）」，其學習內容有「CJe-Va-6 勒沙特列原理」。 本示範實驗的設計是融入常見於電影和電視的流血特效在課堂上，教師創造歧異事件（discrepant event），使學生的直覺經驗發生衝突，以引起學生學習的動機，進而增強他們對化學平衡和勒沙特列原理的內容知識感到興趣，並以師生互動討論的方式進行示範教學。本示範實驗和學生實作都是藉由硫氰酸鉀與氯化鐵反應，形成紅棕色的硫氰酸鐵離子作為探討化學平衡移動和勒沙特列原理的關鍵物質。在化學示範方面有：錯合物的形成以及添加物對化學平衡的影響，在學生實作方面有：濃度、溫度和添加物對化學平衡的影響。其中，溫度和部分添加物對硫氰酸鐵離子化學平衡的移動為作者所構思並試作結果效果明顯。  教師化學示範 一、  觀賞示範影片 影片網址：流血電影特效與勒沙特列原理，https://youtu.be/wwEjSJbRRqw。 二、  藥品和器材 示範實驗需用：硫氰酸鉀（Potassium thiocyanate）1瓶、碳酸鈉（Sodium carbonate）1瓶、氯化鐵（Iron(III) chloride）1瓶、棉花棒1隻、塑膠刀1隻、燒杯若干、如圖一所示。 圖一：示範實驗用藥品與器材。 解說實驗需用：硫氰酸鉀（Potassium thiocyanate）1瓶、碳酸鈉（Sodium carbonate）1瓶、氯化鐵（Iron(III) chloride）1瓶、氯化鈉（Sodium Chloride）1瓶、燒杯（500mL）2個、燒杯（100 mL）6個、錐形瓶（125 mL或250 mL）5個、玻棒1支、滴管5支，如圖二所示。 圖二：解說實驗需用藥品與器材 三、  事前準備 1.    配製硫氰酸鉀溶液：取一小匙的藥品，溶解在500 mL的水中。 2.    配製飽和碳酸鈉溶液：取一小匙的藥品，溶解在100 mL的水中，有沈澱出現。 3.    配製氯化鐵溶液：取一小匙的藥品，溶解在100 mL的水中。 4.    配製硫氰酸鐵離子溶液：取300 mL鐵氰酸鉀溶液，逐滴地滴入氯化鐵溶液直到呈現橘色為止。 四、  現場示範：錯合物的形成及添加物對化學平衡的影響 (一) 創造歧異事件 1.   攜帶事前配製好的硫氰酸鉀溶液、氯化鐵溶液、飽和碳酸鈉水溶液、塑膠刀、棉花棒、至教室。 2.   在示範前，教師先在手掌上偷偷地塗抹硫氰酸鉀溶液，並且悄悄地塑膠刀沾取氯化鐵溶液。 3.   在示範時，教師向學生說等一下要使用塑膠刀切下手掌，如圖三所示，請學生預測會發生什麼變化。 […]

化學示範起始探究與實作： 漂亮結晶的教師示範和學生實作 顧展兆1、楊水平2,* 1國立彰化師範大學科學教育研究所 2國立彰化師範大學化學系 *yangsp@cc.ncue.edu.tw n  前言 關於混合物的分離，在「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中，第四學習階段提到主題「物質的結構與功能（C）」和次主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，以及學習內容「Ca-Ⅳ-1 實驗分離混合物，例如：結晶法、過濾法及簡易濾紙色層分析法。」。再者，第五學習階段提到主題「物質的結構與功能（C）」和副主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，以及學習內容「CCa-Ⅴc-1混合物的分離過程與純化方法：蒸餾、萃取、色層分析、硬水軟化及海水純化等。」 近年來，臺灣中小學科學教師和學生風靡天氣瓶，其原理主要是樟腦在水與乙醇、硝酸鉀及氯化銨混合溶液內的溶解度會隨著溫度變化。當溫度降低時，樟腦析出羽毛狀的結晶，其結晶形狀實在引人入勝；當溫度升高時，樟腦的結晶溶解。本文作者設計混合物分離方法之一—結晶法—的教材，分為兩階段：(一)教師示範實驗，(二)學生實作實驗。在教師示範方面，規劃影響溶解度的兩項因素：溶劑減少和溫度下降促使晶體析出。(1)前者是使用吹風機快速帶走水分，促使硫酸鎂溶液在大塊玻璃片上快速析出美麗的結晶；和(2)後者是溫度下降促使碘化鉛晶體析出，猶如飄下著「黃金雨」。