創新科學演示設計探討---以｢七上八下｣演示為例
文/陳香微
民國45年國立臺灣科學教育館(簡稱科教館)成立之初，即以提高全民科學教育水準，輔導各級學校推行科學教育為任務。90年遷建士林新館時也以展示、演示、實驗一體之科學中心規模規畫，不但有大型之科學模具展品、各樓層設有演示廳，更有近千坪專業設備之中小學生科學實驗室，累積數以百計的教材教案，更有多年辦理全國中小學科學展覽及國際科展之豐富人才培育經驗，為我國科學教育奠定深厚基礎。 109年有鑑於科學中心多元傳播形式的開發，我們運用館內資源創新科學演示形式，以與單純的展品操作或學校的演示教學有別，除了展品之外，研發更多的演示教具，演示過程並融入了表演及戲劇元素，尤其導入4S的設計理念----Suspension(懸疑)、Stimulation(刺激)、Surprise(驚訝)、Satisfaction(滿足)，讓演示更為有趣也更為科普，演示過程同時強調觀眾互動、探究等特色，以更能獲得觀眾接受。
一、博物館演示教學與程序戲劇
演示教學法是通過展示實物或教具進行示範性實驗，使抽象、複雜的內容具像化，變得直觀(看得見)、易於理解，以幫助學生學習科學知識。演示教學也是博物館、科學中心經常使用的科學傳播形式之一，尤其運用展品作為演示教具，讓觀眾透過展品的操作演示理解科學原理。
有別於學校科學演示教學的人才培育目的，博物館、科學中心的觀眾停留時間短暫，演示目的主要還是以激發觀眾的學習興趣，而非為了考試、升學，因此演示教學宜更科普、有趣，也要能注重觀眾互動，才能吸引各個不同年齡層、不同經驗的普羅大眾，激發大眾深入探究科學知識的興趣。
程序戲劇是指利用事件從發生開始並發展情節的一種序列式戲劇，在戲劇內容中將教學內容融入，讓學生透過戲劇進行學習。Geraldine Brain Silks提出「程序概念方式」（process-concept approach），在戲劇進行的程序中，透過演示者在具有想像空間與即興表演的過程中，達到預設的目標﹔Nellie McCaslin則提出「教室裡的創作性戲劇」（creative drama in the classroom）的主張，建立教師在教室以戲劇進行教學主張（張曉華，2004）。
Krug 與 Evron（2000）認為經由戲劇擴大學科思想，將藝術作為其他學科的資源（Using the Arts as Resources for Other Disciplines），即將戲劇課程與其他學科提出共同教學目標，讓學生從實際感受中體會抽象的學理（陳瓊花，2001）。
二、自策「創新演示教學」
1.4S設計說明
劇本的基本結構包括主線與輔線、驚奇感、矛盾衝突、懸疑性與衝突性等。科學教育需培養學生對科學的好奇、興趣、態度，其中科學態度包含懷疑與批判的精神、尊重證據、好奇心（龍麟如，2007）。整合科學學習與戲劇腳本設機基本原理，我們對演示教學情節安排提出4S法則
(1)懸疑(Suspension)
好奇是學習的動力，學生科學學習往往因為好奇而投入學習，所以在劇情中製造懸疑是讓觀眾產生好奇的最佳手段之一，為了滿足觀眾的好奇心，以電影為例，一開始鏡頭畫面會故弄玄虛，吊足觀眾胃口，例如月黑風高的夜晚，寂靜昏暗小巷中，一個黑影四處閃躲…….(Suspension)
(2)刺激(Stimulation)
引發觀眾好奇後，觀眾會駐足下來，並經由接續一連串事件發生，於情節中安排高潮迭起扣人心懸科學活動，不時引發觀眾緊張、刺激(Stimulation)的情緒。
(3)驚訝(Surprise):
一顆心跟著科學演示呈現不同結果，讓情節發展七上八下，並對科學實驗產生狐疑猜測，最後安排劇情急轉直下，讓觀眾跌破眼鏡，產生大大驚訝，原來”如此…… (Surprise)。
(4)滿足(Satisfaction)
透過演示將內容去蕪存菁，選擇前後有因果關係的內容，讓觀眾經過懸疑、刺激、驚訝得到很好的滿足(Satisfaction) ，讓科學演示融入戲劇有圓滿結果，觀眾同時了解實驗中的科學基本原理，並作為日後繼續探究的基模。
2.演示規劃
(1)演示流程要環環相扣：演示過程雖然每一環節要講清楚，但節奏要環環相扣，不能讓觀眾思緒中斷，也就是演示過程要緊湊一氣呵成不要離題，不該跟觀眾互動的時候不要隨便CUE觀眾，演示人員腦筋要清楚，動作要俐落，全神貫注，掌握每一步驟，借不斷的衝突堆疊讓觀眾有高潮迭起的感受。
(2)觀眾互動要看時機：觀眾互動是為了營造觀眾參與，以加強觀眾的注意力提升學習成效，但觀眾的年齡層不同、專長背景不同、經驗不同甚至個性不同，也可能無法達成互動目的反而耽誤時間，在邀請觀眾時宜依演示內容依需求或先備知識等……尋找適當的觀眾，例如范德格拉夫起電器演示，會有頭髮豎起的反應，因此不宜找留小平頭的觀眾。邀請觀眾也並非都要找兒童，必要時也可以找家長一起參與互動，尤其演示場地過大或觀眾太多，兒童要穿越整個觀眾席實有困難，最好能邀請離舞台近一點的觀眾，否則一來一回或遞麥克風會耗費過多時間，也可能形成冷場，宜注意。
(3)掌握演出時間：通常演示時間一場次為30分鐘，30分鐘內要藉由各種教具設備完整表達一個抽象原理或現象已經不容易，還要隨時留意與觀眾互動，挑戰度更高，平常要有充分的練習，掌握好節奏及流暢度。
(4)演示道具要檢視：演示可以是一人，但為了活潑或基於操作需要也可以是多人，甚至於有時限於人力關係，有可能一個演示項目有好幾組不同組員或志工演示，常常教具未歸位、毀損等，到了演示現場才發現，應驗了”三個和尚沒水喝”的窘態。演示業務宜有專人負責，除了制定SOP，每項演示也應有大小道具檢核表(含場地布置圖)，演出前一定要再檢視一次，尤其更換場地時連電源、音響等都要檢視。
(5)演示人員可以輔以表演訓練：演示教學要將抽象、複雜的內容說明清楚，演示人員雖具備相當的專業與信心，恐怕還不夠吸引觀眾，適時可以製作一些誇張的教具或妝戴以吸引人，演示人員也可以學得一些肢體表演技巧已能夠更親民。
三、以4S設計｢七上八下｣演示為例
如果科學演示過程可以像電影情節的安排，是不是更能吸引觀眾的目光及喜好，因此我們嘗試用這種電影語言來詮釋科學演示的流程，以下以科教館科學演示｢七上八下｣的設計為例說明：
｢七上八下｣演示主要藉由不同水果及易開罐於水中的浮沉，讓觀眾理解物體浮沉於水中不是取決於物體體積或重量，而是物體體積V及質量M的比，也就是密度D，D=M/V，物體密度大於水就下沉，小於水會上浮。
1.演示材料及設備
(1)相同容量的各式易開罐
