課程架構

讓學生瞭解科學家研究自然界的方法，並從課程中習得相關知識是探究與實作課程 的內涵(簡頌沛、許瑛玿，2015)。依照 106 年 6 月第四版本十二年國民基本教育課程綱 要自然科學領域課程手冊(初稿)，並參考國家教育研究院 105 年 2 月 4 日第二版本─「十 二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校自然科學領域(草案)」對 認知能力的描述安排課程的整體架構。探究與實作學習以問題或議題切入，讓學生從實 作中找出問題，並根據問題的特性、現有的資源、期望的成果等因素，進行自然科學探 究活動，最後發表探究的成果。

探究與實作學習內容分為發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享四個區 塊(國家教育研究院，2017)。首先，發現問題定義如下：基於好奇、求知或需要，觀察 生活周遭和外在世界的現象，察覺可探究的問題，進而蒐集整理所需的資訊，釐清並訂 定可解決或可測試的研究問題，預測可能的結果，提出想法、假說或模型(國家教育研 究院，2017)。因此，課程的第一階段為現象觀察。從辨識現象的特性，引導學生進行 小組討論並推測可能的成因，進而發現問題。依據觀察所得問題，進一步利用網路資源 收集相關文獻、進行資料比較，最後提出適合科學探究的假說。

第二部部分的設計實驗與解決問題定義為根據提出的問題，擬定研究計畫和進度。

辨明影響結果的變因，選擇或設計適當的工具或儀器觀測，以獲得有效的資料數據，或 根據預期目標並經由測試結果檢視最佳化條件(國家教育研究院，2017)。合作學習是教 師普遍能接受的一種教學模式，其良性的競爭可以提升班級的學習氣氛(陳俐燁，2010)。

因此課程中讓學生以組為單位，進行變因尋找，並分析各因素之間的關係、預測可能的

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實驗結果。各組按照研究主題擬定實驗方法、流程、適當的紀錄表格與實驗中需要的材 料、設備。最後才開始操作實驗。

論證與建模是指分析資料數據以提出科學主張或結論、發現新知或找出解決方案。

發展模型以呈現或預測各因素之間的關係。檢核資料數據與其他研究結果的異同，以提 高結果的可信度，並察覺探究的限制(國家教育研究院，2017)。實驗數據收集完成後，

各組使用電腦軟體或是數學等方法整理實驗數據、製作圖表。與組員一起分析討論由數 據與圖表顯示的結論，並推測可能的因果關係，形成解釋。透過研究結果檢核實驗前各 組提出的假說是否相同。最後，經實驗結果建立合理的模型，以描述各組所觀察的現象。

運用適當的溝通工具呈現重要發現，與他人分享科學新知與想法，推廣個人或團隊 的研究成果(國家教育研究院，2017)。是表達與分享的學習內容。實驗結束後各小組上 台報告，交流彼此學習心得。心得內容包含實驗設計的方法、實驗歷程、探究中遭遇的 困難，以此進行同儕間的相互學習，從各組的經驗發現新的方法來解決問題。課程的架 構如下圖2-2-1 呈現。

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始回答學生，並且回顧前一節課的學習重點，幫助學生回憶科學知識。課程中現象觀察 活動以現場實驗或是影片來呈現，活動中不斷詢問並引導學生描述自己看到的現象。讓 學生從現象中提出假說去驗證知識。透過設計實驗、操作實驗學生可以體會如何規劃與 研究問題，以數據分析與修正實驗學會如何得出問題答案、獲得實驗成果。最後，經由 實驗成果驗證實驗前提出的假說建構相關知識概念。課後利用課餘時間回顧實驗過程、

上網蒐集資料整理本週習得的知識，完成學習單。

課程架構中有些預設性的迴路，對照圖中○¹ ○² ○³ 條路線分別對應編號(一)(二)(三) 。 於實驗結束後，小組討論該次實驗取得的實驗數據準確與否，並且讓學生上網搜尋理論 值，將理論值與實驗值進行對照。在理論值與實驗值差異過大的情況下，引導學生討論 導致結果不準確的可能原因，從而修正實驗。依照檢討結果確認誤差來源為路線(一)、

實驗架設設計問題，或是路線(二)、實驗操作有疏失之處。當取得實驗結果後，與假說 進行對比，查看是否相符。若結果不相符，可經由路線(三) 、重新修正假說，再一次進 行實驗。透過多次實驗與假說的修正，獲得最後結論、建立模型。

在這過程中，學生不僅體會科學探究的歷程，亦透過自主實驗加深對知識的記憶。

最後利用課前已設計好的課後學習單，幫助學生整理每一堂課學會的知識，並且進行記 錄，作為背景知識輔助之後的實驗。