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在科學的基地裡,科學家到底做了什麼呢?

在科學的基地裡,科學家到底做了什麼呢?

文/黃嘉郁、陳佩雯、李名揚、蘇萬生 圖/陳佩雯 臺北市士林國小合唱團在「科學家的秘密基地」科普展覽開幕式表演 大家一提到「科學家」這三個字,腦中是否浮現那種擁有一頭亂髮、穿著實驗白袍、戴著鏡片厚如酒瓶底的眼鏡,關在實驗室裡,做著/說著我們一點都不了解的事情的人們呢?其實科學家們在實驗室裡所做的事情,和你我生活的大小事情都息息相關。 為了讓社會大眾了解這些在實驗室中辛勤工作的科學家的日常所為,國家實驗研究院、國家太空中心與國立臺灣科學教育館合作,藉由儀器的展示與互動遊戲,讓大家認識「科學家的秘密基地」,希望對於國家級研究單位所做的工作有初步認識,也能從中學習基本的科學知識。整個展期為期三年,每六到九個月會更換一次展示的內容,展示內容依據各個中心的設置性質,區分為「實驗基地」、「探測基地」、「智慧基地」等三種類型,所有內容都是精彩萬分,而且可以和中小學科學課程所學科學概念相互映證,相當適合闔家前往參觀。以下就來介紹一下各個中心在整個三年展期之中現有(所將)展出的設施,並且說明他與現行中小學課程能夠相互呼應的項目內容。 三大基地八大中心 分期打開你的科技視野 實驗基地1:國家地震工程研究中心 https://www.ncree.narl.org.tw/home 臺灣位處於環太平洋地震帶上,地震發生的機會相當頻繁,且對於我們的生命、財產影響甚大,如何防範震災發生,成為我們所需面對的重要課題,國家地震工程研究中心(簡稱國震中心)正是為我國面對震災科技研究與發展所設立的重要機構,該中心除進行地震模擬以外,並由理論、試驗方面解決國內工程界所需面對之建築耐震問題,不僅帶動地震工程科技研究之創新,也減輕地震災害造成的損失。在展示期間,將分批展出以下項目: 結構共振及隔、制震模型展示:在展示現場搭配電動振動台,透過模型操作與數據分析來說明不同類型減震技術與隔震技術的建築結構在面對地震發生時,所能達成的減災效果。 坡地建築安全注意展示:臺灣環境多山少平原,許多房屋勢必建築在山坡地區。透過順向坡建築與坡腳挖除後面對地震效應之模型操作,讓參觀者體驗坡地建築應注意的事項。 圖1.國震中心展示建築結構共振及隔、制震模型及順向坡坡地災害模型,讓展示者體驗防災與減災的方式與重要性。[圖/國研院提供] 國震中心所展示的設施,恰可與地球科學、生活科技的課程內容相互結合,亦可與目前108課綱重大議題的防災教育相互呼應。如何建構減震的建築,正是生活在臺灣的學子應該具有的素養;透過模型的操作,讓學生體會事先透過適當的工程技術,可以減少地震災害之後生命財產的損失。而順向坡模型與坡腳挖除的模型操作,更將課本文字化為實際能夠操作的模型,讓學生實際體會坡地開發之前需要做好地質調查的重要性。 實驗基地2:臺灣儀器科技研究中心 https://www.tiri.narl.org.tw/ 「工欲善其事、必先利其器」,一個好的科學研究發展成果,儀器的好用與否佔了一半以上的功勞;臺灣儀器科技研究中心 (簡稱儀科中心)正是提供好儀器與好技術的重要單位。儀科中心到底提供何種科學儀器和技術給研究單位使用呢?其實它是臺灣真空與光學技術的先驅,目前該中心主要深耕「前瞻光學」、「先進真空」與「智慧生醫」等前瞻儀器技術開發,也是臺灣唯一能提供學術界理工醫農跨領域客製前瞻儀器設備的研發機構。在這次展出期間,將分批展出以下項目: 光學鏡片加工與鏡頭組裝原理:透過背板介紹與實物展示,參觀者可以看到如何將一塊玻璃胚料加工製成一個光學元件的工序,並且可以平常不太容易看到之大口徑高解析光學顯微鏡頭剖面與實物的展示。 圖2.一片薄薄的菲涅爾透鏡,為什麼能具有和厚厚的放大鏡一樣的放大功用?[圖/國研院提供] 菲涅耳透鏡的原理與操作:藉由展示背板與實物體驗,讓參觀者了解菲涅耳透鏡的原理及生活運用。 3D醫材列印:在這項展示項目裡,除了可以看到運用生物相容性材料3D列印的醫材成品展示以外,也可以讓參觀者透過動手進行下顎骨與缺損部位組合,去體驗醫材列印成品如何運用在缺損部位的修補。 光學薄膜製鍍與應用:這項展示主要是要介紹光學鍍膜的原理、製程與應用。藉由現場不同材質的鍍膜鏡片的展示,說明光學鍍膜在科學技術上的各種應用。 真空現象與應用:在這項展示之中,參觀者可以看到真空鬧鈴、真空氣球、真空砲等,平時不易見到的真空運用,並且藉由現場操作相關設施,了解生活之中如何運用「真空」這項技術。 儀科中心所展示的設施,可以提供國中學生對於微觀世界觀察與聲光相關概念的映證。以微觀世界為例,目前國中生物課程能夠讓學生動手操作到的就是解剖顯微鏡與複式顯微鏡,其實還有許多科學儀器可以探索更為微觀的「視界」,而要進行更為微觀與精確地觀察,光學鏡片的製作及影像的形成原理就非常重要,因此展示設施又可以對應到理化課程的光學內容。而在真空現象的運用部分,學生在國中僅在聲學部分讀到「真空之中無法傳遞聲音」這樣的知識,然而真空概念的應用其實相當廣,藉由此項展示設施,可以協助學生延伸相關所學。 實驗基地3:國家實驗動物中心 https://www.nlac.narl.org.tw/ 國家實驗動物中心(簡稱動物中心)乃為提供國內生物醫學研究與生技藥品測試所需要的臨床前動物試驗資源與標準化環境,在兼顧科學應用與動物福祉的基礎上,提供相關技術服務及教育訓練課程,以滿足生醫研究需求、提高臨床前試驗效率所設置的國家級單位。在本次展期之中(尚未現身,敬請期待),動物中心將展示以下項目: 實驗鼠與牠的產地:藉由實驗動物隔離飼育區場景設置,展示飼育環境與用品,讓參觀者體驗實驗動物的生活環境,並在之中帶入動物福祉的觀念。 病理獸醫師的實境解謎日常:現場設置病理實驗室場景,展示動物標本、病理解剖切片及相關設施。參觀者透過實境解謎過程,了解病理獸醫師的工作,並在謎底帶入實驗動物照護、動物試驗與動物福祉的概念。 隔離泡泡操作與體驗:除介紹隔離操作箱的概念和應用,並介紹透過科學方法將鄰近飼育空間,分隔創造出不一樣的飼育環境。參觀者可在現場展示的壓克力箱,看到模擬無菌鼠的飼養環境,並進行簡易的換籠動作。 動物中心所展示的內容與設施,表面上與學校課程關連不大,但是其展示設施的呈現方式,恰可呼應目前自然課程教學之科學方法中,所謂「操縱變因」、「控制變因」的訂定。因為研究者若無法確定相同的控制條件,則實驗結果將會產生偏誤,因此參觀者在參觀動物中心的展示設施時,可從科學家的角度來思考如何在兼顧動物福祉的前提之下,盡力安排相同的情境來進行各項測試,以獲得正確的實驗結果。 探測基地1:國家太空中心 https://www.tasa.org.tw/ 國家太空中心(簡稱太空中心)為我國太空計畫的重鎮,設立目的在於提升我國的太空科技研發能力、執行國家層級的太空政策與計畫,促進我國太空活動及太空產業的發展。太空中心原本在國研院轄下,於2023年1月改制為直接隸屬於國科會的行政法人,與國研院成為平行單位。在這次展示期間,將分批展出不同的衛星模型,包含: 地面操控中心:佈展人將展場佈置成地面操控中心的氛圍,參訪者可以手動操控衛星天線的方向,接收高懸在展場上空的福爾摩沙衛星一號、二號、三號、五號、七號等五顆縮小的衛星模型的訊號,成功接收到訊號後,會介紹該顆衛星的資訊。 圖3.參觀者可在現場手動操控衛星天線的方向,接收衛星訊息。 [圖/科教館提供] 獵風者衛星介紹:獵風者衛星是預定今(2023)年下半年發射的衛星,主要目的在於研究海氣交互作用及預測颱風強度。參訪者有機會在現場看到獵風者衛星1:1模型的展示與介紹外,並可以手動調整獵風者模型位置,模擬GNSSR接收GPS反射訊號。 衛星整測廠房:衛星要能在極端的太空環境中正常運作,全仰賴事先精密的模擬與檢測,在這項展示設施中,參觀者有機會了解衛星整測所需流程、認識各項測試設備外,並有機會看到整測廠房的俯視模型。 地球科學課程在氣象相關單元提到天氣預報時,說明天氣預報的進行需要使用多種方法收集氣象資料,其中一種就是運用衛星的遙測技術進行大氣觀察。而獵風者衛星是用不同的技術來收集氣象資料,藉由現場展示設施的說明,可讓學生認識不同的氣象衛星技術。 探測基地2:臺灣海洋科技研究中心 https://www.tori.narl.org.tw/ 臺灣四面環海,因此海洋環境的研究極為重要。臺灣海洋科技研究中心(簡稱海洋中心)的主要任務就是根據產官學研界之研究需求,積極進行海洋探測科儀設備自主設計研發,建立自主創新技術,支援科學研究、海洋工程及國土調查等任務。對於促進海洋產業發展,扮演了重要的角色。在這次展示期間,將分批展出包含: 海洋寶可尋:海洋中心擁有國內最大的海洋研究船-「勵進研究船」,目前已累積航行77,020浬(142,641公里),相當於繞著地球赤道跑3.5圈的距離!參觀者來到這裡可以跟著勵進研究船的航程,透過海圖前往日本北沖繩海域或南海、遠赴太平洋板塊、跨越馬里亞納海溝等處,探索深海與發現海洋的奧秘。 圖4.讓我們一起跟著勵進研究船的腳步,探索海底黑煙囪、MIT寬頻海底地震儀,以及測深破萬公尺的馬里亞納海溝![圖/國研院提供] 瓶中信往哪飄:臺灣位處於北太平洋環流系統,東部有黑潮主流流經。在臺灣周邊海域的表層洋流系統是如何流動的?在這裡將可透過模型與動畫影片,更加深入的了解。 親愛的,海把它變小了:深海探測作業除了面對光線與防水問題以外,還需要克服水壓的問題。參觀者在這裡可以藉由壓力艙內橡膠氣球的觀察,模擬深海壓力對於氣球體積的影響,並且透過實物觀察,了解不同深度的水壓對於保麗龍飲料杯的體積影響。 深海採集作業的模擬:由於深海壓力環境的影響,因此許多深海作業必須借助水下探測載具(ROV)的進行。參觀者將可以透過遙控介面來模擬完成所指定的水下任務,藉以體會深海探索的調查與採樣工作,並且藉此了解深海探索的設備與成果。 國中學生對於馬里亞納海溝應該是再熟悉不過了,因為它是地球上最深的地方,然而假若要一個國中生從地圖上指出馬里亞納海溝的位置,可能揣摩了半天還說不出來。透過這個展覽,我們會發現這些存在於生物或地球科學課程的地點,其實離我們是這樣的近,甚至可以了解海底黑煙囪附近的海域,其實是生機盎然的地方。而理化課本裡面只介紹每增加10公尺的水深,大約會增加1個大氣壓力,但是這樣的壓力會對於物體產生何種影響,將可以透過展場裡面呈現逐漸縮小的飲料杯,來體驗壓力變化的概念。 探測基地3:臺灣半導體研究中心 https://www.tsri.org.tw/main.jsp 臺灣半導體研究中心(簡稱半導體中心)的設立定位為臺灣產學研界半導體技術研究領域的服務提供者,以過去建立的晶片設計與半導體製造為基礎,建立半導體製造、封裝測試、IC設計、矽智財、系統整合等開放性資訊與服務平台,讓國內產學研團隊共用這些資源,縮短技術開發與驗證時間,避免資源重複投入,成為國內產學研界在半導體研究的加速引擎,並培育整合性高階實務人才。在本次展期之中(尚未現身,敬請期待),將展示由半導體中心開發設計的SenCu感測方塊,讓參觀者透過互動遊戲,知道原來小小的晶片可以具有那麼多種不同的感測功能。 在中小學課程應用方面,半導體中心所開發的SenCu感測方塊其實是很實用的工具,像PM2.5(細懸浮微粒直徑小於或等於2.5微米的粒子)的偵測可用在科學探索課程的教學、絕對姿態感測可用於牛頓運動定律的教學等,讓理論與實際做一結合。甚至還可以在資訊課程之中,運用SenCu感測方塊的即時感測資料,匯入Scratch軟體,相互搭配、創作出獨特的互動式遊戲或故事。 智慧基地1:國家高速網路與計算中心 https://www.nchc.org.tw/ 對於研究者而言,網路建設不只是建置大頻寬的連線設施,還需要有高速的運算設備,國家高速網路與計算中心(簡稱國網中心)就是提供這樣設備的機構。自成立以來,國網中心致力提升臺灣高速計算與網路基礎設施能量,規劃執行先導性高速計算、雲端運算、大資料計算之方法與應用研究,所建置的超級電腦中,「臺灣杉二號」為目前全臺灣具有最大運算能量的高速計算主機,可提供多種領域的運算與模擬服務。在這次展示期間,將分批展出包含: 解碼超級電腦:以實體模型方式,開箱呈現臺灣杉一號超級電腦及臺灣第一部自行組裝的Formosa I超級電腦之配件,讓參觀者可以看見超級電腦系統設備的細節、親眼看到超級電腦是如何組成的,並了解超級電腦系統在日常生活的運用,體驗超級電腦工程師的工作。 圖5.藉由模型和影片,讓參觀者親眼了解超級電腦的構成與運作。 [圖/國研院提供] 人工智慧如影隨形:我們日常生活之中有許多AI的應用,透過互動式體驗活動,系統可以辨識參觀者的性別、行為(走路、跑步、姿勢等),並且即時呈現辨識結果給參觀者。 中小學課程雖然較少與超級電腦有直接關連,然而其實在地球科學天氣預報單元之中,有提到超級電腦在天氣預報之中所扮演的角色。當各項遙測資料、探空資料與地面觀測資料收集彙整之後,其實資料量極為龐大,光靠人力無法及時做出預測,此時超級電腦超強的運算能力就派上用場了;超級電腦可以根據獲得的資料,在短時間內進行運算與模擬,之後才能進行天氣發展模式預測。相信現場的展品可以引發參觀者對於國網中心研究主題想深入了解的興趣。 智慧基地2:科技政策研究與資訊中心 https://www.stpi.narlabs.org.tw/ 在大數據的時代,決策的擬定仰賴資訊收集是否充分。而科技政策研究與資訊中心(簡稱科政中心)所扮演的就是資訊收集、彙整與研究的角色。在這次展示期間,主要展出項目為「政策研究指標資料庫」(PRIDE),該資料庫蒐集與整合OECD、WEF、World Bank等國際組織與國內政府機關等多種來源的指標數值資料,提供研究人員one-stop service的便捷服務。為了使參觀者更加了解科政中心所提供的服務,現場利用簡單易懂的指標做成測驗題目,讓參觀者在好玩、互動的答題過程,對於世界的現況產生基本的認識。 圖6.透過「指標看世界」遊戲,參觀者可以自己進行或兩兩PK,看看自己對於世界的了解有多少。[圖/科教館提供] 中小學學生對於「資料庫」的使用應該不陌生,因為日常生活之中,學生往往有問題就會詢問「谷歌大神」尋求解答,然而俗話說:GIGO(garbage in, garbage out),沒有正確的資料庫,所搜尋的資料自然錯誤、所做的判斷自然就會偏誤。透過展示現場多媒體互動遊戲的答題的過程中,可讓學生驚覺許多自以為正確的事情,往往從數據客觀判斷其實是錯誤的。在此參觀項目之中,透過適當的引導,讓學生可以了解:唯有透過正確的資料收集,才能針對問題做出正確的判斷與規劃。 圖7.科學家的秘密基地開幕典禮由科教館館長劉火欽(左起)、教育部終身司簡任秘書魏仕哲、國科會科國處處長葉至誠、國研院院長林法正、太空中心主任吳宗信共同主持。[圖/科教館提供] 小朋友也能理解「科學家的秘密基地」嗎? 「科學家的秘密基地」的展覽是希望透過創新、生活有關的展示與操作,幫助中小學生建立對科學的興趣,並培養科學素養。來到這裡參觀,你會發現其實許多展品項目都可以跟我們的中小學課程拉上關係。整個展覽為期三年,每半年都會進行展品的更新,持續不斷地提供參觀者創新的國家研究成果,所以只要有到科教館參觀的同時,別忘隨時到八樓看看,因為每次的參觀,都會帶給參觀者嶄新的發現! 但是,小朋友也能理解「科學家的秘密基地」嗎? 臺北市文昌國小五年級學生非常幸運地在開幕當日即參觀本特展。一開始帶孩子們進入展區時,其實老師們非常擔心學生能不能理解這三大基地八大中心的特展內容,但後來發現其實是多慮了!因為所有的展區都是以親民的方式來做科學研究成果的呈現。以國家地震工程研究中心展區為例,孩子一開始見到的是「多種建築物系統監測展示」。展示台上有三組建築物模型,分別為「傳統建築」、「減震建築」、「隔震建築」,孩子們會發現當地震來臨時,三種建築物的搖晃程度不一,這時老師就可以提問了: 1.看了螢幕上的實驗結果,你發現了數值之間有什麼關係呢? 我們可以觀察到「地表最大加速度」的數值是一樣的,這代表什麼意義呢? 2.當我們看到在相同的地震震度下,樓板最大加速度是不同的,這又代表什麼意義呢? 3.請你仔細閱讀展板,你可以說一說減震建築與隔震建築有什麼不一樣的地方嗎? 4.當房子的耐震度不夠時,只有拆除的命運嗎? 上述這些提問,都可以幫助學生閱讀實驗圖表並把觀察到的現象延伸到生活中。 圖8.建築物內放阻尼器,可以吸收震波所傳遞的能量從而破壞震波對建築體的持續共振現象,阻尼器在哪裡可以看到呢? 圖9.並不是所有山坡都適合開發,請看這個圖示,請問房子若要蓋在山坡上,應該蓋在山的哪一邊呢? 不管哪個年紀的孩子,總會有個歷險尋寶夢!本次臺灣海洋科技研究中心的特展就帶給孩子這樣的奇幻旅程。本展區給孩子一張大大的海洋地圖,孩子們可以依據導覽一一找出臺灣海洋科學研究的寶藏!教師帶領孩子探索前可以這樣鋪陳: 海洋占地球總面積約70%,然而人類對於海洋的了解卻很少,探索海洋資源與認識海洋生物的發展,預測與發現海洋面對的危機,都是人類現今必須面對的課題,我們一起來看一下海圖當中的解說,請告訴我MIT寬頻海底地震儀的功能是什麼?ROV可遠端控制水下機器人可以幫助人類觀察與理解什麼問題? 孩子們在參觀當中,老師可以再適時提醒學生是否有學過洋流呢?海洋生物棲息與運動與洋流有關係嗎?漁民的生計會與科學研究衝突嗎?還是會相輔相成呢?藉由老師的提示讓孩子將課堂所學與展覽內容連結,你會發現孩子問出超有水準的問題! 圖10.請問老師洋流和海洋生物的運動會干擾地震儀的數據嗎? 圖11.老師,我從iPad查到ROV的科學研究功能,那他可以幫助漁民捕捉到更多的漁獲嗎? 國家太空中心這站是孩子最愛打卡的地方,在老師尚未導覽時孩子就不斷提問了:太空裝備有多重?登陸月球和登陸火星穿的裝備是一樣的嗎?要怎麼樣才能成為太空人呢?光從這些提問就可以知道孩子對太空充滿了好奇,那老師要怎麼帶孩子認識國家太空中心的研究呢?我們可以搭配現場展板來提問: 1.你知道我們在哪一站嗎?國家太空中心位在哪裡嗎?它在做什麼科學研究? 2.你有聽過福衛七號嗎?你知道它是什麼嗎? 3.福衛七號有什麼功能?科學衛星和遙測衛星有什麼不同? 4.離地表幾百公里高的太空仍有稀薄的空氣,這些空氣會影響衛星運行嗎? 5.太空環境溫差大,衛星有時受太陽直接曝曬,而有時又被地球陰影遮蔽,在這樣極熱又極冷的狀況下,要如何保護衛星以免裡面的電子零件受損呢? 2022年是臺灣太空元年,我們的學生未來也有機會搶進太空產業市場,陪伴學生認識國家太空中心會是讓學生燃起太空魂的第一步,這夢想就邀請您一起來點起囉! 圖12.對於太空我知道的不多,但是我超興奮可以來學習。 圖13.老師,這技術太令人驚訝了!靠著這個接收器我們就能收到衛星的資料! 本次特展內容都以親民的方式陪伴孩子認識國家科學研究的成果,當老師搭配合宜的提問引導時,會發現原來每個學生都對科學研究頗有興趣,眼神都充滿了對學習的期待呢! 參考資料 [1] 「科學家的秘密基地」好玩也要學科普 一窺科學家的研究@科教館 https://reurl.cc/51GGvR [2] 漢聲廣播電台/經典回放/節目/霧裡看花探物理/國家實驗研究院科學家的祕密基地https://reurl.cc/GAdM0d [3] 公視新聞/「科學家的秘密基地」展覽互動學習科普新知https://reurl.cc/aVNRxQ 黃嘉郁 臺北市新興國民中學教師 陳佩雯 臺北市文昌國民小學教師兼主任 李名揚 國家實驗研究院副研究員 蘇萬生 國立臺灣科學教育館薦任編輯 學校團體預約參訪/導覽洽詢 國立臺灣科學教育館 https://estore.ntsec.gov.tw/visit.aspx?uid=51&pid=14 總機:02-6610-1234 國家實驗動物中心 信箱:1007932@narlabs.org.tw;總機:02-2651-8900 國家地震工程研究中心 信箱:lykung@narlabs.org.tw;總機:02-6630-0888 國家高速網路與計算中心 https://www.nchc.org.tw/Page?itemid=94&mid=162 信箱:c00cck00@narlabs.org.tw;總機:06-505-0940 臺灣儀器科技研究中心 https://www.tiri.narl.org.tw/Service/Visiting 總機:03-577-9911 臺灣半導體研究中心 https://www.tsri.org.tw/tw/commonPage.jsp?kindId=I0022 總機:03-577-3693(北區);06-209-0160(南區) 國家太空中心 https://www.tasa.org.tw/visit/ 總機:03-578-4208

