從我國科學展覽的歷史看化學科的科學展覽 陳虹樺 國立臺灣科學教育館科學學習中心教育人員 irisnn@mail.ntsec.gov.tw 一、國立臺灣科學教育館在我國科學展覽歷史中的使命及角色 第二次世界大戰前後,各國為推動科學教育,紛紛成立與傳統科學博物館有別之科學中心,以提供參與者可觸摸、可操作的科學展品、親自動手操作各項科學實驗及舉辦科學教育推廣活動為主(Alison, 2010)。在此氛圍下,民國38年學界人士有感科學救國的重要性,開始籌畫第一所的科學館,並獲當時政府的支持,在民國45年11月19日由行政院頒布「國立臺灣科學館組織章程」正式確定科學館的法定地位,並在民國51年6月16日由立法院通過「國立臺灣科學教育館組織條例」,同年6月26日由總統公布,正式確立「國立臺灣科學教育館(後簡稱科教館)」的組織名稱,是為我國第一個推動科學教育的政府機構。原建於臺北市南海學園,後考量舊館場地已不敷現今科教使命推動之要求,民國92年後起遷移至現今士林新館位置,除保留原先展示功能外,更著重實驗課程的開發與實踐,以培養國人科學方法、科學精神與科學態度,並以參與式活動提升參與者做中學的興趣,達到寓教於樂的學習科學的目的。(國立臺灣科學教育館,民83) 為了激發學生研究科學的興趣,培養學生獨立思考、創造及研究的能力,增進中小學科學研究風氣,以提升我國科學教育水準,教育部從民國49年起開始辦理「中華民國中小學科學展覽會(後簡稱全國科展)」,並由科教館承辦;民國63年起改由科教館主辦,教育部列為指導單位;民國70年開始,由教育部協調、科教館邀請各縣市政府輪流承辦,以將全國科展資源帶入縣市中,迄今除離島之金門縣、澎湖縣及連江縣未承辦過外,全國科展已走過臺灣本島各縣市了。(張寶丹等,民99) 全國科展是一項層級性的競賽活動,需由校內初選優秀作品參加縣市的選拔,並由縣市薦送優秀作品參加全國競賽。參賽的科展作品具有一定品質及嚴謹度,透過科展的過程也提升參與師生從事科學研究的能力。我們可以發現,「科展」不是一個人的研究,它需要學生絞盡腦汁的討論與實驗,需要老師從旁畫龍點睛的指導與協助,也需要縣市政府及學校全力的支持及家長背後的支援,推動科展是需要集合眾人之力才得以完成的活動,因此,得獎作品的作者除了獲得獎狀、獎金外,指導的學校及縣市另有團體獎的獎勵,針對指導教師也設有優良指導教師獎勵計畫,以鼓勵縣市政府、學校、老師及學生能不斷投入科學研究的行列。 民國71年起由美國科學服務社(Science Service)函邀我國中等學校學生2名參加美國國際科學展覽會(International Science and Engineering Fair;簡稱ISEF),最初由全國科展中選拔優秀學生代表我國前往參賽。民國80年起,科教館開始辦理「中華民國參加國際科學展覽活動」國內選拔賽,並於民國91年轉型為臺灣國際科學展覽會(後簡稱國際科展),得讓國內不同科學和科技領域優秀的國高中學生可自由報名參加,選拔出具潛力的學生代表我國參與世界各國的科學交流活動。接著在培訓的過程中,進一步精進選手的實驗研究能力與語言表達能力,透過參與活動的經驗,開拓學生國際視野,增加對於科學與科技的認識,並在與來自世界不同國家的同儕與評審交流中,熟練英文口語表達,強化國民外交,為將來從事研究工作奠定良好的基礎,同時亦能增加臺灣在國際舞臺上的能見度,為國爭光。因此,科教館在我國科展發展的歷史中,佔有相當重要的角色及使命。 二、化學科科學展覽常見的問題與建議 在全國科展及國際科展的參賽組別中,化學科是為重要的科別之一,經統計17屆至56屆全國科展辦理期間(因1-16屆沒有分組暫不統計),化學科參展件數總共2,051件,佔整體參展作品的14.0%;由民國71至民國106年辦理之國際科展選拔競賽,化學科參展作品有741件,佔整體報名作品的13.0 %,顯示在科展競賽的科別中,化學科作品的研究數量仍有提升的空間。 