新竹市自然與生活科技輔導(dǎo)增能研習(xí)-新竹縣教育研究發(fā)展暨網(wǎng)路中心

1、寶山國中自然與生活科技輔導(dǎo)增能研習(xí),主講人 楊文宗老師學(xué)歷：交通大學(xué)教育研究所碩士經(jīng)歷：新竹市立三民國中學(xué)務(wù)主任 新竹市國中奧林匹亞科學(xué)競賽策劃人 新竹縣校際聯(lián)盟趣味科學(xué)競賽負(fù)責(zé)人,為何要重視科學(xué)探究(1),資訊爆炸的時代，教育的目的需培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來生活的能力 (一)創(chuàng)造力 (二)問題解決能力 (三)思考能力 (四)溝通協(xié)商能力科學(xué)探究能激發(fā)學(xué)生上述多面向的能力,為何要重

2、視科學(xué)探究(2),PISA科學(xué)素養(yǎng)與能力(A)科學(xué)素養(yǎng)包含科學(xué)知識、科學(xué)能力與科 學(xué)態(tài)度三個面向(B)科學(xué)能力主要包含： 科學(xué)舉證能力(Use scientific evidences) 形成科學(xué)議題能力(Identify science issues) 解釋科學(xué)現(xiàn)象能力(Explain phenomena scientifically),為何要重視科學(xué)探究(3),臺灣參加PISA測驗(yàn)結(jié)果

3、(A)2006 科學(xué)第四，形成科學(xué)議題的能力第七。 (B)2009 科學(xué)第十二，形成科學(xué)議題的能力第十七名。如何提升學(xué)生PISA科學(xué)能力研究甚少 (A)鷹架式的網(wǎng)路形成科學(xué)議題可以增進(jìn)國小學(xué)生 形成科學(xué)議題的能力(陳梅香, 2011)。 (B)直接鷹架式比問答鷹架式之形成科學(xué)議題網(wǎng)路課程對國中形成科學(xué)議題能力上有較佳的表現(xiàn) (翁曉嵐, 2011)。,對探究的謬誤(Llewellyn, 200

4、2),「動手」活動就是進(jìn)行探究探究是欠缺組織和凌亂的探究是向?qū)W生提出很多問題在進(jìn)行探究時，教師必須裝備自己來解答所有學(xué)生的提問沒有為探究而設(shè)的評估方法探究是教育的最新“潮流“探究適合高水平學(xué)生，不合於較低學(xué)習(xí)能力的學(xué)生,不進(jìn)行探究教學(xué)的原因,勞神費(fèi)時進(jìn)度緩慢參考的資料多是程度艱深風(fēng)險高，沒有保證有好成績需不斷跟進(jìn)學(xué)生的進(jìn)度學(xué)生在學(xué)習(xí)方面尚未成熟與既有的教學(xué)習(xí)慣不同難以配合課文的連續(xù)性對探究感到不安昂貴,教師

5、對探究的質(zhì)疑,探究是否過於理想化的方法(即理論多於實(shí)際)﹖實(shí)行「探究教學(xué)」是否可帶出較佳的學(xué)習(xí)效果﹖教師應(yīng)作什麼準(zhǔn)備以實(shí)行探究教學(xué)﹖進(jìn)行探究教學(xué)時，教師先要克服什麼障礙﹖教師實(shí)行探究教學(xué)時，要面對什麼困境﹖,教師所認(rèn)知的探究教學(xué)為何？,,教師所認(rèn)知的探究教學(xué),探究教學(xué)即為實(shí)驗(yàn)教學(xué)。探究教學(xué)即按照實(shí)驗(yàn)課本內(nèi)容與步驟進(jìn)行的食譜式教學(xué)。一定要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行、是驗(yàn)證課本內(nèi)容。非常耗時。學(xué)生是被動的學(xué)習(xí)者，依指示照本宣科， 教師

