壹、課程設計背景

為了因應科技技術變化萬千的社會、給予生活在未來的孩子們最適切的教育，我國於2019正式實施的108課程綱要（以下簡稱108課綱），將「核心素養」作為課程發展的主軸。

素養，即是將知識活用、實踐於生活中的能力，也就是在適應生活、面對未來挑戰時所應具備的知識、態度及能力。素養導向的課程設計，是以學生為主體，關注的重點在於學科與生活的連結，而學科之間不再是壁壘分明，而是相互結合、融合，也就是所謂的「跨領域課程」。而在跨領域課程中，你會發現其中暗藏著一組密碼「S-T-E-M」──也就是科學（Science）、技術（Technology）、工程學（Engineering）及數學（Mathematics），這四個領域我們在如今的生活中，每天都會接觸到 （劉淑雯，2019）。

在我國國小階段的科學教育，歸屬在「自然與科技領域」，縱然強調探究活動的教學、實作，但卻是以「學科知識」為主軸設計的課程，與學生生命、生活的連結不強，因此產生了知識與實踐的斷層。

在我國體制內學校，學生學習自然科的主要途徑為教科書，也就是自然課本，如此教條式的教材、知識內容較無法激起學生動機與興趣。而主題及故事豐富的繪本，不只小孩喜歡，連大人都愛不釋手 （劉淑雯、洪文徽，2020），且繪本中的情境、角色困境與成長等，則是教師可以帶領學生進行「跨域教學」的最好素材。

以下為研究者以科學家傳記繪本《To The Stars! The First American Woman to Walk in Space》（Van Vleet、Sullivan與Wong，2016）設計之跨領域科學閱讀教學課程，希望藉由此課程讓學生學習科學家之探究性格，進而發現自身的科學家性格，提升對科學探究的興趣。

 貳、教學活動設計理念

因應我國十二年國民基本教育課程綱要之素養、跨領域課程設計的需求，本研究希望以科學家傳記繪本作為科學文本，並依此設計相關探究活動，發展成跨領域科學閱讀課程。於學習表現上分別對應至國語文領域中「閱讀」與自然科技領域之「探究能力──問題解決」，而在議題融入方面則結合了閱讀議題。

本次科學家傳記繪本與教學設計參考並改寫自《Eureka, Again!: K-2 Science Activities and Stories》（Farland-Smith、Thomas，2018），希望藉由科學典範人物經歷、探究歷程以及性格探討，讓學生理解並發現自己的科學家性格；並且，能從繪本發展出的探究活動中，學習到「像科學家一樣思考、進行探究」等問題解決能力。

本單元所選定的科學家傳記家繪本為《To the Stars: The First American Woman to Walk in Space》，內容描述凱西（Kathy）一路從她童年時探究興趣到她成年後探究經歷，帶領著讀者了解凱西探究的心路歷程、體會她對外界源源不絕的好奇與探究動機。而在閱讀文本之後，為了讓學童能更進一步、有機會能親身體驗科學家的探究歷程，研究者根據繪本內容設計了延伸的科學探究活動，讓學生能透過實際經驗、親身探索，而學習到如何「像科學家一樣思考、進行探究」，進而培養學生的科學探究精神與科學思考邏輯。


圖1. 本單元之科學家傳記繪本封面

 參、教學活動設計

此課程根據我國十二年國教課綱素養導向之學習重點設計，課程結構（學習週期）分為三個部分：預測（predict）、觀察（observe）、解釋（explain），為Page參考自《Eureka, Again!: K-2 Science Activities and Stories》（Farland-Smith、Thomas，2018），為Keeley （2014）所提出之predict–explain–observe （P–E–O）策略的改編版本。

一、學習重點

根據十二年國教課綱「國語文領域」及「自然科學領域」之課程綱要擬定學習重點，分述如下表1：

表 1. 本研究之課程學習重點

二、教學架構

本研究教案設計之教學架構如下圖2所示：


圖2. 本研究教案設計架構圖

 肆、教學活動實施流程及特色

一、「預測階段」指導閱讀與溫度預測

（一）學習目標：

1.指導閱讀：師生共讀《To the Stars: The First American Woman to Walk in Space》繪本，引發學生探究興趣。

2.溫度預測：了解物質接觸熱源後會有的溫度變化現象，並進行預測。

（二）課程進行方式

1.請學生兩兩一組使用平板共讀凱西的故事《To the Stars: The First American Woman to Walk in Space》繪本。

2.師對故事內容進行提問，根據教師提問與全班共同的分享結果，請學生完成ORID學習單O（客觀性層次）、R（反映性層次）的部分。
※備註：若能提前完成的同學，則可請學生可以先試著依照學習單上的提示，嘗試完成I （詮釋性層次）的部分。

