臺灣化學教育
Chemistry Education in TaiwanBlog Archives
自製安全酒精燈 林宣安 臺中市立長億高級中學國中部l0930984547@gmail.com n 前言 在國中和高中的自然科學實驗室中，酒精燈是不可缺少的設備之一。然而，酒精燈的使用確實隱藏著潛在的危險與不便，不僅不易在加熱過程中調整火的大小，而且不小心打翻使得酒精溢出著火是讓人最害怕之處。在課堂上教師會教導學生處理方式（見附註），若不幸發生酒精溢出，不僅學生會緊張，而且教師也可能頓時手足無措。在某些經費較充裕的高中或大學實驗室，通常改用本生燈，甚至直接使用電磁加熱攪拌器（加熱板，或使用加熱包），加熱板的單價不低，加上若全班6~10個加熱板同時啟動，跳電的機會很高，校方還得再重新調整電路，才能負擔如此大功率的電器設備。 因此，有廠商已經開發所謂的安全酒精燈，相對於加熱板或本生燈的確方便和安全許多，雖然這類的安全酒精燈還是無法調整加熱的火量，但是在國中經費有限的情況之下也是一個可行的替代方案。筆者長期在實驗室的教學過程中這樣的困擾，因此重新設計一個可調整火力大小的安全酒精燈，而且幾乎完全不用錢喔！ n 所需器材 鐵製小盒（如喉糖盒或糖果盒） 二盒、衛生紙（鋪滿鐵盒） 數張、電鑽 一支、螺絲（長度要能鎖住鐵盒） 一根、藥用酒精 約25 mL、鋁箔膠帶 一捲、小馬達支架 2個 n 製作方法 1. 準備兩個相同大小的鐵盒。取得第一個鐵盒的上蓋，如圖1左圖之右邊所示，利用電鑽，每間隔約1公分鑽出透氣孔，如圖1右圖所示。 圖1：第一個鐵盒的上蓋（左之右方）；在上蓋處鑽出透氣孔（右） 2. 取得第二個鐵盒的下盒，如圖2左圖之左邊所示。先合併第一個和第二個鐵盒的下盒底部，然後利用鋁箔膠帶，固定兩盒在一起，如圖2之右圖所示。〔固定是為了架高上方的鐵盒，也可以方便在使用時移動酒精燈不會燙傷。〕 圖2：第二個鐵盒的下盒（左之左方）；固定兩個鐵盒的下盒在一起 3. 在第一個鐵盒和第二個鐵盒的底座，鑽出一個與上蓋透氣孔相對的鎖孔，如圖3所示。 圖3：在一個鐵盒和第二個鐵盒的底部鑽出一個鎖孔 4. 利用螺絲，牢牢地鎖緊兩個鐵盒，如圖4所示。鎖緊鐵盒不僅可以避免不小心打翻時吸滿酒精的衛生紙掉出來，而且鐵盒鎖緊也能避免蒸散出來的酒精蒸氣使鐵盒衝開。 圖4：利用螺絲固定住上蓋（左）；底部鎖上螺絲的情況（右） 5. 利用鐵剪，減掉第二個鐵盒上蓋的部分外緣，以便鐵蓋蓋在鑽好透氣孔的上盒，如圖5所示。 圖5：減掉第二個鐵盒上蓋的部分外緣 6. 利用鐵剪，裁剪這個上蓋的中央成為大小相同的兩半，當作調整火力大小的擋板，如圖6所示。在擋板上固定一個把手（筆者是利用小馬達支架，讀者也可以直接利用鐵絲作成合適的形狀），方便拿取且不易燙傷，如圖6所示。 圖6：第二個鐵盒上蓋的中央處剪成兩半並加上把手 7. 利用擋板的關閉程度，可調整透氣孔的數量而改變火力大小，如圖7所示。 圖7：擋板全關，完全沒有透氣孔（上）；擋板開三分之一，火力較小（上）擋板開一半，火力中等（下）；擋板全開，火力較大（下） 8. 在第一個鐵盒的內部，塞滿衛生紙，以便吸收藥用酒精，如圖8所示。 圖8：利用衛生紙吸收藥用酒精 n 使用過程 1. 在自製酒精燈的衛生紙上，加入適量的藥用酒精，注意不可加過量而使得酒精溢出。 2. 取一小張衛生紙（長約10公分，寬約1.5公分），一端旋轉成為細長狀當作燈芯，另一端在中央處撕開成為兩半。細長狀的一端穿出透氣孔，如圖9之左所示；另一端的衛生紙在鐵盒內部呈現張開狀，以便吸收酒精，如圖9之右所示。 […]
化學探究教學：家政教室裡的化學探究—饅頭大賽 鐘建坪1, *、何建中2, * 1, 2新北市立錦和高級中學國中部1, *hexaphyrins@yahoo.com.tw; 2, *cch1221@yahoo.com.tw n 前言 探究是擷取科學家進行科學研究的思索歷程，透過觀察、假說、反思與提出證據作為觀點陳述的基礎，讓學習者能夠構思問題、界定問題以及能夠利用已知的概念架構而提出有可能解決方案（教育部，2003、2015；National Research Council, 2000）。一般而言，學校的探究教學活動主要以課堂實驗的改良為主，經由增加變因的探討強化學生進行探究的能力養成。然而，強調課本實驗為主的修正模式仍與學生生活經驗相去甚遠，限制學生的學習遷移的效果，因此強化學生生活周遭情境中探究能力與思考智能的養成是可行的操作模式。 廚房是現代一般家庭生活料理食物的必備場所，而菜餚的料理過程更是牽涉生物、物理與化學等學科概念。例如：一道簡單的炒空心菜，過程中需要清洗減少汙泥與農藥殘留，透過炒鍋傳導的熱量讓細胞壁破裂軟化，並且加入調味料增加味覺的口感。廚師完成一份料理需要考量的因素非常多樣，才能推出因地制宜且因人而異的客製化內容，因此料理的多樣性正是貼近生活情境的探究學習活動之一。有鑑於此，本文嘗試將探究的意涵納入廚房的料理活動，讓九年級參與寒假學藝活動的學生，經由自己動手操作與反思的過程，逐步找出饅頭製成條件與口感的關係，進而完成一份理想而好吃的饅頭。 n 實施流程與步驟 一、材料項目 主要材料包含麵粉、酵母粉與糖。一般市售麵粉區分高筋、中筋與低筋麵粉，高筋麵粉是用於麵包、披薩等，低筋麵粉作為甜點與蛋糕使用，而中筋麵粉才是作為小籠包與饅頭的原料。酵母的功用在發酵之後產生二氧化碳可以作為天然的膨鬆劑，並使麵筋擴展而有嚼勁。糖作為酵母發酵的物質之一，並提供味覺甜度。 二、先前試驗 本文作者先前引領學生進行的探究活動多屬於由學科知識切入的實驗研究，在廚房環境中完成饅頭製作的探究活動尚屬第一次。因此，在課堂實際讓學生操作之前，自己即先至超商購買麵粉與酵母粉等材料，並試作二次特定條件下的饅頭口感，以確認自己能夠獨自從揉麵粉、發酵至蒸熟時間，並且控制在1.5小時內完成時，才算放下心中教學前緊張的心情。 三、正式操作 饅頭製作的探究活動分為三天，每天2節課，共6堂課時間。 （一）第一天∕依據學生討論並設定的條件製作饅頭 課堂一開始先讓學生填寫課前問卷（見附件一），題目除了涵蓋製作饅頭的巨觀影響變因之外，亦嘗試讓學生連結微觀酵母的發酵機制等。待學生完成課前問卷之後，即發放學習單（見附件二），並開始說明三天的教學活動任務，接著分組進行饅頭試做。教學場所是在家政教室進行，各組依據學生自己設定的條件進行饅頭製作。過程中教師的角色即引導學生思考想要探索的變因，例如：麵粉與水比例、揉麵團力道、發酵時間等，並讓學生實際操作。如圖一所示，剛開始學生對於饅頭製作的流程都是陌生的，因此在麵粉與水比例的拿捏上就費了一段時間。雖然每位同學都非常緊張，並深怕做出不能吃的饅頭，但卻又興致勃勃想要看見變因測試的結果。當然第一次的嘗試可能在外觀與口感與實際的販售的饅頭有所差距，但可作為第二天改進的基礎。 圖一：第一天學生實際操作的過程與成品 （二）第二天∕依據學生反思並修改的變因製作饅頭 第二天課堂一開始，各組學生必須反思第一天饅頭製作的過程與成果，以評估第二天小組將會如何改進。此時學生小組討論並思索如何進行變因條件的修正，以得到心目中理想的饅頭（見圖2）。接下來實際操作中，學生對於麵團與水比例的拿捏已經能夠較快掌握，因此各組成員開始強調酵母是否充足、甜度是否適當以及發酵時間的多寡等因素，並且使用家政教室可觸及的工具。最後成品部分已經能夠掌握饅頭的外觀與口感（見圖2）。 圖二：第二天學生實際操作的過程與成品 （三）第三天依據學生反思並找出最佳比例製作饅頭並比賽 課堂一開始與第二天相同地讓同學報告第二天的成果與改進之道，並說明將會以何種比例做為評比作品的依據。第三天時，各組學生已經熟練基本操作流程，迅速地完成麵團，各自作出屬於自己的饅頭形狀（見圖3），並將數據整理（見圖4）。最後，各組需要完成自己與作為評審審查的饅頭。各組的饅頭經由三位評審老師試吃作為小組評比成績。經由三位老師評比與試吃結果反映，雖然只有短短3天的嘗試，但已有部分小組學生已經能夠掌握相似於外面商家販賣的外觀與口感。 