第6期

串聯理想課程到經驗課程的自然科學領域教學經驗分享

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曾祥榕*國家教育研究院課程與教學研究中心商借教師

曾祥榕(2016)。串聯理想課程到經驗課程的自然科學領域教學經驗分享。
       教育脈動6。取自http://pulse.naer.edu.tw/Home/Content/62ff7224-
     f3c5-4f96-9589-05d5f253b4ad?paged=2&insId=40977899-d342-4f01-94a7-66d446c9d3bb

        在教學生涯中,自然科教學一直是我生活的一部分,雖然只在第一年代課期間擔任自然科任,但導師兼自然科的教學工作卻持續了十多年,加上自己在碩博士班都是以課程與教學為主修,對自然領域的教學「自然」有一種特殊的感受。

壹、藍領勞工成為代課教師

        高職與二專,我都讀電子工程科。退伍後,我經歷了IC封裝工廠、CRT電腦螢幕廠、汽車修護廠、修造船廠的雷達裝備等的維修技術員,每個工作都能勝任且有不錯的表現,但工作中總有些許的迷惘。不清楚自己是否真的喜歡這樣的工作,也不知道什麼地方讓我不喜歡。我不斷問自己,這是我想做一輩子的工作嗎?也不斷的在找尋未來工作的路徑。直到修造船廠的工作,送我到美國受訓,受訓期間參訪了美國的小學及中學,學生主動發問學習的積極態度,才啟發自己找到想走的路—成為一位國小老師

        當年,我必須用很不好的英語,竭盡所能的和美國小學生溝通互動,回答我所知道的事情,很難熬卻是我從沒有過的經驗。在分享的過程中,我才體悟到自己的個性是喜歡分享已知與共享經驗,但以往的工作環境,分享專業上的已知或是維修技術經驗並不會帶來工作樂趣,因為維修工作總是要保留一些秘訣,這樣才能讓自己在團體中成為一位不可或缺的人才。如果我能當老師,就可以毫無保留的跟學生分享已知與共享經驗,以啟發學生的未知。於是在返國一年半後,參加國小代課教師甄試,於同年9月中旬,辭去修造船廠工作,進入學校擔任代課教師。

        84年我到學校擔任代課老師已經是10月中的事情了。由於學校確定那位老師10月初要去當兵,就把一些雜七雜八的課排給這位即將服役的老師,反正只上一個月,往後兩年新接的代課老師,要自己去想辦法準備如何教學。第一年代課,我上自然、美勞、體育、音樂,其中自然課是從三年級到六年級,因為自然課需要備課實驗教材,分校的老師年資高且沒有意願擔任,就全部給代課老師來教。

貳、手忙腳亂的第一年代課經驗

        自己是一位技職體系勞工轉為擔任國小長期代課教師,沒有任何教書經驗,更別說具有教育的專業背景,要如何上課著實讓我緊張好幾個月。以前的學校是沒在幫代課老師進行職前教育或在職訓練(現在可能大多數學校也是如此,但現今的代課老師多數是有教師證的),就算是兩年的長期代課老師,我也感受不到教育和學校行政體系有在注意這個區塊。10月中旬,一進到學校代課,要上的單元是六年級的「族群與群落」、五年級的「肌肉和骨骼的聯合運動」、四年級的「測量氣溫」、三年級的「水生植物」。還有六年級的音樂、四年級的美勞、三年級的體育,也還要幫忙訓練桌球隊、踢毽隊,雖然每個領域都生疏,但一切都是新鮮有趣也充滿挑戰。

        那學期的10月份開始,每個單元我都得到處去問要怎麼教、要教什麼,深怕漏掉什麼沒教到,哪個實驗沒確實教好。當時趕緊找來在國中擔任理化老師的當兵同梯戰友,複習一遍以前國中的生物、物理、化學使用儀器的知識。只是國小和國中的學生程度真的落差很大,許多事情真的要花很多的字詞與精力去解釋;就連課本的內容也落差很大,國中以文字敘述為主、圖片為輔;國小以圖片示範為主、文字解說為輔,怎麼去把內容說得更清楚明白,真的是考倒我這個18歲才開始使用國語進行交談的生手教師。

