「停課不停學」的地球科學教育

文/謝隆欽
當課堂從實體飄上雲端,如何讓同學們線上感應課程的靈魂?

2021年5月,臺灣全面「停課不停學」,讓翻轉多年的教室風景,再次革命。

不只「教」與「學」,教育現場中的作業、評量、會議、研習……等,都陸續飄上了雲端。情境丕變,篳路藍縷,謹向杏壇中勇敢開拓、劈荊斬棘的老師們致敬。


 前言


自2019年12月嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)疫情在全球各地蔓延以來,世局起伏動盪不安,許多既定的行事或計畫多因而取消或從簡。2021年5月,更因全國肺炎確診人數大幅增加,中央流行疫情指揮中心提升全國疫情警戒至「第三級」,進行更嚴格的防疫管制。為避免全國師生移動、接觸、群聚,教育部也公告全國各級學校停止到校上課。原本老師與同學們在學校面對面的生態,2021年5月19日起全面轉為使用諸多科技工具與雲端資源,以同步、非同步,或混成的方式線上進行,以臻「停課不停學」。


圖1. 引自教育部停課公告,一停再延,約三分之一個學期在線上進行。

感謝科技的進展,感謝歷年來先行者們的研發分享與資源的累積,讓突然的停課,早已有豐富的後勤應援。雖然在線上進行的,仍是既有的課程內容,但情境、媒介近乎革命式的驟然轉換,對政府、學校、教師、學生、家長都是鉅變與挑戰。

即便老師對「教材」熟悉,但將教學現場轉化為線上進行時,異曲雖可同工,仍然需要特別重新設計「教法」,尤其老師原本在教室裡精心舖設的笑梗,預期會有哄堂大笑的熱烈氛圍,或讓學生認知衝突後產生「啊哈~原來如此!」的頓悟反應,或引領學生沉浸在忘我的福樂經驗(flow experience)……等等,都需重新搭設鷹架階梯,換個方式滌盪啟迪心靈。

原本老師和同學們在教室的場域裡,面對面實體教與學,講台上的老師可以隨時察覺到同學們通達或迷惘的眼神,適時調整教學節奏或進度;或者講解概念時,發現同學的眉宇之間仍糾結著似懂非懂的神情,而能即時問答辯證。轉為線上教學之後,就算是同步進行,許多同學在課程中常會關閉著視訊鏡頭,老師面對的,往往是螢幕上一群沒有反應的頭像。


圖2. 線上教學日常,老師面對的往往是螢幕上一群沒有反應的頭像

如何讓線上教學宛如親炙?

如何隔著螢幕仍可自在交流?

如何虛實相濟舞動桃李春風?

如何讓線上教學的成效不遜於實體教學?

 地球科學教育現場


五月停課之時,我仍有國三地球科學(自然與生活科技)、高一地球科學(部定必修)、高一動手玩科學(多元選修)、高二自然科學探究與實作(部定必修)等課程正在進行當中。雖然早已習慣在Facebook和Instagram上公開分享地球科學新知及相關教學影片,進行非同步的補充教學;但為了對特定年級、班級的同學進行課程公告,我還是請同學們分別加入Google Classroom教室;因應持續延長停課,後來也使用了Google Meet進行同步教學。六月在參與了地球科學學科中心精心安排的教師研習之後,我也試著在學科中心先進的熱心指導下,依樣設立了Gather Town虛擬地球科學教室,讓同學們如同玩遊戲般,用玩偶替身悠遊在虛擬布建的教室空間當中,和同窗好友們一起奔跑來去,結伴學習。


圖3. 引自地球科學學科中心,感謝先進以Gather Town巧思精心安排教師研習


圖4. 進入Gather Town虛擬地球科學教室前,同學們可自行「編輯」玩偶替身


圖5. Gather Town虛擬地球科學教室,感謝地球科學學科中心先進分享

國三地球科學(自然與生活科技):國三同學們甫考完會考,但後續仍有「全球環境變遷」的未完課程。我先試著配合課程內容及進度,提供天然災害、環境污染、聖嬰現象、永續發展等閱讀素材及影片,提供在同學們慣用熟悉的Facebook、Instagram平台,以及Google Classroom的訊息串,讓同學們進行非同步的閱讀。接近畢業典禮前,則以Google Meet同步分享螢幕,展示高中地球科學課本(PDF檔),從封面、目錄到逐章瀏覽介紹高中地球科學的架構、脈絡與概要內容,並與國中地球科學課程相互對照銜接,讓同學們溫故知新,也盼能以地球科學課程中的諸多天地學問,啟發同學們面對未來人生的環境智慧,送同學們畢業遠颺。


