科教年會2018

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科教年會2018發表的海報

學生就是老師的成就

身為一個老師，我一直都知道要檢核老師的教學成效，是要看學生表現的。我不是指他們考試、比賽什麼的這種表現。而是他們的人生表現。我不是指他們拿到多高的社會地位或賺多少錢這種事情，而是他們是不是一個健全的人。簡單的說，我認為國中階段的教育目標，就是讓一個人能順利的成為一個人。

精品咖啡與教育

不知道有沒有二十年了。剛開始喝咖啡的時候，大家說咖啡是很苦的飲料而且傷胃。不要空腹喝，不然會胃痛。但是有咖啡香然後會提神，所以大家還是很喜歡喝。那時候有一次去國父紀念館排隊要聽音樂會，就去旁邊的麥當勞買了一杯冰咖啡喝了。喝完之後，我完全沒辦法站在那邊排隊，因為我開始非常躁動，沒辦法好好站著。於是我開始繞著國父紀念館繞圈圈，好一陣子才穩定下來。

圖片並非當事人咖啡

科學應該教會學生如何懷疑

科學老師的其中一個任務，應該是要教會學生懷疑。然後教會學生，當你懷疑的時候，有什麼好方法可以提出好的問題。

科學老師習慣的一個教學方式，卻剛好會壓制學生學會懷疑。就是「提出解釋」。例如說：

我要證明空氣中的氧氣佔了大氣的五分之一，於是我將燃燒的蠟燭放到裝水的碟子上蓋住後，水被吸上來了1/5，故得證。

我要證明聲音會碰到界面會反射出去，你看我如果將手握成傳聲筒的形狀，聽聽看聲音就變大了，所以聲音就是碰到我的手然後依照反射的規則彈出去。你們都坐在前面，有沒有覺得聲音變大了？有！故得證。

伏打說，電來自於金屬。你看我把銅片和鋅片夾在檢流計上，手一摸，檢流計就動了代表有電流。所以你看電來自於金屬是對的。

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科學閱讀不能只是閱讀理解

閱讀大概是最近這一波教改的顯學之一了。因為閱讀幾乎是每個科目的基礎，不管你學什麼，總是要藉由閱讀吸收資一些資訊吧。在我們希望教導學生提升「自學」能力的時候，當然就希望學生能藉由他們的閱讀能力自學。

在科學課程中，閱讀又應該扮演什麼角色呢？平日因為興趣，閱讀一些科普文章的話，我想就是怎麼舒服怎麼讀，開心愉快最重要，談太多技巧反而是種干擾。我還蠻希望這樣的閱讀可以多多發生在學生的日常生活中的，這邊想談的不是這種閱讀。而是在科學課堂中，閱讀可以扮演什麼角色。

嗯？有什麼不一樣嗎？如果我們談的就是一篇文章的閱讀理解，只要把文章改成科學文章或是課本內容，經由閱讀理解了文章的內容，不就達到目標了嗎？甚至加強一些閱讀技巧，讓閱讀更順利或深入一些就更好了。

經過挑戰的理念才有價值

很多年以前，有個演講是一位年輕人在談教育的問題與自己的理念。我看了之後，覺得他的理念很棒，但因為他的理念僅僅停留在理念階段。或許因為太年輕還沒有機會去實踐，以至於我覺得那篇演講價值就不太高。

當時看了很多TED的演講，常常覺得很棒的原因是那些演講者，並不僅僅是談「理念」而已。他們都是已經真的去實踐了，克服了超多困難之後，好像若無其事的將這些過程告訴大家。演講的重點還是在傳達理念，但是經過實踐的理念，聽起來的價值和強度完全不在同一個水平。

教學的what, why與how

前一陣子被問到，九年一貫改變了什麼？十二年國教又打算改變什麼？ 先說在前面，教育改革是一個連續的過程，並不存在一個終點，也就沒有所謂的成功或失敗。

回想起來，先不說九年一貫嘗試作些什麼。但我覺得這十幾年，科學教育確實產生了許多改變。但最主要很明顯可以看到的是教學方法上的改變。 許多趣味科學實驗被開發出來了，許多科學遊戲甚至魔術進到課程裡面了。出現了超多的課程小技法，非常實用的教具。 其實我剛進職場的那一年，就是九年一貫實施的第一年。我其實有被這些新的教學技法刺激到。 我說的不是九年一貫課綱想要幹嘛喔，我說的是實際上教學現場發生的事情。