穿越信息的海洋,開啟對世界的探索── 簡介Robert F. Sibert Informational Book Award

穿越信息的海洋,開啟對世界的探索── 簡介Robert F. Sibert Informational Book Award

文/劉淑雯、林吟霙 "Informational books are absolutely essential for school and public libraries as they help young people explore the world around them. It is only fitting that there be an award that encourages excellence in these types of books." – Robert L. Sibert 「信息類書籍對於學校和公共圖書館來說絕對是必不可少的,因為它們可以幫助年輕人探索周遭的世界。設立一個獎項來鼓勵這類書籍的卓越表現是再合適不過了。」 ──羅伯特.L.西伯特 這句話來自羅伯特.L.西伯特(Robert L. Sibert)。他是誰?他是羅伯特.F.西伯特(Robert F. Sibert)之子,這是他在2001年美國圖書館協會(American Library Association,ALA)設立「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」(Robert F. Sibert Informational Book Award)以表彰西伯特在兒童文學領域貢獻時所說的話,話中強調了信息類書籍對年輕人的重要性,以及設立一個獎項藉此表彰卓越信息類書籍的必要性。 圖1.西伯特父子 圖片引自https://www.btsb.com/about-us/history/ 簡介Robert F. Sibert Informational Book Award 羅伯特.F.西伯特信息圖書獎 羅伯特.F.西伯特(Robert F. Sibert,1915-1998)是美國著名的出版商和慈善家,也是一位在兒童文學領域受人尊敬的人物。他相信非小說類書籍可以像小說類書籍一樣有趣,因而全力支持非小說類書籍;他認為每個孩子都應該有機會獲得能夠激發他們閱讀和學習的書籍,而信息類書籍應該像小說一樣引人入勝且製作精良,因此致力於推廣紀實文學領域的優質兒童讀物。在他擔任Bound to Stay Bound Books(BTSB)總裁期間,成立了「羅伯特.F.西伯特基金會」,以促進兒童信息文學的卓越表現。而他在擔任圖書館裝訂協會(Library Binding Institute,LBI)主席時,由BTSB頒發了第一個圖書館員獎學金,為在兒童圖書館工作的圖書館員提供教育經濟援助,讓他們得以攻讀圖書館學碩士(M.L.S.)。 在西伯特過世之後,隸屬於美國圖書館協會(ALA)的兒童圖書館服務協會(Association for Library Service to Children,ALSC)在Bound to Stay Bound Books(BTSB)的支持下於2001年設立「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」,為了紀念羅伯特.F.西伯特對兒童文學領域的貢獻,該獎項以他的名字命名,每年頒發給在美國以英語出版的兒童信息圖書,用以表彰在寫作、研究和插圖方面表現卓越的兒童信息圖書作者和插畫家。 「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」對兒童文學領域意義重大,因為它代表非小說類和信息類書籍在文學界的重要性,也強調這類書籍能夠幫助年輕讀者理解和融入周遭世界。同時,激勵作家和插畫家為年輕讀者創作高質量、引人入勝且信息豐富的作品,這些書籍涵蓋了多元的主題,包括歷史、科學、傳記和社會問題,能夠激發年輕讀者對學習的熱愛,產生積極而長久的影響。除此之外,「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」也表彰探索廣泛文化體驗和觀點的書籍,許多獲獎作品所關注的都是當前尚未被充分了解的群體和主題,有助於促進兒童文學的多樣性和包容性,以此拓寬年輕讀者的視角。 圖2.年輕時的羅伯特.F.西伯特 圖片引自https://www.btsb.com/about-us/history/ Robert F. Sibert Informational Book Award 羅伯特.F.西伯特信息圖書獎的評選 「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」每年頒發給前一年以英語出版的最傑出信息圖書的作者和插畫家,獲獎作品必須是為兒童或青少年寫的,並且必須是圖畫書、非小說類作品或文字和插圖相結合的書。獲獎作品的評選是由ALSC成員組成的委員會根據獲獎標準閱讀和評估書籍,包括信息的準確性、清晰度、組織和呈現方式,以及寫作和插圖的質量來評估符合條件的書籍,從中選擇優勝者和其他榮譽書籍。獲獎者在ALA青年媒體獎頒獎典禮上宣布,該頒獎典禮在每年1月的ALA隆冬會議期間舉行。 兒童圖書館服務協會(ALSC)使用以下標準來選擇「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」的獲獎者,該獎項的評選標準如下: 一、信息的準確性和可靠性:書中內容應經過深入研究,所提供的信息應準確可靠,文本敘述清楚、有條理。 二、清晰、精心設計的插圖:以高質量的插圖、照片和其他視覺元素展示創造力和獨創性,能搭配文本有效增強信息的呈現,增進讀者對主題的理解。 三、設計和格式:在內容、語言和設計方面必須適合目標讀者,具有視覺吸引力,格式布局能有效使用標題、副標題和其他設計元素,易於瀏覽和理解。 四、組織和結構:必須組織嚴密,結構清晰,適合主題和目標讀者,語言清楚連貫,信息描述完整且符合邏輯。 五、總體影響:以創造性和引人入勝的方式提供重要和有價值的信息,透過獨特的視角或方法來研究主題,有可能影響該類型未來的作品。無論是通過其教育價值、激發和吸引讀者的能力,還是對兒童和青少年信息文學領域做出重大貢獻,該書都對讀者產生積極的影響。 首屆「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」於2001年頒發,迄今已經頒發了23年,每年委員會可以選擇授予一位優勝者和最多五本榮譽圖書,時至今日,已有約100本書獲得該獎項的殊榮與肯定。如今,「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」已成為最負盛名的兒童和青少年信息書籍獎項之一。贏得「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」對任何作家或插畫家來說都是一項重大成就,因為它認可了他們對兒童文學的貢獻及其作品的質量。 圖3、羅伯特.F.西伯特信息圖書獎章 圖片引自https://www.alastore.ala.org/content/sibert-gold-seal 圖片引自https://www.alastore.ala.org/content/sibert-silver-seal Robert F. Sibert Informational Book Award 羅伯特.F.西伯特信息圖書獎得獎作品主題類型 「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」是一項年度獎項,自2001年設立以來,已頒發給多種不同形式的圖書,包括非小說類書籍、傳記、回憶錄和圖畫小說等,涵蓋各種多元主題的信息類書籍,根據主題類型,大致可分為以下幾種: 一、傳記與回憶錄:講述真實人物故事的書籍,從歷史人物到當代名人,以他們的成就和奮鬥激勵讀者。 2019年度優勝者 The Girl Who Drew Butterflies: How Maria Merian's Art Changed Science 《畫蝴蝶的女孩:瑪麗亞.梅里安的藝術如何改變科學》(暫譯) 作者/ Joyce Sidman 作者喬伊斯.西德曼在書中巧妙的描繪了世界上第一位生態學家――瑪麗亞.梅里安(Maria Merian)的故事,她是17世紀的德國博物學家和科學插畫家,通過研究昆蟲的生命週期並為昆蟲創作精美、準確的插圖,徹底改變了昆蟲學領域。 這本書對於希望讓學生了解科學、歷史和藝術的教師來說提供了豐富的資源,藉由自然科學和藝術課程的跨領域整合,學生可以在探索科學插圖藝術的同時學習到科學方法、觀察和分類,也讓學生了解歷史上女性在科學領域的貢獻。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.3、4.7)、SDG15陸域生命(15.1) 二、自然科學與環境:探索科學概念、原理和現象,以及頌揚自然世界及其奇觀的書籍。 2011年度優勝者 The Girl Who Drew Butterflies: How Maria Merian's Art Changed Science 《Kakapo Rescue: Saving the World's Strangest Bird 《卡卡波救援:拯救世界上最奇怪的鳥》(暫譯) 作者/Sy Montgomery 攝影/Nic Bishop 紐西蘭的特有鳥類「鴞鸚鵡」(kakapo)是世界上唯一不會飛的鸚鵡,屬夜行性動物,在原住民毛利人心中有著重要地位,不過,牠們卻是極度瀕危的鳥類,數量最少時僅存18隻,因此紐西蘭當局積極展開復育計畫,如今已逐漸收到成效。 這本書講述了拯救鴞鸚鵡的故事,內容包括鴞鸚鵡的歷史、該物種面臨的挑戰,以及致力於拯救牠們的保育人士的工作,除了生動的文字介紹,還附有令人驚嘆的照片,充分捕捉了這種稀奇鳥兒的美麗和獨特之處。透過這本書,人們能夠了解世界上的瀕危物種,也更加明白生態環境保護的重要性。 ※學習領域:自然科學領域 ※與SDGs的連結:SDG13氣候行動(13.3)、SDG15陸域生命(15.1、15.5) 2013年度優勝者 The Girl Who Drew Butterflies: How Maria Merian's Art Changed Science Bomb: The Race to Build—and Steal—the World's Most Dangerous Weapon 《炸彈:建造和竊取世界上最危險武器的競賽》(暫譯) 作者/Steve Sheinkin 這本書追溯了第一顆原子彈的起源和發展,隨著原子彈的發展,從發現核裂變到納粹重水製造,再到曼哈頓計劃,再到蘇聯企圖竊取原子彈設計,最後以原子彈投向長崎和日本廣島作結,書中講述了二戰期間製造原子彈的競賽故事,包含促使原子彈發展的科學發現和突破,及其使用的政治和倫理困境。 當中有許多適合教師在課堂上帶領學生討論的重要議題,例如:使用原子彈的倫理、科學在社會中的作用、盟國面臨的政治和外交挑戰,以及戰爭時期領導人的責任。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG16和平正義與有力的制度(16.1、16.3、16.4)、SDG17夥伴關係(17.16) 四、社會問題書籍:涉及重要的社會問題,包括種族、性別、人權和社會正義等主題。 2009年度優勝者 We Are the Ship: The Story of Negro League Baseball 《我們是船:黑人棒球聯盟的故事》(暫譯) 作者/Kadir Nelson 《我們是船:黑人棒球聯盟的故事》描述種族歧視和國際體育精神、贏得和失去的財富、場內外的勝利和失敗,它是20世紀上半葉美國黑人社會和政治歷史的寫照。作者以虛構的棒球運動員為主角,用第一人稱敘事,對話式的寫作風格將讀者吸引到故事中,使得書中的人物和事件栩栩如生。 透過此書,教師可以帶領學生探討種族主義對體育和社會的影響,也能夠引導學生深入探究黑人棒球聯盟的歷史、球員個人的貢獻或聯盟的社會和文化背景。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、科技領域 ※學習領域:社會領域、健康與體育領域 ※與SDGs的連結:SDG10減少不平等(10.2、10.3)、SDG16和平正義與有力的制度(16.7) 五、藝術與文化:介紹不同的藝術表現形式,如繪畫、音樂、舞蹈等,深入探討藝術和文化世界的書籍。 2015年度榮譽圖書 Josephine: The Dazzling Life of Josephine Baker 《約瑟芬:約瑟芬.貝克的光彩人生》(暫譯) 作者/Patricia Hruby Powell 繪者/Christian Robinson 這本書講述了約瑟芬.貝克(Josephine Baker)的故事,她是20世紀初的知名非洲裔美國舞者、歌手和演員,書中描繪約瑟芬.貝克早年的貧困生活、在巴黎作為舞蹈家和歌手成名,以及她在民權運動期間的激進主義。書中每一頁都有一首短詩,作者用充滿活力的詩句,捕捉約瑟芬生命中的精采時刻,搭配插畫家的插圖,增加了視覺吸引力,處處可見作者和插畫家的精心設計。 本書探討種族認同、性別角色,以及藝術和創造力等主題,教師可以帶領學生討論20世紀初美國和歐洲的種族主義歷史;另外,由於作者在書中運用獨特的寫作形式,也非常適合教師帶領學生進行詩歌研究,分析書中詩句的語言、意象和其他文學技巧的使用。 ※學習領域:藝術領域、社會領域、語文領域 ※與SDGs的連結:SDG5性別平等(5.1、5.5)、SDG10減少不平等(10.2)、SDG16和平正義和有力的制度(16.10) Robert F. Sibert Informational Book Award 羅伯特.F.西伯特信息圖書獎歷年得獎繪本介紹 繪本在「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」獲獎作品中是很常見的形式之一,也是很重要的類型。因為繪本能夠透過生動的插圖和簡單的語言向讀者傳達複雜的思想和信息,繪本充滿趣味、吸引人且易於理解的呈現方式,也對於培養年輕讀者在閱讀和學習的熱愛有著至關重要的作用,因此「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」特別認可運用視覺元素向讀者傳達信息的重要性,在評選標準方面以「在寫作、研究和插圖質量方面表現卓越」來表彰獲獎書籍。 能夠獲得「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」此項殊榮肯定的繪本通常具備下列特徵:「使用引人入勝的插圖」和「具備清晰簡潔的文字」。這些獲獎書籍透過圖畫和視覺來敘事,為年輕讀者提供信息準確又兼具娛樂性的主題。以下介紹歷年「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」的優勝者和榮譽圖書的繪本作品: 2023年度得獎繪本 【榮譽圖書】 J The Tower of Life: How Yaffa Eliach Rebuilt Her Town in Stories and Photographs 《生命之塔:亞法.以利亞奇如何在故事和照片中重建她的小鎮》(暫譯) 作者/Chana Stiefel 《生命之塔:亞法.以利亞奇如何在故事和照片中重建她的小鎮》一書通過個人故事、照片和歷史文獻講述了亞法.以利亞奇(Yaffa Eliach)為了保護在大屠殺期間被毀的家鄉埃希什凱斯(Eishyshok,立陶宛城市)的記憶而努力的故事,書中提供了關於大屠殺及其後果的獨特視角,也證明了講故事的力量和保存過去記憶的重要性。 ※學習領域:社會領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG11永續城市與社區(11.4、11.7) 2022年度得獎繪本 【優勝者】 The People's Painter: How Ben Shahn Fought for Justice with Art 《人民畫家:班.沙恩如何用藝術為正義而戰》(暫譯) 作者/Cynthia Y. Levinson 繪者/Evan Turk, Susan Gal 班.沙恩(Ben Shahn)是一位出生於立陶宛的美國藝術家,以描繪工人階級和邊緣化社區的鬥爭而聞名,透過繪畫傳達社會現實主義的精神,作為一位移民,他堅持通過自己的藝術才華倡導社會正義。這本書的作者和插畫家特別在結尾處附上註釋和時間軸,提供了班.沙恩的生活照以及當時發生的世界大事,值得推薦給對歷史、藝術、猶太故事或社會正義感興趣的讀者。 ※學習領域:社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG10減少不平等(10.2)、SDG16和平正義和有力的制度(16.3、16.6、16.10) 【榮譽圖書】 Summertime Sleepers: Animals That Estivate 《夏日沉睡者:夏眠動物》(暫譯) 作者/Melissa Stewart 繪者/Sarah Brannen, Susan Gal 這本書首先定義了「夏眠」及其目的,夏眠是為了幫助動物度過極端炎熱和乾旱時期進入的休眠形式,作者在書中介紹了各種夏眠的動物,包括其身體特徵、棲息地和行為,並強調這些動物在生態系統中的作用及重要性。作者在書中還附上專業術語表和可供進一步閱讀的相關資源列表,鼓勵年輕讀者能夠更加了解自然世界,以及不同動物適應環境的獨特方式。 ※學習領域:自然科學領域 ※與SDGs的連結:SDG15陸域生命(15.1、15.2、15.5) 2021年度得獎繪本 【優勝者】 Honeybee: The Busy Life of Apis Mellifera 《蜜蜂:意大利蜜蜂忙碌的生活》(暫譯) 作者/Candace Fleming 繪者/Eric Rohmann, Susan Gal 扮演的不同角色,包括覓食、釀蜜、照顧蜂王和幼蜂,以及保衛蜂巢,還研究了蜜蜂與人類之間的關係,討論蜜蜂對授粉的重要性,以及人類如何保護蜜蜂種群。對於任何有興趣了解錯綜複雜的蜜蜂世界及其在生態系統中重要作用的人來說,這是一本很棒的讀物。 ※學習領域:自然科學領域、健康與體育領域 ※與SDGs的連結:SDG12負責任的消費和生產(12.2)、SDG15陸域生命(15.5) 2020年度得獎繪本 Fry Bread: A Native American Family Story 《油炸麵包:美國原住民的家庭故事》(暫譯) 作者/Kevin Noble Maillard 繪者/Juana Martinez-Neal, Susan Gal 物,書中探討了油炸麵包的多種不同食用方式,通過家庭聚會的場景,探索美國原住民油炸麵包的歷史、文化和傳統。 作者和繪者用詩意的文字和精美的插圖向讀者介紹油炸麵包在美洲原住民文化中的重要性,它如何讓一個家庭團聚在一起,也是韌性和力量的象徵。教師可以透過這本書介紹美國原住民的文化和歷史,也可以用這本書來討論文化多樣性、社區和家庭傳統。 ※學習領域:社會領域、自然科技領域、健康與體育領域 ※與SDGs的連結:SDG 1消除貧窮(1.1)、SDG 2消除飢餓(2.3)、SDG4優質教育(4.5、4.7)、SDG11永續城市與社區(11.4) 【榮譽圖書】 Summertime Sleepers: Animals That Estivate Hey, Water! 《嘿,水!》(暫譯) 作者/ Antoinette Porti) 繪者/Susan Gal 《嘿,水!》講述一個小女孩在一天之中以不同方式與水互動的故事,從清晨的一杯水到落在她鼻子上的雨滴,從一個水坑到一座湖,她用歡快的「嘿,水!」來迎接水。作者以明亮多彩的插圖、線條大膽的輪廓和簡單俏皮的文字,深入淺出的介紹水的不同形態和用途,探討水的科學特性和文化意義,不僅可以連結到自然領域課程的「水的三態」,也很適合用來向幼兒介紹水的科學知識,鼓勵他們探索和欣賞周圍的自然世界。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG6潔淨水與衛生(6.1、6.2、6.4)、SDG12負責任的消費和生產(12.2)、SDG13氣候行動(13.3、13.4) 2019年度得獎繪本 【榮譽圖書】 We Are Grateful: Otsaliheliga 《我們很感激:Otsaliheliga》(暫譯) 作者/Traci Sorell 繪者/Frané Lessac 「Otsaliheliga」是切諾基語,意思是「我們心存感激」,常用來表達對生活中的恩賜和感謝。這本書講述了切諾基人和他們的傳統習俗,包括全年舉行的慶祝活動和儀式。 書中的切諾基人表達對不同季節、食物和傳統的感激之情,也突出切諾基兒童和家庭現在依然繼續尊重和實踐這些傳統文化,強調要對自然界和我們生活周遭的人們表達感謝的重要性。 ※學習領域:社會領域、健康與體育領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.7)、SDG10消除不平等(10.2) 2018年度得獎繪本 【榮譽圖書】 Grand Canyon 《大峽谷》(暫譯) 作者、繪者/Jason Chin 本書以徒步旅行為前提,作者傑森.錢(Jason Chin)帶領讀者踏上穿越大峽谷的旅程,探索大峽谷的歷史、地質和生態,他用詳實的內容和精細的插圖來解釋大峽谷是如何形成的、生活在那裡的不同植物和動物,以及隨著時間的推移居住在該地區的各種人類文化。 這本書可以提供想要了解大峽谷和周遭自然環境的讀者許多相關資訊,教師也能夠透過這本書向學生介紹地球科學的概念,例如:岩層、侵蝕和地質時期。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG12負責任的消費和生產(12.8)、SDG15陸域生命(15.1) 2017年度得獎繪本 【榮譽圖書】 Giant Squid 《巨型魷魚》(暫譯) 作者/Candace Fleming 繪者/Eric Rohmann 這本書將讀者帶入潛伏著巨型魷魚的海洋深處,作者坎迪斯.弗萊明深入研究了魷魚的生物學、行為和棲息地,以及人類與這種生物相遇的歷史。 透過這本書,讀者可以了解巨型魷魚的身體特徵,例如:它的觸鬚和墨囊,以及牠在深海中生存的獨特適應能力,還有科學家研究這種難以捉摸的生物時所面臨的挑戰,這是任何對自然世界奇觀感興趣的人不可錯過的必讀好書。 ※學習領域:自然科學領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG14水下生命(14.2、14.5、14.a) 2016年度得獎繪本 【優勝者】 Funny Bones: Posada and His Day of the Dead Calaveras 《有趣的骨頭:波薩達和他的亡靈節卡拉維拉斯》(暫譯) 作者、繪者/Duncan Tonatiuh 這本書講述了何塞.瓜達盧佩.波薩達(José Guadalupe Posada)的故事,他以標誌性的骷髏頭圖像而聞名,這些圖像已成為墨西哥亡靈節慶祝活動的代名詞。書中提供了有關亡靈節的文化背景和歷史信息,除此之外,作者鄧肯.托納蒂烏(Duncan Tonatiuh)所畫的逗趣插圖也與波薩達的原創藝術作品巧妙的融為一體。 這本《有趣的骨頭》可以用於國際教育和多元文化研究,探索亡靈節慶祝活動的歷史和傳統,討論文化身份、藝術表達以及藝術與政治的交集等主題;也可以在藝術領域課堂上學習波薩達的繪畫技巧和風格,激發學生創作自己的卡拉維拉斯作品。 ※學習領域:社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG10減少不平等(10.2)、SDG11永續城市與社區(11.4) 2015年度得獎繪本 【優勝者】 The Right Word: Roget and His Thesaurus 《正確的詞:羅傑特和他的詞庫》(暫譯) 作者/Jen Bryant 繪者/Melissa Sweet 這本書是同義詞庫的創造者彼得.馬克.羅傑特(Peter Mark Roget)的繪本傳記,他最著名的成就是編寫了《羅傑特英語詞典》(Roget's Thesaurus),這是一部包含同義詞和相關詞語的詞彙集,被認為是英語詞彙中最有影響力和最有用的詞典之一。 這本書講述了羅傑特的生活故事,以及他對列表和詞彙分類的熱愛是如何促成了這本具有影響力的參考書誕生。《正確的詞》這本書可以用在語文領域課程中,讓學生了解語言的重要性,以及如何組織和分類單詞,它還可以用於探索詞典的歷史,以及詞典是如何影響語言和寫作。 ※學習領域:語文領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.3、4.4) 2014年度得獎繪本 【優勝者】 Parrots Over Puerto Rico 《波多黎各上空的鸚鵡》(暫譯) 作者/Susan L. Roth, Cindy Trumbore 繪者/Susan L. Roth 這本書講述波多黎各鸚鵡的故事,牠曾經是波多黎各常見的物種,但由於棲息地喪失、狩獵和外來捕食者而幾近滅絕,書中記錄科學家和環保主義者為拯救波多黎各鸚鵡所做的努力,包括制定繁殖計劃以增加鳥類數量,以及恢復鳥類的自然棲息地。透過這本書,可以教導讀者保護生物多樣性的重要性,以及保護瀕危物種可以採取的步驟。 ※學習領域:自然科技領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG15陸域生命(15.5) 【榮譽圖書】 Locomotive 《火車頭》 作者、繪者/Brian Floca 這本書主要以自由詩歌寫成,詳細介紹工人、乘客、風景,以及建造和運營第一條橫貫大陸的鐵路的影響,還包含有關火車早期和後期歷史的散文。作者弗洛卡花了四年時間進行創作,做了廣泛的研究並諮詢專家,以確保掌握的細節都是正確的。書中結合第二人稱敘述,敘事視角從火車乘務員轉變到乘客家庭,營造出一種讓讀者彷彿置身於火車旅行中的效果。《火車頭》這本書可以用於自然領域課程中的「交通運輸工具」,透過科學實驗,引導孩子探索蒸汽火車動力的原理。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG9產業創新與基礎建設(9.1、9.2)、SDG11永續城市與社區(11.2) 2013年度得獎繪本 【榮譽圖書】 Electric Ben: The Amazing Life and Times of Benjamin Franklin 《電動班:班傑明.富蘭克林的精彩人生和時代》(暫譯) 作者、繪者/Robert Byrd 這本書是美國開國元勳之一班傑明.富蘭克林(Benjamin Franklin)的傳記,詳細介紹了富蘭克林的生平和成就。書中充分展現了富蘭克林的智慧和魅力,同時還講述了美國過去殖民地時期和美國誕生的歷史。書中插圖展示了富蘭克林著名的許多發明和發現,例如:富蘭克林火爐、玻璃風琴和里程表。這是一本適合兒童和成人閱讀的人物傳記。 ※學習領域:社會領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.3)、SDG9產業創新與基礎建設(9.5、9.9) 2012年度得獎繪本 【優勝者】 Balloons Over Broadway: The True Story of the Puppeteer of Macy's Parade 《氣球大遊行:紐約感恩節遊行操偶師的故事》 作者、繪者/Melissa Sweet 這本書講述了德裔美國木偶師和插畫家東尼.薩格(Tony Sarg) 的故事,他用熱情和才華開創了紐約梅西百貨感恩節的巨型氣球遊行,現在這項遊行已經成為一年一度深受美國人喜愛的傳統文化。這本書以兒童容易理解的方式繪製精美的插圖,是任何對梅西百貨感恩節大遊行歷史感興趣的人的絕佳選擇。在教學上可以將這本書運用於藝術領域課程,向學生傳授藝術創作過程,以及不同藝術技巧和材料的使用。 ※學習領域:藝術領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.4)、SDG8尊嚴就業與經濟成長(8.3、8.9) 2022年度得獎繪本 【榮譽書籍】 Ballet for Martha: Making Appalachian Spring 《瑪莎的芭蕾舞:阿巴拉契亞之春》(暫譯) 作者/Jan Greenberg, Sandra Johnson 繪者/Brian Floca 瑪莎的芭蕾舞》講述了編舞家瑪莎.格雷厄姆(Martha Graham)和作曲家亞倫.科普蘭(Aaron Copland)是如何合作創造著名芭蕾舞劇《阿巴拉契亞之春》的故事。書中收錄了瑪莎.格雷厄姆、亞倫.科普蘭在原版《阿巴拉契亞之春》中表演舞者的插圖和照片。這本書能夠運用在藝術領域課程,透過書中內容,除了可以讀到兩位藝術家共同創作出經典名作的故事,也可以開啟兒童對舞蹈和音樂世界認識與嚮往。 ※學習領域:社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.4)、SDG5性別平等(5.5)、SDG10減少不平等(10.2) 2023年度得獎繪本 【榮譽圖書】 The Day-Glo Brothers: The True Story of Bob and Joe Switzer's Bright Ideas and Brand New Colors 《Day-Glo兄弟:鮑伯和喬.斯維策的絕妙創意和全新色彩的真實故事》(暫譯) 作者/Chris Barton 繪者/Tony Persiani 這本書講述了鮑伯和喬.斯維策兩兄弟的真實故事,他們從小就對自然界中閃閃發光的色彩著迷,也對科學感興趣。他們在1930年代開始嘗試製造在黑暗中發光的顏色,他們試驗了多種化學物質,過程中面臨許多挑戰,但他們始終堅持,最終成功創造出一種全新的顏色――螢光色,軍隊用它來製作安全背心和其他設備,能夠在夜間更顯眼,從此徹底改變了設計和安全領域。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.4)、SDG9產業創新與基礎建設(9.5)SDG12負責任的消費和生產(12.2、12.5、12.8) 2009年度得獎繪本 【榮譽圖書】 What to Do About Alice?: How Alice Roosevelt Broke the Rules, Charmed the World, and Drove Her Father Teddy Crazy! 《該拿愛麗絲怎麼辦?:愛麗絲.羅斯福如何打破常規,令世界著迷,並讓她的父親泰迪發瘋》(暫譯) 作者/Barbara Kerley 繪者/Edwin Fotheringham 《該拿愛麗絲怎麼辦?》講述了美國前總統狄奧多.羅斯福的女兒愛麗絲.羅斯福(Alice Roosevelt)的故事。愛麗絲以她的反叛精神、非常規的行為和她打破規則的本領而聞名,無論是帶著她的寵物蛇招待重要的白宮來訪者,還是周遊世界,愛麗絲都打破常規,將每一次新體驗都變成一次冒險!她是一位超前於時代的女性,蔑視社會規範,按照自己的方式生活,而這部充滿感情和智慧的傳記,也讓讀者得以一窺白宮的家庭生活。 ※學習領域:社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG5性別平等(5.1、5.5) 2008年度得獎繪本 【優勝者】 The Wall: Growing Up Behind the Iron Curtain 《牆:在鐵幕後成長》(暫譯) 作者、繪者/Peter Sís 《牆:在鐵幕後成長》是捷克裔美國作家、插畫家彼得.西斯(Peter Sís)的回憶錄。本書講述了西斯在冷戰時期在捷克、斯洛伐克和布拉格的童年故事,書中充滿了圖畫和照片,讓共產主義時代的布拉格世界栩栩如生。而西斯的插圖正好突出了鐵幕背後單調乏味的生活,與他所嚮往充滿想像力和創造力的多彩世界形成強烈對比。這本書以獨特的視角講述了冷戰期間東歐的生活,是對面對壓迫時人類精神的韌性的感人讚頌,並提醒人們自由和民主的重要性。 ※學習領域:社會領域 ※與SDGs的連結:SDG1消除貧窮(1.4)、SDG16和平正義與有力的制度(16.7、16.10) 2007年度得獎繪本 【榮譽圖書】 Quest for the Tree Kangaroo: An Expedition to the Cloud Forest of New Guinea 《尋找樹袋鼠:新幾內亞雲霧森林探險》(暫譯) 作者/Sy Montgomer 攝影/Nic Bishop 賽.蒙哥馬利(Sy Montgomery)是一位博物學家和作家,撰寫了大量有關動物及其棲息地的文章。蒙哥馬利在本書中強調保護樹袋鼠和其他瀕危物種免受棲息地喪失和獵殺的重要性,還討論了以生態旅遊作為支持當地社區和保護自然環境的潛在好處,對熱帶雨林景觀和棲息生物的描述都生動的展現出熱帶雨林的美麗和複雜性。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域 ※與SDGs的連結:SDG11永續城市與社區(11.4)、SDG15陸域生命(15.5、15.9) 2005年度得獎繪本 【榮譽圖書】 The Tarantula Scientist 《狼蛛科學家》(暫譯) 作者/Sy Montgomery 攝影/Nic Bishop 《狼蛛科學家》講述了生物學家兼狼蛛專家塞繆爾.馬歇爾(Samuel Marshall)博士的工作,書中分享了馬歇爾對狼蛛的發現和見解,包括牠們的行為、交流和進化歷史,還描述了馬歇爾和其他科學家在研究狼蛛時面臨的挑戰,例如在野外追踪牠們的困難,以及處理毒蜘蛛的危險。 ※學習領域:自然科學領域、社會領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.3)、SDG11永續城市與社區(11.4)、SDG15陸域生命(15.5) 2004年度得獎繪本 【榮譽圖書】 I Face the Wind 《我迎著風》(暫譯) 作者/Vicki Cobb 繪者/Julia Gorton 這本書向年輕讀者介紹了風的概念,以及風對環境(包括動物、植物和人類)的影響。作者和繪者通過生動的描述和色彩繽紛的插圖,解釋了風是如何形成的、如何傳播的,以及如何利用風來獲取能量,書中還強調了應對強風時安全的重要性,鼓勵孩子們欣賞大自然的美麗和力量。這是一本有趣且富有教育意義的讀物,可以讓孩子們了解自然世界的重要觀念,同時可以連結到自然領域的「空氣的流動」和「觀察天氣」,很適合教師或家長用來向孩子們介紹風和天氣的科學。 ※學習領域:自然科學領域 ※與SDGs的連結:SDG7可負擔的潔淨能源(7.2)SDG13氣候行動(13.3) 2003年度得獎繪本 【榮譽圖書】 When Marian Sang: The True Recital of Marian Anderson 《當瑪麗安唱歌》(暫譯) 作者/Pam Muñoz Ryan 繪者/Brian Selznick 這本書講述了瑪麗安.安德森 (Marian Anderson) 的真實故事,她是一位非洲裔美國女低音歌手,在20世紀初曾面臨歧視和種族隔離,最終打破種族隔閡,成為著名的表演者。《當瑪麗安唱歌》是對一位傑出女性最有力的致敬,她克服巨大的障礙實現自己的夢想,並對音樂世界及其他領域產生了持久的影響。 ※學習領域:社會領域、藝術領域 ※與SDGs的連結:SDG4優質教育(4.3、4.7)、SDG10減少不平等(10.2) 2002年度得獎繪本 【榮譽圖書】 Brooklyn Bridge 《布魯克林大橋》(暫譯) 作者、繪者/Lynn Curlee 《布魯克林大橋》這本書詳細描述了橋梁的設計和施工,包括建造者面臨的挑戰,以及他們用來克服這些挑戰的方法。書中的插圖特別值得注意,因為它們是使用水彩和墨水混合創作的,捕捉了橋梁的宏偉和美麗。這本書為讀者提供了一個獨特的視角,來了解紐約市天際線上最具標誌性的建築之一,適合對歷史、工程或建築感興趣的讀者。 在教學運用方面,可以結合自然領域的「力與運動」,透過生活經驗討論、繪本導讀提問、製作模型等課程活動,讓學生了解「結構與功能」,並運用多元的技法來設計思考,進行建築藝術創作。(劉淑雯、葉惠華,2022) ※學習領域:社會領域、科技領域 ※與SDGs的連結:SDG9產業創新與基礎建設(9.1、9.5)、SDG11永續城市與社區(11.2、11.7) Robert F. Sibert Informational Book Award 羅伯特.F.西伯特信息圖書獎對教師教學的重要性 「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」是一個極具影響力的重要獎項,在圖書出版和閱讀領域方面,它促進了高質量非小說類書籍的推廣、表彰卓越的信息類圖書、鼓勵創作具多樣性和代表性的主題,也鼓勵兒童和青少年閱讀信息類圖書以擴展知識、激發創造力。同時,「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」的獲獎圖書也是許多教師加強各種學科教學必不可少的重要資源,它提供高質量、引人入勝且信息豐富的書籍在課堂上使用。以下是該獎項有助於教師教學的原因: 一、優質的教育資源:此獎項的獲獎書籍因其高質量的內容介紹和準確性而受到認可,這些書籍為教師提供了教授科學、歷史、傳記和社會研究等各種學科的絕佳資源。 二、多元化主題:獲獎書籍涵蓋了廣泛的主題,從歷史和科學,到傳記和社會問題,多樣性的主題使教師能夠找到與課程相關且會引起學生共鳴的書籍,除了能運用於各學習領域,也能與SDGs連結,帶領學生進行SDGs議題探討。 三、跨領域教學:許多獲獎書籍都可以用於跨領域教學,教師可以利用書籍將不同學科聯繫起來,幫助學生理解不同的知識領域。例如,一本關於歷史事件的書可以用於社會研究和語言藝術課程。 四、引發學生探究:獲獎書籍通常採用創新的信息呈現方法,例如:引人入勝的插圖、互動功能和多媒體素材,可以激發學生的學習興趣,讓複雜的主題更易於理解,其中包括適合不同閱讀程度和興趣的書籍,教師可以為學生提供差異化教學,確保學生都能適當的參與其中。 五、提升專業知能:透過這些獲獎書籍,教師可以了解信息寫作的新趨勢,並找到相關書籍融入教學之中,也可以提升對於信息文本教學的知識和技能。 在「Teaching Books」(https://www.teachingbooks.net/tb.cgi?wid=3)這個網站上,將「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」歷年的獲獎作品加以彙整,除了提供書籍基本資料外,也提供相關的教學教案和影音資源,例如:作者訪談、書籍指南、活動和課程等,讓教師能夠依據自身教學需求,針對獲獎年份、優勝或榮譽圖書、學生年級、課程領域、內容類型、文化體驗等選擇適合的教學資源運用於課堂,提升學生的學習興趣與成效。 結語 如果知識是一片漫無邊際的浩瀚汪洋,那麼「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」就像一座燈塔,以其富有啟發性和信息量的作品引導讀者穿越信息的海洋,讓讀者徜徉於知識之海,閱讀最傑出和最具啟發性的作品;如果知識是一顆埋藏在複雜信息世界中的珍貴寶石,那麼「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」就像一張藏寶圖,帶領讀者發現隱藏在世界表面之下的知識,從全新的角度和嶄新的層面運用洞察力去探索廣大的世界。「羅伯特.F.西伯特信息圖書獎」以其表彰信息圖書領域的卓越成就,成為兒童文學界享有盛譽的重要獎項,也對推廣兒童文學有著極為重大的貢獻! 參考資料 [1] 劉淑雯、葉惠華(2022)。以《布魯克林大橋》繪本進行STEAM教學之實踐──我是橋梁建築師。科學研習期刊,61(4) [2] Robert F. Sibert Informational Book Award. (n.d.). Bound To Stay Bound Books. https://www.btsb.com/about-us/robert-f-sibert-informational-book-award/ [3] Robert F. Sibert Informational Book Medal. (n.d.). ALSC - The Association for Library Service to Children. https://www.ala.org/alsc/awardsgrants/bookmedia/sibert [4] Robert F. Sibert Informational Book Medal. (n.d.). ALA - American Library Association. https://www.ala.org/awardsgrants/awards/21/all_years [5] Robert F. Sibert Informational Book Medal, 2001-2023. (n.d.). TeachingBooks. https://www.teachingbooks.net/tb.cgi?wid=3 [6] Sibert Medal. (n.d.). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Sibert_Medal 劉淑雯 南加州師範學院課程總監 臺北市立大學學習與媒材設計學系兼任助理教授 林吟霙 學習與媒材設計學系課程與教學碩士在職進修專班研究生 臺北市私立再興小學專任教師

