第八屆亞洲化學教育國際研討會論文發表情形速寫 林靜雯*、李宜諺 國立台北教育大學自然科學教育學系 jwlin@mail.ntue.edu.tw   n   前言 第八屆亞洲化學教育研討會（The 8th International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators）於2019年7月30日到8月1日於國立台北教育大學舉辦並已順利結束活動。本次研討會報名人員，總共有206 人，橫跨11個國家，依序為：台灣133 人、日本28 人、韓國15 人、菲律賓13 人、馬來西亞5 人、美國4 人、中國2 人、越南2 人、南非2 人、尼泊爾1 人、泰國1 人。本文之主旨希冀報告研討會論文的發表情形，藉此描繪亞洲各國於化學教育方面所關注的焦點與貢獻。以下將先介紹本次整體投稿文章於大會八大主題下的分布狀況，接著說明各國，以及不同學習階段於此八大主題關注的情形。最後，本文也分享本次研討會中特殊的亮點，包括：因應國際化學週期表年的相關發表，以及獲得最佳海報獎的發表特色，希望藉此讓未能與會的化學教育同好能一窺究竟，也讓參與此次盛會的社群伙伴們再次回味。 一、整體投稿主題的分布情形 研討會論文分為三種形式發表，包含口頭、海報與實驗示範，而本次研討會論文分為八大主題，分別為1.跨學科化學的遠景(Vision of inter-disciplinary chemistry)、2.教室對話分析與教學策略(Analysis of classroom discourse and instructional strategies)、3.各國化學教科書的表徵與呈現(Representation of textbooks)、4.日常生活中的化學(Chemistry in daily life)、5.微型實驗(Micro-scale experiments)、6.多媒體教材在課室中的使用(Use of multimedia as instruments in classrooms)、7.學生對化學的態度(Attitude toward chemistry)、8.各國優秀科展作品觀摩與分享(Sharing / […]

第八屆年亞洲化學教育國際研討會指導學生參加與擔任科學志工心得分享 廖旭茂1, 2, *、程慧文1 1台中市立大甲高級中等學校 2教育部高中化學學科中心 *nacl880626@hotmail.com   n  前言 NICE結束了，回到學校，這群學生被學校安排在朝會時分享參與國際科學志工的心得，看著一張張流轉的照片，心情不自覺的翻騰起來……故事就從九個月前金城教授拜訪學校後，開始了這場驚奇之旅。指導高中學生在國際研討會的場合上擔任年輕化學大使，分享創新實驗，是一項全新的挑戰與經驗；從動心起念、提議、溝通、協調、布局、設計、籌畫、教育訓練、練兵、上場、到最後的感動，能帶領這一批學生參與整個亞洲化學教育研討會，歷程甚是漫長又精采；心境的跌宕起伏，更是筆墨難以形容的(下圖為NICE活動的開幕式合照)。 圖1：NICE研討會的開幕式合照 回顧臉書，我曾寫下了這些文字，當時的文字真實的傳遞了當時的直接感受！ NICEAGAIN-完攻、完工！   NICE重頭戲結束了，回飯店漱洗完畢，一個人在街頭看到了虱目魚粥的招牌，立馬進去，點了一碗虱目魚肚粥，妄想在熙來攘往的城市裡找到故鄉的滋味⋯⋯   為什麼那麼忙，兩天裡個人工作坊與學生闖關活動所呈現的創意、細膩的實驗內容可以說明一切；美國、日本、韓國、中國、馬來西亞與菲律賓等參與者們驚訝、驚喜的讚嘆，對大家的「用心」做了最佳的佐證，記得出發前跟學生勉勵的：「今天沒有其他團，只有甲中團，此刻你所代表的是甲中(大甲高中)，也是台灣。國外與會者會透過你們的表現來評論台灣的水準，要把最好的表現出來，贏得外人對我們的敬重……學生們聽進去了，也辦到了，沒有辜負我茂茂老師與信任我的周金城教授、邱美虹教授所搭建的舞台！茂茂感到無比的榮幸！   當然學科中心夥伴的支援與鼓舞給了很多力量，他們當中很多都是犧牲假期、自掏腰包、不遠千里迢迢前來相挺的，我誠摯的感謝她們綿延又澎湃的友情！謝謝甲中學校裡，好同事物力、人力的全力支持；謝謝家裡的老婆大人…只靠一個人想完工是真的沒辦法的！想把一件事情做好的意志，讓所有有形無形的資源到位，讓一切趨於圓滿！   最後美虹教授的叮嚀，有點重量的壓在肩上，不過創意難教，每個世代也都有格自的特色與優點，或許只要立下了好的榜樣，優雅身影會引領著下個世代踏出屬於自己的華麗舞步…..   下個完工亮點在哪？其實我也不知道，我只知道不是當下，當下茫茫，需要很多很多的休息………… n  上場之前….. 