臺灣化學教育
Chemistry Education in TaiwanBlog Archives
多元評量在教學現場之應用 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 引言 整個教學歷程分為四大部分：教學目標、教學行為、教學活動、教學評量，彼此之間的關係大約如圖1所示，國家制定的課綱(如99課綱、108課綱)對教學目標有一定的規範與引導，學校或教師參考課綱決定教學目標，依據教學目標選擇合宜的教學法，再由教學法中設計相關的教材與教學活動/教學行為，最後教學評量則給予教師回饋，確定教師的教學達成教學目標的情形，藉以改善教學活動或給予學生補救教學。 教學評量是一個蒐集學生發展或學習證據，評量包含形成性評量與總結性評量，然而現行於學校的小考或段考的紙筆測驗，較偏重學生的總結的表現，甚至僅僅評量認知(知識)方面，對於學生的能力或學習態度等無法做到全面的評量，往往無法反映出學生學習的歷程。近年來，教育界越來越強調多元評量，評量應同時重視歷程與結果，針對能力與學習態度應使用更多元、更彈性的方式，方能達到教學評量的目的。然而如何將多元評量落實於教學現場，中、小學教師常抱著懷疑甚至戒慎恐懼的想法，深怕個人所使用的多元評量方式不夠公正客觀，會讓學生與家長有所質疑。因此，如何將多元評量有效用於教學現場中，也是目前教師專業發展的重要課題之一。 n 本期專刊介紹 本期的專刊是介紹多元評量在教育現場之應用，首先，由筆者淺談多元評量，介紹多元評量的種類，簡單說明實作評量、檔案評量和動態評量的意義，並提醒教師們再進行多元評量應注意的事項，接著從實務經驗中提出實作評量的設計實例，藉此說明如何從實作的過程與學習單評量學生認知、操作和解決問題的能力，最後是酸鹼滴定實驗的實作評分規準，提供教師們在設計實作與評量時的參考。其二，由台北教育大學自然科學教育系周金城教授介紹利用電腦軟體設計化學實驗實作評量–以Yenka軟體為例，金城教授藉由Yenka化學實驗模擬軟體，能讓學生有機會於實驗前進行化學實驗過程練習，另一方面也可以設計化學實作評量的問題讓學生解決，並提出建議在職與職前教師如何透過Yenka設計科學實驗，最後闡述數位科學實驗與實作評量之間的關係。其三，由台北教育大學自然科學教育學在職碩士專班許碧蓉老師介紹用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量–醋酸濃度之測定，許老師在文中先闡述酸鹼滴定的原理，接著說明以Yenka軟體評量實作的設計與操作過程，藉由實例讓現場教師更容易瞭解如何藉由科技輔助實作評量。其四，由新北市立錦和高中國中部理化科教師鐘建坪老師介紹化學實驗影音錄製的實作與評量，先說明如何藉由數位影音工具紀錄實驗歷程的教學流程，接著說明設計表單進行影音作品的同儕評量之實例，並對學生與教師如何使用影音綠製進行實作評量提出實務的建議。其五，由嘉南藥理大學教學資源暨發展中心主任丁信中教授介紹淺談多元評量結合專案管理概念應用於兒童科學營隊活動人才的培訓，先說明專案管理、營隊活動實務與人才培訓的目的與類型，接著闡述多元評量與人才培育課程的實施之間的關係與實例，整個營隊的多元評量形式包含：紙筆測驗評量、實作評量、檔案評量，文中詳細說明依據目的與時間如何進行多元評量的評量設計。其六，由東華大學教育與潛能開發學系林靜雯教授介紹多元化形成性評量：簡介Science formative assessment: 75 practical strategies for linking assessment, instruction, and learning一書激盪教師多元評量策略，先針對「科學形成性評量」一書之簡介，接著提出兩個科學形成性評量的範例，說明該書之精要，藉以激盪教師們使用多元評量的想法。 n 結語 多元評量是近年來教育變革的主軸之一，如何從評量理念或理論轉化為教學現場的實作，取決於現場教師們求新求變的想法與做法。我們常說考試領導教學，換成今日的說法：評量的改變將引導教學方式的變革，不徹底改變評量方式，教學方式難脫離偏重知識與記憶方式的教學。本期專刊期望能起拋磚引玉的功效，讓現場教師們從瞭解多元評量的類型開始，藉由不同形式或科技工具的多元評量實例，從而找到並自行設計合適自己教學的多元評量，同時評量學生學習的歷程與結果，再藉由評量的回饋以提供更適性化的教學來增進學生成長。
多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量 ／ 鍾曉蘭
Thursday , 13, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量 ／ 鍾曉蘭多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量 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 影響科學教育成敗的因素雖多，但其重要者，不外乎課程、教法與評量三項。課程之設計與編製，由於需時較久，人力物力之花費也較巨大，且受教育政策和制度的限制較大(如107課綱) ，教法和評量的改進，則花費較小，較易收到即時之效。科學教學中的評量(Assessment in the teaching of science)－評量的對象是「學習過程」，而科學教學的評量(Assessment of science teaching) －評量的對象是評量的對象則是「教學過程」，經由這兩種過程的評量均可瞭解「教、學」是否達成或者為何未能達成既定教學目標。 