然談起科展之評審,首要清楚科展實施要點的內容,全國科展的評審標準由原先6項,包含︰主題或材料之鄉土性、主題或解決問題之創意、科學方法的適切性、學術性或實用性價值、表達能力及生動程度、主題與教材之相關性等;於民國106年發布修正為︰研究主題、創意學術或實用價值、科學方法的適切性、展示及表達能力等4項。國際科展的評審標準民國106年仍維持原先的7項,包含︰創作能力、科學精神(態度)、思考程序、完整性、學術與應價值、表達能力及生動程度、研究紀錄簿及參考資料等,自民國107年起將與全國科展評審標準同步,改為4項,以更符合及對應國際間相關科展競賽的標準。由上兩個科展的評審標準發展歷程,可以發覺不同的競賽目的,其評審標準亦隨時空環境而有差異,雖都是科展競賽,但全國科展參與對象以國內中等以下學校學生為對象,主要激發學生的科學研究興趣,並以他們學習階段所學之內容進行探究,評審重點著重於學生能從實驗觀察的現象提出合理的解釋及對自己研究內容的了解程度;國際科展以選拔參與國際科學競賽的出國選手為目的,評審重點就會著重在作品本身議題的原創性與發展性,及學生對該研究議題的了解程度,參賽師生首先應了解各科展競賽的辦理目的及評審重點,以避免產生參賽時對評審專業及公平性的疑慮。 另外,從民國78年起開始實施科展參展安全規則,以培養學生從事科學研究的正確道德觀念及維護參展作者與觀眾的安全,安全規則內容也會因應時代及研究環境的改變而不斷修正,在進行科學研究前,教師及學生都應先了解內容,以習得正確的科學態度及參賽時確保不違科展競賽規則。其中作品如有下列四項情形則不得參展,參展師生更應注意,包含︰ (一) 有害微生物及危險性生物。 (二) 劇毒性、爆炸性、放射性、致癌性或引起突變性及麻禁藥之物品。 (三) 雷射使用違反我國及國際雷射標準相關規範。 (四) 違反我國電力規範、電工法規及電器安全規定。 以上安全規則規定之不得參展事項中,在筆者協助多年的科展競賽過程中,發現在化學科中較少發生,但因隨著跨科研究趨勢的增加,這幾年已常見有化學跨物理、化學跨生物、化學跨醫學之作品出現,顯示學生逐漸了解未來科學研究的多元化及新趨勢,值得鼓勵,但也應該更了解研究內容潛在的危險性,確保自己的安全,也不致讓辛苦的研究內容因違反規定而無法參展。 除了科展實施要點中所載的規範外,從歷屆科展評審的評語中,亦能看出學生研究的優缺點,提供給未來進行化學科展的師生參考。首先進行全國科展近5年(52屆-56屆)的化學科總評整理分析,發現以下幾項優缺點,提供給讀者參考。 優點: (一) 題目取材豐富多元,且能於生活及教材結合。 (二) 實驗設計、研究方法及實驗內容完整,有些已有實際應用價值。 (三) 學生表達能力強,壁報製作精美、使用資訊媒體增加。 缺點: (一) 國小階段化學原理的理論基礎薄弱,實驗數據定量分析較少,數據取樣要加強誤差值的觀念。 (二) 國中階段對作品了解仍限於所學知識,作品完整性需加強,條件控制需改進,誤差值標示要明確。 (三) 高中階段對於動機、研究問題、數據結論間之邏輯性及關連性須加強,學生回應問題引用數據或參考文獻之辯證能力較弱,應多思考研究的學理及應用價值。 分析民國100年至民國104年國際科展的化學科總評,可以發覺作品仍多聚焦在「奈米」領域,探討包含奈米製程在生醫、燃料電池、太陽能電池、新型化學物合成的催化劑、螢光劑、發光高分子等的研究,評審建議亦可朝向綠色化學能源與環保化學題材等方向的研究。另外,在化學科展中,女學生在競賽表現亮眼,而男學生作品「幾乎掛零」,是值得警惕的現象。 