圖6. 在國三地球科學Google Classroom上的畢業臨別贈言

高一地球科學(部定必修):高一同學也才剛考完第二次段考,除了仍不忘在Facebook地球星期三Earth WED社團及Google Classroom上每週提醒各地的地球科學與環境要事(如:5月26日晚上的月全食、6月5日世界環境日、6月8日世界海洋日......等),接著也還有板塊、地震,以及冰河期、米蘭科維奇週期等內容。原本安排有臺灣板塊摺紙模型的實作課程,改為線上教學後,除了請同學們搭配課本的立體圖揣摩與聯想,並留下更多時間讓同學們到「臺灣地震學園」上實際操作與體驗,見識真實的地震紀錄,分析與判斷地震波動;而米蘭科維奇週期的諸多循環,除了細說課本圖文,原本在課堂上會真的打起陀螺演示「進動」(precession)的現象,如今也改用既有的Youtube進動影片,喚起同學們打陀螺的經驗,並試著協助同學們將進動概念連結至龐大的、長達萬年的地球轉動,以及曆法上的歲差現象。

隔著螢幕,同學們在線上學習的狀況如何?我再設計了簡易的線上表單作為點名作業,以不增加太多額外負擔的前提下,請同學們每堂課後填寫筆記與心得(只需勾選班級、座號,填寫姓名、本節課重點摘要、心得或提問),一方面確認同學有實際到課,也更有效率地掌握同學們的課後反應與回饋。


圖7. 高一地球科學課堂公告,提醒同學們適當休息,避免視力受損

在高一的地球科學課程中,我還設計了「自然觀察」與「導讀地科雜誌」的作業。一方面讓同學們練習觀察探究,格物致知;二方面讓同學們廣泛閱讀,見多識廣;也盼它們不只是作業,更助益同學們建構出敏察的環境意識和探究精神,以及時常翻閱科學雜誌、更新腦海中的科學知識,盼能從「作業」內化成「習慣」,在潛移默化中培育出具有科學素養的下一代。

在防疫管制期間,大家足不出戶,有同學發問:「不能出門要怎麼做自然觀察?」我的回答是:

一、在家望向窗外,「藍天白雲」,或「朝暉夕陰」,或「日出日落」,或「烈日當空」,或「月落烏啼」,或「霧霾蔽天」,或「天色變幻」......就有許多學問在其中,值得深究、整理與分享。

二、可整理過去自行拍攝的照片,除了回憶,相信照片中的山、水、雲、天、風景光影、海濱沙灘、木石川流……就蘊涵了許多學問在照片當中,懂得看,就看得懂,歡迎與老師討論。

三、可參考老師的自然觀察(圖8,https://goo.gl/photos/dPLFnUDjXukdbFD76)。



圖8. 老師的自然觀察(2008年1月起迄今,每月一圖,製作成環境教育曆)

另外,6月初的停課期間也適逢6月5日世界環境日、6月8日世界海洋日,我也試著設計了【地球代言人Spokesperson for the earth】這公開的線上活動,簡易地讓同學們上傳自行拍攝的照片到facebook平台的活動頁面,嘗試著中英對照地練習撰文,訴說「環境」或「海洋」的奇美故事,不只呈現所見所聞,也分享影像中的地球科學知識,向同學及全世界分享自然觀察的樂趣、收穫、體悟。

同學們不但可以簡易地線上繳交作業,更可據此豐富自己的「學習歷程檔案」,更可因響應而讓全球各地的參與者看見,行銷臺灣環境,成為全球環境活動的一部分。而一張張精選分享的美麗風景,或可略微安頓同學們足不出戶的苦悶,撫慰被隔離的、好想出去玩的艱困心靈。


圖9. 【地球代言人Spokesperson for the earth】線上活動


圖10. 【地球代言人Spokesperson for the earth】線上活動示例

而「導讀地科雜誌」的作業,也感謝許多有遠見的出版社和圖書館,早已在雲端提供電子書庫或雜誌期刊,讓同學們不必出門,上網就能閱讀最新的當期的科學雜誌。同學們可依自己的興趣,挑選雜誌中地球科學的主題文章,細品閱讀,深入理解,並將圖文整理成簡報後,就在Google Meet上同步為老師及同學們導讀分享。經此大量的科學文本洗禮,不只培養自己閱讀長文、提綱挈領、去蕪存菁、簡報表達的能力,更可以補充教科書中既有的主題與內容,開拓同學們的科學視野,看見地球科學的當代發展、研究熱點、未來趨勢。