圖三：第三天學生實際操作的過程與成品 圖四：學生三天實際數據的範例 n 學生表現與回饋 雖然只有短暫三天共6堂課的實際操作，學生能夠熟悉製作饅頭的基本操作過程，而這些過程並沒有出現在學習單上面，而是學生們憑藉著想像、蒐尋家政教室可用的器具以及授課教師的引導下完成。學生的表現方面以變因探索、微觀化學發酵反應以及心得進行說明。 一、影響製作饅頭的變因 前測時，幾乎所有學生皆強調影響饅頭製作的因素有蒸煮的時間、溫度與發酵，其餘尚有揉麵團的力道以及師傅的技術等。後測時，學生在變因項目上多能針對實際操作過程影響的因子做出說明，例如：麵粉與水的量、製作饅頭順序、酵母發酵時間、加入糖的比例以及蒸煮時間等。 (1)前測時 S1：製作饅頭的人的做法、時間、溫度。 S2：蒸煮的時間、發酵的時間、蒸好後不能直接拿出來，要看蒸煮食的熟度，不然會扁掉或黏在鍋子（蒸籠）上，就失敗了。 (2)後測時 S1：水量、糖、酵母、麵粉的多寡、製作的順序、發酵的時間、揉麵團的力道、溫度。 S2：蒸煮時間、食材的量要拿捏、溫度以及發酵時間。 二、酵母發酵的微觀化學反應 國三學生在無預警前測的測試下，幾乎都能知道製作饅頭的科學原理是經由酵母發酵作用產生二氧化碳的結果，然而若要讓學生實際寫出化學反應式，則多數空白無法寫出，亦可能學生不清楚題意是否需要寫出化學反應式。在後測時，經由學習單的說明、實際操作流程以及教師原理機制的解釋，除了知悉酵母發酵之外，學生尚能寫出酵母發酵的反應式。此處舉兩位學生為例。 (1)前測 […]
科學模型與建模：科學建模文本與其學習成效 ／ 鐘建坪
Friday , 8, January 2016 本期專題, 第11期 / 2016年1月 Comments Off on 科學模型與建模：科學建模文本與其學習成效 ／ 鐘建坪科學模型與建模：科學建模文本與其學習成效 鐘建坪 新北市立錦和高級中學國中部hexaphyrins@yahoo.com.tw n 前言 科學家建構知識的歷程即是科學建模的歷程，他們經由實驗與所獲得的證據對現象進行推理，進而形成暫時性的科學模型。同樣地，學生科學學習發展的歷程亦可以稱為一種模型建構的歷程。唯有透過學生個體主動建構知識，才能逐步修正初始模型進而轉變為科學模型。為了協助學生適切地建構科學模型，多數國家以教科書作為學生知識建構的主要來源，然而教科書的內容往往只呈現科學成果的概念陳述而忽略知識建構的歷程。因此，許多研究針對教科書文本的設計型態進行改進，例如：概念改變與反駁式文本。其中概念改變文本（conceptual change text）設計的內容即針對學生可能的迷思概念進行修正與新概念的再應用（例如：Chambers & Andre, 1997）；而概念衝突文本（refutation text）為針對學生素樸觀點設計反駁的證據與推理，協助學生進行反駁自身的迷思概念（例如：Sinatra & Broughton, 2011）。雖然概念改變與概念衝突文本能夠基於學生先前概念出發，然而卻忽略學生的先前概念屬於網絡狀態以及過度簡化學生閱讀之後概念狀態的影響造成概念改變發生的情形。學者建議文本的設計應該考量學生初始的心智模型及其預設，透過系統性的科學建模歷程協助學生產生、建立與修正，進而形成正確而穩固的科學模型（Jong, Chiu, & Chung, 2015）。有鑒於此，本文介紹新穎的科學文本類型—建模文本（modeling-based text），並嘗試說明如何進行此種新式文本的寫作，並探討目前以此文本為主相關研究的學習成效。 n 建模文本的規劃與寫作 本節主要提供讀者如何進行建模文本寫作，以及需要考量的細項內容，內容包括設計新式文本時應該先以科學建模歷程為基礎、確認特定概念模型、外顯化科學建模歷程、接著思考如何活化並轉化學生初始的心智模型，最後正式進入內容寫作。以下詳細說明各個步驟。 一、以科學建模歷程為基礎 模型意指物件及物件之間的關聯，而科學模型即呈現科學概念與概念之間的關係。科學建模的學習即轉化科學家運用思考智能逐步建構科學模型內物件之間的關聯至科學概念的學習（鐘建坪和邱美虹，2014）。科學學習歷程中應該考量學習者先前心智模型與其預設，透過產生、修正與重建的步驟，協助學習者逐步建構正確的科學模型。雖然科學家建構知識的歷程有多種形態與模式，但是針對科學家行為與後設認知的研究仍顯示科學模型建構的歷程仍可歸納出特定解決問題的元素（劉俊庚和邱美虹，2010；鐘建坪，2010；Halloun, 1996；Hestenes, 1992；Nersessian & Patton, 2009；Schwarz & White, 2005）。Schwarz和White認為科學建構實際涵蓋搜尋相關資訊、界定研究問題、針對情境設計實驗、分析實驗數據、獲致暫時性模型等歷程，同時並將此歷程轉化為學生的科學探究歷程。Halloun和Hestenes運用科學建構的歷程使選修物理課程的學生能夠經歷模型選擇、建立、效化、分析、調度等歷程，進而促使這些學生建立正確科學模型。劉俊庚和邱美虹基於Halloun和Hestenes架構，額外增加評估與重建已建立的暫時模型，並認為應以非線性的循環歷程建構科學模型。雖然截至目前為止，建模歷程具有上述多種形態，歸納而言均強調學習者個體心智模型的產生、建立、修正與重建的歷程。因此，進行建模文本寫作時即應設定搭配的建模歷程，並著重如何協助學生獲得心智模型的轉變，以作為文本設計的依歸。 二、依據建模歷程進行設計 雖然建模教學已經獲致成效（e.g., Halloun, 1996; Saari & Viiri, 2003），但是搭配建模教學的科學文本卻付之闕如（Jong et al., 2015; Schwarz et al., 2009）。劉俊庚和邱美虹（2010）曾分析國內出版之高中化學教科書原子模型單元，發現教科書多數呈現模型選擇與建立較少著墨於模型效化與分析部分。有鑑於科學建模對於科學文本的重要性，Jong等人設計嶄新的建模文本，即以外顯化科學建模歷程的方式，讓學生依循建模步驟建構自身的概念模型，進而發展學生相關概念與建模能力。建模文本的設計觀點主要以建模歷程為基底，透過外顯化科學建模歷程，期望幫助學生知悉當下概念建構的目的與步驟，並提供學生反思自身已建構模型的侷限性，進而促使達成修正與重建的目的，以強調國內教科書缺乏的模型效化與分析部分。 以下舉Jong等人（2015）設計高二化學氣體定律單元設計為例，說明建模文本的寫作步驟以及留意事項。 (一) 確認特定概念模型 進行文本寫作時需先設定欲探討科學模型的概念範圍，例如：氣體定律涵蓋波以耳定律、查理–給呂薩克定律、亞佛加厥定律、理想氣體方程式。當範圍設定完成之後，接著思索文本內容概念建構的先後順序以及如何連結不同概念之間的關聯。 (二) 外顯化科學建模歷程 科學建模歷程主要依據劉俊庚和邱美虹（2010）提出之建模步驟：模型選擇與描述、模型建立、模型效化、模型分析與評估、模型調度與模型重建，循序建構波以耳定律、查理–給呂薩克定律、亞佛加厥定律、理想氣體定律式，以外顯化方式根據特定科學模型提供上述建模步驟，讓學生知悉目前屬於建構科學模型的何種步驟，藉以提供學生反思當下自身的認知結構。 […]
2015亞洲化學教育國際研討會：中學教師論文發表與交流心得 ／ 鐘建坪
