第10期

自然新領綱與科學新教師

icon_pdf 文章下載

鄭志鵬* 吳月鈴**

鄭志鵬、吳月鈴(2017)。自然新領綱與科學新教師。教育脈動10。取自
        http://pulse.naer.edu.tw/Home/Content/3ded0c7c-13a9-4a40-
        9154-23f8bc0cf80d?paged=1&categoryid=4ff808d8-9b3f-4023-8469-
        cfd69f858307&insId=00000000-0000-0000-0000-000000000000

       

       最近「課綱」突然變成熱門名詞,但是到底課綱是什麼?有什麼功能?簡單來說,「課程綱要(課綱、總綱)」是各級學校課程發展的依據,它的功能是規範、引導學校課程教學的發展與實施。尤其各國的國民教育,因為是國家培育國民的基礎教育,課程綱要就更顯得重要了!我國目前國中小學校的課程架構是依據九年一貫課綱,而高中職則是依據99暫綱。在國民教育從9年延伸為12年後,我們需要能以十二年一貫整體考量的新課綱,這就是「十二年國民基本教育課程綱要」(以下簡稱新課綱)研修的時機點與必要性。新課綱已於97年啟動研修,於103年11月發布。在總綱課程架構的規範與課程目標、理念的引導下,各領域課程綱要也進行研修,身為科學教師,我們有必要了解「十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要(草案)」,根據新領綱(草案)的理念來安排課程、規劃學生學習活動,使學生的學習表現能達成新領綱(草案)的課程目標。

       這篇文章希望以「領綱解讀」的角度,來看看自然科學領域新領綱(草案)在國中階段的改變及其意義,進而反思科學教師在新領綱(草案)實施後,教學上應做的改變。

       首先來看看新領綱(草案)的改變及意義:

壹、領域名稱、學科及時間分配的改變

       新課綱的重大變革之一是:九年一貫課程綱要有七大學習領域而新課綱為八大領域,這一變動是因九年一貫課綱「自然與生活科技領域」中的「生活科技」在新課綱中不再屬於這一領域,而是與「資訊科技」組成「科技領域」,而「自然與生活科技領域」則更名為「自然科學」領域。

       領域的變動也牽涉到「領域學習節數」的重分配,以往「領域節數」採比例制,各領域占總時數的10-15%,所以各校「自然與生活科技領域」多安排為每週4節課。但新總綱的「領域學習節數」採固定制,在第二至第四學習階段「自然科學領域」為每週3節課(見表1),且在備註中說明「國民中學教育階段(七至九年級)自然科學學習節數為每週3節,三年共六學期,教科用書編撰及教學節數分配,依以下比例為原則:生物6/18、理化10/18、地球科學2/18,並且每學期至少包含一個跨科單元,實施跨科議題整合的探究與實作學習」。

       這個變動讓領域內各學科不必為了時數上演爭奪戰,但也影響了「教師員額」的分配,更影響「學習內容」的量及深度。將來科學教師必須精熟領域內的各學科,能跨科教學,甚至必須修習第二專長,以避免成為「超額」教師。

表1
領域時數分配表

貳、「學習重點」的轉變

       九年一貫課綱實施之前,中小學課程標準以「教材大綱」明確規範教材內容,並由國立編譯館負責編撰統一的教材。九年一貫課程提出「基本能力」的概念,列出學生所要達到的「能力指標」,釋放課程決定權與選擇權,將教材自主權回歸給教師,所以九年一貫的各領綱並未對「教材內容」進行規範。但後來增加「附錄」來建議教材內容,如「自然與生活科技領域」有附錄一教材內容要項及附錄二教材內容細目。

       新總綱是「核心素養」導向,「核心素養」是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰,所應具備的知識、能力與態度。希望學生能自主學習各學科的基本知識,應用在生活情境中,去思考辯證,解決問題,並能關心社會、環境,成為終身學習的公民。而各領域則將核心素養適切地轉化成領域核心素養,並據此發展出各領域學習重點,學習重點包括「學習內容」和「學習表現」,也就是兼具了知識、能力和態度並注重其實踐行動。

       自然科學領域的學習表現(表2)包含「探究能力」及「科學的態度與本質」兩個向度,是各學習階段學生面對科學相關議題時,展現的科學探究能力與科學態度;而「學習內容」則為各學習階段具體的「科學核心概念」,是解決問題過程中的必要基礎。