這次參與科學志工大都是在高二修過與東海大學合開的「探索化學」選修課的學生，這個班學生都有比較多的實作經驗；調查後有15個同學願意到台北參加活動，但活動期間適逢學校第一次升高三學測模擬考，這對學生而言有著蠻大的心理壓力，對帶隊老師而言更是一種意志試煉，加上食衣住行各方面上有太多不確定的因素，撐住壓力，聚焦解決各種問題成了首務。還好在金城教授的協助下，確認學生在活動期間可以住宿國北教大的優質宿舍，讓老師們先鬆了一大口氣。 接下來是決定演示分享的化學實驗闖關活動，實驗最重要的是場地，考慮擺攤的地點在活動中心的場地後，經不斷的沙盤推演最後確認四個實驗活動關卡以及一個官能基爬爬樂桌遊關，每個關卡有三位同學擔任關主；實驗的內容都是微型實驗，不需要使用大量用水所以適合在大禮堂進行，而且大多是我最近開發的實驗內容，是偏向微型化綠色化學的實驗設計內容，近幾年也在國際上風行，展示的過程贏得相當多的讚許，印證了「綠色」當道的氛圍。本活動為了吸引來賓來參與而設計了闖關卡，所有人只要過一個關即可蓋章，集滿五個章，即可獲得本校自行開發的桌遊組，下圖為闖關卡設計圖。 圖2：上圖為闖關卡正面，闖關章蓋在容器空白處（本圖由本校黃維靜老師設計）。 n  學生國際交流活動的初試啼聲 在7月29日來臨之前，學校接待了一個越南的交流團，來賓是胡志明市教育大學的師培生，為了讓志工學生們有實際交流的機會，雖然很倉促，不過還是很勇敢的接下這個案子，安排了一場科學闖關的體驗活動，並要求他們一定用英文與對方交流，畢竟月底的活動關係到的不只是個人榮譽，而學生對伸出觸角對外交流展現出異常的熱情，從歡迎會的起手式，到講解科學原理時的賣力演出，最後開心的合照，活動的安排據暨南大學教授轉述，頗獲稱許。會後學生深受鼓舞，各組相互討論的機會增加，該說的、沒說清楚的、有瑕疵的，都主動要跟老師約時間再練習，學生自我要求度明顯提升。下圖為體驗交流活動時的照片。 圖3：台越交流科學闖關活動組圖   n  關卡介紹 上次交流練兵之後，修改部分內容與流程，NICE的關卡內容分述如下： 一、微型離心管中合成奈米磁顆粒 第一關是奈米磁流體關，英名為“Synthesis of magnetic nanoparticles in microcentrifuge tubes”，主要任務是教導闖關者在離心管中合成奈米磁顆粒，合成的磁顆粒在磁鐵的吸引下，如果有明顯的突出峰就算成功；因為反應物的使用量僅滴數，產物四氧化三鐵磁顆粒的共沉澱實驗在離心管狹長的空間中進行，混合的均勻度與否，讓這樣的實驗存在一些不確定的因素，學生必須事先經過不斷的練習，並考慮各種可能的變因，難度不低。闖關的部分學生設計了「搶救喜羊羊」大作戰的趣味活動，在規定時間內利用磁鐵釣竿釣起本實驗的反應物或產物，即闖關成功，下圖是奈米磁關的實作過程照片。 圖4：圖左為奈米磁顆粒靠近磁鐵時產生的變化，圖右為設計的闖關遊戲 二、利用鈷氯錯合平衡製作感溫變色棒 第二關是感溫棒的製作，英名為“Making thermochromic tube via the cobalt chloride equilibrim”，主要的任務是利用氯化亞鈷與氯化鈣兩種溶液，調配出不同顏色的溶液，藉此探討濃度對平衡移動的影響；並利用配置的溶液，注入細玻璃管，製作感溫棒，完成的感溫棒可置入冰、熱水中，觀察顏色的變化，藉此探討溫度對平衡移動的影響。下圖是感溫棒關的實作過程圖。 […]

第八屆亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動–讓高中生變成主角 周金城1*、鍾曉蘭2 臺北教育大學自然科學教育學系1 新北市立新北高中2 *ccchou62@tea.ntue.edu.tw n   前言 今年7月30到8月1日舉辦第八屆亞洲化學教育國際研討會(NICE)，而大會於第三天安排高中參訪行程，這是自2009年的第三屆亞洲化學教育國際研討會開始加入的。當時的大會主席東京學藝大學Masahiro Kamata教授安排參與者參訪東京學藝大學附屬中學，當時的活動是由學校老師進行導覽，由各國教授或教師上台到高中班級中進行實驗實驗教學，相當有趣。之後，每屆的亞洲化學教育國際研討會的第三天就會安排參與者到高中進行參訪，並且加入了不同國家高中生一起做化學實驗以及高中生專題海報發表競賽的活動，讓不同國家高中生之間可以有許多學習與觀摩的機會。 n   到新北市立新北高中辦理參訪 於大會第三天上午十點半抵達新北高中，這次能到新北高中辦理NICE研討會高中化學教育參訪活動，大會非常感謝新北高中倪靜貴校長以及化學科教師鍾曉蘭博士的全力支持，讓高中參訪活動得以順進行。