Thursday , 10, September 2015 本期專題, 第9期 ／ 2015年9月 Comments Off on 2015亞洲化學教育國際研討會：中學教師論文發表與交流心得 ／ 鐘建坪2015亞洲化學教育國際研討會： 中學教師論文發表與交流心得 鐘建坪 新北市立錦和高級中學國中部 hexaphyrins@yahoo.com.tw 目前校園中的成員交流區分多種型態，若以地理環境可區分國際性的不同國家、全國的各縣市以及區域內跨校與校內社團交流，若是依據成員屬性可區分為教師與學生，若再依據年齡可再細分成小學、國中、高中、大學與研究所的交流活動。目前進行的交流活動型態非常多元，其中屬於學生且從區域性到國際性的活動有科展競賽、社團交流與志工服務、屬於中學教師多半是各種研習參訪交流，而學術研討會多半屬於大學教授與研究員的國際性交流活動。報告指出培養學生的國際觀應從不同層級逐步進展與推廣，讓學生與教師能從中獲取更多元與廣泛的視野（教育部，2011）。雖然目前校園中不同層級的成員各自具有國際與國內的交流機會，然而缺少的是不同層級之間成員的互動交流。本文嘗試說明一個學術與實務性整合並且涵蓋大學教授、中學教師與高中學生的學術交流研討會活動—亞洲化學教育研討會（Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators），並以筆者實際進行口頭報告的經驗以及帶領科展學生實際在不同國家學者、教師及學生中做報告之心得分享。 n 研討會簡介 亞洲化學教育研討會的發想始於國際純粹化學與應用化學聯盟（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）的三位化學教育委員會委員，包括韓國的Choon H. Do教授、日本的Masato M. Ito教授以及臺灣的邱美虹教授，在2004年的國際化學教育研討會（International Conference on Chemical Education）倡議亞洲化學教育研討會。第一屆（2006年）在韓國首爾舉辦，第二屆（2007年）在臺灣臺北舉辦，之後每兩年舉辦一次，至今（2015年）已經辦理6屆，其主旨為促進亞洲各國化學教育工作者之交流，並交換各國實際推動化學教育之策略與方法，以及具體成效的分享。 筆者第一次參加是在臺灣屏東舉辦的第五屆會議（2013年），當時即感受到研討會的主題多元化，不僅強調理論也著重在實務面向的討論，也對其他國家學校的主題報告相當感到興趣。有幸地，筆者今年能夠獲得邱美虹教授推薦擔任臺灣的教師代表，參加在日本東京舉辦第六屆研討議。此次研討會論文報告主要在7/29至7/30兩日舉辦，7/31為到高中校園的高中化學教學觀摩以及各國高中生間的科展研究海報交流。此次研討會的主題包括學生概念與概念改變、教學策略、生活中的化學與對化學的態度、實驗室活動與科展主題的展示與分享以及課程與教科書的展示等，相對應的活動有主題演講、口頭與壁報論文發表、工作坊以及高中學生的特殊活動等（活動型態請見圖1至2，議會流程請詳見註1）。 圖1：大會開幕圖（左），壁報論文展示（右） 不同於其他僅以學術交流為主的研討會，亞洲化學教育研討會除了學術交流之外亦設置中學教師與學生的交流活動。為了增進學生國際視野，筆者今年帶著自己任職學校所指導的科展高三學生潘建彰同學一起參加此次研討會。潘同學參與研討會的活動包括開幕當天的科展作品的口頭發表和第三天的學校參訪海報展示，其餘時間可自行選擇參與壁報論文討論與工作坊的動手做活動。筆者除了協助學生口頭與壁報論文的發表之外，自己也發表一篇口頭論文和一篇壁報論文，期許自己能帶著學生共同成長與擴展國際視野。 圖2：動手操作工作坊 n 發表論文與相關提問 今年筆者以模型本位合作學習教學策略為主軸進行口頭報告，題目：Students’ Engagement with Blended Model-based Collaborative Learning in a SPOC Environment: The Impact of Concept and Spending […]
2015亞洲化學教育國際研討會：提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（上） ／ 潘建彰、鐘建坪
Friday , 4, September 2015 本期專題, 第9期 ／ 2015年9月 Comments Off on 2015亞洲化學教育國際研討會：提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（上） ／ 潘建彰、鐘建坪2015亞洲化學教育國際研討會： 提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（上） 潘建彰1, 2、鐘建坪3, * 1東海大學食品科學系（現就讀） 2新北市立錦和高級中學高中部（曾就讀） 3新北市立錦和高級中學國中部 *hexaphyrins@yahoo.com.tw n 前言—參與契機 我（通訊作者）身為科學教師的一份子，深覺讓學生從動手操作的歷程中，進行系統性思考進而解決問題是非常值得的一件事情。正因為如此，自己在任職學校只要有學生有意願，或是自己任教班級的學生，都期待並實際帶領學生參與科學研究活動。2013年秋天，曾經任教的高一學生潘建彰同學（第一作者）逕自找我討論網路上天氣瓶（storm glass）的原理機制。當下即查了網路和期刊資源，發現仍有一些疑慮待解決之處，於是潘同學即自己一個人與我討論研究過程並設計實驗流程，逐步完成研究成果。雖然作品在2014年新北市高中科展競賽評比獲得優等成績，然而學生研究歷程的投入與學習才是最為重要的學習成果。因此，當下即思考如何讓學生能夠擁有更多發揮的舞台空間，而這空間不是競賽形式，而是類似科學研究者彼此間相互交流科學之美的機會。慶幸地是我在第六屆亞洲化學教育研討會（6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference）找到這個機會，當臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授詢問我，是否可以帶學生共同參與2015日本東京亞洲化學教育研討會時，我所想到的不是帶學生出國的繁雜工作與潛在危險，而是高中學生能夠在國際舞台與不同國家高中學生分享自己的研究成果，是一個非常難得的機會。剛好潘同學的語文基礎能力足夠可以進行口頭報告，於是開始老師與學生一起為研討會的報告進行準備的歷程。 n 行前準備—教師與學生共備 行前需要確認的是口頭發表的內容、時間要求的以及聽眾對象。當時獲知消息是每位參與的高中學生需要針對全體參與研討會的學者、教師以及學生，進行15分鐘的口頭報告以及高中校園參訪交流時陳述自己科學研究作品。於是規畫幾件事情必須完成，第一件事情是需要獲得家長的同意，因為潘同學當時仍是高中生，為免爭議仍是讓家長簽下家長同意書。第二件事情是住宿問題，由於學生是第一次出國而自己也完全沒有出國自助行的經驗，雖然緊張，但也因為是日本，當時即與學生開始進行相關機票與住宿地點的確認與訂購。當出國事宜已經確認完成，即是開始準備口頭報告的內容。由於口頭報告的內容是向與會者分享學生自己的科學研究成果，因此即以潘同學2014年科展作品為主體進行簡報內容的製作與發表練習。 口頭發表訓練依照時間區分為三個時期，第一階段是準備期，即搜尋資料、將學生原先科展作品轉化成簡報內容、彼此設定完成簡報的時間以及如何使用英文簡報與演說。第二階段是整合期，即初步完成英文簡報內容，並且開始與學生討論報告內容並進行細部修正。第三階段則是完成階段，即每次能夠完整以英文進行口頭報告以及回覆可能當下發問的問題。 我們知道高中學生的科學研究成果主要是啟發其對於科學探索的樂趣，因此研討會中的發表就不是競賽為主軸評比出不同國家的優劣勝敗，而是放開心胸闡述並欣賞其他國家相同年紀學生的成果分享。因此，自己設定的目標與期待即是學生應該要能夠從準備、參與至發表的歷程中擴展視野、展現高度並期許自己看見不一樣的國際觀點。過程中，教師以輔助者的角色自居，讓學生自行經歷所有的過程才是對學生最大的輔助，而事實證明訓練得宜的學生，在國際場合的表現是非常相當可圈可點。 建彰同學2015年六月畢業於新北市立錦和高級中學，目前就讀東海大學食品科學系。他就讀錦和高中期間即認真參與相關科學活動，包括科學展覽、小論文競賽以及語文演說比賽。以下是從建彰同學在第六屆亞洲化學教育研討會的口頭發表內容概要及其實際參與的感受，看看此歷程對於他在文化與認同的想法。 