        為了上六年級的「族群與群落」我帶著學生上山下海,因為學校前面是海邊,後面是山邊。五年級的「肌肉和骨骼的聯合運動」,翻遍教具室,才知道要請購手術刀;交代學生帶雞翅膀,結果學生帶滷好的雞翅到學校。為了上四年級的「測量氣溫」,三年級「水生植物」,得利用下班時間及週六、日到處去找真實的水生植物給學生看。那學期,沒有老師跟我講可以去找教學指引,教學專業經驗的累積都靠著回想自己是國小學生時,當年國小導師的教學習慣與態度,所有的教學技能與班級經營才得以順利實踐。一直到了12月某天,因為下大雨,只好帶三年級學生到樓上圖書館兼體育館的教室上跳箱課。在整理跳箱時才發現到玻璃櫃內竟然有教學指引,頓時感覺到上天憐憫的降臨,詳細翻閱卻只找到國語數學的教學指引,其他科目都沒有。

       上學期的教學生活中,我忙著帶學生去比賽桌球、訓練踢毽隊、忙著找教材學彈琴、忙著進修教學專業知識。不過在上自然課的過程,有一種很特別的感覺,自然課本除了上一些自然科學的生物、理化知識外,似乎也期望我們教學生某些隱藏的原理原則,課本內容和教學實施,好像是在某種模式規範下指揮教師來進行教學,這個「隱約的模式是:出現問題情境,老師解說圖片主題,學生體驗圖片情境;引導學生發現問題,並給與學生做實驗的方法或活動,最後是做結論。心中這樣的疑問直到我進研究所上「教學心理學」時,教授才幫我解開謎底。

參、行中求知的做中學

        當年臺北往返宜蘭交通不方便,也沒有地方可以進修,僅有二專學歷的我,為了提升教學能力與教育專業知識,也為了成為一位合格正式教師,除了到處去問去請教,也重新回到中輟好幾年的空中大學去上課,以補足報考教育學院碩士班需要的大學文憑。從「教育心理學」、「教學原理」開始,往後的「輔導理論與實務」、…,與教育相關的科目都得修習,唯獨缺少各科教材教法,那三年教學專業知識的不足,是令我非常困擾。

        代課的第二學期,四年級自然科學第二次評量的複習考時,讓我和學生都留下深刻又慘痛的經驗。當年學校每學期還是三次評量,上補習班、安親班的學生都是少數,為了讓沒有辦法上補習班的分校學生,能夠有較好的成績,我自行購買坊間的測驗卷來幫學生複習。期中評量的範圍有三個單元:「觀測太陽」、「針孔像」、「植物的繁殖」,在兩節連續複習的情況下,學生成績普遍不理想;同一張試卷連考三次,且每次考完都講解,竟然第三次還是沒有學生及格。我生氣並開始懷疑,是學生不了解題目,還是我沒教會學生,還是學生不懂我的講解,還是…。這個問題終於在一年後找到一個答案。

        那年,學生被邀請去參加童玩節踢毽子表演,傍晚四點從學校出發,一路往南開到一座橋上,此時西方寬廣的景觀出現紅紅的太陽。兩位學生興沖沖的一起問我:「老師那個是什麼?」其他學生也一臉狐疑的看著我如何回答。我回答:「那是太陽啊!」學生還是不太相信我所講的話。我很訝異學生為什麼會懷疑傍晚的太陽是在西邊呢!學生接著說,老師我們只看過火紅的太陽出現在早上相同的高度,而且都是在海的那邊。此時,我才頓悟到學校及學生所居住的地方是平原的盡頭,一邊是海岸另一邊是山的狹長地形,學生都是面向東方海面看到日出,根本沒看黃昏時西方火紅的太陽,只因為西邊的山擋住傍晚日落的景觀。