創建自1997年的新北高中是一個校園面積大，軟硬體設備均優的學校，校園中有很好的科學教學設備與實驗室，讓來參加NICE研討會的學者，印象深刻。 圖1 到新北高中參訪校門口合影    圖2 對大會參與者進行學校簡介 n   分組參觀學校的科學教育設施 新北高中校內有一個小型的科學博物館，內容比較多是收集生物與地科的相關模型與材料，可以讓教師在教學時有效利用。之前幾屆的國際化學教育研討會的高中參訪，都是由各校的英文老師負責相關解說。今年的則是由新北高中的教師訓練學生負責英文解說與導覽，這可以給學生很好的訓練機會，增加學生直接參與國際交流活動的機會。 圖3 新北高中校內就有小型自然科學博物館 圖4 由新北高中的學生擔任英文導覽員  除了小型博物館，還有座可以容納整個班級人的星座投影天球儀，是由新北高中的老師進行導覽解說，利用天球儀可以觀察南北半球的星空與星座，這是需要運用高度空間能力想像的學習主題，但是透過星座投影天球儀可以讓學習變得容易些。 圖5 星座投影天球儀播放室 大家最有興趣的還是參觀化學實驗室，實驗室中12組實驗桌，每一張桌子都有配置兩個水槽，每張桌子的上方都有配置萬向抽氣罩，牆邊還有配置數座通風櫥，因此可以讓學生放心的在實驗室裡進行各種化學實驗。而實驗室講台後方則是有很大間的實驗準備室並與實驗器材室與實驗藥品室相通，讓化學教師在實驗器材準備上相當的方便。化學實驗室相當的重要，若有安全方便的化學實驗場地、充足的實驗器材與設備，化學教育就可設計相當多的實驗活動讓學生進行。化學實驗室也是NICE參與者參觀的重點，想要觀摩學習各國在化學實驗室上的設計與安排，作為設計改進的參考。由於整個高中的科學教育設施相當完善，其中一位韓國的高中老師還詢問說這是一所私立學校或是特別的科學高中嗎?當我們告訴他們這是一所一般的公立高中時，他們都表現出非常訝異的表情。 圖6 化學實驗室 n   化學實驗DIY活動 七月的下午天氣是是相當炎熱的，若所有人到化學實驗室做實驗，可能會很會流很多汗。新北高中很貼心地將中午的午餐場地、下午的化妝品與乳液的DIY製作活動、高中生化學海報發表都安排在圖書館會議室，一方面洗手乳與乳液的DIY製作活動沒有藥品汙染的危險性，另一方面都在相同場地，大家也就不需要再移動位置，而且圖書館會議室是冷氣的。 下午實驗活動是由鍾曉蘭老師負責，她設計了洗手乳與乳液的DIY製作活動，先統一進行基本實驗原理與過程解說後，就進行分組實驗活動。每一組實驗活動，都由一位新北高中學生來負責英文解說帶領小組的其他組員進行實驗操作。新北高中的學生事都已經過訓練，表現得非常好，能帶領大家添加正確的試劑的比例，每人完成一罐洗手乳與一罐乳液並且可以帶回去，與會者都相當的開心。 圖7 化妝品與乳液的DIY製作活動 n   高中生化學海報發表競賽 在實驗過後，最重要的就是高中生化學海報發表競賽，這對各國高中學生來說都是有相當的壓力的。畢竟化學專題研究本身就已經有相當的難度，還要使用英文來進行解說。但是這些上場的學生都表現得相當沉穩，並沒有膽怯的樣子，而且可以和參觀海報者的提問，進行回答都表現都表現的相當好。這次的海報展總共有六組學生報名參展，主要是來自日本、韓國與台灣。我們由日本、韓國與台灣的教授中，各找一位代表來進行評分，再將三個評審的成績加總計算，第一名與第二名都是來自大甲高中的學生獲得，第三名則是來自東京學藝大學附屬中學的學生獲得。很高興台灣的學生表現亮眼，這要歸功大甲高中的指導老師廖旭茂老師願意全力付出的指導學生，才能讓將學生展現出此能力，廖老師每年都有指導學生參與台灣的全國科展活動，也經常得到全國很好的名次，他會進一步鼓勵高中生再將研究成果轉成英文海報，在經過英語發表訓練就可以參與這個競賽活動。其實各國高中生能有勇氣能站在這裡分享研究成果，就已經相當不簡單了。 圖8 各組高中海報作者與參與者互動之照片 n   參訪活動閉幕 隨著高中生化學海報發表競賽頒獎結束，由上午開始的高中參訪活動就結束了，而整個NICE研討會三天的活動也就隨著落幕。自2009年加入高中生參訪與高中生海報競賽，整個NICE研討會就年輕活潑了起來，也打造了一個給專屬給高中生參與國際化學教育學術活動的舞台，而高中化學老師扮演了一個很重要的關鍵角色，就是要如何將學生推上這個國際的舞台。亞洲化學教育國際研討會經過大家多年的努力，搭建出了這個專屬高中生展現化學學習成果的舞台，希望更多的化學老師能夠注意到這個舞台，幫助學生躍上這個舞台。 圖9 下午四點半離開新北高中前的中庭合影   n   結語 目前國內高中接待國際參訪工作愈來越頻繁，也顯示教育部推動國際交流具有相當的成效。