n 學生口頭發表內容概要 我（第一作者）的報告內容主要依據當時高一的科展成果報告作為基石，主要區分前言、文獻摘要、研究問題、實驗操作、結果呈現與討論等部分。首先向與會者介紹天氣瓶裝置的由來，它主要為一含樟腦（camphor）之乙醇溶液（ethanol）和硝酸鉀（KNO3）及氯化銨（NH4Cl）之水溶液混合後放入密封玻璃瓶內之裝置。 自十九世紀起，英國即有人將其內部晶體結晶變化視為氣象預測之證據。雖然經由文獻分析發現天氣瓶內部的結晶推測可能是樟腦的結晶物，但是混合溶液是否發生化學反應以及是否可以將天氣瓶作為氣象預測的依據是仍值得探索的議題（見圖1）。有鑑於此，我的研究問題主要探討（1）何種外在因素對於天氣瓶結晶型態的影響最大？（2）根據上述問題（1），外在因素如何影響結晶物析出？（3）結晶一定只有樟腦嗎？是否會有硝酸鉀或是氯化銨的結晶，甚至是樟腦與混合溶液產生新反應的物質結晶？ 圖1：口頭報告之投影片，介紹天氣瓶（左），說明文獻回顧（右） 研究結果顯示溫度是對天氣瓶產生結晶狀態改變的最主要因素，而有趣的是溫度低於某一溫度時確實會有硝酸鉀的晶體析出，然而取其核磁共振光譜結果顯示仍為樟腦結晶物。我們認為對於這樣的結果可能反應了天氣瓶實質是一個物理現象的裝置，外在溫度影響內部溶液的溶解度造成溶質析出，而由於樟腦具備多種結晶狀態，因此才具備多樣化的晶型變化。 同時，我們亦以水浴法模擬天氣變化，探索溫度改變如何影響天氣瓶內容物的結晶。結果與先前溶解度的假設相符，當溫度降低，析出物質變多，溫度升高，析出物質減少。最後根據我們的結果說明天氣瓶可以作為氣體溫度計的可能性。實際上，我的學弟妹後續的科展亦實質花費半年時間探索不同濃度之天氣瓶的結晶高度與氣溫之間的關係，結果顯示可以透過視覺化的設計方式作為氣體溫度計（Jong, Hsieh, Chen, & Lin, 2015）。 n 學生體認—文化衝擊與感佩 一、 行前的惶恐與參與的感佩 首先，我（第一作者）要先感謝任何促成這場研討會成行的人，沒有你們的付出，我的感動不會如此的深刻，也不會有如此令我眼界大開的經驗。在此，如果要我用一句話來表達我對大家的感佩，大概正如同陳之藩先生所說的：「因為需要感謝的人太多了，就感謝天罷。」 前往第六屆亞洲化學教育研討會前，內心充滿著的是筆墨難以形容的期待，然而「期望越大；失望越大」的擔憂也在我內心當中隱隱約約地搖擺著。張愛玲曾經說過：「我們對於生活的體驗往往是第二輪的。」我害怕我對於知識殿堂的期待，會扼殺了我實際參與的體驗，更怕這樣子的成見，會令我大失所望、敗興而歸。 不過現在的我可以大方的向你承認，真實的體會不但沒有被預設的立場所玷汙與破壞，更令人驚奇的，是它帶給了我更多超出預期的回饋。對於這次研討會，它的確讓我從一個新的途徑學習到各種不同面向的知識財富。三天的行程，我從大環境裡觀察到了不同國家的人所擁有的不同文化。另外，從不同國籍的群體當中，我更看見了各國所分歧的處事作風。而最令我讚嘆的，是從融合文化與行為的面相後，我所瞥見的教育影響力。 〔續（提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（下））〕
2015亞洲化學教育國際研討會：提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（下）／ 潘建彰、鐘建坪
Friday , 4, September 2015 本期專題, 第9期 ／ 2015年9月 Comments Off on 2015亞洲化學教育國際研討會：提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（下）／ 潘建彰、鐘建坪2015亞洲化學教育國際研討會： 提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（下） 潘建彰1, 2、鐘建坪3, * 1東海大學食品科學系（現就讀） 2新北市立錦和高級中學高中部（曾就讀） 3新北市立錦和高級中學國中部 *hexaphyrins@yahoo.com.tw 〔承（提升國際觀—準大學生與NICE的邂逅（上））〕 n 學生體認—文化衝擊與感佩 二、 大環境差異造就不同文化 人的成長是一個社會化的過程，是一個透過個體與環境互相作用而內化的結果，任誰也不可否認，一個人的價值觀在某些部份是由外在環境所潛移默化而成的。而受了外在環境影響、塑造的人們再以他們的意識形態影響著大環境的變遷。當然，我在這裡所指的「大環境」，指的是廣義的大環境，不單單是自然，從經濟到文化都是「大環境」的一隅。而如此的「大環境」，「人」扮演著一個重要的元素、一個相輔相成的角色；我們能從「大環境」的差異洞見它造就一個「人」的不同，也能夠從一個「人」的不同端詳出「大環境」的差異。 然而說來慚愧，我並沒有足夠的能力從多方的角度去剖析我所見到的現象，甚至在很多細節上都因為我程度的不足而因此忽略了。所以我並不想吹捧我見到了各國的「人文」異同，而是在身為臺灣人的我對於臺灣的大環境擁有基本的認知基礎下，從不同大環境的人所發現到他們擁有的不同文化。而這點從任何地方都能夠見微知著。 第一天晚上的宴會德國柏林自由大學Dr. Claus Bolte問我與日本、韓國的同儕「為甚麼拍照要比V字的手式？」，在場沒有任何學生知道確切的理由，當然，我們更不清楚V字的手式由來。而這枝微末節的文化差異卻是我從未思考過的—一個動作或習慣所擁有的涵義，可能是存在於多個文化當中的盲點。 更別提研討會中屬重頭戲的口頭報告了。我認為為期兩天的口頭報告不單方面給了我大量的訊息，二方面也讓我紮實的感受到「台式、日式、德式……」不同的風格與氣質。對第一次參加研討會的我來說，邱美虹教授的「有機分子模型擴增實境」令我發現原來化學教育也可以寓教於樂。如此將紙牌遊戲與分子模型的概念結合真的是令我驚呼連連；而傅麗玉教授的報告更讓我對於「飛鼠部落」3D科學動畫感到由衷的敬佩。從台上傅教授娓娓道來節目的製作過程，雖然台下的我無法親身體會，但當看到「再探飛鼠部落」勇奪第48屆電視金鐘獎動畫節目獎的紀錄影片，那一剎那真的開拓了我對於科學教育的看法與格局，內心盡是說不出的澎湃；廖心妍與蔡尚峰兩位同儕更是使我感嘆過去自己努力的不足。同儕的口頭報告精彩程度當然不在話下，而更令我記憶猶新的是各位研究內容的深度，就連現在的我也深深感到佩服。從其他同為臺灣人的成就當中，我感慨自己的眼光狹隘，從未真正了解臺灣的大環境。 而韓國同儕也相當讓我驚嘆。以素色典雅的簡報風格搭配上流利的英文報告，我能深刻的從一張又一張的研究照片中感受到追尋科學真理所付出的汗水。同時，首爾國立大學的Dr. Dae Hong Jeong那活潑又生動的報告內容，不僅渲染了在場的氣氛，更是在充滿幽默的互動下，成功帶領著我體驗到科學教育的歡樂。另一方面，日本同儕的報告更是一個使我仿效的標竿。報告的內容紮實、專業，彷彿全身投入研究當中一般，是學生當中表現尤為突出的。 研討會的最終日我們前往了東京學藝大學附屬高中的參訪（見圖2），它讓我看見了日本「大環境」的不同。校園裡不僅有著更多增進學生視野的活動安排，也提供了更多的空間給學生發揮自己的專才。而這項特色從參訪前所拿到的簡介內容就可以略知一二。 與附屬高中內的國際學生、當地學生及一同參與研討會的同儕們在學校實驗室內進行「藍染」布料實驗著實讓我大有所獲。從自我介紹開始，生澀的我們慢慢認識了彼此，接著開始融入在實驗的過程裡，愉快的氛圍使我明白原來對於化學的感動各個國家皆是相同的。在海報口頭部分，對著有興趣的人分享自己的研究、看著有興趣的研究分享自己的看法這實在讓我開心不已，最重要的，是在報告的過程裡所見到日本人對於細節的要求與堅持，如此的態度造就了引人入勝的報告，實為令我甘拜下風。 圖2：與臺灣學生廖心妍於東京學藝大學附屬高中參訪 還記得當時與日本學生的談天內容當中，她向我說道日本人就是比較害羞與內斂，然而我認為如此的說法也是一種謙虛的解釋方式。