在學生實作方面，規劃四項結晶方法：(1)硫酸鎂溶液溶劑減少促使結晶析出，製作「窗戶上的雪花」；(2)尿素溶液溫度下降促使結晶析出，觀看尿素美麗針狀結晶的過程；(3)添加晶種到尿素過溶液中促使尿素快速結晶；(4)以溶劑對促使硫酸鎂晶體析出，製作「瓶中生環」；以及一項學生實作的純化苯甲酸的問題解決。本教材的設計重點是藉由教師示範和學生實作，讓學生瞭解結晶法的原理，並欣賞科學之美。 n  教師示範一：溶劑減少促使硫酸鎂結晶 一、  觀看示範影片 影片網址：溶劑減少使硫酸鎂結晶，https://youtu.be/yACeoBZVug0。 二、  事前準備 (一) 材料藥品與器材 大片玻璃（30 cm × 30 cm） 1片、電熱板 1台、燒杯（100 mL） 1個、電子天平 1台、廚房量匙 1組、七水合硫酸鎂（Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO4ž7H2O） 60克、清潔劑 1瓶、衛生紙 3張、吹風機 1台、刷子（小型） 1支。 圖一：所需器材與藥品 (二) 製備硫酸鎂溶液 1.  稱取60克七水合硫酸鎂和量取40 mL蒸餾水，放在燒杯中混合均勻，用電熱板加熱，如圖二左所示。〘或用廚房量匙取得硫酸鎂和蒸餾水，以3：2的比例混合均勻。〙 2.  在完全溶解後，立即停止加熱，靜置冷卻，備用，如圖二右所示。〘燒杯可移到桌面，靜置快速冷卻。〙    圖二：七水合硫酸鎂和水混合（左）；加熱促進溶解（右） 三、  示範過程 1.  用衛生紙沾少許的清潔劑，在乾淨的玻璃上均勻地塗抹一層薄薄的清潔劑，如圖三左所示。〘稍微用力塗抹清潔劑，使之形成薄層。〙 2.  用刷子吸取適量的硫酸鎂溶液，均勻地塗抹於這片玻璃上，如圖三右所示。 […]

「高瞻教師專業社群發展」專題導讀 王嘉瑜 國立臺灣科技大學 數位學習與教育研究所暨師培中心 chiayuwang@mail.ntust.edu.tw 2006年，科技部（當時稱國科會）推動高瞻計畫，直接補助高中職學校與大學院校共同進行課程研究，希望透過高中職學校研發前瞻領域科學與科技課程、提供學生探究的學習情境，以引發高中職生對科技的興趣和培養科學探究能力，進而提升高中職科學與科技教育的品質（羅珮華，2011）。有別於由專家主導的課程研究，高瞻計畫強調「由下而上」，由高中職團隊提出計畫申請與執行，賦予高中職教師「課程研究者」的角色，提供教師專業成長的動能。 我在研究所開設「科學教師專業成長研究」多年，因為參與國立苗栗農工的高瞻計畫，看到科學探究教學和教師專業成長模式等理論，落實深根於教學現場。我也得以近距離地看到，由於參與高瞻，一群老師如何在校內推動一場由下而上、草根性的改革，這些改變如：科學教師的角色從課程消費者轉變為課程開發者，除了授課者之外，還多了課程研究者和計畫執行者的身分，我也看到老師們的學科教學知識豐富了，教學信念改變了也更堅定，連帶也看到學生能力的提升，令我非常印象深刻。 學校要依各校本有特色發展自訂科學課程或專題研究（製作）課程等，皆會面臨：沒有標準教科書和課綱內容可依循、需要資金、資源、和學科專家及課程專家的支持等挑戰，且教師須自行編寫教材和發展評量工具，負擔頗大。苗栗農工高瞻計畫教師團隊的特色在於：他們了解自己的學區、學校與學生特性，能開拓、串聯和運用資源與人脈，也善於團隊經營而能發揮社群的力量，最終甩開傳統地區性技術型高中的舊形象，展現自己獨特的亮點。 然而如同專題系列文章中提到的，課程和教學的變革成功，需仰賴團隊教師能分析和掌握諸多要素，並克服許多困難。本期專題特別邀請苗栗農工高瞻團隊的核心成員，分享他們於執行計畫、以及發展和實施新興科技探究課程和科學閱讀素養課程等校本課程的經驗。各篇的作者們在文中皆無私地分享他們所掌握的成功要素、也說明曾遭遇過的困難以及嘗試解決問題的歷程與策略，我衷心希望能夠透過他們的撰文分享，吸引和協助更多的科學教師專業社群投入課程研究並進行教學改變。以下說明本期專題各篇的內容與特色： 第一篇「苗栗農工高瞻計畫學習社群緣起」，說明團隊教師如何分析並依據學區、學校、教師和學生的特性，思考如何發揮既有的特色和長處，很有巧思地量身打造出兩期共7年，具有特色、高度可執行性、以及可直接落實於教學現場的計劃藍圖。相當值得有意申請科技部或教育部團隊計劃的老師或學校借鏡、參考。 