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《烘培咖啡》化學教育桌遊 / 温媺純、陳秀荷

Monday , 2, March 2020 Comments Off on 《烘培咖啡》化學教育桌遊 / 温媺純、陳秀荷

《烘培咖啡》化學教育桌遊 温媺純、陳秀荷 mlwen@cc.ncue.edu.tw   n前言 許多研究資料顯示遊戲融入教學大多能正向改善學習者的學習動機、學習成就、學習情緒、學習態度或其他學習能力等等,各方資料也同時顯示台灣科學教育之桌遊的數量亦不多。因此,本文作者結合現代流行的咖啡文化與桌遊,綜合心流理論、成就系統與機制即訊息等等遊戲設計概念,初步發展出一套不需化學先備知識即可遊玩的化學教育桌遊《烘培咖啡》。期待玩家經過多次的遊戲體驗,能自我有所領悟與學習。 n桌遊介紹 (一) 《烘培咖啡》科學知識 本教育桌遊以烘焙的科學概念「物質受熱發生變化」為遊戲發展核心。烘焙的科學原理是利用熱能使物質發生物理和化學的變化。烘焙咖啡的行為即是將咖啡豆送入鍋爐中加熱,咖啡豆的溫度隨著加熱時間增加而升高,豆中各樣的物質因能量增加、彼此碰撞,而發生一系列化學變化,包含焦糖化反應,與梅納反應等等。物質的變化導致咖啡豆顏色改變和氣態物質的產生,咖啡豆體積也因此膨脹破裂。咖啡豆經烘焙後,產生一千多種的氣味物質,飄進我們鼻子裡,也就是我們聞到的咖啡香,可能感覺有堅果味、土壤味、水果香等等。 咖啡香的氣味物質主要是由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五種元素構成(謝雅玉,2017)。這五種元素位於週期表的右邊,屬於非金屬類,是生活中重要與常見的元素,而元素以不同的種類、數量和空間排列會組合成不同的氣味物質(如圖一)。我們聞到的咖啡香是綜合了各樣不同濃度的氣味物質,藉著每個人的嗅覺器官主觀感受到的結果。換句話說,有可能咖啡香在不同人聞起來會變咖啡臭哦! 圖一:三張氣味物質卡 (二) 《烘培咖啡》教育方式 設計者在遊戲介紹時除了說明遊戲規則之外,同時將烘焙咖啡的科學知識帶入,使玩家了解烘焙咖啡的科學概念「物質受熱發生變化」,並具體觀察不同烘焙度的咖啡豆之顏色差異。 玩家在主要的遊戲行動中,需要將自己手牌與公開的物質資訊(如圖二)進行觀察與比對,思考如何給予三個提示才能有效幫助同伴迅速找出相對應的物質。34種氣態物質之間有結構相似者、元素數量相同者、元素種類相同者,物質的複雜成為遊戲的挑戰,在模糊不清的資訊中尋找解答達成遊戲目標成為了遊戲的樂趣。玩家重複體驗遊戲,每次拿到的手牌不同,不斷進行觀察與比對,便有機會產生自我領悟與有所獲得。 圖二:桌遊物件與公開的物質資訊 (三) 《烘培咖啡》設計方式 《烘培咖啡》是模擬烘焙的情境作為遊戲的情境,遊戲時間代表烘焙時間(如圖三)。玩家們花時間和心力從三個提示中找到與公開資訊相對應的物質,且須在遊戲的目標時間裡辨識完成,遊戲便進入尾聲,彷彿咖啡豆已烘焙到特定烘焙度可以下豆了。 設計者依據心流體驗遊戲設計模型(Kiili, 2006)、成就系統(Evans, Jennings, & Andreen, 2011)、機制即訊息(Romero, 2008)等遊戲理論,經多次測試與修改發展本教育桌遊。玩家遊玩時能專心與產生愉快,在沒有壓力與負擔下進行潛意識學習。 圖三:溫度、烘焙度、烘焙時間三合一指示牌   (四)《烘培咖啡》玩法介紹 1. 遊戲故事 在一個咖啡烘焙大師的交流會上,有一群不善表達的烘焙大師正圍坐著,一邊烘焙咖啡一邊交流著他們所聞到的烘焙味。大師們必須在幾個模糊不清地提示下,在烘焙時間內,一起合作找出所有人聞到的氣味物質,烘焙即可成功,否則一不小心可就焦黑囉!別忘記照顧隨時會來打擾大師,請教您各種問題的顧客唷! 2. 遊戲規則 (1) 由第一位回應咖啡問答的玩家作為遊戲的起始玩家,於開始遊戲時按下手機計時器。 (2) 起始玩家選擇手上一張氣味物質卡給予三個提示,一個是物質的元素種類、一個是某元素的數量、一個是用一段話描述物質的形狀結構。提示完畢後,其餘玩家從公開資訊版圖中找出相對應的物質。成功找出後將該氣味物質卡置於版圖上,若失敗則丟棄該卡牌,並從氣味物質卡牌庫中重新抽出一張。而後逆時針輪流換下一位玩家給予提示。 (3) 每猜出兩張氣味物質卡,就有一位顧客來打擾。第一個回應咖啡問答卡的烘焙大師於咖啡問答卡(如圖四)的牌庫中抽出一張牌,並按照牌面文字所述以口語重述一次,其餘玩家負責回答,任一玩家答對即可繼續進行猜測氣味物質的遊戲,並將烘焙大師標記依逆時針移至下一位玩家。 (4) 當遊戲時間抵達一爆與二爆的烘焙時間時,所有玩家停止手邊行動,玩家輪流將氣體小球從排氣的入口吹送至出風口(如圖五),代表排氣成功,繼續進行烘焙任務。若一爆失敗,則烘焙溫度升高,直接進入二爆,將氣體小球從入口再重吹一次,若再失敗,則烘焙焦黑,遊戲失敗。 圖四:三張咖啡問答卡 圖五:玩家輪流吹送氣體小球使之順利在排氣管紙條內移動 n  遊玩成果 《烘培咖啡》經不同年齡層,28位女性、31位男性,共59位玩家測試。玩家在設計者介紹遊戲規則後開始遊戲,設計者並不參與遊戲討論,只負責說明遊戲玩法與烘焙咖啡豆的過程。遊戲後玩家填寫心流體驗問卷(滿分5分)與學習測驗卷。 玩家遊玩時的心流體驗調查結果佳。問卷結果整體平均為4分,且無性別上的差異。結果顯示,玩家在遊玩過程能專心,並認為遊戲難易度適中;學習測驗卷的結果則顯示:60%以上的玩家,知道咖啡豆裡的物質會受熱分解而產生氣體,並對物質由元素排列組成的事實能有初步認識。測驗結果亦無性別上的差異。另外,從質性資料(如圖六)中也可窺見此桌遊能激發玩家的腦力與創意,在不知不覺中帶領玩家進入化學的世界。 圖六:玩家在遊戲互動過程中的部份對話 n  結論與建議 本教育桌遊具有遊玩與學習的功能,可單純作為遊戲使用,或是搭配課程內容作為教學活動的一部分。另外,有鑑於遊戲遊玩成果顯示心流體驗的結果與學習目標達成度無顯著相關,因此若要使用本桌遊作為與課綱有關的教學,作者建議教學者可搭配課程相對應的教材,以輔助學生能更深入、清楚有邏輯地進行學習。最後,遊戲版權屬設計者。若需使用遊戲進行教學,歡迎與本文作者聯繫。 n  參考文獻 […]