在學校情境內的所有學習活動，包括認知（如學科成就、知識、問題解決等）、情意（如態度、興趣等）、及技能（如演講、儀器操作等行為）等領域的學習成果，都需要教師於教學結束後予以評量，才能得知學習成果為何，及評量教學是否達成預定的教學目標。教學評量不僅可以提供回饋訊息給教師，更能使整個教學歷程統整在一起，發揮最大的教學與學習效果。 以往傳統的學習評量，大都採用標準化紙筆式測驗（paper-and -pencil test）或教師自編的課堂測驗（teacher-made classroom test）。由於紙筆式測驗較為通俗，使用普遍，研究也發現許多不良的結果。現今教學評量的研究發展趨勢更注重彈性的、變通的、多元化的評量，並且強調動態的過程，乃出現“Alternative Assessment”（另類評量）、“Dynamic Assessment”（動態評量）和“Performance Assessment”（實作評量）、 ” Portfolio Assessment “（歷程檔案評量）等新名詞。 從99課綱到即將實行的新課綱皆強調：教師應運用各種評量方法，適時評量教學過程與結果，並據以輔導學生學習及改進教學。然而教師們對於多元評量的方式、如何實施與評量的客觀性，仍存有許多疑問。本文簡介多元評量的意義與類型，並在文章中，介紹實作評量的設計方式與評分規準。 n 多元評量的種類 多元評量方法是指採用多種評量方法來了解學生的初始狀態、教師的教材教法以及學生學習進展情形等方面的情形。影響多元評量的理論眾多，包括多元智能理論、認知心理學理論、建構論、情境學習理論與鷹架理論等，這些理論皆強調評量必須讓學生在真實與動態的情境中，表現和轉化其所獲得的能力，因此相對應地評量的類型和方式也必須多元。目前較常被應用在教學現場的是方式應屬實作評量(performance assessment)、檔案評量(portfolio assessment)與動態評量(dynamic assessment)(龔心怡，2013)。 一、 實作評量(Performance assessment) 實作評量的理論來自於Rumelhart & McClelland的研究，認為知識的結構是隱含在問題解決情境中。學生要能將所學的各種知識活用，必須在實際的社會脈絡情境中進行思考，才能統整所學。實作強調個人「表現」（performance）的意義，實作的精熟通常可表現在完成一份學習單、一項實驗設計、動手做出的實體模型、口頭表發等，若能測得學生應用知識來表現精熟的能力，不論是評量知識的組織、解題時的策略或監控表現的能力，都可以稱之為實作評量。 二、 檔案評量 係指在學生學習過程中彙集相關的各項資料，針對評量的需要，找出一些切要的項目作成適當的組合，進行成套的評量，而非零碎個別項目的考核，具有持續累積的評量效用。由於評量不只限於靜態的作品，還要評量作品產生的過程以及作品的優劣，是一種整體系統性的評量，因而又連帶出現一種“Work Sampling System”（工作取樣系統），亦即從工作項目中找出重要的樣本，讓學生操作反應，再進行觀察和記錄。 在結構化的架構下，有目的地收集與整理，同時保持開放與彈性以便未來的個人補充或納入個人/他人佳作。檔案評量的內容涵蓋多元，可以是開放的自我成長，如獨特的經歷體驗、個人專長興趣在學習歷程中的發展等。 三、 動態評量 動態評量最早是由Vygotsky(1978)所提出的近側發展區(Zone of proximal development,ZPD)衍伸而出的概念。動態評量是以「測驗－介入－再測驗」的形式進行評量，教師不僅在教學前要先瞭解學生的認知發展，且要經過不同的教學方式及情境，讓評量者與被評量者產生互動。 Campione等人所提倡的漸進提示模式(Graduated Promoting Assess-ment)，此種模式是以Vygotsky(1978)近側發展區觀點為基礎，強調以標準化的介入方式，即透過「測驗－練習－遷移－再測驗」的漸進提示系統模式進行評量，以建立量化的資料，大多採用「推理的作業」作為施測和訓練的材料(見圖1，鍾曉蘭，2007)。 n 進行多元評量時應注意的事項 […]
多元評量在現場教學之應用：利用電腦軟體設計化學實驗實作評量-以Yenka軟體為例 ／ 周金城
Wednesday , 12, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：利用電腦軟體設計化學實驗實作評量-以Yenka軟體為例 ／ 周金城多元評量在現場教學之應用：利用電腦軟體設計化學實驗實作評量–以Yenka軟體為例 周金城 臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@gmail.com n 前言 筆者帶大一學生進行化學實驗，大一學生在期末教學評量所反映出覺得最有趣的部分，就是實驗課最後須設法解決教師所設計實作評量問題。當筆者每次帶大一學生進行化學實驗課時，當次課程約三分之二的時間，會讓學生自行練習實驗手冊中的實驗流程與步驟，讓學生先熟習食譜式實驗的內容。事實上，食譜式實驗很重要，學生需要先經由實驗操作的練習，當能掌握實驗操作過程的技巧後，再運用這些技巧，解決後續的實作評量問題。而實驗課剩餘的三分之一的時間，就是每組學生一個待解決的實作評量問題。化學實驗實作評量的問題，就是利用之前所練習的食譜式實驗技巧來解決，每一組題目的解答都是有些許差異，舉例來說每組同學會拿到教師預先所調配不同濃度的藥品，這樣各組學生就必須親自做實驗找出答案，也無法參考其他組的答案。通常當次實驗成績分成個人成績與小組成績，兩部份各占50%。