第二篇「發展新興科技生質能源學校本位課程之歷程」和第三篇「搭建真實的科學舞台──發展科學閱讀素養課程」，則是介紹苗栗農工在執行高瞻計畫第一期和第二期期間所開發的一系列特色校本課程。文中除了說明系列課程背後的理念、內容單元架構和使用方式，供有興趣採用的老師參考；作者們也分享了教師團隊於課程發展過程中的設計考量、開發流程、遭遇的困難和解決方法。想自行開發科學特色課程或校本課程的教師或團隊，可參考文章所分享的經驗，思考課程設計的要素和課程發展與實行時的問題解決關鍵。 跨校社群的經營和經驗移轉，是執行高瞻計畫最具挑戰的環節之一。苗栗農工的跨校教學專業社群經營相當成功，第四篇「建立跨校教師課程開發社群」即說明苗栗農工與友校為期三年的跨校經驗移轉過程，其中特別分享跨校社群的經驗移轉項目和內容、以及移轉進行的方式與目的，希望能鼓勵成立更多校內跨科別或跨校經驗分享的專業學習社群。 資源再多、再用力鼓吹，仍需要教師們動起來，願意在教學現場做出改變！第五篇「高瞻經驗的自我省思與蛻變」即是由最初苗栗農工高瞻計畫的發起人，與團隊成員一起，回顧和說明苗栗農工執行高瞻計畫兩期共7年的時間，為教師團隊所帶來的教學專業改變、以及學生成長和學校之改變，希望能提供讀者們動力和信心。 l   參考資料 羅珮華（2011）。「高」聲遠播「瞻」向未來成果推廣與評估計畫—子計畫二：飛揚全國─優良高瞻計畫成果推廣。行政院國家科學委員 會專題研究成果報告（編號：NSC 99-2514-S-003-004-），未出版。取自http://rportal.lib.ntnu.edu.tw/bitstream/20.500.12235/42723/1/ntnulib_tp_C0701_04_077.pdf

高瞻教師專業社群發展：我們組了一個高瞻團隊─苗栗農工高瞻計畫學習社群緣起 鍾武龍 國立苗栗高級農工職業學校 wulung5432e@yahoo.com.tw 回想起來，從開始投入高瞻計畫至今，已經是13年前的事情了。時光荏苒，當初這群熱血執行高瞻計畫的教師年紀不到40歲，現在則年紀已將近50歲。那是一段充滿理想與抱負的美好時代，現在想起仍然熱血沸騰、意猶未盡，在落筆之際，許多畫面又重回眼簾，歷歷在目。 2007年底，面臨教育現場力求改革的呼聲，苗栗農工也思索要如何轉型，才能獲得家長及學生的青睞，而就在此時契機出現，當時擔任實驗研究組組長的林孟郁老師得知當時仍稱為國科會的科技部正在推動高中職申請「高瞻計畫」，而計劃徵求書中「推展學校教師研發創新課程」、「引發高中生對科技的好奇心和興趣」以及「培養高中生能主動探索新興科技發展」等關鍵字吸引了他的目光，倘若本校能申請到此計畫，對於校內教學的創新（例如融入新興科技議題或啟發學生多元思考與批判能力）、設備資源的挹注、師生研究風氣的提升等方面，皆會帶來翻轉的機會。孟郁老師認為，以苗農擁有12個科別、6種類群、200餘位教職員工的規模，絕對有機會可以試試看。抱持著「做，就對了！」的信念，他開始尋找一群志同道合的老師，展開了一趟為期7年的高瞻計畫和科學教育奇妙之旅。 苗栗農工是一所擁有76年悠久歷史的傳統區域型高職，學生大多來自傳統的苗栗客家子弟，孩子們入學的程度不高（PR值約30-50），老師們也就安穩扮演著傳統「傳道、授業、解惑」者的角色，至於「探究式教學」、「合作學習」等名詞可能曾在學校被提起，但始終無法真正落實。直至2007年左右，學校面臨少子化、生源減少的威脅，也面臨了不得不轉型的危機。但危機就是轉機，檢視本校擁有的科系類別及人力資源，包括農業群（畜產保健科、森林科、園藝科及農場經營科）、食品群（食品加工科）、家政群（家政科）、化工群（化工科）、機械群（機械科、板金科、生物產業機電科）、電機群（電機科、電機空調科）以及國文、英文、數學共同科等領域之教師，我們發現苗農這所「傳統」農工學校也可以「得天獨厚」，於是高瞻團隊成立了。我們體認到善用學校自身資源和打團體戰，絕對是致勝的關鍵。匯集了熱情的專業師資後，校長也完全授權，給予本團隊高度的自主性。有了學校行政端的適時支援、活化行政體系效能、並尋求充沛的外部資源（產、官、學的跨界合作）後，在天時、地利、人和的條件之下，我們的高瞻團隊已充分掌握了教師專業社群運作與經營的成功要素。 第一期四年計畫（2007年至2010）我們以「生質能新興科技課程發展與教學實驗計畫」為主題，共包含三個子計畫，如表1所呈現。