化學課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構高端論壇—羥基官能團現場教學演示與專家點評心得 / 劉曉倩

Sunday , 1, March 2020 Comments Off on 化學課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構高端論壇—羥基官能團現場教學演示與專家點評心得 / 劉曉倩

化學課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構高端論壇—羥基官能團現場教學演示與專家點評心得 劉曉倩   國立彰化高級中學 torrina01092002@yahoo.com.tw n  前言 2019年8月與邱美虹教授於亞洲化學年會巧遇,邱教授在化學教育的貢獻有目共睹,當筆者受邀參與第十六屆大陸化學教育課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構教學演示時,心裡卻掙扎很久。所謂同課異構就是臺灣與大陸的教師針對同一個教學主題各自設計課程,再進行30分鐘實際教學,教學結束後再由現場的教育學者專家、科學家及教授進行現場點評。本次教學主題主要是以大陸人民教育出版社出版的高中化學教材內容為主,同課異構主題分別是高一的「氯」以及高二的「羥基官能團-醇與酚」,而筆者主要負責的教學內容是「羥基官能團-醇與酚」。雖然筆者有二十餘年的教學經驗,其中不乏多次公開授課,但是與大陸高等學校教師進行同課異構教學及接受現場點評還是頭一遭!此外會議舉辦的時間在12月底,地點是哈爾濱,十二月的哈爾濱氣溫在攝氏零下20度至40度之間,對於出生在亞熱帶的我們是一大挑戰!想著前幾年跟隨美虹教授至上海教學參訪時帶來的強國震撼,還有北京參訪時感受到大陸教學的進步及成長,雖然不知道此行會面臨什麼樣的挑戰,但是只要願意去嘗試,願意去改變,相信自己可以飛得更高,看得更遠!這些難得的經驗非得要自己去感受才行,這是讓自己蛻變的道路,也是美虹教授不斷地引領我們的道路,有時雖然會感受到壓力,但是也是一種動能,如同平凡的石墨在高溫高壓下才能成為鑽石! n  同題異構教學前的準備 一接到大會寄來的大陸人民教育出版的高中化學教材內容時,筆者仔細地將內容看過,發現課本內容與臺灣高二課本有些出入。以筆者所教授的「羥基官能團-醇與酚」為例,大陸對於醇與酚的介紹,除了醇的基本定義、分類、物理性質及化學性質外,更重視醇類的反應(取代反應及脫去反應)。而臺灣的高二必修基礎化學(二)課本中對於醇及酚的介紹,除了醇酚的定義、分類、物理及化學性質外,對於醇酚的命名及異構物著墨很多,至於醇酚的取代及脫去反應則是在高三選修化學(下)第七章有機化學才會學到。筆者認為主要原因可能在於大陸的高中課程必須在兩年完成所有化學課程內容,高三則著重在於高考準備。反觀臺灣的高中化學課程採取螺旋式教學方式,高二上學期的基礎化學(二)是所有高中生的必修課程(自然組及社會組同學都要),所以對於醇與酚的學習只需在定義、種類、命名、異構物、物理及化學性質有基本概念即可。有鑑於2015年筆者曾在北京見識到大陸高中有機化學的內容除了基本的反應以外,還有難度較深的有機合成及應用,於是利用暑假期間將大學有機化學(Organic Chemistry by Wade)的醇與酚的章節重讀,並將臺灣各個版本的教科書中相關的單元及實驗部分重新看一次,希望可以給自己多一些教學深度及靈感。 準備期間也將完成的教學活動設計多次請益邱美虹教授、鐘建坪老師及蔡孟祐老師。但是教學活動設計初稿仍然擺脫不了傳統講述法(引起動機、定義及性質說明…),雖然安排了學生分組實驗實作,但是教學活動設計仍停留在學生實驗驗證定義的階段,亦即教學亮點不足。 9月時筆者將實驗活動設計落實在學生的專題實驗課中,師生多次討論實驗的細節及可以進一步規劃的探究方向。過程中教師提供了研究的主題,學生在實驗過程打開了新的視角,透過師生有質感的對話,無形中把重要的概念深植在心中,整個探究的過程中彼此都獲得很大的成就感(如圖1所示)。 圖1:教學演示前與筆者學生進行試做實驗及準備工作 12月初「羥基官能團-醇與酚」教學活動設計有了進一步的發展,規劃如下: 一、設計理念: 此次教學活動課程設計理念在於啟發學生科學探究的熱忱與潛能、建構科學素養,使學生具備基本的科學知識、探究實作能力及科學態度,且能於實際生活中有效溝通、參與公民社會議題的決策與問題解決,同時對媒體所報導的科學相關議題能理解 ,例如汽車抗凍劑及飛機除冰劑的主要成份,經由科學實驗數據檢測其可信度,培養求真求實的科學精神。進一步地奠定學習科學與運用科技的基礎,養成學生對科學正向的態度、學習科學的興趣以及運用科技學習與解決問題的習慣,為適應科技時代之生活奠定良好基礎。 二、總體學習目標: 1.學生可以理解教師所講授的學習內容,例如:醇與酚的定義、命名、物理性質、化學性質、常見的化學反應及生活中常見的應用。 2.學生透過探究實作,提升其思考智能、並能想像創造、推理論證、批判思辨及建立模型。 3.學生能從一系列的觀察、實驗中取得科學數據,並依據理論及方法進行比較與判斷資料,進而以批判的論點來檢核資料的可信性,並提出創新與前瞻的思維來解決問題。同時能反思實驗過程的優、缺點,藉以修正實驗模型。 三、本教學活動根據學生特質與教學需求分為以下四個階段進行 1.第一階段─理解與認知(5分鐘): (1)教師解說醇類在生活中常見的用途,使學生體會生活中醇酚的運用,並能感受科學影響生活的重要性。 (2)教師示範「魔術點菸」,刺激學生思考可能使用的化學藥品為何。 2.第二階段─學生分組實作探究(10分鐘): (1)各種醇類與金屬鈉的反應性差異。 (2)各種醇類與過錳酸鉀的反應性差異。 3.