個人成績是包含課前實驗預習報告與課後實驗結果報告；而小組成績部分是實作評量，若該組能正確實作評量答案在一定誤差值範圍內，則獲得100分，若答錯則只有60分，只有兩種小組成績。每組成員約3-4人，小組成員是同學自行組成，因此帶幾年實驗課下來，也都還沒有遇到任何學生認為給分不公平的問題。 要設計每次的實作評量試題也不容易，實作評量設計得太難，若全班各組學生都沒有能夠完成，學生會沒有成就感；若設計得太簡單，學生都夠答對，學生也會覺得沒有挑戰性，因此實作評量實驗的設計就變得很重要，而且要完全用到剛學會的食譜式實驗技巧，這樣學生才會認真練習食譜式實驗。當實驗課進行三分之二時間後，由各組組長到台前來抽實作評量的試題。以酸鹼中和反應熱的測定為例，最後學生拿到未知濃度的酸，所以由反應熱推出酸的濃度。以維生素C的定量為例，則是讓學生拿到未知濃度的維生素C，所以由滴定決定維生素C的濃度。若是碘鐘實驗為例，則是要求每組變色的秒數不同，學生下課前帶著調配好的藥品，到講台前倒下並由教師計時，由於變色瞬間肉眼觀察常有爭議，因此教師需要準備錄影器材，將實作評量過程錄影下來，當有爭議時就重播錄影畫面，因此學生都會覺得很公平合理。若學生沒有進到化學實驗室做實驗，要進行化學實作評量就顯得很困難。這讓筆者思考是否有簡單好用的化學實驗軟體，可以讓教師利用來設計化學實作評量? n 利用軟體輔助化學實驗課程 筆者發現利用Yenka化學實驗模擬軟體，能讓學生有機會於實驗前進行化學實驗過程練習，另一方面也可以設計化學實作評量的問題讓學生解決。由於化學實驗室有安全性的考量，通常無法開放給學生自由練習，學生若想預先練習操作實驗流程是有困難的，但透過軟體進行實驗模擬操作則沒有這些限制。Yenka科學實驗模擬軟體，有分成數學、工程、物理與化學部分(見參考1)，本文主要針對化學實驗來加以說明。在Yenka的化學實驗室裡，提供虛擬的藥品室與器材室(見圖一與圖二)。 圖一 Yenka無機化學實驗所提供的藥品一覽表 圖二 Yenka無機化學實驗所提供的實驗設備與器材一覽表 Yenka軟體中的藥品與實驗器材提供教師自行組合使用，對定性或定量的實驗，都可以有很好的實驗結果呈現。例如軟體所呈現酸鹼滴定的定量實驗結果，是呈現經由化學理論計算之結果(圖三)，因此和真實實驗現象相當一致。例如達當量點酚酞指示劑變成紅色後，若再加入更多的鹼，則紅色會越變越深。Yenka軟體可以針對中小學或是大學的化學實驗進行設計，如下圖三實驗的實作評量問題，在右上方有兩個未知溶液，可以讓中學生先經由逐步操作認識不同的指示劑與酸鹼變色情況，最後再決定選擇哪些種指示劑，才可以正確分辨出未知溶液的pH值(見參考2)。 圖三不同pH值試管中加入酚酞指示劑變色情況 n 在職與職前教師能透過Yenka設計科學實驗 Yenka科學實驗軟體所設計完成的實驗，在電腦螢幕上是採取拖曳方式進行實驗，因此很適合搭配電子白板在教室使用。目前國內不少中小學都有安裝電子白板，但是適合在電子白板上所使用的科學實驗軟體卻很有限。Yenka軟體很適合提供給中小學教師來自行設計科學實驗，可用來進行教學或評量之使用。若是沒有電子白板，使用觸控式平板電腦搭配無線投影，也是適合替代電子白板的教學工具。當然，Yenka科學實驗在電腦上直接用滑鼠拖曳進行實驗，也是沒問題的。筆者曾針對本系大學部師資生與碩士在職專班的學生進行Yenka軟體教學，所有在職與職前教師都可以搭配教材內容設計出合適的科學模擬實驗。 教師可利用Yenka科學實驗軟體，設計實驗步驟指引框(見圖三)，指引學生一步步經由指引來完成實驗組裝，看到實驗結果現象，並可以將所觀察到的實驗結果記錄在實驗手冊上，這對實驗流程的熟悉很有幫助。當學生一步步跟著指引進行實驗並蒐集數據後，教師也可以在最後設計實作評量試題，提供待解決的問題，讓學生進行實作評量。這樣的評量方式所評量出的能力，不是一般的傳統紙筆測驗能做到的，會比較接近真的實驗實作評量一樣，會有比較多的挑戰。若多次進行後，學生如果能熟習軟體操作，教師也可以不需要在一開始的畫面，提供一些準備好的藥品與材料框(如圖三左上部分)，而是提供整個藥品室與器材室(如圖一、二)，讓學生自由地運用所有的藥品與器材，來解決問題。這樣實作評量可以設計的問題會更廣泛，也不需限定當次實驗所能使用的藥品與器材。即使我們在真的實驗室設計實作評量試題，也只能提供固定的藥品與器材，但在數位化學實驗室，是可以提供所有的藥品與器材，因此能夠設計的實作評量題目類型可以很不一樣。而且除了一般化學實驗，Yenka軟體也提供電化學實驗藥品與器材(見圖四)。 圖四 Yenka化學實驗所提供的電化學藥品與器材一覽表 n 數位科學實驗與實作評量 數位科學實驗並非是要取代真實實驗，但數位科學實驗可以幫助科學實驗課程進行得更順利。科學實驗的背後存在著一個科學模型，多數時候學生是學習過科學模型後才進行科學實驗的，所以學生的科學實驗變成了驗證或認識科學模型的手段，和科學家是在進行科學實驗的過程中才建立科學模型是有所不同。不能讓學生在科學實驗過程中才建立科學模型的原因有很多，實驗的安全性、有限的實驗設備與經費，以及有限的實驗時間等，因此學生的科學實驗課變成驗證或認識科學模型的手段。利用數位科學軟體，經由適當的教學設計對話引導，學生是可以經由科學實驗來認識科學模型的，也可以設計科學實驗來測試自己心中的科學模型。尤其是化學實驗，通常教師很難放手讓學生大膽嘗試不同的化學實驗組合，但化學實驗模擬軟體，是可以讓學生先放手進行嘗試的，雖然實驗結果畫面是經由化學理論模擬出來仍不夠真實，但已經具有相當的教學價值。相信在不久的將來，擬真的虛擬化學實驗室會被設計出來，做化學實驗也許就可以不用到真的化學實驗室了。 參考資料 1. Yenka虛擬實驗網站，20170724擷取自https://www.yenka.com/science/。 2. pH和指示劑操作示範說明，20170724擷取自https://youtu.be/y5aZ3H1GZp4。