(2)會沉會浮的季節性水果(大小都要有)
圖1.一模一樣的易開罐也會有不一樣的反應
2.演示設計流程
本於喚起民眾刻板印象、顛覆觀眾認知、從新建構理念思維，期能建構系統性邏輯思考。
(1)懸疑(Suspension)
我們以製造大的(易開罐)、重的水果喚起觀眾對這些物質投入水中可能反應，引發觀眾對原有認知的懸疑，激發觀眾產生求知的好奇心，並開始思考可能反應有哪些?例如不是立即沉於水底或部分浮出水面，就是在水中載浮載沉，以吸引觀眾能為求得解答駐足繼續學習。
基於上述觀眾對原有認知的信心----以為大的、重的會下沉；小的、輕的會上浮。接下來挑選幾個大的、重的但是會上浮及幾個小的、輕的但是會下沉的水果，將之投入水中，以顛覆觀眾的認知(投入前可以用目視比較方式讓觀眾判斷哪一個會沉，哪一個會浮)，此時觀眾會開始產生懸疑(Suspension)，動搖信心----是不是自己的認知有錯誤或操作過程動了甚麼手腳，還是只是個案巧合，或者真的並非大的、重的東西就會下沉。
為取信於觀眾，這不是巧合，接續可以重複幾個相同效果的演示----大的、重的上浮、小的輕的下沉的演示。
圖2.物質投入水中可能反應
(2)刺激(Stimulation) 刺激能促進觀眾對學習的反應與變化，我們在演示中運用高潮的堆疊，刺激觀眾，並藉觀眾互動抒發觀眾的反應，提升學習興趣。
演示前先詢問觀眾認為甚麼水果會沉於水中?甚麼水果會浮於水中，讓觀眾發散式思考。接續將預先挑選的幾個水果(同時能夠呈現體積大的水果會下沉、體積小的水果會上浮)，無順序的投入水中，藉本文圖5a及5b大的水果會下沉；小的水果會上浮，以喚起觀眾的刻板認知，再藉由其他可以顯現大的會下沉、小的會上浮的水果演示，加深觀眾的信心。例如當觀眾發現並非重的、大的水果比小的、輕的水果容易沉於水，在他們心裡已經產生莫大的懸疑，接著再利用相同容量的易開罐演示刺激觀眾，讓觀眾再次懸疑於相同容量的易開罐為何有沉有浮，產生不一樣的反應，這太不可思議了，藉此再造高潮，使一再的刺激、反應，提升觀眾的求知慾。
或許會有觀眾反應不能香蕉跟蘋果比，因此改以相同容量的各式易開罐再試一次，以回應觀眾。首先將一罐(鋁製)易開罐投入水中，投入前先讓觀眾猜測會浮會沉，結果易開罐浮於水中，接續再拿起一罐相同廠牌(鋁製)易開罐飲料慢慢放入水中(投入前同樣讓觀眾判斷會沉於水或浮於水?為什麼?先不急於回應觀眾的判斷)，當然兩罐相同廠牌、相同材質易開罐自然會有相同反應(觀眾得到滿意的結果證實相同的東西會有相同的反應)，接續一一投入不同廠牌但相同容量的(鋁製)易開罐，以呈現不同的反應(可能是沉、可能是部分浮，可能是在水中浮浮沉沉)，挑戰觀眾的認知，接下來演示者再拿起一罐外觀看起來相似的(鐵製)易開罐慢慢投入水中，投入前一樣先讓觀眾判斷會沉或會浮於水?鐵罐顯然應聲下沉，此時觀眾的認知又遭受到更刺激的挑戰，演示者可以反問觀眾為什麼會有不同反應，同時引導觀眾對罐裝飲料的容量、內容物、包裝材質等產生疑義，後續可以再以各式不同材質、不同容量罐裝飲料與觀眾互動，讓不同大小易開罐浮浮沉沉的結果刺激(Stimulation)觀眾，以激發他們更迫切的求知慾，同時教育觀眾養成對商品成分的注意力。
圖3.相同容量的易開罐也會有沉有浮
(3)驚訝(Surprise)
觀眾經過發散式思考後，演示者慢慢聚斂觀眾的回應，以導向不是大的、重的或看起來相似的物質就會有相同浮沉反應，而更應該留意他的”內容”，諸如水果體積雖大，但裡頭是空心或果肉不夠紮實、水分不夠多等都會影響浮沉，因此我們採用密度來判斷，這好比同樣大小的房子住著5個人或50個人有著不同的緊密度一樣，我們將質量除以體積就是密度。水果裡面包含果皮、果肉、果核等，我們分別算出他的密度，再取平均值算出平均密度，就能判斷它會沉或會浮。通常我們將水的密度訂為1，平均密度大於1的就會下沉、小於1的就會上浮，而不是大的、重的就會下沉，反之則上浮。至此，觀眾會驚訝(Surprise)於”原來如此”。
當觀眾能夠理解水果大小、輕重無關浮沉，相同容量體積的易開罐也可能有不同浮沉反映，甚至體積大小相同的水果浮沉情形也大不相同，經過引導才知道原來水果裏頭結構各有不同，同一顆水果裏頭有果皮、果肉、果核，這些又各有不同質量、密度，整體平均密度才是決定浮沉的觀眾，原來簡單的一個現象背後有這麼多的奧秘，演示就在最高潮的驚訝中結束。
(4)滿足(Satisfaction)
現場會有觀眾不時回復重的水果會下沉、輕的水果會上浮，可以適時掌握機會回應觀，眾掌握互動機會。可以用磅秤挑選一個重的及一個輕的水果請觀眾演示，以呈現重的會下沉、輕的會上浮，並重複用不同水果演示，讓觀眾得以眼見為憑重的下沉；輕的上浮，以加深觀眾對原有認知的信心。此時觀眾應該能夠滿意於自己基於經驗的判斷(與其說經驗，其實當你在吃水果，洗水果的時候或許沒有真的認真留意過哪些水果會下沉，那些會上浮)。
為增加趣味性，我們選擇兩罐相同廠牌、相同內容物但罐裝底座凹陷的易開罐邀請觀眾共同示範演示，利用底部凹陷製造氣室產生浮力的技巧，使其一沉一浮，混淆觀眾認知，為何一樣的東西會有不一樣的現象，以增加娛樂效果，借科學解釋魔術，讓演示再創高潮。
圖4.一模一樣的易開罐也會有不一樣的反應
四、結語
演示內容講到密度可能就會想到浮力，想到浮力就不得不提阿基米德發現的過程，如此沒完沒了，這個加一點、那個加一點，一場演示只有30分鐘，時間就一分一秒過去，為了把握時間，太多的科學名詞，且又各有不同的解釋及作用，反而把本來因好奇、興趣而來的觀眾搞迷糊了，因此，畢竟這是比較貼近引發興趣的演示教學，不是學校人才培育或考試的演示教學，宜適可而止，讓觀眾能持續對科學知識探究維持動力，這也是我們的社會責任。
一場視覺及心靈的饗宴，讓觀眾帶著滿滿的回憶甚至意猶未盡地離開。
參考文獻 陳瓊花（2001）。從美術教育的觀點探討課程統整設計之模式與案例。視覺藝術， 4，97-126。
張曉華（1999）。創作性戲劇原理與實務。臺北：成長文教基金會。
龍麟如（1997）。國小學生對科學的態度與相關變項關係之研究。國立臺灣師範大學生物研究所碩士論文，未出版，臺北市。
Krug, D. H. & Cohen-Evron, N., (2000). Curriculum integration positions and practices in art education. Studies in Art Education, 41(3), 258-275.