第三階段─分組發表(10分鐘): 學生透過實驗與組員對話、刺激,學會將實驗結果釐清概念,整理出可能的答案,進行發表。 (1)由實驗結果分析各種醇類與金屬鈉反應快慢與醇類結構的相關性。 (2)由實驗結果分析各種醇類與過錳酸鉀反應快慢與醇類結構的相關性。 4.第四階段─學習經驗的統整(5分鐘) 教師統整學生發表結果,歸納出實驗背後的原理原則。 12月中旬筆者先將實驗所需的藥品、玻璃器材、教學所需的電腦相關設備及教學白板,請四川師範大學劉瑞教授協助準備,接下來的工作就是教學講義、簡報及教學演示的準備事宜。 n  北國好風光,盡在黑龍江 哈爾濱地處黑龍江省南部,冬季嚴寒漫長,夏季涼爽短促,是世界著名冰雪旅遊和避暑勝地,以其國際冰雪節和濃郁的歐陸風情而聞名,更是大陸歷史文化名城。哈爾濱由於其地理位置特殊,是20世紀初期蘇聯聯繫中國的橋頭堡,也是國際商貿都市。至今哈爾濱的城市建築風格仍帶有早期俄羅斯及東歐、猶太人等各類歐式建築風格。不過自從中華人民共和國成立後,逐漸被改造為工業及商業並舉的中心城市。然而在筆者心中,哈爾濱勾起了少年時期閱讀的小說「哈爾濱之霧」,這本是由梅濟民教授寫的作品,書名雖然浪漫,但是小說內容講述的是俄軍殘害中國百姓及日僑的慘痛故事,小說中所描寫的哈爾濱令人嚮往,是個民族融合的大城市, 除了中國人之外,還有俄僑與日僑,年輕時的我讀到這裡, 也不禁神遊其中。 此次行前在許多旅遊書籍及網誌讀取冬遊哈爾濱時需要注意的保暖事項(三明治穿著、防風褲、防風手套、止滑靴、各種暖暖包…),趁機買了一堆抗寒衣物。但是12月24當晚一下飛機,迎面而來的濕冷刺骨寒風,仍令人不禁打個哆嗦。由於在大陸網路聯繫不似在臺灣方便,所幸透過美虹教授協助,順利抵達飯店,也深刻地體驗了在零下25度雪地拉著行李箱舉步維艱的感覺。 隔天上午完成會議報到手續之後,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。哈三中的實驗室硬體設備雖然十分先進,但是筆者教學演示所需的藥品、器材仍有很多不足之處,加上實驗室內雖有暖氣設備,但是氣溫在攝氏10度以下,進行配藥及分裝藥品時仍是寒冷凍手。中午哈三中帥氣的梁主任帶著我們到學生食堂用餐,即使是出太陽的正中午,校園覆蓋皚皚白雪,彷彿穿越白色的沙漠,獨行於晶瑩而神祕的廣袤,沿路樺木挺拔,白雪中校園景觀令人讚嘆(如圖2所示)! 圖2:筆者與蔡孟祐老師(左一)、鐘建坪老師(右二)及哈三中梁主任(右一)於哈三中校園合影留念 盤點完後仍有部分器材及藥品還需採購及準備,第三天我們依然前往哈三中持續為教學交流準備(如圖3及圖4所示),巧遇也是來做場勘的同題異構江蘇省教育科學研究院王峰老師及哈三中李洪濤老師,言談之間發覺王老師個性沉穩、思考敏銳,此行正是與筆者同題異構進行教學演示。李洪濤老師個性活潑、豪爽大方,十分健談,他直言此次教學演示面臨很大壓力,他的指導教授暗示臺灣來的老師中有一位具有化學作業環境測定甲級技術人員的證照,所以在實驗設計上要更加小心。我們邊準備邊聊天,了解到大陸的教學是以升學導向為主,平常很少給學生做實驗,但是這幾年政府在進行新課綱的改變,推行核心素養為本的教學設計與實施,與臺灣的108課綱精神相符,希望透過同題異構教學演示及專家點評,激勵國家一線教師深化教學,透過探究實作的教學活動設計,讓學生動手做,深入探究及自主學習。不過大陸的高中班級人數太多,以哈三中為例,一個班級學生人數約45~60人,進行課綱實驗已經很不容易了,更何況是探究實作!? 當天完成教學演示的實驗準備已經是下午5點鐘了,哈爾濱師範大學的兩個研究生帶著我們三位來自臺灣的老師到松花江上散步及賞冰雕,積雪厚實的松花江雪飄迷濛,站在冰封的松花江上隨時都有跌倒的風險,但是一夥人還是執著於眼前的冰雪美景。哈爾濱從1960年代即開始舉辦冰燈博覽會,至今已近60年,享譽國際。冰雕材料中一塊塊乾淨完整晶瑩剔透的冰塊來自松花江,雕刻師傅首先將晶瑩剔透的冰塊雕成雛型(以建築及動物為主),細節的各個小部分,用水和碎冰粘合起來,零下30度的氣溫,足以將這些部位牢牢地粘在主體上,粘著力比任何膠水還要強大!經驗豐富的師傅甚至會將砌好的冰塊上鑿出冰槽,將低溫燈帶放入其中,夜空下白茫茫,五顏六色的冰雕、冰滑梯及冰城堡映入眼簾,煞是好看(如圖5及圖6所示)! 圖3:哈三中學校實驗室硬體設備先進               圖4:教學演示前的器材藥品分裝 圖5:松花江上的巨型冰雕圖              圖6:冰磚內鑿出冰槽放入低溫燈照明   n  兩岸同課異構教學演示現場及專家點評 12月27日一早6點40分坐上第一班交通車抵達哈三中教學演示現場,一進校園清晨白雪在朝陽的照射下呈現純淨的美,還未被踩過的雪潔白鬆軟,樺樹下的樹掛似乎快滴落而下,陽光穿透過皚皚白雪產生了溫柔的透明感,冷風下微微搖動的樺樹顯得靜謐而柔弱,大陸各省到場的老師震懾於校園美景,靜聲穿過長長的走道直達教學大樓。因為筆者是第一個進行教學演示的老師,趕緊跟幾個哈三中老師將前一天分裝好的器材藥品先安置就位,哈三中高二學生有45位參與教學演示,現場約30位教授及500位教師一就座,教學演示即開始。 由於實驗藥品仍未齊全,筆者在前一晚內心十分忐忑,但是心態轉個彎,反思教學的重點在於學生的「學習成效」,只要能讓現場的學生學習聚焦在教師所要表達的概念及重點,如同邱教授提醒我們的,哪些知識概念是學生在這堂課中可以帶得走的,就是「有效教學」!看到現場的教授、老師及學生,心裡已不再緊張甚至還帶著些許的感動及興奮呢!筆者一開始進行的教師示範實驗活絡了現場緊繃氣氛,雖然與學生是第一次見面,但是哈三中的學生比想像中活潑親切,學生分組進行實驗活動時,對於老師的提問,回答十分踴躍,而且實驗進行時遇到問題也會舉手發問,40分左右的教學過程,讓學生從實驗中探究醇的結構與其反應性的關係,雖然未能完成整個教學探究過程,師生意猶未盡(如圖7及圖8所示)。 […]