        大人常常以自己的常識,就認定是學生也應該會懂的知識與體驗過的經驗,學生雖從自然課本裡面獲得文字與圖片的訊息,但這些文字圖片卻是他們生活所無法驗證的知識與經驗。我不能同理學生的困境,學生就很「自然」的反應在學習評量成績啊!當年我也只能盡可能的吸取教育專業學識與熟練教學技能,來幫助學生進行學習。這樣的教學日子,雖在自己不斷吸取教育專業知識下對學生的學習情況有所改善,但終究有限。三年過後我拿到大學文憑,辛苦也順利地考上可以修教育學程的教育研究所。

        研究所考試,我在教育心理學的分數最好,因為代課期間自己常拿著張春興的《三化取向教育心理學》案例來剖析學生的狀況,解答自己的疑問,甚至還可以幫助師院畢業的同事,解釋不應該抱怨學生數學總是考不好的疑惑。因為五年級的學生多數還在具體運思期,「自然」無法對五年級數學中許多抽象的概念產生理解,甚至在透視圖或翻轉圖型的教學上,何況這些學生是處在文化不利地區的學習環境。

肆、課程理論與教學實務的遞迴

        進入研究所後,原本想以教育心理學為主修,最終我選擇課程與教學為主修,原因是教育心理學需要用到大量的統計,而數學是我從小學六年級以後的罩門。記得是在第三次旁聽「教學心理學」時,我們讀到布魯納(J.S.Bruner)的學習心理學,他提倡發現學習(learning by discovery),鼓勵學生個人自己去思考、比較、對照、運用各種策略,以發現教材所含的重要概念;他也特別強調結構(structure)是學習的關鍵,教材的結構與學生的認知結構必須互相配合,教學才是有效的。

        BINGO!想到了嗎?在我第一年擔任自然科任教師所體悟到「隱約的模式」竟然與布魯納的發現式教學法那麼的神似啊!當下我立即說出:「這不是自然課本裡面隱含的那個模式嗎?」沒想到教授也回答說我國目前的自然教科書確實就是以這樣的模式在進行編撰。那時我確認自己對課程設計的直覺體悟是正確的,也確信理論不是與現場教學格格不入的。

        研究所第二年開始修教育學程,上「自然科教材教法」時,老師並沒有特別把自然科教學的專業知識做一個清楚的講授,每週上課只要我們去報告閱讀哪些自然科學雜誌與文獻資料,獲得了哪些自然科學知識。僅有一項作業讓我比較有表現的機會,就是從當時的國小自然科學課本,自選一個年級某個單元做介紹與心得報告。於是我奠基在同時教四個年級自然課的經驗,找了一個電磁單元來做分析。我從二上的「玩磁鐵」、二下的「奇妙的電」、三下的「電路和燈泡」、四上的「電路」、四下的「磁極和磁場」和「電路是怎樣連接的」、五下的「電磁鐵」、六下的「電動機」,我把每個單元的前後關係與學習目的做了詳細介紹,解釋六年級下學期的「電動機」單元,就是在統整六年有關電學與磁學的學習概念,並拿出一個電動機作品給同學與教授欣賞。當時的自然科教材教法授課教授滿臉驚訝,也不斷誇獎這樣的報告非常好。我猜想他可能都沒做過也不知道「自然科教材教法」可以做這樣的教材研究報告吧!

        89年獲得碩士學位後,回到原來的學校擔任五年級導師,一樣是導師兼上自然課。當時整個腦袋中都是九年一貫課綱的最新理念想法與做法—不是背不動的書包,而是帶著走的能力。雖然我已知道,每一領域科目都有其後設的教學法及課程設計,但在實踐自己教育理念的道路上,仍必須與教學現場學生的程度、學校態度、家長對教育的認知做適度的妥協。另外,我也發覺民間版的自然課本出現一個重大問題—感受不到也找不到課本編撰的後設理論與教學法。

        剛回學校,我特別重視學生的實際體驗與觀察,為了讓學生能驗證課本的知識,也希望學生能拓展自然科學的視野,帶著學生走濱海公路到大里海蝕平臺、到南雅地質步道、南雅奇岩、鼻頭龍洞地質公園觀察地質地形及地貌;為了上氣團、氣團交會與天氣變化,帶學生去參觀氣象站;為了讓學生體會雲與霧,趁著期中考完,去爬草嶺古道,體會雲與霧的感受。但一年半過去了,我問學生家長的反應如何,學生不太好意思的說:「我媽媽說這個老師怎麼都不教學生多背書,老是帶學生出去玩。」

