以108課綱架構比較八年級自然科學教科書跨科議題內容 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部 hexaphyrins@yahoo.com.tw     12年國民教育已於108學年度正式實施。自然領綱搭配總綱的課程目標期待啟發學生科學探究的熱忱與潛能、建構科學素養、奠定持續學習科學與運用科技的基礎、培養社會關懷與守護自然之價值觀與行動力，以及為生涯發展做準備等項目（國家教育研究院，2018）。雖然國民中學七至九年級同屬於第四學習階段，生物、理化、地球科學可依照特定比例分配教學節數，不必限定在特定年級，然而因為學校排課、教師專長等因素，教科書的內容編排目前國一以生物為主，國二以理化為主，國三則為理化與地球科學搭配。     自然領綱規定自然領域學習時數為每周3節，教科書須依照生物、理化與地球科學不同比例編制，且規定教科書每學期應至少包含1個跨科單元，用以實施跨科主題整合的探究與實作學習。實務上，教科書是許多教師教學參考的重要依據，因此教科書編撰的內容與呈現方式，影響各校教師的選納與採用。本文首先探討探究與實作的內涵，說明四階段13步驟的內容，接著說明自然領綱與美國下一代科學標準（Next Generation Science Standards, NGSS）提及的跨科概念（crosscutting concepts），最後分析最新（2020年9月）國二上學期的不同版本自然教科書跨科主題單元內容，作為教師教學參考與未來單元編修建議。 n   探究與實作     自然領綱認為探究與實作的目的，在於培養學生針對物質與生命世界，發現待解決的問題，提出適切的問題解決策略，進而提出結論與精煉溝通表達的能力。關於探究與實作的實施，領綱在普通型高中增列跨科目之主題式探究與實作課程內容（國家教育研究院，2018），強化高中階段探究能力的培養。雖然其他學習階段未有相同明確的課程內容，然而領綱亦期待各個學習階段應重視並貫徹探究與實作的精神與方法，提供學生統整學習的經驗，強調跨科或跨領域間的整合。領綱同時揭示在國民中學教育階段，每學期應該包含至少一個跨科單元，藉以施行跨科主題的探究與實作學習（國家教育研究院，2018）。     探究與實作區分出探究學習內容與實作學習內容兩部分，其中探究學習內容著重在發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享，而實作內容強調對應探究學習內容進行可操作的科學活動，例如：針對觀察所得，提出適合的探究問題（國家教育研究院，2018），摘要探究學習內容如表1。 表1：自然領綱探究學習內容（國家教育研究院，2018） n   跨科概念     跨科概念是指可以橫跨科學領域應用的概念，用以連結不同的科學領域（NGSS Lead States, 2013）。美國下一代科學標準（NGSS）認為跨科概念具有：模式（Pattern）、因果關係（Cause and Effect）、尺度、比例與數量（Scale, Proportion, and Quantity）、系統與系統模型（Systems and System Models）、能量與物質（Energy and Matter）、結構與功能（Structure and Function）、穩定與改變（Stability and Change）等。NGSS提供不同跨科概念在不同的學習階段須達成的學習內涵，以及跨科概念所含涉特定科目的核心概念。以系統和系統模型為例，NGSS認為6至8年級應該認識模型是作為系統與系統交互作用的表徵，系統可與其他系統產生交互作用，以及模型僅呈現有限度地呈現目前系統的樣態等。而9至12年級，則要求需要界定系統的範圍與邊界，不同的模型可用於模擬系統與其交互作用，以及模型可有限度的預測系統的行為等。     自然領綱認為跨科概念具有物質與能量、構造與功能、系統與尺度、改變與穩定、交互作用、科學與生活與資源與永續等。同時期待能夠藉由探究與實作精神與方法，透過議題或是主題方式進行跨領域或是跨科的統整，讓學生理解與運用相關的跨科概念（國家教育研究院，2018）。領綱提供3個跨科主題作為參考，包括：從原子至宇宙、能量與能源、全球氣候變遷與調適。以全球氣候變遷與調適為例，牽涉的次主題及涵蓋能量的形式與轉換，溫度與熱，生態系中能量的流動與轉換，生物與環境的交互作用，科學技術及社會的互動關係，環境汙染與防治，與氣候變遷之影響與調適（國家教育研究院，2018）。 n   不同版本跨科主題     與先前課程綱要不同之處在於，自然領綱要求新編制的教科書，每學期至少包含1個跨科主題，透過跨科主題的探索，連結不同學科，打破學科知識之間的藩籬。由於今年（2020年）9月是新綱關於國二理化教科書跨科主題的首次呈現，因此本文嘗試分析市售包括：康軒、翰林與南一三個版本教科書的跨科主題（見表2）並進行比較，以下分別簡稱為K版、H版以及N版進行說明： 表2：不同版本跨科主題比較 註：市售三家版本分別以K、H、N代表康軒、翰林與南一。     K版跨科主題為水與空氣的重要性。區分為兩個次主題，包括：水的淨化與再利用，及空氣的組成與空氣汙染（圖1），連結的學科包括化學與地球科學。首先，水的淨化再利用接續混合物分離的概念，於此規劃先讓學生動手自製1個簡易濾水器，蒐集資料了解作為過濾物質的棉花、活性碳、石英砂與麥飯石各有何功用。