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                […]