        六年級上學期期末,面對家長的指教,開始調整自己的教學方式。我認為教學不是只有老師的工作,要學生也能主動學習。期末考前,我先將做研究的步驟方法講解一遍,再舉例說明如何做研究,並將學校和我自己有關認識植物的圖鑑專書都借給學生。那個寒假我訂了一個寒假作業,要學生對住家環境或學校附近的植物進行調查工作,寫出一份專題報告。我的想法是如何藉由寒假專題研究作業,把有結構性的課程,結構化的教給學生,讓學生了解學習自然科學最主要的目標是要學會做研究所需要的想像創造、推理論證、批判思辨、建立模型、觀察與定題、計畫與執行、分析與發現、討論與傳達等科學素養,但小六生的專題報告結果會如何,我完全沒把握。

        開學後,我把學生拍的照片洗出來,交給學生貼回去海報紙上,由學生分組上臺報告,並分享心得。結果學生的反應出乎我意料之外,每組都說他們從來不知道自己的環境有這麼多有趣的植物,也認識更多的植物和居住的環境,從來不知道自然課可以這麼有趣。只可惜當時的作品都沒來得及拍照也沒錄影機可以錄下來證明,但是新的想法浮現了。我要從三年級開始重頭來做,做一個四年的教學規劃。

理想課程到經驗課程的串連與實踐

        學校是分校,人數不多,平均人數大約是10人,新學年我接三年級8個學生,其中有一位是亞斯伯格症、一位是選擇性緘默症。那年我決定採用「師徒制」這個最心儀也最欣賞的帶班方式,因為我家開修車廠,自己就是在師徒制的家庭長大。我夢想著把學生當徒弟帶,而我的班級學生將來可以當大師兄、大師姐……,整個學校將來就可以成為一個大的師徒制學校,一個班級可以有兩個導師來規劃課程,進行更有效的教學……。也因為有這樣的理念支撐,94年我的行動研究專案獲得全國優等的佳績。

新接三年級的那個暑假,我把教育學程所上過的教材教法書籍與資料重新看過一遍,確定以國語、數學、自然、英語為我的實驗方向。到了五年級時,學生已經可以上臺教國語、數學,英語也在六年級參加私立中學舉辦的英語單字檢定比賽中,八個學生有五位得獎。拜科技進步所賜,學生這些表現都有留下錄影與考卷資料。

在自然課的教學部分,杜威的經驗哲學與作中學,是我實踐師徒制帶班的中心思想。我深信經驗的內容與結果(what men do)和經驗的活動與過程(how men act)兩者間的關係與重要性。其中,杜威認為最有效的學習是從解決問題中獲得﹐而解決問題須經過反省思考歷程﹐包括五個階段(1)從生活中發現疑難或問題;(2)確定問題之性質;(3)思考或提出許多假設性的解決方案;(4)推演觀念或選擇適合的假設涵義及事例;(5)經過觀察和試驗﹐檢證解決假設性問題的方案是否正確。這五個反省思考的階段,其實也就是問題解決的五個步驟。它依循「發現問題」、「確定問題」及「處理問題」的順序而進行。依據上述的理論,我在三年級上自然課就以這樣的方式來上課,並在學期的兩次評量中,放入這樣的考題,讓學生習慣這樣的教學步驟,與熟悉我在自然課所強調的科學研究程序與方法,如下圖所示。

        顧及三年級學生文字敘述能力有限,開放性或擴散性思考的問題並不在三四年級的考卷上呈現,取代的是填充題題型,期待學生能記憶這樣的教學模式,並在將來化為實際的撰寫能力與行為;這當中也考慮到家長對考卷題型改變的疑慮,家長印象中的自然考卷題型就是選擇題、是非題、看圖填填看、連連看、配合題等偏重記憶性的題型,若改變太大恐會招致自己教學的大挫敗。