6、是知識的主導(dǎo)者，提供器材，實(shí)驗(yàn)技 巧以及相關(guān)的知識。,科學(xué)探究教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的差別,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)活動 (1)提供科學(xué)過程技巧的演練 (2)僅止於實(shí)驗(yàn)室中的活動 (3)教師提供實(shí)驗(yàn)題目 (4)教師提供固定的實(shí)驗(yàn)器材 (5)實(shí)驗(yàn)流程按特定步驟而行 (6)實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄有一定的格式 (7)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證課本的理論 (8)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證課本的理論,科學(xué)探究涵義與重要性(1),科學(xué)即是探究(science as inqu

7、iry)，科學(xué)探究的研究強(qiáng)調(diào)依據(jù)學(xué)習(xí)者的先前知識與經(jīng)驗(yàn)，提出可行的問題，並引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查活動以回答問題 。 (National Research Council, NRC, 1996) 學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)不只是學(xué)習(xí)知識而已，同時也應(yīng)學(xué)習(xí)過程或方法。 Dewey(1910)應(yīng)鼓勵學(xué)生藉著一些探究科學(xué)的活動來發(fā)展直觀(intuitive)和分析(analytic)的技巧。 Bruner(1960),科學(xué)探究涵義

8、與重要性(2),「科學(xué)探究」是一種發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的循環(huán)過程，而非僅是提出假說、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、形成結(jié)論而已。 洪振芳、賴羿蓉（1997）學(xué)生在進(jìn)行探究活動時，過程技巧方面著重於培養(yǎng)學(xué)生觀察、推理、結(jié)論等技巧，表示在探究的過程中學(xué)生能運(yùn)用認(rèn)知思考策略主動建構(gòu)知識。 Lederman(2000)學(xué)生在探究活動中會基於自己的先備知識提出的探究問題，採用多元的管道收集資料，發(fā)揮其創(chuàng)造力、問題解決能力以及展現(xiàn)其對資料與數(shù)據(jù)的理解

9、。 (Bybee et al.,2006),期盼學(xué)生在科學(xué)探究上達(dá)成(1),A.具體從事科學(xué)探究的必要能力6-8年級 1.有能力找出探究的問題 2.有設(shè)計(jì)與執(zhí)行科學(xué)的探究活動 3.能利用合宜的工具以及技術(shù)來收集、分析以 及詮釋資料 4.能使用所收集到的證據(jù)來描述、解釋、預(yù)測 和建立模型 5.能利用邏輯思考與批判思考將證據(jù)與解釋連結(jié),期盼學(xué)生在科學(xué)探究上達(dá)成(2),9-12年級 1.學(xué)生能確

10、認(rèn)探究問題以及具備科學(xué)概念以便引 導(dǎo)科學(xué)探究的進(jìn)行。 2.學(xué)生能設(shè)計(jì)與執(zhí)行科學(xué)探究 3.學(xué)生能利用科技和數(shù)學(xué)來提升其探究和溝通。 4.學(xué)生能利用邏輯與實(shí)驗(yàn)證據(jù)來形成和修改其科 學(xué)的解釋和科學(xué)模型。 5.學(xué)生能確認(rèn)和分析替代性的解釋和模型。 6.學(xué)生能溝通或提出其科學(xué)論證的立場。,期盼學(xué)生在科學(xué)探究上達(dá)成(3),B.瞭解科學(xué)探究的真意6-8年級 1.不同的問題應(yīng)採用不同的探究方式 2.現(xiàn)今的科學(xué)知識與理解主

11、導(dǎo)科學(xué)探究 的方向 3.數(shù)學(xué)在科學(xué)探究過程中扮演重要角色 4.在探究上使用科技有助於科學(xué)探究的 精確度,科學(xué)探究中學(xué)生的學(xué)習(xí)面貌,探究活動中學(xué)生會採用多元的管道收集資料，發(fā)揮其創(chuàng)造力、問題解決能力以及展現(xiàn)其對資料與數(shù)據(jù)的理解。學(xué)生在探究的活動中能運(yùn)用認(rèn)知思考策略。學(xué)生學(xué)會主動建構(gòu)知識。學(xué)生運(yùn)用社會磋商的方式使其發(fā)現(xiàn)被公眾認(rèn)可。學(xué)生操練各種高階思考能力 觀察、推理、反省、分析、批判、歸納、創(chuàng) 造,