由於台灣越來越重視英語教育，所以高中生的整體英語能力相較於以往有顯著提升，而且有些高中學生就已經可以通過中高級的英語檢定，使用英語進行溝通與表達已完全沒有問題。因此高中老師會訓練這些英語能力較佳的學生，擔任國際參訪工作的接待或導覽解說人員。這次的亞洲化學教育國際研討會接待、導覽與帶化妝品DIY實驗工作，就是由新北高中學生來直接負責的。早期的各國高中參訪主要是學校老師扮演主要的導覽與實驗教學活動角色，到這一次已經可以讓高中生來負責部分導覽與實驗教學活動，這是一個很重要的轉變。若能鼓勵學生積極投入化學教育活動，相信可以培養更多高中生在大學選讀化學相關學系，增加未來化學領域的相關工作人員。這次的高中參訪是相當成功的，也讓亞洲化學教育國際研討會的第三天高中參訪的形式有了新的面貌。

第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流 何慧瑩 國立臺北教育大學自然科學教育學系副教授 hueiying@tea.ntue.edu.tw 前言 在本次大會主席周金城教授的盛情邀約下，本系林靜雯、李昆展、蕭世輝和我等四位自然系教授開始投入協助研討會之前置準備工作。林靜雯教授負責投稿與議程相關事宜；李昆展教授負責聯絡與邀請講者事宜；我和蕭世輝老師主要是負責場地借調、布置、報到、場地、議事、以及所有工作人員調度等庶務工作；大會主席周金城教授的工作則是統籌各組之進度，許多找不到人做的事，他都需要自己親自操刀。這次會議雖有些許不足之處，但以我們如此有限的人力完成這件工作，我個人認為大家都為了研討會全力準備了。本篇參與研討會的心得，主要是介紹我和蕭世輝教授所負責的庶務工作，雖然這工作無關乎化學教育研究，卻是研討會能否進行順暢的關鍵，以往很少有人將之紀錄下來。以下我將從會前準備工作和研討會當天特別的部分來說明我們工作的安排。 會前進行工作人員招募工作 經費與人力總是所有活動最重要的考量。在大學內舉辦國際研討會活動，設備、場地與人力的支援，比在會展中心與飯店辦理來的容易些。國外的國際研討會經常會辦理在會展中心與飯店，並將整個活動委託會議公司來協助辦理，但是這樣的活動報名費通常收費也會收的相當高。為了讓國內外中學化學老師與學生都可以參與，本次研討會針對高中教師與學生都收費相當便宜，因此在大學內辦理可以省下一些設備與場地租用的費用。而工作人員招募首先要考量的也是經費問題，再來就是要如何吸引學生來參加。由於經費相當有限，除了循一般程序要於活動一個月前聘兼任助理並辦理勞健保並核發費用外，我們另外從國北自然系的大二服務學習課程招募學生，並提出一些可以吸引他們來參加的亮點，然後在Facebook上本系所建立的自然系社群貼出人員招募公告，有興趣的學生就會主動聯繫我，很快地就將工作人員找齊了。 由於七月底暑假宿舍已關閉，非常不容易招募到能來協助的學生，不過我們還是順利招募到16位學生來協助。接著，將學生大致上分6組，訂定各組人員的主要負責工作 。主要的有工作有攝影人員、報到人員、午餐茶敘人員、各分組場次人員、大會主會場工作人員、路徑引導人員與機動支援人員等。為了加強工作人員的識別，我們統一訂製了背心。此外，過去的活動舉辦，常會訂製統一的上衣，但是連續多天的活動衣物換洗不易，而且工作人員也不一定喜歡衣服的材質與設計，因此統一製作背心給工作人員穿著，這樣方便替換與送洗，而且以後的相關活動也可以繼續使用，是比較環保與省錢的作法。 圖一工作人員穿著統一的背心 事前的場地與活動流程線規劃及雨天備案 重複場勘與模擬各種可能的情況，是準備工作上所必須的。台灣的夏季是經常有颱風的，雨天備案在籌備會討論的時間可能比正式會議流程討論還要長，這是外人所無法了解的。尤其當有戶外活動時，研討會的第一天下午的化學行動車與布袋戲化學實驗表演的戶外表演如何移到有雨遮的地方，還有的第二天傍晚的貓空纜車文化之旅，因為雨天貓空纜車是會停駛的，如何在傍晚時間臨時安排大家到具有台灣特色的室內場地，讓我們傷透腦筋來解決，但這還僅是與雨天備案。若是遇到放颱風假，整個活動要如何因應更是棘手，因為若放颱風假整個學校行政人員都是不在學校的，即使風雨不大整天會議仍將被迫取消，這些問題在籌備會上討論後我們並沒有討論出解決方案。尤其國外的學者已經搭機來台，要延後辦理也是不可能的事，這是在台灣夏季辦理研討會很大的風險。若研討會選擇在大型飯店內辦理，即使颱風天仍可以在飯店內如期舉辦活動，不受颱風假影響。還好我們很幸運的是這三天的研討會天氣晴朗，不需要動用到任何的雨天備案。 圖二各演講與實驗活動的事前整理與檢查工作  建立會議工作人員配置表與即時聯繫管道 會議流程細目表是依據會議流程所安排的人員調度表，其中包含需要準備的物品與負責人員。此表中應詳列每一位工作人員在會議當日所處的時間、地點、與工作內容。