多元評量在現場教學之應用：用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量-醋酸濃度之測定 ／ 許碧容、張自立、辛懷梓
Tuesday , 11, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量-醋酸濃度之測定 ／ 許碧容、張自立、辛懷梓多元評量在現場教學之應用：用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量–醋酸濃度之測定 許碧容1,*、張自立2、辛懷梓2 1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班 2國立臺北教育大學自然科學教育學系 bibihsu1991@gmail.com n 前言 近年來，在台灣的各技職院校中，勞委會的全國技術士證照檢定已經成為了一種趨勢。在許多高職裡，能通過丙級技術士證照檢定已經成為學生的必備能力，一些有興趣或是能力更強的學生甚至會考取多種相關領域的證照，或是更難、更專業的乙級證照。 技術士證照檢定分為學科與術科，其中術科方面更重視實際操作與實驗數據處理與分析，為了加強學生這一方面的能力，各高職科系也陸續在學校中舉辦技術士證照檢定術科的實作教學。而我也在數年前參與過化學的丙級技術士術科課程，但在課程中發現，可能是因為時間、人數或者是材料經費所限，每個學生能實際參與操作的次數並沒有非常多，這對有些的學生來說，還無法完全掌握實驗的流程及較難以分析實驗過程中的數據。 105學年度上學期，在本系化學特論課程上，學習到「科學實驗軟體—Yenka」，在這虛擬實驗室中，能夠進行化學、物理、數學概率等的模擬實驗，可以讓大家隨意混合不同的化學藥品，更不怕會釋出不知名的毒氣，發生任何意外。更重要的是可以在家裡免費安裝使用。因此，若能用Yenka來模擬化學丙級術科操作，不但能讓學生更了解實驗的步驟流程，還能夠減少實際操作中產生的廢液汙染，對地球環境更友善。 在本文中將使用Yenka模擬化學丙級實驗第一站第一題–醋酸濃度之測定。 n 實驗原理 醋酸濃度之測定實驗是先用已知濃度的鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)標定0.2M 氫氧化鈉標準溶液之濃度，反應式如。再用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液，滴定未知濃度的醋酸溶液，並分析數據，求出醋酸的濃度，反應式如所示。由反應式可知，若要中和1莫耳的醋酸約需1莫耳的氫氧化鈉，再由實驗中得到反應所需消耗的氫氧化鈉溶液的體積，便可求出醋酸的濃度。 因Yenka軟體之限制，本次操作專注於用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定醋酸，並分析數據。 C6H4COOHCOOK+NaOH⇌C6H4COONaCOOK+H2O NaOH+CH3COOH ⇌ CH3COONa+H2O n Yenka軟體操作 一、實驗器材 醋酸樣品15mL、0.2M氫氧化鈉溶液50mL、試劑水、酚酞指示劑、滴管、100mL量筒、250mL錐形瓶2個、50mL滴定管一支、天平一台，如圖1所示。 圖1實驗器材 二、操作說明【並將未達成的實驗步驟扣分標於括號中】 (一)精秤1.00±0.05 g 醋酸樣品，溶於100 mL 試劑水中。 1.先從左方物品欄中取出天平及錐形瓶，將錐形瓶放置於天平上，並按下歸零紐 2.取出醋酸樣品及滴管，秤取1.00 (在0.95 g ~1.05g之間) 的醋酸樣品，如圖2所示。【稱重不在規定範圍扣6分】，並將質量記錄於結果報告表上。 注：稱重時不可先過量再取回。【過量再取回扣5分】 圖2：秤重須在0.95 g […]
多元評量在現場教學之應用：化學實驗影音錄製的實作與評量 ／ 鐘建坪
Monday , 10, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：化學實驗影音錄製的實作與評量 ／ 鐘建坪多元評量在現場教學之應用：化學實驗影音錄製的實作與評量 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部理化科教師 hexaphyrins@yahoo.com.tw 實驗是科學家探索科學的重要路徑。課堂中，學生藉由實驗的操作檢證相關的科學理論。課堂的實驗簡略地可區分為實驗操作、數據分析以及結果的討論。為了輔助學生對實驗歷程的理解，一般的做法是請學生先行預習實驗操作內容，再經由課堂獲得數據整理出表格進行分析，再作整合性的實驗討論。如果沒有學習單的輔助，學生對於一個實驗從操作、分析、結果以及討論不易獲得整體性的想法，然而即使有學習單的輔助，教師亦難得知學生個人對於實驗歷程連貫性的整合內容為何。有鑑於此，本文嘗試利用影音方式讓學生在實驗歷程中進行聲音與影像的紀錄，希望能夠獲得學生完整的實驗歷程內容，接著再利用表單的方式進行同儕評量以檢測學生作品表現。 █數位影音工具紀錄實驗歷程 由於數位工具與網路的進步，目前每位學生幾乎都有智慧型手機，因此，藉由數位學習的方式，可以提供學生不同以往學習模式，讓手機或是平板不再只是一項玩樂更可以是學習的輔助用具。數位影音錄製的APP相當多元，在此僅以其中一個APP—Educreations作為化學教學單元的引介（圖1）。