當學生已有製作經驗之後，再思考如何優化自製濾水器。課本提供假設、變因設定、設計濾水器與觀察紀錄結果的引導，讓學生完成之後，再與班上同學交流分享，並嘗試統合全班實驗結果，重新設計過濾效果最佳的濾水器。藉由提問自製濾水器可否處理家庭廢水，引導出家庭汙水的處理方式，並思索水資源的再利用與珍惜水資源。     第二個內容次主題為空氣的組成與空氣汙染。在此先介紹空氣中主要氣體的成分與性質，再進行氧氣的製備與性質探討的實驗。氧氣的製備實驗是藉由雙氧水與二氧化錳反應，以排水集氣法收集，再用點燃的線香分別置入氧氣瓶與空氣瓶，比較燃燒情況，並說明二氧化碳的製備與性質。接著，說明空氣汙染與空氣品質指標，最後探索活動了解口罩與生命吸管的構造，用以理解過濾原理的應用。 […]

哈爾濱兩岸同題異構交流—氯及其反應性的建模教學 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部 hexaphyrins@yahoo.com.tw   前言 去年（2019）8月底，邱美虹教授邀請本文作者參加12月底在哈爾濱市舉辦的兩岸同題異構教學交流，嘗試與大陸教師針對相同概念主題各自設計課程內容，再進行30分鐘實際教學，作為實質交流的基礎。本次教學主題主要植基於人民教育出版社出版的高中化學教材內容，章節分別是高一的「氯」以及高二的「酚與醇」，其中氯單元由本文作者負責授課，而醇與酚是由彰化高中劉曉倩老師進行教授。 過程記錄     由於臺灣來回直飛哈爾濱的班機只有星期五至星期一，因此星期二出發的我們從桃園機場至福建福州機場再轉機至哈爾濱機場，抵達哈爾濱機場時間已是晚上8點鐘。雖然行前在許多旅遊網誌讀取冬遊哈爾濱時需要留意的保暖事項，但是一下飛機迎面而來的刺骨冷風，依然令人印象深刻。許多人在哈爾濱機場內立即更換保暖的服裝裝備。     隔天上午完成會議報到手續之後，即由哈爾濱師範大學兩位研究生引領我們前往交流學校—哈爾濱市第三中學(簡稱哈三中)進行器材準備與教學場地會勘（圖1）。中午在哈三中梁主任引領下一同至學生食堂用餐，得以有機會觀賞白雪中美麗的校園景觀（圖2），用膳完畢下午持續準備教學使用的器材。然而為確保授課當日所有器材與藥品萬全合宜，第三天依然前往哈三中持續為教學交流準備，在此，謝謝兩位研究生的陪伴，與哈三中的行政支援，教學交流才得以順利進行（圖3）。 圖1準備器具與配置藥品 圖2 哈三中校園景色   圖3a 化學實驗室設備 圖3b 化學實驗室設備    同題異構      教學交流主要由大陸與臺灣教學團隊分別推出2位教師，同時針對同一主題進行授課，授課完畢之後，緊接著由專家進行點評。如前所述，本文作者針對氯以及反應性進行設計。 一、課程設計理念     本文作者努力發展以學生為中心，結合思考智能，形成探究式的建模教學策略。不僅讓學生能夠動手操作，並且藉由觀察、提問、反思過程中進行推理，逐步發展、修正與轉換學生的心智模型。     本次教學活動設計植基於邱美虹教授發展的科學建模歷程，包括：模型發展、模型精緻、模型遷移以及模型重建的歷程（見圖4）（邱美虹，2016；Jong,2019）。其中模型發展意旨協助學生建構出模型內部物件與物件之間的關聯性，例如：氯氣可由次氯酸鈉與鹽酸溶液製備或是將次氯酸鈉加熱分解等；模型精緻則指確認在發展階段所建立模型的有效性與合理性，例如：雖然可能製備的氣體為氯氣，仍需藉由外部或是內部性質進行檢驗，以確認製備的氣體為氯氣。模型遷移則指可將檢驗完成的模型應用於其他其境中，例如：能夠回答教科書氯氣的製備與檢驗過程的例題。模型重建階段則指當學生在過程中有些迷思概念需要修正時，原先建構的心智模型需要修正或進行轉變時稱之。 圖4科學建模歷程（修改自邱美虹，2016）     二、大陸與臺灣教科書單元學習內容比較     參考的人教版教科書是根據大陸新課綱所完成的教科書，將氯的相關內容設置在高一必修化學，章節名稱為非金屬及其化合物，學習內容為海水中的氯、介紹氯氣、氯氣與其他物質的反應、氯水的漂白性質、漂白劑的改進以及如何檢驗氯離子等。概念間的銜接著重進行實驗獲得證據，以驗證相關的性質。由於臺灣108課綱的高三教科書尚未出版，目前以99課綱南一版本說明。臺灣教科書氯氣的部分主要放置在高三選修化學，強調學生學習完原子結構、週期性質等微觀理論內容之後，才開始介紹氯氣及其化合物。 三、教學流程與學習單     雖然本文作者負責教授氯及其反應性，但是仍希望學生能夠從學習中一併獲得學科的核心概念，因此，期待藉由此單元的建模教學，讓學生能夠嘗試理解化學研究其中一項的主要任務工作，包含：製備新的物質、確認是否為新的物質、新物質的反應性以及新物質與其他物質的差異比較（圖5）。 圖5上階的目標模型     實際教學一開始即說明圖5的內容，作為企欲學生在當節課完成的心智模型，並在之後的教學，適切地題點科學建模歷程與當下教學操作的關聯性（教學流程詳見附錄學習單）。接著以生活情境詢問是否有實際刷洗廁所經驗，結果多數參與的大陸學生基本上都沒有實際刷洗過廁所經驗，緊接著提問若將鹽酸類與漂白類的廁所清潔劑混合時會發生什麼事情？此時參考方金祥教授設計的微型實驗收集鹽酸類與漂白類的廁所清潔劑混合時產生的氣體（圖6），讓學生觀察產生氣體的顏色等物理性質（圖7）。再判斷此氣體是否可以溶於水，並讓學生嘗試將收集到的氣體打入蒸餾水中觀察氣體是否可溶？