尤其是人員的移動過程一定要清楚列在工作細目中，以利工作人員能於會議當日確認自己的行程。在安排人員時，一定要有工作人員的休息時間，也就是機動人員，他們在意料之外的事情發生時，第一時間就能進行處理，沒事時就輪流休息。早些年的研討會都會看到工作人員使用耳機與對講機進行聯繫，來解決突發狀況，但是近年來利用手機通訊軟體Line建立即時通訊群組相當方便，我們也利用Line建立聯繫群組。不論是報到處參與者的收據問題、午餐與茶敘加訂、臨時器材的支援、晚宴臨時加桌與增加素食等、要大會司儀臨時宣布事項等，透過Line群組都可以獲得即時的處理，比電話聯繫處理還要更快更有效率，也不需要採購對講機等通訊設備，相當方便。 以節省地球資源角度思考會議所需之材料 會議所需之物品相當多且繁瑣，一定要清楚列出各項物品的細目、數量、以及完成時間。當然，由哪誰負責也要清楚標示出來，以利籌備委員會定期開會時確認進度。前置工作包含議程海報、大會提袋、會議手冊、標示牌、大型海報架、海報展示架、名牌、餐卷、簽到資料、收據領據製作等。會議上有些是一次性消耗品，有些是可以保留下來的，我們在會議所需材料製作上，盡量減少消耗品的製作，例如減少場地展架與飄旗製作數量，會議論文手冊也不再印刷出來，放在大會網站上讓大家下載即可。但是將大家比較會留下來物件製作精美一些，例如大會手提袋。 名牌需要放本次會議的圖樣、還有與會者的國家、姓名、職稱、工作單位、報名序號。籌備委員會討論後，決定能把議程和地圖也加入。經過設計之後，我們決定使用1張A4紙製作成兩張名牌，雙面列印之後剪裁。名牌吊帶需要能調整長度，我們也利用吊帶的顏色來辨別國家，因此我們選用了自然系的實驗課所剩餘材料(串珠和珠寶線)來製作，環保又具有特色。   圖三大會名牌的設計與製作 為了讓晚宴和文化之旅卷看起來比較有質感，我們選銅版紙來印製。文化之旅的照片是採用場勘人員於會議前親自到貓空進行場勘時所拍攝的照片。因為製作後的成品很像書籤，所以有些與會者參加時希望我們不要將票卷回收，他們想要保留下來紀念。 圖四大會晚宴的餐券 圖五文化之旅的活動卷 圖六大會手冊提袋是一個高品質的多功能書法袋 設計具有台灣特色的客製化小禮品 籌備委員會討論後，希望這次的禮品能具有臺灣的特色，而且還要克服經費的限制。於是我們想到利用系上採購於教學上使用的3D列印機來製作每一位與會者的個人化禮品，於是臺灣造型的鑰匙圈成為首選，我利用臺灣地圖製作鑰匙圈的模板(利用Inkscape軟體)，然後每一位與會者的姓名放在地圖上方，這樣就成了利用3D列印製作的個人化禮品了，並可以選擇不同顏色的線材來加以列印(利用Tinkercad線上建模軟體製作)。每一件都是由我親自逐一列印出來的，大家來報到時拿到有自己名字的客製化禮品都非常的開心。 圖七利用繪圖軟體所建的模型檔  圖八實際由3D印表機所列印出來的圖形 除此之外，在會議前製作的3D個人化鑰匙圈，可能會有姓名列印錯誤需要及時修正，或者是有人想再多做幾個作為紀念，因此，我們也招募了本校教職員的小孩，是兩位國中生與一位小學生，會議之前進行2天的訓練，在會場時已能完全控制3D建模與列印，兩天共客製化約20幾個不同外觀的鑰匙圈。許多參加會議的人都很好奇看到小朋友來幫忙，增添了會場的歡樂氣氛。 圖九於會議當天在大禮堂設置3D個人化鑰匙圈現場處理攤位 結語 研討會能否順利完成，在於全體人員彼此間的溝通與合作，以及事前的準備工作是否確實進行。我很高興自己能有這機會協助2019亞洲化學教育國際研討會，會議期間雖然很累，但看到自己和蕭世輝教授所規劃的人員調度發揮了作用，整個會議進行得相當順暢，我們都感到無比的欣慰。我相信讓校內與系上的學生參與研討會的事務性工作，可以提供他們學習成長的機會，畢竟系上也不是經常辦理大型的國際研討會，有些屆學生由大一日入學到大四畢業也沒有遇過，相信參與同學們的收穫會比付出的更多，最後感謝各位工作人員相挺，讓會議圓滿成功！

兩岸化學教育高峰論壇:科學探究教學研究與實踐 段曉林 國立彰化師範大學科學教育研究所1,2 suhltuan@cc.ncue.edu.tw* 探究教學在海峽兩岸甚至世界各國已經是如火如荼開展的科學課程重點。但是在兩岸推動探究教學的課程時，或許我們可透過回顧美國發展科學探究課程的歷史，了解探究教學為何如此的重要並提供未來的發展參考。另外，我們也須檢驗探究教學是否可落實在臺灣的教學文化中，在落實中會產生那些問題以及會有哪些的學習成效。以下將依序探討這些議題。 