Earth Science
科學探實達
－以地科教案為例
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下載教材電子檔 教師 王尊信
中港高中
緣起
一、突破地科實作限制，找出可行主題：
教育部頒訂的十二年國教課綱，明訂「科學 探究與實作」是部定必修，占4學分。「旨在以 實作的過程，針對物質與生命世界培養學生發現 問題、認識問題、問題解決，以及提出結論與表 達溝通之能力」。因此各個學校的自然科老師，
莫不努力學習熟悉探究與實作的教學。
自然科4科中，地球科學的實作受限於探討 的場域太大（例如：海洋實作對山邊的學校而 言，幾乎是不可能）、學校設備不足（例如：
天文實作受限學校未必配備有天文望遠鏡的器 材），施行有一定的困難度，叫好又叫座的教案 則更難得。因此，我把最近幾個可行的地科探究 與實作的主題列出來（如圖一），提供給有興趣 的老師參考。
二、課程的命名與設計：
我在中港高中試行的高一多元選修「地科探
班級人數達到三十人，常常呈現滿班的狀態。會 命名為「科學探實達」是因為十二年國教課綱 明訂「以探究教學法，實作評量，進行表達分 享」。既然以表達與分享呼應總綱的「自發、互 動、共好」精神，所以我覺得探究與實作要加上
「達」才會完整，所以用在地科，就變成「地科 圖一
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十二年國教課綱，預定在108學年度實施，
目前全國各高中發展探究課程的腳步不一。以臺 北市與高雄市而言，許多學校（如麗山高中、成 功高中、前鎮高中…等）發展特色課程有相當多 的實務經驗，已經邁入最高階的統整課程、協同 教師、完整4學分的課程，這些學校有許多探究 與實作的教學實例可以參考。但是以協同教學而 言，必須透過共同備課、觀課與議課機制，各校 軟硬體環境未必能配合。所以筆者懷抱野人獻曝 的精神，以此單一課程、單一教師、18節的課程 模組設計，提供各方先進參考，有不足或錯謬之 處，尚請不吝指教。
圖二
課前準備
一、教學進度表：
在課程設計的準備，十八週課程進度分配 表、PPT、評分（量）策略（grading policy）、
學習單設計，這些都是必須事先準備好的教材與 教法。「不要等到完全準備好才開始，但也不要 完全沒準備就開始」，利用滾動式的修正，選擇 自己與校內既有的教學優勢與資源，這樣才能在 穩定中求成長發展，不至於變成壓力過大的負 荷。
「地科探實達」主要分成四個部分：1課程 大綱介紹與評分標準、2探實示範、3專題製作 與4發表與分享。
在非傳統講述法的特色課程、無紙筆測驗的 開放性探究課程，第一節課建議要講清楚評分 標準，以地科探實達課程為例：課堂出席態度占 30%、期末報告占40%、facebook參與占30%。
第2部分的探究與實作示範，是因為學生與 老師都太習慣傳統講述教學法，因此需要先熟悉 一下探究與實作有什麼「心法」，比如說：探究 的過程當中，如何從失敗中汲取寶貴的經驗是很 重要的，這樣的經驗比答案本身更具有意義。另 外，「如何設計實驗」是課程裡最困難的部分，
實驗失敗往往也是學生卡關的地方，如何拔尖扶 弱，善用有限的時間是課程成敗的關鍵之一。
既然名之為「地科探實達」，表示表達力也 是相當重要的。各校學生、各屆學生各不相同，
有的活潑能言善道、有的安靜不輕易表示意見。
因此，利用六週的時間，給各組分組討論自己要 報告的題目，從合作中完成任務，也是課程中要 多花心思的地方。
最後，發表與分享，要教導學生用善意的眼 睛來看彼此的作品，學習別人的成果報告與巧 思；另一方面，也要教導學生如何侃侃而談、態 度從容而不玻璃心，用科學論述為自己的觀點答 辯。這些都是平常講述教學比較難以達致的高階 教育目標，透過探究與實作實踐這些高階目標，
是本課程的核心價值。