古今山海‧化石傳奇~ 結合地球科學與自然文化保存的環境教育

古今山海‧化石傳奇~ 結合地球科學與自然文化保存的環境教育

文/童琳茜 左鎮化石產區的文化資產保存意義 臺南市左鎮區是臺灣的化石原鄉,蘊藏豐富的海、陸相化石,當地出土的豐富化石不僅可以幫助我們了解臺灣島的由來更是地科教育的良好場地。而這些豐富的化石收藏在臺南市左鎮區菜寮化石館與臺南市自然史教育館中,化石館的前身是由當年曾協助日本學者在左鎮區研究化石,人稱化石爺爺的陳春木先生,陳春木先生與當時的光榮國小師生、家長、地方人士共同採集、分類、並將收集的化石貢獻出來成立菜寮化石館,期望館校合一延續傳承當地的化石教育與研究,如今,各單位整合成左鎮化石園區,左鎮光榮國小也轉型為實驗小學,為了讓更多人了解保存化石產區文化資產的重要,園區也於2020年申請環境教育場域通過,成為國內少數的自然文化遺產環教場所,其中的一套環教課程「古今山海.化石傳奇」是園區為中小學生設計的一套教案,課程部份單元也是左鎮光榮實小長期推動的校本課程,除了介紹化石形成原理與左鎮的地質特色外,也透過園區內自然史資料上的幾次滅絕事件,讓學習者反思環境變遷下人類該如何面對未來環境變遷的挑戰與行動。 左鎮菜寮區域的化石群可區分為兩個不同的時代,從地質史自然科學角度下的化石和從文化資產保存角度看待的人文化石。前者指的是左鎮地區特殊地理地質環境下造就與被發現的各種古生物並具有地質史特點的化石;後者指的是人類在此地區生存、發展並形成文化下的歷史遺跡、藝術印記、科學認知等人文價值,並經當代文資保護觀念與法律所認定的有形與無形的「文化資產」,例如左鎮區的考古遺址、化石、特殊地質地形景觀等,可說是臺灣最具指標意義的化石原鄉與化石自然科學教育最佳場域 。 在人文觀照下的文化資產保護,化石與地質地形特點如何被看見?發現的過程與價值在哪裡?以及我們為何需要保存、認識這些自然變遷的歷史?這才是具自然科學教育意義所在的地方;有了這樣的自然科學教育意識,我們才會關照此地區豐富的海、陸化石、地層中人類的生活遺物、行動遺跡,從而看到並領受其中歷史的、美學的、民族或人類學價值之認知與感動,由此認識化石的種種相關知識進而得以欣賞,並加深民眾的科學素養乃至於促進民眾對環境對鄉土的認同。 融入地科知識、文化遺產與環境變遷的環教課程設計 課程以一位熱愛挖掘化石的小孩來到左鎮化石園區開始,漫步走在時光步道上體驗地球三十五億年的生命史,地球的歷史中有哪些重要的事件發生?有什麼生物曾經出現又消失?恐龍存活了多久?為什麼會消失?如果把地球的歷史換算成24小時,人類只不過是在晚上11點58分才出現而已!相對於恐龍,人類統治地球的時間是否很短暫?卻帶來什麼影響呢?人類的祖先是由人猿家族演化而來,僅佔地球生命史千分之一的時程,地球漫長的歷史中卻因為人類出現而開始對環境造成巨大改變,透過互動遊戲體驗引導學員感受地球的環境變遷、歷史與生命反思。 第二單元「化石是認識過去的鑰匙」 想要了解化石必須認識保存化石的地層,地質學中普遍出現的岩層裡,底下的岩層通常是較老的,但各地質絕對年代並非是固定不變的,而是隨著定年技術不斷的改進,而會有新的絕對地質時間的更新,地質時代名稱的由來一部份用地理位置來界定,大部份則使用首次被研究地區地層的特色,例如白堊紀,或所開採到的主要化石加以命名,例如石炭紀等。 「你能成為化石嗎?」化石的由來為十七世紀時歐洲人在深入內陸的地底或峭壁中發現了一些看起來像海中生物或植物的石頭,由於人們挖掘才出現這些石狀怪物,因此便稱它為Fossil,起源於拉丁文的Fossilis,原意是「挖掘」的意思,當時人們以為「化石」只是龍的牙齒或是聖經中提到的巨人骨骼;後來科學家才了解「化石」原來是已經絕種的動物或植物的遺體,泛指地下出土物,並不單指「石化的生物遺骸」,目前對化石的定義為:『岩石中所保留一萬年以上的動植物遺體或遺跡』。所以,你想成為化石嗎?想成為化石需要以下條件: 一、死亡 二、掩埋:只有1/10000機率埋在地下 三、石化:壓力、熱、周圍地層的化學成分影響 四、等待被發現 學員走進園區認識左鎮區的地層知識 所以想變成化石其實是不容易的!要形成化石,必須經過一連串「不可能的任務」,其機率是萬分之一。首先,生物死亡後必須要避開被支解的命運,所以第一個條件是要快速的被掩埋。如果暴屍荒野,可能被啃食,也可能被微生物分解而幻滅;或經過風吹、日晒、雨淋或流水侵蝕等大自然作用而風化成為塵土。其次,被掩埋必須要夠深,才能達到足夠的溫度與壓力產生「石化作用」,原始的骨骼(磷酸鈣)被其他的礦物質(矽質或鈣質)取代。 接著,你必須通過漫長地殼變動的考驗。地球的表面由許多板塊所組成,而這些板塊運動造成了地殼應力;地殼應力造成山脈、地震斷層與海溝,板塊運動所產生的熱與壓力足以將岩石重新塑形或者將化石遺骸完全毀損。 最後的關鍵就是要有人發現你!地球上仍有很多地方是人煙罕至的,即使有化石出露,也只能任其風化殆盡;同時也得要發現者具備知識知道那是生物化石、而不是一般的岩石或骨頭!挖地基、公路、隧道,都有可能發現化石,若不能加以保護,也只能任其受到無知人為的破壞了。 第三單元「認識左鎮的化石」 左鎮區的地層屬於上新世晚期古亭坑層至更新世中期的崎頂層,是深海相過渡至陸相的變化,地層中曾發現冰河時期的史前遷徙動物,也發現大量的水生動物化石譬如脊椎動物的魚類,大量無脊椎動物如海膽、螃蟹、藤壺、海星、貝類、珊瑚、有孔蟲等海相化石,證明古代左鎮區曾是一片汪洋海域,藉由化石可以打開豐富的地層寶盒,一窺過去的歷史。 透過與現今生物的生態相互比較,也可以判斷某種化石是沉積在何種環境。例如珊瑚一般都棲息於溫暖的淺海,因此可知過去的珊瑚化石應該也是存在於相同的環境,雙殼貝類化石也可以區分出海水種類與淡水種類。化石是生物的遺體或遺跡,因此或多或少地反映出當時生物及其生存環境的狀況,可為地球環境變遷的歷史提供了重要的線索。 左鎮光榮實小學生透過課程探究家鄉的地層與化石 第四單元「化石的永續發展」 一般人對化石的價值存在誤解,認為那是價值連城的東西。事實上化石的珍貴之處並不在於其經濟價值,而是研究地層,了解地球環境演變和生物進化的寶貴科學證據,都是科學普及教育的良好材料,以及化石給人們帶來的知識和文化意義。因此每一件化石都是獨一無二、不可再生的自然遺產,其價值無法以金錢衡量,除了科學研究之外,化石的審美、文化和社會價值也很大。許多造型美觀的化石既是自然遺產,又是天成的藝術品。當然,化石也可間接產生巨大的經濟價值,例如以古生物為題的電影和動畫或相關產品便是好例子。不過一般化石都比較不易觀賞,也不容易看得懂,因此古生物復原模型與博物館展示便十分重要。 光榮實小學生於菜寮溪床採集化石 菜寮溪中仍時常可找到古鯊魚化石 學生藉由課程學會辨認與了解化石的價值 回到左鎮化石文化園區的自然科學教育與環境教育價值,我們經由化石的發現與展示,讓民眾體驗到在地文化與環境的互動,充分展現「文化的變遷性」,同時包含因應環境形塑的環境倫理觀。學員藉由認識化石而得以學會欣賞,進而能促進對其進一步的學習與熱愛,最終能促進臺灣基礎科學研究的蓬勃發展,並能了解保護地方自然類文化資產的重要。左鎮區擁有涵蓋海相、河相、陸相的化石,就像打開臺灣地質史的一把鑰匙,見證臺灣在冰河時期的環境變遷以及滄海桑田的變化,穿越時空,化石是最具體的教具,也是跨領域學習的知識寶庫。因此,若能結合學界、化石館、中小學推廣化石相關環境教育課程及活動,就能將化石產區的文化資產保存意義向下扎根,而終能拓展其影響,增進臺灣的地球科學領域相關知識的應用,並提醒人們珍惜在地的自然人文資源與保護環境的行動。 童琳茜 左鎮化石園區環教場域教案設計講師

數位科技融入「相對濕度」的探究與實作課程

數位科技融入「相對濕度」的探究與實作課程

文/江通達 「今天有很『濕』唷?」 「這個折線圖要怎麼弄出來? 「老師,這個Arduino怎麼設計程式」 「老師,我們好了!請幫我到雲端看一下?」 熱鬧的地科實驗室裡,學生使用手機、平板電腦踏進相當生活化的相對溼度。相對濕度連貫著天氣現象,甚至是氣候變化,在這裡學生透過不同的實驗科技設備,使用乾溼球溫度器及電子溼度計實地測量,或Arduino快速紀錄數據,或線上氣象數據取得全台灣的氣象資訊。本課程以108課綱訂定的自然科探究與實作為基礎內容,數位科技為媒介,以生活化體驗及數位化操作為開端,操作Office文書技能作為實驗研究與表達工具,透過後設認知策略提升科學探究與論述的能力,最後在上台報告分享產生緊密的科技交流,讓探究課不只是一場科學探究,還是一場數位科技的體驗與分享。 以相對溼度為探究與實作結合數位科技 高中地球科學裡,最能快速看見變化趨勢,並且容易與生活建立起連結的是大氣科學,而在大氣科學裡,我們會使用乾濕球溫度計去進行實驗計算相對濕度,讓學生了解氣溫跟露點溫度如何轉換成相對溼度,操作上相當容易上手,也是高一學生實驗內容之一。 相對溼度(R.H.)的定義為(實際水氣壓∕飽和水氣壓)× 100%,其中飽和水氣壓受氣溫高低影響,氣溫越高,飽和水氣壓也越高,代表空氣中可以容納的水氣含量越多;而實際水氣壓受環境因素影響,取決於環境的水氣量與變化量,而當實際水氣壓=飽和水氣壓時,相對濕度達到100%便會發生飽和,不考慮凝結核的影響,水蒸氣會凝結成水滴,環境就會產生霧氣,甚至成雲致雨,而要發生飽和最常見的兩個途徑,就是降低溫度,以及增加水氣量,其中前者為最主要的途徑,例如上升氣流、迎風坡等。 相對溼度的大小會影響到健康與環境,如相對濕度較高的環境,身上的汗水就不易蒸發進而產生汗疹;居家環境容易產生壁癌、地板反潮、衣物產生臭味等現象,而人體也較容易有香港腳或呼吸道等疾病。 影響環境的相對濕度大小的因素很多,地理位置、風向、迎風坡或背風坡、海拔高度、白天黑夜、氣溫變化、日照時數等等有關,他們分別在不同時間與空間尺度之下影響相對濕度,以時間尺度來說,短則一日,如日夜氣溫變化,長則四季或氣候,如聖嬰現象、冰期間冰期、溫室效應等等;以空間尺度來看,小則廁所、操場,大則距海遠近、颱風侵襲前後,不同緯度等等。讓學生針對這些變因,去觀察並探討不同空間或時間尺度下的現象與原理,藉由一個開放性大的議題,讓學生在觀察、思辯與交流過程中能獲得更全盤的討論與結論。 課程設計與目標 本課程的目標有四點: 一、在相對溼度的實驗中,學習科學研究的方法與精神,並且能描述與推論科學現象與原理。 二、藉由手機、電腦於進行資料蒐集、分析並圖表化的過程中,熟悉Office文書軟體與google雲端的功能。 三、從自主體驗科技與成果交流中,引起學習數位及科學的好奇心與自主性。 四、能建立良好的學習歷程檔案,並鼓勵優良作業的學生投稿參加小論文或科展。 為符合目標,本課程設計分為三個方向:探究與實作課程內容、數位媒體、後設認知策略。 一、探究與實作課程內容 相對溼度的研究成果開放性較大,需聚焦於學生能力範圍內可做出的報告,因此師生需來回討論學生的實驗設計,讓學生自主選擇不同儀器的體驗,選擇其中一種實驗方式或設備:乾濕球溫度計、電子溼度計、Arduino、觀測資料查詢CODiS,取得實驗數據,讓學生可以探究的廣度小至校園內、大至台灣甚至全世界,並且在互評、以及上台報告分享過程中,可以認識並交流不同的研究方式,啟發:「原來大氣科學也可以這樣子研究。」 除此之外,也使用TAP(Toulmin. Argumentation Pattern)科學論證模式,作為分析學生論證的評價標準,讓學生在觀察到一個趨勢與特性時,不僅能描述,也能從現象去做有效的推論,讓學生的論述能夠更加完整。 二、數位科技融入教學 本課程運用數位精進計畫與科技輔助自主學習計畫的平板及數位資源,利用google雲端共用編輯、classroom、去進行學生作業與評量,而office系列軟體讓學生在蒐集數據與實作過程中,練習操作上述功能。在word上會要求與訓練排版及架構,同時認識小論文的架構,在excel使用Function如平均數、標準差,並且繪製折線圖或直方圖,標記其標題、單位並且美化等等,最後是ppt製作簡報、口頭報告的技巧訓練,讓學生學習既能成為未來的軟實力。另外,本課程也會用ChatGPT來評析自己寫的報告內容,讓學生從中AI的回饋去省思自己寫的報告品質。 三、後設認知策略 為黃國禎教授主持科技輔助自主學習計畫所提出的自主學習策略,讓學生在自主學習活動中,透過問卷以及教師引導,修正自己的學習模式,並且在教師導學、組內共學、組間互學獲得鷹架支持,在這樣的設計之下,使得學生成果更加完整。本課程使用數位平台slido蒐集學生變因、padlet來學生繳交作業並且組間互評,增加學生與學生之間、老師與學生之間的互動,提升交流與共享,在這過程中可以檢視所有學生的提問能力、報告狀況,建立學生基礎知識去提升。 課程架構與內容 108課綱訂定探究與實作課程,是一個體驗科學研究歷程的一個課程,分為四個主要項目:發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享,其每個階段都有其課程作業或目標,如圖1。其中在論證與建模時會產出實驗結報初稿,讓教師審核並讓學生組間互評提出建議修正,接著在回到規劃與研究後修正實驗,再繼續完成之。 圖1.探究與實作四個主要項目 本課程為期5周,每周2節,視教學進度與狀況,可以提升為8周,可以選擇讓學生有更多時間去規劃設計調整自己的實驗內容,或加入Office的技能課程、ChatGPT的使用方式、增加SDGs或議題融入,討論溫室效應、全球暖化等氣候議題。然以常規來看,本課程規劃著重在相對濕度內,以5周課程為架構,如圖2。 圖2.課程架構 下列將介紹各課程的教學內容: 課程一 引起學生濕度與生活如健康、環境、悶熱的連結,並從苗栗火炎山為南北氣後的分界點,發現到地理位置與濕度的不同,複習完相對濕度的定義後,利用slido蒐集各位同學「哪些因素會影響到濕度的變化」,教師引導討論後,再讓學生蒐集與濕度相關的文章,建立科學筆記。完成後,介紹本次的4樣實驗設備,說明各項研究特性與方式後,再請各組設計實驗,與老師討論。 課程二 於google雲端放置各組學生書面報告模板,並介紹共用編輯功能,讓同組學生可以共同編輯。規劃實驗時,說明操縱變因要能夠數字化,例如說操縱變因為海拔高度時,可以得到不同高度(操縱變因)下,得到相對溼度(應變變因);而像是操縱變因為場地如廁所、教室、操場,不能數字化的我們會說明這不是一個好的實驗主題,不亦看見趨勢,而只能做現象的描述。 最後依各組使用的儀器去蒐集數據。有些實驗可能不能在這兩節課內完成,因此可請學生在進教室之前,先練習準備甚至收集好數據,以利將資料輸入到excel上。 課程三 將數據整理為excel表格,並且指導繪製成折線圖,讓數據圖像化一目瞭然;以及使用TAP科學論述的寫作要點,引導學生讓現象描述更加清楚並完成實驗討論與結論,最後使用padlet進行共享互評,並讓各組依據其他組別以及老師提問去做線上回答,修正自己的實驗,加強論述。 課程四 依據課程三的修正建議,去重新或改善實驗,讓實驗更加完善,並且給老師審查了解進度與困難。同時,也說明上台報告注意事項,使用ppt或canva製作投影片,準備下周的報告內容。 課程五 提醒上台報告的注意事項,如不要照著稿念、姿勢端正等等,並讓學生進入padlet,或使用excel設計回饋,當該組報告完畢之後,除了口頭提問之外,每組亦須再padlet上提出兩個觀點或提問,過程中可以相同變因的組別互相比較問答,而全部組別報告完畢之後,最後再由教師總結,帶入氣候議題。 課程評量 最後,在學生評量上,會取得學生的實驗設計、實驗報告初稿、padlet討論與回饋,上台報告以及最後的實驗報告完稿。這份成品再加入個別學生的心得以及實驗過程照片,便可成為繳交學習歷程檔案。 教師教學省思 本課程設計希望透過生活化的相對濕度探究與實作,導入到數位科技體驗,讓學生不僅科學論述的能力提升,也藉由組間交流看見不同儀器所得到的成果,引起對數位科技的好奇心,因此在校內有舉辦相關電資通訊的學生研習,鼓勵學生參加數位筆記技巧-onenote、或STEM、Office、canva、投影片設計,或者是探究與實作融入小論文等課程,打鐵趁熱,讓學生得到更多的支持,建立畢業後也能長久使用的能力。 然而在課程設計中,因課堂時間不是充裕的,要讓學生高水準的報告或小論文,需要高自主高動力的學生小組;另一方面,學生本身也有其他課業,研習時間若與課務相衝會降低參加率,因此必須配合學生課務與進度調整本課程的內容,必要時降低訓練數位科技的部分,回歸探究與實作的課程本質。 整體而言,學生回饋本課程滿扎實的,但學生在數位技能上獲益良多,有畢業生說寫報告的能力變強,感到開心。 江通達 國立苗栗高中教師