段曉林、靳知勤(2018)回顧科學探究的課程發展歷史，需追溯到美國與蘇聯的太空戰爭，蘇聯的史波柯尼號（Sputnik）在 1957年10月4號升空後，使得美國驚覺科學教育的重要性，自此開始美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)全力重視科學教育課程的研發，並透過研究科學家如何進行科學實驗活動，歸納出十三種科學過程技巧並融入全美的科學教科書中，使得美國的科學課本在實驗部分開始著重十三種科學過程技巧的培養。1983年提出「國家在危機中」(A Nation at Risk)的報告，之後1985年 2061計畫(Project 2061) 誕生。美國的教育開始重視如何培養全體學生成為具備科學素養的公民，使其能應付生活上或是職場上科學技學與數學的事物。在2061計畫中也界定了科學包含科學的本質，科學的企業，以及科學的探究。此時科學探究已經悄悄的取代科學過程技巧。1996年，由美國國家科學院(National Academy of Sciences)主導下，提出美國國家科學教育標準(National Science Education Standards, NSES)( National Research Council, NRC, 1996)。NSES針對科學探究有如下的界定： 探究是科學家研究自然世界的多元方法，依據所收集的證據提出解釋。探究也可以是學生發展知識以及理解科學的想法，同時也是理解科學家如何研究自然世界的活動。科學探究是一種多面向的活動，這包含觀察，提出問題，驗證課本或其他資源、了解已知的知識，設計探究歷程，按照實驗證據回顧已知的知識，利用工具來收集，分析與詮釋資料，提出回答，解釋以及預測，溝通研究發現。科學探究需要確認假設，利用批判與邏輯思考，考慮另有的解釋(NRC, 1996, p.23；引自段曉林、靳知勤，2018，p.140-142)。 美國國家科學教育標準也針對各年級層(K-4年級，5-8年級，9-12年級三階層)界定科學探究。至此，科學探究課程影響到全美以及日後世界各國對科學探究的界定與重視。例如在5-8年級：A.科學是探究：學生應發展進行科學探究的能力；有能力找出探究的問題；能設計與執行科學的探究活動；能利用合宜的工具以及技術來收集分析以及詮釋資料資；能使用所收集到的證據來描述、解釋、預測和建立模型；能利用邏輯思考與批判思考將證據與解釋連結。B.瞭解科學探究的真意：不同的問題應採用不同的探究方式；現今的科學知識與理解主導科學探究的方向；數學在科學探究過程中扮演重要角色；在探究上使用科技有助於科學探究的精確度；科學的解釋強調證據有邏輯一致的論點、利用科學原理、模型和解釋；科學的進步取決於合理的懷疑科學探究所產生的技術、知識與想法有助於新的探究的發生。由於科學教育標準所提出的探究內涵與本質，對於如何培育科學教師，如何教導學生須具備的探究知能以及扮演重要的角色。這些重要的定義影響世界各國的科學課程目標的界定以及科學教育研究的走向，更影響晚近世界各國新的課程發展目標。     透過過去二十多年來的科學教育研究已經指出探究教學能提升學生的科學學習成就(換言之特定單元的科學成就測驗成績)，學生的認知以及探究技巧(十三種科學技巧)，問題解決策略，學生在小組中的對話溝通能力，以及進行科學探究的能力，協助學生理解科學概念與主動思考策略。許多的科教研究者側重學生在認知上的學習成效，但是個人開始注意學習者情意部分的學習，因為華人對於學習科學的成績可以卓越，但是對於喜歡學習科學的情意面向的成績在國際評比上相較於認知部分是偏低的(佘曉清，林煥祥，2017)。因此如何幫助學生喜愛學習科學，不放棄科學的學習是重要的目標。     個人首先透過質性觀察以及問卷研發研究，發展出學生科學學習動機量表(Tuan, Chin & Shieh, 2005)，此量表包含六個面向，檢測學生在科學課程中的：自我效能，主動學習策略，科學學習價值，表現目標，成就目標，以及學習環境誘因。接著再透過一系列的探究教學實證研究了解臺臺灣國中學生的學習成效。例如：蔡執仲與段曉林 (2005) 研究發現探究式教學提供學生日常生活議題進行探究，可引起學生相當大的興趣進行科學學習，經由動手操作體會科學推理與驗證歷程，進而形成科學知識，培養學生操作與解決問題能力。探究教學實施在化學單元(原子與分子，化學反應速率，酸與鹼)可以提升學生的概念改變，成就測驗，動機改變，但是迷思概念仍會存在(施貴善，2005)。這些結果表示在臺灣的教學環境，不論在短期(一個單元)或長期(一個學期或是一年)的實施探究教學，對學生化學單元以及理化科的表現均有顯著成長。     接著我們思考，科學教師在落實探究教學時，會遭遇哪一些的問題以及該如何的解決。筆者帶領國立彰化師範大學教學碩班生(在職的科學教師)進行為期一年的探究教學行動研究，主要目的在探討科學教師在落實探究教學時所遇到的困難以及學生的學習成效。