《臺灣化學教育》第三十五期(2020年1月) 目  錄   主編的話 ♦第三十五期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 本期專題【專題編輯/鍾曉蘭】 ♦校本必修與多元選修:發展與實踐校訂課程/鍾曉蘭〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:武陵高中校定必修:千塘桃花源/張明娟、吳德鵬〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:中山女高多元選修:專題研究法/曹雅萍〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:新北高中多元選修:科普寫作與傳播/鍾曉蘭〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:竹山高中多元選修: 生活科學家及科學志工/陳映辛、馮松林〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:高雄中學多元選修:化學入門(Ⅰ)(Ⅱ)與化學宅急便/林威志、林宗益〔HTML|PDF〕 ♦校本必修與多元選修:花女福爾摩斯:談鑑識、文學、司法/陳斾玎、謝文靜、陳文燕〔HTML|PDF〕   課程教材/化學小故事【專欄編輯/楊水平】 ♦拉賽福與亞佛加厥常數/吳奕嫻、胡景瀚〔HTML|PDF〕 化學實驗/化學實驗含影片【專欄編輯/周金城】 ♦鈷錯合物多段感溫變色棒的製作/廖旭茂、程慧文〔HTML|PDF〕 新知報導/國內外化學教育交流【專欄編輯/邱美虹】 ♦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〔HTML|PDF〕   課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/周金城】 ♦國小學生萃取天然酸鹼指示劑來製作彩色水餃/劉宜衡〔HTML|PDF〕