團隊以「培育未來科技人才」為目標，課程主題鎖定在提升學生探究能力和科學素養，利用本校跨科、跨領域豐沛的資源研發生質能源課程；教學則採用以學生為中心的探究教學法，培養學生進行探究與解決問題的能力。教師也藉由教學觀察與教學反思等方式獲得回饋，進行滾動式修正，從以「教學為主體」轉變為「學習成效導向」的教學模式，這對苗栗農工的教師和學生而言，都是一項全新的嘗試和挑戰。 表1苗栗農工高瞻計畫第一期三項子計畫之主題及課程與任務     計畫主題   課程單元／主要任務   子計畫一   l植物資源生質能系統建置   l課程發展與教學實驗研究   ê生質柴油   ê生質酒精   子計畫二   l動物及微生物資源生質能系統建置   l課程發展與教學實驗研究   ê畜產廢棄物產沼氣   ê微生物產氫   ê生質燃料電池   子計畫三   l生質能源科技課程與教學評鑑實驗研究   ê輔導課程發展   ê課程評鑑   （資料來源：作者自行整理） 團隊教師多以各科專業課程教師為主，但有一位英文科老師也加入，共有14位成員，分為「行政服務」、「課程研發」及「課程評鑑」三大任務，依據各教師的專長分工。在計畫初期每一位成員都能清楚明瞭自己的任務角色，讓計畫更見效率。 由於高瞻計畫第一期要求課程研發需符合「新興科技」與「主動探究」二大主軸，挑戰教師須具備研發實驗和操作教具的能力，教具之設計也需具備多樣操縱變因，且要讓學生在操作上擁有更高的自主性，才能符合科學探究的精神。此外還要兼顧實驗需求和製作成本低廉以利推廣等原則，因此，本計劃教師在課程發展上優先以教具開發為起點。執行高瞻計畫第一期期間，除了獲得國科會科教處最高榮譽的「評審團獎」及「特色獎」、「創新獎」、「課程評鑑獎」共4項大獎的肯定外，也成為全國高瞻計畫的「亮點學校」。 但最重要的是師生們多了不同的教學景緻，例如我們在全校一年級推動校定課程─專題導論，並配合該課程舉辦「尋找下一個達文西」科學專題競賽，要求學生撰寫小論文等，教師也透過教案開發，讓學生藉由實際操作看見了生質能源的未來性；校際與國際交流的機會也共同打開師生的眼界，感受到科學的世界因此不同。由於高瞻計畫第一期的成果給予我們很大的信心和成就感，於是苗栗農工更有勇氣繼續邁入高瞻計畫第二期。 高瞻計畫第二期（2011-2014）三年期間，我們以（一）高瞻經驗移轉與課程推廣、（二）生質能源新課程開發與舊課程精緻化 兩大主題為發展重點。此期計畫共有16位成員。與一期不同的是，除了延攬第一期具備有理工背景的教師成員之外，更加入了2位國文老師以及1位輔導老師和1位英文教師，共同開發一門新的科學閱讀素養課程。 配合高瞻計畫第二期的徵求重點，本期計畫的內容包含建立跨校教師專業學習社群，將本校的高瞻計畫執行經驗轉移給其他非參與第一期高瞻計畫之學校，並在校內建置教學資源中心辦理各項校際學術交流活動。我們亦完成一套完整的科學閱讀素養課程和精緻化既有的生質能源課程，供給有興趣的學校使用，達區域資源共享之目標。生質能新興科技課程方面，我們亦開發「藻類生質能」與「微生物燃料電池」兩項新課程，同步協助合作學校開發該校可應用探究教學精神之新興科技課程，減少友校高瞻團隊執行計畫的摸索期與不安，達成共好之境界。計畫第二期工作項目整理如表2。 表2苗栗農工高瞻計畫第二期兩項子計畫之主題及課程與任務     […]

高瞻教師專業社群發展：發展新興科技生質能源學校本位課程之歷程 陳志魁1、林唯潁2 國立苗栗高級農工職業學校 1skueir@gmail.com 2wiilin0619@gmail.com        選擇「生質能源」作為苗栗農工的高瞻計畫主題，主要是因為考量學校位處苗栗農業大縣及「農工」特色的屬性。申請的高瞻計畫主題須符合「新興科技」，當時尋求替代能源議正方興未艾，生質能源開發正具有發展潛力，而且苗栗農工具有豐富農業及工業的相關資源，生質能源材料生產屬農科範疇，能源轉化屬工科範疇，不但能整合學校教學資源，亦能發揮教師們的專長。於是，在時任實驗研究組的林孟郁組長召集下，前圖書館主任陳有富老師、園藝科廖麗雅主任等參與討論的老師們共同訂定了「生質能源」為計畫發展的大方向。     主題確定之後，孟郁組長開始招募有意願的夥伴加入計畫。當時單純憑藉一股熱忱組成的團隊，無論對「生質能源」或「課程開發」都是一知半解。