事實上，這是貼心與尊重的表現，誠如《論語》所言：「剛毅木訥，近仁」，這是其中難以達到的「訥」，也就是「言語謹慎」，因為顧慮到各人的觀感不同，所以以謹慎的做法面對著自己每一字一句說出口的言語。 造成「大環境」不一的根源難以說盡，然而日台差異的因素我想除了基本學制與上課時數的不同外，關鍵在於日本一些強化合作和學校精神活動，這是臺灣所沒有的。「大環境」下，培養出來的是充滿創意面貌的臺灣、尊重貼心的日本……不勝枚舉。 三、 不同的群體造就分歧的處事作風 對於自我認同的定義，從古到今百家爭鳴的解釋簇繁不及備載。而此處我想表達的，是別於上一個段落，不是由環境與個人的交互關係分析我的所見，而是以一個群體的角度瞧瞧分歧的行為作風。精確一點來說，是以融合了主觀與客觀定義的方式，來看「族群」這一個名詞，或是在淺薄的用語上，我們習慣以類似像「臺灣人」、「韓國人」、「日本人」的這種稱呼來表示。 但是在此，因為我自身對於各個「族群」的接觸有限，讓我先侷限在三位與我年紀相仿的同儕進行比較，換言之，從學生角度而言「臺灣人」、「韓國人」、「日本人」各有如何不同的處事行為呢？我認為正如同我於研討會的期間所看見到韓國與日本那不同於臺灣的「創意」，以及由其他「群體」所孕育出的專屬解釋。 「我」屬於「創意的臺灣」。一直以來，臺灣人總是以宣揚「創意」為己身的金字招牌，但證據呢？我想這次的研討會讓我了解到了真諦。這份「創意」並不是空穴來風的思想潮流，而是在群體行為的現象中最為貼切的解釋。而同一時間，我也看見了其他「族群」所擁有的獨到解釋。 時間點拉回口頭報告，我發現我與臺灣的同儕都是以輕鬆的方式進行分享，內容不乏問候與鋪陳所營造出來的和諧氛圍（見圖3）。有別於他國的同學，穿插的動畫與影片都是希望能夠多為報告加一點獨特性。而晚宴時，雖然「臺灣」並非是第一個展現舞台魅力的一群人，但卻是唯一在台上載歌載舞的。那時與其他國家學生的交流，我們相較之下更為主動，那並非是因為毫無語言障礙，而是我們樂於與他國的人進行交流。也因此在高中校園的參訪之中，總是由「臺灣」打頭陣，無論是自我介紹或是話題的開頭。我想，那所蘊含的意義並不只在於臺灣有勇氣去展現自我，更是因為「臺灣人」擁有著多樣不同的特質，才能夠持續給予其他人感到驚奇。是的，創意的新鮮感終會感到疲乏，能夠以「創意」自詡事實上相當的空泛，但是「創意的臺灣」用不盡它的新穎的色彩，就連身為臺灣人的我，當我見識到邱美虹教授與傅麗玉教授的報告內容時，我也因此而震懾了，如此的想法到底由何而來？如此地充滿原創性。 圖3：學生於亞洲化學教育研討會的報告照片 反觀韓國同儕，我相當欽佩他們對於展現自己的作法與對壓力的處理方式。作為第一位上台報告的學生，韓國同儕台風相當地穩健，實際上任何人都會對登上舞台感到恐懼，第一位的報告者更是如此，但他們的表現卻有著相當高的水平，更別提晚宴上他們也同時為第一位上台的表演群。這並不是偶然，我想是他們對於壓力有另一套的看法，而這樣子的差異成就他們能以更為熱切的方式與人互動，有別於臺灣的方式，那是更為主動的。 而使我定下效法標竿的日本同儕更是截然不同的風格。口頭報告上一絲不苟的態度，不僅僅展現了博學，更讓我所敬佩的是報告前所付出的心血，想必是進行過十足準備後的結晶。面面俱到的思考總是困難的，但在日本同儕的報告中，她卻達成了十全十美的周全安排。另外，晚宴上的其他日本同儕所表現的，是謙虛與高雅的高潔氣質。談吐中雖盡是謙虛，而後登上舞台則是高雅的清唱，就連服裝的細節也非常地講究。不論研討會的過程當中或者是在高中校園的參訪，他們的待客之道十足地令人感覺賓至如歸。實驗體驗時，互相地幫忙以及細心的舉動，都使我覺得學藝大學附屬高中的學生彷彿是我認識已久的友人，能夠相談甚歡。（見圖4） 圖4：與東京學藝大學附屬高中的學生相談勝歡 四、 文化差異源自於教育的影響 綜觀我的所見所聞，由不同國家的人在不同的大環境下演變出不同的文化，再匯集不同國家的人作為群體，由各個國籍的群體在各國演變出分歧的處事作風，而它們最終都同樣地指出，這些影響的根基起自於教育的不同。由教育給我的知識，讓我有幸能夠以我的風格登上講台、放眼國際，然而同時，其他同儕也是以同一個原點出發同時在此與我思想撞擊著。如今這個舞台上，交流的言語是化學、是自己所研究的結果，但在背後所同時代表著的，除了文化差異與行為差異之外，更是教育所造就一個個不同思考方式的個體。如此的往復影響著，由教育改變個人、個人改變群體、群體改變環境，最終前往到教育。我想我不單純看見了「不同的人」，也由他們看見了不同的「教育集合體」。 五、 來自心中的感謝 最後，筆鋒一轉，我仍必須說，我的淺見確實可能為個人的過度解釋，某些層面上也恐怕做了有失公允的見解並扭曲了事實的原典，在此先行向無心所可能造成的過錯致歉。但固陋的我仍衷心地期盼能有下一次的機會讓我再次開闢眼界、讓我走出象牙塔。 文末，我仍舊不免俗的要再次感謝一切讓我擁有這些美好回憶的大家。這次教育研討會，我彷彿從人的身上悟出了各種獨有的特色，並開始確實地看見這個世界的真貌。尤其感謝大會的部分經費補助、鐘建坪老師對於本篇文章的編修以及提供我這次難得的機會前往這次的研討會，同時更感謝邱美虹教授的邀稿，讓我能夠分享我的淺見、開闊國際視野。 n 結語—分享感動 我（通訊作者）經過此次實際帶著學生出國分享科學研究成果，發現最重要的是師生進行探索、共構與共備的歷程。我們知道培養學生的國際觀可以從不同層級逐步進展與推廣，即讓學生與教師能從歷程中獲取更多元與廣泛的視野，而實際參與研討會的實質報告與交流是一個提升國際視野很棒的選擇。雖然準備歷程需要耗費許多精力，然而對於教師與學生彼此的成長能夠看得見的。最後，迫不及待下一屆研討會的到來並且有更多讀者的共同參與！ n 參考文獻 Jong, J. P., Hsieh, […]
高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享 ／ 呂雲瑞
Saturday , 29, August 2015 多元教學法, 第9期 ／ 2015年9月 Comments Off on 高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享 ／ 呂雲瑞高一基礎化學之學習共同體教學經驗分享 呂雲瑞 高雄市立高雄女子高級中學（現任教） 臺北市立西松高高級中學（曾任教） 教育部高中化學學科中心 *chem_tim@yahoo.com.tw n 前言 「學習共同體」（Learning Community）是為了實現高品質的學習效果，日本東京大學佐藤學教授倡導的教育改革核心。他要讓傳統教學歷程中著重於教師單方面的授課，扭轉成著重學生的學習模式。唯有學生自主、高效率、充滿思考和體驗、相互討論的學習，才能把「從學習中逃走」的學生，重新回到樂意學習的行列；把過去傳授大量知識的課程，轉變為引導學生如何學習。學習共同體有個主要精神，那就是「打開教室」—讓各領域的教師們相互觀摩上課、學習優劣缺失、改善促進學生學習的方法。佐藤學認為：「即使一個公立學校老師教學非常精采，只要關上大門，孩子就被私有化，教室被私有化，學校被私有化。」從這裡就能夠知道，他期望中的學校是屬於一個團隊，不是個人單打獨鬥的突圍。教師願意開放教室觀課，活化課程並啟發學習動機與樂趣，這個過程就是佐藤學教授常提到的向上「伸展跳躍」模型。延伸這個觀念到學生身上，自然而然就會成為學生與教師間的「協同教學」：學生分組、學習力強者提攜學習力弱者，順勢就把以往教室內競爭型的學習改變成合作型的學習。 n 試行學校與學生背景 本文作者從102學年度西松高中高一化學課全面實施學習共同體模式。首先簡介先前任職學校的相關背景。臺北市立西松高級中學（西松高中），前身為台北市立西松國中，於1997年改制為西松高中，為松山區第一所改制為完全中學的學校，現為台北市教育局優質高中「校園營造」獎項決選優勝學校之一。