陳香微
國立臺灣科學教育館研究助理
運用 STEAM思維執行學校空間規劃與營造之敘事分享
文/林育婕
前言
十二年國教新課綱正式上路，素養導向課程與教學的發展成為新課綱的主 軸，期盼面對科技大爆發帶來世界與生活劇變、知識的半衰期越來越短與 AI 時 代的來臨，能關注學習與生活的結合，透過實踐力行而彰顯學習者的全人發展， 培養學生成為具有社會適應力與應變力的終身學習者。為了增進學生跨領域多元素養的培育，近年來，國內外均提倡STEAM（science, technology, engineering, art, and mathematics； 科學、科技、機械、藝術、數學）跨領域教育模式（Conradty & Bogner, 2019）； STEAM 教育內涵包含：跨領域、動手做、生活應用、解決問題、五感學習之五大精神，正與十二年國教新課綱的理念不謀而合。然而，STEAM的應用目前多關注於學生的學習，以及學科跨領域能力整合，較少研究探討職場校長、主任或教師如何於教育職場中融入STEAM思維，並落實問題解決，上述的疑惑，也形成了本研究主要的研究動機；本研究希冀透過此創新角度詮釋STEAM對於全人素養的重要性，也說明在教育的環節上，不論師長或學生，都需要增進跨領域學習，方能解決真實生活中的任務或問題。
在教育職場中，校長與主任都是由一般的教師經過考核後擔任行政職務，然而一旦擔任行政職務，將會面臨許多與教學面向不同的工作內容，其中較為困難的，莫過於校園空間營造、校園環境規劃及硬體設施修整等。十二年國教正式實施，其中即提到學校可揉合校定課程、社區特色、在地文化、空間美學及自然環境等規劃校園亮點空間，提升學生學習及實踐境教之潛在課程的成效，因此，校園整體規劃與設計與空間的賦義更可成為學校課程規畫重要的一環。換句話說，在十二年國教素養意涵裡，校園環境與校園中的生活，處處都是學習，而這些學習不但可以看出學校領導者的理念、辦學方針、學校的願景、學校本位課程，也與學生的全人培養息息相關，因此湯志民、何昕家與湯為國（2008）分析了國內許多國民中小學學校的空間營造，發現不論是「開放空間」、「空間革新」、「學科型教室」、「友善校園」等，都是學校校長、主任、老師等師長，統整教學理念後體現在硬體設備上，換句話說，學校空間營造規劃與落實，就是學校師長STEAM教育的實踐。
細部來說，學校空間營造規劃與落實，需要在真實情境裡，將科學、科技、工程、藝術和數學等知識背景進行統整，最後完成實際成品。而從事教育的校長、主任或老師們，如何透過多元跨領域素養的自我培育完成上述的任務呢？ 本研究將以STEAM思維的模式，深度分析個案學校主任進行校舍興建計畫的跨領域素養展現與歷程。
壹、個案研究思維與背景分析
一、學校空間規劃營造與 STEAM 思維的關係
美國於 1986 年就提出了以科學、技術、工程和數學（STEM）教育的整合性綱領，並於2007 年將 STEM 教育正式作為美國國家行動計劃和教育戰略，在 K- 12 和大學階段全面推行；隨著 STEM 教育的研究和普及，許多學者認為除了STEM的科學領域概念外，也應加上藝術（Art）素養，以達全人教育之培育，因此於近年來推展出STEAM教育理念與模式（Genek & Doança Küçük, 2020; Kim, Ko, Han & Hong, 2014; Ozkan & Topsakal, 2019）。
從另一方面來看，過去學校空間或校舍之規劃與營造，需要考量的內涵與STEM概念較為相近，均需要透過科學、科技、工程和數學等多面向的統整考量，方能完成空間營造；而從教育部推動 921 新校園運動開始，學校空間規劃與營造的發展歷程，則必須再加入藝文、創意、美學等營造模式，因此，以當今的學校空間規劃與營造而言，更適合用STEAM之內涵進行分析。那麼，執行學校空間規劃與營造，在STEAM各方面需要具備什麼成分呢？以下，本文採用個案研究，並運用敘事性描述進行分享。
二、個案研究對象描述分析
本文採用敘事性描述的方式，進行研究分析。本文所分析之個案學校為臺中市某國小（以下簡稱A國小），A國小於2014年起開始興建新校舍，準備進行校舍遷校，並於2021年初大致完工，而本研究也由2014年起持續追蹤至今（2021年2月），並完成此敘事研究之分析。
A國小在遷校過程中需要全新校舍的空間規劃與整體營造，而在校舍整體規劃與督導上職責最重的就是校長與總務主任，然而，在2014年時，A國小當時的總務主任是剛結束主任儲訓的新手主任（第一年擔任主任）（以下簡稱L主任），且L主任並無相關的建築、土木、設計等專業背景；換句話說，L主任是一位剛從教師身份轉換成主任身份的教職人員，在毫無背景專業與行政經驗下，必須立即接手執行學校空間規劃與營造的整體興建任務，對於L主任而言是一種人生全新的學習；而對於本研究而言，L主任也是十分重要、具有代表性的素人個案，值得進行追蹤分析。
國內外許多研究會採用STEAM課程，研究毫無背景基礎的學生如何透過跨領域知識統整，解決真實生活中的問題；而本文主要特色，便是將這樣的研究平移到學校師長身上，探查個案總務主任L主任，如何在無背景基礎、無背景經驗的情況下，運用跨領域STEAM知識統整，解決真實生活中的問題，以驗證STEAM教育理念與精神，對於全人素養之培育，是否確實有其成效。
本文透過長期觀察、行動研究、紙本文書資料彙整、追蹤晤談等多元質性方式進行研究與資料分析，但由於本文寫作方式採取科普分享模式，於研究方法及過程中描述較為精簡，而著重於運用STEAM教育理念進行創新詮釋，包含（一）如何運用STEAM內涵分析「執行學校空間規劃與營造」所需具備之成分，以及（二）個案教師透過STEAM跨領域學習後的成長與轉變，以下茲就此兩部分進行分享說明。
貳、透過STEAM 內涵分析「執行學校空間規劃與營造」所需具備之成分
依據本研究長期觀察、行動研究、文本資料彙整與晤談之交叉分析結果，將A國小學校空間規劃與營造，整體歷程分成四大階段，分別為規劃期、設計期、執行期及應用期。以下，將運用STEAM內涵，針對每一階段進行細部分析。
一、規劃期
在遷校規劃初期，學校必須考量遷校計畫對於學生受教權的影響，新校址及新校舍對於學校經營及學生學習如何提供更好的優勢，以及新校舍用地的取得、校園規劃未來的維護等多面向問題。透過長期研究，本文將A國小於遷校初期羅列之關鍵問題，以STEAM思維進行分析。
