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資賦優異學生 「自然領域」課程調整教學設計格式
課程形式
單一領域：自然
□同領域跨科
□不同領域跨科
相關領域
□語文領域（□國語文□英語文□本土語文/
新住民語文□第二外國語文）
□數學領域
□自然科學領域（□物理□化學□生物□地 球科學）
□社會領域（□歷史□地理□公民與社會）
□其他：
□議題融入 議題名稱 單元（活
動）名稱 探究能力」-以「隔空點蠟燭」探究活動為例 實施型態 □集中式資優班 分散式資優班 □資優方案 教學對象
（可複選）
國小：三年級 四年級 五年級 六年級 國中：□七年級 □八年級 □九年級
高中：□十年級 □十一年級 □十二年級
教學時間 本單元建議時數：5 節(觀課第 1 節) 教學設計者 翁秀玉
設計理念
以「隔空點蠟燭」探究活動為題材，從操作與觀察「隔空點蠟燭」的活動中，
提出可能影響「隔空點蠟燭」成功率的因素，由每位學生寫出因素並發表，在共 同討論下，提出可能最具關鍵的數個影響因素，再形塑出最後可以進行實驗的方 向；學生分組選擇想要進行的實驗，提出假設及各種變因、小組設計實驗步驟及 表格、操作實驗測量結果、分析結果數據、提出結論，最後進行成果發表。以上 述的科學探究流程讓學生培養十二年國教課綱自然領域中的學習表現中的探究能 力之問題解決四項 po、pe、pa、pc 能力。
核心素養
E-A2 具備探索問題的思考能力，並透過體驗與實踐處理日常生活問題。
E-A3 具備擬定計畫與實作的能力，並以創新思考方式，因應日常生活情境。
E-C2 具備理解他人感受，樂於與人互動，並與團隊成員合作之素養。
學習 表現
【自然領域 探究能力】
po-Ⅲ-1
能從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊 及網路媒體等，察覺問題。
po-Ⅲ-2
能初步辨別適合科學探究的問題，並能依據觀察、蒐集 資料、閱讀、思考、討論等，提出適宜探究之問題。
pe-Ⅲ-1
能了解自變項、應變項並預測改變時可能的影響和進行 適當次數測試的意義。在教師或教科書的指導或說明 下，能了解探究的計畫，並進而能根據問題的特性、資 源（設備等）的有無等因素，規劃簡單的探究活動。
學習 內容
INe-Ⅲ-3 燃燒是 物質與氧劇烈作用 的現象，燃燒必須 同時具備可燃物、
助燃物、並達到燃 點 等三個要素。
INc-Ⅲ-4 對相同 事物做多次測量測 量，其結果間可能 有差異，差異越大 表示測量越不精 確。
2
學習 表現
pe -Ⅲ-2
能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技 設備與資源。能進行客觀的質性觀測或數值量測並詳實 記錄。
pa-Ⅲ-1
能分析比較、製作圖表、運用簡單數學等方法，整理已 有的資訊或數據。
pa-Ⅲ-2
能從（所得的）資訊或數據，形成解釋、發現新知、獲 知因果關係、解決問題、或是發現新的問題。
並能將自己的探究結果和他人的結果（例如來自同學）
比較對照，檢查相近探究是否有相近的結果。
pc-Ⅲ-1
能理解同學報告，提出合理的疑問或意見。並能對「所 訂定的問題」、「探究方法」、「獲得之證據」及「探究之 發現」等等之間的符應情形，進行檢核並提出優點和弱 點。
pc-Ⅲ-2
能利用簡單形式的口語、文字、影像（如攝影、錄影）、
繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等，表達探究 之過程、發現或成果。
【科學的態度與本質】
ai-培養科學探究的興趣。
an-認識科學本質。