其班級概況如表1所示： 表1：103學年度學生與班級人數 類別 普通（科）班 學生人數 高中部 33班 含英文資優和體育班各年級1班 1149 國中部 21班 478 （資料來源：西松高中網站，http://www.hssh.tp.edu.tw/releaseRedirect.do?unitID=183&pageID=3048） 學生主要來源為基北區學生，且從入學成績顯示西松高中招收的學生素質為基北區社區高中的中前段，表2為100至102學年度西松高中基本學力測驗登記分發最低錄取分數。本文作者執行「學習共同體」教學的學生來源為102學年度的高一學生。 表2：西松高中歷年登記分發分數與PR值 學年度 最低錄取分數 基測滿分值 最低PR值 平均PR值 100年度 375 412 86 87 101年度 370 412 84 85 102年度 372 412 84 85 〔統計至102學年度〕 由表2可知，102學年度西松的高一新生，入學成績分布較為常態左偏，校內教師們普遍感受學生學習動機欠佳，基本理解與運算能力須再加強。但此時大部分教師仍以精進教學為主，普遍認為要求學生自我學習，不僅耗費大量時間，學生學習效能有待評估外，多數學生也容易放棄。恰巧臺北市推行「學習共同體」的風氣正盛，教育當局也適時提出試辦政策，並薦派校長、學者、基層教師到日本、韓國、上海等地觀摩學習，如此上下交融的策略，期望能種子發芽遍地開花，帶給臺灣教育的無限希望。本文作者在學校支持並提供場地的前提下，實行102學年度西松高中全校高一基礎化學（一）的學習共同體教學模式。 面對12年國教，雖然臺灣有95％國中教師一致同意在課程和教學要改變，但是僅有17％的教師已在做改變，其中又以臺北市以及新北市皆為26％改變最大（親子天下，38期）。教師們都知道「改變」的重要，但如何變？變什麼？是集體教師的焦慮。在西松高中試行期間，許多教師對於「學習共同體」的概念是：雖然是值得學習的教學革新典範，但若全盤移植或教師認知理解不足，會不會成為活動而活動的嘉年華會，或教學進度的延誤，誤將過程當結果的學習，造成補習生意興隆的窘狀等等…。面對繁雜的問題和疑惑，與本身想要活化教學的熱情，在作者內心引起相當的衝撞和省思，因此這一年不斷的將「學習共同體」和高一基礎化學課程相互融合，試圖建構本土化可行的「學習共同體」模式。 n 坐而言不如起而行 從教育部頒訂的課程綱要指出，普通高級中學教育，除延續國民教育階段之目的外，並以提昇普通教育素質，增進身心健康，養成術德兼修之現代公民為目的。然而在升學壓力下，會有失衡的教育型態：過於重視考試科目，不斷地強調反覆記憶背誦，而較少提供學生探索、思考及解決問題的機會。為了突破學生未來的可能性，協助學生在課堂上尋找學習興趣和自信，在作者的內心中，逐漸地形成一個具體目標：幫助學生尋找適合自己的學習模式。 為了延續熱情，作者開始思索新學期該如何調整與實踐心中的理想。為了達到這個目標，首先第一步是從教室翻轉座位開始，在此感謝西松高中提供作者獨立的專科教室與桌椅器材。在開學前一週，安排教室座位（作者認為：四人一組，面向中央，男女交錯，再依照身高調整，可參考圖1）。開學後兩週內，可放慢課程進度，跟任教的班級學生們講解並示範上課規則與秩序（這是很重要的點：每位學生需要專注參與學習；老師、個人與小組學習時間皆應有其學習工作；課本文字閱讀、聆聽教師解說與觀念理解），並分享教師本身的學習歷程與自主學習的重要，此時可提出對學生較高的期許，正增強鼓勵並給予信心，架構相互信賴與尊重的師生關係。 […]
化學學科行動學習翻轉式教學實例分享／翁榮源
Thursday , 18, December 2014 多元教學法, 第5期／2015年1月 Comments Off on 化學學科行動學習翻轉式教學實例分享／翁榮源化學學科行動學習翻轉式教學實例分享 翁榮源 靜宜大學應用化學系 zyown@pu.edu.tw 全國教育界都在瘋迷翻轉式教學，非常榮幸地在2014/12/6能聽到台北市麗山高中藍偉瑩老師的分享，尤其是她所使用的翻轉化學教學實例演練，更讓我們在大學教化學的老師汗顏，正好下學期的基礎化學課程就可以派上用場。雖然整個過程沒有用新科技的輔助，但是流程中充滿了行動學習的巧思，非常值得化學老師效法以及發揚光大。 n 第一個概念：碰撞學說（翻轉教室工作坊藍瑋瑩老師實作內容） 圖一：花媽相撞 （圖片來源：http://blog.yam.com/Deflit/article/68436506） 藍老師首先使用的是花媽相撞的圖片（圖一）進行分組合作學習，每個問題討論五分鐘將結果寫在白色圖畫紙上以供討論，最令人激賞的是藍老師所使用的學思達教學沒有用加分&抽籤等技巧，透過小組討論時老師的觀察結果挑選最適當的學生上台進行逐步的觀念解析及引導。從兩個人相撞如何使對方受傷為起點，開始導入最有效的碰撞為頭對頭，只撞肩膀力量不夠，而且要死命的撞其要害。也就是碰撞理論中最重要的能量&方向的概念。過程中藍老師故意地找錯誤答案同學上台說明，藉以扭轉大家的錯誤觀念，最後再引導出產物形成的原因，說明鍵結的斷裂與形成觀念。過程中兼具了問題引導與合作學習的知識建構痕跡，當然最重要的是所有與會同學都深入的瞭解了化學反應的碰撞理論，尤其是同組有點科學白癡的國文老師都點頭稱讚不已，足以證明類似的化學教學翻轉行動確實能徹底改善學習過程。 本次藍老師教學的重要對話如下： 1. 要撞頭 2. 要大力撞 3. 要撞對人 4. 撞到軌道重疊、互相吸引、降低能量、穩定狀態 5. 龍交龍鳳交鳳，最後Br-Br終成眷屬 6. 增加濃度可以增加個體數目，加熱可以增加個體運動能量 一、粒子模型 綜合藍老師的翻轉化學教學，整體的學習過程我們一致發現有三個特點： 1. 小組成員討論時，一般的組員不瞭解問題的內涵，但透過小組的溝通就知道到底是怎麼一回事，這是一般上課時較難做到的。 2. 點到上台發表答案的同學是故意找錯誤答案小組，從其解釋中發現正確答案的方向。 3. 事先準備好上課單元的主要內容，在小組報告引導過程逐步加入知識，讓學生自己建構出知識。 4. 知識本身都是由學生口中說出來，而不是老師直接敘述完成。 發生了反應的碰撞。滿足有效碰撞的條件： 能量：足夠的動能（sufficient KE）（至少要等於低限能）。 位向：方向要正確（correct alignment）。 二、 碰撞學說內容 (a) 化學反應的發生必須反應的粒子互相接近並發生碰撞才能發生反應，這種理論稱為碰撞學說。 (b) 碰撞不一定能產生化學反應，只有極少數的碰撞引起反應，大部分的碰撞只是反應粒子間的互相碰撞，但並未引起反應即分開。 (c) 能引起反應的碰撞情形稱為有效碰撞。 三、 有效碰撞的條件 (a) 碰撞之粒子必須具有足夠的能量。粒子的動能必須超過低限能，在一定溫度下，粒子具有一定的平均動能，但個別粒子的動能並不相等，而是從低能至高能呈曲線分布，其中只有分布於低限能右邊的粒子才具有足夠的能量，產生有效碰撞。 (b) 碰撞時粒子必須具有適當的位向。反應粒子碰撞時，因能量不足或是位向不適當，即使碰撞次數再多，也不能引起化學反應，這樣的碰撞稱為無效碰撞。 n 第二個概念：酒精燃燒（靜宜大學應化系翁榮源教授分享） 在介紹有機化學單元與生質乾淨能源時使用。 […]
學思達教學的啟示與登場— 我在十四年教學生涯之後的全面革新／羅勝吉