學生實際操作並可觀察到蒸餾水從透明無色轉變成淡淡黃色，且能聞到刺鼻的氣味（圖8）。此時學生會猜測此氣體即為氯氣，但是該如何藉由化學性質確認則需教師鷹架的協助。教學時本文作者提供硝酸銀溶液與其可能離子形成的沉澱顏色，並且告知學生若是氯氣，則其水溶液具有漂白的功能。讓學生在有限的器材內（圖9），能夠經由實際操作探索得知此氣體溶於水後為酸性、能使石蕊試紙褪色（圖10），並能與硝酸銀溶液產生白色沉澱（圖11）。整合此氣體的物理與化學性質綜合判斷出此氣體為氯氣。 圖6利用針筒與三通閥製備氯氣 （修改自方金祥，2014） 圖7哈三中學生實際操作實驗 圖8左瓶為蒸餾水，右瓶為氯氣通入蒸餾水 圖9提供有限的器材與線索，讓學生進行探究 圖10氯水呈現酸性，具有漂白特性，能使石蕊退色 圖11氯水能與硝酸銀溶液產生白色混濁         當學生知悉此氣體為氯氣時，顯示已經建構出氯氣的製備路徑以及氯氣的檢驗性質。接著介紹氯氣的反應性，例如：是否能和金屬與非金屬產生反應？實際上氯氣的活性大反應強烈，因此安全考量下藉由影片方式呈現氯氣與金屬鈉與氫氣的反應。觀看鈉金屬、氫氣與氯氣反應的影片時則以預測（prediction）、觀察（observation）、解釋（explanation）進行，讓學生先預測可能發生什麼事？接著才開始觀看影片，接著詢問可能的產物以及該如何確認反應之後的產物。哈三中學生觀看氫氣與氯氣反應之前，認為其反應之後的產物為氯化氫氣體，並且若能將其氣體收集並用石蕊檢測可得知為酸性（圖12至13）。 圖12氯氣與金屬鈉高溫反應 來源https://www.youtube.com/watch?v=d2geiGKFveE&t=1s […]

類似科學家的科學探究活動—科學展覽 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部理化科教師 hexaphyrins@yahoo.com.tw 引言     雖然小學曾參加過班級舉辦的科學展覽(以下簡稱科展)活動，但是印象並不深刻，只依稀記得當時自己完成的是將報章雜誌的資料彙整而成的書面報告。立志為人師表之後，對科展活動的想法開始加深，更深入的體認是在碩士班時期確實投入科學研究的創新發展工作，藉由找尋問題、思索解決之道、設計相關的實驗、收集與分析數據，嘗試找出適切的解釋模型作為未來研究的預測工具。現在回想起來當時科學研究的生活非常規律，每天就是實驗室與宿舍之間的往返路程，但是從思索問題與解決問題而獲得的樂趣，卻是讓自己非常地滿足。     正式成為教師之後，不僅希望學生從課堂中獲取科學知識，更期待學生能夠從實際科學研究歷程中獲得解決問題的樂趣。於是，自己從實習階段開始除了任教國三班級之外，幾乎每年皆會培訓學生進行科展研究活動。而帶領學生的心態亦從實習階段是為了證明自己的培訓能力以考取正式教職至目前是希望學生能夠從中獲得科學研究的美妙體驗。     科展屬於一項接近科學家研究的探究實驗活動，在學習面向上它符合探究學習的特徵(NRC, 2000)。如圖1所示，參與科展歷程中的學生需要提出科學取向的問題，要能根據問題廣泛地收集證據，需要從證據中形成解釋來回答問題，接著需要能評價自己和他人的解釋，並且進行溝通與辯護所提出的解釋。因此，藉由實際參與的歷程，學生自身的想法會逐漸成熟並提升相關的探究能力(鐘建坪，2013)。   圖1 學生科學建構的探究與反思回饋歷程 (引自鐘建坪，2013)       實際上，學生參與科展的歷程中教師扮演相當重要的角色。依據教師介入的程度區分，科展活動往往是屬於引導至開放性的探究活動。教師主要擔任引導者的角色引領學生探索整個科展歷程。為維持教師與學生的動能，教師在帶領學生時需要有一套適切的運作模式提升學生參與動機以及讓學生能夠實質參與科學探索歷程。當開始進行實驗之後所遭遇到的種種難題，皆可能使師生感到困惑，此時更需要師生相互共構進行思辨以解決遭遇的難題，而此獲得解決的途徑正是師生參與科展的重大樂趣之一(見圖2)。   圖2 師生共構示意圖 本期專題簡介     中華民國中小學科學展覽為每年舉辦一次的三種層級(學校、地方政府以及全國)科學競賽活動，首先由中小學自行辦理科學展覽活動推選出優秀作品進行縣市競賽，再從縣市競賽選拔出優秀作品薦送至全國參展。每年實際投入科展研究的老師與學生將近10萬餘人，影響範圍廣泛。另外，從民國91年起國立科學教育館更將原先「參加國際科學展覽活動」更名為「臺灣國際科學展覽會」，開始拔擢國內具有潛力的中學生前往世界各地參與國際科學競賽，強化國際科技教育的合作及交流以培育未來科技人才(國立科學教育館，無日期)。     關於科展議題的內容非常之多，本專輯希望從國立科學教育館的角色、國際科展的帶領、全國科展的帶領、縣市科展的帶領以及學生實際參與科展多年之後的經驗反思，讓讀者對於科學展覽的歷史脈絡、教師帶領技巧以及學生所獲得的啟發有初步的認識。    首先，由科教館教育人員陳虹樺館員介紹科學教育館在科展活動的任務與角色，並且說明國際科展與全國科展中化學科科學展覽中常見的問題與建議。其二，臺北市麗山高中張堯卿老師介紹國際科展的帶領經驗，並認為持續帶領學生進行科展研究的最大動力就是能夠從中與學生共同成長。同時，他亦從科展的意義反思目前國際科展的現況。