生質能課程發展歷程歷時6年共三個階段：最初階段教師只能複製教授提供的知識，現學現賣地執行我們自以為是的探究教學；第二階段在實施一回合的課程後，教師們反思檢討並吸收融會專業知識，考量教學現場以及苗農學生的需求，設計出學校本位的教具、教案與教學活動；第三階段為循環教學後再次的精修，使其更符合引導式探究教學。開發團隊從最初的試誤摸索，到後來遵循專家學者帶領，穩定的按部就班發展，最後完成6套生質能源課程，包含完整的教材、教案、教具、實驗操作示範光碟與評量工具，其中的經歷與體驗深具傳承與反思的意義。  跨科整合的課程發展團隊，建立學校本位特色課程     生質能源課程開發的過程並沒有想像中順利。參與的教師雖然各個學有專精，對於教學都有一定程度的經驗與各自秉持的理念，但對於新課程的開發，大家都是新手，沒有篤定的流程與具公信力的做法，只能模糊地想到什麼就做什麼，且戰且走。 計畫最初較明確的任務，在於各課程主題的制定。除了各種常見的生質能源外，還需要融入燃料與能源之間轉換的方式，才能完整呈現能源課題。我們制訂了以下6個課程主題: 生質酒精、畜產廢棄物產沼氣、微生物產氫、生質柴油、藻類生質能、微生物燃料電池，同時根據校內各類科的特性、校內資源、教師專長，以及盡量讓全校各科參與的前提下，分配每個課程給各科教師負責開發和教授，於是苗農跨科模式的課程發展團隊正式啟動。 苗栗農工有畜產保健科，實習牧場動物所排放之糞尿廢棄物經厭氣發酵所產出的沼氣可用以發電，由筆者（陳志魁）發展「畜產廢棄物產沼氣」課程；加工科可利用食品發酵產酒精，並有微生物養殖的專長，於是由謝文斌老師發展「生質酒精」課程，以及劉碧雲老師負責「微生物燃料電池」；電機科擅長能源轉換，由邱宇捷老師發展「燃料電池」課程；化工科教師熟悉化學製程方式，由羅維真老師發展「生質柴油」及「藻類生質能」課程；將有機廢棄物透過微生物分解轉化可產生潔淨能源「氫」，由生物專長的筆者（林唯潁）發展「微生物產氫」課程。苗栗農工開發之生質能源課程內容簡述如表1。 表1、苗栗農工開發之生質能源課程內容簡述 課程名稱 內容簡述 生質 酒精 以糖質或澱粉質為原料，利用微生物發酵的方式產生酒精，自組酒精蒸餾設備完成生質酒精純化，並配合燃料電池的運用，將酒精化學能轉換成電能。 畜產廢棄物產沼氣 藉由畜產廢棄物的厭氧發酵，產生沼氣並加以收集，並配合燃料電池的運用，實際將沼氣轉換成電能。 微生物產氫 藉由厭氧產氫菌的採集與發酵培養，收集生成的氫氣並加以驗證，再藉由氫燃料電池將氫氣轉換成電能。 生質柴油 以動、植物油或廢食用油（三酸甘油酯） 為原料，利用鹼催化的方式產生生質柴油，配合柴油發電機的使用，實際將生質柴油轉換成電能。 藻類 生質能 藉由操作藻類活化、主培養、架設藻類生質能實驗模組、紀錄吸光度及pH值變化等實驗流程，建構學生對藻類生質能的知能。 微生物燃料電池 藉由架設微生物燃料電池、自由菌種培養、紀錄並計算產電量、轉換培養基（如廢水）等操作流程，來建構微生物燃料電池的知能。 計畫初期教師們擘劃了理想的藍圖，規劃學生體驗從原料生產到能源製造的完整歷程。園藝科從種子開始培育，在學校種植了一片向日葵田，歷經開花、收種、榨油；森林科彭宏源主任研究油桐花，主任帶著學生從油桐開花時節與雌雄花同株異株的田野調查做起，從種植管理或基礎的生物學調查，到收取葵花子或油桐種子榨油的經濟應用，儼然是森林科及園藝科學生最佳的本位課程。後續與生質能源課程相結合時，可以葵花油或油桐子油做為原料，結合化工轉酯化技術成生質柴油，再以柴油發電機轉換成電力探討能源轉換率。接續性的課程除了切中計畫主題外，更是跨科學習的好題材。 然而在不影響現有課程的情況下，實際能實施生質能源課程的時數實在有限，前述由源頭取得原料的課程設計難以施行，團隊得進一步思索課程的取捨與更具可能性的執行方式。最後團隊決定以每週2小時的聯課時間，對全校招募對生質能源課程有興趣的同學，以社團的形式施行試驗教學，同時對開發的課程進行初步評鑑。每個主題課程設計4週共8小時的活動，而必要的連續性實驗觀察紀錄則利用放學或下時間額外進行。6種課程在社團分成A、B兩班的情況下，以上下學期互換的方式進行。我們希望在盡量不影響學生常規課程的情況下，意圖讓學校裡最多科系的學生，接觸最完整的生質能源課程。