停課不停學,地科線上學

文/陳俐陵

2020年,全球陸續受到COVID-19疫情影響,各地學校驟然停課,緊急透過數位科技進行教與學過程,持續數個月至年餘;隔年5月,臺灣本土COVID-19爆發,下旬起全國各級學校停止到校上課,實施遠距教學。

停課不停學期間,一般使用視訊方式,將傳統課室教學轉化為螢幕影像,畫面內容多是教師講述、或簡報(黑板)畫面,而學生們在新奇感消失後,就容易分心、降低學習成效。若此時能善用國內外的多元線上資源,將更能發揮數位學習的效用,並累積創新教與學經驗。

以「地球科學」科目來說,國小(自然與生活科技)內容偏重於生活現象之觀察與解釋、引發興趣,教學時可多採用優質動畫或實景影音,豐富學習素材;國中(自然與生活科技)與高中(地球科學,必修)則以結構性的學理知識、配合探究思考為主,除前述階段所提之優質動畫或實景影音外,更可加強以科學探究為方向之課程設計,提升學習者的能力。表1彙整各學習階段之內容類別,對比傳統「天文」、「大氣」、「地質」、「海洋」、「環境」領域,以利本文稍後推薦之線上資源利用參考。

表1. 十二年國教課綱小學至中學之各階段學習內容主題


此外,十二年國教課綱的自然科學領域強調培養學習者的科學素養,以學習表現來看,包含「科學認知」、「探究能力」以及「科學的態度與本質」三個項目(表2)。線上資源多著重在「科學認知」面向,是大家比較熟悉的科學核心概念與知識內容;「探究能力」涵蓋思考與問題解決,屬於學習認知的高層次能力;「科學的態度與本質」著重於興趣與習慣的培養,並能認識科學本質。

表2. 十二年國教課綱之學習表現架構


本文將先整理「科學認知」面向,也就是知識內容學習的線上資源,提供自學者或想學習特定核心概念知識者應用,其中包括國外以英文為主的網站,供教師或家長參考;「科學探究」面向的資源,通常以小主題設計或資料庫使用為方向,適合教師發展課程;「科學的態度與本質」,則是可廣泛應用之資源,期能使師生均保持學習興趣與習慣。

一、科學認知

(一)自學系列課程

類似學校課程的線上資源有「臺北酷課雲」「均一教育平台」,以及「DeltaMOOCx台達磨課師」

臺北酷課雲需選擇「原課綱」頁籤,才能看到國中九年級「地科」 、高中一年級「地科」 、高中二年級「地科」選項,課程影片無須註冊登入即可瀏覽,但練習題則需登入使用,其中以國中課程較完整,高一課程則僅建置七成。

均一教育平台以科別、年級清楚區分內容,無需特別註冊登入,即可進入自然科頁面 ,選擇國小各年級學習單元(地科主題),或國中與高中的專屬地科課程。中學部分,以國中課程較完整,並有歷屆會考或臺北酷課雲試題可供練習;高中部分則是高雄市政府的Dr.Go高中自主學習網授權內容,僅錄製部分主題,並非完整的一系列內容。

台達磨課師則專攻高中課程,地球科學包括「基礎地球科學」與「星空奇航」兩種課程,需註冊登入學習。基礎地球科學配合課綱,每個小單元有影片與練習題;星空奇航由孫維新教授開設,可作為天文領域的進階學習。

其實教育部還有因材網 ,但檢視後僅有國小自然科課程有與地科相關內容,故不特別介紹。


(二)其他學習與教學資源

地球科學學習網 ,由科技部計畫建置,以心智圖方式呈現高中課程內容的知識概念,並補充相關文章或影音連結,適合複習與加廣學習之用。

教育部建置的高中職資訊科技融入教學資源 ,涵蓋各單元簡報、動畫等素材,雖然資料是2010~2011間的上傳內容,但大部分仍可應用於108課綱,非常適合教師應用,或者自學者參考使用。

另外教育部國教署的普通高中學科資源平臺,在教學資源庫內可搜尋各教學法與議題之多元資源類型。該平臺亦整合地球科學學科中心 ,提供課綱相關參考資源,尤其在教學與評量取徑下,有素養導向教學設計與評量、跨科/領域教學、探究與實作、議題融入教學、ICT/STEM/STEAM教學等參考教案。

相對來說,國中與國小的地科教學資源較少,教師發展教材或設計課程時,或許可參考高中資源,再自行依專業調整內容了。


(三)依天文、大氣、地質、海洋與環境等主題領域,簡介可信任、且內容豐富的線上資源,但大部分網站的使用對象為國中以上程度的學習者,而各階段學習內容可參考表1。


1.天文

臺北市立天文教育館 
「網路天文館」,以及「天文知識與出版品」選項中有文章、影片、學習單(配合參觀使用)。

哈伯太空望遠鏡網站
擁有大量精美的天文照片與學習資源,可作為課堂教學使用。

中央氣象局數位科普網 
包含文章、影音,適合國中以上學習者,另有兒童區、漫畫區與互動區內容可提供國小高年級學生參考使用。氣象局官網 的「知識與天文」區塊,亦收錄相關知識內容。

NASA 
美國國家航空暨太空總署(NASA)網站,提供超級豐富的天文照片、影片與學習材料。以「NASA at HOME」為例,「Let NASA bring the universe into your home. (讓NASA將整個宇宙帶入你家)」,提供電子書、影片、虛擬導覽,以及不同程度(幼稚園~小四、五年級~八年級,九年級~十二年級)的學習材料。