12、科學(xué)探究的實(shí)施方式,活動場域不限制在實(shí)驗(yàn)室研究題目可由學(xué)生發(fā)覺或教師提供探究流程與記錄過程具彈性與創(chuàng)意探究的結(jié)論乃創(chuàng)造新知識,探究教學(xué),AAAS（1993)、NRC（1996, 2000）以及我國九年一貫課程總綱（教育部, 2000）均強(qiáng)調(diào)在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或是教學(xué)時，應(yīng)包含以探究為主的教學(xué)策略。九年一貫「自然與生活科技學(xué)習(xí)領(lǐng)域」課程綱要的『分段能力指標(biāo)』更明確揭示「經(jīng)由科學(xué)性的探究活動，自然科學(xué)的學(xué)習(xí)使學(xué)生獲得相關(guān)的知識與技能」。

13、,探究教學(xué)基本特色,以「探究」進(jìn)行教學(xué)有下列五個基本特色(NRC,2000)： (1)學(xué)習(xí)者被科學(xué)性的問題吸引 (2)學(xué)習(xí)者提出證據(jù)回應(yīng)問題 (3)學(xué)習(xí)者從證據(jù)中系統(tǒng)化的闡述出解釋 (4)學(xué)習(xí)者將解釋和科學(xué)知識之間做連結(jié) (5)學(xué)習(xí)者透過溝通來判斷證明他們所提 出的解釋。,探究教學(xué)方式(1),Karplus和Their (1967)提出可以循環(huán)進(jìn)行(Science Curriculum Imp

14、rovement Study [SCIS])三個教學(xué)階段：探索、概念引介與概念運(yùn)用的學(xué)習(xí)環(huán)。Lawson、Abraham與Renner (1989)則提出探索、名詞引介、概念應(yīng)用的三階段學(xué)習(xí)環(huán)。Bybee和Landes (1988)提出具有建構(gòu)主義特性的5E學(xué)習(xí)環(huán)教學(xué)模式。,探究教學(xué)方式(2),Colbrun（2000）以探究為基礎(chǔ)的教學(xué)，將科學(xué)探究活動分成四類：(1)食譜式探究(Recipes inquiry)：教師提供實(shí)驗(yàn)的問

15、題、器材、步驟及結(jié)果(2)結(jié)構(gòu)式探究(Structured inquiry)：教師提供實(shí)驗(yàn)的問題、器材及步驟，但不提供實(shí)驗(yàn)結(jié)果(3)引導(dǎo)式探究(guided inquiry)：教師提供實(shí)驗(yàn)的問題與器材，學(xué)生需自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找出實(shí)驗(yàn)結(jié)果(4)開放式探究(open inquiry)：教師不提供實(shí)驗(yàn)的問題、器材、步驟及結(jié)果，學(xué)生需自行提出問題，進(jìn)行探究出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,探究教學(xué)方式(3),課室中進(jìn)行探究教學(xué)法(Inquiry Teaching

16、 Method)可分為下列幾種：(1)發(fā)現(xiàn)式探究(Inquiry by Discovery)：以個體本身觀察和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，概念不經(jīng)由教師介紹而得，而是由學(xué)習(xí)者自己本身建構(gòu)(2)理性式探究(Rational Inquiry)：以教師講述、師生共同討論、學(xué)生運(yùn)用推理方法，進(jìn)行發(fā)展促使學(xué)生概念的形成(3)實(shí)驗(yàn)式探究(Inquiry by Experimentation)：在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)，學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)問題、找出變因、形成假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、