圖11. 同學的「導讀地科雜誌」作業,感謝先進們撰文,推廣科學普及

高一動手玩科學(多元選修):停課前讓同學們自製簡易摺紙光譜儀(彰化高中游大立老師分享)、利用手作望遠鏡觀察倒立實像、以地科教室的礦物、岩石、化石標本練習自然繪圖、以手機APP打卡報天氣、觀看AR(擴增實境)影像與VR(虛擬實境)影片、紀錄在校園內移動的軌跡、分組進行能源桌遊、邀請科學家分享座談......等。停課後不久即適逢有「月全食」天象,我也向同學們提醒了觀測月全食的「初虧」、「食既」、「食甚」、「生光」、「復圓」等過程,以及拍攝注意事項等;後續則讓同學們自行「認領」科學名人故事,請同學們深入搜尋與研讀,整理科學名人們的生平、求學經驗、探索歷程、實驗發現、獨特機緣或選擇、傑出貢獻、對當時及後代世局的影響……等,用Google Meet同步分享報告,不再只是「聽過」或「知道」課本上出現的科學家名字而已,更能深入發現他們的苦心孤詣,以及科學發展的曲折脈絡。

期末則請同學們進到Gather Town虛擬教室,如在沂水之泮,在一個共同的對話空間中,讓同學們用虛擬玩偶座談暢言,各言爾志。就像學期初請同學們搬板凳到教室外中庭,逐一讓同學們自我介紹,並分享過往的科學經歷、印象最深刻的實驗心得、對未來科學的職涯規畫與狂想等。學期末了,我還提供了108年自然科學領域課程綱要中的「課程理念」和「課程目標」部分文字,作為引言及討論素材。我先說明這份具有政策位階的國家文件,它所揭諸與指導的自然科學教育願景,聆聽同學們在經歷過高一的自然科學課程之後,對這大人們形塑的願景與目標有何想法?

雖然線上課程不像剛開學時可以面對面座談,但經由充滿逸趣的動漫遊戲風格介面,仍讓同學們童心大起,並在一個輕鬆開放、相對自在的虛擬教室中,站上廣播講台,逐一發表想法與心得。

也就是在這樣的期末回饋當中,聽見了同學們心底的課後心聲,以及……更多的無力感。尤其聽一位同學娓娓道來,她在國中學習科學時的經驗,是不斷地被考試、寫作業、解題目「荼毒」過來的,所以到就讀高中的現在,早已對科學沒有興趣,早已決定選讀社會組(文法商財管學群),對物理、化學、生物、地球科學等課程,避之唯恐不及!

不禁慨歎著,在此「早已被科學荼毒」而害怕、討厭、逃避科學課程的現實困境之下,任課程綱要再如何貼近教育理想,任高中老師再怎麼努力設計教材,調整教法,任教授先進再熱心致力推廣趣味科普,恐怕已難以抹除她心中對科學的既有陰影,也就難以啟發她對科學探究的熱忱與潛能。當然升學是重要的,但若沒有植基於好奇與樂學,再多的寒暑輔導、大小考試等拼升學的作為,對同學們而言只是逼迫與折磨。長此以往,同學們對科學反感與排斥,難以養成求真求實的精神,若遇造假新聞或偏頗數據,未能進一步發現問題,思辨求證,恐怕就淪為被帶風向的酸民,有礙於理性社會的建構。憶起曾在某次研習中聽到講師說:「我一看到黑洞的新聞報導就會馬上轉台」,我想這位講師也和同學們一樣,同是被升學「荼毒」的受害者吧?

唯有當同學感受到信任,相信老師願意真誠地傾聽同學的心聲,無論實體課堂或線上教學,我們都有機會發現,研究者、決策者、設計者、教學者與受教者之間的偌大鴻溝。


圖12. 如在沂水之泮,盍各言爾志,只是這沂水在雲端

高二探究與實作(部定必修):我們原本就設定了「若天災鉅變發生,城市機能猝然崩壞,交通中斷,外援未達,當下無火無電之時,如何就地取材,利用能源求生?」為課程主題(如:2011年3月日本地震海嘯、2021年2月美國德州冰風暴、2021年7月西歐洪水、2021年7月中國鄭州暴雨等災難情境),讓同學們分組設計聚熱工具,從畫設計圖,到實品組裝,到實作測試,搜集數據、繪製圖表,再進行論證與建模。防疫管制前實作課程多已完成,數據及圖表也多已有所紀錄,少部分同學進度較慢,可居家自行補做。而數據的分析討論,同學們可分組進行,並在線上課堂向老師及同學們報告與說明。最後再將整學期的課程,從發現問題、規畫與研究、論證與建模,組合剪輯成5~10分鐘的微電影,以正確嚴謹的科學用辭(如:避免使用「上禮拜沒太陽」、「今天的太陽比較大」等生活用語),有邏輯、有條理地以影片表達與分享。