其三，由臺北市第一女中江慧玉老師從特定的科展作品介紹如何帶領學生進行化學科展，依序從主題的確立、實驗操作、數據整理、海報編排與口頭報告，從高中實驗室躍上全國科展殿堂的歷程。其四，由新北市樹林高中陳佩琪老師介紹自己帶領學生的方式以及反思自己指導科展的經驗歷程。展望學生能夠從中獲得科學探索的樂趣而非是一項競賽活動。其五，由如荼科技股份有限公司創辦人張致嘉先生分享他個人在10年前參與科展得到的科學學習體驗，並分享科展經驗帶來的價值。其六，臺北市立聯合醫院張清菁職能治療師亦從10年後反思當時實際參與科展歷程的體驗與給自己帶來的改變。其七，由東海大學潘建彰同學反思5年前自己實際投入科展活動的歷程與反思，以及從中獲得的相關啟發。 結語     科展活動是科學教育的根基，它強調過程技能以及高階批判思考能力的學習。深為教師的我們應該思索如何發展學生本位的引導模式，讓學生能夠從科展歷程中獲得相關探究能力，並藉以鼓勵學生著重在科學探索的樂趣而非只是競賽成果。 一、科學教師需要發展以學生本位的帶領模式     帶領科展並不是只有科學班或是資優班教師的工作任務，事實上從本期作者們的分享中可以觀察到科展的參與並非一定要頂尖的學生才行，而是需要找到自己帶領學生進行科展探究活動的模式，才能樂此不疲與學生共同成長。 二、將競賽式的科展活動延伸至同儕研究的分享     完成一件科展作品從開始思索題目至完成書面報告等工作，往往需要半年、一年甚至更長的時間。當學生準備充分地參與競賽時，往往會因為競賽結果不如預期而造成內心的沮喪。或許心態上的調整是最佳的良方，此時教師可以提供機會讓學生彼此分享科展成果(例如：邱彥文，2014)，讓學生從彼此的分享中，重新體認製作科展並不單單為了競賽，而是要讓自己從中獲得探索科學的樂趣。 三、實際參與科展活動的學生確實有所收穫     科展的探索活動實際上帶給學生一個契機，藉由實際投入的歷程學習相關科學概念、探究技能以及思索科學本質。本專欄藉由三位當年實際投入科展探究活動學生的反思回顧可以知道科展活動對他們各自帶來的影響。從學生獲得的內容來看，科展的參與確實是一個值得持續投入的主題。   參考文獻 National Research Council. (2000). Inquiry and the National Science Education Standards. Washington, […]

科學展覽：5年之後反思科學展覽對我的影響 潘建彰1*、鐘建坪2 1私立東海大學食品科學系二年級 2新北市立錦和高中國中部理化科教師 *aabcpancctw@gmail.com   　　依稀記得5年多前，本文第一作者剛從任職學校的國中部升上高中部時，興高采烈地拿著列印的網頁內容詢問本文第二作者。其內容談及Storm Glass（譯：風暴玻璃，以下由風暴玻璃表示）的簡易天氣觀測器，並且懷疑是否可以真的觀測天氣。當下隨即鼓勵第一作者，如果可以自己嘗試做一個檢證看看。過了幾天，本文第一作者非常興奮地再度拜訪，並說明他找到的新資料與他的想法。於是正式開啟一段師生共構（co-construction）的科學探索旅程。本篇文章主要是從事後發生的角度，重新讓本文第一作者反思當時實際參與科學展覽（以下簡稱科展）活動的心路歷程與影響。期待讀者可以從第一作者的反思中體會科展活動對學生當下的意義與對其未來學習的價值。 n 緣起         筆者（若不宣稱，以下我、筆者皆指本文第一作者）高中一年級時，抱持著對於理化、生物等科目的興趣，機緣之下，在無遠弗屆的網路資料中，閱讀到一篇關於英國十九世紀中期，應用於航海作為預測天氣之裝置－風暴玻璃的介紹（見圖1）。在當時（2011年左右），因為關於風暴玻璃的研究僅止於寥寥可數的階段，所以當時介紹的文章也只是將風暴玻璃做了一個簡單的概述，然而在字裡行間，幾個關鍵字卻不禁引起了筆者的興趣，像是藉由風暴玻璃裝置的結晶情況整理出的結果，被用來預測當時航海天氣、風暴玻璃裝置之所以能夠用以預測天氣之理由與原理還不清楚等內容(e.g., Fitzroy, 1863; Millar, 2008）。仔細檢視文章之後開始對風暴玻璃預測天氣的能力感到困惑，深知就連現今天氣預報，都必須仰賴大量的觀測數據分析、歸納以得到的結果。那單單一個簡易型的風暴玻璃裝置，又有甚麼能力能夠在「科學原理還不清楚」的情形下「預測天氣」呢？ 　　於是乎，當時的筆者抱持著對於風暴玻璃一連串的疑雲與好奇，進行了一連串的相關研究，並最終將實驗與分析的結果集結成書面報告，角逐新北市101學年度中小學科學展覽會化學組的比賽，之後也在2015年7月以此為題，參與當時在日本舉辦的亞洲化學教育國際研討會（6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference）（潘建彰、鐘建坪，2015；Jong, Hsieh, & Pan, 2014）。而我所得到的閱歷也由實際投入解決疑慮開始影響了我。光陰似箭，五年後，現在的我內化了參與科展所帶給我的種種經驗後，這些年來它影響了我甚麼呢？   圖1：筆者在科展實驗過程當中，複製之風暴玻璃裝置 n 獲得的影響與啟發 一、啟發思考，獲得學習的理由 　    參與科展影響我最為重要的一點，便是讓我知道了「學習的理由」。對於大部分學生來說，學習往往都在追求效率與效能的最大化。然而人是會思考的動物，無盡的學習路途上，產生對自己的學習目的與意義感到質疑是相當正常的。