表1. 遷校計畫規劃期關鍵問題與運用 STEAM 思維之解決策略
二、設計期
在新校舍之學校空間規劃與營造的設計期，將包含了學校端進行「委託規劃設計監造技術服務」採購、在成功遴選建築師後開始進行初步校園空間美學設計與規劃、依規定送主管機關進行校園規劃審議，必須先通過校園規劃審議後才能進行細部設計，最後必須於細部設計圖書預算書審定後提報主管機關核定；以下將A國小於遷校之學校空間規劃與營造之設計期所需要項，以STEAM思維進行分析。
表2. 遷校計畫設計期關鍵問題與運用 STEAM 思維之解決策略
三、執行期
進入校舍興建執行期，學校將會經歷由工程發包、申請建照及五大管線核定、營造廠商清圖、開工宣導、動土、工程管理與工程進度管考、督工、工程查核及驗收等多元繁複的階段，這個階段因為以 A 校隸屬臺中市教育局管轄而言，臺中市政府教育局設置有「工程營繕科」可以提供學校依規定申請工程代辦，因此，學校可獲得較專業的支持；但各縣市恐有不同規定，應依各縣市規定為主。以下將A國小於遷校之學校空間規劃與營造之執行期所需要項，以STEAM思維進行分析。
表3. 遷校計畫執行期關鍵問題與運用 STEAM 思維之解決策略
四、應用期
在學校校舍興建工程的後期，學校必須預計至少 6-12 個月進行公共藝術設置， 並開始清點既有可繼續使用設備及必須另外新增採購設備、依據空間規劃進行室內裝修設計與室內裝修工程，與校舍工程界面銜接及考量工程驗收的界定， 一直到工程申請竣工、辦理驗收、正式點交、相關教育訓練、建置學校財產， 以及使用執照、綠建築標章申請等，才完成整體學校空間建置。以下將A國小於遷校之學校空間規劃與營造之應用期所需要項，以STEAM思維進行分析。
表4 遷校計畫執行期關鍵問題與運用 STEAM 思維之解決策略
參、個案L主任從學校空間規劃與營造中獲得跨領域學習與成長
Perignat 和 Katz-Buonincontro （2019）指出，STEAM的應用大多用來探討學生的學習，但是若能同步探討這樣的跨領域能力整合在教師或教學法上的應用，將具有不同的推廣性；有鑑於較少研究探討職場師長如何透過融入STEAM思維進行問題解決，因此本研究期待透過創新角度，以學校師長為個案研究，詮釋STEAM對於全人素養的重要性，也說明在教育的環節上，不論師長或學生，都需要具備跨領域學習與成長，才能落實真實生活中的問題解決。
本文所分享的個案L主任，是A國小於2014年起面臨遷校計畫時的新任主任，2014年也是L主任剛完成主任儲訓的第一年，也就是說L主任是在毫無背景專業與行政經驗下協助執行學校空間規劃與營造的整體興建任務，因此是十分具有代表性的素人個案。
本文透過長期觀察、行動研究、紙本文書資料彙整、追蹤晤談等多元質性方式進行研究與資料分析後，發現L主任從學校空間規劃與營造中獲得許多跨領域之學習與成長。以下茲就STEAM不同面向進行分析：
一、科學面向（Science）：
L主任原本的專長背景為人文社會學科，並且修習國民小學教育學程，並在國小任教，因此在科學領域並無特別鑽研。透過長期觀察，並與L主任進行晤談後發現，L主任為了確認學校空間規劃中，設計師與建築師所提案的建築、房屋結構等進行理解與驗收，因此必須去學習力學原理，並多方詢問相關領域的工程師與建築師，進而大幅提升自己在科學領域方面的知識。L主任覺得這樣的進步，不但讓自己對周遭建築物或力學相關物品的原理原則豁然開朗外，對於自己國小自然科整體教學有極大助益。
二、科技面向（Technology）：
在科技運用面向，L主任提到除了必須善用網路平台查找資料外，最重要的便是學會善用不同軟體建置資料分類與查詢系統。在遷校的過程中，會包含舊校的各種物品、新校舍的物品、各種不同的文件資料，以及經費的收支資料。為了方便未來能順利且快速地查找資料，這些物品與文件都需要良好的歸檔，歸檔的作業除了要有一套邏輯準則外，善用不同的資料存放軟體及雲端等共享資訊平台，也是十分重要的，因此L主任在這幾年內也學習了許多不同的科技資訊，進而能分辨與選擇最適合儲存多元資料的軟體或平台。
三、工程面向（Engineering）：
在工程面向，由於L主任必須參與工程監督，並且需要肩負職責，為了確認工程品質與進度，L主任尋找非常多資料，並且參加許多工程類別研習，並向土木工程或建築專業背景的專家請教，進而學習監督工程的細節與訣竅；在工程建設的幾年間，L主任已經掌握工程師傅的多種術語，也了解工程品質上不同原料的品質與數量如何分辨，在工程部分的知能大幅提升。此外，L主任於晤談中特別提到，透過對工程脈絡的掌握，更可以理解在校園防災時的各種預防措施的原理，促進L主任跨領域知能的統整，此就是全人素養融合與提升的證明。
四、藝術面向（Art）：
在藝術面向，L主任於晤談中提到這是自己非常有收穫的地方，一開始L主任及該校的校長、行政團隊等，對於學校空間的規劃提議，不但以教學實用為主，也特別強調校園空間的美感，然而在跟設計師與建築師討論下發現，許多校園美學的規劃必須考量工程結構的安全性與力學結構上的可執行性，因此會與工程執行團隊進行多次會議、來回修改。L主任深刻體會到，在真實生活的問題解決中，透過不同領域思維團隊的相互對話，確實可以快速跨領域的統整與全人素養的形成。
五、數學面向（Mathematics）：
在數學面向中，可以看到，從2014年至2021年間，L主任所擔任的總務工作，都必須涉及校內、校外的經費及人力統籌與計算，在經費的盤點、計算與支出收入都不能出現任何問題，因此必須經過反覆的計算與驗算，而在人力上也需要審慎的安排，讓人力適得其所，且工作量分配適中。L主任特別提到，在經費規畫與運用上，除了基礎數學計算外，數學邏輯才是最重要的，在經費規劃上必須掌握如何有邏輯的安排經費的統籌規劃，安排收支的平衡等，而在人力規劃上，則必須計算所有工作份量，再搭配適切的人力與時間，而在人力分配上也需要掌握每個人不同的能力與專長，L主任認為，乍看之下，這只是一堆數字的分配，但實際上是一項統整性的素養展現。
肆、運用STEAM跨域思維解決真實生活中的問題，有助於全人素養之培育
全人素養的培育，以及培養終身學習者，都是十二年國教新課綱的核心宗旨，在這樣的核心宗旨下，然而，許多人都在詢問，在新課綱的脈絡下，學校的師長們是否有足夠的能力體驗這樣的生命經驗，又是否有足夠的能力進行跨域思維的教學呢？ 為了釐清這個問題，本文即以個案L總務主任進行學校空間規劃與營造之整體歷程進行分享，說明人們在進行真實世界的問題解決時，勢必需要透過跨領域思維的整合與轉換，並將融合後的知識、經驗、信念、能力等，實踐於解決問題的歷程中。