達成這個共識後，所有的課程也朝著同樣的目標發展與設計。 與大學端密切合作的專家諮詢，成為課程發展與教師成長的最大助力      課程走向決定後，教師們便分頭進行自己的課程開發。高瞻計畫執行過程中有「專家諮詢」的環節，讓高中職教師們可向大學系所、研究中心的教授專家們進行課程諮詢。本校課程發展子計畫主持人為交通大學生化所曾慶平教授及教育所的王嘉瑜教授（現任國立臺灣科技大學數位學習與教育所）共同協助。本團隊子計畫教師們遍尋研究生質能源相關大學及研究單位，可貴的是，無論是大學系所端教授還是研究單位的專家學者們，皆無私相助、知無不言，使團隊教師們獲益良多。     以筆者二人的專家諮詢經驗為例，「畜產廢棄物產沼氣」課程是向財團法人農業科技研究院動物科技研究所蘇忠楨博士（現任國立臺灣大學動物科學技術學系）請教。筆者拜訪時，蘇老師帶著我們觀摩他的研究設施，甚至無私地告訴我們，其實驗器具的設計理念，可無償提供給計畫使用。在校內建置完成後，教授還親自到學校來指導，審視實驗器材的組裝及操作過程有沒有問題。「微生物產氫」課程則就教於國立成功大學化學工程學系張嘉修教授。張嘉修教授是研發生質能專家，對藻類生質能及微生物產氫等研究有嚴謹的實驗支持，實驗室中各種人才都有，對我們所諮詢的問題，實驗器具、步驟都悉心解說。張教授甚至曾到校演說，傾囊相授。專家諮詢讓教師在專業知識、實驗流程及教具的研發，都得到寶貴的協助。 鎖定高職實作特長，著重實驗教具模組開發      雖然專家諮詢有如神助，但大量精深的學科知識需要教師們消化後再重組生成適合高職的內容。大學端著重的學術研究導向、給予精深的理論知識、嚴格的實驗條件與嚴謹的操作技術，實在不適合在高職的課堂操作。所幸我們在諮詢之初，已確立將課程的實施模式與課程重點鎖定於：強調實驗操作、課程從做中學、而課程開發則從研發教具入手，因此諮詢重點便多放在實驗操作的學習與器材設備的轉移。 苗栗農工高瞻計畫申請通過時，慢同期一年。當時申請計畫的多是明星高中，其中普通高中為數最多，他校又已起跑一年，如果遵循其他高中友校由學科理論為起點，專注書面教材的模式，本校似乎毫無競爭力。如何讓苗栗農工所發展的課程具有校本特色？讓團隊教師傷透腦筋。大家討論起苗栗農工的優勢，決定回到學校本位思考，苗栗農工是所職業學校，重視實務操作，著重課程與產業的連結。技職的學生多對抽象的理論較無耐心，但能動手實作的課程卻很能引發他們學習的動機。於是團隊決定拋開傳統以大量講述書面教材為開頭的課程設計，在課程一開始就直接進行實驗操作。結果顯示，這樣的教學設計實施於高職學生成效良好，而全套生質能源課程教具模組的開發（如圖1），也成了苗栗農工計畫成果的最大亮點。 生質酒精教學示範模組                […]

高瞻教師專業社群發展：搭建真實的科學舞台──發展科學閱讀素養課程 莫素娟1、羅瑞美2 國立苗栗高級農工職業學校 m72912@gmail.com1 teresalo0327@gmail.com2    n   跨科教師社群組成的源起 觀賽帶來的反思 加入科學閱讀素養課程開發，是許多因緣際會。筆者（莫素娟）為國文教師，時任校刊指導教師，規劃校刊內容時，欣聞本校高瞻團隊成果豐碩，獲天下雜誌採訪。學校有亮點，校刊社怎能輕易放過！筆者立刻與高瞻計畫負責人林孟郁老師約好採訪，請他為全校師生介紹高瞻計畫的內容。 孟郁老師欣然接受筆者的約訪，並邀請筆者擔任「達文西科學專題競賽」的評審。達文西競賽是專為高一學生所設立的科學小論文比賽。本校在高一的校定選修課程中開設了「專題導論」，作為二年級專題製作的前導科目。學生在一年的學習後，可以提出作品參與達文西小論文競賽。競賽分成「紙本投稿」與「簡報演示」兩部分。在達文西競賽的現場，多數的參賽者都能侃侃而談，口說發表的能力令筆者驚豔。 這場比賽讓筆者反思許多，達文西競賽提供成熟的比賽機制，讓高一同學學習小論文的架構，也有同台競演的舞台，學生的能力成長有目共睹。反觀應當培養學生聽、說、讀、寫能力的國文課程，尚是以教師講述的單向教學為多。我自省：是我們的學生真的能力不夠？還是教育者未提供給學生發揮潛力的舞台？一場觀賽，燃起了筆者改良國文課程的念頭，也成為筆者投入高瞻團隊，進一步研究新興教法，並與教師們共同研究科學閱讀素養課程的契機。 