此時學生所面對的，往往是知識所學、自身價值與普世價值間所帶給他的疑慮與不確定性。現今學校裡苦讀的學子們，支撐著他們走下去的，不乏就是興趣、學歷、天分和前景等因素，但這就出現一個很現實的問題了，當面對較不拿手的科目或是不感興趣的學問時，進行強迫學習的行為是有意義的嗎？當興趣、學歷、天分和前景不再是學習考量範圍所能夠支撐走下去的支柱時，就應該放棄所學嗎？         誠如我之前所提到的，於當時的科展研究當中，由於筆者研究項目的相關資料寥寥可數，過程中難免有碰壁的時候。回頭看來，最難以克服的往往不是軟硬體設備的障礙，而是自身擁有學識的不足。每每遇到問題癥結點時，明明知道問題在何處，卻無法思考出得以解決的因應策略，這才是最令人感到沮喪又無奈的事。學海無涯，問題的解答有時藏在以往所學當中，有時則是藏在早已遺忘或是先前所學但不熟悉的部分，更多的是從未接觸到的領域。當你遇到這些問題時，我想你肯定會像我一樣，開始懊惱當時為何自己不好好學，或是油然而生「書到用時方恨少」之感。參與科展的體驗讓我感受到學習彷彿是一場馬拉松耐力賽，就算過程中有所挫折也得堅持著走下去，就算拋開學校、書本的教條，「學習」仍必須在生命的歷程當中不斷的進行著。事物背後的原理是以無數不同的領域所交織而成的，每個學理面向都有其能夠切入與解釋的層面，我們從不該再面對不上手或是不感興趣的科目時選擇放棄，更不該單純地以興趣、學歷、天分和前景為量尺或精神依靠，拋棄任何一種面向的學識都是不正確的荒誕想法，廣泛的博取才是上策。 　　由科展經驗讓我獲得這般看見學習理由的新角度，讓我在現今食品科學系的訓練當中，教室裡、學習的當下讓我更在乎的是如何連結各門學問的理論與應用，我不再簡單的由「上不上手」等理由去衡量一門課的價值，這個觀點，讓我發現到各個學問間互相撞擊，才能夠有更多的創新與進步。 二、藉由參與科展活化問題解決的能力 　　過去課堂中的實驗往往在書本中就已經寫好實驗目的與方法，連同討論與分析也都有既定的問題提供給學生反思，學生從來就不會知道，一個實驗的過程，從分析問題的本質、著手解釋到解決的步驟，是一項多麼艱深的學問。而參與科展的我，實際地從實驗目的的探索、方法的設計、器材的製備到最後的數據分析整理，一步一腳印地由自己完成（見圖2）。我體驗到在真正實驗操作中，觀察、發現問題、進行解釋的步驟是多麼需要腦力激盪，當下的自己必需一次又一次回憶實驗，自身找出任何可能造成誤差的不足之處。該如何查覺到問題、處理問題都是仰賴自身的能力，因為再也沒有任何人比自身還要更了解實驗，當然問題必須由自己解決，而這些都是在過去還未參加過科展的我所無法體會的。我理解到問題與討論從來就不應該是實驗課本應該列舉好等著給你解答，而是實驗者在構思、回想實驗步驟中，發現不足之處，再反省探討由實驗者歸納的內容。         如此當所追求的問題解答來自於自身所產生的疑問時，主動試圖解答問題的這個過程當中，由於自身能力的不足而有動力增強自己的實力、開始學習，這對筆者來說，才是能夠達到提起動機的學習方法。由此，當學習者擁有這次經驗以後，無論這是過程的結果是好是壞、過程當中有無疏漏，對於體驗過的學習者來說，都更能加強它在於學習各種知識上的學習理由，因為他知道，現今在書本上枯燥的文字其實從不那麼的生硬，它更是未來對於自身解答任何問題所可以運用的利器，當未來自身對問題產生疑問時，才更有能力對問題進行解答。 　　目前提倡的科學學習即不斷地試圖在培養這項能力，讓學習者在未來能夠在學術或是職場領域，活用這項技能，使遭遇到問題時，具備獨立思考與解決問題的能力，不再由更高學問者向出社會的學習者開釋或是告訴他該怎麼做。經歷過科展訓練經驗的筆者認為，這種經驗只要實際操作過一次，學習者就能體會到自己所學的價值與意義所在，並讓獨立思考與解決問題的能力的種子在學習者心中萌芽。 圖2：筆者於科展報告中對欲探討問題的整理 　　或許很多學生總會困惑在課本裡看到這麼多步驟與儀器操作方法等等到底有何意義？畢竟未來每個人志趣不同，真的必定要操作相同的步驟、學會流程與儀器操作法嗎？筆者認為不是這樣的，如同食品科學上我們很講究一個東西的製程，而製程的背誦往往也是對這門科學的多數學習者而言是一個很大的罩門。事實上這些製程步驟正如同實驗室裡實驗的操作與儀器操作方法等，它所呈現的是一個邏輯，單純著眼於眼前精緻化、流程化的一步接一步的背後，其實是由許許多多的原理構築而成的，而這些東西也從不該淪為「背誦」，當我們能了解背後的原理時，這一切才會逐漸成為直覺性的東西。 　　為何實驗步驟一定得如此？食品的製程一定得如此？背後牽扯的可能是成本、方便性等等的問題，當背後考量的種種都了解，步驟能夠改善、製程能夠改變，由此便活化了自身問題解決的能力並達到創新！ 三、昇華所學獲得的附加價值 　　其他的效益，我認為是在這五年以來，慢慢發酵而成的吧！經過練習如何將科展研究內容化繁為簡、解釋數據和練習回答他人產生的疑問，精進自己製作報告時重點描述的能力，同時在口語表達上完整地詮釋自己的想法（見圖3），我想在經過獨自做出一份符合邏輯設計的科展後的這五年間，我都更有精進了。 　　由科展的歷練讓我體悟「知之為知之，不知為不知，是知也。」背後的意義。不管是系上或是通識課所需要製作的種種報告，方便的網路固然提供了我們豐沛知識來源的管道，但又有多少是二手資料或是不完全正確的呢？應該是完全地能夠知曉其背後的原理才能放上報告中。而各式課程用書裡的知識也是一樣的，字裡行間其實每個字詞都有意義，不懂的就應該及時發現並理解。面對自身的報告與所學，自己就是專業、自己就是最了解的人，不該囫圇吞棗的不知其所以然地接納知識。 　　回憶準備科展的那些日子裡，筆者曾經犯過不少次關於「common sense」的錯誤。想想過去那些錯誤，雖然現在的我不會再次地犯錯，然而這些「common sense」其實從不那麼的簡單，如同哲學家伏爾泰(Voltaire)曾說過的Common […]