表2
學習表現架構

參、學科間的分與合

       在九年一貫的課綱中,自然與生活科技領綱是以「跨科整合」來規劃的,所以在「教材內容要項」、「學習內容細目」內都沒有分科的規劃。也就是未特別指定哪一主題、次主題或細目是屬於哪一學科的。但是在附錄三、附錄四以「學校本位課程設計」及「核心主題示例」試圖引導「跨科統整教學」的可行做法。只是迫於師資、排課、評量等現實狀況,「跨科整合」的理想在九年一貫課程中並未達成。

       但是「跨科(領域)整合」是素養導向課程的必要因素,因為素養是生活情境中的、統整的、本來就是不分科甚至不分領域的!因此新領綱(草案)為了能落實「跨科整合」做了很多的策略,包含:

一、以「跨科概念」來橫向統整各學科的知識概念

表3
學習內容架構(部分)

        在「學習內容架構」中,新增「跨科概念」層次(如表3),以7個跨科概念:物質與能量、構造與功能、系統與尺度、改變與穩定、交互作用、科學與生活、資源與永續性來統整各學科的知識概念,引導教科書編寫和教師教學時能以「跨科」的內涵、素材來統整學科知識。

二、揭示領域整合的3個階段

       雖然「學習內容架構」以跨科概念來整合各分科概念,但在學習內容的書寫方面,除了國小階段是以「跨科概念」呈現外,國中及高中階段是以分科書寫的,但為了要凸顯「跨科」的重要性及確保其落實於課程中,在「實施要點」中說明:「在國民小學教育階段應選擇合適之議題、大概念或跨科概念做統整發展教材,國民中學教育階段教材編寫,原則以分科為主、跨科為輔,跨科內容約占該科教學總時數六分之一,並宜以實驗、實作或探究方式進行跨科議題之教學」、高中階段則開設領域不分科的「自然科學探究與實作」,為共同必修4學分的課程。

肆、「探究與實作」的落實

一、新領綱(草案)對「探究與實作」的規劃

       科學探究能力與思考智能的培養,一直以來都是科學教育的主軸。我國歷次的課程綱要(或早期的課程標準),都有把「探究能力」列為課程目標或做為能力指標(如圖1),各時期、各版本的教科書也都有相對的「實驗」活動。

各階段科學課程以及2015 PISA中包含的探究能力

        但「探究」這件事在教學現場其實一直是很缺乏的。多數學校「很少」做實驗,就算有做實驗也流於「按食譜操作」,較少提升到「探究」的層次。綜觀「不做實驗」、「不做探究」的原因有很多,大致是:考試不會考這個、學校缺設備、趕進度…沒時間做實驗、秩序不好控制、準備、整理很花時間…等。所以這次新領綱(草案)除了在課程目標、課程架構的整體安排外,更在實施細節上做了很多的配套,排除「不做實驗、探究」的障礙,增加實施探究、實驗的機會和意願,讓「探究與實作」能落實在教學中,這些措施包括:

        1、在學習內容方面:各階段的學習內容皆加以連貫、精簡、整合,以減少教學時的進度壓力,增加探究的時間。更在「學習內容說明」中標明可以探究的內容和建議探究的方式,做為教材編輯、課程設計的參考。

        2、在實施方面:在「實施要點」中從課程發展、教材選編、教學實施、教學實施、教學資源到學習評量,一再強調如何落實探究與實作,如:

       教材編選:教材編選……鼓勵學生動手實作體驗,合適安排各年段的實作課程,以達到規定的時數,其中國中階段應有三分之一節數為實作體驗課。

       教學實施:教學形式應不拘於一種可採取講述方式、小組實驗實作方式、 個別專題探究方式、戶外的參觀、或科學觀察、植栽及飼養之長期實驗等多元方式。

       教學資源:有關實驗設備,學校應依教育部頒布之設備基準,設置實驗室、器材準備室及專科教室、…應依據各教育階段學校班級規模編配實驗室專長管理人員。

       教學評量:應選擇不同評量方式…其可運用之型式例如專題報告、成品展示、實驗設計…等多種方式。

       3、在高中階段更以設置必修的「自然科學探究與實作」課程來統整各階段的科學學習成果。

二、科學教師的因應之道

       「跨科統整」、「探究與實作」可以說是自然科學課程的願景和特色,新領綱(草案)從大方向到小細節鉅細靡遺的規劃,就是為了能實現這個理念,但是能否落實則必須交給執行課程的科學老師了!所以接下來我們來思考科學教師可以做些什麼事情以落實「探究與實作」教學:

       身為科學教師,我們常反思:如果設備、管理、課程內容…這些問題都已獲得解決或者至少是舒緩了之後,還有哪些因素會阻止科學教師做「跨科統整」、「探究與實作」的教學呢?我們發現:教師對「跨科統整」、「探究與實作」的認同程度和執行能力是最關鍵的因素。所以只有從這兩個因素著手才能獲取成功!