3.讀完繪本後，告訴學生接下來我們將和主角凱西一樣進行探究活動。在開始探究活動前，請學生小組討論，在學習單中圈出他們認為在相同時間下，於電暖器受熱下後「最熱」的物質、離開電熱器冷卻後「最冷」的物質。
※備註：原先課程設計為在「太陽照射下」一小時、在陰影下冷卻一小時之溫度上升及下降預測，然受實施課程季節限制，將太陽改為電熱器。

（三）學習歷程與活動剪影

1.學生兩人一組共讀繪本，完成ORID學習單O （客觀性層次）與R （反映性層次）部分。


圖3. 學生兩人一組共讀繪本


圖4. 教師以觸控螢幕指導學生習寫ORID學習單


圖5. 其中一位學生完成之學習單（O、R部分）

2.教師說明本次探究活動內容，並請學生先完成「預測」階段之學習單。


圖6. 教師以觸控螢幕指導學生完成學習單之「預測」部分

二、「觀察階段」升溫、冷卻觀察

（一）學習目標

1.能夠與小組成員互助合作，並專心參與探究活動。

2.在探究活動進行中，能仔細觀察並記錄觀察結果。

（二）課程進行方式

1.邀請學生分享他們的預測結果，並告訴學生接下來將針對這三個物質──沙子，土壤和水──進行調查。

2.在開始進行調查活動前，師生共同制定調查時間流程表，並請各組進行工作分配：溫度測量人員、記錄人員、更換測量物質人員、電熱器切換人員等。

3.工作分配確認後，請同學開始分別觀察三項物質，並將觀察記錄詳細記錄於溫度記錄表格上。

（三）學習歷程與活動剪影

1.學生以小組為單位進行探究調查活動


圖7. 各組調查活動活動歷程

2.請小組根據調查結果將溫度記錄於表格內


圖8. 其中一組調查活動時記錄的溫度變化表

三、【解釋階段】物質與比熱

（一）學習目標

1.能夠以小組合作方式進行觀察結果發表，並說明觀察過程的發現。

2.藉由探究活動歸納，能認識並了解「比熱」的概念。

（二）課程進行方式

1.小組觀察結果發表與分享：將小組的觀察結果拍照傳至觸控螢幕上，與全班一起討論各組發表的觀察結果，討論觀察結果是否有異同，並請小組嘗試說明其原因。

2.教師歸納小組觀察結果，並連結至科學概念「比熱」：

(1)歸納小組觀察結果，土壤的升溫和降溫速度都比水快、沙子和土壤的升溫和降溫的速度都比水快。

(2)教師向學生介紹與此次探究活動有關的科學概念「比熱」，並邀請學生分享日常生活中出現有關「比熱」概念的例子。

3.向科學家致敬：

(1)教師帶領學生討論主角凱西（Kathy Sullivan）具有那些科學家性格特徵，並歸納說明為何此單元選擇以「探索者」作為凱西的性格特徵。

(2)請學生根據全班共同討論內容，參考學習單上提示「對凱西來說，為什麼該特質（探索家）很重要？這個特質如何幫助她？」，並完成ORID學習單的I （詮釋性層次）部分。

(3)請學生根據全班共同討論內容，參考學習單上提示「這個特質，在日常生活中重要嗎，為什麼？請舉例說明如何應用在生活中。」完成ORID的D （決定性層次）部分。

4.給學生時間參觀不同組別的研究日誌，並給予學生時間將自己的日誌補充增添得更完整。

（三）學習歷程與活動剪影

1.教師以觸控螢幕示範，請各組同學將上次觀察結果的「溫度變化表格」畫成折線圖，並完成「溫度預測學習單」觀察結果填寫的部分。


圖9. 教師引導並示範如何將表格資料轉換為折線圖



圖10. 學生完成之「觀察結果折線圖」以及「溫度預測學習單」

2.教師以觸控螢幕展示學生觀察解果，歸納並解釋「比熱」概念。


圖11. 教師以學生觀察結果歸納並解釋「比熱」概念

3.教師帶領學生討論主角凱西的「探索者」科學家性格特徵與生活實際運用，並請學生完成其記錄在ORID學習單D （決定性層次）部分。


圖12. 其中一位學生完成之ORID學習單

 伍、學生學習心得

在課程結束後，教師請學生填寫回饋單（如下圖13），以了解學生對此課程的感受，本課程回饋單參考翁淑容（2006）研究設計而成。該班學生人數26人，1人請假，共計收回25份回饋單，以下分述之：