北京化學教學交流： 資訊融入教學社群分享與參訪心得（上） 鐘建坪 新北市立錦和高級中學國中部 hexaphyrins@yahoo.com.tw n  教學參訪行程紀實 本次北京教學參訪的行程相當充實。今年（2016年）5月22日下午從臺灣出發抵達北京落腳處已經晚上9:30分，稍作休息立即進行簡短行前會議，接著各自準備未來幾天的報告工作。接著是5天緊密的參訪行程，第一天參訪北京第14中學、第二天為北京101中學、第三天參與北京師範大學化學系師培課程、第四天是訪問北京師大二附中、第五天拜訪北京大學教育學院以及化學系所。每天行程的規劃動靜皆宜，除了校園導覽之外，亦分享與討論課程設計與實際運作的想法，再藉由觀看軟硬體設施與理念的探索，讓我們對中國大陸的師資培育、課程架構與教學施作更加了解。 n  參訪中觀察到的優點 幾天的參訪行程，整理幾點本文作者觀察到值得學習的優點，包含設備環境優良、教師分級制並積極成長、組織引導教師共備、高度邏輯推演教學、學生積極主動學習、以及政策容易貫徹等。 一、設備環境優良 參訪的每間學校的環境設施相當完善（見圖1），每個學科實驗室皆有專屬管理人員負責協助授課教師準備器材與配製藥品，讓教師可以更多時間專心準備課程與上課的內容。學校課程規劃除了國家課程之外，尚有校本課程與研究性的學習課程，而參訪的3所高中學校設備水準皆達到大學四年級的實驗等級，因此學生皆能在校內藉由教師引導自主地完成科學專題研究。     圖1a：北京第14中學創客教室之3D印表機，圖1b：北京101中學校園內氣象觀測站   圖1c：北京師大二附中生物組織培養實驗室，圖1d：北京師大二附中化學實驗室 二、教師分級制並積極成長 教師分級制度與薪水整併，驅使教師積極努力成長並希望被看見。中國大陸中小學教師職級區分為三級、二級、一級、高級以及正高級（吳俊明，2015）。其中，高級教師相當於大學副教授而正高級相當於大學教授層級。三級至二級的時程依不同學歷區分為2或3年，通常為審核制沒有限制人數，從一級、高級、正高級等職稱就有申請時程的年限與通過人數限制。博士學位之初任教師會從職稱一級開始，除了基本國家課程的授課之外，通常擔任指導學生科學研究的工作，作為中學與大學端溝通的橋梁。以北京師大二附中為例（見圖2），全校151位教師，職稱一級以上則有126位（佔83%），而不同職稱之教師雖有不同的工作任務，但中心目標仍共同為學生的學習與身心發展努力。   圖2a：北京師大二附中師資狀況，圖2b：北京師大二附中教師目標 三、引導教師共備 因為中國大陸每位教師需要在職進修的學分與課程，因此學校、教研組織以及大學端可以規劃相關的課程內容。北京師範大學「高端備課」即是教師、教研員、大學教授共同規劃完成之學校培育課程（見圖3）。藉由優秀的一線教師設計教學內容，再經由教研員與大學教授的研修討論，修正出適切的課程架構內容，並提供其他一線教師與師培生使用。流程主要區分為教學設計、試講、教學改進以及正式講四個階段，並且涵蓋教學前測、後測實驗處理，協助第一線教師從證據中反思自身的教學內容。   圖3a：高端備課指導模式，圖3b：高端備課指導流程參與   圖3c：高端備課教師實際講課，圖3d：參與高端備課教師實際講課 四、邏輯推演教學 不管是師培生或是一線教師在教學中強調邏輯推演歷程，藉由引起動機、主題設問、實驗檢測、確認結果，再回應設問主題以完成教學單元內容。過程中教師會不斷提出問題引導學生進行思考，再經由實驗結果確認邏輯推演結果的正確性。 五、學生積極主動 中國大陸地區的家長和臺灣一樣非常重視學生學習的情況，因此教師會要求學生參與課堂的學習。課室觀察學生的學習是積極主動，當教師提出問題之後，學生能夠大方、自信地針對問題進行想法與觀點的表達。 六、政策容易貫徹 由於制度的因素，容易建立起由上而下的政策執行力，當上級領導認為某些課程是完善且對學生有助益，並會開始在校內擴展實施，例如：開設校本課程與專題式科學研究。再加上教師投入這些工作對於級職的評比有助益，因此一線教師也樂意投入教學工作。 n  資訊融入教學與社群共備分享 本文作者榮幸能夠安排在校園景色優美的北京101中學分享任職學校資訊融入教學策略與社群共備模式。本校目前常態性參與共備的國中、高中教師成員共約20位，科目涵蓋數學、英文、生物、化學、理化、國文、歷史、地理、音樂以及美術等。 一、模型本位合作學習教學模組 模型是指物件與物件之間的關聯，例如：玩具車就是模擬車輛之輪胎、車體、外型等關聯之實體物。模型不單指稱具體的實體物亦可泛指概念與想法間的組成關係，例如：腦中對於人體內部器官位置的想法。因此，科學模型則視為科學概念間組成關係的一個體系，作為模擬與預測自然現象或是作為科學家們彼此溝通的工具。協助學生建構完整的概念組織即可視為建模教學，它不僅幫助學生建構組成概念而且協助學生思索概念的組成關係。