例如：東慶瑋、段曉林、賴志忠(2011)探討如何透過探究教學來提升學生的科學自我效能。研究者發現第一階段遭遇到的問題分別為學生對探究活動熟悉程度、學生學習社群關係與互動、探究教案設計難易程度與師生間對話模式。第二階段發現低自我效能學生僅會進行操作卻不懂基本科學概念。第三階段所遭遇的問題為段考與模擬考影響教學進度。個案教師採行的策略分別為鼓勵學生的能力，自己先進行實驗活動來降低將教學活動中的困難度，教導學生進行合作，藉由學生間互助以解決理化問題，再將困難的核心問題詢問教師。林姝君、段曉林、余忠潔(2011)透過一年的時間來提升一個課後輔導班弱勢低成就生的科學探究能力與學習動機影響之行動研究。第一階段：實施於八年級上學期，個案教師帶領低成就生進入實驗室課程內容分別為溶液、聲音、光學闖關遊戲、熱與能量、認識物質元素。第二階段：實施於寒假輔導期間進行非制式教學－科學博物館巡禮。第三階段：實施於八年級下學期，課程內容分別為酸鹼溶液大調查、氧化還原－物質經燃燒後的變化、肥皂製作、塑膠分類、虎克定律、摩擦力實驗。個案教師實施探究教學所遭遇的教學困境：1.需多著墨於班級秩序上的掌控與經營。2.低成就生普遍專注性不佳，學習意願低落。3.學生沒有從事過探究教學活動的學習經驗。4.較無法獨立操作，需要教師從旁給予較多的關注。5.對於較開放式的學習單內容感到困擾而輕言放棄。6.學生不喜思考，希望老師直接給予答案。7.初期學習單設計內容對學生而言過於艱難。個案教師的反思與解決策略：1.班級經營掌控上儘量營造鼓勵、讚美的良性互動。2.教案、學習單設計更簡單化，問題內容口語化。3.活動設計內容務求與學生生活背景相近或取材於真實生活經驗以求產生共鳴。4.教師本身要強化發問引導技巧。5.運用多媒體設備，或設計情境實施非制式教學活動。根據課室錄影、回饋單撰寫、問卷統計結果與原班教師晤談發現：本研究的參與學生其低層次探究能力表現情形：a.課堂參與、提問、回答問題次數增加。b.實驗操作仍需教師一個個步驟引導，到後期可獨立操作，並自行設計操作裝置。c.原班實驗課的參與度與從事實驗活動的信心增加。d.口頭發表與溝通能力進步但撰寫能力仍顯不足。其次對於高層次探究能力例如：科學圖表繪製、批判思考、運用合理解釋支持。研究發現這些學生尚無法獨力完成探究，仍需要教師提供框架與設計問題口頭引導。對於研究前後成長幅度平均值的面向最高為「表現目標」，其次為「成就目標」。探究其原因為： a.個案班級學生程度同質性高，加上小班教學，教師容易關注到個別學生學習情形(得到較多重視)。b.探究過程同學有較多表現想法或被認同的機會。c.個案班級進行的科學探究活動較沒有課業進度壓力。學生覺得最有成就感：a.解決一個難題且有作出成果時。b.想法被老師同學接受、獲得老師的讚賞。c.實驗操作越來越有信心與不會害怕。     上述都是探究教學落實在低成就生或是一般生身上，至於資優生的表現如何?王翠妃(2008)的研究在於探討資優生透過科學探究學習活動，學生在科學推理能力上的成長情形。本研究的學生為個案老師的學校資優班學生，男生18人、女生10人，共28人，並將學生分為六組，觀察學生歷經一年半的探究教學歷程，其科學推理與創造力的轉變情形。個案老師選定學生國二上至國三上三個學期各兩個單元（共六個單元）進行錄影、錄音、及文件收集，以瞭解學生在一年半的探究教學過程中推理類型的轉變情形。探究教學後，學生在科學創造力的成效： 1.學生在論述的過程，針對其所提出的點子，解釋能力提升許多，經由學生實驗考試（兩個問題）論述過程的字數統計，發現學生對於自己組內所提出的點子，想嘗試以更詳細的敘述來說服研究者其想法的合理性。2.學生邏輯推理與謹慎性增加，且可應用的科學知識範圍也加廣。3.從實驗考試中，可觀察出學生在實驗設計的點子上，產生點子的速率增加。4.由單元一至單元六，學生採用推理類型的增加。推理類型呈現階層性轉變，由推論式推理à分析式推理à對話式推理à評價式推理à統整式推理。     由上述臺灣中學科學教師所進行的一系列行動研究結果，可以看出探究教學確實能對各種程度的學生均有幫助，不但如此學生的學習動機也有提升。當學生的學習動機增加，他們才能持續保持對科學的學習熱情，最終成為具備科學素養的公民。其次，探究教學要落實在課室中，其實遇到的問題不少，因此如何提供持續的支持系統，幫助科學教師解決困難，探究教學才能真正持續落實在科學教師的課室教學中。最後，由美國科學探究課程的沿革中可看出每一個時代的學者專家對探究的定義不盡相同，從非常科學家導向的實驗活動，漸漸轉變為透過生活中的議題找出探究的問題，進而培養學生探究思考的相關能力，這些都是在探究課程的發展歷史中可發現。