       如何重建科學教師對「探究與實作」的認同呢?由於多數教師在自己的學習過程中,一直是以「內容知識」為主,鮮少被教導「程序性知識」,而在成為科學老師後,又因升學考試只考「內容知識」,教學也就變成以「內容知識」為主,所以絕大多數老師對教授「內容知識」有很強烈的責任感,覺得少教了「內容知識」是對不起學生,會影響學生的科學能力,但對「不教程序性知識、不教科學探究」這件事,則幾乎是無感的,多數老師從未把「探究能力」列為教學重點,當然就更別談落實科學探究了!所以趁著新領綱(草案)實施的時機,加強宣導新領綱(草案)的理念,重建科學教師對探究與實作的重視,是推動探究教學的首要工作!

       又因為教育現場長期以知識的傳輸為主,多數老師非常擅長知識的解說,而對「引導學生探究」有些生疏,「探究教學能力」的增能也是迫切需要的。以下我們提供學習表現中「問題解決」能力的一些教學經驗,供大家參考:

       (一)每一堂課都可以有「觀察與定題」 

       經由觀察發現問題是探究的起點,教師若能將教科書的內容結合生活素材,在課堂中引導學生觀察、歸納、發現問題,引發學生的好奇心,探究才會發生。

白天與晚上的酢漿草

  

例如:圖2為七年級「植物的感應」常選用的教材,傳統教學我們可能按課本內容解說:酢漿草的葉子白天會張開、晚上會閉合稱為睡眠運動…甚至有些老師會補充睡眠運動的原理、機制,學生記下了:會進行睡眠運動的植物名稱、睡眠運動的定義、原理、機制…這是知識的學習。但是我們也可以請學生觀察兩張照片或是實物更好,指出其中的異同,引導學生「看到」酢漿草的葉子白天會張開、晚上會閉合的現象,然後鼓勵學生提出問題。學生可能提出:「酢漿草為什麼會睡眠?是不是受到光線的影響?」、「它是幾點開始閉合的?」…等問題,這就形成了「可探究的問題」可以發展成探究的案例!

       又例如在理化的「氧化與還原」單元中,原本教師或許習慣以講述法告訴學生不同的金屬活性不同,所以不同的金屬燃燒時的劇烈程度不同。其實只要在課程設計上作一點調整,就能產生探究式的學習:首先可以讓學生觀察鎂帶在空氣中燃燒的現象,然後提出問題「不同的金屬燃燒起來,劇烈程度有什麼不同呢?」,從這個問題出發,就可以引進燃燒鎂、鋅、銅三種金屬,並從比較燃燒時的劇烈程度來討論「不同金屬對氧的活性不同」這個主題。最後教師再做出總結。總結的內容其實就是教師原本想要講述的,但是由於學生已經有了完整的探究經驗,於是就會更容易接受教師講述的知識內容。

        (二)善用課本的實驗來培養「計畫與執行」能力

       教科書內的「實驗(活動)」是教師進行探究教學最方便、有效的材料,但是也因課本的實驗活動步驟太完整,而易流於「食譜」式實驗,導致學生可能只會「操作」而忽略了實驗設計、規劃的能力,其實只要在教學上做一些轉變,更聚焦在實驗目的、預測、確定變因…等內容,一樣可以達成「計畫與執行」能力的培養。

       以七年級生物科的「光合作用的探討」為例,如果我們依照步驟來做,學生可以學會「用鋁箔紙包葉子」、「測葉內澱粉的方法」…等操作能力,但只要小小改變,探究的成分就會增加,比如:實驗前先討論:影響光合作用的因素有哪些(找出多個自變項)?、如果要知道日光會不會影響光合作用,則哪一個是操縱變因?應變變因是什麼?你能預測結果是什麼嗎?這樣的討論因為有「實作」的依據,所以很具體而不再是「背定義」,可以幫助學生更深入了解實驗設計的原則。又如:「植物的營養繁殖」這個活動,依課本的設計就是選一種植物進行觀察、記錄,沒有操做任何變因,學生只能學會「栽培植物」、「觀察、記錄」,但是,我們也可以和學生討論:「你認為哪些因素會影響OO植物(如:馬鈴薯塊莖)的發芽?」,讓學生選擇一個變因(如:水分、溫度、照光…)來設計實驗,之後再依實驗設計去執行這個活動(如圖3),這樣就可以培養實驗設計和執行的能力。

