指導學生科學展覽和獨立研究的態度與方法 曾鶯芳 國立高雄師範大學附屬高級中學（退休教師） if1@tea.nknush.kh.edu.tw 其實，我比較喜歡稱「科學展覽」為「獨立研究」，因為獨立研究顧名思義就是研究者要有自己的想法，自己設計方法去解決問題，不是按照指導老師一個指令一個動作去完成研究。我更希望科展（獨立研究）不是只做一次或一屆，因為研究成果是無止境的，沒有做完之時，只有更深入發展的空間，如果能持以長期經營與持續不斷的研究態度，這對於研究者對研究主題及研究能力必定有更進步的瞭解與建立。 作者於教學之餘對化學之「探究與實作」甚感興趣，在退休之前曾指導過多位高雄師大附中學生進行校內獨立研究，並將其成果提出參加國內和國際科學展覽（詳見附錄） ，茲將本人指導學生科展與獨立研究之心得與經驗與各位化學界同好分享。 n  獨立研究流程 獨立研究有一定的流程，如圖1所示，並介紹各階段如下： 圖1：指導學生專題研究流程 一、   決定研究領域 研究主題的尋找需要先決定研究領域，不同型態的比賽所區分的領域各有不同。 (A)   全國中小學科學展覽會 ●   國中組和國小組，科別有：數學科、物理科、化學科、生物科、地球科學科、生活與應用科學科。 ●   高中職組，科別有：數學科、物理與天文學科、化學科、地球與行星科學科、動物與醫學學科（含微生物、生物化學、分子生物）、植物學科 （含微生物、生物化學、分子生物）、農業與食品學科、工程學科（一）（含電子、電機、機械）、工程學科（二）（含材料、化工、土木）、電腦與資訊學科、環境學科（含衛工、環工、環境管理）。 (B)    臺灣國際科學展覽會 ●   展覽科別有：數學科、物理與天文學科、化學科、地球與環境科學科、動物學科、植物學科、微生物學科、生物化學科、醫學與健康科、工程學科、電腦科學與資訊工程科、環境工程科、行為與社會科學科。 二、   收集分析資料 收集資料的方法如下： ●   找書本：包含教科書（如大學用書、教師手冊…等）、科學刊物及學術論文等。 ●   網際網路：由關鍵字及關鍵詞蒐尋開始；我最常請學生上「國立臺灣科學教育館」的「臺灣國際科學展覽會」及「全國中小學科學展覽會」網頁中觀摩「歷屆參展作品」，或「臺灣網路科教館」的「科展群傑廳」一樣可以找到歷屆科展的作品。甚或高階一點的尋找「國家圖書館」裡「資源查詢」中的「臺灣碩博士論文知識加值系統」。 ●   找專家：學校老師 （包括校內的科老師、大學教授等）、研究機構研究員（中研院、工研院、生技中心） 這階段的優勢條件是有強的外語能力。 決定研究領域之後，開始大量閱讀有興趣的文獻資料，慢慢縮小範圍至鎖定某一研究主題，然後搜集相關文獻資料以確立研究方向；如果在此階段一直無法鎖定研究主題，則必須回到上層（決定領域）重新來過。 三、   構想階段 構想階段主要的目的是決定進行研究的目的（為什麼做？）、稍微訂定研究的方向（大致的題目）（做什麼？）以及了解相關資源。 科展主題「創意」是重點，而創意有兩類：「主題的創意」與「方法的創意」。 四、   決定研究方向與進行實驗 這階段的目的是獲得實驗數據，步驟如下： ●   按「研究計畫書」的步驟進行實驗。 ●   由初步數據/結果 開始做判斷，並時時檢視實驗方法與假說是否要修正、實驗結果與目前的認知是否有出入，亦即要不斷地與實驗目的及架構做比對。同時每一實驗要有對照組且至少須三次重複，以確定結果的再現性。 ●   繼續資料蒐集與分析。 五、   整理數據 這階段儘量用“數字”說話（If you […]

大學入學考試與化學評量： 清華盃化學競賽及其試題與大學指考題目之比較 洪嘉呈 國立清華大學化學系 jchorng@mx.nthu.edu.tw n   前言 目前國內有關高中化學科大型的考試和競賽，除了每年七月初的大學入學指定科目考試外，最受到高中老師和學生重視者，當屬每年十月於國立清華大學舉行的「清華盃全國高中化學科能力競賽」。根據筆者多年參與此項活動的經驗，藉由本文介紹清華盃化學競賽並分享個人的心得，另外也對大學指定科目考試（指考）化學考科與化學能力競賽，兩者題目的差異提出一些粗淺的看法，供讀者參考。 n  指考化學考科與清華盃化學能力競賽 一、指考化學考科 大學指考如同早年的大學聯考，目的在於評量學生對高中三年化學內容的學習成果，以作為大學入學的依據。因此，從每年的考題可以看出，其試題的嚴謹程度是相當高的；每一個題目都必須符合課綱，且要考慮題目的難易度和鑑別度。試題在成為正式測驗的考題或收錄到題庫之前，都必須經過大考中心所聘請的教授群充分討論和修改，並經由入闈人員進行最後的審視，期望藉由多層把關以求得考題的盡善盡美，並達到評量的目的。由於大學指考關係到考生能否進入理想中大學的權益，其影響之大不可言喻，因此受聘出題的大學教授們無不絞盡腦汁來出題目，並儘量結合生活與時事來增加考題的活潑性。此外，從近年來的指考題目也可發現，實驗相關的問題也愈來愈普遍，這類題型的目的當然是希望高中化學教學能正常化，畢竟化學是一門實驗的科學，而且與我們的生活緊密結合。 