因此，或許每一位教師或學者對何謂探究的定義不一，但是如何依據自己的文化情境、生命經驗、以及政策的要求找出符合自己學生所需求的探究能力是較為重要的任務。相信隨著時代的脈動，探究會一直成為科學課程的重點。 參考文獻 王翠妃(2008)。探究教學對國中生創造力及科學推理的影響。未出版之碩士論文，國立彰化師範大學教學碩士班論文，彰化市。 東慶瑋、段曉林、賴志忠(2011)。以探究教學提升中學生自我效能之行動研究。文章發表於中華民國第二十七屆科學教育學術研討會。國立中山大學。高雄。 林姝君、段曉林、余忠潔(2011)。探究式教學融入攜手計畫提升弱勢低成就學生科學探究能力與學習動機之行動研究。文章發表於中華民國第二十七屆科學教育學術研討會。國立中山大學。高雄。 段曉林、靳知勤(2018)。科學課程中科學探究與實作的發展歷史。黃政傑、吳俊憲、鄭章華(主編)。分科教材教法問題與展望(137-146)。臺北：五南書局。 […]

兩岸化學教育高峰論壇:創造性探究模型在探究與實作教學的應用範例分享 林芬如1  段曉林2* 國立彰化師範大學科學教育研究所1,2 suhltuan@cc.ncue.edu.tw* 壹、緒論 十二年國教課程綱要(簡稱108課綱）的課程目標之一：「啟發科學探究的熱忱與潛能，使學生能對自然科學具備好奇心與想像力，發揮理性思維，開展生命潛能。」（頁1），且課綱（2018）強調，「科學學習的方法，應當從激發學生對科學的好奇心與主動學習的意願為起點，引導其從既有經驗出發，進行主動探索、實驗操作與多元學習，使學生能具備科學核心知識、探究實作與科學論證溝通能力」（頁1）。為強化上述目標，教育部特於高級中等學校教育階段增列自然科學探究與實作課程內容，佔自然科學部定必修學分數三分之一，足見提升高中學生科學探究與實作能力是國家科學教育的重要方向。位於第一線教學現場的高中教師們是帶動進行探究與實作的領航者，既是課程設計者也是課室中實施探究教學的輔助者，需要參考不同類型的探究教學模型與應用的範例增進自身的教學知能，因此，本文擬分享一個可以應用在高中課室中的創造性探究教學模型與範例。 貳、創造性探究教學模型與科學創造力評量 本文採用洪振方(2003, 2017)提出的創造性探究教學模型(Creative Inquiry Model, CIM )作為本文依據的教學法，此外，本文所指的科學創造力指聚焦於學生的科學性產品（含實驗產出的數據）中開展的創意，內容包括新奇度、問題解決、精緻度與整合度等三個主面向的考量(Lin & Chin, 2018 ; Lin, Tuan, & Chin )。以下分述說明： 一、提升創造力學習的CIM模型：CIM模型符合NRC(2000)強調的重點，且比NRC(2000)更多出了來自學習者自身與同儕小組的評價 (evaluation)，強調學習者進行探究與思考、形成問題、寫下想法步驟、數據分析、探究過程利用語言說服(解釋與溝通)，與將想法和結論與同學公開交流，同儕合作運用多種過程技能，例如操作、認知和程序性的過程技能。CIM包含七個步驟（Hung & Ko,2017）： 步驟（一）學生參與科學問題，事件或現象； 步驟（二）另一方面，老師設法引起學生自己的想法的共鳴，激勵他們反思並抽出潛在的原因和假設; 學生通過設計實驗探索問題並檢驗他們的假設； 步驟（三）學生分析數據，並整合他們的觀點以建立模型； 步驟（四）學生用他們的科學知識闡述（提供原因和結論）問題； 步驟（五）學生在論證期間對同儕傳達他的解釋，進行最大的發散性思考； 步驟（六）學生通過其它解釋進行比較，特別是那些體現科學的解釋推理進而再評價自己的解釋，進行收斂思考。 步驟（七）學生和他們的老師一起審查和評價他們學到了什麼以及他們是如何學習的，進行思考的總結。 在上述階段（一）和階段（二）是探索的組成部分，階段（三）和階段（四）是解釋的組成部分，階段（五）是交流的組成部分，第（六）和第（七）階段是評價的組成部分。而探索、解釋、交流與評價的各步驟不必依線性程序進行，可以螺旋式的交互呈現而彈性使用，如下圖一之示意圖。    圖一、創造性探究教學模型(CIM) 二、科學創造力的評量：經由科學教師透過CIM 模型的教學設計使學生在探究過程中產生的科學創造力，可以進行形成性評量，例如：學習歷程檔案或是實作評量，對於學生的科學性產品中的創造力，以新奇度、問題解決、精緻度與整合度等三個主面向的考量(Lin & Chin, 2018 ; Lin, Tuan, & Chin, 2017)，三個主面向共包括八個子面向如表一。教師可以根據(Lin & Chin, 2018 ; Lin, Tuan, […]