教師們可以透過逐步建構的歷程幫助學生建構與反思正確╱合理的概念模型，若再納入同儕之間的互動可增加學生反思的機會，形成模型本位合作學習教學策略（model-based collaborative teaching module）。如圖4所示，本模式涵蓋授課、討論與反思等步驟，主要的目的皆是協助學生建構核心的心智模型。授課部分可以是講義自學、線上影片或是教師直接授課，主要協助學生產生模型，即強調模型內部物件與物件間關係的建立。討論部分可以設定任務讓小組成員進行互動，找出學生能的錯誤想法，協助學生修正與重建模型，即透過檢驗學生自身模型的可行性達到修正的目的。反思部分可以讓學生上台講解或發表想法，主要讓學生思索整個學習歷程，觀察自己學習需要改進之處，即透過增強與反思協助學生獲得完整的建模歷程（鐘建坪，2014；Jong, 2016）。 圖4：模型本位合作學習教學模式（修改自Jong, 2016） 二、教學模組在化學計量單元的應用 化學計量（Stoichiometry）是學習計量化學的基礎，它整合化學反應式、粒子數目、質量、原（分）子量以及莫耳的關聯性，目前國家的課程規劃在國中時介紹初步的完全反應，至高一時再納入限量試劑的概念作為非化學計量混合物（stoichiometric mixtures）時的考量。本教學對象為高一班級，並持續1個月的教學時程。其中授課部分選用〈均一教育平台〉之教學影片，讓學生在課室內直接上網觀看約15至20分鐘的教學影片（見圖5a），觀看影片完畢之後再完成相似題，藉以挑戰學生是否真的理解教學影片內容（見圖5b），若有疑問之處亦可重新觀看教學影片或是詢問小組成員進行討論（見圖5c）。待全班理解之後，教師提供概念遷移的小組挑戰題，此時先讓全班作答3至5分鐘之後再進行約莫10分鐘小組互動討論（見圖5d）。接著由志願或是抽到的小組成員進行答題內容的解釋，並說明該堂課的學習內容與自己解題時需要留意之處（見圖5e）。最後由教師協助同學反思課堂的學習內容並進行該堂課的概念歸納整理（見圖5f）。   圖5a：同學觀看教學影片，圖5b：觀看完教學影片立即練習   圖5c：不理解之處再次觀看影片，圖5d：小組成員討論挑戰題   圖5e：上臺解釋與分享解題歷程，圖5f：教師概念統整與小組評分 〔續《北京化學教學交流：資訊融入教學社群分享與參訪心得（下）》〕 […]

北京化學教學交流：資訊融入教學社群分享與參訪心得（下） 鐘建坪 新北市立錦和高級中學國中部hexaphyrins@yahoo.com.tw 〔承《北京化學教學交流：資訊融入教學社群分享與參訪心得（上）》〕 n  資訊融入教學與社群共備分享 三、社群共備模式 參與本校共備的教師成員學科背景廣泛，主要具備教學熱忱、樂於接受新的教學挑戰以及嘗試創新教學的同時願意進行社群共備分享，讓不同成員之間能夠欣賞彼此教學優點，並且反思自身的教學限制，思考出對學生最佳的教學活動。由於模型本位合作學習教學模組涵蓋模型教學與合作學習，因此社群教師共備初期，先由合作學習出發，讓夥伴教師能夠經由實務的研習思考如何在課堂中進行小組互動、如何藉由資訊工具的增加師與生或是生與生之間的互動。接著進行課堂小組討論實作，夥伴教師思考經由實作之後的疑慮與反思，在社群共備之中進行分享與討論解決之道。待合作學習操作完畢之後，再納入模型概念，經由研習分享模型的意義以及思索教學上不同學科欲建構之模型的意涵，透過實際反思與討論，帶領社群教師實際思索如何運用模型本位的教學（見圖6）。最後協助教師整合模型與合作學習形成模型本位合作學習教學模式，並讓教師思索如何藉由授課、討論與反思的歷程協助學生建構正確/合理的概念模型。   圖6a：教師討論欲教概念的模型意義，圖6b：教師分享欲教概念的模型意義 n  參訪過程觀察到可能面臨的挑戰 幾天的參訪行程，整理幾點觀察到中國大陸學生學習可能面臨的挑戰，包含知識引領教學、服從專家建議、缺乏個別差異、缺少創意想法等。 一、知識引領教學 雖然中國大陸的課程標準內容明定認知、技能與情意三個面向，但是教師的教學與師資的培育課程仍多強化在分析知識的結構以利於學生吸收，技能部分著重在實驗技能的培養而忽略高階思考技能與知識內容的關聯，情意面向的延伸似乎不易看見對於科學的賞析以及科學與社會議題之間的關聯性。 二、服從專家建議 可能中國大陸學生從小即開始接觸點評制度，因此接觸的每位學生其口語表達能力皆有一定水平，能針對問題說明自己的想法以及提出具備品質的改進之道。然而，當這些想法與更高職階相互牴觸時，卻比較不會嘗試說服與提出差異想法的理由，而是選擇沉默的方式繼續接受。 三、缺乏個別差異 雖然中國大陸課程標準高中三年設定的學習時程，但是高中端實務面向的操作都會在高一、二的兩年中完成三年的課程內容，高三整年進行複習課程。縮短學習的時程，教師教學速度相當的快，缺少不同階段轉化的輔助鷹架，期望短時間內提供大量的知識內容，因此學生亦必須在短時間內學習。如此強化知識教學導向，容易忽略學生差異表現，造成初中升高中與高中升大學的考試必須篩選相同特質的學生，變相持續增加升學競爭。 四、缺少創意想法 中國大陸在中考與高考高度競爭的情況下，教學的內容比較容易聚焦在知識層面的重複練習。例如：雖然在原電池教學單元中會強調不同電池改良的因素，但忽略讓學生主動腦力激盪的發想與思索可能改進的想法。 n  建議與未來可行之道 中國大陸學生在學習面臨的挑戰其實和臺灣目前現階段相當類似，主要是以考試引導教學，因此身為第一線教育人員應該思索目前可能面臨的困境與挑戰，並思索未來人才培育的方針，落實在實際的教育現場。 