第三十五期 主編的話 / 邱美虹

Sunday , 12, January 2020 Comments Off on 第三十五期 主編的話 / 邱美虹

第三十五期 主編的話   邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 根據國際學生能力評估計劃(Programme for International Student Assessment,簡稱PISA)資料顯示,芬蘭15歲學生屬於高成就但低科學學習興趣群,而美國則是科學表現不佳,有鑒於此及相關因素,在美國科學基金會(National Science Foundation, NSF)和芬蘭科學院(Academy of Finland)共同支持下,美國密西根州立大學與芬蘭赫爾辛基大學進行以專題導向學習(Project-based Learning, PBL)為主的跨國研究,由四位國際知名學者做為期近七年的跨界合作(Barbara Schneider, Joseph Krajcik, Jari Lavonen, 和Katariina Salmela-Aro)。在歷經七年持續性的投入與交流後,2020年1月20日在芬蘭科學院進行成果報告並發表該團隊剛出版的新書:Learning Science: The value of Crafting Engagement in Science Environments。芬蘭面對學生在PISA科學學習興趣上的表現不如預期而積極推動PBL融入學校教育,以提升學生科學學習的參與度(engagement)。在推動PBL的過程中,在教師專業成長上也有啟發性的收穫。這是一項成功的跨國研究計畫,美國則在Krajcik教授的積極推廣之下,除在芝加哥市有數十所中學教師和學生參與外,加州也與密西根州立大學合作全面性的推廣PBL,希望能藉此改變教師教學信念與行動,並提升學生學習成效與科學興趣。 我有幸受邀在此會議上報告我和周金城教授長期合作的一系列人臉辨識系統在科學學習上的研究發現—面對反直覺的科學實驗單有驚訝表情並不意味著學習發生。反之,驚訝表情之後的負向表情對概念學習是有正面指標性的意義。報告中特別指出,如何在課程上設計引起學生深度學習的教學活動,以及正負面情緒表現帶給教師在教學上的意義是值得反思的議題。這報告引起現場科學教育家、心理學家、神經科學家、社會學家熱烈的討論與提問。感謝赫爾辛基大學和科學院的邀請,使我有機會對來自科學院、教育部、各大學、教師領導團體代表等報告,分享研究成果。 在這參訪期間,赫爾辛基大學Lavonen教授帶我到該校的附屬中學參觀一位中學化學教師的教學,在短短的75分鐘,我看到該名教師視「能力的培養比學科內容更為重要」的有意義的教學。Lavonen教授即時點出:芬蘭Less to teach, more to learn的教學理念。舉個例子來說,在一堂七年級的化學課中,該堂課的內容是談元素命名和實驗安全,上課前老師以電腦提問,並要學生先自我評估學習狀況(形成性評量),老師立即在手機上觀看學生作答情形,並給予立即的回饋。然後從元素的命名開始,教師認為學生要認識40-50個元素符號,哇!這也太多了吧?我們國中生才學20個,高中生背30個,不是說Less is more嗎?!,原來他其實是要學生去了解硫為何是S,而下一個元素Selenium不能用S而用Se,還有其他元素命名的方法,學生透過資料查詢、比較到下結論,並了解元素命名的方式不是唯一的(能力取向)。至於化學藥品的安全問題,甚是有趣,一般教學大概很快就介紹各種安全符號的意義(以認知為主),但Ari老師則從給學生化學藥品(如硝酸銀)出發,然後要學生去查表找出它的化學安全符號(以應用為主)。然後進行一個中學常見的實驗—氨水加鹽酸產生氯化銨的實驗,教師要求學生查這三個化學藥品的性質與安全性(即符號有哪些,代表的意義分別是什麼?)。學生透過討論並上網或從課本中查詢資料、作紀錄。老師最後和學生討論安全符號的意義與用途,並提到芬蘭有名的糖果Salmiakki裡面就是含有氯化銨,並讓大家嚐嚐看它的味道,學生顯現出高度的好奇心與參與感。整個過程老師教學的確很少,但拋出許多問題,學生必須要專注思考,進行探究,才能回答老師口頭或是從手機拋過來的問題。Less to teach, more to learn ! 以能力導向為主(Competence-based approach) 的教學在這一堂課充分顯現出來。從師生互動的關係看來,這樣的教學已是一個常態性的教學。教學相長,優質的教學不僅可以改變學生學習的態度與興趣,同時也可以提供教師在實踐面上的落實教學理念與反思教學的意義,這些都值得同樣在PISA表現中15歲學生屬於高學習成就但低學習興趣的我們借鏡的。 […]

校本必修與多元選修:發展與實踐校訂課程 / 鍾曉蘭

Saturday , 11, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修:發展與實踐校訂課程 / 鍾曉蘭

校本必修與多元選修:發展與實踐校訂課程 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   引言 108課綱將學校課程分為二種類型,除了部訂課程,另有校訂課程。學校發展本位課程可以透過課發會的運作擬定課程計畫,並組織課程領導及學習社群,鼓勵教師進行教學研究及進行公開授課。新課綱提倡的校訂課程,強調以學生為本,鼓勵跨域課程與協同教學,提供學生更多元且豐富的學習,藉以發展學生的核心素養。然而大部分的教師們習慣以課綱的學習內容為基礎,依循著教科書的教學架構逐步進行教學,因此對於校訂課程有許多的疑義與實際執行上的困難,包括:如何進行跨域共備、如何找尋合宜的教材、如何設計教學活動與多元評量,這些都是現場老師們目前面臨的挑戰。本期專刊分享六所高中的校訂必修與多元選修課程,提供教師設計課程的示例,祈願對於教師們在設計新課程時,能有所幫助。   本期專刊介紹        本期的專刊是介紹校訂課程之校本必修與多元選修,首先,由張明娟老師與吳德鵬老師介紹武陵高中榮獲108年度教育部教學卓越獎的校訂必修課程—千塘桃花源,此課程融合九大科教師,在不斷的嘗試與共備中,找到武陵人的核心課程:埤塘學。希望學生藉由探索桃園遍布各區的埤塘,引發學生關懷環境永續,培養其社會責任與探究能力。其二,由中山女高曹雅萍老師分享多元選修—專題研究法,主要對象為數理資優班的學生,課程分為一般探索、研究方法訓練、獨立研究實作三大主題,期許未來能推廣到對獨立研究有興趣的普通班級學生。其三,筆者根據新課綱的課程設計理念,設計一門跨領域的多元選修課程—科普寫作與傳播,學生從觀看科普文章、科普影片中,找到有興趣探究的議題或科學主題,不僅學習科學概念,也同時引導學生進行發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享等探究的歷程,將學習的成果寫成小論文與製作科普小影片,促進科學知識進入個人和社會生活。其四,竹山高中陳映辛老師與馮松林老師以科學宅急便活動為基礎,發展的多元選修—生活科學家及科學志工,是以科學實驗探究及生活科學實驗為主體,讓學生從基本實驗操作能力學習開始,學習如何做科學探究,並結合生活相關之科學實驗,讓學生能於日常生活應用科學,做一個生活科學家,最後學生將所學的科學進行志工服務。其五,高雄中學林威志老師與林宗益老師分享的多元選修—化學入門(Ⅰ)(Ⅱ)與化學宅急便,強調「化學即生活;生活即化學」,所有的化學學習都與生活離不開關係!最好的教育就是從生活中學習、從體驗中學習,讓學生能在生活中印證化學原理和概念。其六,花蓮女中陳斾玎、謝文靜及陳文燕三位老師,以跨領域合作設計多元選修課程—花女福爾摩斯:談鑑識、文學、司法,課程依照教學順序,分為鑑識、文學、司法三部分,由化學科探討鑑識科學採集現場其他跡證相關原理,透過實作開始引發學習興趣,國文科作為橋梁,進行犯罪學討論、推理小說續寫、冤獄文學共賞等課程後,以公民科的法律課程接續,進行議題討論、案件分析、模擬法庭,期待能在此課程帶入科學探索、文學賞析、司法嚴謹,並解此培養學生思辨能力。