Wednesday , 17, December 2014 多元教學法, 第5期／2015年1月 Comments Off on 學思達教學的啟示與登場— 我在十四年教學生涯之後的全面革新／羅勝吉學思達教學的啟示與登場— 我在十四年教學生涯之後的全面革新 羅勝吉 國立臺東高級中學 icometothee@gm.pttsh.ttct.edu.tw n 前言 一、與學思達的因緣際會 最近一年，在高中、國中及小學教學現場，吹起了一股「學思達」（自學、思考、表達）旋風。當這股旋風吹到台東時，我雖報名參加了中山女高張輝誠老師的學思達教師研習，心裡卻是百感交集：我心想這會不會只是另一個教改噱頭？中山女高行得通，我們學校行得通嗎？國文科適用這套教學法，化學科適用嗎？ 我不得不承認，我們都習慣留在舒適圈，很難被改變！但這套教學法若真能讓教師上課輕鬆，學生神采奕奕、精神專注，我又何樂而不為呢？因此，我在103年暑假下了一個勇敢的決定：我願意改變，並把過去自己以為懂得的先擺在一邊，進行我的另類化學實驗，找出「學思達教學」在高中化學科的具體操作策略。 二、單向口述式教學的效果有多差？ 首先，讓我們回顧美國學者艾德格‧戴爾（Edgar Dale）提出的「學習金字塔」理論：在初次學習經過兩週後，透過講授學習能夠記住內容的5%；透過閱讀學習能夠記住內容的10%；透過視聽媒體學習能夠記住內容的20%；透過教師示範學習能夠記住30%；透過參與討論、提問來學習能夠記住50%；透過從做中學能夠記住70%；若教別人或進行口頭報告則能夠記住90%。 張輝誠老師在講解學思達教學時亦使用此理論（見圖1），在研習中有一句話，一直到今天仍讓我覺得印象深刻：「學生在課堂中針對問題聊上幾句，也都比你從頭講到尾還要好！」我真汗顏，原來我若沒有搭配其他的教學活動，僅利用單向口述的方式進行講課（即便使用教學投影片），效果竟然這麼差！ 圖1：學習金字塔（引自張輝誠老師推廣學思達教學投影片） 三、其實學生一直都在自學 在改變教學方式的初期，有一個想法一直打擾我，就是「學生能夠自學嗎？」也許這也是大多數的教師不敢使用學思達教學法的主要原因。在大多數教師的心裡可能有一種想法，「我自己教比較保險吧！」 雖然這麼說對高中時期的數學老師是大不敬，但這的確是我坦然接受「學生能夠自學」的主要原因。高中時，數學老師的教學進度很快，一題還沒有學會，緊接著就是下一題，這逼得我只好在上課時自己看自己的，為了能夠追上老師的教學進度。 雖然這樣的學習很無奈，也很不安—很想認真聽老師講課，卻永遠跟不上老師的進度。遺憾的是，在我任教的初期，我依然使用這種方式對學生進行填鴨教育。 四、終於知道學生上課無法一直維持專注的真正原因了 我一直也不明白為何在學生口中幽默、風趣的我，只要講課超過15分鐘，學生大都無法像剛開始時那樣集中注意力：有的開始聊天，有的面露無奈，有的低頭沈思，甚至有的在偷滑手機或趴在桌上睡覺；但也有的體諒老師的心情，仍然看著我繼續講課。在學思達教師研習中，張輝誠老師提醒我們，請記住，一般人只有15至20分鐘的專注時間！目前一節課卻有50分鐘，若不藉著學習樣貌不斷的切換，怎能一直維持學生的專注呢？難怪從前我以單向口述的方式，從頭到尾講一節課，他們不從學習中逃走才怪！ 五、因為這樣做，才是真正對你們有利！ 暑假以前，我有時會問學生說，「最近回家有讀書的舉手」，「有花時間思考這個題目的舉手」，結果通常是寥寥無幾…因此我鼓勵他們，「要多花時間讀書」、「要多思考」、「要學習表達」，但又有幾個學生能夠做到呢？ 後來輾轉得知學生回家沒有辦法讀書或思考問題的真正原因，他們說，「上課時沒有學會，回家怎麼讀啊？」另外，「就算想問，也找不到了人問啊！」我很慚愧，原來這就是實情，不僅他們在課堂上沒能學會我所教的，而且下課後想問也找不到了人問… 我反問自己，「為什麼我不在課堂上就訓練學生讀書呢？」學生在校時，有的是同學，「為什麼我不善用分組合作學習的方式，讓小師傅教小徒弟，合作求學問呢？」 另一方面，在傳統的教學中，其實很難掌握學生的學習狀況。在一次擔任高三模擬面試教師的過程中，我問了欲報考化學相關科系的學生一個問題，「請問什麼是官能基？」面對學生的答題狀況，起先是驚訝，因為幾乎沒有一個學生可以說出正確而完整的答案；後來我是感到相當羞慚，原來我們的教學成效這麼差！ 我自問，「為什麼要等到高三模擬面試這一天才來訓練學生的思辨與表達能力呢？難道不能在平時的教學活動中，就訓練學生這方面的能力嗎？」 因此，我告訴學生，「我將善用課堂中的每一分鐘，透過學思達教學活動，不但讓你們覺得上課有趣，完成所有的學習，並要訓練你們養成一生受用的能力。因為這樣做，才是真正對你們有利！」學生欣然的接受了，另類的化學實驗於焉展開。我也深信，「天天來，就厲害」，而且「訓練過後就會很不一樣！」 n 如何進行學思達教學？ 一、學思達概說 接下來就要跟大家介紹如何在高中化學科的課堂上進行學思達教學。 學：放手讓學生閱讀課本找答案，進行自學。 思：進行分組討論，提供學生思考、討論、合作的機會。 答：在組內教同學，或上台講解問題的答案，訓練學生表達的能力。 而學思達教學的成敗關鍵在於：事先分組、課前製作「以問題為主軸」的講義以及教師引導學生說出正確的答案。這三項若具備了，可說是已成功了一半。 因此，我將著重的說到這三方面： 1. 關於分組方面，我採用了林健豐老師「區分性ABC教學法」的概念，每組都要有上、中、下等不同程度的同學。進行分組討論時，以強帶弱，讓學習力強的學生有成就感，學習力弱的學生有參與感，各得到訓練。 2. 學思達講義的製作，用「問答題」形式，取代「選擇題」（見附件一）。主要原因是問答題才能引發好奇心，並刺激思考。由於進行學思達教學需要在課堂中進行閱讀、分組討論、上台回答問題等學習活動，因此必須教的少。至於沒教到的怎麼辦呢？放心，學生學會了，自然能夠舉一反三，進行加深加廣的學習。下列提供一些編寫講義的原則作為參考： (1) 清楚教學目標（參課綱、授課指引）。 (2) 瀏覽課文，並把課本的範例、練習題、習題等全部做過一遍。 (3) 找出核心概念。 (4) 利用核心概念繪製教學地圖。 (5) 製作問題引導式的講義。 3. 至於要如何引導學生回答問題呢？在這個過程中，教師的角色轉型為「主持人」與「追問者」。學生答不出來或答錯了，都非常重要，要逐漸引導讓他們想出答案！（切記不能講出答案）學生答對的，還要不斷追問，以幫助學生掌握重點、釐清觀念、思索更深的難題。最後統整所有的答案，再一次給學生正確解答。 二、學思達的具體操作模式 (一)整體授課模式 […]
超越純粹概念知識的教學— 強調概念與能力的建模教學／鐘建坪
Thursday , 23, October 2014 多元教學法, 第4期／2014年11月 Comments Off on 超越純粹概念知識的教學— 強調概念與能力的建模教學／鐘建坪超越純粹概念知識的教學— 強調概念與能力的建模教學 鐘建坪 新北市立錦和高級中學 hexaphyrins@yahoo.com.tw n 前言 對廣泛的學生而言，學習不應該是獨立於生活情境之外的知識背誦，而是能夠在特定情境進行問題解決的能力展現。然而升學主義的影響，教師教學時往往強調考試的重點，而非融貫性地呈現知識結構以及相對應知識使用的情境。久而久之，學生逐漸摒棄課室的學習，造成低成就的負向行為表現。在台灣，少子化的問題亦讓我們體認應該成就每個孩子，找到優勢能力，進而依據特定專長而發光發熱。有鑑於此，本文嘗試從人才培育的角度切入分析單純強調概念知識教學的困境，進而說明以概念為基礎發展相關技能的建模教學，說明在數位化的支持環境中透過雲端工具的輔助作為教學範例的舉隅（註1）。 n 儲備未來發展的人力資源 知識經濟時代，知識與人才是經濟成長的動力來源。知識的內容與訊息廣大，不易讓人在有限的時間內專精。若只有專精在知識的內容，往往只能展現在特定領域，而無法類推遷移因應未來可能轉變的趨勢。概念知識內容廣泛，如何在知識的基礎架構下獲得跨學科的整合而非單純強調瑣碎的知識片段，形成各項以概念知識為基礎的相關能力，對學生個人與國家未來發展極顯重要。歐盟2002年提出8項能力作為終身學習的目標，包括母語溝通、外語溝通、數學和科學與技術、數位、學習如何學習、社會和公民、企業與創新精神以及文化覺醒與表現等能力（European Union, 2011）。從內容觀看可知歐盟不僅說明應該強化個人的精進，亦強調個人在社會文化面向的能力表現。而台灣在人才培育白皮書中亦提及語言與國際視野的全球移動力、學以致用的就業力、獨特創新的創造力、跨專業領域的跨域力、使用資訊工具與行動學習的資訊力以及參與公眾事務與提升福祉的公民力等6項能力（教育部，2013）。這些能力的提出顯示學校教學不應該只是著重在知識的記憶與背誦而是應該轉化成分析、應用與評鑑知識的跨領域能力以解決未來生活與全球化可能面臨的問題與挑戰。 