圖三
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科學探究 MIT - 地科
教學進度表
週次 課程名稱 上課內容 發展活動 評量標準 1 課程簡介 簡介課程由
來
利用影片引起 動機
簡介評分標 準
2∼3
引導探究 1、2
探究如何探 究
引導討論：
請利用網路查 詢，什麼是探 究教學法？
完成探究方 法的學習單
4∼5
引導實作 1、2
如何實作 引導討論：
科學實驗的步 驟
完成實作的 課程參與
6∼7 引導探究 3、4
發現問題、
形成假說
表揚上次探究 表現優秀組別
Facebook社 團討論 8∼9 引導實作
3、4
設計實驗、
論證建模
表揚上次實作 表現優秀組別
Facebook社 團討論 10
空白週/ 進度調整
此部分對於 新課程非常 必要
自由進度 自由進度
11∼16
專題製作 前10分鐘引 導專題製作 的進度、後 巡視各組給 予必要協助 與討論
表揚進度達標 的組別，鼓勵 進度落後的組 別
專心討論、
並完成小組 長分配工作
17∼18
發表 共分6組，
每組10∼15 分鐘
以媒體報導，
鼓勵學生勇於 發表
報告是否符 合探究與實 作的精神
二、運用其他資源：
好的教案，要能夠容易複製再用，在課程執 行的過程中，課堂實踐的紀錄是一項讓老師頗 耗心思的事。經過幾輪測試，開課前，我會使用 Facebook的社團，讓學生用PO臉書的習慣，來 記錄自己的學習歷程。搭配小組合作加分（小組 成員會很樂意提供自己組員wifi功能），讓老師 有更多時間可以幫助還沒找到題目的小組，不必 忙著拍照上傳。經過三輪課程的測試，以中港的 學生而言，這樣的方法還蠻有效的。但是建議老 師在實施的時候，可以因應各校的軟硬體設施而 做些微調整。
圖四
簡易教案與 PPT
一、簡易教案：
1. 開課資訊：
學年 104-2、105、106
科目名稱 物聯探實達（舊名：中港探 實達、地科探實達）
開設年級／學分 高一／1學分
師資來源 內聘
選修方式 跑班上課
使用教材 自編教材
2. 共通教案：
時間軸 教學活動
0：00∼5：00
（5 min）
- 準備活動
0-1 教室借用登記，各組點名 0-2 上週進度回顧
5：00∼15：00
（10 min）
1 發展活動 1-1 引起動機 1-2 講解本週任務 15：00∼45：00
（30 min）
2 實作活動
2-1 根據進度進行討論或實作 2-2 巡視各組給予必要的協助 45：00∼50：00
（5 min）
3 總結活動 3-1 恢復場地 3-2 交代作業
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課程目標與研究主軸
一、探究與實作課程的層次：
筆者在物理搜查線第17期「物理特色課程之 策略與實作」一文中，曾經提出：一個好的特色 課程設計，至少應該包含以下四個層次：
1 上手容易：老師不需繁複準備、學生不需繁 複準備。
2 容易複製：不需特殊器材、不需特殊技能。
3 高階教育：能達致合作學習、表達分享等。
4 叫好又叫座：內容具有一定深度、可實地操 作。
本課程以這四個層次為目標，希望能讓老師 好教、教好；學生好學、學好。
圖六
二、5E探究與探究的四層次：
目前探究教學法的種類很多，其中以5E探 究（Bybee and Landes，1988）為主流，所謂 5E就是參與（Engage）→探索（Explore）→
解釋（Explain）→精緻化（Elaborate）→評量
（Evaluate）。
而 在 探 究 的 歷 程 中 有 四 個 層 次 （B e l l , Smetana, and Binns，2005）：驗證性探 究 （Confirmation inquiry）→結構性探究