學生能力 分析
(區分性教 學設計)
學生實作任務
評量方式 評量標準
任務一：提出影響因素 學生能針對「隔空點蠟燭」
實驗寫出可能的關鍵影響 因素。
A、可以寫出多個關鍵因素，且用詞精準。
B、可以寫出多個關鍵因素，但用詞不夠精 準。
C、可以寫出 1 個關鍵因素。
D、僅能寫出無關的因素。
E、無法寫出可能的影響因素。
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學生能力 分析(區 分性教學
設計)
任務二：設計實驗步驟 學生能針對「隔空點蠟燭」
實驗寫出或畫出實驗步 驟。
A、寫出的實驗步驟具有以下項目:操縱變 因的甲乙組、數據化、測量的應變變因 項目、重複性。
B、能具有 3 個項目。
C、能具有 2 個項目。
D、能具有 1 個項目。
E、無法寫出上述項目。
任務三：設計實驗表格 學生能針對「隔空點蠟燭」
實驗設計適用的表格。
A、寫或畫出的實驗表格具有以下項目：實 驗次數、平均、操縱變因、應變變因等 四個項目。
B、能列出上述項目中的 3 個。
C、能列出上述項目中的 2 個。
D、能列出上述項目中的 1 個。
E、無法列出。
任務四：操作實驗 學生操作「隔空點蠟燭」
實驗，儘可能減少實驗誤 差的產生；適時修正實驗 方法。
A、 操作實驗具有以下 4 個項目：能根據實 驗步驟操作；能適時調整修正；能確實 控制不變變因，降低誤差；實驗有重複 性至少 3 次。
B、 能達到上述項目中的 3 個。
C、 能達到上述項目中的 2 個。
D、 能達到上述項目中的 1 個。
E、無法完成實驗。
任務五：分析結果 學生能分析與判斷收集的 實驗數據，討論後提出結 論及合理的科學解釋。
A、 能 記 錄 實 驗 數 據 ， 討 論 後 能 提 出 結 論，並提出合理的科學解釋。
B、 能記錄實驗數據，討論後能提出結論。
C、 能記錄實驗數據，討論後無法提出結 論或提出不合理的結論。
D、能記錄 50%實驗數據，討論後無法提出 結論或提出不合理的結論。
E、無法完整記錄實驗數據，也無法提出結 論。
任務六：成果發表 學生能完整的表達探究的 過程、發現與成果，並理 解同學報告，提出合理的 疑問或意見。
A、 能完整表達研究成果，能提出至少 2 個疑問或意見。
B、 能完整表達研究成果，能提出 1 個疑 問或意見。
C、 能表達 75%以上的研究成果，但無法提 出意見。
D、 能表達 50%研究成果，但無法提出意 見。
E、 無法完整表達，也無法提出意見。
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學習 目標
po -能從「隔空點蠟燭」探究活動中培養觀察與定題的能力。
pe -能從「隔空點蠟燭」探究活動中培養計劃與執行的能力。
pa -能從「隔空點蠟燭」探究活動中培養分析與發現的能力。
pc -能從「隔空點蠟燭」探究活動中討論與傳達的能力。
學習內容 調整
加廣+加深
• 原課本：
以凝固的蠟油在湯匙上的三個位罝，再將湯 匙放到火上加熱，讓學生從操作中得知熱傳導由 高溫處往低溫處的概念，只是操作食譜式的步 驟，無任何探討影響熱傳導的可能因素。
• 調整後：
以「隔空點蠟燭」為研究主題，讓學生提出可 能最具關鍵的數個影響因素，例如：有無白煙、蠟 燭火焰大小、燭芯粗細、蠟燭種類、環境溫度、離 煙距離。
調整策略：
□重組
加深
加廣
□濃縮
□加速
□跨領域 /科目統整教學 主題
□其他：
學習歷程 調整
1.高層次思考+發現式學習
• 原課本：
蠟油實驗沒有探討影響熱傳導的可能因素。
• 調整後：
讓學生從操作「隔空點蠟燭」活動中觀察，
