面對已經施行的108新課綱自然領域探究實作課程之教改變革,許多國中不論行政單位或第一線教學現場的理化教師同感焦慮,因為各出版社所編撰的教科書提供行之有年的「食譜式實驗」,乃配合教科書中欲提供學生透過實驗操作來學習核心概念所設計。而這些實驗紀錄本中的實驗活動,除了具有明確教學目標、設備組提供一應俱全的教材與測量儀器、統一的實驗步驟之外,甚至於連實驗數據與結論都有統一的參考解答。但是,多數由學校教師團隊或個人所發展與設計的探究實作課程,獨立於教科書的核心概念之外,通常難有可遵循的教學目標、制式的實驗步驟、實驗數據、以及可參考的標準答案或圖表,甚且如何針對探究實作課程予以評量呢?
有些學校將彈性課程分配給全校理化老師,有些學校則是委由少數理化教師擔任發展與實施彈性課程。根據個人發展探究實作課程與施教經驗與心得,不論由全校教師共同發展或委由少數教師擔綱探究實作課程,各有以下優點與缺點,彙整如表1所示。
1.少數教師願意承擔全校探究實作課程設計與施作時,有以下優缺點:
願意承擔全校探究實作課程設計與施作之少數教師,通常施行探究教學動機較高、教材教具之管理運用較有效、教學進度與教學品質較易統一,乃至於命題與學習評量也具有較高的效率。但是,因為只有少數教師投入探究實作課程與教學,也易造成這些少數教師因同一套課程反覆教學而產生倦怠感、備課和準備教材以及命題的壓力也較為沉重,更且全校多數教師仍缺乏探究實作之課程發展、教學與命題等能力。
2.全校教師共同承擔探究實作課程設計與施作時,則有以下優缺點:
全校教師一起投入探究實作課程設計與施作,可敦促每一位教師探究教學之施行、藉由共同備課與命題集思廣益研製教材教具、全面提升全校探究教學品質等優點。但是,因為也可能起因於對於探究教學不熟悉或不願投入,使得少數教師探究教學動機薄弱、教學進度與教學品質難統一或良窳不齊、教材教具也不易有效管理應用、以及共同命題與審題窒礙難行等問題。
但是,在職的全體理化教師面對108新課綱探究實作課程,由全校教師共同承擔與發展探究實作課程以及施作乃勢在必行!委由少數理化教師承擔探究實作課程的發展與實施也僅是緩兵之計,筆者期盼全校理化教師們都能正視此一教改浪潮,全心投入課程發展與施作以嘉惠各班學子。
如何迅速發展與設計探究實作課程
根據筆者發展探究實作課程與教學經驗,較簡便又有效發展與設計探究實作課程的方法,即「重新建構或組織實驗紀錄本所提供的食譜式實驗為本位,來發展探究實作課程」,明確的方法如下所示。
1.第一階段,採用教科書所附的實驗紀錄本食譜式實驗,確實帶著學生操作與討論。
此初步的教學目標即提供學生具備基本的實驗操作能力、理解控制變因、探索操縱變因對於應變變因之因果關係或規律性、以及學習較完整又縝密的實驗設計。
2.第二階段,改變其中某些可能影響實驗結果的變因,或可由學生自行決定操縱變因,並仿照「食譜式實驗」提供學生自行設計實驗,再根據新的實驗結果,引導學生進行論證與歸納。
此階段就是「開放變因」或新的科學問題情境,提供學生試著尋找新的變因、控制變因、精熟實驗設計、進一步探索新的操縱變因對於應變變因的影響。
3.最後階段,教師可延伸至日常生活情境引導學生進行科學解釋、提供學生比對教科書中的核心概念、澄清迷思概念、啟發學生從舊有的問題延伸學習解決新的科學問題。
以筆者發展「凸透鏡成像與光的三原色」之核心概念本位的探究實作課程為例。教科書提供的實驗紀錄本僅提供制式的凸透鏡與蠟燭或發光二極體(LED) 燈,教學目標侷限於提供學生「凸透鏡的焦距」、「判斷物距與像距的關係」、「成像性質」之實驗。筆者進一步提供紅光、藍光與綠光之三色手指燈,調整三色光距離凸透鏡的位置「試著會聚成白光」,學生分組實作情形如圖3與圖4所示。
圖3.凸透鏡成像性質
圖4.光的三原色與凸透鏡會聚成白光
因著紅光、藍光與綠光之三色手指燈的照度不同進行調整,以及教師從旁引導下,學生運用原先實驗記錄本所學習的「凸透鏡的焦距」與會聚光線的基本概念,得以進一步學習「白光可由光的三原色所會聚而成」,並且得知紅光與綠光可會聚成黃色光、紅光與藍光可會聚成洋紅色光、藍光與綠光則會聚成青光,不僅驗證教科書上的核心概念,也進一步獲得加深加廣的探究實作能力。
上述的探究實作教學目標,即是先建構在食譜式實驗「制式的操縱變因、實驗步驟與實驗結果」為基礎,進一步探索較為開放的其他操縱變因對於應變變因的影響。透過師生對話、根據實驗數據進行科學解釋、甚至精緻化公式、建立科學模型、以及學生之間的討論和歸納結論。
三、探究教學、學生學習與成就評量三向度應緊密結合
筆者任教於100多班的大型且以升學為導向的國中,學生人數高達3000多位,透過每班每週一節的彈性課程已試行探究實作課程邁向第三年。本校教務處邀集理化教師們集思廣益共同發展與設計並確實施行,經「滾動式反覆修正探究實作課程」已臻成熟,希冀能兼顧理化科教學與探究實作課程提供國中自然科教師參考。至於如何將探究教學、學生學習與成就評量三向度緊密結合呢?個人建議如下:
結語
固然新課綱探究實作課程要準備較多元化的探究實作教材、甚至發展成完整兼具評量的探究實作課程,不論備課、備材、撰寫新課程與發展多元評量,對於課務繁重的理化教師、甚至還有許多教師還兼導師班或行政職之負擔無疑更加沉重。但是,維持學生科學學習動機與提升學生的科學素養,乃至於創作和發明以及國家科技發展,都有賴於教師科學教學上的創新與引導。期盼教師們皆正視此一教改浪潮並藉由探究實作課程發展與施行,或可改變台灣長期以升學導向之沉疴,不再純粹以成績良窳為選才的唯一基準,逐漸培養更多學子能以科學或科技為志業,而延續台灣科技島之慧命。
謝甫宜
高雄市陽明國中自然領域理化教師