SDGs11 與地質敏感區 Geologically Sensitive Area On SDGs 11

SDGs11 與地質敏感區 Geologically Sensitive Area On SDGs 11

文/林明聖 圖/許民陽 SDGs 11 面對全球的貧富差距、氣候變遷、性別平權……等議題,2015年,聯合國啟動了「2030永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs),提出全球政府與企業共同邁向永續發展的核心目標,內容包括了17項核心目標、169項細項目標、230項指標,洋洋灑灑,期待藉由全球的共同努力、邁向永續發展。其中的第十一項目標是「建構具包容、安全、韌性及永續特質的城市與鄉村」(Sustainable Cities and Communities),這個包容、安全、韌性及永續特質的居住環境,首要的工作就是防災。 防災課綱 在十二年國民基本教育課程綱要中,防災教育屬於跨領域的議題融入課程,結合社會脈動和生活情境,培養學生批判思考及解決問題的能力,追求永續發展的核心價值。就實質內涵而言,可以分為小學,國中,高中三個階段。 小學階段包括: 環E11 認識台灣曾經發生的重大災害。 環E12 養成對災害的警覺心及敏感度,對災害有基本的了解,並能避免災害的 發生。 環E13 覺知天然災害的頻率增加且衝擊擴大。 由此可知國小階段從了解居住環境可能發生的災害入手,建立防災意識。 國中階段包括: 環J10 了解天然災害對人類生活、生命、社會發展與經濟產業的衝擊。 環J11 了解天然災害的人為影響因子。 環J12 認識不同類型災害可能伴隨的危險,學習適當預防與避難行為。 環J13 參與防災疏散演練。 國中階段對於災害的成因與影響更加了解,並且學習預防與避難行為,讓自己更安全。 高中階段包括: 環U8 從災害防救法規了解台灣災害防救的政策規劃。 環U9 分析實際監測數據,探究天然災害頻率的趨勢與預估。 環U10 執行災害防救的演練。 環U11 運用繪圖科技與災害資料調查,繪製防災地圖。 到了高中這個階段,不但可以自救,甚至可以協助調查,判讀資料,建構一個安全、永續、韌性的居住環境,這個教育目標也就是SDGs11的「建構具包容、安全、韌性及永續特質的城市與鄉村」目標。換句話說,防災教育的學習目標就是SDGs11的核心目標。 地質敏感區 我國於2010年通過地質法,將地質定義為:地球之組成物質、地球演化過程所發生之自然作用與自然作用所造成之地形、地貌、現象及環境。而地質災害:指自然或人為引發之地震、海嘯、火山、斷層活動、山崩、地滑、土石流、地層下陷、海岸變遷或其他地質作用所造成之災害。換句話說,就是要防止上述的災害而訂定的法律,立法精神與SDGs11「建構具包容、安全、韌性及永續特質的城市與鄉村」目標一致。 怎麼知道哪些地方容易造成災害呢?當然就需要地質災害調查啦。地質調查的最主要工作就是辦理地質災害潛勢評估,並把具有特殊地質景觀、地質環境或有發生地質災害之虞之地區,公告為地質敏感區。目前劃分的有地質遺跡地質敏感區、地下水補注地質敏感區、活動斷層地質敏感區、與山崩與地滑地質敏感區。接下來,我們就把 SDGs11的細項目標(Targets)和地質敏感區的概念分別探討。 SDGs 11.4的目標是進一步努力保護和捍衛世界文化與自然遺產。而地質遺跡指的是在地球演化過程中,各種地質作用之產物。劃定原則包括有特殊地質意義、有教學或科學研究價值、有觀賞價值、有獨特性或稀有性;目前地質調查所已公告之地質敏感區包括大華壺穴、暖暖壺穴、十分瀑布、鼻頭角海蝕地形、萊萊火成岩脈、桶盤嶼玄武岩、七美嶼凝灰角礫岩、過港貝化石層、龜山島火山碎屑堆積層、嘉義縣瑞里蝙蝠洞及燕子崖、高雄市高中枕狀熔岩、琉球嶼西南海蝕地形及崩崖。 南投縣武界褶皺構造與曲流峽谷、花蓮縣秀姑巒溪八里灣層沉積岩及曲流、臺東縣小野柳濁流岩、臺東縣利吉混同層及其蛇綠岩系外來岩塊、高雄市雞冠山石灰岩、屏東縣車城尖山外來岩塊、花蓮縣石梯坪海階及凝灰岩……等,幾乎包括了台灣各地區,各種不同的自然地景。 圖1.大華壺穴 圖2.暖暖壺穴 圖3.十分瀑布 圖4.鼻頭角海蝕平台 圖5.萊萊火成岩脈 圖6.桶盤嶼玄武岩 圖7.七美台灣狀海蝕平台由凝灰角礫岩構成 圖8.苗栗白沙屯過港貝化石層 圖9.苗栗白沙屯過港貝化石層 圖10.龜山島火山碎屑堆積層 圖11.高雄市高中枕狀熔岩 圖12.琉球嶼西南海蝕地形 圖13.琉球嶼西南崩崖 圖14.花蓮縣秀姑巒溪八里灣層沉積岩及曲流 圖15.花蓮縣秀姑巒溪八里灣層沉積岩 圖16.臺東小野柳濁流岩 (地層倒置的球枕構造) 圖17.臺東縣利吉混同層形成惡地 (利吉月世界) 圖18.臺東縣利吉混同層及其蛇綠岩系外來岩塊 圖19.臺東縣利吉混同層及其蛇綠岩系外來岩塊構成山頭 (左:虎頭山輝長岩,右:石頭山蛇紋岩) 圖20.屏東縣車城尖山外來岩塊 圖21.花蓮縣石梯坪由隆起珊瑚礁構成的海階 圖22.花蓮縣石梯坪凝灰岩 SDGs 11.5的目標是大幅減少各種災害的死亡及受影響人數,且減少災害造成的全球國內生產毛額(GDP)直接經濟損失,包含與水相關的災害,並著眼於保護窮人與弱勢族群。台灣乾旱多、颱風多、地震多,要解決各種災害的問題就需要了解地質法中的另外三種地質敏感區:地下水補注地質敏感區、活動斷層地質敏感區、與山崩與地滑地質敏感區。 其中,地下水補注區指地表水入滲地下地層,且為區域性之地下水流源頭地區,並為多層地下水層之共同補注區,以及補注之地下水體可做為區域性供水之重要水源。對於這些補注區的了解與適當規劃,有助於緩解台灣的水資源問題。目前已公告的補區域有:濁水溪沖積扇、屏東平原、宜蘭平原、臺北盆地、臺中盆地、嘉南平原……等。 活動斷層指過去十萬年內有活動證據之斷層。活動斷層及其兩側易受活動斷層錯動或地表破裂影響範圍。對於活動斷層的了解對於地震防災有最實質的幫助。目前已公告的活動斷層包括:車籠埔斷層、池上斷層、旗山斷層、新城斷層、新竹斷層、新化斷層、大尖山斷層、鹿野斷層、三義斷層、大甲斷層、九芎坑斷層、瑞穗斷層、奇美斷層、六甲斷層、獅潭斷層、屯子腳斷層、嶺頂斷層、米崙斷層、梅山斷層、小崗山斷層……等。 圖23.通過南投縣霧峰鄉中興國中操場的車籠埔斷層 圖24.通過臺東縣池上鄉大坡國小的池上斷層 過去曾經發生土石崩塌或有山崩或地滑發生條件之地區,及其周圍受山崩或地滑影響範圍,劃定者為山崩與地滑地質敏感區。台灣山高水急,地震頻繁,又受劇烈天氣影響,土石崩塌災害時有發生。目前已公告的縣市包括南投縣、臺中市、嘉義縣市、高雄市、臺北市、新北市、基隆市、屏東縣、臺東縣、桃園市、新竹縣市、苗栗縣、彰化縣、雲林縣、宜蘭縣、花蓮縣、臺南市……等,幾乎涵蓋全島,山崩地滑災害,隨處可見,不可忽視。 圖25.南投縣陳有蘭溪旁的山崩及落石堆 圖26.921集集地震造成雲林縣草嶺山崩 圖27.921集集地震造成南投縣九份二山山 圖28.2009年拉克颱風帶來豪雨,使高雄縣甲仙鄉大山崩,小林村被埋沒 圖29.2010梅姬颱風豪雨造成蘇花公路大山崩 圖30.屏東縣霧台鄉板岩地層崩壞 圖31.新竹縣尖石鄉司馬庫斯山區變質頁岩山崩 結語 提到SDGs,一般直覺都是氣候變遷與生態保育,而建構安全、韌性的環境,防災調查與教育是不可忽略的一環。本文以地質敏感區切入,探討SDGs11的永續城鄉目標,至於地質敏感區的內容與分佈範圍,可向地質法主管機關中央地質調查所的地質敏感區查詢系統查詢。十二年國民基本教育課程綱要可向教育部查詢。 林明聖 臺北市立大學地球環境暨生物資源學系副教授 許民陽 臺北市立大學地球環境暨生物資源學系榮譽教授

SDGs目標13氣候變遷 融入十二年國教課綱中的自然領域課程與教學

SDGs目標13氣候變遷 融入十二年國教課綱中的自然領域課程與教學

文/許民陽 SDGs緣起:永續發展 1987年4月,聯合國環境與發展委員會(WECD)發表「布朗特蘭報告」(The Brundtland Report),命名為「我們共同的未來」(Our Common Future),其目標為:「在不危及下一代人滿足其需求能力,滿足當代人之需求之發展」,正式揭櫫「永續發展」的概念。從此永續發展成為全球環境保護的最終目標與最高指導原則。我國12年一貫教育環境議題共有五大主題,分別為環境倫理、永續發展、氣候變遷、災害防救及能源資源永續利用,其中除了地球上每一個人都要對環境負責,為保護環境而努力的環境倫理排在第一優先項目外,永續發展列入第二要項主題,也可見其重要性。 可是到了公元2000年的千禧年,在世界各國迎接千禧年到來的歡欣氛圍下,人類似乎迎來了興盛的繁華時代,然而看似全球平等進步的背後,卻仍有一群人身陷飢餓、貧窮、居無定所的泥淖中,更處在疾病的威脅、性別的歧視的陰影下,也一再的凸顯出全球永續發展巨大失衡的問題。 有鑑於此,在2000年9月的聯合國大會中,與會的189個國家共同簽署了「千禧年宣言」,象徵全世界的已開發國家和開發中國家為了弭平貧窮、飢餓、疾病、文盲、環境破壞與性別歧視等問題相互合作且努力,並共同承諾在 2015 年前要達成 8 項「千禧年發展目標」(Millennium Development Goals,簡稱 MDGs),這些目標成為當時國際社會衡量發展進度的重要標準。此八項指標分別為: 1.消除極端貧困和饑餓 2.普及小學教育 3.促進兩性平等並賦予婦女權力 4.降低兒童死亡率 5.改善產婦保健 6.與愛滋病毒/愛滋病、瘧疾和其他疾病鬥爭 7.確保環境的永續能力 8.全球合作促進發展 MDGs八項指標 其中以第一項如何在貧富不均的世界,消除極端貧困和饑餓為永續發展的首要問題。當時估計全球有七十億人國民所得極度不均,高所得國家,有十億人,包括美國、加拿大、日本、西歐、南韓、澳洲等;中所得國家,有二十五億人,涵蓋廣大地區;低所得國家,大約十億人,主要集中熱帶非洲和南亞。包括最低度開發國家,這些國家不只貧窮,疾病、教育和社會處境也很糟。當時世界銀行將赤貧定義為 : 依2005年國際美元價格,每日所得低於1.25美元的貧窮線。2010年估計有12億人口低於1.25美元這條貧窮線,因此終結赤貧列為聯合國千禧年(2000)首要發展的目標。 MDGs八項指標提出後,西元2000年-2015年這段期間,各國政府與非營利組織、非政府組織共同合作,依照「千禧年發展目標」的8項指標進行符合各國情的政策規畫及行動,期許能達到全球的永續發展與進步。 經過15年的執行及改變,從聯合國調查報告數據中可以得知2015年世界的貧窮人口降至12%,超乎原有的預期;已達學齡卻沒能上學的孩子減少了一半以上;孩童死亡率降低了將近一半;愛滋病患接受治療的人數,比原本多了 15 倍;蚊帳的設置,防止了 600 萬人死於瘧疾。這些成功,很大程度歸因於經濟成長,尤其是中國與印度前幾年的高速成長,大大減少了貧窮人口。因此MDGs在這些年來有獲得初步的進展。 儘管千禧年發展計畫有不錯的進展,但面對「永續發展」的議題,聯合國發展計畫署認為,世界還有更多進步與改善的空間。如千禧年發展目標中,最失敗的目標──性別平等。女性仍比男性更可能面臨貧窮、不識字的人口中多達 2/3 為女性、女性晉升有薪階級的比率仍舊緩慢,甚至有許多婦女在妊娠期間,因醫療照顧不周產生併發症而死亡。 除了尚未解決的問題,我們又衍生出更多問題。戰爭與衝突迫使近 6000 萬難民無家可歸;氣候變遷、環境污染都正在削弱過去發展的成果,而這當中受影響最深的,還是窮人。 因此聯合國在2015年9月25日召開的聯合國發展高峰會上,以MDGs未能達成的部份及新衍生出的問題(戰爭難民等)為基礎,在193個會員國的見證下共同發佈「2030年永續發展方針」,提出了「永續發展目標」(Sustainable Development Goals,簡稱SDGs)做為銜接MDGs的新目標。 SDGs通過了五大面向(5P)、17個永續發展目標以及169個細項目標,它可以做為世界各國於未來15年(2016-2030)具體行動的指導原則,因此有人稱SDGs的發佈是全球發展的關鍵里程碑。 SDGs由五大面向組成,以五個「P」來表示,分別為 人們(People)、繁榮(prosperity)、地球環境(Planet)、和平(Peace)、夥伴關係(Partnership),連結成「為了我們共同生活的環境(Planet),人們(People)成為夥伴(Partnership),努力達成和平(Peace)及繁榮(Prosperity)的社會」的目標,並強調目標整合的關係,希望在消弭世界貧窮差距的同時,仍需維持經濟增長、滿足教育、衛生、社會保護和就業機會等社會需求,並能對應氣候行動和環境保護的面向,達到永續的目標。 17個永續發展目標分別為: 目標1:消除各地一切形式的貧窮。 目標2:消除飢餓,達成糧食安全,改善營養及促進永續農業。 目標3:確保健康及促進各年齡層的福祉。 目標4:確保有教無類、公平以及高品質的教育,及提倡終身學習。 目標5:實現性別平等,並賦予婦女權力。 目標6:確保所有人都能享有水及衛生及其永續管理。 目標7:確保所有的人都可取得負擔得起、可靠的、永續的,及現代的能源。 目標8:促進包容且永續的經濟成長,達到全面且有生產力的就業,讓每一個人都有一份好工作。 目標9:建立具有韌性的基礎建設,促進包容且永續的工業,並加速創新。 目標10:減少國內及國家間不平等。 目標11:促使城市與人類居住具包容、安全、韌性及永續性。 目標12:確保永續消費及生產模式。 目標13:採取緊急措施以因應氣候變遷及其影響。 