三、結語 我國科學展覽的歷史即將邁入第57個年頭,每年影響近15萬師生投入科學探究的行列,過去各國推動科學教育是為了提升國家的競爭力,從1957年蘇聯發射第一顆人造衛星「史普尼克1號」到太空後,更是激起各國培養科學、科技人才的重視,科展歷程其實就是培養做科學最基礎的訓練,從歷年科展競賽,我們可以從觀察現場學生與評審、老師、觀眾的互動中,感受到他們對自己作品的熱情,但也了解到學生在這個歷程展現出對科學方法的不熟悉、對問題定義、實驗設計、數據解讀間邏輯思維的不清楚等問題。根據筆者2012年進行的一項國中小科展指導教師研習需求調查,在回收的1,910份問卷以教師的科展指導經驗進行統計分析後,發現曾有過科展指導經驗的老師以理科背景居多,佔其中67.4%,但首次擔任科展指導教師者卻以非理科教師居多,佔其中57.8%(陳虹樺,民102),這也呈現出為甚麼化學科展國中小學生學理知識薄弱的原因,一部分是來自指導老師的科學訓練也不足,因此,科展教師的增能將是科教館推動科展活動的另一個深耕目標。 致謝︰感謝本館實驗組全國科展承辦人周茜芸小姐及國際科展承辦人黃千瑩小姐對本文在國內科展發展歷程的經驗分享及化學科展作品資料的提供。 參考文獻 教育部(民106)。中華民國中小學科學展覽會實施要點。臺北市︰國立臺灣科學教育館。 教育部(民105)。臺灣國際科學展覽會實施要點。臺北市︰國立臺灣科學教育館。 國立臺灣科學教育館(民83)。國立臺灣科學教育館簡介。臺北市︰國立臺灣科學教育館。ISBN 957-00-4658-9 張寶丹、陳明成、許淑美、劉玲伶、李慧君、陳柏瑩、黃善美、劉懿瑩、陳照欣、陳志鵬、巫鎧任、高芳如、陳毅芳、闕筱君、呂富裕、張義坤、吳信翰、周茜芸、陳佳宏(民99)。「科展風華半世紀」回顧與展望專輯。臺北市︰國立臺灣科學教育館;臺北縣板橋市︰台北縣教育局。 陳虹樺(民102)。不同科展指導經驗教師對科展指導增能研習之觀點。科學教育月刊,第363期,頁29-39。 […]
上海化學教學參訪與經驗交流: 化學科科展作品交流與參訪心得(上) 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw n 活動簡介 自2011年PISA(國際學生能力評量計畫)調查顯示,台灣學子「閱讀素養」排名大幅下滑,落後上海、香港、韓國、新加坡等國家與城市。主要原因在於台灣學生只是「悅」讀,卻沒有「有效的閱讀」,缺乏深度、重點與策略。根據PISA資料庫的分析報告指出,台灣學生喜歡閱讀的程度,在全球僅次於上海,但閱讀素養的排名明顯落後,原因就是出在沒有「讀到重點,言之有物」。研究資料指出上海的中學,能十分有效地一堂課就教完一長篇選文,台灣卻要一個星期才教得完,台灣的老師教得太多太細,還幫學生畫重點,反而讓孩子沒有空間與機會發展自己的閱讀策略。 另外,PISA測驗非常重視學生的表達能力,上海中學生表達能力也比台灣優秀。一方面是因老師鼓勵學生上課多表達,另一方面則是考試引導教學。大陸和香港的升大學考試都考申論題,學生也培養出論述能力。有鑒於此,教育部化學學科中心在今年三月著手策劃台灣上海兩岸特級教師研習活動,希望透過此次研習活動,讓兩岸老師吸收彼此的教學特點,推動科學教育改革。 尤其在政府推動12年國教後,國中生致力於閱讀的加深與加廣,培養學生的獨立思考能力,高中要培養主動學習及「做中學」實驗及歸納整理的能力。學生能力的培養有賴於教師在教學方法上的突破及改變,而兩岸教育制度及教材教法上雖不盡相同,但語言溝通方便,升學制度也較為相似,因此化學學科中心在今年三月即開始籌劃兩岸教學交流活動,希望透過第一次交流擦出更多火花,對彼此的教學有更多助益,同時了解兩岸的學習環境,諸如正規課程、課外社團、家庭環境及學校氣氛等。 