Educreations可以當作白板使用，同時插入照片或影片，藉由螢幕錄影功能紀錄實驗歷程與想法，當完成之後可以在遠端或課堂上分享與討論。 教學時先簡單介紹如何使用Educreations（教學流程見表1），再讓學生實際練習操作，約莫20分鐘學生即可完全知悉APP的操作內容。接著，正式讓學生在實驗中使用此APP進行照相與錄影等功能紀錄實驗過程以獲得作品所需要的素材。再來讓學生分析數據、討論實驗結果並思考如何將想法以文字、照片、語音、影像的方式整合在此APP。最後，讓學生在較安靜的環境中利用螢幕錄影的方式完成實驗記錄，其內容包括：實驗步驟、實驗數據、分析的結果以及實驗討論等。 圖1 educreations首頁與執行介面 表1：教學流程 教學流程 學生活動內容 第一節 簡要熟悉數位工具。以Educreations製作一份簡單的影片檔。 第二節 學生小組實際操作酸鹼滴定實驗，同時利用APP紀錄實驗步驟。 第三節 教師說明酸鹼中和的意義與關係。說明範例之後學生自行計算小組的實驗結果。討論理論與觀察之間的差異。 第四節 學生利用APP小組製作影音內容，包括：主題、步驟、結果、討論。 第五節 教師播放小組學生作品。學生觀看與欣賞他人作品，同時完成表單進行同儕評量。教師總結作品優缺點。 █設計表單進行影音作品的同儕評量 學生完成一份影音式的課堂實驗報告之後（圖2），不僅可以補足傳統式紙本資料想法之間缺乏的連貫性，亦可以作為課堂分享的作品內容。在學生完成影音作品之後，即可讓學生彼此欣賞各自的作品，討論優、缺點，作為下次影音報告的改進依據。為求賞析有內容依循，因此設計一份google表單（圖3），讓學生在欣賞他人作品的同時進行同儕評量。 圖2 學生作品影音封面(註1) 圖3 同儕評量表單內容舉例 進行同儕評量之前，教師先說明表單的四項評分項目內容，讓學生知悉評量的規準，包括影音報告的主題、實驗流程的說明、實驗結果的呈現以及結果與理論值差異等討論內容。每個項目之中再依據影音報告的完整性區分出非常不明確、不明確、普通、明確以及非常明確。評量時學生依據自己對於他組作品的內容呈現進行評分，評分的結果在學生繳交表單之後會記錄在雲端系統。 雖然影音報告是小組通力完成，但是同儕評量部分是每位同學皆須對他人作品進行評價。因為學生目前多有智慧型手機，只要提供學生網際網路，當教師在播放學生作品時，適切地引導學生，每位同學皆可順利完成表單的指定任務。值得一提的是，當看見自己與他人的作品呈現在教室前的大螢幕時，學生會相當地興奮，也顯示這是一項非常驚艷的體驗。 █同儕評量結果 學生完成表單上傳之後，教師在雲端即可看見學生彼此相互評量的結果。學生評分的分布仍有集中的趨勢，給分比較容易落在不明確、普通、明確三個向度上。而優缺點的文字陳述部分，多數學生會著重在影音技巧的改進，例如：「講話有夠慢 快睡著惹然後沒尾 嘖嘖」、「周遭聲音太吵雜，完全沒有聽到任何聲音」，只有少數同學會深入探討影音報告與酸鹼滴定或酸鹼中和概念之間的關聯，例如：「步驟過於呆板且說話太慢 結果也不太明確 討論沒打出來且對實驗不熟悉 忘記上傳理論值比較」、「有說出實驗主題，很好，也把實驗值與理論值可能不同的原因說明」。研究顯示學生同儕互評的信、效度需要多次的訓練之後，才比較可以趨於穩定並與教師評分的結果相關性高（張基成、吳明芳，2011）。在此並非讓學生成為互評的專家，而是藉由互評的機制協助學生欣賞同儕作品，找出他人作品的優、缺點，作為下次嘗試時改進依據。 █結論與建議 一、學生使用數位影音工具紀錄實驗歷程 數位影音報告可以補充傳統紙筆紀錄的不足，將實驗歷程中的想法與項目之間的連結呈現出來。本文介紹的工具使用簡單，學生非常快的時間即可上手。當學生完成影音實驗報告的時候成就感是相當高的。 […]
多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量結合專案管理概念應用於 兒童科學營隊活動人才的培訓 ／ 丁信中
Sunday , 9, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量結合專案管理概念應用於 兒童科學營隊活動人才的培訓 ／ 丁信中多元評量在現場教學之應用：淺談多元評量結合專案管理概念應用於兒童科學營隊活動人才的培訓 丁信中 嘉南藥理大學教學資源暨發展中心 thc@mail.cnu.edu.tw n 前言 為了回應社會各界對於「務實致用」的期待，多元評量的議題重新引起國內教育界的高度重視與討論。關注的焦點是學生在課程中，學什麼、如何學習以及學到什麼。教學與評量往往是一體的兩面，評量的方式影響著教學內容的設計與實施。若是能將職場實務融入課程教學，結合多元評量應用於課程教學設計，應有助於提升學生問題解決的能力及其學習成效。 兒童科學營隊活動的辦理近幾年常見於各級校園、課後文教機構、以及公部門或產學合作計畫的執行。營隊活動的辦理需要團隊合作，並結合多項能力，如：活動內容規劃與執行、主題相關的專業知識、時間及成本控管、團隊的組建與培訓、風險評估、活動辦理之相關的採購等。在兒童科學營活動人才培育的課程，若能將學習理論、科學知識，導入專案管理的概念，融入於「兒童科學營隊活動」的實作策劃與執行，配合業師協同教學，協助指導兒童實驗活動的設計實務，輔以分組兒童科學實驗活動設計、「兒童科學營隊活動」規畫書撰寫、兒童科學營隊活動實作、以及期末實作成果發表等，如圖一與圖二，有助於未來職場實務能力的成長，並可提升學生的學習動機與學習成效。 圖一、2016愛麗絲的科學實驗室闖關活動圖二、2015年科學實驗王闖關活動 n 專案管理、營隊活動實務與人才培訓 營隊活動的目的與形式有許多不同的類型，並且營隊活動的學員背景具有差異性，如何以精簡的人力與資源配置，完成一項成功的活動，是常見的挑戰。