校本必修與多元選修:武陵高中校定必修:千塘桃花源 / 張明娟、吳德鵬

Friday , 10, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修:武陵高中校定必修:千塘桃花源 / 張明娟、吳德鵬

校本必修與多元選修:武陵高中校定必修:千塘桃花源 張明娟1,2,a、吳德鵬1,2,b 1桃園市立武陵高級中學 2教育部高中化學學科中心 abcat1764@gmail.com、bdepeng.tw@gmail.com n  前言     武陵的學生很會念書,武陵的升學率很好,但在高分數高學歷的成就底下,學生到底學會了什麼?離開會考、學測,丟掉紙筆測驗後,學生對高中三年所學還會記得什麼?武陵的學生很有能力,在個人成就之外更希望能對團體、社會、環境有所認識與貢獻。武陵的老師在努力教學外更希望學生能認識環境和關心社會。此課程融合九大科教師,秉持著對教育共同的信念和嚮往,在不斷的嘗試、磨合與共備中,終於找到武陵人的核心課程「埤塘學」。遍布各區的埤塘,是來自桃園各處學生的共通點,希望藉此發掘在地文化,厚植家鄉情感,關懷環境永續,培養社會責任。     武陵漁人撐篙推行,帶著武陵人穿梭古今,尋找桃花源,讓桃園埤塘閃爍的波光,成為武陵人胸前最美的勳章,更希望課程設計的用心,讓學生能主動的學習,真正的學習,共築武陵教與學的桃花源。     此必修課一學年2學分與多元選修對開(參見圖1),武陵高一普通班共18班,所以一學期會有9個班級的學生同時上這門埤塘學,又是跨領域的課程,協同教師有18位在同一時間授課。課程有三大模組分別是:緣溪行(探索扎根)→漁人出(思辨融貫)→桃花林(實踐互動)共十八周課程,其中前十二周課程為知識探索(緣溪行)與思辨融貫(漁人出)課程,教師跑班的模式進行,後週的課程為實踐互動之共同課程,帶領學生製作與埤塘相關的多元成果。而本文僅分享緣溪行(探索扎根)模組中的「埤塘的科學模擬與檢測–化學篇」。 圖1  千塘桃花源課程設計理念圖 n  緣溪行(探索扎根)模組:埤塘的科學模擬與檢測–化學篇 如何知道埤塘受汙染了?透過水質檢測,引導學生探查各區域埤塘健康程度的方法,也幫助了解環境變化的趨勢。讓學生習得水質好壞的判斷方式,了解埤塘與桃園生活環境的相關性,進而宣導及實踐永續經營的理念。利用埤塘中常見的「水黽」觀察出發,結合「表面張力」的原理,讓學生探索不同水質表面張力特性,同時發現埤塘若受到些微水汙染便可對水黽造成巨大影響,進而思考埤塘污水處理的重要性。希望透過小組討論、資料查找、實驗解釋,培養學生實作能力與原理探索的興趣,期待埤塘能帶起學生對水資源保護的意識(桃園埤塘相關照片見圖2)。 圖2千塘之鄉–桃園 (照片出處:中原大學設計學院院長陳其澎演講投影片) 針對學校之水質進行檢測實作(自來水、收集環境水質樣本),先讓學生學習檢測水質的相關原理後,進行實際操作,包括水中溶氧的檢測、水質導電度的檢測。 (1)   水中溶氧的檢測: 水質的好壞與水中溶氧的關係最直接,所以我們在先以市售試劑檢測,並讓學生推測所含成分及原理,並檢測出水中的溶氧量(DO值),來推測水質的優劣(詳見圖3),在室溫下溶氧量(DO)的汙染指標如下表1: 表1  室溫下溶氧量(DO)的汙染指標   水質/項目   未(稍)受污染   輕度污染   中度污染   嚴重污染   溶氧量(DO)mg/L   DO≧6.5   6.5>DO≧4.6   4.5≧DO ≧2.0   DO<2.0   圖3  水中溶氧的檢測之試劑(左圖)與學生實作(右圖) 其中檢測的原理為碘定量法,這個部分與108課綱加深加廣化的化學課程可以做結合,但是因為我們學校的校定必修是在高一實施,所以我們在學習單中先設計一題範例如下。   l   以下是有關溶氧測試劑的相關方程式   […]

校本必修與多元選修:中山女高多元選修:專題研究法 / 曹雅萍

Thursday , 9, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修:中山女高多元選修:專題研究法 / 曹雅萍