2.大氣

中央氣象局數位科普網 
如前述天文領域所介紹,另外公民參與氣象科學,提供所有民眾上傳各種雲象、大氣光象照片,以及判別天氣圖資料的參與模式。

NOAA 
美國國家海洋暨大氣總署(NOAA) 提供豐富的海洋與大氣資料。但關於自學資源或教材內容彙整卻稍嫌混亂,一般需專業背景教師消化後再設計應用。


3.地質

臺灣地質知識服務網 
彙整豐富資訊,包括地質新聞、地質大事紀、地方特色地質網、圖片與影音數位典藏,以及相關知識。

中央氣象局數位科普網 
如前述天文領域所介紹,其中地震百問內容包括各種地震相關觀測網,以及海嘯資訊。

USGS 
美國地質調查研究所(USGS) 提供豐富的圖像與影片,以及分齡教材(幼稚園~二年級、三年級~五年級、六年級~八年級、九年級~十二年級)。

阿山的地科研究室
收羅關於臺灣地質演化及構造、岩石與礦物的知識內容。


4.海洋

臺灣海洋教育中心 
收錄各縣市海洋教育推動成果、與海洋職涯資料,與教學手冊、多元教案可參考。

中央氣象局數位科普網 
如前述天文領域所介紹。

NOAA 
海洋部分的資料探究課程包括聖嬰、海平面上升、珊瑚白化、水質、海洋酸化等主題,值得教師參考。


5.環境

中央氣象局數位科普網 
如前述天文領域所介紹。

土石流防災親子網 
行政院農委會水保局建置,可提供國小中高年級學生參考。

臺灣電力公司兒童網 
可提供國小中高年級學生參考之能源與電力知識。

NOAA – Climate 
專門討論氣候與能源議題之網站,提供影片、實驗與互動工具等資料,適合高中以上課程設計參考。


二、科學探究

由於「探究能力」的「思考智能」與「問題解決」子項與各細項學習歷程,均需透過適當的課程設計或軟體輔助,故此面向列舉資源僅供教師參考 (國外重要網站已於前文列舉,不再贅述)。

PhET 
由美國科羅拉多大學 (University of Colorado) 提供的自然科學線上模擬互動教學教材 (已中文化),地科素材約6項,適合國中至高中的基礎探究內容設計。

中央氣象局 
豐富的臺灣氣候、地震資料,可供教師設計課程使用。臺中清水高中周漢強老師,以颱風資料設計探究與實作課程,並完整公開分享(https://www.mynotes.org/ToParents/?p=1549)。

經濟部中央地質調查所全球資訊網 
包括基礎地質資料、溫泉資源、活動斷層、土壤液化…等等整合資料。

農委會水保局土石流防災資訊網
防災監測彙整各種天氣訊息,且提供土石流與大規模崩塌資訊,以及各種防災應用與成果。

全國中小學科學展覽會
科展歷程屬於開放式探究活動,國立臺灣科學教育館彙整各級學校歷屆優勝作品,教師可參考並發展與臺灣在地、生活有關的練習課程。

GeoInquiries 
美國環境系統研究所公司 (esri) 以地理資訊內容,設計多種相關學習課程,可供教師參考。


三、科學的態度與本質

此項目包括培養科學探究的興趣,養成應用科學思考與探究的習慣,以及認識科學本質。前兩項較易被理解,但什麼是「認識科學本質」呢?從表3的學習內容可得知,科學本質就是了解科學發展的過程與樣貌,通常可透過科學史、STS (Science, Technology and Society,科學、科技與社會) 議題,或目前發展的科學知識、科學相關新聞等素材作為學習內容。


表3. 十二年國教課綱小學至中學之各階段「認識科學本質」學習內容


科學史以「LIS( Learning in Science )情境科學教材」的影片最為生動、清楚且多元。LIS內容發展主要是以國中自然科為目標,但往下延伸給國小高年級或高中學生觀看均適合,其中地球科學類已累計有23部影片,每部長度約8~12分鐘。

臺灣原創的「吉娃斯愛科學」系列動畫,以泰雅族為背景,將科普知識串連原住民傳說與智慧,適合國小中高年級、甚至國中學生觀賞,唯地球科學類內容較少。

科技部長年推動科普教育,線上資源包括文章、影音等多元素材,像是「科技大觀園」 、「科技魅影」 、以及「科普新視界」  ,提供深度的基礎知識、科學發展新知,雖部分可作為國中教材補充,但整體較適合高中以上的學習者使用。

另外科學月刊科學人雜誌 、泛科學研之有物科普一傳十  ….等等,亦是科學新聞、發展新知的線上媒體資源,同樣適合高中以上程度的學習者使用,或由教師摘錄部分內容,設計科學閱讀課程,協助學生增進對科學的興趣,應用科學思考之習慣,與科學本質之了解。

TED-ed  頻道,雖然是英文網站,但多數以清楚簡潔之動畫呈現,且許多內容已有中文字幕,適合國中以上學生使用。在「Science & Technology」(科學與科技) 中有「Earth and Space Science」(地球與太空科學) 及「Nature of Science」(科學本質) 類別,內容相當豐富。

本文聚焦於配合十二年國教課綱的中小學地科教育目標,推薦較具代表性、可供學習者自學、與教師發展創新內容的線上資源,以因應現階段「停課不停學」的狀態,但這些資源同樣也適用於對地球科學有興趣的所有人!

現代的人們透過數位科技與線上豐富的資源,很容易成為一名「終身學習者」。由於COVID-19疫情,催化各國數位化的急遽發展,但也凸顯數位落差的問題,期待各國政策能盡快消弭數位落差,以實現聯合國教科文組織的「2030年教育願景」──促進優質、包容、公平的永續教育發展。
 
 參考文獻
教育部(2018) 十二年國民基本教育課程綱要-國民小學暨普通型高級中等學校-自然科學領域,教育部,臺北市。



陳俐陵
財團法人國家實驗研究院助理研究員