目標14:保育及永續利用海洋與海洋資源,以確保永續發展。 目標15:保護、維護及促進領地生態系統的永續使用,永續的管理森林,對抗沙漠化,終止及逆轉土地劣化,並遏止生物多樣性的喪失。 目標16:促進和平且包容的社會,以落實永續發展;提供司法管道給所有人;在所有階層建立有效的、負責的且包容的制度。 目標17:強化永續發展執行方法及活化永續發展全球夥伴關係 圖2、聯合國17個永續發展目標示意圖 SDGs目標13氣候變遷融入十二年國教課綱 在這些目標中,這幾年因全球氣候變遷影響加劇,故特別重視目標13:採取緊急措施以因應氣候變遷及其影響,並在十二年國教課綱中各階段訂定相關條目加以融入。 一、什麼是氣候變遷 氣候是長期天氣(大氣)現象的統計,這種天氣(大氣)現象的統計會隨時間而發生變化,其變化即是氣候變遷,且可用不同的時間尺度來衡量。以長的時間尺度來看,從46億年地球誕生以來,氣候長時間都在改變,例如:距今三億五千萬至三億年左右的古生代石炭紀,大氣中氧及二氧化碳含量均較各地質時代高出很多,致使蕨類植物十分繁盛,埋覆地下後在全世界形成大量的煤層,石炭紀也因此而命名。 以短的時間尺度為例,距今二百萬年以來的第四紀,有四到六次氣候寒冷的冰河期,最近一次一萬年前才結束。但目前我們談的氣候變遷則以百餘年來(工業革命以來)的氣候變遷為主。大部分的氣候變遷為逐漸改變,但也有急遽變化者,例如地史中白堊紀末期,由於一顆巨大的隕石撞擊墨西哥的猶加敦半島,導致全球氣候突變,使中生代繁盛的恐龍、菊石及許多生物滅絕。 二、氣候變遷的機制 聯合國氣候變遷綱要公約(UNFCCC)曾經在氣候變遷對開發中國家的衝擊、弱點與調適研究中繪製氣候變遷形成、特性與威脅概念圖(圖3)。充分說明了氣候變遷形成的機制如下 : (一)主要因素為二氧化碳的增加,因為自工業革命以來,人類燃燒煤、石油及天然氣等化石燃料,排放過多的溫室效應氣體(GHG,greenhouse gases),以及大量砍伐森林及其他天然植被,改為耕地、城市及工業區,減少了二氧化碳的吸收,也增加了地表傷害,另外人類的各種活動也增加了許多碳排放。 (二)二氧化碳的增加,影響了碳循環,增強了溫室效應,產生了氣候變化的現象,包括:各地的雲層及雨量改變、溫度改變、冰山溶解、洋流活動改變。 (三)氣候變遷造成各種暴雨(雪)、乾旱、颱風增加、強度增大等天然災害,造成包括山崩、土石流(照片1、重大經濟損失、農業損壞(照片2),也促使疾病擴散、海平面上升、生物多樣性損害(照片3)、冰山溶解(照片4)、改變傳統生活方式等影響。 照片1.莫拉克颱風豪雨造成大山崩,埋沒小林村。 照片2.南投山區檳榔樹受2016年1月24日降雪寒害影響,樹葉焦黃。 照片3.氣候變遷使北極地區快速升溫,北極熊可能會滅絕,照片為Alaska動物園的北極熊。 照片4.全球暖化氣溫上升,造成冰川快速融化,也影響水資源供應。 圖3.氣候變遷形成、特性與威脅概念圖。 三、十二年國教課綱自然領域不同學習階段氣候變遷學習重點 根據教育部(2019)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-自然科學領域中有許多和氣候變遷相關的學習內容如下。 國小階段(三至四年級) 1.一年四季氣溫會有所變化,天氣也會有所不同。氣象報告可以讓我們知道天氣的可能變化。 2.天氣預報常用雨量、溫度、風向、風速等資料來表達天氣狀態,這些資料可以使用適當儀器測得。 國小階段(五至六年級) 1.生物多樣性對人類的重要性,而氣候變遷將對生物生存造成影響。 2.人類的活動會造成氣候變遷,加劇對生態與環境的影響。 3.人類行為的改變可以減緩氣候變遷所造成的衝擊與影響。 國中階段 1.全球暖化對生物的影響。 2.氣候變遷產生的衝擊有海平面上升、全球暖化、異常降水等現象。 3.因應氣候變遷的方法有減緩與調適。 4.高中階段 5.氣候變化有多重時間尺度的特性。 6.冰期與間冰期氣溫和海平面的升降,對全球生物與自然環境會造成影響。 7.過去主導地球長期的自然氣候變異的原理並無法用來解釋近幾十年來快速的氣候變遷情形。根據目前科學證據所得到唯一解釋是人類活動 8.因應氣候變遷的調適有許多面向及方法,包含災害、維生基礎設施、水資源、海岸、土地利用、農業生產及生物多樣性、能源及產業、健康等。 高中階段(選修) 1.各種不同的氣候變遷模式的研究,說明單純自然因素和加入人為因素之後的推估。 2.氣候變遷的推估與未來衝擊充滿了不確定性。 3.全球各地所發生的氣候變遷在程度與類型上是不一樣的。 4.人類對地球環境變遷的因應與調適有可能避免災害發生。 氣候變遷融入課程與教學要項、方式、時機與教學方法 一、氣候變遷課程融入要注意幾個要項,包括: (一)把握融入議題的主要內涵或概念。 擔任融入課程的教師必須了解融入課程的內涵或概念並加以重視,才能發揮實質的效果,否則將徒具形式。例如:上述圖3氣候變遷機制圖中的概念如下。 1.氣候變遷成因(化石燃料使用,溫室效應氣體增加。大量砍伐森林及其他天然植被,人類的各種活動增加等)。 2.氣候變遷對氣候變化的影響(碳循環破壞、雲層及雨量變化、溫度增加、冰山溶解、洋流活動改變等)。 3.氣候變遷造成的各種災害(暴雨(雪)、乾旱、颱風增加、強度增大等)和影響(經濟損失、農業損壞、疾病擴散、海平面上升、生物多樣性損害、改變傳統生活方式等)。 (二)需對應各學習階段的學習重點 由上述的十二年國教各學習階段氣候變遷學習重點可知: 1.國小階段中年級為知道天氣會產生變化。高年級要了解氣候變遷的成因,對地球環境的衝擊以及人類改變行為會降低氣候變遷的影響。 2.國中階段課程主要說明氣候變遷的各種衝擊,及減緩與調適的重要性。 3.高中階段則進一步說明氣候變遷的各種特性包括:人類活動造成氣候變遷,多重時間尺度,冰期與間冰期的影響,因應氣候變遷的調適的八大面向。 4.高中選修階段則強調氣候變遷的研究,推估方法與衝擊,均充滿各種不確定性。 二、氣候變遷融入課程方式 (一)單科融入:融入與內涵最相關的領域,最容易且適切,例如融入最相關的自然領域各個階段。 (二)多科融入:氣候變遷形成及影響面向廣大,幾乎可以涉及並融入各個領域。例如可以用數學統計推估未來趨勢,社會領域健體課程推估對不同區域及經濟體的影響,健體課程可探討疾病的擴散及因應,英語課程也可挑選氣候變遷相關字彚,適時融入各學習階段。當然更可在綜合或彈性課程中融入多個領域。 -可由教師或學生主持 -藉學生間相互影響,引導學生思考 -尤其適合爭論性問題 -會場不要為少數人把持,人人有發言機會 -可先將發言要點寫下 -培養公共場合發言之技術 -學習接受他人意見以修正自己觀點 (三)教師教學融入:融入教師理念,有系統或隨機進行教學活動。 (四)全校課程融入:可融入校本課程(國中小)或校定課程(高中),訂定必修或選修或團體活動。 三、氣候變遷融入教學時機 (一)正式課程 1.配合融入領域進行教學。 2.配合彈性學習課程/時間進行教學,包括主題/議題探究課程、社團活動、戶外教育等。 (二)非正式課程 1.透過行政宣傳,例如週會。 2.透過學校環境日活動,例如可利用世界地球日、世界環境日、世界海洋日、國際減災日、國際生物多樣性日等伺機宣導。建議參考行政院環保署出版:綠色紀念日,十個帶你親近地球的紀念日。 3.透過全校性專題演講或圖書館活動:與氣候變遷的專書導讀。 4.透過全校性學藝競賽,例如與氣候變遷相關的閱讀心得寫作或戶外教育後的自然寫作競賽。 四、氣候變遷融入教學方法 (一)講述(演講)法 優點:經濟方便,適用於知識結構完備、概念繁多的主題。 缺點:忽略學生的認知發展及學習動機、缺乏師生間的互動、容易養成學生被動學習注重記憶的習慣。 (二)小組討論法:可由教師或學生主持 優點:藉學生間相互影響,引導學生思考,尤其適合爭論性問題,會場不會為少數人把持,人人有發言機會,可培養公共場合發言之技術學習,接受他人意見以修正自己觀點。 缺點:不想參加討論或習慣沉默者失去學習機會。 (三)腦力激盪法 提出問題,讓學生在短時間內提出各種解決方案,鼓勵每人都可提出多項方法(照片5),並不批判各方法好壞,等到收集到充足的資訊後,再做優劣勢判斷以決定最佳方法,可讓學生練習如何集中思考。 照片5、腦力激盪法 ▍ 提出問題,讓學生在短時間內提出各種解決方案,鼓勵每人都可提出方法。 (四)價值澄清法 理念主張為並沒有所謂絕對正確或錯誤的價值(照片6)。價值是經過個人澄清、檢討的過程建立其價值體系。強調價值必須是由選擇、反省、行動所形成價值教學法的模式,步驟如下: 1.呈現價值主題:教師呈現價值情境,引導學生思考及討論。 2.價值的澄清:討論相關價值觀點,角色扮演策略評估並演示解決問題的方式。 3.價值指導:引導學生兩難困境問題討論,從正反兩面探討每一個解決方式可能造成的結果。 4.評鑑:學生選擇問題解決的方式,解釋和檢討其所選擇的答案,並付諸行動於生活中。 照片6、價值澄清法 ▍ 理念主張為並沒有所謂絕對正確或錯誤的價值,許多方案可以YES 或NO,但也可以MAYBE。 (五)角色扮演法 指透過故事和主題情境的設計,讓學生在設身處地的情況下,嘗試扮演故事中的事物(照片7),然後由團體的共同討論及再扮演技巧的運用,幫助參與者練習各種角色的行為,以增進對問題情境的認識和洞察。設定某種情況,讓學生扮演各種角色。 例如讓學生扮演北極熊。在北極暖化,夏季延長,海冰減少環境下該如何度過夏天。 照片7、角色扮演法 ▍ 臺灣黑熊為什麼受傷?讓學生在設身處地的情況下,嘗試扮演故事中的事物。 (六)道德討論教學法 討論假設的或真實生活的道德兩難式困境故事,闡述故事的道德問題,辨明其中的道德觀點,以刺激學生對道德衝突情境的興趣,促成道德認知結構的發展。 步驟:引起動機-呈現故事-提出兩難困境問題並分組-分組討論-團體討論-結束討論。 注意:教師不做公開報告,以免揭露標準答案。 氣候變遷融入教學案例 筆者104年曾協助教育部執行「104年防減災及氣候變遷調適精進計畫」,指導新北市鳳鳴國小及臺北市福安國中發展防減災及氣候變遷調適融入式教材,兩校發展出來的教材成果如下,以供參考。 鳳鳴國小發展成果: 鳳鳴國小發展之「防減災與氣候變遷調適教育教材」是 由曾俊凱校長帶領謝惠珠主任等四位教師組成編撰小組,發展出以「颱洪災害」結合「氣候變遷」之內容共六個單元(如文後所附謝惠珠主任所編製教案 : 親愛的,我把冰山融化了 ), 並以國小高年級為授課對象。透過融入式教學,融入「社會」、「自然」與「英語」等科目之中,且依循序漸進的課程架構,讓學生從認識颱洪災害開始,進而了解氣候變遷的原因與影響,並了解氣候變遷的調適方法與資源永續利用的重要性。 教材課程中規劃出許多實驗課程及活動,藉此帶領學生從實做中學習、從日常生活中身體力行。此外,除了臺灣地區颱洪災害的學習之外,亦增加部分的全球議題以豐富學生視野。教材內容能符合該學習階段的學生程度,涵蓋知識、 態度與技能三面向,各單元教材亦可彈性使用,符合教師的需要與便利性。 圖4、鳳鳴國小所發展之防減災及氣候變遷調適教材課程架構圖 福安國中發展成果: 福安國中所發展之「防減災與氣候變遷調適教育教材」 是由施俞旭校長和許尤美主任主導,結合校內相關領域七位 教師協助配合,採融入式教學將防災與氣候變遷的概念或具 體目標整合至「地球科學」、「自然與生活科技」、「地 理」、「童軍」、「家政」與「健康與體育」等科目之中。 其共編寫八份教案,以在地化「社子島」區域為概念,建立 具在地化災害特性且與生活密切結合,亦能擴大延伸至全球 議題中。 福安國中發展之教材架構由「氣候變遷與災害」探討至「防災應用與生活連結」,並加入「人為災害與時事」之議 題。「氣候變遷與災害」含蓋四份教案,其目的是讓學生藉 由對在地社子島的了解,認識颱風、颱風的影響,了解防 颱與防洪措施,進而經由臺灣風災與國際風災的案例,認識全球氣候變遷對社子島、臺灣與世界可能造成的影響,並能 夠體認對氣候變遷的減緩與調適與資源永續利用的重要性。 「防災應用與生活連結」包含三份教案,其目的是從生活中 著手,讓學生學習如何在氣候變遷的影響下生存、災後生活 中的應變方式,以及認識校園生活中意外發生的原因、預防 方法和急救措施等。「人為災害與時事」則是以前年(2015 年)重大的社會議題-八仙塵燃事件為案例,讓學生認識塵 燃發生的原因、燒燙傷治療復健的歷程,並學習對病患給予 同理與支持的方式。教材目錄和融入的科目如下。 1.颱風與防颱(地球科學) 2.正負2度C下的社子島(生物) 3.氣候變遷下的颱風變化與防範(地理) 4.看見社子島(地理) 5.水淹家園怎麼辦(童軍) 6.防災生活智慧王(家政) 7.塵燃防災比一比(健體) 8.校園安全打卡趣(健體) 圖5、福安國中所發展材之防減災及氣候變遷調適教材課程架構圖 表1. 防減災暨氣候變遷調適教育教案 許民陽 臺北市立大學地球環境暨生物資源學系榮譽教授 專長於地形學、海岸變遷、 地球科學教育、環境教育、防災教育等 參考文獻 [1] 柳中明(2015)。全球環境變遷(二版),華都文化事業有限公司,臺北市。 [2] 許民陽(2015)。教育部「104年防減災及氣候變遷調適精進計畫」期末報告,臺北市立大學地球環境暨生物資源學系。臺北市。 [3] 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。 [4] 教育部(2020)。永續發展目標(SDGs)教育手冊,臺灣指南。交育部-資訊及科技教育司,臺北市。 [5] 曾心怡譯(2009)。圖解世界環境變遷地圖,原剛審訂。日月文化出版有限公司,臺北市。