兩岸研習活動為期六天(2014年10月9-14日),促使此交流活動得以成行的大功臣是台灣師範大學邱美虹教授,邱教授本身是科學教育專家,長期投入研究學生科學概念的學習,並嘗試透過不同的策略(如模擬、動手做、模型)使學生學習更有效率,因此她對於此次研習活動十分重視,並特請上海師範大學吳俊明教授幫忙聯繫上海金山中學及大境中學作為此次專訪的兩大重點學校。 化學學科中心老師因應參訪學校分為兩個梯次,第一梯次老師負責金山中學的交流活動,第二梯次老師負責大境中學交流活動,並同時參與大境中學交流活動兩岸特級教師點評,由上海市中學化學實驗中心團隊及化學專家負責講評及指導。如圖一、圖二及圖三所示。 圖一:兩岸化學教師交流活動關係圖 圖二:大境中學參與教學研討會 圖三:與上海市科協就兩岸科博活動交流 n 實驗主題規劃與實施 一開始決定要參加上海教育旅行時內心很掙扎,因為以往的兩岸交流活動都是以大學為主,這是第一次辦高中教師的交流研習,所以教育部對於研習內容及對等方式十分重視,再者筆者加入學科中心已七年,參加過大大小小的研習活動,卻從未受過專家「點評」,此次上海交流表面上是赴「西方取經」,事實上也是兩岸教師評鑑的開端,講得不夠精采,當然硬著頭皮還是可以撐過去,但是心裡著實對不起苦心安排此次交流的邱美虹教授及化學學科中心雅雯小姐。也因此交流活動的時間、地點及行程安排均十分慎重,行程安排在10月9-14日剛好是各校高中期中考期間並且緊連雙十連續假期,學校安排兼代課課時較不會造成困擾,同時間本校剛好也辦理高中生赴日教育旅行,回台後剛好可以做日本、上海及台灣的教學交流分享,故在時間安排上十分恰當。 A. 交流活動實驗主題與負責教師 高中化學學科中心上海化學教學參訪規劃圖,如圖四所示。 (一) 教室裡的化學實驗教學創意實作:周芳妃老師、林健志老師 (二) 化學學科中心研發成果分享:劉曉倩老師、蔡孟祐老師 (三) 看見氣體的性質實驗影片分享:謝耀隆老師、余珈禎老師 (四) 學習共同體之發展歷程和保養品DIY:呂雲瑞老師、鍾曉蘭老師 (五) 化學百寶箱在教學上的應用:施建輝老師、呂子琦老師 (六) 行動電化學教具和行動學習:廖旭茂老師、陳怡宏老師 (七) 化學學科中心研發成果分享:王瓊蘭老師 (八) 模型化教學和POEC教學法:鍾曉蘭老師、鐘建坪老師 圖四:高中化學學科中心上海化學教學參訪規劃圖 B. 參加者 臺灣:化學學科中心種子教師18人。 上海:市教育學會化學教學專委會實驗研究中心成員、市青年化學教師培訓班成員、金山區化學教學專委會及青年化學教學研究會部分成員等(計畫100人)。 C. 活動內容 第一天(10月09日) 桃園機場至上海浦東機場 第二天(10月10日) 早上:金山中學情況介紹、校園導覽、觀課 下午:第一階段:教室裡的化學實驗教學創意實作(針對學生演示); 第二階段:會場一:化學百寶箱在教學上的應用,會場二:學習共同體之發展歷程和保養品DIY、化學學科中心研發成果分享,會場三:教室裡的化學實驗教學創意實作; 第三階段:邱美虹教授:「行動科技融入科學課程」的開發與實踐 第三天(10月11日) 上海今昔歷史文化藝術之旅 […]
上海化學教學參訪與經驗交流: 化學科科展作品交流與參訪心得(下) 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw 【承「上海化學教學參訪與經驗交流:化學科科展作品交流與參訪心得(上)」】 n 研發成果發表交流感想 會場內共有三位老師(曉蘭老師、雲瑞老師及本人,圖九)同時成果發表及實作實驗,時間很緊湊,每個老師只有約15分鐘的時間做分享及實作,所以三位老師先以PPT方式將成果及實驗步驟先講解再做實作,來自上海學校代表的化學老師對於以毛筆沾取硝酸鉀飽和溶液寫字反應良好,筆者本以為上海的老師毛筆字應該會寫得較好,結果發現大家毛筆字體創意十足,大家看到自己寫的字體燒出來的時候露出滿意的笑容。 