        隨著學生的成熟與學習經驗的豐厚,強調記憶性的選擇與是非題逐漸減少,增加的是要學生思考解決問題的開放性題目,但這些題目還是以教學單元內容的事實性知識為主,學生可從選擇是非題型中找到答案或原理原則加以解答,如下圖所示。

       題目本身除顧及自然科學研究架構與建立研究模型,學生的回答樣式可以是文字敘述、可以是畫圖說明,以利不同學生的表達能力,符合多元智能發展理論。

        為避免教科書僅在提供大量無情境脈絡設定的知識,導致學生無法和生活經驗加以連結,也重視學生如何將學校課本知識運用到處理生活的問題。如下列各圖所示。

  

  

    對於學習能力明顯落後的學生,在個別教學與複習皆無法與同學有相同的表現時,則以不同的題型作為試卷內容,如下圖所示。

       

為了讓學生可以把課本的知識融會貫通並運用在日常生活,我常用自己為出題舉例,提出與課本原理原則相關的生活困境,請學生進行應用解題及創造思考解題。從以下圖片可以知道學生的解題風格也是非常生動有趣又多元。

        從上述評量卷的設計方式與學生回答的內容,也符合Grant Wiggins和Jay McTighe所說,藉由設計學習評量來引發學習遷移,發現學生是否能回想學習結果,然後明智地、有彈性地、有創意地使用與運用,就可以發現學生對所學內容理解的證據。

陸、遞迴式反思的課程發展

        Doll在後現代課程觀提到,以遞迴式反思(recursive reflection)的課程發展過程,達到建立社會所需要的態度、價值、社區感(王紅宇譯,1999)。著眼於此,個人的教學理念與做法,在學生評量卷上看到初步的成效之後,就開始結合教育部競賽型計畫—94年行動研究計畫案。在獲得教育部行動研究優等獎後,隔年就著手對國中小的課程與教學銜接問題進行研究。

        95年我擔任一年級導師,利用下午空堂時間實際進入國中教室進行觀察。經過一學期的觀察與訪談學生,得到某個研究結論:那就是國中小的自然科教科書內容,並沒有辦法讓學生有意義及有效的達成學習銜接。這樣的結論是立基在兩個部分:首先,是國小的自然教科書。各版本教科書,都是以圖片示範及活動介紹為主,學生有關自然科的知識累積主要是靠考試背誦,再來是自然科任教師的口述,再加上學生零碎閱讀科學讀物。嚴格來講,學生的自然科學知識建構,比較像是片斷自然科學事實的背誦,與生活當中的經驗連結較疏離,學生將自然科學事實加以意義化內化的狀況不多。其次,在國中教科書部分。學生升上國中後的第一門自然科學是生物,但生物課本的形式已經與國小大不相同,文字敘述遠多於圖片,學生如果還以小學的學習習慣做為準備課業的態度與模式,補習班能提高學生學習成也是理所當然的。從教學的角度來說,個人認為教科書的形式與內容讓國小的教學成為以「活動」為焦點的教學,國中的教學則是以「內容」為焦點的教學。面對教科書在不同教育階段的變化,如果國中小教師在教學時不去注意到這樣的差異,教師的教學成效與學生的學習成就不佳,兩者都會「自然」發生。

        有學生的學習成功經驗與國中入班觀察研究的經驗,自己更有信心可以在大校大班級來實踐自己的理念想法。然而大學校大班級,學校行政不可能給與時間和空間來作教學實驗,因此藉由參與教師專業發展評鑑專案的機會,更加強調有結構化的教學設計概念,強化教學過程的結構化。在101學年度,首次擔任多班級且班級人數較多的五年級自然科任教師。在開學後的各班第一次上課,明確告訴四個任教班級的學生,課本的實驗歸納研究實驗格式,利用兩節課舉例實際解說學習的目標就是要熟悉這樣的研究實驗架構,並要求學生加以練習。學生雖覺得新奇有趣,但也預想到學生會表現出不熟練、不合乎邏輯順序性的課堂表現結果。