學期初即已律定影片的格式(原定橫式長寬比4:3的影片,以配合學校投影機預設的投影畫面比例;後來因應持續停課,不需再特別遷就教室裡的投影效果了,就不再特別限制影片的長寬比例),以及影片內容架構:發現問題、規劃與研究、論證與建模、省思與收穫、引用素材出處、分工表與組員自評分數、使用軟體等。以及老師的評分標準:影片合法及完整性(60%)、影音美學及可看性(20%)、教師指導與同學回饋修正之完成度(20%)等。

當老師提供一個讓同學們展現的舞台,就能看見同學們無限的幽默與創意,以及團隊組員們在疫情中穿越時空分工合作的能力,不再需要隨身碟,不需見到面,也能順利交換各自的片段,最終在時限前,異地完成微電影的製作與上傳。


圖13. 高二同學們自然科探究與實作課程的分組期末微電影畫面(器材成品)


圖14. 高二同學們自然科探究與實作課程的分組期末微電影畫面(數據比較)


圖15. 高二同學們自然科探究與實作課程的分組期末微電影畫面(心得與收穫)

 結語


是鉅變,也是機會。

只有正確的道路,才能幫助我們前進。紛亂之時,更需明心見性。

我回想起任教的初衷:用生命感動生命,用教育捍衛地球。

我也再次翻開了十二年國民基本教育的「總綱」,以及「自然科學領域課程綱要」(自然領綱)(https://www.naer.edu.tw/PageSyllabus?fid=52),查閱了十二年國民基本教育課程的基本理念:「十二年國民基本教育之課程發展本於全人教育的精神,以『自發』、『互動』及『共好』為理念,強調學生是自發主動的學習者,學校教育應善誘學生的學習動機與熱情,引導學生妥善開展與自我、與他人、與社會、與自然的各種互動能力,協助學生應用及實踐所學、體驗生命意義,願意致力社會、自然與文化的永續發展,共同謀求彼此的互惠與共好。

而十二年國民基本教育「自然科學領域」的課程目標是:

一、啟發科學探究的熱忱與潛能:使學生能對自然科學具備好奇心與想像力,發揮理性思維,開展生命潛能。

二、建構科學素養:使學生具備基本的科學知識、探究與實作能力及科學態度,能於實際生活中有效溝通、參與公民社會議題的決策與問題解決,且對媒體所報導的科學相關內容能理解並反思,培養求真求實的精神。

三、奠定持續學習科學與運用科技的基礎:養成學生對科學正向的態度、學習科學的興趣,以及運用科技學習與解決問題的習慣,為適應科技時代之生活奠定良好基礎。

四、培養社會關懷和守護自然之價值觀與行動力:使學生欣賞且珍惜大自然之美,更深化為愛護自然、珍愛生命及惜取資源的關懷心與行動力,進而致力於建構理性社會與永續環境。

五、為生涯發展做準備:使學生不論出於興趣、生活或工作所需,都能更進一步努力增進科學知能,且經由此階段的學習,為下一階段的生涯發展做好準備。


總綱的理念清晰,領綱的目標明確。只是長久以來,我們已習於在學校,師生照表操課;停課上線之後,我們能不能把握住教育的核心價值及課程目標?如何在線上進行依然能讓同學們感受到老師滿腔的熱血初衷?如何繼續啟發網路另一端的同學們對科學探究的熱忱與潛能?少了實體的互動與點撥,如何幫學生論證思考,建構出紮實的科學素養?轉換了學習的情境,如何協助學生對科學有更多正向的體悟?防疫管制之後,難以在實驗室操作或實際觀察測量,如何引領同學們懂得欣賞且珍惜大自然之美?時光輪轉,不為疫情而停留,這段突如其來的線上課程經驗,如何啟發同學們未來的生涯發展,成就終身學習的社會?