圖九:同會場三位老師合影 同時也將自己的字與台灣帶來的手工抄紙一起護貝,當作此次研習活動的紀念,與會中老師們也討論起其他化學藥品是否也可以做類似的實驗?同時針對手工抄紙作了實驗細節分享,交流過程中發現中國的老師十分重視教學的目標、井然有序的課程設計及數據歸納分析,主要還是以「單向講述」為主要教學方式,雖然教學過程中也會採用混合式學習(講述加上活動),但整體上還是以「老師」為學習主體,對於啟發學生學習興趣及學校教育最重要的一環「創造力」較為缺乏。反之,台灣在推行十二年國教後,極力想擺脫以升學制度為導向的教育型態,促進「教」與「學」的改變,提倡老師「應以學生為主體」的教學模式,積極推動教師專業成長及活化教學。 本研習會場有:高雄女中呂雲瑞老師提出的「學習共同體」在教學上的實際應用及心得分享;筆者的研發成果發表是以學生在日常生活中觀察到的自然現象,共同討論研究主題及動手做實驗研發新的產品,落實「做中學」;新北高中鍾曉蘭老師的「美容品DIY」,讓學生將所學的化學應用到美容聖品,共同打造【參與、分享、樂趣、實踐】的學習殿堂,內容十分精采! n 參與成效及心得分享 10月10日上海交流活動第一站,上海實驗性示範性重點高中金山中學,現任校長是上海市特級校長徐曉燕老師,學校設施一流,設備先進,當教學管理部教師帶領參觀「創新實驗室」時,見識到直逼大學實驗室設備的一流實驗儀器:高壓液相層析儀(圖十)、多參數水質分析儀、迴旋蒸發裝置、藥物殘留檢測儀…等等,甚至還有「智能機器人創新實驗室」(圖十一)!斥資2.5億人民幣教育經費,讓參訪的老師十分羨慕,學校還提供設施一流的公寓化住宿,遠超乎一般學校的學習環境。同時學校擁有一支優秀的教師團隊,凝成了「嚴格、勤奮、踏實、活躍」的優良校風。校長簡報時特別提到學校在每個月都會辦理十大校園節氣文化,例如義工節、社區節、科技節、讀書節…等等,培養「思想高素質」、「學習高質量」及「生活高品味」的教育觀,十分值得學習! 圖十:創新實驗室 圖十一:智能機器人實驗室 10月13日參訪第二站,上海海外國語大學附屬大境中學,參與「聚焦實驗 改進教學—2014年上海—臺灣化學實驗及教學交流研討活動」,整個活動是由上海市中學化學實驗研究中心主任、大境中學校長姚曉紅主持,由來自上海市中學化學實驗研究中心、上海市化學青年教師研修班、黃浦區教育學會理化生專業委員會及各區縣化學教師代表一百餘人參加了此次活動。 早上與上海市化學特級教師代表進行座談,大境中學青年教師馮晴使用「弱電解質的電離」展示數位化資訊技術在化學實驗中應用。專家們對兩地化學教育理念、課堂教學實踐、實驗研究、高考和教育改革等進行了全方位深入交流,燃起了與會專家和教師的熱情。會談中印象最深刻的是,實驗室管理方面,中國每八到十個班級可以有一位化學實驗管理人員,而且一節課是40分鐘,主要採取的教學方式是以講述法為主。同時教師有分級制度,明訂於教師法及教師考核制度,中小學教師設高級、一級、二級、三級教師,令大家好奇的「特級教師」其實是一種尊稱,為了鼓勵中小學教師長期為教育事業貢獻,提高其社會地位。 下午施建輝、鍾曉蘭、廖旭茂等老師交流了「化學百寶箱在教學上的應用」、「模型化教學和POEC教學法」、「行動電化學教具和行動學習」等,並分享了研究的實驗作品,吸引了與會全體教師,臺上臺下一起互動做實驗,把會場變成了一個大型的化學實驗樂園。謝耀隆老師展示「看見氣體的性質實驗影片分享」(圖十二),王瓊蘭老師也分享了一連串的趣味化學實驗(圖十三),吸引了大家的好奇心及探索科學精神。 圖十二:耀隆老師氣體性質示範 圖十三:瓊蘭老師示範趣味化學 來自上海化學實驗研究中心的代表唐增富、薑家祥、吳民生老師交流了「化學實驗改進與創新設計」、「數位化化學實驗研究與探索」和實驗作品,讓學生個性發展,給傳統化學實驗帶來了巨大的教學變革。 