優質科學圖書及科學教育推手—AAAS/Subaru SB&F科學圖書卓越獎

優質科學圖書及科學教育推手—AAAS/Subaru SB&F科學圖書卓越獎

文/劉淑雯、黃譯平 簡介AAAS/Subaru SB&F 科學圖書卓越獎 ▍ 圖片來源:https://www.aaas.org/ programs/science-books-films/ current-issue-sbf AAAS/Subaru SB&F Prize for Excellence in Science Books(美國科學促進協會/速霸陸科學圖書卓越獎,暫譯)肇始於2005年,鼓勵閱讀、寫作和出版優質科學書籍,每年度評選適合兒童和年輕人的卓越科學書籍。 美國科學促進協會(American Association for the Advancement of Science, AAAS)認為,優質的STEM教育對所有學生來說都是不可或缺的科學教育,無論日後是否投入STEM範疇的職業,能應用科學推理和知識,必能更完善培育各領域的人才,因此設立多種獎項鼓勵對科學做出重大貢獻的科學家、工程師、作家、教師,以及相關出版品。「AAAS/Subaru SB&F Prize for Excellence in Science Books」即是針對兒童和青少年傑出的科學書籍,由速霸陸汽車公司(Subaru)贊助所成立的獎項。 成立於 1848 年的美國科學促進協會(AAAS)是一個致力於推動科學、工程和創新的國際非營利組織,在91個國家擁有超過12萬名會員,是世界上最大的綜合性科學學會,同時也是科學期刊的出版者,頂尖的《科學》(Science)雜誌為最著名的出版物,還有《科學訊息》(Science Signaling)、《科學轉化醫學》(Science Translational Medicine)、《科學免疫學》(Science Immunology)、和《科學機器人》(Science Robotics)等推動科學發展的期刊(以上期刊中文名稱暫譯);其中,SB&F(Science Books & Films)是AAAS一本致力於所有年齡段印刷和非印刷科學資訊的全球性評論期刊,提供了數以千計的書籍、DVD、網站和軟體包評論,旨在幫助圖書館員和科學教育工作者有效地掌握和運用現代訊息。自1965年以來,SB&F一直是科學資源的權威指南,為圖書館員和其他教育工作者提供專家資訊,為圖書館、教室或機構選擇科學材料時做出最佳決策。 Subaru of America(美國速霸陸汽車公司,暫譯)除了汽車業務外,設有慈善平台「速霸陸愛學習計畫Subaru Loves Learning (SLL)」,相信所有學生都應該獲得平等和公平的優質教育。在美國仍有數百萬學生缺乏良好的學習素材,甚至他們的家庭無力為孩子購買學習用品,往往需要老師自掏腰包,而在SSL計畫中與AAAS合作,捐贈全美各地幼兒園到十二年級的學校和圖書館SB& F科學圖書獎得獎書籍已超過369,000本書,在普及優質科普資源上盡了一份心力,此義舉可謂實踐聯合國2030永續發展目標「SDG4優質教育」的楷模。 AAAS/Subaru SB&F 科學圖書卓越獎與評選方式 美國科學促進協會/速霸陸圖書獎於2005年設立之時,回顧數十年來傑出的科學書籍,並表彰Jim Arnosky、Patricia Lauber、Laurence Pringle、Seymour Simon、James Trefil、Bernie Zubrowski等六位對科學書籍有傑出而長久貢獻的作者,數百本的科學繪本來自他們之手,用不同的主題和風格激勵孩子和學生學習科學,這些作品廣受學校老師和圖書館員的喜愛。 2006年起,該獎項授予前一年度出版的科學書籍,頒發的獎項分為四類:兒童科學圖畫書(Children’s Science Picture Book)、中年級科學書(Middle Grades Science Book)、青少年科學書籍(Young Adult Science Book)、動手做科學書(Hands-On Science Book),每個獎項每年度只評選出一本科學領域的得獎圖書。依據不同的評選標準,每年4-7月開放徵選包含數學、醫學、科技、物理化學、科學史和科學家傳記等圖書,但只接受英文書;10月份可以在官方網站上看到每個獎項各四本的入選書單,隔年2月份公佈得獎者並於3月份頒獎。 AAAS/Subaru SB&F 科學圖書卓越獎 兒童科學繪本類得獎圖書介紹 *官方網站連結:https://www.sbfprize.org/ (各年度得獎繪本封面圖見官網:https://www.sbfprize.org/childrens-science-picture-books ) 本文以四種類別獎項中「兒童科學繪本類」為範疇撰文介紹。這類書籍適合K-4年級的兒童閱讀,內容必須是正確的科學概念,沒有刻板印象和誤解,以插圖精準說明科學概念,除此之外也能展現不同背景的兒童參與科學的景象,故事情節亦能透露對學習科學積極的態度。自2005年每年評選出一冊繪本,至今共有17冊得獎繪本,每一本的選題角度各有不同,以下由最新年份起依序介紹獲獎書單: 2022得獎繪本—仿生學 Mimic Makers: Biomimicry Inventors Inspired by Nature /作者Kristen Nordstrom /繪者Paul Boston Mimic Makers Bio-mimicry Inventors Inspired Read Aloud - YouTube 大自然是最厲害的老師。不同的動植物為了生存,各有獨特的生命之道,而人類向大自然借鏡,透過「仿生學」運用在科技的發展,解決生活上的問題。 這本知識型繪本介紹十位科學家、工程師和設計師,以及應用仿生學發明的新技術,例如:日本新幹線尖尖的車頭造型,就是工程師中津英治(Nakatsu Eiji)模仿翠鳥的鳥喙構造。翠鳥在捕魚時俯衝潛入水中時,特殊的鳥喙結構像刀鋒般不會濺起水花,透過這個原理來改善新幹線駛出隧道產生巨大噪音的問題。又如:向甲蟲學習如何喝水,一種名為「倒立甲蟲(Onymacris unguicularis)」清晨時會爬到山頂,將頭部向下傾,利用後腿和身體擺成有助於形成露水的姿勢,然後吸食由此形成的水。利用這個概念,設計師Pak Kitae作出了 Dew Bank Bottle集水瓶,鋼製瓶身有助於吸收晨露並立即將其導入瓶中,非常適合沙漠游牧民族,解決飲水問題。 這本書中所介紹的仿生學絕對會讓大小朋友大開眼界!透過作者與繪者圖文搭配的介紹,讓人看到就在身邊的生物其實有很多我們可以學習的地方,你所知道的仿生學就不僅僅只是像鳥兒飛翔的飛機而已。 2021得獎繪本—全球暖化 Mario and the Hole in the Sky: How a Chemist Saved Our Planet /作者Elizabeth Rusch /繪者Teresa Martínez Mario and the Hole in the Sky: How a Chemist Saved Our Planet (Read Aloud in HD) - YouTube 臭氧層破洞、全球暖化、氟氯碳化合物(CFC)是大家熟知的名詞。氟氯碳化物是很強的溫室氣體,會對全球暖化造成直接的影響,而發現這件事情的科學家就是這本繪本的主角Mario。因為這個發現他獲得1995年諾貝爾化學獎,同時也是第一位獲得諾貝爾化學獎的墨西哥裔科學家。繪本中從他小時候的故事,到求學階段逐漸地闡述這段科學發現,將「氟氯碳化物會破壞臭氧層的組成而造成暖化」這句話,用孩子能理解的方式描述,不但瞭解科研過程更看到Mario是如何思考問題。 故事中的一段其實也呈現了科學家的孤獨。當他試圖要和大家說CFC是一個會危害地球的危險產物,我們應該立即做出改變時,大家並不在意,但他仍努力不懈,堅持在這個領域的研究,並且關注暖化的議題,直到大家發現南極臭氧層破洞了,才開始相信Mario所說的話。也因此在1987年《蒙特婁議定書》的成功,正是因為「人們聽信了氟氯碳化物的研究」,認同CFC對環境的破壞並積極採取行動。一本繪本從科學家的發現,與地球環境到政策的連結,讓讀者很全面的了解科學研究與生活之間是有很強烈的關聯性。 2020得獎繪本—物競天擇 Moth: An Evolution Story /作者Isabel Thomas /繪者Daniel Egnéus Moth: An Evolution Story trailer - YouTube https://www.youtube.com/watch?v=bh8vyeU-J_o (繪者) 物競天擇,適者生存不適者淘汰。達爾文的天擇論中,最經典的就是胡椒蛾。小學自然課本中就曾提到人類活動對自然環境的影響,國中生物更是在課本中直接舉出了胡椒蛾的例子。工業革命前,胡椒蛾原本有黑白蛾正常型、中間型、黑化型3種,但工業革命後,空氣中充滿二氧化硫與煤煙,沾染到樹幹上並且導致顏色變黑,因此黑蛾不易被天敵掠食,數量逐漸占優勢;反之,白蛾的數量明顯下降。 在繪本中用繪者用大色塊的對比,呈現幾十年的時間內黑白蛾命運的變化,自然環境的變遷影響著生物演化的方向,而人類的發展在某方面加速了天擇的走向。透過故事的描述,我們可以很容易和孩子一起了解「物競天擇」的生物概念,整體的描述並非悲觀和刻薄的譴責,而是作者傳達出人類活動對環境、對生物產生影響的事實。 2019得獎繪本—因地制宜的科學 Iqbal and His Ingenious Idea: How a Science Project Helps One Family and the Planet /作者Elizabeth Suneby /繪者Rebecca Green Iqbal and His Ingenious Idea | Literacy Lab Read Aloud - YouTube 每年都有全國中小學科學展覽會,對於要鼓勵學生嘗試研究科學主題,這本書會是很好的引子。故事中一名孟加拉的男孩Iqbal,他為了要解決媽媽在家裡煮飯時煙霧瀰漫而生病的問題,於是他上網找資料,找到了可以用太陽能煮飯的可能性,於是Iqbal用身邊的素材開始實驗,最後在比賽中獲得第一名。他所做的爐灶不會產生煙霧,不僅對煮飯的人來說更健康,同時也是很環保的一件事。 從生活中發現問題並且解決,讓自己的發想一步步探索與實作,是這本書帶給孩子的意涵,傳達出科學並不是用最貴的儀器才是厲害的實驗,也不是做出超乎年齡知識水平的技術就是最厲害的題目;真正能夠解決問題,為人類與環境帶來益處的研究,才是有價值的科學習題。而在書的最後,也附有這個無煙爐灶的製作方式,在閱讀後不妨一起動手做做看! 2018得獎繪本—3D列印 Beauty and the Beak: How Science, Technology, and a 3D-Printed Beak Rescued a Bald Eagle /作者Deborah Lee Rose and Jane Veltkamp Beauty and the Beak - YouTube https://www.birdsandblooms.com/birding/bird-species/birds-of-prey/beauty-beak-bald-eagle/ 白頭鷹(中文學名:白頭海鵰)是美國的國鳥,也就是大家在電影廣告中常見那隻白頭黃喙、傲視群雄的老鷹。美國國家野生動物基金會指出部分白頭海鵰很可能死於被獵殺,造成白頭鷹數量下降。在這本書中的白頭鷹就是受害者之一,一顆盜獵者的子彈使牠上喙大部分受損,這是一種毀滅性的傷害,造成無法進食和飲水的問題,你也可以想像沒有上嘴唇該如何飲食。 過程中救援團隊用3D列印機製作的假喙,經過數小時的手術後,讓牠可以像其他白頭鷹一樣喝水。這個真實事蹟帶給讀者一個新的想像,原來3D列印的技術不止是可以做玩具和模型,其實還可以應用在動物醫療救援。書中大量的真實紀錄照片,讓讀者更能了解這件真實的故事,人類可以使用義肢,那麼我們也可以用相同的概念在受傷的動物身上,讓白頭鷹能繼續翱翔。 2017得獎繪本—牙齒 Tooth by Tooth: Comparing Fangs, Tusks, and Chompers /作者Sara Levine /繪者T.S. Spookytooth Tooth by Tooth: Comparing Fangs, Tusks, and Chompers - YouTube 這本書在視覺表現上,強烈地吸引了讀者的目光。如果我有大象的牙齒會如何?如果我有鯊魚的牙齒又會如何?繪者直接畫給你看!除了在畫面上呈現不同牙齒的型態之外,文字更說明了牙齒型態與功能之間的關係,例如兔子的門牙比較長與草食性有關,而魚類的牙齒甚至沒有門牙臼齒之分,也是與飲食習慣有關。此外,同樣都是門牙也會有不一樣的樣貌,人類的門牙和海象的門牙大小、長度就不同;論其功能,海象的門牙其實不是用來吃東西,而是在挖洞時使用。 這本書中不避諱地使用正確的專有名詞,如:門牙(incisors)、犬齒(canines)、臼齒(molars),再用簡單的單詞來解釋其作用。在異想天開的畫面下,並沒有因此犧牲科學的專業與嚴謹。而最後的結語十分貼近孩子的理解程度:「如果你有了不同動物的牙齒,那麼你午餐的選擇將會有所不同。」再次強調牙齒與飲食之間的關聯性。 2016得獎繪本—雞的13問 A Chicken Followed Me Home! Questions and Answers About a Familiar Fowl /作者Robin Page A Chicken Followed Me Home: Questions and Answers about a Familiar Fowl - YouTube 在你我的生活中,「雞」是一種再平常不過的動物,雞肉和雞蛋也是非常普遍的食材,但是,你真的了解「雞」嗎?這本書提出了雞的13問,從雞吃什麼、雞的種類、雞的外觀,到雞產卵孵化連續性的問題,都在頁面中一一解答。或許大家覺得這繪本平鋪直述的問答,風格和其他繪本明顯不同,但我想這本書除了在科學名詞與插圖精準外,更傳達了對一項物種的觀察法則。 對於一種動物的觀察、分析和了解,這本書「13問」的方式可以平行使用在不同的動物上,科學家在面對不熟悉的物種時,也時常用類似的問題來了解其生存的模式。讀者不妨選一種有興趣的動物試著回答這些問題,也能成為一份科學的研究筆記。因此這本書不僅讓你更了解「雞」的科普知識,更給讀者一種思考的方向。 2015得獎繪本—微生物 Tiny Creatures: The World of Microbes /作者Nicola Davies /繪者Emily Sutton Tiny Creatures The World of Microbes - YouTube 對兒童來說,看得見的物體是容易觀察和理解的對象,因此小到螞蟻,大至鯨魚都是很好理解的生物,而這本書的主角則是描述小到無法用肉眼觀察的「微生物」。從微生物的數量、大小、型態切入,再到微生物的功能,應用淺顯的例子向讀者介紹,即便有些微生物會使人生病,但運用溫暖色調的插圖介紹,卻令人不畏懼微生物的存在。除此之外,更宏觀的闡述微生物能影響海洋的顏色、可以淨化空氣、能在土壤中製造養分,充分表達出這迷你的微生物其實做了很多事情。 這是一本容易入門的微生物科普繪本,其中有一個頁面模擬顯微鏡下的視角,在圓形內畫了形形色色不同種的微生物,而文字也不是生硬的說明,採用「好像……」作為觀察的切角,實際上也是在型態觀察中常用的方式。這本書可以和孩子一起共讀,透過閱讀了解微生物其實有許多有趣的事情,和值得探索許多的看不見(無法目視)的生物。 2014得獎繪本—種植 It’s Our Garden: From Seeds to Harvest in a School Garde /作者 George Ancona /圖像攝影George Ancona https://www.youtube.com/watch?v=5mTRqZ_aoug 在臺灣的教學現中經常使用綠豆讓學生觀察和瞭解植物的生長——只需要衛生紙、水、和綠豆,並且在很短的時間內就能觀察到種子發芽的過程。但真正要種出蔬果其實有更多條件與挑戰,不同的植物有不一樣的種子和培育方式、生長週期,照顧和採收也有所不同。這本書就像是紀錄片一般,真實紀錄了在新墨西哥州一個小學後院的花園,學生們從播種到收成,為期一年的種植過程。 除了文字寫實地記錄下植物的生長狀態,還更加解說了各種細節,有些植物需要支架,有些植物需要特別的澆水方式等。畫面中的照片呈現學生們參與種植活動的樣貌,此外,在空白處還有學生畫的手繪插圖很巧妙的搭配其中。最後,學生們品嚐了自己收成的成果,除了完整體驗園地的生命週期外,也能體會食物的珍貴。 2013得獎繪本—海洋 Ocean Sunlight : How Tiny Plants Feed the Seas /作者 Molly Bang、Penny Chisholm /繪者Molly Bang https://www.youtube.com/watch?v=AwBX-fRd7LE 海洋覆蓋了約70%的地球表面,蘊育著非常多樣的海洋生物和生態,但我們並不容易接觸海底世界,因此難以正確地掌握以及向孩子介紹海洋的知識。而這本獲獎的作品可以說是認識海洋的入門書,透過48頁的篇幅,帶領讀者看見海洋世界的不同面貌。 如果一覽海洋世界,我們會直覺想到海洋裡的魚類和各種海洋生物,而這本書則特別地描繪了維持海洋深處每個生命的食物鏈,此外,也應用文本淺顯又清楚地解釋了太陽在陸地和海洋的光合作用。 從淺海到深海展現著不同的景象;巨大的鯨豚到微小的浮游生物各司其職;一片暗黑的深海,銀白勾勒出在此居住的物種;一片藍洋中其實還有無數種不同型態的綠色浮游生物……這本書每個頁面圖像與文字搭配著實令人震撼,讓讀者能直觀地理解海洋中正在發生的事情,好似把Discovery用最淺白和停格的畫面濃縮在一本兒童讀物中,不僅展現了海洋的多樣更呈現了生態系中的平衡。 2012得獎繪本—瀕臨絕種物種 A Seabird in the Forest: The Mystery of the Marbled Murrelet /作者 Joan Dunning 斑海雀(Marbled Murrelet)是一種瀕臨絕種的鳥類,是一種在海岸覓食但在森林中築巢的海鳥。過去幾十年科學家都找不到這種海鳥究竟在哪裡生活,直到1974年才在森林中發現牠們的蹤影,原來牠喜歡在長滿苔蘚的老樹上——通常是200年或更老的樹上築巢。此繪本描述斑海雀的生命週期,安安靜靜在古老的樹林中,感受母鳥與幼鳥的互動。 繪者特別提到這是他第一本油彩的創作,油彩作品呈現特殊的厚實感,而要如何同時畫出森林的靜謐、羽毛的輕盈,以及苔蘚樹林的蓊鬱是一種挑戰,在本書中,我們可以看到繪者所想表達的意象:在古老的森林、隱藏的巢穴中,有充滿生機的斑海雀,並且將這種鳥類的生活型態描述得栩栩如生。 2011得獎繪本—氣候變遷 The Magic School Bus and the Climate Challenge /作者Joanna Cole /插畫Bruce Degen https://www.youtube.com/watch?v=GjDuDiE7ckY 2011年時這本關於氣候變遷的繪本就已受到大家的重視,十年後的今天看這本書,依舊概念清晰,有層次的呈現:從了解暖化對環境的影響和改變—造成乾旱、海平面上升、極端氣候等現象,接著說明暖化的原因—溫室效應,最後,我們可以如何減緩暖化、有什麼替代方式。畫面中用了許多對話框,帶有漫畫感的方式很特別,像是和許多夥伴一起經歷和認識這些氣候變遷的過程。 故事最後的情節展現人們如何做出改變,即便是學生也可以。他們打電話給市長、寫信給總統,甚至上電視,用不同的媒體向眾人傳達暖化的議題。這故事也帶給讀者一個想法:解決氣候變遷除了個人的努力外,牽動決策者的政策推動則是能引領更多人參與的方式,唯有大家都共同重視並實踐環境保護行動,才能減緩全球性的問題。 2010得獎繪本—光合作用 Living Sunlight: How Plants Bring the Earth to Life /作者Molly Bang、Penny Chisholm https://www.youtube.com/watch?v=llQdOto1ibU 太陽對地球有多重要?讓太陽用第一人稱的敘述,擬人化的講述光合作用:「你要如何獲得我的(太陽)能量呢?」 太陽能轉化成植物需要的養分,人類和動物食用了這些植物獲得能量,我們又呼出二氧化碳讓植物吸收利用。整本書解釋了這條光合作用化學式:6CO2(g)+12H2O(l)+光能→C6H12O6(s)+6O2(g)+6H2O(l),亦說明了能量的循環。 繪本畫面中呈現了不同的視角,從太陽到地球宇宙的大維度,到能量和分子的轉換化學式分子維度,這些肉眼看不見的能量流動每時每刻都在發生,而我們也都仰賴這些能量維生。讀完這本書後讀者能清楚的了解太陽是地球生命極大的重要性,沒有太陽的能量,萬物都無法生存。書的後記針對光合作用的細節還有更多的文字說明,以補充繪本故事中簡略的部分。 2009得獎繪本—動物 Sisters & Brothers: Sibling Relationships in the Animal World /作者Steven Jenkins、Robin Page https://www.youtube.com/watch?v=kvyaR0gIDng 我們容易取得動物相關的書籍,經常介紹動物的棲息地、食物、天敵,但對於動物的「兄弟姊妹」這個話題卻很少見。這繪本書名字就是「兄弟姊妹」,動物世界中有的像人類一樣每次生一個,有的會生產了一窩,書中介紹了許多不同動物的子代數量和特色,例如白蟻每天產下三萬個卵,而大食蟻獸卻總是單生。 除了數量外也介紹不同類型的動物是如何出生的?牠們出生後與母親在一起多長的時間?這些動物出生後的體型、以及這些剛出生的動物靠吃什麼維生?而同樣是兄弟姊妹關係,有的是相互學習成長,有的卻存在競爭關係!對於認識動物來說,這本書提供讀者一種很特殊又有趣的視角來了解牠們。 2008得獎繪本—擬態 《Where in the Wild? Camouflaged Creatures Concealed and Revealed》 /作者David Schwartz、Yael Schy /繪者Dwight Kuhn https://www.youtube.com/watch?v=303QdrIzQjY 這本書的主題其實並不新穎——動物的擬態,融入在環境中躲避天敵的防禦機制,但呈現方式卻令人耳目一新!就像是找找「威利在哪裡」(一本有趣的暢銷童書),讀者需要在真實的圖片中找到躲藏的動物,再加上押韻詩歌的文字,提示讀者可以觀察圖中的哪個部分,在翻開拉頁後可以看到答案。一連串「尋寶」的活動後,還有該動物的生活習性解說。 本書透過彩色實境照片頁面真實呈現隱藏在樹幹上的樹蛙、躲藏在一片白雪中的雪貂……讓讀者不得不佩服動物們的偽裝功力。我們或許只認識善於偽裝的竹節蟲和枯葉蝶,閱讀之後你會知道還有更多不同環境中的擬態高手,認識這些有著自己獨特的迷彩裝的動物。 2007得獎繪本—蛋 An Egg Is Quiet /作者Dianna Aston /繪者Sylvia Long https://www.youtube.com/watch?v=KgVaNbrCayU 「蛋」,除了日常不缺的雞蛋,其實還有各種形形色色和樣貌的「蛋」。在這本書的一個跨頁裡,繪者展示了38種不同顏色與大小的蛋,不僅有常見的白色、棕色,還有綠色、紫色、橘色、淺藍色等,而且每顆蛋都有標示是什麼動物的蛋。此外,還有一些蛋的形狀不是像雞蛋一樣橢圓形,真令人大開眼界。有的蛋還有偽裝的功能,而不同蛋的外表質地和紋理也有不同。作者文末提到,蛋對於卵生動物來說是胎兒的養分來源,最後會孵化成幼鳥或幼蟲。 繪者在標注蛋的種類時,特別和蛋的曲線貼合,將文字圍繞在底部而非一般橫式的說明文字。在前後扉頁也做了設計,前面是表現呼應書名「蛋是安靜的」的畫面,擺滿各式各樣的蛋。閱讀最後頁面,蛋是吵雜的,因為都孵化成各種鳥類、魚類、爬蟲類等,令人會心一笑。讀完這本書,不禁發出感嘆——蛋真美! 2006得獎繪本—灰塵 Stars Beneath Your Bed: The Surprising Story of Dust /作者April Pulley Sayre /繪者Ann Jonas https://www.youtube.com/watch?v=bxK63JieuJU 你認為灰塵是什麼?是鞋底從外頭帶來的沙土、是皮膚代謝的角質、掉落的餅乾屑……,作者卻形容是床底下的星星。書中描述到處都會產生灰塵,從人們生活的場景,動物奔跑的草原,海洋捲起的海浪和火山爆發的泥灰,這些都是灰塵,而灰塵隨著空氣飄往不同的地方。最後作者逗趣的說,你電腦螢幕上的灰塵搞不好是恐龍留下的呢! 文本的最後兩頁深入地解釋了灰塵與日落和日出顏色的關係,灰塵如何和雨水的形成有什麼關聯;另外也解釋了灰塵的來源,有地球上的灰塵也有來自太陽或月亮的灰塵;灰塵如何到處傳播、以及灰塵對環境的影響。如果不是這本書,你是否一輩子都不會關注到這些小灰塵呢? 結語-書單的啟發 看過這17本書的簡短介紹,是否有感覺我們太看重了科學,又小看了科學呢?這些書的主題是否有觸發你對科學「哦~原來如此」的感覺?從以上的書單啟發,筆者認為可以總結四個討論方向: ● 單一視角、橫向擴展 這些書單主題其實都不難,許多科學點都是小學自然課程中就有提到的題材,但特別之處是這些書籍經常以橫向擴展的方式比較一件事物,這是我們在臺灣的教育中比較不常運用的方式。例如「牙齒」,我們介紹人類就從頭到腳談器官,講動物就是動物的特色,較少橫向把這些動物的牙齒都比一比、覺得有什麼相同或不同?又例如「雞蛋」,再平常不過的蛋也可以作為一個科學探究的主題,是我們認為科學就應該是很高深才值得教,抑或是我們沒有思考過這樣的題材其實才最親民,最引發興趣的。 平常不過的蛋也可以作為一個科學探究的主題,是我們認為科學就應該是很高深才值得教,抑或是我們沒有思考過這樣的題材其實才最親民,最引發興趣的。 ● 國際教育、多元理解 在獎項的評選標準中明確指出「能夠展現多國背景的經驗」,這也是在臺灣少見的資源,一般最常接觸到的是美國的科學家、英國的科學故事,甚至日本我們都瞭解的不多。在書單中可以看到有孟加拉的故事,墨西哥的花園,我想在另外三個獎項中應也能看到更多元的題材。科學的技術與發展其實大同小異,但在應用層面要解決什麼樣的問題,就需因地制宜,好比都是烤箱料理,在西方國家用來烤蛋糕,東方國家或許更還能用來烤發糕。這些不同背景的刺激,會開啟讀者的眼界和想像,能使思考更為靈活且開放。 ● 小題大作、觸發學習 有一類的繪本主題筆者稱之為「小題大作」類——例如「灰塵」,若不是這本書獲獎,以及作者創作出這本書,或許一輩子都不會對這件事除了要拿掃把掃掉以外更多的思考。又或者是「光合作用」的繪本,一條方程式也能用精美的圖文,不同比例大小的場景來解釋,瞬間將國中範疇生物課本其中一頁的一行字,轉化成一本兒童也能理解的道理,目的並不是超前學習,而是一種對自然奧妙的深刻體驗。 ● 跨領域整合 僅學會單一領域在現在世界中已是生存低標,會使用技術和運用知識靈活解決才是真正核心的技能,3D列印技術拯救白頭鷹的故事就一個既實際又新鮮的科學主題。科學並非一成不變,隨著科技的進步,許多事情都可能改變與發生,最顯著的差異莫過於3C和醫療,這些技術其實也能應用在不同問題上,這本書就給讀者一個很好的啟發。此外,這類的書籍也能觸發學生理解為何而學習。學習動機的重要性不言而喻,但在普遍的教育中卻時常缺乏告訴學生這些技術實際應用的場景,這類得獎好書能為喜歡動物、喜歡3D技術、或者對醫療有興趣的學生帶來不一樣的想像。 自2005年來的精選書單,除了看見選題的靈活性以及角度外,這些題材有些與永續發展可以做結合,應用在自然課堂也能達成很好的補充功能,對小朋友們接觸科學是很好的起步。而且,由於獎項特別強調科學的正確性與精準度,因此不會因為是「繪本」或是「故事」的因素而有所偏頗,即便是在圖像的部分,手繪的插圖依然是寫實呈現。從這些作品中,不但能保有科學的價值,同時亦能欣賞文字與圖文的展現,不但小朋友讀起來不覺得生硬可怕,成人讀後也會心一笑,那麼這就是很好的科普讀物,分享給所有大小讀者們共讀與享受。 劉淑雯 Southern California Teachers College南加州師範學院課程總監 臺北市立大學學習與媒材設計學系兼任助理教授 黃譯平 長庚紀念醫院醫學研究發展部 本文引用格式:劉淑雯、黃譯平(2023)。優質科學圖書及科學教育推手-AAAS/Subaru SB&F科學圖書卓越獎。科學研習,62(2),68-77。

不斷追問的問號:以問題為創作之始的作家梅麗莎‧史都華(Melissa Stewart)

不斷追問的問號:以問題為創作之始的作家梅麗莎‧史都華(Melissa Stewart)