二、清華盃高中化學能力競賽 有別於大學入學考試中心所負責的大學指考，清華盃高中化學能力競賽乃是由清華大學化學系和水木化學文教基金會（清華大學化學系系友會）所主辦，其目的並非作為大學取才的依據，而是提供讓全國高中生互相切磋化學的學習成果平台，並提升高中生對化學的興趣與推廣化學教育。此外，這項活動經費的主要來源是向國內化學相關企業募款而來，藉由這些企業的贊助，也讓參加的學子們能夠認識國內的化學產業。清華盃化學競賽自2004年舉辦第一屆以來，目前已經辦了十一屆了，參加的人數大致上逐年增加，如表一的統計顯示，過去三年每年都有超過3500人和120個以上的高中（職）學校參加，顯然此活動已成為高中生年度一大盛事。 表一：2012至2014年清華盃化學競賽參加校數和人數統計 年度 校數 人數 2012 128 3716 2013 144 3516 2014 124 3616 清華盃化學競賽分為兩階段—筆試和實作，而且以四人一組的方式報名，必須整組筆試的成績表現優異，才能進入第二階段的實作。主辦單位因受限於實驗場地和設備，每年能進入第二階段的人數不超過50人（12組），因此絕大部分的參加者都只會參加筆試。以下筆者就其試題的命題方向和內容等做一說明，並與大學指考的試題做一比較。從過去所舉辦過的11屆清華盃中，可以發現筆試的時間、考題方式和考題數目是不斷地做調整，唯一不變的是均以選擇題的方式來進行。考試時間只有第一屆是80分鐘，之後就都是100分鐘，開始的兩屆之總分為100分，之後就都改為120分；計分方式則是到了2010年開始不倒扣，2011年之前題數都是維持在80題以上，且都是單選題，自從2012年後，總題數減為70題，但其中有20題的多選題，這大概是目前為止最大的改變。這些調整主要是來自於一些曾帶隊參加的高中老師之建議，並希望能夠提高鑑別度與增加題目的多樣性。圖一為清華盃化學競賽的筆試和實作地點，圖二為清華盃化學競賽的實作競賽情況。 圖一：清華盃化學競賽的筆試和實作地點（左）、筆試前考生們在緊鄰化學館的草皮上休息（右） 圖二：清華盃化學競賽的實作競賽情況 n  比較清華盃化學試題與指考化學試題 既然名為化學競賽，其命題的內容就比較廣泛，大致上符合高中化學的教材內容，但總會有不少題目略超過高中課本的範圍，此一命題的方向和考量與大學指考可說不同。化學競賽的考試時間100分鐘，比指考的80分鐘長，但是題數是指考的兩倍以上。不僅個別的題目較難，其整體的筆試難度是高於指考。雖然如此，但提升高中生對化學的興趣仍是此競賽最主要的目的；有鑑於此，主辦單位考量到一般程度的學生，並為了鼓勵學生們學習化學，單選題一直是維持四選一的方式，與指考的五選一有所不同。此外，化學競賽的題目中一定會加入基本觀念題，讓考生對自己的化學學習保有成就感。 雖然清華盃化學競賽並非官方所舉辦，但是其命題的嚴謹度並不亞於指考的試題，競賽的筆試命題由主辦單位邀請的教授群個別出題後，必須經過密集的開會討論修改後才定案，此份試題是命題教授們，花了整個暑假的心血所換來的成果。至於試題的內容，與指考命題方向相近，儘量避免使用考古題，並加入較多實驗相關的試題，以強調化學實驗的重要性。此外，近年的考題中也漸漸加入了一些計算題目，目的在於除了要測試高中生的化學觀念外，也要挑戰學生的計算能力；根據統計與分析發現，相對於觀念題，計算題的答對率偏低，說明了高中生對化學相關的計算有很大進步的空間，這或許是值得高中老師與同學留意的地方。 有別於筆試試題，在清華盃實作實驗部分，基本上會有2到3個題目，而且必須在七小時內完成，題目的內容有別於高中的實驗，是包括了合成、鑑定及分析的綜合性實驗。以第十一屆的題目為例，有兩個題目：（一）螢光分子的合成與未知金屬離子的鑑定，（二）草酸鈷錯合物的合成與水合數的定量分析，在短時間內要完成多項實驗是必須要好好分配時間和規劃實驗流程的；此一部分主要是強調團隊合作，而且必須遵守實驗安全規定並進行正確的實驗操作，目的在於培養參賽者正確的化學實驗觀念和良好的實驗技巧，這與指考化學科的實驗筆試試題是完全不同的。 n  結語 綜觀指考化學考科與清華盃筆試題目，兩者都是根據高中三年所學的化學教材為基礎來命題。兩者不同的是難易度，因為兩者的目的不同，指考關係到大學入學，故命題自由度稍低，而清華盃類似化學能力的挑戰，故命題的彈性就比較大，其題目的變化也比較多，遇到超出範圍的問題時，考生必須要在短時間內根據所學內容去推理和聯想。其實，加入一些超出範圍的題目是有其教育的目的，讓來參加的考生不僅測試自己的化學實力，也能學到以往不知的化學，主辦單位期望這樣的競賽活動，能讓高中生汲取更多的化學知識。 此外，清華盃化學競試活動不僅只有考試，還有筆試後參觀清華大學化學館內實驗室和儀器設備的活動，如圖三所示。透過參觀活動的安排，讓考生能在緊張的筆試之後，放鬆心情來了解一些化學相關的儀器，使參加的學子們有額外的收穫，提升大家對化學的熱情。期望本篇文章除了幫助讀者了解清華盃化學試題與指考化學試題的差異，也能讓讀者對清華盃化學競賽活動有更深一層的認識。 圖三：筆試後參觀化學儀器設備的活動