奈米科技融入九年一貫課程之領域主題規劃

奈米科技融入九年一貫課程之領域主題規劃

潘文福 國立花蓮師範學院初等教育學系助理教授 壹、前言 奈米科技是世界各主要先進國家努力發展的產業，也是我國的國家發 展重點計劃，為了增進全民對奈米科技的瞭解，的確有必要在九年一貫課 程中，將奈米的相關概念融入於教學活動裡面。基於上述的理由，本文的 主要目的在於介紹幾種可將奈米科技主題融入學習領域的活動設計，所規 劃的活動設計內容依「單元名稱」、「活動內容與說明」…等七個項目說 明，共設計「小水滴大學問」、「驚異大奇航」…等七個單元，以供教師 應用於實際教學之參考。 貳、何謂奈米科技？ 說到奈米科技，很多人都會很迷惑。到底奈米科技是什麼？奈米英文 是nanometer，是長度的單位，數學符號為nm，而字首nano在希臘文原文是 「侏儒」的意思。要解釋奈米，得先解釋奈米這兩個字，奈米是長度的單 位，它代表的是十億分之一米，或者也可以說是三四個原子所串起來的長 度（馬遠榮，2003）。而奈米科技就是把奈米尺度的材料應用到各種科技 產業的技術。物體在奈米尺度下的物理性質和一般物體的物理性質截然不 同，一旦物體小到一奈米至一百奈米的範圍便會有許多新的特性和現象， 譬如：蓮花花瓣表面的奈米結構使它能出污泥而不染、金的顆粒在五奈米 的時候熔點大幅下降等。 微電子技術在二十世紀末為世界帶來產業革命，使世界在短短三、四 十年間之進步，超越過去幾千年，而二十一世紀的科技發展將更趨向於輕 薄短小的方向發展。奈米科學與技術在過去十年來，已有相當突破性的研 究成果，這些研究發展涉及物理、化學、材料、化工、電機、光電與機械 等相關領域，因此，跨領域之奈米專業人才的培育，成為我國發展奈米產 業的重要課題。

參、政府對奈米科技的投入 目前世界各國也都相繼察覺到奈米科技的重要性，而紛紛投入大量的 資金欲往此一領域發展，如：美國、歐盟、日本…都已投入多年的時間及 逐年增加的資金，而台灣雖然已有察覺到此重要性，但由於投入的時間稍 短，而且人才、資金也不能與外國相比，所以目前的技術仍無法與外國相 抗衡。有鑑於此，行政院將奈米科技列為2008年國家發展重點計畫，並斥 資160億成立工研院奈米中心，成立「產業奈米技術應用促進會」服務產業 界。 工研院除在院內推動跨所、中心的整合研發外，也積極結合中科院等 研發機構，成立「法人研發機構聯盟」，以期發揮眾志成城的功效。預計 到2005年的三年內，即可帶動台灣傳統產業約700億元以上的產值；另外， 對纖維紡織品的影響產值可超過150億元，奈米金屬製品的產值，則可超過 50億元（李珣瑛，2003）。由前述可知，政府正積極結合產官學界致力於 奈米產業的研發。 肆、奈米科技與生活息息相關 前些日子SARS傳染病蔓延，影響範圍遍及全球四大洲，台灣衛生醫療 體系都進入緊急戒備狀態，民眾也在這股風暴下人人自危。各種防護措施 紛紛出爐，高頻率的消毒作業、減少出入公共場所、勤加洗手、隨身口罩 等，卻不能使民眾降低恐懼（黃曼瑩，2003）。一般口罩是以過濾方式阻隔 病菌，但一般口罩的孔隙約在一微米(1000nm)左右，SARS病毒僅有60nm， 病毒過於微小，無法完全過濾；活性碳口罩以吸附方式讓病毒附著於活性 碳上，但仍難免漏網，至於光觸媒口罩表面佈滿比病毒還小數十倍（2nm） 的奈米級光觸媒，因此其防禦的效果是可行且有效的。 奈米這個名詞已經常出現在我們生活四周，尤其在電視的廣告中經常 提及奈米產品，如：「奈米化妝品」即為實例，如果把操場比喻成臉，一 般的防曬乳就像一顆顆拳頭大的石頭，一定有許多空隙，透過奈米科技， 防曬乳就像沙子，可以完全阻隔紫外線（陳志豪，2003）；同理而言，藥 物若透過奈米科技，做成更細的粉粒，將更好吸收；甚至未來可用奈米技 術將抗癌藥物化為極小的顆粒，加上電磁，服用後只要用磁鐵放在癌細胞 部位，藥物就不會擴散，造成對人體的傷害。