校本必修與多元選修:中山女高多元選修:專題研究法   曹雅萍 台北市立中山女子高級中學 教育部高中化學學科中心 yapingchem@gmail.com   n   前言 108課綱正式上路後,總綱明定:學生需修習「跨領域/科目專題」、「實作(實驗)」或「探索體驗」等課程類型之相關課程,至少合計 4 學分。而資賦優異相關之特殊需求領域課程綱要更是明訂「獨立研究」為數理資優班的課程學習內容,並分為一般探索、研究方法訓練、獨立研究實作三大主題。為因應此一變化,而設計此一多元選修課程,主要對象為數理資優班的學生,期許未來能推廣到對獨立研究有興趣的一般班學生。 n   課程設計理念 為了配合培養學生獨立研究的目的,本課程著重面向如下: 1.      建立學生正確的學習方法與態度,培養學生自學與團隊合作的能力。 2.      學習並了解完整研究方法,以奠定科學研究學習的基礎,期許學生具有進行專題研究的能力。 前面3周課程主要目的在培養學生的自學能力,內容包括:介紹如何運用合適的關鍵字,並以搜尋引擎或學術搜尋引擎蒐集資料;介紹獨立研究經常用的資料庫,例如碩博士論文系統和台灣雲端書庫等;最後則介紹如何將蒐集到的資料進行分類整理與儲存,並說明如何引用參考資料,與參考資料的引註格式。此部分的教學是在電腦教室中進行,讓學生進行實際上線操作。 之後,則選用適當的科展報告為主題,讓學生拆解並分析科展報告主要的架構,並以他人的科展報告,製作概念圖與摘要。主要目的除了瞭解獨立研究報告的組成元素外,還希望訓練學生的閱讀理解與摘要能力。 數據處理能力與專題研究能力的培養,則是課程接下來的主要目標。分別是由數學老師說明如何以excel處理數據,如何有效運用圖表解釋數據,以及誤差的意義;科學老師則以浮冰和反應速率為主題,說明為何要進行實驗設計,以及如何進行實驗設計;最後再以CER(claim、evidence、reasoning)架構,介紹如何對數據進行論證與解釋。 至於評量方面,除了過程中以學習單,進行形成性的評量外,會再根據不同的主題單元,以不同形式進行總結性的實作評量,共包括以下幾個部分: 1.      應用所學的資料蒐集方式,尋找自己有興趣的研究主題,將資料閱讀整理後,參考科展基本架構(不包含實驗結果、討論與結論)寫出專題實驗計畫書,並需以正確格式引用參考資料。 2.      2人一組,以團體合作的方式,進行實驗設計,並將實驗主題、實驗目的、實驗設計、實驗記錄(自行設計表格)和實驗結果(圖表呈現)完整以海報呈現,並以3分鐘時間進行口頭發表。 3.      應用所學的CER論證架構,完成學習單。學習單內容則提供台灣周遭歷年海水溫度變化、歷年烏魚產量與區域圖關係,以及不同立場的大陸烏魚進口相關報導文章。 18週課程設計如下表一,以下將針對實驗設計與CER的課程,簡介課程實施狀況。 表一:18週課程單元與內容綱要 週次 單元/主題 內容綱要 1~2 自主學習策略 1.      資料整理工具介紹。 2.      資料蒐集網站介紹。 3.      自主學習工具介紹(雲端資料儲存、資料庫和資料整理等)。 3   資料蒐集與整理 實作 1.      以自己有興趣的議題出發,蒐集相關資料並整理。 4~5 專題報告 大綱解析 1.      以科展作品賞析出發,介紹專題的內容與流程 2.      閱讀策略-擷取資訊與概念圖介紹 […]

校本必修與多元選修:新北高中多元選修-科普寫作與傳播 / 鍾曉蘭

Wednesday , 8, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修:新北高中多元選修-科普寫作與傳播 / 鍾曉蘭

校本必修與多元選修:新北高中多元選修-科普寫作與傳播 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  前言 108課綱強調培養學生自主行動、溝通互動及社會參與,以核心素養作為課程發展之主軸,不僅注重各教育階段之間的連貫(12年一貫),並發展各領域或科目之間的統整 (跨領域/跨科目的課程)。在化學課綱針對科學、科技與社會的主題下(見圖1),小學階段的學習內容是「引入科技連結科學與生活,引導學生閱讀、理解並思辨新聞中的科學」,國中階段為「強調不同材料對生活與社會的影響,及探討各種發電方式與新興能源對社會、環境等的影響」,到了高中階段則為「強調化學製造流程對日常生活影、社會、經濟、環境與生態的影響,並探討科學性的社會議題(Socio-scientific issues,簡稱SSI)。」(國家教育研究院,2018)。 圖1  化學課綱中關於科學、科技與社會的主題下,各教育階段的學習內容 筆者根據上述課綱的理念,希望設計一門跨領域的多元選修課程,引導學生從觀看科普文章、科普影片中,找到有興趣探究的議題或科學主題,不僅學習科學概念,也同時培養學生進行探究的歷程(發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享),並積極參與科學知識的傳播,將學習的成果寫成小論文與製作科普小影片,促進科學知識進入個人和社會生活。 n  課程設計理念 筆者本身是高中化學教師,不專精於小論文撰寫與影片剪輯技術,因此邀請本校的圖書館主任(帶領小論文撰寫)與電腦老師(教授PPT製作與影片剪輯技術)一起協同教學,筆者主要是引導學生進行整個科學探究的與影片腳本的設計。 本課程育培養學生的核心素養如表1所示,學習評量主要是:成果與口頭發表(20%)、學習單(20%)、小論文(30%)及學生自製科普影片(30%)。對應學群為:資訊、工程、數理化、醫藥衛生、生命科學、地球環境及大眾傳播。教學資源請參閱表1。 表1  科普寫作與傳播課程設計相關內容 課程名稱 科普寫作與傳播 學分數 2 (高一) 師資來源 o校內單科  █校內跨科協同   o跨校協同   o外聘 課綱 核心素養 A自主行動 oA1.身心素質與自我精進█A2.系統思考與問題解決 █A3.規劃執行與創新應變 B溝通互動 █B1.符號運用與溝通表達 █B2.科技資訊與媒體素養 █B3.藝術涵養與美感素養 C社會參與 █C1.道德實踐與公民意識 █C2.人際關係與團隊合作 oC3.多元文化與國際理解 學習評量 1.      成果與口頭發表(20%) 2.      學習單(20%) 3.      小論文(30%) 4.      學生自製科普影片(30%) 對應學群 █資訊     █工程     […]

校本必修與多元選修: 竹山高中多元選修: 生活科學家及科學志工 /陳映辛、馮松林

Tuesday , 7, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修: 竹山高中多元選修: 生活科學家及科學志工 /陳映辛、馮松林