由本文的分析中可以發現，STEAM思維是一種邏輯，運用STEAM思維可以對真實生活中的問題進行剖析，也可以引導人們透過STEAM的不同層面思考如何解決問題。本文中分享的L主任，在毫無專業背景與行政經驗的情況下，執行學校空間規劃與營造，在這過程中，需要進行舊校舍的盤點、新校舍選址、建築規劃、監督工程、經費管理、人力配置等多面向問題，而運用STEAM進行逐項分析後，不但可以看出L主任在不同領域的學習與成長，也能進一步理解真實世界中，生活問題的錯綜複雜。
真實生活中的問題，幾乎不可能以單一面向或單一領域的知識進行問題解決，本文以學校師長的真實經歷進行論述分享，期待師長們更能感同身受，並期許本文之創新詮釋能提供不同的啟發，進而引發師長們更深刻理解STEAM跨領域教育推廣的使命，並能在教育的路上引導學生跨領域思考，並將全人素養與能力落實於真正的生活問題解決中。
參考文獻
湯志民、何昕家、湯為國（2008）。臺灣學校建築研究之發展－博碩士論文及學會年刊之探析（1968-2007）。論文發表於校園建築與運動空間活化再利用專書（pp. 300-317）。台北：中華民國學校建築研究學會。
Conradty, C., & Bogner, F. X. (2019). From STEM to STEAM: Cracking the code？ How creativity & motivation interacts with inquiry-based learning. Creativity Research Journal, 31(3), 284-295.
Genek, S. E., & Doğança Küçük, Z. (2020). Investigation of scientific creativity levels of elementary school students who enrolled in a STEM program. İlköğretim Online, 19(3), 1715–1728.
Kim, D. H., Ko, D. G., Han, M. J., & Hong, S. H. (2014). The Effects of Science Lessons Applying STEAM Education Program on the Creativity and Interest Levels of Elementary Students. Journal of The Korean Association for Science Education, 34(1), 43–54.
Perignat, E., & Katz-Buonincontro, J. (2019). STEAM in practice and research: An integrative literature review. Thinking Skills and Creativity, 31, 31-43.
Ozkan, G., & Umdu Topsakal, U. (2019). Exploring the effectiveness of STEAM design processes on middle school students’ creativity. International Journal of Technology and Design Education.
林育婕
國立暨南國際大學教育政策與行政學系博士生
智能無人機STEAM教學課程
文/陳宛瑜、莊宇韜、黃琴扉
前言
隨著時代科技化的進步，科技教育也納入孩童學習課程的一環，然而在真實生活中，不能僅靠科技解決所有問題，因此如何融入科技教育，並落實跨領域STEAM統整課程，便是本文想傳達的重要核心精神。本文將以無人機教學課程為例，說明如何在課程中讓學童獲得科學探究與實作能力、科技、工程與數學邏輯面向則融入無人機技術練習及程式編碼等知識，最後並透過創意競賽活動的舉行，結合藝術層面創意提升，本文透過營隊的落實辦理，以及針對營隊參與學生的非正式訪談中，明顯覺察無人機STEAM（science, technology, engineering, art, mathematics, 科學、科技、機械／工程、藝術、數學）統整課程，可以提高學生學習科技的興趣，培養學生科技素養、推理以及解決問題的能力。
正因為科技產品的普及，許多學童在學齡期間就已經接觸到手機、平板電腦，甚至是最新的無人機相關益智互動產品，而新興科技無人機的應用，也在未來各行各業被大量需求（如圖1所示），看準未來國家將邁向工業4.0，將需要越來越多的電腦科技、程式編碼的人才，因此部分學校已經逐步將3D科技、機器人科技、無人機科技等納入學童的教育課程，希望透過與科技結合，讓學童在學習的過程中也能發展數位編碼等知識（教育部，2018）。
圖1. 無人機應用領域不斷增加
（取自：https://www.accupass.com/event/2008170844111144788851）
在歐美很多國家，已將程式教育納入基礎教育內重要的一環，如以色列，早在2000年就將程式教育納入高等學校的必修科目，同時要求孩子從小學一年級就要學習程式教育，以色列僅有800萬人口，於程式設計大賽中，全國就有超過1000所學校30萬多孩子參賽（魔扣少兒編程，2020）。在美國，於2015年美國政府即投資40億美元展開兒童程式教育，呼籲全國青少兒學習程式語言。在澳州-澳大利亞，2016年正式將程式編程引入全國必修課程，學生在10歲時即開始學習編程，培養運算思維，12歲左右便可在電腦上進行編程實際操作訓練，由此可見，程式教育已然成為全球趨勢（楊晨欣，2016）。
我國教育部於2019年將科技程式教育納入108課綱，程式設計教育能讓孩子從程式的使用者變成創作者，同時幫助他們在解決問題的過程中勇於嘗試錯誤，拓展學生的視野，從中訓練邏輯思考、嘗試錯誤、溝通表達或合作學習（教育部，2018）。然而，程式教育只是接軌新興科技的一環，每個學生如何善用科學、數學等原理進行未來科技創新發展，或是如何以創意模式運用新興科技，則是全人素養的重點，也才是問題解決能力培養的主要目標。換句話說，協助學生以科技教育、程式教育為基礎，發展跨領域學習，全方位培養核心素養，方是教育的終極目標。