圖13. 其中一位學生之科學閱讀回饋單

一、對課程的喜好程度

在對課程喜好程度的部分，請學生針對本堂課程勾選喜好程度，分數區間為1至5分，5分為喜好程度最高，1分為喜好程度最低。本次實施課程班級勾選之課程喜好程度情形如下圖14：


圖14. 課程喜好程度情形

本次回收之回饋單共25份，課程喜好程度平均分數為3.96分，而從上圖也可看出大部分的學生是喜歡這個課程的。

二、印象最深刻的部分

有關於最喜歡、印象深刻的課程部分，教師請學生勾選在本單元中最喜歡或最深刻的部分，各部份分別為：「繪本、ORID學習單（O＆R）」、「預測」、「觀察」、「解釋」、「ORID學習單（I＆D）」，最多勾選三項，下圖15為學生勾選情形：


圖15. 學生對於課程印象深刻部分之勾選情形

由上圖可發現學生對於課程中「預測」部分印象最為深刻，接著便是「繪本、ORID學習單（O＆R）」部分，再來便是「解釋」與「ORID學習單（I＆D）」。

三、學生回饋
研究者整理學生回饋單內容如下表2：

表2.學生回饋整理表


從上表我們可以發現，在課程內容學習的部份，有12位學生寫了有關「學科知識（認知）」的學習內容，例如：「土、水、沙子哪一個冷卻較快？」、「溫度變化」；有9位同學寫到了有關「探究步驟與過程（技能）」方面的學習內容，例如：「學會了如何觀察，還有如何解決問題。」、「除了預測，也要實際觀察。」；而有5位同學則寫到了「情意」方面的學習內容，例如：「要有偉大的夢想」、「我學到要永不放棄，要朝自己的夢想邁進。」等，茲將以上項目整理為下圖16：學生自評課程學習內容分類：


圖16：學生自評課程學習內容分類

而在課程建議項目中，有9位學生覺得課程是「新奇」、「有趣」及「好玩」的，有5位學生覺得課程「很棒」，有1位學生表示ORID學習單較難。此外，也有針對課程內容的建議，希望課程教學中增加「影音」內容的學生有2位，希望課程中增加「實驗」的學生有3位，希望課程能增加互動性（遊戲、平板融入）的學生有1位。

 陸、教師教學觀察與省思

一、教學觀察

在往常的圖書館利用課程中，閱讀課時常是學生在圖書館自由閱讀、借書，而教師考察、檢核學生的成效則以每學期幾篇的閱讀心得來評定。而若當其他課程進度緊迫、學校活動忙碌時，閱讀課也往往最容易被挪作他用，因為「閱讀」是無法依靠量化測驗表現的能力，更無法僅從借書量來判定閱讀能力。因此，每當研究者看著明明有著豐富資源的圖書館，卻無法讓孩子好好利用時，總是感到萬分遺憾。

這次的科學閱讀課程，是由閱讀作為起點，引發孩子科學探究的精神、興趣，並且實際實踐之。以下分別以「閱讀」以及「科學探究」兩部分來討論：
 

（一）閱讀部分

本次選用的科學文本為科學家傳記繪本，希望學生能藉此對科學家以及科學家所從事的工作有更深入的了解，並且能從「了解科學家的科學性格」進一步地「發現自身的科學家性格」。

本單元是研究者實施之第三個科學閱讀課程，每個單元都以一位科學家傳記繪本作為主軸發展課程。在上到本單元時，研究者發現學生對於傳記故事的閱讀越來越熟練，能夠快速的抓到故事的脈絡（起因、經過、結果），並且在科學家性格判斷上也越來越豐富、精準。例如，原先在描述性格時，很多同學都只描述「他很厲害」這般模糊的敘述，並未能說明理由或者舉出故事情節對應。

此外，研究者也發現，學生常常將「成就」與「個人性格」的描述混在一起，將「個人特質」發展到及極致將可能獲得「成就」，反之，未能獲得成果並不代表不具備該特質。到了本單元，研究者發現學生逐漸能夠了解「特質」跟「成就」之間的差異，在描述科學家性格時變得更準確了。