校本必修與多元選修:竹山高中多元選修: 生活科學家及科學志工   陳映辛1、2*、馮松林1、2 1國立竹山高級中學 2教育部高中化學學科中心 *cs60006@gm.cshs.ntct.edu.tw   前言 竹山是位處南投縣南邊之偏鄉,各項活動及資源貧乏,學生在知識上的刺激也比較少,多數學生在學習上自信心不足,尤其對科學的學習更是力不從心。科學學習一直被視為需要有高層次的認知能力,在課堂上充滿繁雜的計算及講解,常使學生視自然科學為高深及難以親近的學科,尤其在鄉下,學生缺乏接觸和學習科學的環境,一直是學習科學的弱勢,科學的不親和,其實不應該成為學習的最大障礙。筆者期望藉由學生動手做實驗,讓學生體驗科學知識之美。 竹山高中自101年辦理科學宅急便活動,以學生發展科學闖關活動為基礎,帶動學生學習科學的風潮,在指導學生動手實驗的過程,才體認到動手實驗是偏鄉學生學習科學的新契機,學生做實驗時所展現課堂教學見不到的創意與自信,感動了我們。讓學生動手實驗的成功,促使我們反省在偏鄉教學的新意義。 本課程架構(如圖一)是以科學實驗探究及生活科學實驗為主體,讓學生從基本實驗操作能力學習開始,學習如何做科學探究,並結合生活相關之科學實驗,讓學生能於日常生活應用科學,做一個生活科學家。課程最後是以科學活動引導學生做科學探究,實施方式是透過辦理「竹山高中科學宅急便」科學闖關活動,學生以自己設計科學實驗做為闖關實驗關卡,並且以服務學習之精神用科學做志工服務。 圖1  竹山高中科學宅急便課程架構   課程設計理念 課程設計理念如下表1: 表1  課程設計理念 項目 內容說明 設計理念   1.      將課程劃分為認識科學活動、實驗基礎訓練、科學在日常生活的應用、科學志工服務學習四部分 2.      讓學生利用動手做來認識科學之美 3.      安排一些趣味性較高的實驗,幫助學生克服做實驗的心理障礙,並藉由簡易實驗讓學生習得實驗技巧 4.      介紹身邊常見芳香植物中的化合物,並製作成生活用品 5.      發揮創意將趣味及科學原理結合,發展成關卡,並應用於科學志工活動中 配合課綱 基礎化學、基礎物理 、基礎生物 教學目標   1.      藉由探究式實驗帶領學生認識科學之美並提升學習科學的興趣 2.      帶領學生認識科學基本知識及實驗中常用的器具及方法 3.      培養學生思考及解決問題的能力 4.      訓練學生動手實作、撰寫報告及表達的能力 5.      培養學生發揮團隊合作精神在指定時間內完成實驗及報告 6.      帶領學生認識校園芳香植物,了解其所含的化學物質及在日常生活中的應用 7.      帶領學生了解竹山高中科學志工的活動及使命。能夠運用自己的一技之長,帶領國小、弱勢團體的學生透過科學闖關活動來認識科學原理及其應用,進而提升對科學的興趣 教學活動 1.      教師介紹或講解 […]

校本必修與多元選修:高雄中學多元選修:化學入門(Ⅰ)(Ⅱ)與化學宅急便 / 林威志、林宗益

Monday , 6, January 2020 Comments Off on 校本必修與多元選修:高雄中學多元選修:化學入門(Ⅰ)(Ⅱ)與化學宅急便 / 林威志、林宗益

校本必修與多元選修:高雄中學多元選修:化學入門(Ⅰ)(Ⅱ)與化學宅急便 林威志1,2,a,林宗益1,2,b 1高雄市立高雄中學 2教育部高中化學學科中心 carrot710305@gmail.com blty5622@yahoo.com.tw    n  前言     為因應新課綱的課程變革,108學年度入學的高一新生,畢業總學分至少150學分,其中至少40學分是選修課,且各校選修課不盡相同。而新課綱一個很重要改變是,必修課減少,選修課變多,因此雄中提早因應新課綱發展,推出特色課程選修,並進行全校大跑班,讓高一學生提早培養安排選課的能力,並且為升大學的備審資料做準備。另外,教育部高中化學學科中心自2010年底起為2011國際化學年造勢,開始籌畫「化學宅急便」活動,至今已有10周年的傳承,強調「化學即生活;生活即化學」,所有的化學學習都與生活離不開關係!最好的教育就是從生活中學習、從體驗中學習,讓學生能在生活中印證化學原理和概念。因此該班的成立兼具了兩大任務。一為讓學生提早接觸化學,培養實驗探究操作能力;二為擔任化學宅急便闖關關主,讓學生體驗”做中學”的能力。 n  課程設計理念 此必修課一學年2學分,同時由兩位老師共同授課(表1),主題為酸鹼、氧化還原、沉澱與綠能等生活中的相關化學,並搭配相關化學宅急便活動,激發出學生探究、思考並解決問題的能力。表2與表3為上下學期的開設課程流程表。 表1  特色課程開設計畫 科目名稱 化學入門(Ⅰ) (Ⅱ) 開設年級/學期 一年級 學分數 2+2 任教老師 林宗益、林威志 教學目標 1.      提昇學生化學興趣並拓展化學視野,以激發學生潛能,增強化學素養並落實於生活。 2.      藉由化學實作課程,增加學生系統思考與問題解決的能力。 3.      培養化學興趣,認識化學方法,增進個人自我學習、推理思考、表達溝通之能力。 4.      增加學生主動探究、規劃執行的能力,並能以獨立思考或團隊合作方式完成目標。 5.      增進學生能就生活中與化學相關的事件或現象,尋求證據導向及理性判斷的思考與觀點。 *週次內容配合學校活動可能順序有所變動 表2  化學入門(Ⅰ) 週次 學習/探究主題 評分方式 說明 1 選課準備週/器材清點 2   1.實驗室安全守則 2.實驗室的介紹與實驗器材的認識   3 演示實驗(1) 繳交報告 練習寫出實驗目的、步驟流程與實驗結果 4 […]