n 結語 上海是中國基礎教育最發達的地區之一,甚至在國際公認的學生能力國際學生能力評量計劃(PISA)中,連續兩屆(2009年、2012年)在全部三個單項(數學、科學、閱讀)測試中均列世界第一,此評量結果顯示上海的義務教育優質且均衡程度高的特點。以往在我們的印象中,中國學生過多的考試,缺乏獨立思考能力。此次參訪中,在內心產生很大的震撼!想像中的上海天空是帶著灰色的霾害,人們在機車陣裡呼吸著虛弱的氧氣,外灘的浦東區充斥租界區與老上海新舊交錯的宏偉建築,帶著繁華落盡的異國情調。沒想到此次交流一下飛機除了飽覽宏偉壯觀的建築外,令人印象深刻的就是磁浮列車(圖十四)!雖然內裝配備還有進步的空間,但只需40元人民幣即可享受超高速快感,線路西起上海軌道交通2號線龍陽路站,東到上海浦東國際機場,大大解決連接浦東機場和市區的大運量高速交通需求,單線運行時間約8分鐘,設計最高運行速度為每小時431公里,是世界上速度最快的商業運營列車線路!再者即是連接各個區域的16條四通八達的地鐵網,可以迅速遊覽大上海區!而穿梭街道間的居民幾乎全面騎乘電動機車,街道旁的樹蔭讓遊覽閒逛的人消弭了大半暑氣,難怪有老師說上海這幾年進步很多,四處可見的標語倡導著「和平演奏者」及建立「精神文明社會」潛移默化教導居民。上海是中國最大的商業、金融中心,素有「東方巴黎」、「購物天堂」的美譽。參訪期間週休二日拜訪了豫園、城隍廟、思南路、田子坊、南京東路步行區、法國租界區…等等,穿梭在時空交錯的安靜街道是一種享受,值得放慢腳步,捕捉最美的風景,累了就坐下來喝杯拿鐵,名人故居外的咖啡廳可以想見當年歷史的繁華,如今知性恬淡,自成獨特韻味。 圖十四:上海磁浮列車 上海沒有雄偉壯麗的名山大川,也沒有千年歷史的名勝古蹟,但是上海一直以她獨有的風韻,吸引著無數的中外遊客綻放獨特的丰采。 此次探訪上海重點高中,驚覺上海傳統的教育方式正快速地在改變,強調解決問題和創造性思維,從中央到地方,上下一致,想法簡單:權威的、條理分明的和激勵教師教學多元。因此中國大陸中央非常重視教師的分級制度,除了教師分級制度,大陸的教師還有分骨幹教師,學科帶頭人等職稱,主要是一種專業上的認可,並非終身職。反觀,目前台灣教育制度並沒有教師分級制,所以教學方式十分多元,近幾年政府致力實施十二年國教,極力想擺脫舊有的教育體制,一張講台、一支粉筆,「以教師為中心」的課堂已逐漸消失,取而代之的是「以學生為中心」的課堂。希望老師能以「主動參與、同儕分享、激發學習樂趣、行動實踐」的精神為主軸,透過「翻轉教育、學習共同體平台」展開老師之間的對話、教室的大門越來越開放,教師也從一人的單打獨鬥轉變成教學團隊。 上海教育體制中上海教師的轉變是教育當局透過各種教師研習,把老師推到教改方向,轉變他們的教學方式,因此有綿密的學習網絡、備課組規劃,每個學校、每位教師都必須定期的上公開課讓其他教師觀課、評課。所有的教師研習都聚焦於教學能力的提昇。若我們能夠吸取別人的成功經驗,成為我們教育的活水源頭,教育就會有一番新的氣象與面貌。 此外美國現行的制度,依學生的測試成績為教師評級,但在測試中得分高的國家或地區,未有以學生測試分數來定教師薪酬或解僱教師,但這幾年根據國際PISA公布,英、美的排名則在20名以外。有美國專家指,美國若再不改善中小學教育制度,學生的水平將難追上亞洲地區。 金山中學及大境中學都是上海的重點高中,整體而言學生素質很高,筆者利用觀課及發表研習空檔在教學區四處走走,發現上課時學生眼神十分專注,老師聲音鏗鏘有力,除了版書以外也會使用電腦教學及電子白板等,教室後的佈告欄「教學園地」除了小區域張貼例行公事外,可伸縮式黑板寫滿了師生交流讀書心得及難題挑戰,與台灣中小學教室後貼滿各式創意的卡通圖案及標語明顯不同,此外全面禁止電子產品在教學區域使用,解決了台灣老師的心頭之痛。