從上述許多實例中可以發現，奈米與我們的生活可說是息息相關，因 此，教育民眾，讓民眾對奈米科技產業具有基本的認識，乃成為當務之急。 伍、奈米科技主題融入九年一貫課程的活動規劃 國民教育階段的學校教育是推廣國民對奈米科技認識的最佳場所，學 校可透過課程規劃來達成此一目標。然而就具體實施層面上而言，教學活 動設計是針對教學的目標與學習者的特性，進行一系列分析、規劃、執行 與評估的過程(李宗薇，民82)，透過活動設計的安排，可協助教師周詳考慮 教學目標、過程、方法、材料及評量等有關事項，而使教學成效提高 (Gagne, 1985)。學習雖然也可以是偶發的，未必需要透過教師的安排，但是教學是 啟發學習潛能的方法，關於本文所提之奈米科技的教學活動，當然最好也 要作事先的規劃。 九年一貫課程總綱綱要一開始即強調以學生為主體，以生活經驗為重 心，培養國民基本能力為目標的課程，為培養國民具備的基本能力，九年 一貫課程中提供「語文」、「健康與體育」、「社會」、「藝術與人文」、「數學」、 「自然與生活科技」及「綜合活動」等七大學習領域（教育部，2000）。為 培養學生對奈米科技的觀察、邏輯思考、想像、創造的能力，教師在教學 規劃方面，可依據分段能力指標之循序漸進原則，來選擇與安排教學活動。 奈米科技既然是未來舉世矚目的尖端科技，因此在培養此方面人才或 推動全民對它的基本認識方面，實有必要在九年一貫課程當中加以融合； 對於奈米科技的介紹，可就其概念難易程度，分佈融入在各個學習階段中， 依學生的認知發展做有層次的安排，以設計適性合理的活動。 綜而言之，關於教師在奈米科技主題的教學，筆者建議教師在奈米科 技主題的教學實施上，可透過以下幾項重點來規劃：1.以奈米科技為主題， 儘可能以主題融入七大學習領域方式做各類的統整規劃；2.教師可適性調 整教材媒體與教學法的應用，依學童心智發展循序設計，以提升學習者學 習興趣，適應學生個別差異，促進學習成效為準則；3.教學資源的運用可 以多元化採用，例如：社區資源、網路資訊、校園植物環境等，而不僅限 教科書及實驗教室。 筆者實際就奈米科技主題融入九年一貫課程領域的規劃活動作為設計 範例，以「單元活動名稱」、「活動主要內容」、「可融入的學習領域」、「教

材媒體與教學法」、「適用年級學生」、「時間規劃」、「評量重點」等七個設 計項目為規劃主軸，介紹該主題融入九年一貫課程學習領域之活動於下表 一。 表一 奈米科技主題融入九年一貫學習領域之活動設計 單元 名稱 活動內容與說明 融入 領域 教材 教法 適用 學生 時間 規劃 評量 重點 一、小 水滴大 學問 1.由兩種葉子（芋葉V.S姑婆芋 葉）上的水滴現象中比較差異； 2.發現芋葉不沾水，進而討論自 然界許多物體的不沾水現象。 自 然 與 生 活 科 技 1.兩種葉子 2.操作辨別 3.討論歸納 4.有獎徵答 3-9 年 級 2-3 節 1.認識不沾水 現象（認知） 2.能實物操 作（技能） 二、蓮 ∣ 出 污泥而 不 染？！ 1.由蓮葉表面之不沾水現象為引 起動機； 2.說明「出污泥而不染」的典故 由來； 3.最後對北宋周敦頤之作品「愛 蓮說」加以賞析。 語 文 1.蓮葉圖 2.解說教法 3.「愛蓮說」古 文字詞大意講 解 4. 賞析閱讀心 得發表 7-9 年 級 2-3 節 1.認識不沾水 現象和古文作 者、出處、語 詞（認知） 2.賞析古文 意境（情意） 三、驚 異大奇 航 1.影片欣賞：「驚異大奇航」或「親 愛的，我把你變小了！」； 2.情節說明與微世界討論； 3.提問題激發創造力發表。 藝 術 與 人 文 1.欣賞教學 2.創思表 達； 3.影片。 1-9 年 級 2-3 節 1.從片中激 發想像力來 參與討論 （情意） 四、貓 捉老鼠 1.分組遊戲，分別扮演貓或鼠 2.由角色扮演體會較大的身體 （貓）無法進入小空間（鼠洞） 3.解說增強學生對大物體（貓） 與小洞（鼠洞）的關係認識。 健 康 與 體 育 1.遊戲法 2.角色扮演 3.體能活動 4.合作學習 1-4 年 級 1 節 1.理解「貓」 無法鑽進「鼠 洞」，舉一反 三； 2.團隊合作 （技能）。 五、大 小有關 係 1.由實物操作認識長度單位名稱 和比較大小（103 m→100m→ 10-3 m→10-6 m→10-9 m） 2.引導說明由於分子太小，可以 用微米（10-6 m）或奈米（10-9 m）單位來表示。 數 學 1.布尺。 2.公尺（米） 和 公 釐 （ 毫 米 ） 兼 具 的 比例圖。 3.解說教學 5-9 年 級 2 節 1.單位大小 概念（認 知）； 2. 實 作 測 量 （技能）。 （續下頁）