n 純粹概念知識教學的困境 教學方案的施行除了知識的獲得之外應該還有技能與情意二個面向。升學的壓力與考量通常使得教師在實際教學現場多強調以概念為主的教學內容，而忽略相對應的技能與情意之學習。我們若能體認知識的數量是隨著時間不斷地提升，而有生之年絕不可能將所有的知識窮盡，並且絕多數的學生生涯並非成為學科專家，因此針對不同程度學生的教學應是能夠呼應個別差異的相關素養學習的提升。若教師只著重單純概念的教學，學生只獲得片段的知識而無法產生融貫的知識結構，意即將學校知識與生活分離，而不易在特定情境中產生概念的連結進而運用此種知識進行生活情境的問題解決，忽略概念學習相對應的能力學習，造成學習無法致用，對其終身的學習與發展有其阻礙與影響。 n 同時強調概念與能力的建模教學 傳統講述教學多以單向傳輸的方式進行課室教學，往往忽略學生主動建構知識的本質，因此，如何讓學生主動建構學科知識同時獲得相關技能實屬迫切，在此介紹建模教學作為改進的方案之一。 一、模型與建模教學的意涵 模型是指物件與物件之間的關聯，因此概念模型則為概念中組成成分之間的關聯。建構模型（簡稱建模）的歷程則為學生進行概念模型的建構歷程，而學生建構的成果即為學生的心智模型，同時建模歷程中所需要的特定思考與分析技能則為建模能力（Jong, Chiu, & Chung, 2013）。與傳統講述教學不同之處在於建模教學不僅強調如何協助學生進行概念知識的建構，同時著重如何協助學生於過程中進行建模能力的改變。 二、模型本位合作學習教學策略 合作學習是一項強而有力的教學策略，然而教學時若只是強調合作學習的步驟容易忽略學生建構的本質。建模教學強調在情境中整合概念知識，獲得相關技能，藉以提昇問題解決的能力。因此，本文作者（2014）提出以合作學習為基礎的模型本位合作學習教學模式，文中說明如何以合作學習的操作為基礎，並且同時協助學生進行概念與相關能力的建構。架構如圖1所示，萃取合作學習策略中授課、討論以及表揚的步驟，其中授課部分可以是教師授課或是學生自學，均是強調協助學生產生欲學目標的概念模型，著重在如何讓學生掌握概念模型中物件與物件之間的關聯性；討論部分強調當學生獲得初步的概念時，可能產生錯誤的概念模型或是原先即有相關的迷思概念，而此時透過教師提問、同儕討論、學生發表等方式以協助學生進行模型的修正與重建，教師巡視各組並針對需要協助的小組或是個別學生進行個別化指導；表揚部分強調如何協助學生進行反思與概念的強化，即是透過口頭讚美、進步分數、同儕鼓勵等方式逐漸增強對學習的信心，接著著重在協助學生進行概念學習歷程的反思，讓學生能夠獲得完整的建模歷程。 圖1：模型本位合作學習教學模式（修改自本文作者，2014） n 透過數位環境協助教師進行建模教學的規畫與反思 建模教學強調讓學生主動建構概念模型，並在建構歷程中學習相關建模能力，作為問題解決的基礎。教師教學與學生建模的歷程如圖2所示，經過學習之後學生概念模型的發展會從初始模型逐漸發展到科學模型。學生接觸特定概念之前即存在初始概念，學生的初始概念可能存有錯誤的迷思概念，因此教學前教師應該偵測學生的初始概念或是根據迷思概念的研究設計建模教學的相關歷程。而數位化的學習環境提供建模教學更廣泛地操作與應用，圖2顯示在數位化的環境中教師可使用相關教學軟硬體與教材內容相互搭配，進而透過形成性評量的方式協助教師獲得學生不同階段概念模型的內容，作為教學的反思以改善接續的實際教學與規劃。 圖2：數位化的建模教學環境 n 以Google表單促進教師教學反思與規畫為例 Google表單主要目的是作為問卷的發送與結果收集的工作，依據其特性可以作為教師建模教學時形成性評量的操作工具。因為作為評量工具的使用，需要在一開始建立表單時即設定班級、姓名與座號以辨識答題的學生（見圖3），同時為避免學生隨便回答，可以透過表單要求學生自主性的回答「是否認真作答」，接著插入單元相關的YouTube影片，最後才是單選題或是問答題。表單中每一個試題皆可設定為必須回答，若學生漏了回答，系統會主動告知學生補齊才能繳交（註2）。接著再將做好的表單貼在臉書平台（見圖4），讓授課學生可以點選進入頁面進行表單作答。 圖3：google表單範例（進入作者設定的Google表單） 圖4：張貼google表單在臉書社群 表單會將學生答題的情形依據時間進行彙整（註2），亦可依據不同試題計算出學生答題的情形，例如：圖5中學生對於第4題—化學反應時原子與分子數量變化的情形與第5題—化學反應中原子數量的情形即有不同表現。根據圖2評量學生概念模型、教學反思歷程可知，教學前透過表單的試題分析即獲得學生初始概念的想法與可能具備的迷思概念。教師則再依據學生試題反應的情形設計新的教學以幫助學生進行錯誤模型的修正與轉變，例如：根據圖5學生的答題結果，教學時應該強調化學反應歷程中原子與分子的變化情形，而非只強調反應前後數量不變而已。評量之後可以獲得學生的概念狀態，而學生的概念內容可以協助教師進行教學反思與修正，接著再進行評量找出學生後續的概念狀態，而後續的概念狀態即為接續的教學反思的依據…，如此循環，即可透過表單作為形成性評量的工具，協助教師找出學生特定概念的初始狀態與中介狀態，進而設計教學活動修正學生錯誤模型以期能夠進入科學狀態。而在此過程中搭配模型本位合作學習教學模式，在授課前即進行表單操作，接著依據表單結果修正授課的內容與方向，並且透過不同問題層次讓學生能夠在小組中進行討論與發表，即讓學生在歷程中能夠知悉自己的概念狀態亦能夠與同儕或教師進行討論與溝通培養團隊合作、批判思考與溝通的能力，並且經由資訊數位環境的融入培養資訊素養的能力，進而作為問題解決的基礎。 圖5：表單的試題分析結果 Google表單作為形成性評量的建模工具的SWOT（優勢、劣勢、機會、威脅）分析（見圖6），其優點為可以在試題中安插YouTube影片讓學生作課前預習或課後複習使用，並且文字題部分可以設定學生作答的字數以減少空白內容，系統平台會協助教師統計學生的答題成果，可以作為教師修正教學的參考依據。然而，每進行一樣新的教學方式的改變需要與學生進行溝通，例如：學生補習回家之後時間已經很晚如何進行線上閱讀與作答。同時亦需要思考，若我們將學生答題狀況視為修正教學的依據，則學生的作答即需要具備高的答題效度。因此，除了參考學生作答情形之外，可以結合相關迷思概念的研究，整合之後作為教師教學的參考依歸。 圖6：利用Google表單進行評量的SWOT分析 n 結論 知識創造的速度與數量遠遠超過每個人能夠吸納的數量與速度。因此，真正理解的教學不應該只是單純教導學生概念知識而是應同時強調概念知識與如何運用知識的能力以因應未來全球化的衝擊。建模教學即為強調學生主動建構的教學模式，讓學生經過產生、建立、修正與重建的歷程精緻化概念模型，並從中獲得相關技能。而模型本位合作學習教學模式即為整合建模教學與合作學習策略，同時具備建模教學與合作學習的優勢。在建模部份，學生不僅可以建構正確的概念模型，亦應獲得相關的建模能力，在合作學習部分亦可從討論與表揚歷程中獲得團隊合作與溝通的能力。而教師在教學時若能夠依據學生概念狀態設計不同層次問題，亦可增加批判思考的能力。因此，面對未來教學不應該只是單純概念知識的傳授，而是應該掌握學生迷思概念搭配相關建模工具，同時強調概念知識的理解與應用，意即教學不應該只有概念知識層面，應該以概念為基礎同時發展學生的各項能力。 n 附註 1. 本文作者榮幸隨著邱美虹教授帶領的訪問團到上海金山中學與大境中學實地參訪，經過實際交流過程體認到上海市的軟硬體發展迅速以及台灣在教學上異與同，進而有本文的想法。 2. 本文在此提供google表單作為形成性評量的運用，關於表單細部操作過程，有興趣讀者可以閱讀實質操作的文章，例如：http://b4worker.blogspot.tw/2012/06/google.html。 n 參考文獻 教育部（2013）。人才培育白皮書。台北：教育部。 鐘建坪（2014）。模型本位之合作學習教學模式。臺灣化學教育，2。 European […]