主動提出可能影響成功率的因素。
2.選擇的自由
• 原課本：
指定學生操作蠟油實驗食譜式的步驟。
• 調整後：
學生可以小組討論後，各組可以選擇想要探 討的變因，再自行設計實驗。
3.多樣性的歷程
• 原課本：
學生根據課本已明列的實驗步驟，進行操 作，最後綜合討論。
• 調整後：
(1)由學生設計實驗：
各小組依據自選的題目，撰寫或畫出實驗 步驟。
(2)成果發表與溝通辨證：
各小組上台發表研究成果，教師鼓勵及引 導台下同學提出意見或質疑，讓學生學習溝通 辨證。
調整策略：
高層次思考
□開放式問題
發現式學習
□推理的證據
選擇的自由
□團體式的互動
□彈性的教學進度
多樣性的歷程
□其他：
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學習環境 調整
1.營造社會-情緒的學習環境+規劃有回應的學習環 境
營造學生在團體中發表並與台下同學進行正 向互動情境，雙方學習溝通辨證的態度，包含：發 表者的發表或回應、提問者的提問。
2.有挑戰性的學習環境
「隔空點蠟燭」是類似變魔術的科學實驗，因 此，學生必須從現象中仔細觀察提出影響因素，再 設計與操作實驗，最後提出結論。
調整策略：
□調整物理的學習環境
營造 社會 - 情緒 的 學習 環境
規劃有回應的學習環境
有挑戰性的學習環境
□調查與運用社區資源
□其他：
學習評量 調整
1.呈現多元的實作與作品
(1)各組學生自選題目，因此最後的研究成果會呈現多 元子題的作品。
(2)小組成果發表強調學生完成複雜、高層次的學習成 果，並口頭報告。
(3)科學探究過程中，學生小組合作進行實驗設計及分 析數據，最後提出結論，此歷程學生必須展現規劃 設計、邏輯推理能力及解決問題能力。
調整策略：
□發展合適的評量工具
□訂定區分性的評量標準
呈現多元的實作與作品
□其他：
教學資源 各種蠟燭、點火器、溼抹布。
參考資料
1.陳毓倫（民 96 年）。科學魔法學園-隔空點蠟燭。少年牛頓，30，80-83。
台北市：牛頓開發教科書股份有限公司。
2.蔡木山（民 93 年）。科學小遊戲–隔空點火的蠟燭。科學小芽子電子報 第 4 期 。 取 自 中 華 民 國 九 十 九 年 四 月 三 十 日 ：
http://www.bud.org.tw/epaper/2004-06-01.htm。
教學流程
教學活動流程 學生活動
準備階段
學生觀察現象 (一)課堂準備
準備粗蠟燭、點火器、溼抹布等材料，並請同學按照分 組組別就座，確定小組組員的位置。
(二)引起動機
由老師故意誇飾展現變魔術的手法，操作「隔空點蠟 燭」活動。
發展階段
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【po 觀察與定題】
(一)操作「隔空點蠟燭」活動
1.小組學生嘗試操作「隔空點蠟燭」3 次，紀錄成功的次數。
2.邀請同學分享成功的作法。
3.觀賞「隔空點蠟燭」慢動作的影片，仔細觀察現象。
(二)提出「可能因素」
1.小組討論提出數個能夠成功「隔空點蠟燭」的可能因素，
寫在便利貼上。
2.各組輪流上台分享與說明，老師同時引導，將「可能因素」
進行分類，並針對較不精準的語詞進行修改。
3.引導學生分出最具關鍵的「可能因素」與較無關的「可能 因素」。
4.各組學生討論後，挑選其中一個「可能因素」預計進行實 驗活動。
〜第 1 節結束(觀課)〜
學生操作並觀察現 象。
察覺問題，提出可探 究的題目。
【pe 計劃與執行】
(三)假設與變因
1.教師發下小組工作單，要求小組提出假設，並指出自變項、
應變項與控制變項。
(提問：請問哪些因素可能會影響「隔空點蠟燭」的成功率?