一、強調能力與素養本位的學習內容 從九年一貫強調能力本位課程內容，至日前公布的12年國教課綱，臺灣目前嘗試轉化升學競爭成為學生自主學習能力與相關素養的養成。以自然與生活科技為例，學生不僅應該熟悉相關的科學知識，尚應該獲得科學過程技能以及對於科學本質議題的反思探索。教師於教學時應該著重在核心概念的引導與實際手做能力，讓學生從中強化動手操作與心智技能的關聯。 二、區分學習新課內容與複習統整課的差異 新課內容強調如何協助學生進行知識的建構，藉由引導學生的先前概念再進行概念的修正與重建。然而複習課強調是直接協助學生進行知識的統整，缺少概念轉變的歷程。因此，教學時應該強調以學生的起點行為出發進行知識的建構，而非將整理好的知識灌輸給學生，同時讓學生在學習歷程中可以反思、抒發想法，再藉教師的引導逐漸轉變成科學想法。 二、引導式探究納入實際課堂教學 新概念的教學可以嘗試引導式探究，藉由找出學生的起點行為之後，再思索正確性與否而設計相關的實驗，或是改良課本實驗讓學生在有限的資源下進行實驗探索而非驗證理論結果，緊接著和學生討論理論與實際觀察的差異性，讓學生進行科學論證。例如：將課本實驗做為學生預習準備，真正實驗則將課本實驗加以改良，讓學生並非按照課本步驟而是能夠有所思索完成實驗。 三、知識、能力與情意的整合性教學 雖然國內課程進度的壓力亦相當的大，但在特定教學主題單元可藉由科學性社會議題的討論可以增加整合、能力與情意面向。讓學生分析不同立場的觀點想法，思索如何突破目前侷限的架構以開創新局，讓學生從中自我分析未來可行的解決之道。例如：國光石化與六輕工廠設置的討論，可以藉由社會性科學議題讓學生進行主題式探索，並藉由討論的歷程尊重不同立場的想法，以求合宜的解決之道。 四、教師專業發展社群共備 北京約有2/3教研活動使用北京師大高端備課成果教材，透過大學教授、教研組織以及優良教師的參與研修設計出適切的課程內容，目前亦將從化學的發展開始全面擴展。值得借鏡的是異質性的多元組成，藉由課程、學科與教學專家的共同備課研發課程，帶領校內外教師共同研修。例如：任職學校資訊融入教學社群的組成除了各自的學科知識外，尚有課程與教學、資訊工具等專業背景教師參與，作為教師培訓課程與實作活動的共備引導（見圖7）。   圖7a：教師共備社群研習，圖7b：社群教師校外實作分享 五、實習較師在校的教學引導 實習學校可在校內規畫輔導實習教師的組織，藉由行政、課程、學科教師的協助，在實習教師正式上台教學前，先琢磨教學序列，先透過幾次的講演練習同一個單元，產生初步的教學流程，再持續往下精煉其他教學單元。亦可讓同科的實習講師進行「同課異講」，藉由彼此分享教學設計的內容在精緻化彼此的想法。 六、持續進行以學生為中心的教學 為了避免觀摩只是一種表演而非真實課堂的展現，應該持續協助一線教師發展以學生為中心的教學模式。熟悉多種模式並且轉化至每個教學單元，藉由實際操作過全部的課程內容，逐步發展出相對應的教材與評量方式。如此，才不會在觀摩結束之後再度回到教師為中心的教學模式。藉由社群共備模式，國中、高中教師共同發展相關的教學內容以減輕教師單獨發展的壓力與無助。 七、提供機會讓學生在課堂中彼此溝通與自我表達 當學生能夠說明與解釋科學概念的同時，顯示學生能夠將相關內容作為溝通的工具。教師可以從學生間互動與呈現的內容知悉學生理解概念內容的程度，並發覺學生可能存在的迷思概念，學生也逐步藉由課堂中彼此溝通與呈現增進自身的表達能力。 八、強化學生與教師自主學習的能力 知識的進展快速，目前學習到的知識或許很快就會改變。不僅應該培養學生自主學習的習慣，職前與在職教師亦需要專注在自己本質學能的提升。培養自主學習的能力才能應付多元變化的世界，掌握趨勢的脈動自主性的學習。學生的部分可以將大規模網路免費公開課程（Massive Open Online Courses，簡稱MOOCs）納入平時的教學課程中，讓學生知道目前自主學習的趨勢，而教師部分可以藉由除了國內、國外MOOCs之外，尚可利用共備社群的引導介紹教師適切的學習內容作為自我專業提升的教材。 n  結語 目前中國大陸工資上漲，已經開始讓原先強調廉價勞力的產業移向東南亞，造成許多的臺商開始回流，目前任教的班級中已有臺商子弟從中國大陸返臺就讀。這些學生對於兩岸的長時間接觸與觀察可作為教師教學與學生學習更直接的借鏡。參訪結束回到任職學校，自己不僅向任教班級陳述所見所聞，亦和返臺學生商談兩岸教師教學與學生學習的差異性。學生陳述在上海等都市型學校授課模式亦會強調以學習者為中心的分組合作學習，反而回臺後接觸到的教師，其授課方式多以講述為主，缺少生與生以及師與生間的互動交流。因此，反思兩岸教與學的優缺點，自我期許未來能夠更加精緻學生本位學習的教學任務，藉由引導式探究讓學生逐步發展知識概念，帶領校內在職與實習教師進行共同備課學習，將教師社群發展模式推廣至其他周邊學校。 n  參考文獻 吳俊明（2015）。大陸中小學教師職稱制度改革紀要和簡評。臺灣化學教育，2(9)。https://chemed.chemistry.org.tw/?p=9851。 鐘建坪（2014）。模型本位合作學習教學策略。臺灣化學教育，1(2)，203-209。https://chemed.chemistry.org.tw/?p=1960。 Jong, […]