（二）科學探究部分

本次科學閱讀課程架構為「預測」、「觀察」和「解釋」，即為科學探究之步驟。「預測」的部分希望學生從舊經驗出發，嘗試以舊經驗去對所需探究之對象或項目進行結果「預測」；接著以小組為單位進行探究活動，並「觀察」探究的過程並記錄下來；最後分享各組的觀察結果，教師帶領學生進行統整，「解釋」探究過程的發現，並且適時地引入科學名詞、概念的介紹。

然而研究者在進行課程時的觀察發現，學生對於「預測」不太主動。也就是說，當教師提出問題請學生根據經驗推理並進行大膽預測時，學生反而顯得很被動，面無表情、目光渙散，似乎在等待老師直接給出答案，這個現象在進行第一個科學閱讀單元時尤為明顯。研究者推測這可能受到國內長期有「標準答案」的考試形式所影響，因為答案只有對錯之分，從而讓學生可能因為「害怕答錯」而放棄嘗試，或因為想「避免失敗」而對於稍微有挑戰的問題拒而遠之。

此現象讓研究者起初感到有些喪氣，但當進行到第三個單元「凱西」時，學生已經逐漸習慣科學探究的流程，發現除了「結果」，探究的「過程」也很重要。因此，無論是在一開始「預測」階段，或者後來的「觀察」、「解釋」階段，研究者發現學生之「課堂參與度」與「學習興趣」有明顯的提升，並且愈來愈願意提出不同的假設。而在提出自己看法時，學生中開始有愈來愈多人能夠提出證據或以觀察結果進行說明。

二、教學省思

在本課程的每個階段，教師皆會設計對應的學習單讓學生記錄學習過程，最後每位學生將學習單們依序排列整理成該生的「科學日誌」。而在研究者批閱學習單、整理學生回饋單時，研究者也同步進行教學回顧與省思，以下分述之：

（一）閱讀指導部分

1、閱讀部分ORID學習單的功效與目的
原先研究者加入ORID學習單的目的，是希望學生能夠在閱讀完後記錄自己的所得所感，主要是希望學生能夠從中發現「科學家性格」並且與自身性格連結。而在實施後，研究者發現學生花了蠻多時間在「O（事實性層次）」，也就是紀錄的是故事的流程；而實際學生心得的「R（反映性層次）」與「I（詮釋性層次）」紀錄的反而比較少。至於「D（決定性層次）」，學生習寫的狀況與科學探究相關的實踐較少，多半與學校生活、考試相關。
因此，若以本次科學閱讀的課程目的來討論，ORID學習單的功用似乎作用不大。考量研究目的，研究者認為或許可以調整成以與「科學家性格」相關的問題進行提問統整的學習單，這樣帶領學生討論閱讀時，或許更能夠幫助學生聚焦在「科學家性格」與「自身性格」的連結上。

2、有關女科學家故事與性別意識
此單元科學家傳記繪本的主角為女性，由於這是研究者班級進行的第三個單元──每個單元模式相同，都先閱讀完一本科學家傳記繪本後，進行延伸科學探究活動──故學生在閱讀時，起初並沒有覺得因為「性別不同」有什麼差別，就覺得一樣試在閱讀一個科學家的故事。直到閱讀到了某一面（下圖17），他們才忽然意識到「對欸，凱西是女生」。而在研究者收回學生的閱讀紀錄單時，也發現有部分學生記錄到相關的想法，茲將其整理如下圖18：


圖17. 繪本中有關性別意識的頁面


圖18. 學生閱讀紀錄單中關於「性別意識」的部分整理

而後在與學生的討論過程中，研究者詢問學生的讀後心得時，有一位女同學就說：「她覺得凱西旁邊的同學很奇怪，為什麼一定要當護士或老師？」接著全班就針對「是凱西旁邊的同學問的問題很奇怪，還是凱西很奇怪？為什麼呢」稍微進行了討論。
全班大致有一半的同學皆認為，凱西旁邊同學會這樣說的原因，是因為「感覺男生比擅長開飛機、修機器」，所以像凱西這樣會開飛機的女生比較少見。接著，研究者便接著詢問：「很少見就是很奇怪嗎？」然後同學們沉默幾秒陷入思考，接著一開始表示凱西同學很奇怪的女生就大聲回答：「哪裡奇怪？比較少又不是奇怪，可能只是沒看過而已啊！」
於是研究者便順勢往下問，「那為什麼凱西旁邊的同學覺得女生要當老師或護士？」大家思考了一下，便不約而同的回答：「感覺好像是爸爸媽媽（長輩、親戚）或電是什麼的，都說／聽過類似的話，所以才有這種感覺。」
最後研究者從看繪本的心路歷程，和學生討論「為什麼一開始沒有意識到凱西是女生，後來才突然發現的原因」，最後與學生歸納結論：特質跟性別沒有關係，所以一開始才沒特別留意凱西的性別，因為不論性別如何，每個人都可以喜歡、擅長不同的東西。而凱西同學、大家覺得性別應該做特定職業的想法，是後來「因為別人說（聽別人說）」才出現的，所以像是一種經驗的累積，「沒有一定要這樣」。
研究者於教學後省思，覺得這樣的討論是頗具意義的，因為正規課程中並無法有充裕時間進行這般的討論，且「讓學生發現認知矛盾再進行的討論」遠比「直接以性別平等教育角度切入的討論」來的更有價值，並且更能促進思考與降低說教意味。因此，若是這樣的跨領域閱讀課程能繼續發展下去、發展成熟，或許除了科學家特質外，學生還能在閱讀中潛移默化地學習到性別的實質平等。