反思我們台灣一直以來引以為傲的自由、民主是否也造成教育當局的包袱及阻力? n 致謝 感謝台灣師範大學邱美虹教授、新北市立新北高中鍾曉蘭老師、上海師範大學吳俊明教授、教育部高中化學學科中心協助辦理,台灣及上海各級單位行政人員全力配合。 n 參考資料 1. 國立台灣師範大學化學研究所(民78),「高中化學教師示範實驗」,教育部中小學科學教育專案研究報告。 2. 教育部高中化學學科中心,http://chem.kshs.kh.edu.tw/。 3. 百度百科,http://baike.baidu.com/view/357085.htm。 4. 上海海外國語大學附屬大境中學網站,http://dj.hpe.sh.cn/。
差異化教學化學科示例—POEC策略 鍾曉蘭 新北市立新北高級中學 教育部高中化學學科中心 chshirley2007@yahoo.com.tw n 差異化教學的意義 差異化教學(Differentiated instruction)針對傳統式教學的缺失作一些必要的調整,讓不同程度的學生都能同時在課堂上學到適合他們能力的學習內容,為不同程度的學生調整教學環境與教學實況,以開創因應不同學習需求的適應性學習經驗。差異化教學是一種持續運用多元的教學方法,不斷的調整課程的內容、過程和成果,以回應學生在學習準備度、興趣與學業成就上的差異。差異化教學是根據持續性的評量以提供教師進行計畫並運用於課程當中,來幫助學生瞭解基本重要的原則、運用基礎的知識及技巧、持續在較高程度上維持機動並且在真實情境中運用所學。差異化教學的重要意義在於為不同能力、興趣、學習風格以及經驗背景的學生創造多元的學習途徑。 n POEC的教學理念與簡介 White & Gunstone(1992)所發展的預測-觀察-解釋(prediction – observation – explanation)策略,簡稱POE策略,主要步驟是要求學生對科學現象進行預測並提出理由,然後進行觀察實驗,再對所觀察的實驗結果提出解釋,教師試圖去調解學生在預測與觀察之間的衝突,設法使兩者達到一致。POE廣泛運用在中小學科學教育上,用來評測學生先前概念及應用知識的能力,協助教師瞭解學生的先前概念以促進科學學習,讓學生有更多空間去建構自己的想法與理解,也較能探測出在真實情境中,學生的認知結構及應用知識之能力,POE除了可作為評測方法,也是一種很有效的教學策略(White & Gunstone, 1992;Kearney, Treagust, Yeo & Zadnik,2001)。 進行POE時應注意的是(White & Gunstone, 1992):(1)要提供一個學生可以預測,而且能基於個人理解進行推理的情境或實驗,若純粹只是猜測則將失去其價值;(2)要提供真實情境與問題給學生,才有助於POE的效果,至少也要提供學童一些支援的線索或說明;(3)要讓學童的觀察是直接可行的,亦即觀察的實驗結果是清晰可見的;(4)可以用勾選的方式,提供幾種可能的情況讓學童做預測,用開放的反應模式,讓學童自己表達想法。 邱美虹教授在學生學科學習與評量其中提到在教學中運用POE模式時,應增加比較的部分,提出POEC(Prediction預測-Observation觀察-Explanation解釋-Comparison比較)模式的實驗活動與評量,提倡學生應再將所觀察的現象與之前的預測作一比較,以便下結論(邱美虹、林世洲、湯偉君、周金城、張榮耀、王靜,2005)。POEC模式強調問題情境與觀察現象之間的互動,針對爭議之處再思考,以達成概念的一致(邱美虹等人,2005)。 在許多POE的活動,學生經常以日常生活的經驗去支持他們的理由,或者應用與科學原理相異的觀念去解釋自然界現象,因此運用POE策略能有效的鼓勵學生應用自己原有的知識進行推理及解釋,也能探測出在真實情境中學生運用其原有概念及認知結構的情形(許良榮、劉政華,2004;許良榮、蔣盈姿,2005)。