素養學習不一定是要解決「生活」問題

與其說素養是要讓學到的東西「運用在生活上」不如說是，讓學習的內容脈絡化。這邊單純是指一些知識部份的學習 很多東西去談「用在自己生活上」是說不通的。太多東西是超多專家在後台就處理掉的東西，不需要每個人都學會。這種東西就是百姓日用而不知。 有些東西也不必要學會了才能用。

圖文完全無關喔，這是鹿港的貓

「基本功」還是「實戰」？

以前練過一陣子太極拳，是比較競技一點的那種，就是會有一些對打的那種。蹲馬步啊，練拳架那些基本練習，都是會了最後在對打的時候可以更厲害一點。 我的老師說，他在找他老師（就我師祖啦）要入門的時候，師祖就說要他先蹲馬步（四平馬，就很高標準的那種馬步就對了）好像是「一炷香」吧，其實就是師祖去抽一根菸，老師要有辦法蹲這麼久的馬步，才有資格開始學拳。 這是他們那個年代的「基本能力」。

教改的目的不是為了減輕學生負擔

教改的目的並不是減輕負擔降低壓力，而是重新思考學習的內容。減少無意義的學習，增加有意義的努力。學習一定有壓力負擔，這世界可沒那麼好混，大部分的人都不應該輕鬆不努力就活的豐裕富足。但我們為什麼不把這些能量用在對的地方？

反應速率探究課程（思考智能＋問題解決）

前幾天共備，把化學反應速率的課程重新思考一次，發現這個單元是非常適合設計有完整探究歷程的知識點。為什麼說很適合呢？這個單元有幾個特點

1.五個影響化學反應速率的變因，在（國中階段）因果關係上都還算直覺。（活性、濃度、接觸面積、溫度、催化劑）

2.課程出現的時間點，在八下的第四單元。這個時間點，學生已經有足夠的化學反應經驗（如果老師有按照課程帶學生進實驗室作實驗的話）。甚至有許多相關的實驗，早已在前幾單元就完成了。所以有些實驗甚至不需要重複作。（因為作過而且直覺）

3.使用的理論，是碰撞學說。粒子觀對這個階段的學生來說，已經是能夠使用和接受的。用粒子觀加上碰撞來解釋影響反應速率的因素時。活性、濃度和接觸面積是很容易處理的。這部份可以作教學之後給學生作練習。

4.活性和催化劑的部分，在因果關係的實驗上是好處理的。用碰撞學說在國中階段則比較困難，在使用理論說明實驗結果這件事情上，可以作為跳躍延伸的挑戰。

所以這個單元是很適合操作一段很完整的探究課程。當然我說的是「單元」適合，時間的調配就不見得有辦法了。所以寫這個意思不是這個單元就該這樣上，實際上執行的時候當然還有很多其他條件要配合，這裡就不囉唆寫這個了。以下是操作大綱。我討論的是國中階段的課程喔，不要來跟我說什麼勻相非勻相，有些0級一級什麼的要考慮。

一、引入情境確立主題：這個階段學生已經累積了許多觀看化學反應的經驗。包括一些沉澱、產生二氧化碳、氫氣；光合作用、呼吸作用；燃燒不同金屬等等。可以問學生：你們覺得哪些反應是比較快速的？哪些反應是你們覺得比較慢的？如果要描述化學反應的快慢，又應該包含哪些內容？如果說要描述一個人跑得快慢，需要距離和時間的話，要描述化學反應的快慢，又需要什麼？

確定了要探討的主題，也確定了這主題要怎麼觀測之後，其實就是確定了「應變變因」的部分。國中這邊不見得要定量實驗，其實定性觀察就行了。

二、提出可能的變因：其實從一到二，就是第一階段的觀察與定題。觀察不見得是進到這單元才有的觀察。而是從上學期化學課到現在，很長時間的觀察。有部份的觀察是回溯自己的經驗，所以就可以依據經驗提出一些合理的變因。大部分的學生應該都能提出像是濃度、活性這些。也應該會有學生說出接觸面積、催化劑這些。可以請他們說明一下，應該也可以讓大部分學生知道那些變因是什麼意思。

三、這部份可能有一些變因，其實是之前就得到結果了。例如濃度越高、接觸面積越大反應速率都越快。如果沒有的話，也可以很快的作一下實驗得到結果。先作濃度和接觸面積就好。

到這邊為止，算是一輪的因果關係測試。也就是從觀察定題、計畫執行。然後得到結果作分析與發現這樣。但這邊的「發現」指的就是因果關係的發現。「濃度越高，反應速率越快」「接觸面積越大，反應速率越快」這樣的因果關係。