（二）探究活動學習單的設計

目前的探究活動學習單，設計形式比較接近「紀錄單」，原先研究者是希望學生能藉此紀錄探究活動的歷程與結果。實際實施後，的確學生有依照學習單進行紀錄，但是由於記錄單設計的方式是以表格、勾選等方式記錄，使得學生紀錄的內容基本上相似，無法顯示出不同學生間學習歷程的差異。

因此，研究者覺得可將活動紀錄單的形式做調整，除了記錄探究結果外，應可以加上更多提供學生創意紀錄歷程的部分，讓學生的學習歷程能夠以更多元的方式留下紀錄，並展現不同學生獨特的歷程。

（三）學生回饋單的項目設計

在研究者整理學生回饋單時，發現由於回饋單設計的方式都以「勾選」為主，故即便得到對應的量化數字，卻缺乏了學生對不同活動環節的實質性反映，因此研究者認為可以在設計學生回饋單題目上進行調整，增加開放式作答的提問，讓學生能夠更具體的敘述自己的所得與建議。

此外，在課程心得部分，研究者在思考是否能夠結合平板進行語音輸入，這樣一來在有限的課程時間內，學生能夠表達更多的個人意見，較不會受限於寫字速度、國字不會寫等等因素影響。不過，「融入平板進行心得記錄」本身需要花費一定時間讓學生進行操作練習，而「每生是否能夠分配到一台平板電腦」也是考量的因素之一，故還需要綜合評估實施的可行性。

（四）課程規畫的流程與時間安排

本課程為科學閱讀課程，預定以每週一堂40分鐘的「閱讀課」進行課程實施。然在進行探究活動時，有時候需要一次性較長時間進行活動，不適合分段、分周進行，在目前現有的課程規劃下，研究者就必須與導師「調課」，好讓需要連貫的課程內容不至於被分開。

然，若此課程做為全校性的閱讀課程實施，若常需要「調課」以配合課程需求，是否反而會讓實施難度提升？又或者，學校的「閱讀課」在課程安排上，能夠有機會以校本課程的方式一次安排兩堂課，好讓需要連貫的活動得以順利進行？目前研究者只在一個班級進行科學閱讀課程的嘗試，希望若是此科學閱讀課程能夠推行至全學年，或許可以融入校本課程進行整學年的規劃，好讓課程進行上時間能更充裕，同時也能使學生學習的歷程更豐富。

 捌、結語

在變化快速的現代社會中，擁有單一的知識是不夠的，為了面對當下生活以及未來的挑戰，我們需要跨領域、跨學科的生活知識，並且擁有能將這些知識實踐、運用在生活的能力，而這也就是十二年國教所謂的「素養」。

而為了能終生學習，「閱讀」絕對是不可或缺的一部份。在目前小學教育現場的閱讀課程，大多都是以學生自由閱讀或一學期一兩次的講座型課程為主，且大抵是與國語文領域結合，因此研究者希望能嘗試進行與其他領域結合之跨領域閱讀課程，好讓學生的閱讀學習能夠更豐富。

在本次的科學閱讀課程中，研究者發現透過這樣的課程，能提升學生的學習興趣及動機，並且藉由進行繪本延伸的探究活動，讓學生實際體會知識與生活的連結。而透過閱讀科學家繪本，也讓學生更理解科學家及其性格，從而逐漸發現自身的科學家性格，於是乎能更主動地留意生活周遭事物，保持好奇與提問的精神，自發性地進行探究活動。而這也是本研究的主要目標與期望，希望能在這樣的跨領域科學閱讀課程中去啟發學童，培養學生的科學家思維與探究精神，最終能成為一位位小小科學家。