若以PMI專案管理的起始階段、規劃、執行、監控、結束專案等五大流程，整合、範疇、時間、成本、品質、人力資源管理、溝通、風險、採購、利害關係人管理等十大知識來看，專案管理、營隊活動實務與人才培訓的概略關係，如表一所示，科學營隊活動人才培訓內容，則可包含：1.科學能力：科學知識與科學實驗能力、2.教學能力：兒童學習理論知識與其科學概念的發展、3.活動規劃與執行能力：科學實驗活動設計能力、企畫書撰寫、專案活動管理等三個面向。 表一、專案管理、營隊活動實務與人才培訓的概略關係 專案階段 營隊活動實務舉例(相關的專案知識) 科學營隊活動人才培訓重點 起始 n 識別利害關係人(利害關係人管理) n 辨識可能影響營隊活動的人 規劃 n 營隊活動計畫書(整合) n 主題的設定、科學實驗的生活化/趣味化、工作分解結構的建立，如：報名系統、人員訓練、場地佈置等(範疇) n 活動資源到位的時間、營隊活動執行的各項時程表(時間) n 估算活動成本及制定預算(成本) n 規劃整體活動的品質管理(品質) n 活動人力的培訓與管理(人資) n 利害關係人的溝通方式(溝通) n 評估可能的風險及應對措施(風險) n 評估此活動相關的外包與採購(採購) n 認識科學學習理論 n 了解兒童科學概念的發展 n 規畫兒童科學學習情境 n 設計兒童科學實驗活動 n 了解營隊活動相關流程與內容 n 評估相關可合作的單位 n 評估團隊能力與相關訓練 n […]
多元評量在現場教學之應用：從Science formative assessment: 75 practical strategies for linking assessment, instruction, and learning一書激盪教師多元評量策略 ／林靜雯
Saturday , 8, July 2017 本期專題, 第20期/2017年7月 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用：從Science formative assessment: 75 practical strategies for linking assessment, instruction, and learning一書激盪教師多元評量策略 ／林靜雯多元評量在現場教學之應用：從Science formative assessment: 75 practical strategies for linking assessment, instruction, and learning一書激盪教師多元評量策略 林靜雯 東華大學教育 暨 潛能開發學系 暨 科學教育研究所 jingwenlin@gms.ndhu.edu.tw n 緒論 十二年國教新課綱在學習評量方面，十分強調「多元」。評量的目的，由提供分數做為學生學習成就指標的總結性評量，改變至以多元方式提供協助學生學習和回饋教師修正教學的資訊，甚或協助學生自我察覺和修正學習的方法（國家教育研究院，2015）。教師投入大量的時間和精力在教室評量上，Remesal (2011)指出，教師每天約有40%的時間投入與評量相關的活動，但師資培育機構卻鮮少訓練教師或協助教師如何面對這件教室裡攸關學習與教學品質的核心事務。據此，這學期筆者針對「教育革新」這門研究所的課程，以六週時間，進行多元評量一系列相關議題的探討。根據筆者的實務經驗以及文獻閱讀，教師對於評量的信念，對教室中評量如何進行至關重要，因此筆者安排1.「診斷你的評量概念」、2.「檢視新課綱的評量概念」、3.「有哪些多元評量的策略？」4.「反思自我評量概念的轉變」這幾個教學步驟，協助研究生，同時也是第一線的教師們能夠面對新課綱多元評量的挑戰。在此過程中，教師們面臨新課綱的要求與期許，有時會有「執行不易」或「陳義過高」的想法，以致於雖能理解新課綱的內容，但對於評量信念的改變有限。但所有教師對於接受到新的、多元的評量方式，咸認為收穫良多，且立即有回到教室使用的動機。而一旦在教室使用後，多能感受到多元評量對學生學習及教學的助益，反過來，對於改變緩慢的評量信念，便會有進一步的修正。 n 「科學形成性評量」一書之簡介 有關於多元的評量策略的認識，筆者選用” Science formative assessment: 75 practical strategies for linking assessment, instruction, and learning” (以下簡稱「科學形成性評量」)一書(Keeley, 2015)與這些第一線教師們互動。「科學形成性評量」（圖一）一書乃由CORWIN出版社和美國科學教師協會(National of Science Teachers Association, NSTA)共同出版。其目的在於向中小學科學教師介紹如何把形成性評量融合到日常科學教育教學活動中。書中的第四章，逐一介紹了75種具研究成果支持，且由教學第一線教師們實施過，並修改淬練出來的「課堂形成性評量策略」（Formative Assessment Classroom Techniques, 該書作者簡稱為FACTs）。書中對每一種FACT的具體介紹涉及以下幾個向度： l 描述每一種策略如何促進學生學習。 l 使用圖示展示每個年級需要掌握的概念如何與科學實作連結。 l […]