四、引進碰撞學說。這部份PhET可以幫上大忙。用這個軟體，可以解說當

A + BC 要變成 AB + C

的話，A一定要跟BC碰撞，而且要夠用力還要撞對地方。

這個理論，不太可能由學生從無到有建立，所以是教師提供適當的模型，學生要作的事情是試著用這個模型解釋他們已經掌握的因果關係。也就是用這碰撞學說去解釋濃度和接觸面積為什麼會影響反應速率。

知道前面為什麼要先作這兩個實驗了嗎？因為這個最好解釋。這邊就會有「推理論證、建立模型」等等的課程可以進來。

五、運用碰撞學說，預測溫度會如何影響反應速率。溫度與反應速率的關係，我覺得也還算直覺。但是在前面的課程中，學生應該是還沒真的作過。如果有補習的知道結果，也不見得（我的經驗是常常無法）能好好做出論述。

這一階段，要做的是運用模型，對一個現象做出假設。模型是已知理論，要運用已知理論去推論未知事件的意思。

六、實際進行實驗。這就用課本最常做的，硫代硫酸鈉和鹽酸反應產生硫沉澱的實驗就行了。這裡又跑一輪「計畫與執行」「分析與發現」。然後就看看實驗結果是否合乎假設。合乎的話，碰撞的理論就再度被強化了。

七、提出挑戰問題，請學生運用碰撞學說解釋活性和催化劑為什麼會影響反應速率。這牽涉到分子位能、動能、活化能這些概念當然要用碰撞的理論來解釋就很困難，所以說是個挑戰問題，可以提供資質好的學生一些挑戰。
這邊的實驗不用重複做了，因為這段課程前面不久就燒過鎂鋅銅比較燃燒劇烈程度；學生在七年級和八上也用過蘿蔔、豬肝和二氧化錳催化過雙氧水分解。

所以這部份可以作一點差異化教學。提供學生兩份學習單，一份是用碰撞學說解釋活性和催化劑，另一份就是比較基本的精熟練習題。讓學生自己去選擇自己想練習的東西。給學生一點時間去完成。

八、時間到了之後，就由想挑戰的學生試著說說看如何用碰撞學說解釋活性和催化劑的影響。然後再由老師簡單解說一下。這部份掛了也無妨，本來就是延伸挑戰的問題。這部份學生只要能了解活性和催化劑會影響反應速率這樣就夠了。運用碰撞學說來解釋，是額外的挑戰喔。


好，整個這樣流程跑下來，真的是很典型的科學探究歷程。當然受限於許多現實的限制，可能沒辦法跑完整。但我覺得這個流程可以當作一個模組，其他單元可以參考使用。有些單元適合跑某些區塊的流程，會視因果關係是否容易進行實驗得到結果以及模型部分有多困難而定。

what to teach and how to teach

再講另一個what and how problem好了。就是what to teach和how to teach。很多老師會努力在處理how to teach的問題，用了很多方法來改變他的教學，這令人敬佩，願意用心在自己教學的老師都值得敬佩。但是同時也應該思考的是what to teach。很多時候老師教久了，就不在思考他的教學內容是否應該調整。有時候改變教學策略是沒有用了，因為教學內容已經不適合環境了。

一千年前的教育系統的必修一定不會和今天的必修一樣的。五十年前的必修，會和現在一樣嗎？

週期表要背嗎？如果這是必修，那麼就來處理如何讓學生背起來的how to teach問題。但如果其實週期表不用背的呢？那教學上一直努力在「如何讓學生把週期表背起來」的各種教具、歌謠、教學技巧，就會變成很怪異的努力。

先確定把週期表背起來，是核心的教學目標之後，再來談how to teach，才比較合理。

不要覺得這些不用談，不要覺得「以前都要背啊」現在就要背。常常問自己「教這個是要幹嘛」並且拼了命的挑戰自己原本的答案，直到自己再也提不出任何問題來挑戰自己為止（好啦我有病）最後留下來的東西，可能就是我們想像中最值得教給學生的東西了。

如果自己沒把握，那就去翻一下課綱吧...

工程師vs科學家

科學家和工程師關心的事情不一樣，不能一概而論。工程師比較關心how問題，怎麼作會有什麼結果這樣；科學家比較關心what問題，就是某個他關心的東西本質到底是什麼。

科學家當然要處理how問題，但那常常是為了解決他的what。工程師當然也要知道what問題，但那常常是為了把他的how問題處理的更好。