（Structured inquiry）→引導性探究（Guided inquiry）→開放性探究（Open inquiry）。
在本課程中，以5E探究為主軸，並考量中 港學生為社區高中PR值大約50∼70的中等程 度，探究教學法的舊有經驗也不是很多，所以採 用結構性探究與引導性探究。
形成性評量
以下p7∼8提供一組學生的期末報告供參 考。因為中港高中位在梧棲的海邊，鄰近亞洲 最大的火力發電廠─臺中火力發電廠，所以常 常可以看到PM2.5超標的紫爆新聞。這一組學生 想探究PM2.5是由本土汙染源（臺中火力發電廠 或中龍鋼鐵公司）或境外汙染源（中國的髒空氣 藉由大陸高壓傳到臺中）所造成？因此，利用下 載中央氣象局的天氣圖，對比環保署查PM2.5指 數，再實際拍攝中港與臺中火力發電廠的照片，
便可得到推論：並不是每次的霧霾PM2.5紫爆，
都是由臺中火力發電廠所造成的。
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圖七
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結語
一、探究教學的幾個心法：
1 形成性評量：探究重視的是過程，而不只是 結果。
2 容錯的失敗學（learn from failure）：探究 過程容許失敗，但是不鼓勵盲目的trial and error，要找出嘗試背後的科學原理。
3 可以問方法，不能問答案：探究教學，老師 一定要忍住，不能因為沒有時間而直接告訴 學生答案。當時間不夠的時候，寧可下次重 來，也不能草草結束。
4 理性思辨（辯）：探究所得到的結論不可以 過度解釋，要禁得起批判與檢驗。對於別人 提出質疑的觀點，能夠有論述的能力。
二、傳授學生的實作心法：
1 用自己的拳頭，打別人的肚子：滾動式修 正 ， 善 用 舊 有 的 資 源 ， 別 貪 多 、 貪 新 、 貪 快。
2 減廢減量碳足跡：多用手邊的資源回收當材 料，做出來的成品會有驚喜，而且基於環保 愛地球的概念，實驗器材要盡可能減廢、減 量，減少碳足跡。
3 台上十分鐘，台下十年功：平常多看、多 聽、多想，或請學長姐來示範，自然可以累 積靈感。
4 別接天上掉下來的刀子，除非你有練過：太 炫麗的教學方法，必定有不為人知的苦工，
沒試過，最好不要貿然嘗試。
三、利用Facebook的社團：
可以輕鬆收集課堂紀錄、與學生互動、交代 作業，是很好用的技巧。例如：在專題製作的階
圖八
四、探究教學法搭配實作評量，有一 定的困難度：
尤其大考中心宣布「科學探究與實作」將納 入學測的範圍，可能以填充題或非選擇題的形式 命題。這樣的考招連動為108學年的實施增添許 多不確定性。然而，老師教好，學生才有可能學 清楚，冷靜反思，這一輪的教學可能還有許多可 改進的地方。然而，不經一事，不長一智，透過 滾動式的修正，能讓科學探究與實作的輪廓越來 越清晰，相信在下一輪的實施有更進步的可能。
謝詞
● 感謝科技部高瞻計畫辦公室經費支持，「物聯 網裝置對話互動科學實驗課堂實踐」，中港高 中，MOST 106-2514-S-791-001； MOST 106- 2514-S-791-002，臺中教育大學王讚彬教授、
靜宜大學王孝熙教授、劉國有教授指導。
● 感謝中港高中「臺灣大道」特色課程研發之 大、小評量，彰化師大林國楨教授指導。
● 感謝彰化師大師培中心劉世雄教授指導，
「物聯探實達教學實務研究」，收錄於五南 出版社專書，ISBN 9789571194752。
● 感謝屏東女中（2017.11.2）、彰化師大理學 院 洪 連 輝 院 長 （2017全國自然領域探究與 實作研討會暨教學工作坊，2017.7.21）、
龍騰講堂（2017.3.25）、中港教師讀書會
（2017.3.20）邀請，分享探究與實作教案與 教學實務心得。