翻轉化學教室之路徑與永續發展 李賢哲 國立屏東大學應用化學系 sjlee@mail.nptu.edu.tw 很高興能與大家一起分享這一期的科學教育新知，本短文敘述內容包含三篇當代關於化學教學與研究的文章，前兩篇是從2017年化學教育期刊節錄下來，第一篇是為發展化學翻轉教室，以光板取代白板作為課堂授課內容主要演示的媒介；第二篇利用YouTube頻道，以特定網路媒體的方式，提供普通化學網路教學之所需；第三篇介紹人類永續經營的研究部分，尤其是以二氧化碳轉化為燃料甲醇或其他醇類之相關研究，簡要內容分別敘述如下: 第一篇文章：Adopting lightboard for a chemistry flipped classroom to improve technology-enhanced videos for better learner engagement 目前存在的翻轉教室，主要有兩種方式進行:1使用白板；2在投影屏幕上以Power Point(PPt) 進行講述，但此兩種方法都有缺點。前者之講述者往往會以身體擋住屏幕的內容，同時這兩種講述方法都缺乏了觀眾(學生)及講述者之間的互動交流，且其PPt製作過程或需要較長時間之投入等，這些原因逐漸成為教育工作者運用翻轉教室的阻礙。在這篇文章當中，作者分享使用了電子光板的動機及經驗，主要運用一個透明的玻璃板進行課程演示與拍攝，如圖一，同時解決了上述的問題，而這如何增加授課教師與同學互動之想法，首由美國西北大學Michael Peshkin教授提出，運用這透明光板實地或錄製課程，可提供藉由與講員更完整的視覺聯繫，幫助教育學者達到教學目標，並期能引發化學學習者進行更有效之學習。 圖一:作者使用透明光板教學之錄影圖像(取自參考文獻一) 第二篇文章:Customized videos on a YouTube channel: A beyond the classroom teaching and learning platform for general chemistry courses 線上教學課程最重要的元素之一應非教學影片莫屬；在這篇研究報告中，作者因教授普通化學所需，特別量身訂做YouTube頻道網域，錄製相當數量的影音資料並上載內容，作為教學材料提供修課同學進行線上閱讀與自行修習探索，藉此替代傳統化學課程面對面的討論。這些教學影音資料，學生可利用iPad於專門針對該課程的YouTube頻道無線上網瀏覽觀看，對修課學生而言預算不會太高而且互動性良好，學生也可依自己行程規劃暫停於某章節內容或重複閱覽特定章節內容影片；如此一來，作者運用線上影音資料教學，提供學生全天候的教學/學習和自學的機會；並透過YouTube和學習管理系統，能對線上的學習紀錄進行資料分析。例如圖二即彙整了學生上網學習之次數與學期期末成績表現之關係呈現正相關，而更進一步分析得到以下之結論： 1. 學生之學習活動於整學期間持續進行。 2. 在期末考試前有日夜不斷的學習活動。 3. YouTube學習與傳統面對面討論之學習方式，兩者學生在期末考平均成績相當。 4. 在準備相關競爭性考試和/或修習進階課程時，學生仍會持續閱覽複習相關影音資料內容。 圖二:教學管理系統呈現學生(N=38)期末成績與閱讀次數(取自參考文獻二) […]
戴維與電化學 洪振方*、刁彭成 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所*t1873@nknu.edu.tw 電化學的歷史是從18世紀和19世紀之交伽伐尼（Luigi Galvani, 1737-1798）發現電和伏打（Alessandro Volta, 1745-1827）發明電池開始的。18世紀末，義大利波隆那大學解剖學教授伽伐尼在解剖青蛙時，發現了把解剖後的青蛙用兩種金屬與它接觸，只見蛙腿收縮了一下，伽伐尼認為動物體內有一種動物電，它會促使神經肌肉運動。伽伐尼的實驗給義大利物理學家伏打以重大啟示，重複並研究伽伐尼的實驗，伏打認為這不是動物電，而是物理電現象，蛙腿僅僅起到驗電器的作用，它的收縮表明回路中有電流通過。伏打認為，換一個別的東西代替蛙腿，應當也會產生電流。他把兩種金屬（例如鋅）相互接觸，中間夾上用鹽水浸透的吸墨紙，無需蛙腿也會產生電流。伏打在重覆和檢驗伽伐尼的發現中製成了能夠產生電流的電池。但伏打卻從來沒有去注意在電池放電的時候有什麼化學過程伴隨著發生了，而英國的科學家立即用這種新裝置來研究電引起的化學反應。 圖1：Luigi Galvani（賈法尼） （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani） 圖2：Alessandro Volta（伏打） （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta） n 用伏打電池做電解水實驗 1800年伏打發明了電池，就在這一年，英國的兩位科學家尼科爾森（William Nicholson, 1753-1815）和卡里斯爾（Anthony Carlisle, 1768-1840）將伏打電池的兩極通入水中，使水中通過了電流，出現了奇特的現象，水被分解成氫氣和氧氣兩種氣體，且分別出現在兩個電極上。電解水實驗很快就傳到了世界各地的實驗室，科學家深受這個實驗的鼓舞和啟發。隨著研究的深入，科學家們發現在電解水的同時，在陽極附近的水中總有酸性物質產生；在陰極附近總有鹼性物質產生。英國化學家戴維（Humphry Davy，1778-1829）認為水是由氫和氧合成的，水分解的產物也只能是氫和氧，電解過程中產生出來酸和鹼可能是由於水的不純。於是他以蒸餾水來做試驗，並事先用氫氣趕盡水中的空氣，果然消除了這種現象。在尼科爾森和卡里斯爾電解水的實驗公布以後的六年之內，並無一位化學家注意到上述問題，恰恰是戴維解釋了這一疑難。 