而除了老師端的審思聚斂,學生端的應對與調整更是關鍵。

尤其總綱也特別強調「學生是自發主動的學習者」,無論實體課程或線上課程,不變的,依然是同學們自發主動學習的動機和心態,以及師生間的信任與理解,方能在線上仍然樂在學習,彼此教學相長。

每位老師的獨特價值,在於能理解自己的學生,設計適合自己學生程度的教材及教法,並提供適性揚才的引領與啟發,誠如總綱所揭示:「學校教育應善誘學生的學習動機與熱情」,只是情境轉換成在網路上而已。

「數位學習」的落差,這些年隨著資訊設備的普及,漸次彌平;無論市區或部落,同學們人手一機,就算資訊環境再不濟,至少也都能使用手機連線,參與線上課程。教育現場全面改至線上後,真正的落差已轉化為「自主學習」的落差。

為師在教室兢兢業業,在線上更是如此。但無論是哪個年段,也都有睡到不省人事的同學。在學校教室裡如此,此情此景在線上更是嚴重。當同學們想學,願學,樂學,就算老師只提供非同步的學習素材,對有心向學的同學足矣!反之,若同學們上線後掛網補眠,或另開分頁、沉浸遊戲,照表操課也只是徒然空轉而已。

學生在家學習的心態需要被老師重新納入教學設計的考量,學生的學習策略也需調整,自主學習而不倚賴監督或逼迫。若只老師殫思竭慮、細細講解,同學卻貌神分離、連線對戰,再多的課後升學輔導或同步監考管制,其實也將只堪聊備紀錄,形同虛設。無論數十年來的升學大道,或停課不停學後為師闢出蹊徑,唯有網路兩端的師生共同轉化,順勢而為,「教」與「學」之間方得美事。

經此突如其來的一役,全國教育現場也就如此這般地發生了一場不得不然的「教育改革」。相信全臺灣的老師們對線上教學、開會、研習的新局,都已調適到前所未有的境界。

網路不只連結了師生,諸多精彩的演講與研習也得以跨越時空,不受限於地域的限制。臺灣及世界各地的研習、講座,只要時間配合得上,報到名取得會議代碼,擠得進會議室(某些會議平台有使用人數之限制),就可以在電腦前聆聽演講,參與研習。6月參與地球科學學科中心在Gather Town上辦理的線上教師研習,甫進研習會場,以虛擬玩偶信步走逛沒有多久,就傳來久未謀面好友的招呼聲,實在令我又驚喜又感動!不只是久別重逢的欣喜,更在人與人之間隔離一段時日之後,重拾寶貴的連結與互動。當下不只深刻感受到科學技術的無遠弗屆,心頭更滿溢著跨越時空的溫暖。

「學生在哪裡,教育就可以在哪裡。當雲端服務已席捲各界,教育也該有新的思維及應用。」這是2010年的時候,在Facebook上設立「教學在雲端」社團時的說明文字。從2010年的嘗試與探索,不意間到了2021年因疫情而全面雲端教學,那若再放眼十年後的2031年呢?教育現場又會是什麼樣的風景?

或許到時候大部份的庶務都已被AI人工智慧(Artificial Intelligence)所取代,好奇的是,此時「智慧的啟發」會如何進行呢?就算屆時「學校」已成歷史名詞,但相信只要仍有智慧生命,有承傳的專業,想必仍然會有「教育」的需求吧?2031年的教育環境,可望會比現在更加完善。知識的傳遞必然更加方便,學習也更能適才適性。只是「Stay Hungry, Stay Foolish」的經典箴言,還會有人流傳嗎?求知若渴的人心風景,還會存留嗎?虛懷若愚的教育美事,仍會被歌頌嗎?

現在流行用Google搜尋關鍵字,然後還得篩選與重組資訊;就算可以非同步學習,學生還是得集中參加「會考」與「學測」,才能取得考試成績,分發升學。2031年學位的授與及認證,又會是怎樣的光景?電腦程式能主持研究嗎?足以擔當指導教授嗎?會有「機器人研究生」嗎?就算有更強大的運算能力,他能發現問題、規畫與研究、論證與建模嗎?

「這是最壞的時代,也是最好的時代」在停課不停學的教育現場,學校、教師、學生、家長、教育產官學界如何順勢而為,迎向數位教學可能成為常態的教育未來,在線上燃燒教育魂,是當代最好的修煉。
 
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謝隆欽
國立中山大學附屬國光高級中學教師
地球星期三Earth WED教師成長社群