尋求跨領域的融合 筆者（羅瑞美）最早是想多了解一些專業科目的內容，尋求英文和專業科目的跨領域火花。我心想，若認識各科的學習內容，就能進一步設計出更貼近學生的英文課程。抱著想了解更多科學課程的初衷，我成為了科學閱讀素養課程的夥伴。 n   科學閱讀素養課程開發歷程 科學閱讀素養課程的開發，起因於高瞻一期生質能課程的反思延伸。 高瞻一期期間，本校在校內推廣生質能新興科技課程，用引導式探究教學改變傳統課室，以學生為中心的學習機會比例增加。教師在教學過程中發現兩個現象：其一，生質能課程首重實驗，而學生對於實驗操作的起點能力不一。其二，課程內容探索新知，學生需收集資料、大量閱讀、過濾資料、對資料進行科學性思考，進而統整發表等科學聽、說、讀、寫能力，而教師發現學生的科學聽、說、讀、寫能力有待提升。若能提升學生的相關能力，則能進一步促進以生質能為主題的科學學習。因此高瞻二期課程發展的方向，除了精修一期的生質能課程、希望能使課程更符合探究式教學、增進學生實驗能力之外，教師們也希望能開發「科學閱讀素養」課程，增進學生的科學聽、說、讀、寫能力，作為生質能課程的基礎。於是，重視科學過程技能的「生質能課程」，與重視科學聽、說、讀、寫能力的「科學閱讀素養課程」便成了苗農高瞻二期的主要發展重點。 發展課程時，團隊在台師大科教中心李哲迪老師、以及當時任職於交通大學的王嘉瑜老師帶領下，參照了國際性的科學素養評量架構及相關研究，決定採用國際學生能力評估計劃（Programme for International Student Assessment,PISA）的科學素養能力指標及評量模式。課程發展的過程則採用了《重理解的課程設計》（賴麗珍譯，2008）所介紹的「逆向設計」。下文將分別就建構課程能力指標、決定評量方式及設計課程內容三大部分敘述。 建構課程能力指標 教師們希望科學閱讀素養課程能作為生質能課程的基礎，培養學生的科學基礎能力。前者預定在高一教授，後者預定在高二教授。我們思考了：重視實驗的生質能課程和重視科學聽、說、讀、寫能力的科學閱讀素養課程，是分開發展呢？還是有可能將兩項課程整併在同一套課程結構中？此外，我們也考慮到：兩個課程參與的教師完全不同，生質能課程以科學教師為主，科學閱讀素養課程則除了科學教師外，還加入語文科教師，教師們對課程設計的理解程度不一。團隊利用工作坊的方式，讓兩項課程的教師們開始了漫長的討論。 建構課程能力指標真是一場大工程。對一個新興課程的內容與教法，教師們各有想像，目標也不盡相同，在工作坊中，我們對課程的目標各抒己見，進行討論。透過討論，逐漸釐清爭論之處，實際聚焦在適合本校學生且可執行的指標上，進而訂出執行的先後順序，也藉此形成團隊共識。 其次，我們參考國際科學評量架構後，認為PISA科學素養的架構十分符合我們的需求。PISA 2009科學素養的定義如下：「能運用科學知識來辨識科學問題、獲得新知、解釋科學現象、並形成證據導向的結論；能理解科學特徵是一種人類知識探索的型態；能覺察科學與科技來形塑周遭物質、知識以及文化的環境；且成為一個具有意願投入科學相關議題、具有科學概念、及具反思性的公民（臺灣 PISA 國家研究中心，2011）。」從敘述中可見PISA鎖定的科學素養是運用科學知識和科學能力獲得新知、進行科學反思。其中科學能力包含辨識科學議題、解釋科學現象、運用科學證據三項。這三項科學能力向度正符合團隊教師們的期待，希望學生能從生活中辨識科學議題，並懂得利用科學方式求證。教師們討論後認為，生質能課程重視透過實驗設計對新興議題進行研究，希望加入「設計科學研究」的能力。又考量學生程度，教師希望能從閱讀著手，提升學生科學閱讀能力。我們另參酌PISA閱讀素養，將「科學閱讀能力」獨立成為一項。取經PISA科學素養評量再加上教學現場的考量，整理修訂成了適合本校學生的能力指標（如表1）。 表1  苗栗農工高瞻計畫科學素養能力指標 本校的科學素養能力指標分為：科學閱讀能力、形成科學議題、設計科學研究、解釋科學現象、溝通與結論推廣共五項。五項指標可歸納為：科學過程技能（包括蒐集資料、形成議題、設計實驗、資料分析、形成結論等）與科學聽、說、讀、寫等能力。在教師的設想中，五項指標可配合高職專題製作系列課程實施，前兩項能力可融入高一的「專題製作導論」（校定必修，一學年2學分），做為基礎課程；後三項能力可融入高二的「專題製作」課（部定必修，一學年6學分），做為進階課程。