圖3：Humphry Davy（戴維） （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Humphry_Davy） 既然水可以被電解，那麼其他物質通電同樣會被分解嗎？戴維認為這是一個值得研究的課題，於是他集中精力開始了實驗。戴維提出利用電解作為一種化學分析的方法，還討論了電解時溶液中物質的傳輸問題。他以硫酸鉀進行試驗，在浸入陰極的試管中放入硫酸鉀溶液和薑黃指出劑；在插入陽極的試管中則放蒸餾水及石蕊指示劑，兩試管中的液體用石棉纖維接通。當通電後，在插入陽極的試管中出現了硫酸，顯然它是由陰極附近的硫酸鉀解離後，經過石棉纖維游動過來，這表示陽極有吸引硫酸的作用。後來，他又用類似的實驗，證明陰極有吸引鉀鹼的作用。戴維證明了電解過程中，物質是在傳輸的。 n 戴維從伏打電池的原理中找到了捕捉元素的新方法 1807年，戴維用250對金屬板製成了當時最大的伏打電池，以便產生強大的電流。起初，他用碳酸鉀的飽和溶液進行電解，結果在電池兩極分別得到氧氣和氫氣。這和電解水的結果一樣，戴維認為是水溶液中的水存在的緣故。因此，他決定排除水的干擾。隨後他改用熔融的碳酸鉀，在密閉的容器中通電，熔融的碳酸鉀發生明顯變化，並有固體小顆粒產生。戴維把這種金屬顆粒投入水中，開始時它在水面上急速轉動，發出嘶嘶的聲音，然後燃燒放出淡紫色的火焰。他確認自己發現了一種新的金屬元素，將它命名為「鉀」。第二年，他又用電解的方法製得了金屬鈉、鎂、鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和硅，戴維成為化學史上發現元素最多的人。 n 用電解法發現酸的氧元素說的錯誤 在研究用電解的方法從碳酸鉀、碳酸鈉和碱中離析出這些化學元素的過程中，戴維又遇到了另一個疑難的問題，他發現鹼乃是一種氧化物，但是如果要把酸說成是含有氧，又使他感到困惑不解，因為當時人們根據拉瓦錫的觀點，所有酸中都含有氧。戴維在研究碲的化學性質時發現碲化氫是一種酸，但是它並不含有氧，使他開始懷疑起氧是否存在於所有的酸中。為了找到更多的證據，1810年，戴維便開始研究起鹽酸(HCl)。按照拉瓦錫的觀點，鹽酸中應該含有氧，因此，氯不是一種元素而是氧化物。然而，當時的化學家們想了很多辦法也沒有從鹽酸或氯氣中找到氧。 剛剛用電解方法發現了多種元素的戴維決心挑戰這一難題。通過一系列精心設計的實驗，戴維始終無法從氯氣或鹽酸中分離出氧，於是他確認氯是一種元素，並將這種元素命名為「氯」。由此，戴維認為酸中都含有氧這個觀點是錯誤的，比如鹽酸中就不含氧，氫才是一切酸類不可缺少的要素。經過一段時間的檢驗，人們接受了戴維的觀點，酸的氫元素說取代了錯誤的酸的氧元素說。從此，人們對酸的本質有了更為正確的認識。 n 戴維創立了氧化還原反應—電解法 在戴維之前，人們雖然已經知道有鉀、鈉等元素的存在，但是由於這些元素十分活潑，在化合物中結合得十分牢固，通常的化學方法，無法使它們離析出來。然而，戴維卻能以敏銳的眼光，看出伏打電池在能源之外的用途，它還是強有力的氧化—還原工具，他創立了化學上最強大的氧化還原反應—電解法，一切活潑的金屬或非金屬都可以用這個方法，把它們從化合物中析離出來。 參考資料 1. 洪振方 (2000)。近代科學的進展。台北：台灣書局。 2. 趙匡華 (1992)。化學通史。新竹：凡異出版社。 3. 胡作玄譯 (2003)。化學簡史。原作者J.R.柏廷頓(James […]
大型印台和銅板電化學蝕刻製作 廖旭茂 台中市立大甲高中 nacl880626@hotmail.com n 影片觀賞 本實驗影片由大甲高中提供。 影片網址：https://youtu.be/550XCWugER8, YouTube. n 簡介 利用電解蝕刻法(Electrolytic Etching)，在外通直流電下，讓不易氧化的金屬或合金在電解質溶液中被電解氧化成離子，進而使金屬表面出現具有凹凸對比的立體圖案。目前也有幾種微型的電解蝕刻教具，應用在中學的教學上，而廣受歡迎[1][2]。 「所有的IDEA都是來自需求」，筆者任教的學校去年完成了一座大型的戶外裝置藝術_搖滾巴克球2.0，為了在不鏽鋼底座烙印紀念logo字樣，原打算使用金屬雷射來雕刻，惟量體過大，特殊加工價格過高，遂打消了原有的方案。後來想到電解蝕刻法，原有的可攜式的微型蝕刻工具顯然派不上用場，於是開始著手大型蝕刻印台的開發，歷經數月才完成。下圖1和圖2為搖滾巴克球外觀與logo蝕刻過程。 圖1 搖滾巴克球裝置藝術外觀 圖2 電化學蝕刻過程 大型的電解蝕刻，除可在銅或合金上進行藝術創作外，亦可設計為特色選修課程教學活動。學生可以事先以奇異筆在金屬板材勾勒出線條，再繪製圖案；或透過雷射印表機將選定的圖案印到光面紙上(如貼紙用的離型紙)，以電熨斗熱轉印到金屬板上；亦可以先設計好的文字或圖案的數位檔，利用割字機輸出卡典西得膠膜。最後將此金屬板置於沾濕電解液的不織布下，通入直流電，大型印台的導電平台與電源負極連接，未被碳粉或奇異筆墨遮蓋的部分(卡典西得上鏤空的部分 )與直流電正極連接，鏤空部分隨即被氧化侵蝕凹陷，被遮蓋的部分，則維持不反應；電解蝕刻結束再將碳粉或筆墨清洗乾淨，完成蝕刻活動。 n 藥品與器材 本實驗所需相關材料，如圖三所示。 1. 雷射切割機 2. 電鑽平台含3.3 mm鈷鋼鑽頭(不鏽鋼板導孔用) 3. 螺絲攻含4 mm 鑽頭 4. 8 mm壓克力板 5. 矽利康膠 6. Φ=4 mm (長16 mm)不鏽鋼圓頭螺絲及螺母 7. 雙頭鱷魚夾電源線紅黑各一條 8. 厚2 mm，長10 cm×寬10 cm正方形不鏽鋼板（或黃銅板）一塊 9. 砂紙（400#）一張 10. 壓克力膠一罐 11. A4離型紙(熱轉印用)一張 […]