17、執(zhí)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證假設(shè)。,探究教學(xué)的實(shí)施方式(1),教師可由學(xué)生於課後自行找題目，或設(shè)計(jì)探究方式節(jié)省時間在課堂上教師盡量進(jìn)行必要的解說、討論與磋商在探究的歷程中不斷的鼓勵學(xué)生進(jìn)行寫作、反思與評論。,探究教學(xué)的實(shí)施方式(2),學(xué)生獲得資料的來源並不僅限於做實(shí)驗(yàn)後所收集的數(shù)據(jù)，亦可透過其他的來源（如圖書館、網(wǎng)路等）獲得。教學(xué)方式可同時包含歸納（inductive）與演繹（deductive）的方式（Lott, 1983），藉此學(xué)生方能將整

18、個科學(xué)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)視為一個知識建構(gòu)與應(yīng)用的歷程。培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)議題能力的教學(xué)，是一種開放式的探究教學(xué)，也是一種實(shí)驗(yàn)式的探究。,探究教學(xué)過程引導(dǎo)方式(1),Lott（1983）提出兩種探究教學(xué)的引導(dǎo)方式 (1)歸納（inductive）為導(dǎo)向的教學(xué)方式 學(xué)生從所獲得的經(jīng)驗(yàn)以及證據(jù)形成結(jié)論。 (2)演繹（deductive）為導(dǎo)向的教學(xué)方式 學(xué)生將形成的結(jié)論運(yùn)用與解釋到其它的事 件上。雖然演繹比以歸納為

19、主的教學(xué)更具結(jié)構(gòu)性，但是歸納則比演繹為主的教學(xué)更具有探究的成分。,探究教學(xué)過程引導(dǎo)方式(2),問問題（提出刺激反省思考與探究式的問題）設(shè)計(jì)探究計(jì)畫進(jìn)行探究活動教導(dǎo)或演練各種科學(xué)過程技巧 提問、觀察、資料分類、形成假設(shè)、溝通、處理實(shí)驗(yàn)等收集與分析資料 形成重要論述,探究教學(xué)活動中教師的角色,師生共同進(jìn)行 概念的追蹤、陳述問題、策劃方法回答問 題、收集資料、分析呈現(xiàn)與組織資料、檢 驗(yàn)資料的可信度。教師的角

20、色 引導(dǎo)、聚焦、挑戰(zhàn)、鼓勵學(xué)生參與學(xué)習(xí)的 任務(wù)，扮演學(xué)生的同伴。 ~教師非知識的權(quán)威者~,科學(xué)探究 (scientific investigation) 的主要步驟及重要技巧,產(chǎn)生意念認(rèn)清問題擬定假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以測試假設(shè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)推理及得出結(jié)論最後公佈結(jié)果,實(shí)施探究式教學(xué)考量要素,Lawson(1995)強(qiáng)調(diào)欲在課室中實(shí)施探究式教學(xué)，需要考量三個決定性的要素： (1)教師必須瞭

21、解科學(xué)探究的本質(zhì) (2)教師必須對特定學(xué)科的結(jié)構(gòu)有足夠的瞭 解 (3)教師必須熟練探究式教學(xué)的策略,[5E探究教學(xué)模式],Trowbridge與Bybee（1990）提出以探究為基礎(chǔ)的5E教學(xué)模式參與（engagement）探索（exploration）解釋（explanation）精緻化（elaboration）評量（evaluation）,巢狀探究教學(xué)模式(蔡執(zhí)仲、段曉林、蔡執(zhí)仲、段曉林、靳知勤),教