而在提升學生核心素養的教育目標中，STEAM教育是近年來被高度認同的教育理念與策略。STEAM教育是由美國政府提出的教育理念，是一結合科學、科技、機械/工程、藝術、數學等五大領域的跨學科教學方法，結合五大領域的知識，強調跨領域探索與動手做實作的生活實際應用，旨在培養孩子多元跨界溝通能力、問題解決能力、生活應用能力以及批判思考（楊佩臻、丁于真、黃琴扉，2021）。
整體而言，在STEAM教育思維下，學科內容不僅限於文字和符號，而是進入孩子的生活體驗之中。STEAM教育是以小組專案的方式進行，在解決問題的過程當中需要彼此溝通、協調，要合作腦力激盪，也要提出、接納和批判不同的想法。 但是，這種以科技教育為基礎，整合STEAM跨領域教育的教學方式，該怎麼進行呢?以下，本文將透過本團隊帶領的無人機STEAM課程為例，進行陳述說明。
壹、教學綱要與內涵
一、教學綱要
本次教學活動目的為透過STEAM課程融入無人機課程設計，提升孩童在學習過程中之過程技能、思考智能、科學應用、設計與製作及科學態度，進行學童的能力指標評估，透過學習評量結果進行適性化課程，輔助學童提升學習興趣，培養學生推理以及解決問題的能力。
本活動的內容綱要，是透過國中小學童，將科技程式教育融入課程、遊戲活動，豐富的材料、多樣性的活動和適當的引導（如圖2），讓孩童在邏輯思考、程式編程概念中獲得知識學習，深入其中，藉由觸覺及全身性活動，發揮孩子各種想像力與創造力，同時在學習過程中增加孩子的自信心。
圖2. 本團隊無人機STEAM教學課程架構
二、無人機教具、組裝說明
（一）無人機零件成品概略圖（圖3、圖4、圖5）
由圖3至圖5，可以看出學生於上課前所拿到的教具，將是個別單獨的材料，而每位學習者都需要將個別材料，依照空間能力運用、電線運行邏輯等知能，才能順利組裝出無人機完整機身，以及操控手把。
圖3. 零件分解圖
圖4. 零件分解圖
圖5. 無人機成品
（二）無人機組裝說明釋例（圖6）
在圖6中可以看出，左圖是無人機機身組裝說明，右圖則是無人機操控手把組裝說明；在此課程的教學中，團隊講師會讓學習者先自行閱讀組裝說明書，並自行練習組裝，學生有問題時可以舉手，講師將會立即協助。此外，若講師覺察學生的組裝有較嚴重的錯誤時，將會請學生暫停組裝，並引導學生再次閱讀說明書與自己的教具，以覺察組裝錯誤的地方與修改方式。
圖6. 無人機機身組裝說明（左圖）；無人機操控手把組裝說明（右圖）
三、無人機課程活動與STEAM內涵對照
為了落實STEAM統整教學目標，本課程盤點了無人機教具與整體教學過程中，符合STEAM教育的多元脈絡，經過分析歸納後，將無人機課程活動與STEAM內涵進行下列對照（如表1所示）。
表1. 無人機課程活動STEAM內涵對照表
貳、無人機結合STEAM概念教學設計
完成上述的教具說明與內涵分析後，本文將進行本課程活動STEAM教學設計。本課程適用年齡層可從國小中年級至一般成人，其中的不同差異僅在於理論基礎的難度，以及師生人數的配比。舉例而言，無人機當中的晶片組裝原理、化工泡棉材質等，都是較為困難的科學及科技主題，在國中小階段，講師將以一般性科普知識進行講解與補充，但在高中以上，則會探討多元材質、物理化學性質、電學原理等內容。而一般民眾，則將會由講師先行以問答方式檢測民眾的科學背景知識程度，再進行課程深度的彈性調整。 此外，在師生比例上，依照本團隊營隊辦理的經驗，發現無人機課程中，國小階段以1位教師輔導5位學生為佳，國中則可以增加為1位教師輔導10位學生，高中以上則可以增加為1位教師輔導15-20位學生。
本無人機STEAM課程活動流程設計為：1.無人機生活應用的地方、2.探究與實作、3.闖關與挑戰、4.課程反思與回顧。本課程係以無人機相關的科普機械原理（重心與平衡、牛頓力學、白努利定律、結構機械）作為課程的學習啟發點，在課程初始階段透過日常生活中與本課程科普機械原理相關的部分，引導學生做互動，並且加入定翼機與旋翼機（無人機）的結構與不同之處，讓學生體驗簡易版運用滑鼠操作的無人機，提升學生興趣（圖7a），之後由老師引導學生了解製作無人機的結構與注意的部分（圖7b），再由學生操作（圖7c）。
圖7. 老師帶領學生體驗無人機（a）；老師引導學生了解無人機組裝（b）；學生自行組裝與操作無人機（c）
在探究與實作中，學生透過實際動手組裝無人機的過程裡，了解到無人機探究實作，同時也可將老師引導如何組裝與為什麼這樣操作可以加深印象，學生的專注力與觀察能力，也能同步提升，落實達到探究實作的效益，在本課程中，學生可以運用手眼同時配合，思考如何將平面組裝圖實際動手組裝的立體無人機，其中遇到問題時可以即時與同儕討論、尋求老師的協助，達到共學的目的，整體課程活動符合「科學探究與實作」精神與STEAM教育的意涵。
最後，本課程的目的不僅培養學生的解決問題能力耐心，同時也讓學生了解到無人機於日常生活中應用的知識，與科普機械相關原理，增加學生學習樂趣，也能夠使學生在探究與實作的解決問題能力和STEAM的認知及素養提升，組裝完成後再讓學生試飛自己所組裝的無人機（圖8左），在飛行過程中學生必須思考如何透過遙控器操控無人機，再由老師設計趣味競賽遊戲（圖8右），使學生對於無人機產生濃厚興趣。
圖8. 學生操作自行組裝的無人機（左圖）；老師設計無人機穿越關卡（右圖）
在本課程活動的操作上，需要特別注意的事項，包含以下三點：
1.無人機在飛行過程中需在空曠的空間，並且周遭的人群需距離無人機1公尺以上。
2.無人機在組裝螺旋槳時有分為A和B兩種，需對稱組裝，才有辦法使其飛行成功。
3.操作無人機時剛開始避免兩根搖桿同時動，待熟稔後再行使其操作。
參、結論
本課程為主軸為透過本團隊開發知無人機STEAM課程活動模式，結合資訊科技、程式教育、STEAM內涵、探究實作精神與遊戲式的上課模式及豐富的材料，提升學生對課程內容產生極大的興趣與學習力；在進行無人機課程中，大部分學生都能依照老師的指示及說明書的輔助完成階段性的步驟，部分學生會因為材料連結處過於密合，導致沒辦法用正常方式拼組，而使用過大的力氣處理，容易導致機體上的受損，或是學生未依照老師的指導及說明書上的註記，將螺旋槳依照自己的喜好任意裝上不對的位置，導致測試飛行時，無法正常起降。因此老師必須在上課前將該注意事項提醒學生，並且依照步驟地完成，依依做檢查，檢查零件是否裝置正確位置，組裝上是否遇到困難地方，老師才可以將各位學生的問題解決，並且執行下一階段的組裝；透過課堂中的互動模式，適當的引導，讓孩子在邏輯思考及程式編輯的概念中獲得知識 ，藉由觸覺及發問溝通，提升孩子的想像力與創造力以及組裝上的成就感，也落實到STEAM教育所帶來的科學與探究精神。