使用POEC模式教學時,發現由於作「預測」較少受到「什麼是正確/標準的答案?」的想法影響,較一般的課室活動更能鼓勵內向不善表達的學生投入討論活動,進而發表個人的想法,教師也能從學生的預測結果了解學生的先有概念或迷思概念。而在實驗的活動過程中,學生的投入度與生生之間的互動亦有所提昇。所以將POEC模式運用在實驗活動中以及教學單元中,可以提昇合作學習之教學成效,並能改進目前學校「食譜式」的實驗教學。 本活動旨運用POEC模式在教學中聚焦於學生對實驗活動的了解,並藉其結果呈現科學概念的內容與關聯,期望未來教師將POEC模式運用在教學上能獲致正向的成效。 n POEC的實施程序 POEC的實施程序如下: P(Prediction,預測):向學生說明實驗裝置與實驗程序,請學生填寫預測的實驗結果,並寫下預測的理由(也可以利用小組的討論,讓他們分享彼此的看法)。 O(Observation,觀察):進行實驗,請學生觀察並詳細紀錄觀察現象,並判斷是否與預測的情形符合。 E(Explanation,解釋):無論是否符合,請學生再次提出解釋的理由。 C(Comparison,比較):再將所觀察的現象與之前的預測做一比較,填寫學習單,再做學習總結討論,比較原先預測與觀察之間的現象與前後解釋的異同。 n 本活動設計理念 (ㄧ)序列性POEC (Sequential Predict-Observe-Explain-Comparison, S-POEC) 本活動參考許良榮教授提出之序列性POE (S-POE: Sequential Predict-Observe-Explain)與邱美虹教授提出之POEC(Prediction預測-Observation觀察-Explanation解釋-Comparison比較),設計ㄧ系列有關鎂帶的小實驗,三個活動設計依序為(詳見表1):(1)鎂帶在二氧化碳中會燃燒嗎?;(2)鎂帶在水中會反應嗎?;(3)鎂帶在硫酸銅水溶液中會跳舞嗎? 序列性POEC整體活動設計原則為:(1)POEC中所涵括的實驗,必須具有相互關連性,其現象的解釋涵蓋相同的科學概念;(2)所有實驗所涵蓋的科學概念,總計以不超過三個為原則,以達到探求學生之「科學解釋能力」的目標。因為涵蓋的科學概念過多,將不容易歸納、推理學生的前後之解釋的一致性;(3)每一個後續實驗,只改變前一個實驗的一個變因,以達能深入探討學生對於單一變因的科學解釋能力;(4)在學生完成一個實驗(POEC)的說明之後,必須明確讓學生知曉每一個POEC確實之「實驗結果」,以避免學生對後續實驗落入單純的「猜測」,而失去探究學生之「解釋一貫性」的目的;(5)每完成一個實驗(POEC),才進行後續的實驗(POEC),並要求學生不可再修改先前實驗(POEC)已完成的作答(許良榮,2005;許良榮、羅佩娟,2009)。 本活動的主旨是讓學生從實驗中觀察並瞭解活性對燃燒/氧化還原反應的影響,從鎂帶在二氧化碳會燃燒的小實驗,讓學生瞭解物質並非僅在氧氣中才會燃燒,到鎂帶在熱水中也會反應,最後以鎂帶在硫酸銅水溶液反應的特殊情形,引導學生探討鎂帶的活性、溫度等對鎂帶反應的影響。 表1:POEC實驗活動設計理念 (二)本活動融入差異化教學設計之理念 設計理念參考自Johnstone(1991)提出在學習化學有三個層次的表徵:巨觀(macro),次微觀(sub-micro),和符號(Symbol)。化學上的巨觀表徵如看見顏色變化、形成沉澱、氣泡產生與等肉眼可直接觀察的現象;次微觀表徵則藉由分子、原子、次原子粒子的排列或運動(粒子之間的交互作用)來解釋;而符號表徵則藉由符號、數字、分子式、方程式、結構式或反應式來表徵,例如: 2H2 […]