表一 奈米科技主題融入九年一貫學習領域之活動設計（續） 六、奈 米大蒐 查 1.由Sars流行時熱門的「奈米口 罩」導入說明奈米科技。 2.以「奈米」為主要關鍵查詢字， 上網查詢「奈米科技產品在生活 中應用的實例」。 3.發表查詢結果，歸納各種優點 特色，增進學生對奈米科技應用 的認識。 綜 合 活 動 1.奈米口罩 2. 查詢技巧說 明 3.電腦教室 4.發表觀摩 3-9 年 級 2 節 1. 上 網 檢 索 技 巧 （ 技 能）； 2. 了解奈米科 技在生活的應 用（認知）。 七、校 外教學 參觀 1.以學校所在地區為出發，就近 安排「科工館」、「科博館」或「工 研院」等提供奈米科技展示的參 觀點。 2.老師事先規劃了解後，設計成 學習單引導學生參觀學習。 社 會 1. 科工館、科 博館或工研院 等機構。 2. 粒子發現科 學史資料。 3.學習單。 3-9 年 級 半 天 或 1 天 1. 認識粒子微 小 世 界 （ 認 知）； 2. 從發現粒子 的 歷 史 中 激 發 學 生 對 科 學 研 究 的 興 趣。 陸、打出奈米一片天—台灣加油 早在 1959 年科學先趨費曼博士就已經預測到微小世界仍有許多發展 的空間，他在美國加州理工學院發表演講提到（馬遠榮，2003），如果人類 可以製造一種機器來複製更小的機器，如此下去便可以逐步縮小儀器以致 最後就可以實現按照人類意志來排列重組的原子，如此將可以對人類的科 技和生活創造新的奇蹟。 奈米科技應用的層面相當廣，在你我的生活中經常會有許多奈米科技 產品不斷推陳出新，不管是生技醫療、環保工業、機電原件、國防安全， 或在汽車、航太方面，都有極大的發展潛力，奈米世代已經悄悄地來臨了， 各國都紛紛磨拳擦掌準備在這場科學競賽中取得先機。我們常提及知識經 濟的重要，從各種觀點來看，奈米科技產業是知識經濟的最佳典範，因為 奈米科技產業是高度技術密集的產業，需要大量擁有奈米科技知識的工作 者。 因此，要提昇台灣奈米科技產業的競爭力，需要全民一起投入，而藉 由國民教育的推展，是激發全民參與的良方，筆者於日前從各種九年一貫 課程之審定本教科書當中，發現各版本鮮少將奈米科技的議題專門在自然

與 科 技 領 域 中 作 有 系 統 的 編 排 介 紹 ， 更 無 關 於 融 入 各 學 習 領 域 的 活 動 規 劃，因而在此一方面呼籲審定本出版商能將奈米科技的主題，參照九年一 貫分段能力指標，作一系列的編排設計，以加強國人未來研發或應用奈米 科技產品的參與意願；另一方面，筆者也概略地規劃各種可融合於各學習 領域的奈米相關活動主題，就教於教育界夥伴先進，拋磚引玉，提供老師 們對奈米科技此一議題的討論與思考空間，並衷心企盼老師們能多多在教 學的適當時機中，融入奈米科技的相關議題，讓學生從小時後起，即了解 奈米的概念，並在生活中應用奈米產品，甚至於未來能為奈米產業來打拼， 使台灣能在奈米研發領域找到屬於自己的一片天。 參考文獻 李宗薇 (1993)：師院「社會科教學研究」課程應用教學設計之實驗研究。 台北：師大書苑。 馬遠榮（2002）：廿一世紀經濟新希望──超越想像的奈米科技。科學知識， 55，56-67。 馬遠榮（2003）：奈米科技。台北：商周出版。 教育部（2000 年 9 月 30 日）：國民中小學九年一貫課程暫行綱要。教育部， 國字第 89122368 號令公佈。 陳志豪（2003 年 4 月 5 日）：神奇奈米…衣服防水、不會髒。聯合報，B3 版。 黃曼瑩（2003 年 4 月 9 日）。一罩難求，奈米光觸媒口罩抗菌效果逾 9 成 9 。 [線上資料]。取自 http://www.ettoday.com/2003/04/09/91-1437443.htm。 李珣瑛（2003 年 4 月 10 日）：我傳產業奈米產值 五年後達 3,000 億。經濟 日報，10 版。

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