並提出假設、操縱變因、應變變因及保持不變的變因。) 3.小組發表後，老師引導同學提出想法互動。
(四)規劃探究設計
1.請同學依據小組假設，討論並規劃出小組的探究設計。
2.老師各組巡視提示：
要如何操作實驗步驟?
要如何控制自變項(操縱變因)、依變項(應變變因)和控制 變項(不變變因)?
要實驗多少次?
要設計什麼表格來紀錄實驗數據?
【pc 討論與傳達】
(五)發表探究設計
1.小組分享自己小組的探究設計，其他組同學專心聆聽可提 出問題進行討論。
2.老師引導台下學生提出實驗的操作細節。
小組討論撰寫假設，
以及自變項、應變項 及控制變項。
小組發表分享。
小組設計探究活動。
小組發表分享設計的 探究活動。
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例如：要如何控制離煙距離、熄火動作等。
〜第 2 節結束〜
【pe 計劃與執行】
(六)操作實驗
1.老師說明可至講台領取所實驗器材，實驗完成後，分析結 果寫出實驗發現或結論。
2.同學根據自己小組的探究設計領取所有器材。
3.各組進行探究活動。
4.老師到各組巡視，提供需要的協助，但不給正確答案，可 用引導的方式讓學生注意該注意的事項。
5.小組記錄研究結果。
【pa 分析與發現】
(七)分析結論提出討論與結論
1.小組根據結果討論研究發現與結論。
特別在「討論」項目下，小組討論寫出為什麼「隔空點 蠟燭」會成功?
【科學原理】吹熄蠟燭產生的白煙是氣化的燭油，稱為蠟蒸 氣，火源靠近白煙，有了可燃物-蠟蒸氣，因此火一路燒至 燭芯，再度復燃，看起來就類似「隔空點蠟燭」。
【pc 討論與傳達】
(八)發表成果
1.各組發表實驗的結果與結論，台下學生可提問問題互動。
2.檢討分析實驗失敗小組的可能原因，並鼓勵同學提出可能的 改善方案。
〜第 3、4 節結束〜
小組進行探究活動。
小組撰寫探究結果。
小組分析結果。
小組討論「隔空點蠟 燭」的科學原理，並 寫出結論。
小組發表研究成果。
檢討可能的改善方 案。
綜合階段
學生聆聽與做筆記。
(一)老師總結：
1.「隔空點蠟燭」會成功的科學原理：火源有了可燃物白煙 (蠟蒸氣)，所以火在空中點燃了，火再一路傳回到燭芯，
看起來類似「隔空點蠟燭」。
2.影響「隔空點蠟燭」成功因素有：有無白煙、蠟燭火焰大 小、燭芯粗細、蠟燭種類、環境溫度、離煙距離等。
(二)老師進行講評，提出各組的優點。
〜第 5 節結束〜
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附錄
「隔空點蠟燭」工作單
組別: 小組姓名:
【壹、探究過程】
研究目的：________________________________________
一、假設：_____________________________________________________________
二、器材：(文字及畫圖說明皆可)
三、操縱變因：_______________________ 甲： 乙： 丙：
應變變因：測量 _______________________ 單位：_______
不變變因：
四、實驗過程：步驟分項一步一步說明(文字及畫圖說明皆可)
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五、結果：(表格化)
六、研究發現或結論：
由上表的數據可歸納出哪些規則或發現?若無法歸納出規則或發現，說明在歸納時 出現的困難有哪些?
【貳、小組檢討】
一、小組工作分配表
組員 工作內容 能力互評
(1~5 分) (組長)
二、「隔空點蠟燭」探究活動中實驗失敗或產生誤差，檢討原因可能有哪些?
三、整個探究過程中自認最有創意的探究方式是什麼?