參考文獻 教育部（2017）。十二年國民基本教育課程綱要。臺北市：教育部。
楊佩臻、丁于真、黃琴扉（2021）。歷史與現代結合-戰國弩STEAM高中教學課程。科學研習月刊，60（3）。
楊晨欣（2016）。學程式很重要！美國總統歐巴馬提40億推動程式教育。取自：
魔扣少兒編程（2020）。這種能力是孩子在未來社會的重要競爭力！你的孩子掌握了嗎？
陳宛瑜
臺灣未來科技教育推廣協會 理事長
莊宇韜
宇昇文教事業有限公司 執行長
黃琴扉
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所 副教授
讓化學陪著地球永續發展－淺談綠色化學
文/黃琴扉、林寬禮、施雪雯、陳盈瑗
由於全球氣候快速變遷，世界各地的生態環境、地質地貌、文化更迭均面臨前所未有的轉換，未來的環境問題絕大多數是人們過去從來沒有經歷過的，因此全世界的人們都必須學習與現今的地球共生共存，達到永續發展的平衡 （Ballew, Omoto, & Winter, 2015; Chankrajang & Muttarak, 2017）。為了達成永續發展的落實，2015年9月25日，聯合國（U.N.）於「聯合國發展高峰會」中公布了「翻轉我們的世界：2030年永續發展方針（Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development）」，其方針中訂立了17項永續發展目標（圖1），希冀該目標成為會員國永續發展指導原則。
圖1. 聯合國17項可持續發展目標
在談論地球永續發展目標中，不可忽略的科學層面，就是化學。生活中的所有一切，都與化學息息相關，包含人類呼吸的空氣、飲用的水、糧食的基本組成、地球上動物與植物的生長代謝反應等，都可以用化學加以說明與詮釋；另一方面，科學與科技的進步常帶給人們便利，這些便利大多來自化學知識的提升，包含將化學能轉換成電能，讓人們有攜帶方便的電池可以使用；設計出農藥降低蟲害，提升糧食保留率；又或者石油化學工業製造出的塑膠，讓早期的人們有便利的塑膠袋可以購物，上述這些內容都與化學息息相關，也是化學知識、技能提升，所帶給世界的便利。然而，這樣的便利，也常導致環境的破壞或隱憂，例如電池電解液的外漏與回收，便是環境議題；農藥在食物中的殘留將造成食品安全問題，而且農藥對生態環境也有巨大的影響；塑膠製品則面臨了無法分解所衍生的環境問題，以及微型塑膠所帶來的環境災害。由上述可以發現，未來的人們必須理解化學、善用化學，才能在人類的生活中保留住好的面向，降低對環境不好的影響。
為了讓化學保留良善的立意，而降低對環境的影響，Anastas和Warner兩位學者於1998年發表了「綠色化學：理論與實踐（Green Chemistry: Theory and Practice）」一書，書中的內容陳述綠色化學的理念是讓化學達到最好的正向效益，並降低對環境的破壞；行政院環保署毒物及化學物質局更明確將綠色化學（green chemistry）定義為「不使用有害、有毒的物質，且不再處理廢物及產生廢物；是一種從源頭完全阻止環境污染的化學，並且強調產品生產過程，不僅要減少消耗量、提升原子利用率，還要避免不必要的衍生物和廢棄物。亦即，從源頭開始，就充分利用原料和能源，減少、甚至無有害物質釋放，以降低對環境的衝擊」（引自行政院環境保護署毒物及化學物質局）（圖2）。
圖2 綠色化學定義之核心概念（本文作者繪製）
Anastas與Warner（1998）進一步將綠色化學的理論歸納出12項原則，但是此12項原則的內容較為繁複，因此英國諾丁漢大學（The University of Nottingham）的Tang, Smith和Poliakoff三位學者將綠色化學12項原則，分別以一個英文字母詮釋，因而組成了「PRODUCTIVELY」一字，完整詮釋綠色化學12項原則（圖3）。為了強化讀者理解與思考，本文再將12項原則進行圖示詮釋，如圖4所示。這些原則與理念，都是希望化學可以在確保人們安全、將低危害的情況下提升化學反應的效率，讓化學品的用量減少、效能提高，達到低毒、節能、再生、防廢的環境友善效益，讓整個世界可以發展，也能獲得優質的永續！
圖3. 綠色化學12項原則（PRODUCTIVELY） （本文作者繪製）
圖4. 綠色化學12項原則與所代表之意義（本文作者繪製）
為了近一步了解綠色化學12原則的意義，本文提供一些舉例進行說明：
1.防廢：所謂的防廢，就是防止廢棄物，這個概念是希望人們在製造化學製品的過程，能盡可能減少廢棄物的產生，而不是在廢棄物產生後才想到處理或清理。在中小學的實驗課程中，老師們如果要帶學生進行實驗，也要盡可能拿捏好實驗所需的原料，以及思考實驗可能產生的廢棄物；換句話說，老師與學生們應該在一開始就思考好，如何將廢棄物降到最低，以免產生廢棄物處理的問題，並且可以降低物質及資源的浪費。
2.再生：所謂的再生，就是希望運用非消耗型的原料來進行化學製程。所謂的消耗型原料是指類似石油、天然氣這類「用完之後短時間難以在產生」的原料，而非消耗型的則類似農、林、漁、牧業收穫的成品或廢物，例如將多餘的廢棄農作物莖梗，轉換成生質柴油，就是再生的概念。
3.簡潔：在有機化合物的合成過程中，為了提升部份官能基的活性，常需要將某些官能基轉換成另一個活性較高的官能基，等到化學反應完成後再恢復原狀。但是，這樣就會需要很多轉換的步驟，而每一個步驟的轉換都可能消耗更多的原料跟能量，為了避免多餘的浪費，綠色化學的概念就提醒我們，應該要在化學實驗的設計上，將步驟精簡，減少不必要的資源浪費。
4.可解：所謂的可解，是期許人們運用化學方法產生的產品，都必須能在大自然中被分解，最終形成無毒、對環境無害的物質。舉例來說，2014年，有三位在倫敦就讀工業設計領域的學生，因為覺得裝水的寶特瓶無法被分解，對環境有很大傷害，因此製作了「Ooho水球」（圖5）。Ooho水球可以當裝水的容器，而該容器也可以直接被吃掉，就算當成垃圾丟掉，也很容易被分解，對環境不會有負擔，這樣的方式就十分符合「可解」的意義喔!