22、師分析本單元的重要概念與學(xué)生可能有的迷思概念在教學(xué)中利用講述、發(fā)問解答學(xué)生的迷思概念。將課本中既有的實(shí)驗(yàn)活動修改為引導(dǎo)式探究教學(xué)活動，透過此活動教導(dǎo)學(xué)生探究技能。學(xué)生進(jìn)行探究活動後，敎師綜合出各組的結(jié)果進(jìn)行討論，形成下一個探究的議題。第二個探究的議題由學(xué)生透過生活中的事件進(jìn)行探索，在此過程中敎師會提供學(xué)生檢核表，學(xué)生依檢核表檢核自己的探究歷程合宜性。綜合討論第二次的探究活動成果。,探究教學(xué)面臨的困境(1),使用教科書的慣性評

23、估的難度小組活動的困難教師的新角色學(xué)生的新角在職培訓(xùn)不足家長方面的壓力對公平公正有不同的判斷,探究教學(xué)面臨的困境(2),教師方面(1)較難由說教角色轉(zhuǎn)變成策動學(xué)生探究的角色 (Hawley & Duffy, 1998)(2)帶動探究需具備的知識(Rossi, 1995)(3)結(jié)合學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和知識與科目的知識 (Rossi, 1995)(4)選取適合學(xué)生以深層及有效的方式探討問題的 教室環(huán)

24、境(Rossi, 1995)學(xué)生方面(1)較難擺脫傳統(tǒng)教室的學(xué)習(xí)模式 (Hawley & Duffy, 1998)(2)需適應(yīng)因彈性教學(xué)所引致的不安 (Leppard, 1993),課堂趣味科學(xué)實(shí)驗(yàn)分享,趣味科學(xué)優(yōu)點(diǎn),有助於提高學(xué)生的思考能力及創(chuàng)造力，學(xué)生透過參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程能夠了解科學(xué)的原理知識。(Trollinger，1977)是一種寓教於樂教學(xué)方式，同學(xué)可從實(shí)驗(yàn)中體會科學(xué)原理。(陳惠芬，2000)趣味科學(xué)實(shí)驗(yàn)的

25、重點(diǎn)在於製作與「玩」的過程中，對學(xué)生所產(chǎn)生的思考行為。(郭騰元， 2000) 「趣味科學(xué)活動」融入教學(xué)在對課程的態(tài)度、學(xué)習(xí)動機(jī)及學(xué)習(xí)策略均呈顯著提升。 (楊蕎安， 2006)「趣味科學(xué)活動」教學(xué)對男、女生在科學(xué)態(tài)度均向上提昇。(宋秀芬， 2007),選取趣味科學(xué)實(shí)驗(yàn)的原則,器材簡單而且隨手可得。實(shí)驗(yàn)要有趣而且讓學(xué)生感到好奇。 實(shí)驗(yàn)原理要與教學(xué)單元相關(guān)。 老師的語言要生動活潑。 鼓勵學(xué)生發(fā)表看法。鼓勵學(xué)生自行設(shè)計(jì)有趣實(shí)驗(yàn)。

26、鼓勵學(xué)生在班上發(fā)表。,範(fàn)例,密度單元 (1)1＋1不等於2 (2)燒不掉的鈔票(可加入食鹽) 溶解度 (1)硝酸鉀紙上火龍聲音 (1)吸管發(fā)聲 (2)竹蟬,範(fàn)例,光 (1)針孔相機(jī) (2)萬花筒 (3)簡易凸透鏡呈像 (4)玻璃紙與色紙熱量 (1)複棒加熱 (2)金屬棒傳導(dǎo) (3)黑白輻射 (4)面紙盒熱對流 (5)晴雨畫(

27、硫酸銅與氯化亞鈷),範(fàn)例,摩擦力 (1)木塊與免洗筷探討影響摩擦力因素 (2)數(shù)個正方形木塊探討接觸面積對摩 擦力影響大氣壓力 (1)大小試管 (2)寶特瓶手套 (3)玻璃瓶與氣球 (4)注射筒與棉花糖 (4)膠卷盒與注射筒,範(fàn)例,力矩 (1)長方形木塊、圖釘與彈簧秤 (2)小小中國桿秤合力與分力 (1)鐵圈、量角器與彈簧秤質(zhì)量守恆