3「哪些因素會影響OO植物的發芽」學生作品

  

        又例如在熱學實驗中,要探究用同樣酒精燈將水加熱時,水量不同與溫度上的關係,就是一個可以讓學生分組自行討論,並且設計出實驗步驟的單元。教師先確定了要探究的主題後,逐步帶領學生確定實驗中的操縱變因、應變變因及控制變因。確定變因後,接著就可以讓學生設計實驗步驟與實驗紀錄的表格。教師可以讓學生分組討論出實驗步驟後,讓學生分組發表自己設計的實驗步驟和紀錄表格。一方面讓教師確認學生設計的實驗步驟與紀錄表格是合理的,另一方面也可以藉由討論的過程,教導學生應該的注意事項。

       確定實驗步驟後,就可以讓學生組裝實驗器材。確認無誤後,就可以開始執行實驗並蒐集數據。過程中,教師可以在課堂中來回巡視學生的實驗方法和態度。有許多的錯誤觀念會在實作的過程才有機會看到並修正。「計畫與執行」的能力必須藉由實作的過程才能訓練,教師可以從課程中挑選適當的實驗讓學生嘗試著計畫與執行實驗。

        (三)生活情境中的資訊或實驗所得數據都可進行「分析與發現」

       科學知識的學習有很多是透過觀察、調查、考察… 去歸納出事物的規律性,建立模型,然後用這個規律去判斷或預測碰到的新情境,如生物科「花的觀察」、化學科的「酸、鹼、鹽的性質」、地科的「岩石的特性」…等都是。所以確實地進行觀察、實驗、分析數據,就能增進科學的解釋現象的能力。

       而在日常生活中,我們每天接觸大量的數據,很多人試圖透過數據來說話,提出他們的主張,如:「室內曬衣形同慢性自殺…」、「每天吃香腸、可樂,12歲少年罹大腸癌…」、「好的意念可以使水出現美好的結晶…」…,面對這些資訊,我們需要的是推理論證的能力和習慣,我們要會質疑數據的可信度,會根據證據力決定支持或反駁某些主張。所以媒體資訊或生活經驗都是科學教育的好素材。

        (四)過程及成果發表都會運用「討論與傳達」

        總綱核心素養三大面向中的第二項即是「溝通互動」,強調學習者應能廣泛運用各種工具,有效與他人及環境互動。而在自然科學中,討論與傳達更是科學知識行程的重要過程,科學研究的過程、發現與成果,必須經公開表達,接受同儕的質疑、驗證、評價…等過程,才能形成可以被接受的主張。所以如何正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式,將研究的內容作有條理的、科學性的陳述;如何和別人討論、傾聽別人的報告,並提出意見或建議,是重要的素養。

       但是討論與傳達並不是在呈現研究研成果時才須用到,而是在研究過程中即不斷發生的,教師可透過不同的方式增進學生的討論與傳達能力,如:透過課堂提問,隨時讓學生進行討論和傳達;使用合作學習等模式,使個人的學習變為小組的共同學習,促進學生間的討論與傳達;採用多元評量應是最具功效的方式,比如:以文字、圖片等書寫書面報告或利用影音等新媒體形式呈現探究成果,或專題研究的口頭發表等。

       當我們深入了解新領綱(草案)後,會發現:雖然我們以新領綱(草案)來稱呼「十二年國民基本教育自然科學領域綱要(草案)」,但是從課程目標、學習重點等大家最關注的幾點來看,新領綱(草案)並不「新」,而是回歸科學教育的本質。在新領綱(草案)課程架構和實施要點的規劃下,老師們更有機會進行「跨科統整」、「探究與實作」的教學,老師和學生更能一起探究自然的奧妙,所以,讓我們準備好,在新領綱(草案)下做回真正的科學教師吧!


* 鄭志鵬,國立光復商工總務主任

** 吳月鈴,宜蘭縣立復興國中教師兼補校教務組長

電子郵件:cheng.pong@gmail.combell543@gmail.com

上一篇 俯瞰生命的美好– – 談國民小學低年級「生命教育」議題融入課程實施的內涵 下一篇 綜合活動領域素養導向教學實踐─以「心靈即時通」為例
回首頁
投稿專區

熱門關鍵字

  • 徵稿
  • MOOCS
  • 教育名詞
  • 教育哲語
  • 教育數據
  • 教育法令
  • 教育訊息
投稿專區