圖5.Ooho水球概念圖
(本圖引自https://agooday.com/archives/1572)
5.保安：保安最重要的概念，就是提醒人們製作化合物的過程與最終產品，都應該進行最安全的設計。例如過去有部份農藥，雖然可以去除農作物的蟲害，提升農作物產量，但是也可能對人體有毒性反應或殘留，這樣就是不安全的；而綠色化學的保安原則，就是提醒人們留意化學製程與產品的整體安全性。
6.催化：催化劑的主要功能，就是改變反應速度，通常是透過降低反應活化能，提升反應速率；一般來說，當反應完成之後，催化劑不會消失，也不會改變，可以重複利用。我們的身體裡也有許多催化劑，在生物學科中通常稱為酶(或酵素)，如果我們可以善加利用催化劑或生物酶，不但可以加速化學反應的效率，也可以運用催化劑不會消失、不會改變的特性，減少物質的浪費喔。
7.節能：節能的定義就是節約能源，許多化學反應都有能量的需求，最常見的就是需要加熱，如果我們可以增加催化劑，讓化學反應在比較低的溫度就可以進行，除去加熱的需求，就可以減少能源的損耗喔!
8.監測：在化學反應的過程中，常可能因為溫度、壓力、溼度等變化，導致反應不完全，因而產生廢棄物、原料多餘，甚至可能產生意外的毒性物質，因此我們必須保持嚴謹而及時的監測，確保化學反應的順暢性，並隨時掌握化學反應原料的使用狀況，避免浪費與其他危害，提升環境保護力與化學製程的安全性。
9.降輔：所謂的降輔，就是降低輔助性物質的使用。在部份化學反應過程中，為了得到某些特殊產物，就必須使用輔助性的溶劑或化學物質。舉例來說，想從廢棄的五金材料中獲得純金，就必須使用許多輔助的溶劑與特殊化合物；但是當純金被分離取用後，這些輔助的溶劑或化合物就會被當成廢棄物處理，而這些廢棄物可能會對環境有不良的影響。因此，降輔這個概念是提醒人們，為了降低環境的負擔，我們應該盡可能減少輔助物質的使用，如果真的必須使用輔助物質，也必須考量這些物質對環境的影響，盡可能降低對環境的衝擊。
10.物盡：物盡的定義，就是盡可能將原料做最高效率的應用，讓所有原料發揮最好的功能，並能最大程度地轉換成產品，不要產生廢棄物。如同第1點提到的，在中小學的實驗課程中，老師與學生們都應該計算好實驗所需的原料份量，並在實驗過程中讓反應條件最佳化，使反應物盡可能完全用完，以減少浪費。
11.低毒：所謂的低毒，就是在化學反應的過程或產品上，應該選擇對人體及環境最沒有傷害性、最沒有毒性的原料、方法或結果。在討論低毒的過程中，要同步考量「性質」與「數量」，有些物質雖然性質上被歸類沒有毒，但是使用超量或是使用方式不正確還是會造成毒性或危害；而部份被歸類為有毒的物質，如果僅是使用微量，也可能不會造成太大的影響。因此，綠色化學採用「低毒」的原則，是希望每個人在日常生活中都能同步思考物質本身的性質、數量與使用方式，降低生活中所有可能的危害。
12.思危：化學跟日常生活息息相關，我們呼吸的空氣、喝的水，都可以用化學來解釋它。但是，部份化學物質具有酸鹼度或危險性，而部份化學製程也可能引發爆炸、易燃等劇烈反應，因此我們應隨時提高警覺，保持居安思危的敏銳度，全面降低化學反應或物質對人體的危害，以及降低其對環境的影響，這就是綠色化學中「思危」的真諦。
由於Anastas和Warner兩位學者的呼籲，引發國內外學者的重視，不但國際間許多化學家均響應綠色化學理念，臺灣大學化學系的劉廣定教授及國立高雄師範大學化學系方金祥教授，都是國內綠色化學實踐的重要推手，劉廣定教授最早在臺灣推廣綠色化學的概念，認為必須將此概念透過教育植入民心（蔡蘊明，2103），而方金祥教授則致力於研發微型化學實驗與教具，用最少的化學原料呈現相同的化學反應、結果與現象，讓化學品用量降低，但學習成效依然十分良好。有賴於國內外學者的推動，以及國內環保署、教育部、毒物及化學物質局等政府機關的努力，綠色化學在臺灣的教育領域及產業領域逐年備受重視。舉例而言，2017年環保署毒物及化學物質局，特別邀請教育部共同聯合舉辦「綠色化學暨毒化災防制部會合作記者會」，推動大專院校毒化防災教育及綠色化學政策，並宣誓跨部會整合共同為臺灣綠色化學教育努力的決心，其推廣內容包含邀請學校老師分享推動綠色化學之經驗及成果，也強調對化學物質所可能引發的潛在災害，進行危機處理的教育，透過正確安全知識的傳遞、防災應變知能的培訓，以降低危險事故的發生；上述點點滴滴的努力，都是臺灣綠色化學推動的基石與前進的動力。
綠色化學在臺灣教育及產業界之推廣已行之有年，許多專家學者也在網站上發表了綠色化學的相關知識與相關研究成果，其資料不但豐富深入，內涵與理念也都非常值得讀者探訪與了解，本文僅就綠色化學的基礎概念進行統整式的陳述，期許透過拋磚引玉，將綠色化學的精神，以及國內外推動綠色化學的能量再次轉動，希冀能獲得讀者的共鳴，了解「環境永續及社會發展」不是平行線，永續與發展透過適當的平衡，是可以帶動全球生活、生態、生產共進共榮的，綠色化學的理念即是如此。衷心的邀請您，與我們一起拾起綠色化學的種子，讓化學陪著地球永續發展吧！
致謝
本文感謝環保署毒物及化學物質局補助計畫「110年度補（捐）助民間團體及學校綠色化學計畫-研發綠色化學創新教材教法，提升中小學生與一般民眾綠色化學素養」給予的支持。
參考文獻 Anastas, P. T., & Warner, J. C. （1998）. Green Chemistry: theory and practice. Oxford: Oxford University Press.
行政院環境保護署毒物及化學物質局（2021）。何謂綠色化學。20210707檢索自https://www.tcsb.gov.tw/cp-305-2972-75e5e-1.html。
蔡蘊明（2013）。綠色化學（Green Chemistry）-拯救地球的未來。20210628檢索自https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=49978&cpage=1。
黃琴扉
國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 副教授
林寬禮
創藝天時科技股份有限公司 總經理
施雪雯
創藝天時科技股份有限公司 藝術總監
陳盈瑗
創藝天時科技股份有限公司 設計師