五項能力指標可依序施行，若教師在評估學生科學能力後，欲針對部分重點能力加強，也可採單項融入課程，提供了教師授課的彈性。本校的高瞻計畫是以社團形式跨科召募學生組成高瞻實驗班，進行授課，每單元融入一項指標共8節課，基礎和進階課程皆以生質能源為主題。 我們認為，科學聽、說、讀、寫能力與科學過程技能相輔相成。科學聽、說、讀、寫不但是科學意識的起源，也是學生自學、進而深入研究的重要能力。聽、說、讀、寫向來被歸類成語文科的教授目標。但在新興科技和探究課程中，聽、說、讀、寫也是學習科學的工具。教學者在發展課程的過程中，若能意識到培養聽、說、讀、寫能力的重要，主動引導學生進行科學閱讀、討論與書寫，可事半功倍，更貼近學習科學的真實情境。 回顧這段歷程，這是團隊形成共識的重要過程。能力指標是以對學生所學能力的描述，教師必須模擬學生的思考和學習歷程，而非教學的進度。討論的過程中，我們不斷以自己對學生能力的理解，來修訂、核實能力指標的撰寫。透過文字化敘述，教師們對各項能力反覆進行討論，以求精準。對教師而言，先訂出課程能力指標有助於確立課程目標、實施順序，在發展課程內容、設計教學及評量時，即能有所依循，且前後一致。對學生而言，了解課程的能力指標，有助於學生理解課程設計，在課程進行時，能察覺自我能力，提升學習效果。透過討論，教師們也發現了群科間的差異，例如工科教師（例如機械群、電機群）發現，工科的課程不一定重視研究而重視改良與研發。發現了差異便能做出改變，我們即著手將課程指標修改成工科適用的版本。透過指標的建立，團隊教師對課程發展有了整體的概念，也讓兩個子課程適用於同一套能力指標，彼此互相關聯、銜接。 決定評量的方式 逆向設計的精神，是在構思課程活動前，先決定能提供學習證據的評量方式。 苗農的科學素養課程（含科學閱讀素養課程及生質能課程）採用的評量方式包含：模擬PISA科學素養評量（後文稱作類PISA科學試題）的量化測驗（包含前、後測)、形成性評量（例如學習單及單元測驗）、綜合評量（例如方案競賽）三種。由於形成性評量較常見，在此不特別為文說明。後文將針對我們設計的類PISA科學試題及方案競賽兩項評量方式加以說明。 高瞻計畫進行時，PISA素養評量正是方興未艾的熱門話題。但苗農的科學素養課程決定以類PISA科學試題作為評量方式有其理由。一、PISA科學素養評量的試題設計著重在應用及情境模擬，其試題反映了受試者面對真實世界挑戰時，解決問題的歷程。受試者需理解資訊、靈活運用科學知識與能力，自行建構答案，得到科學性的結論。二、其試題可以檢視科學知識、科學能力，且可量化評量，教師們認為量化測驗更有利於檢驗科學素養是否形成。三、PISA科學素養評量受測年齡為15歲，介於國三到高一之間，與本校高瞻課程學習者為高一、高二相符合。綜合以上所述，教師們選擇了類PISA科學試題題型，來開發適宜本校科學素養課程的評量工具。 教師選用PISA樣本試題或自選科學文本改編，對照能力指標，修改PISA試題或自編試題組成評量試卷。以科學素養試題為例（圖1），我們改編台灣PISA國家研究中心所公布的PISA科學樣本試題（2006）〈健康風險〉，其試題以「化學工廠附近居民呼吸出問題、舉辦公聽會」為情境，試題中羅列不同立場的科學家聲明，所設定的情境極符合台灣環境。教師們要評量「區分出文本中的不同立場」此一閱讀能力，對應本校科學素養能力指標「1. 科學閱讀能力」中的「1-2. 能使用閱讀技巧判讀文章」，於是將原題本修改成如圖1中的「問題一」。圖1中的問題二，則是選自樣本試題，以對應能力指標「2. 辨識科學議題」中的「2-1. 根據科學文章提出合理的評論和疑問」。試題改編後，尚須訂定評分標準，依照評分標準評分，即可得出科學素養的量化成績。        圖1  根據樣本試題改編的評量試題，列出對應的能力指標 重視情境的概念也影響了綜合評量的設計，教師們設計情境式方案競賽作為綜合評量。以科學閱讀素養課程的情境式方案競賽為例，這是一個在地化的真實情境，也是未來可能實行的方案，競賽內容的情境介紹文稿節錄如下文： 綠的健康城市─苗栗縣再生能源方案競賽       苗栗縣政府正積極推動由世界衛生組織(WHO) 認證的健康城市計畫，打造「健康、環保綠化、福利及人文」的「樂居山城」。       […]