        當年度的評量測驗卷中,自己也將研究實驗的填充題型格式納入,目的在讓學生能夠穩固學習的模型。另外,為了讓學生提早有科普閱讀的能力,並銜接國中教科書大量文字敘述的落差,評量卷也將文章的閱讀理解放入考題(試卷如附件為科普閱讀)。經過兩次同事設計的傳統題型,與兩次由我出題的另類題型所做的定期學習評量,學生的成績表現並沒有因為我出題的方式與題型差異,導致學習表現有大幅度的退步,可見這樣的試卷並沒有造成學生學習的困擾,家長也不會有意見。

柒、新的遞迴反思課程發展

        如今,自己正參與107課綱的研發團隊,也在國小自然科學領域擔任研發委員。為了實踐107年課綱自發互動共好的理念,依據自然科學領域新課綱強調所謂Big idea的課程設計與教學實施的後設理論基礎下,除了整理以往的教學經驗,並在中心兩位研究員的共同參與研究下,規劃出不同的實驗教學設計。教學設計主要是著眼於國小學生,在思考、語言對話與行為上都缺乏邏輯順序的觀念,多數學生都漫無目的、不考慮條件限制、不依循前後順序關係的來回答自然課中的問題,原因在於以往的教學過程並不太重視哲學性的思考以及結構性的教學與學習設計。最明顯的例子就是網路上流傳的許多學生造句笑話,如:「我的其中一隻左腳受傷了」、「我的媽媽又矮又高又瘦又肥」,雖說是網路笑話,但現場的國小教師都知道那是真實的學生作業。有關邏輯順序的思考與對話,在自然科的教學過程中同等重要,基於上述原因,三位研究人員研擬出以下的教學設計,以引導學生進行具有邏輯性的思考與討的論發表。

        a我看(聽、聞、感覺、嚐)到... (觀察)

        b我認為..................... (主張)

        c我的理由是...這樣說.........(依據..已知)

        d所以我想問的問題是..........(提問..想知)

    例如:我聽到音叉會發出聲音

    我認為,音叉被敲動之後,就可以發出聲音

    我的理由是:我敲音叉,音叉有震動,就會產生聲音

    所以我想問的問題是:音叉震動如何產生聲音?

        我們利用與學生的第一次相見歡時間,將上述的自然科學定題與思考模式帶給學生,請學生練習使用並發表,利用課堂時間給與學生修正的回饋。我們利用實驗班級完成課本內容的教學後,以彈性學習時間與自然課進行一個10節課的教學內容,並留給任課老師兩週的期末學習評量的複習時間。我們的單元是以107課綱中的跨科概念「物質與能量」作為Big idea,將課本內容的「太陽」、「空氣與燃燒」、「聲音的探討」三個單元有關能量的知識概念內容整合,期望透過Big idea探究具有關鍵的概念、議題,或尚未發現或存在於課本內容的問題,藉由Essential question讓學生可以審視課程內容,使學生能深化其理解。我們認為學生能夠將課堂上的學習經驗遷移到生活經驗;在碰到問題後,學生可以自行修正調整將原本一般的知識概念應用到新的特定情境。

        目前整個研究案仍在作教學實驗中,我們僅能提供設計這個課程的架構圖以及數張教學照片,做為參考及證明。他日整個實驗教學結束後,成果也將會做妥適的公布。以上為個人十多年來的教學經驗分享,期待教育先進多多給與批評指教。

圖9 能量種類與轉換的Big idea課程設計架構

  

圖10 講述自然科學定題與思考模式句型

圖11 學生分組操作實驗

圖12 學生講述與操作實驗過程

 


參考文獻

王紅宇(譯)(1999)。後現代課程觀。臺北:桂冠。

林寶山(譯)(2013)。民主主義與教育(Democracy and education)。臺北市:
       五南。(John Dewey原著1916)

賴麗珍(譯)( 2008 )。重理解的課程設計(原作者:
  JayMcTighe &GrantWiggins )。臺北:心理。


* 曾祥榕,國家教育研究院課程與教學研究中心商借教師

電子郵件:youngertseng@mail.naer.edu.tw

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