文╱劉淑雯、林吟霙 一個問題,引發對自然的痴迷 圖1. 幼時的梅麗莎與父親 圖片引自 https://www.melissa-stewart.com 圖2. 梅麗莎•史都華 圖片引自 https://www.melissa-stewart.com 一位來自新英格蘭農村的小女孩,經常與她的父親和兄弟結伴漫步於家附近的田野和森林中。某次,父親問了她一個問題:「妳注意到這片樹林裡的樹有什麼不尋常的地方嗎?」起初,小女孩不知道該如何回答父親的問題,於是她仔細的環顧四周,注意到周遭的樹看起來都很小,小女孩告訴了父親她的觀察,而父親也稱讚她的觀察力很敏銳,並向她解釋森林裡的樹之所以會看起來很小的原因。 原來在25年前,這片森林曾發生過火災,當時所有的樹木都被大火燒毀,同時也造成許多動物死亡,但隨著時間慢慢推移,整座森林已經恢復了過往的生機。突然,小女孩明白了大自然有著不可思議的力量,同時她也意識到:無論是田野或森林,只要是屬於大自然的地方,都在對人們傾訴著屬於它們的故事,而觀察力敏銳的她總能一眼就發現這些故事的存在。 從那天起,小女孩開始想要竭盡所能的想要多了解自然世界。當年,父親的一個問題,引發了她終生對自然世界的痴迷,而這個小女孩,就是――梅麗莎.史都華。 梅麗莎•史都華,她是一位勤於創作而又樂於分享的作家,至今已為兒童撰寫了200多本科學書籍,當中有許多作品更是獲獎無數。1968年出生於美國康乃狄克州哈特福的梅麗莎,現年54歲,和丈夫居住在美國麻薩諸塞州阿克頓鎮,兒時的經歷讓她一直對自然世界深深著迷,也熱衷於與各種年齡段的讀者分享自然世界的美麗和奇蹟。 現在的她,全心投入自然科學書籍與非小說類書籍的創作及推廣,同時也擔任美國童書作家與插畫家協會排行榜的顧問,以及美國物理學會兒童科學寫作獎的評委。她認為,能夠通過學習有關自然世界的一切知識,並且與其他人分享,甚至能藉此獲得報酬,天底下沒有比這更好的事了! 高中時的梅麗莎,科學是她最喜歡的科目,同時她也是學生報紙的聯合編輯。大學時期的她選擇了生物學作為研究專業,但她也繼續上文學和寫作課,並為校報投稿了許多文章,儘管如此,當時的梅麗莎從未考慮將來會專職於寫作。直到梅麗莎的一位生物學教授建議她將當時正在做的關於果蠅DNA測序的高級研究項目發表在科學期刊雜誌上,沒多久後梅麗莎申請了紐約大學著名的科學與環境研究並被錄取。自此,她的未來就和寫作再也分不開了。 從編輯到作家,對自然的疑問不斷深挖 在獲得紐約州斯克內塔第聯合學院的生物學學士學位和紐約大學的科學新聞學碩士學位後,梅麗莎擔任了9年的童書編輯,主要是負責學齡前兒童的紙板書和教育工作者的資源指南。1999年,梅麗莎出版了自己的第一本著作《Life Without Light: A Journey to Earth's Dark Ecosystems》(《沒有光的生活:地球黑暗生態系統之旅》,暫譯),在過去的20年裡,科學家們開始意識到地球上有許多生物都生活在黑暗的地方,如:深海、熱液噴口周圍、洞穴和含水層深處,以及遠低於地球表面的地方。在《沒有光的生活》中,將重點放在這些令人驚嘆的環境,探索在這些地方所發現到的令人難以置信的生物,而這本書榮獲了紐約公共圖書館的青少年最佳書籍和《科學書籍和電影》(SB&F)的兒童最佳書籍,直到現在,它依然是梅麗莎最喜歡的書之一。 圖3. 《沒有光的生活》 圖片引自https://www.melissa-stewart.com 2000年,梅麗莎鼓起勇氣辭去工作,開始成為全職作家。由於梅麗莎認為只有第一手研究才能讓非小說的寫作更加真實生動,因此為了蒐集寫作材料,她的足跡踏遍世界各地,她曾探索過哥斯大黎加的熱帶雨林,也曾在東非進行狩獵,甚至還曾在加拉巴哥群島與海獅一起游泳。 當她不為寫作取材前往自然世界探索時,就會花時間為學校、圖書館和教育工作者演講,一直以來,她始終不遺餘力的在推廣非小說類書籍,希望藉由教學現場的參訪計劃,讓更多人知道非小說類書籍,其中,梅麗莎特別側重於非小說類的寫作技巧,透過兒童書籍的運用來解決課程標準,以及整合科學和語言藝術的創造性方法。這些都體現在梅麗莎與友人科雷亞合著的《5種非小說類:用兒童讀物豐富閱讀和寫作教學》和她所編輯的選集《非小說類作家深入挖掘:50位獲獎作者分享參與寫作的祕密》中。 一、5 Kinds of Nonfiction: Enriching Reading and Writing Instruction with Children's Books《5種非小說類:用兒童讀物豐富閱讀和寫作教學》(暫譯) 圖4. 《5種非小說類》 圖片引自 https://www.melissa-stewart.com 在本書中,梅麗莎將非小說類書籍做了系統化的分類,主要分為五個類別:「活躍性的、可瀏覽的、傳統性的、說明性文學和敘述性的」,書中除了推薦150 多本非小說類書籍,也描述如何對這些書籍進行分類,能夠幫助教師和學生在學校環境中有效的利用這些非小說類書籍。重點如下: (一)通過討論、課堂示例和主要兒童讀物作者的見解探索每個類別 (二)提供建立強大、多樣化的課堂和圖書館館藏的技巧 (三)提供20多項小組、全班和全校活動,以加強識字教學包括與學生分享和宣揚非小說類的創新策略 ▍ 影片介紹 Teaching Nonfiction Tips with Melissa Stewart 二、Nonfiction Writers Dig Deep: 50 Award-Winning Children's Book Authors Share the Secret of Engaging Writing Paperback 《非小說類作家深入挖掘:50位獲獎作者分享參與寫作的祕密》(暫譯) 圖5. 《非小說類作家深入挖掘》 圖片引自 https://www.melissa-stewart.com 在本書中,梅麗莎邀請50位屢獲殊榮的兒童讀物作者分享他們寫作的祕訣。為了創作引人入勝的非小說類作品,作家選擇了讓他們著迷的主題,並探索那些足以反映出他們內心潛藏的激情、個性、信仰和經歷的概念和主題,作家們通過仔細審查這些生活中的信息,逐漸形成個人意義,因而創造出令人愉悅的獨特書籍。而梅麗莎也在書中透過運用各種技巧、工具、教學策略和活動理念,來幫助學生學會創作豐富、獨特的散文,步驟如下: (一)先選擇主題。 (二)通過確定核心理念、主題或概念來關注該主題。 (三)分析他們的研究以找到個人連結。 ▍ 影片介紹 Nonfiction Writers Dig Deep book trailer 以問題為始,創作靈感源源不斷 至今為止,梅麗莎創作了逾200本的科學獲獎好書,依據內容,其作品大致可分為8種類型: 一、動物 二、植物與環境 三、數學與科技 四、地球與太空科學 五、物理學 六、健康與人體 七、實驗與活動 八、教學用書 其中,不乏許多以類似概念為主題核心的系列書,值得推薦給大家。如: (一)「國家地理兒童分級讀本」系列(National Geographic Reader) 依據年齡共分為4級,主題多元,豐富的真實照片與清晰敘述,能誘發兒童高度的閱讀興趣。 表1. 系列級數和閱讀進程建議 註:引自敦煌書局學習服務網,國家地理兒童分級讀本介紹https://www.cavesbooks.com.tw/Files/2017/cavesweb/201807-NetGeoKids/index.html 圖6. 「國家地理兒童分級讀本」系列 圖片引自 https://www.melissa-stewart.com (二)「動物的彩虹」系列(All About a Rainbow of Animals) 在這個系列中,透過易於閱讀的簡短文字和令人驚嘆的全彩特寫照片,強化色彩概念,從魚、青蛙到甲蟲和螃蟹,將生物界裡的各色動物清楚呈現,並解釋動物色彩背後的科學。 圖7. 「動物的彩虹」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (三)「動物身體近距離接觸」系列(Animal Bodies Up Close) 在這個系列中,介紹動物身上的特定身體部位,並討論其獨特功能,搭配清晰的特寫鏡頭,更加引人入勝,書末還會有趣味猜謎遊戲,讓讀者動動腦以加深印象。 圖8. 「動物身體近距離接觸」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (四)「哪個是哪個」系列(Which Animal is Which?) 在這個系列中,巧妙將常混淆的生物進行比較,透過出色的特寫攝影,使讀者可以很清楚的辨別兩者的差異,同時,通俗易懂的文字介紹也能讓讀者易於理解和記憶。 圖9. 「哪個是哪個」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (五)「好問題」系列(Good Question!) 在這個系列中,以問答方式提出兒童可能會問的問題。在每一頁上,都以明確的標題搭配清晰的插圖,精美的呈現方式令人驚嘆,同時也提供最新、準確的資訊。 圖10. 「好問題」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (六)「放大昆蟲」系列(Zoom in on Insects) 在這個系列中,將昆蟲的各部位分解特寫,提供有關昆蟲觸角、腿、翅膀、眼睛以及它們的生命週期和棲息地的基本資訊,搭配簡短但易於理解的文本,以色彩繽紛的特寫照片引人注目,吸引讀者進一步閱讀、探索。 圖11. 「放大昆蟲」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (七)「簡單科學」系列(Simply Science) 在這個系列中,以清晰、簡單的文字介紹了物質、化石、力、植物的科學知識。 圖12. 「簡單科學」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (八)「一個地方」系列(A Place for ...) 在這個系列中,以簡單而詳實的文字搭配精緻的全彩繪畫和插圖,結合實地指南,介紹生物的棲息地與面臨的環境問題,同時也清楚的傳達了人類的行為或不作為會影響並改變動物生存的想法,提醒人們多加關注生態環境議題。 圖13. 「一個地方」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (九)「真書-動物課」系列(True Books: Animal Classes) 在這個系列中,介紹六大動物群的物理特徵、棲息地和基本行為,十分適合初學者。每本書以極佳的文筆,精美的插圖很好的描述了標題中提到的動物的獨特解剖學特徵、生活史和發育,以及牠的經濟重要性。 圖14. 「真書-動物課」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (十)「真書-非洲動物」系列(True Books: African Animals) 在這個系列中,可以了解到食草哺乳動物如何在非洲大草原上共同生活和互動,深入認識羚羊、大象、河馬、犀牛、斑馬的身體特徵、行為和生活方式,在了解更多有關動物的知識的同時,也思考保護日益減少的稀有和瀕危物種種群的方法。 圖15. 「真書-非洲動物」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (十一)「告訴我為什麼,告訴我如何」系列(Tell Me Why, Tell Me How) 在這個系列中,採用孩子們提出的常見問題進行介紹,每個標題都會吸引好奇的孩子,因為他們總是會問「為什麼」和「怎麼做」,書中添加了大量的科學知識,並以標題清晰的插圖和彩色照片來加強涵蓋的主題,同時保持了生動有趣的敘述基調。 圖16. 「告訴我為什麼,告訴我如何」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com (十二)獲獎作品 梅麗莎•史都華的作品獲獎無數,在此僅列出近年來具代表性的獎項及作品。 圖16. 「告訴我為什麼,告訴我如何」系列 圖片引自https://www.melissa-stewart.com 表2. 近年所獲具代表性的獎項及作品 圖片引自https://www.melissa-stewart.com 註 [1] 銀行街教育學院年度最佳童書:兒童圖書委員會(CBC)成立於100多年前,旨在幫助家長、教師和圖書館員選擇孩子們會覺得迷人和改變的書籍。每年都會為18歲以下的兒童製作全面的帶註釋的書籍清單。 [2] 科學教師聯合會NSTA K-12傑出科學書籍獎:為小學到高中不同級別的科學教學出版專業的期刊、教育書籍和專業出版物,以及對科學類書籍做最佳評選書單,並與其他機構(例如CBC、SEPA、ASEE、ITEEA等)共同合作來選書。從2017年開始還增加了STEM類的專門書單,其他資源包括了科學家的自傳、新的STEM教學單元教案書。 [3] 金風箏獎:創立於1973年,是唯一一個由同行評審團評判的兒童文學獎。每年有超過1000本書入選。金風箏獎表彰七個類別的優秀兒童文學:青年讀者和中級小說、青年小說、青年讀者的非小說文本、老年讀者的非小說文本、圖畫書文本、圖畫書插圖和老年讀者插圖。 [4] 綠色地球圖書獎:是美國第一個為兒童和青少年圖書頒發環境相關的圖書獎項。此獎項與美國馬里蘭州索爾茲伯里大學合作,不僅受人尊敬及持續受到文學界的關注,並幫助識別和提高最佳環境小說和非小說類書籍,以及作者和繪者的形象,更重要的是為兒童提供了閱讀的獲獎好書,以此推廣、激發兒童對自然環境更深層次的欣賞、尊重和責任感。 當科普繪本遇上教學,碰撞新火花 梅麗莎著作甚多,始終致力於推廣非小類書籍及為教育服務的梅麗莎,為她的每一本書提供相關的教學指引,更有利於教師運用在課程中進行教學。在此以《Fourteen Monkeys: A Rain Forest Rhyme》(《十四種猴子:雨林之韻》,暫譯)一書為例: 一、書籍簡介 歡迎來到祕魯的馬努國家公園,這裡有14種不同種類的猴子生活在一起,這比地球上任何其他雨林都還要多!這麼多的物種如何能在同一處雨林共同生存呢? 你可以在這本有趣且充滿押韻之美的圖畫書中找到答案,從紅吼猴到蜘蛛猴再到夜猴,探索每隻猴子的習慣、飲食和家園領域,了解這些不可思議的靈長類動物,並發現牠們共享森林的驚人方式,展現在這個微妙的生態系統下,生活在其中的動物是如何和諧相處的。 二、教學運用 梅麗莎在書中介紹了生活在祕魯馬努國家公園裡的14種猴子,從牠們的生態習性,再到各自的生活領域範圍,並為每一種猴子配上簡單有趣的押韻小詩,讓人讀來興味盎然。 針對這本《十四種猴子:雨林之韻》,梅麗莎在她自己的網站上為教師提供了教師指引、朗讀指南,以及「如何使用生動的動詞」教學短片。 表3. 為教師提供相關教學資源 圖片引自https://www.melissa-stewart.com 若與我們的課程連結,這本書正好可以與自然與生活科技領域、語文領域的課程搭配使用,例如: 表4. 與本國課程內容連結 三、探討議題 藉由《十四隻猴子:雨林之韻》,教師可以帶領學生進行環境教育、生命教育和SDG15陸域生態的議題探討。 (一)環境教育: 認識與理解人類生存與發展所面對的環境危機與挑戰:探究氣候變遷、資源耗竭與生物多樣性消失,以及社會不正義和環境不正義。 執行綠色、簡樸與永續的生活行動。 (二)生命教育: 探究生物在自然環境變動的過程中如何面對與因應,才能夠形成面對自然世界(「物」與「我」)時的「人類」觀點。 (三)SDG15陸域生態: 保育及永續利用陸域生態系,確保生物多樣性並防止土地劣化。 15.2 2020年前,促進落實各式森林的永續管理,終止毀林、恢復退化森林,以及大幅增加全球造林和再造林。 15.4 2030年前,確保山區生態系統的保育,包括其生物多樣性,以加強其對永續發展提供至關重要的益處。 15.9 2020年前,將生態系統與生物多樣性價值,納入國家與地方的規劃、發展流程、脫貧策略和帳目規劃中。 15.b 動員來自各地方、各層級的大量資源,資助永續森林管理,並給予開發中國家誘因推動森林管理,包括保護與造林。 疑問、發問、追問,探究知識本源 從梅麗莎•史都華身上,我們看到了一位真正熱愛科學、熱愛知識的探究家。正如愛因斯坦曾說過的:「提出一個問題往往比解決一個問題更重要。」 她與自然世界的結緣來自於父親的一個提問,她的非小說類書籍創作源自於對自然科學的諸多疑問,如同滿心好奇的孩子般對這個世界一次又一次的發問,經過不斷追問、深挖,探索每一個值得深究的自然科學議題,這才有了現在我們所看到的來自梅麗莎•史都華的200多本精彩著作。 做為教師,我們肩負著培養學生的科學態度和科學精神的使命,同時,我們是否能培養學生具有發現問題和提出問題的能力,進而問對問題,找到答案,並且在找到問題的答案後,還能夠繼續提出新的問題,持續不斷的追問下去,這才是真正的學習。在課堂上,我們常常發現學生其實很少主動提出問題,大部分的時候都是老師提出問題,引導學生去分析和解決問題,或是學生提出了問題,卻侷限於淺薄的表面或是與主題不相關,因此若能讓學生產生問題意識,養成對周遭事物皆能心存疑問、勇於提問、深入追問的思維習慣,學生便能在面對事物時主動運用觀察力、記憶力、想像力等,讓問題建立在對事物和現象的仔細觀察,進一步注重問題品質,通過對事實的分析與判斷思考,培養思辨能力。 一個好的提問,勝過講解千萬遍,真正精彩的討論總在追問後。巴爾札克曾說:「打開一切科學大門的鑰匙是問號。」繪本具有圖像性、兒童性、教育 性、藝術性和趣味性等特質,若老師能夠配合課程內容,選擇合適的知識型繪本,帶領學生一起閱讀,善用閱讀理解問思教學策略,相信學生會更容易透過閱讀繪本與課程學習建立連結,同時藉由廣讀知識型繪本,引發學生對主題的探究興趣,願意主動學習、反覆咀嚼與深思。一切的學習,就從提問開始,多問多討論,多想多表達,不斷主動追問,相信就能讓學生逐漸累積自己的閱讀理解與思辨能力。 註/感謝作者同意本文引述相關資料 劉淑雯 南加州師範學院課程總監 臺北市立大學學習與媒材設計學系兼任助理教授 林吟霙 學習與媒材設計學系課程與教學碩士在職進修專班研究生 臺北市私立再興小學專任教師 參考文獻 [1] 劉淑雯、黃明宏(2021)。科學繪本的選用與教學應用。科學研習期刊,60(1) [2] 劉淑雯、黃明宏(2022)。培育永續發展新世代公民的閱讀、教育與行動——簡介Nature Generation與Green Earth Book Award。科學研習期刊,61(6) [3] Melissa Stewart (N.d.). Melissa Stewart Celebrate Science. https://www.melissa-stewart.com/ [4] Melissa Stewart (2021, January 19) Nonfiction Writers Dig Deep Book Trailer. [Video]. YouTube. https://youtu.be/4-Q_2BFBrow [5] Colby Sharp (2018, Febtrary 9) Teaching Nonfiction Tips with Melissa Stewart. [Video]. YouTube. https://youtu.be/P4vd1XEPu6E [6] Golden Kite Award(2022,8月9日)。載於維基百科。https://en.wikipedia.org/wiki/Golden_Kite_Award [7] 國家地理兒童分級讀本. (n.d.). 敦煌書局學習服務網. https://www.cavesbooks.com.tw/Files/2017/cavesweb/201807-NetGeoKids/index.html 本文引用格式:劉淑雯、林吟霙(2023)。不斷追問的問號:以問題為創作之始的作家-梅麗莎.史都華(Melissa Stewart)科學研習,62(1),87-98。

學生的課程反思初探

學生的課程反思初探

文/陳玉珊 前言 在2015年,國際教育成就評鑑協會(IEA)發布「國際數學與科學教育成就趨勢調查」(TIMSS)結果。不意外的是,臺灣學生整體教育成就名列前茅,但在學習興趣、學習自信心和學習評價卻吊車尾。臺灣學生對數學或科學的學習興趣、自信都低於國際平均。台師大科學教育所教授張俊彥分析,這意謂著臺灣學生對科學或數學的學習表現是「不喜歡」、「沒自信」和認為「不重要」 (天下雜誌,2016)。 筆者長期擔任國小高年級導師,在教學現場發現多數學生總是會害怕數學、逃避數學,而能夠最快速、最簡便,又最容易獲得高分,就是用背誦公式或口訣的方式來學數學,靠著不斷算參考書跟考卷上的題目來磨練自己解題的速度,直至目前為止,仍有很多學生認為學數學就是背公式,然後不斷的算、算、算,基本上就只是為考試而學。 由於我們現行課程大多將重心聚焦在知識層面的學習,缺少讓學生有進行自我反思的機會。因此,筆者心想著,老師在教學的過程中,倘若也能同時提供學生有自我反思與統整的機會,學生是否就比較能夠更清楚知道為何要學數學呢? 基於這樣的一個念想,筆者參與了台師大數學教育中心的數學易思計畫,嘗試這學期(111學年度上學期)在自己的班級進行學生的課程反思,除了可以更進一步瞭解學生的數學學習狀況,亦可檢視教師自身教學專業是否也能與時俱進。 由於是一個學期的計畫,再加上校務繁重,因此在時間有限的條件下,筆者只進行了二個單元的學生課程反思,筆者將這二個單元的「數學單元統整單」進行初步分析。結果顯示,學生不論是在認知層面,或是情義層面的反思能力都有明顯的進步。本文將與大家一同分享他們在數學學習上的成長,期盼能為12年國教素養導向課程注入新能量,讓我們的學生不再排斥數學、逃避數學,且都有機會經驗「有趣,有感,有自己想法,有機會表達,遇到問題習慣用數學角度去看,用數學跟世界互動」。 反思理論簡介 古有明訓「學而不思則罔,思而不學則殆」。從認知的觀點,「反思」是將經驗加以分析、整理、歸納,從中萃取其意義以及形成新意義的心理活動(饒見維,1996)。所有的反思,都是在得到經驗之後,經過檢討與批判活動後的回饋思考,是個人從經驗中獲得成長的重要關鍵。 Dewey曾說過:「人從經驗中學到的,不如從反思中學到的多」(Gore,1987),可見反思對成長的重要性。反思的本質是有目的性的心智慎思活動,旨在發現既定的情境下,缺乏了什麼,應做何種改善與修正(陳美玉,1999)。Dewey(1930)認為反思是針對一個人獨自經由自己的知識和信念,面對他的行動進行反思,這種反思是一種個人獨自完成的反思,亦可稱它為「對行動的自我性反思」。但從1983年Schön對於實證主義下技術取向之認識論的批判,以及專業內容的分析澄清之後,反思便逐漸成為專業的重要內涵之ㄧ,Schön將反思與專業發展和專業實踐緊密地連結在一起。Schön認為經由反思, 實踐者可以做出外顯知識和內隱知識,這種知識可以幫助實踐者對他們所做的事情變得越來越專業。Schön(1983)認為在行動中的知(knowing-in-action)和行動反思(reflection-on-action)這兩種行動都需要反思。Schön(1983)更進一步將行動反思區分為兩種形態,亦即「對行動的反思(reflection on action)」以及「在行動中反思(reflection in action)」。 Denny(1998)則對Dewey(1930)和Schön(1983)兩人的反思模式做一比較。如圖1所示: 圖1. Dewey(1930)和Schön(1983)兩人的反思模式(引自Denny,1998) 李源順和林福來(2003)認為一個人在社會脈絡中和其他人士面對其行動進行溝通時,也會促使他利用他人的經驗進行反思,這種反思是在社會中,經過眾人討論而合力完成的反思,所以稱為「對行動的社會性反思」。李源順利用Dewey(1993) 比較有層次性的反思理論,界定出反思的三元素,如下表1。 表1. 反思三元素(李源順修改自Dewey,1993) 為了在數學課堂的教學活動中,培養學生獲得21世紀技能--反思,筆者將反思的內涵聚焦在教學後段的課程統整,透過「單元統整單」來呈現學生學習後的反思內涵,其目的亦在引動學生的反思習性。 學生的課程反思樣貌 文以「比與比值」、「正比」、二個教學活動為例,呈現學生在自我反思能力上的提升。其中第一部份聚焦在認知的反思評量;第二部份則主要聚焦在與數學內涵連結的情意反思,因為情意對數學學習也非常重要,當學生養成課程統整或者學習後反思的習性,學生也會在學習過程中隨時展現高層次的反思能力。「數學單元統整單」的題目共有三題,如下: 題目1:你學到什麼? 題目2:你是怎麼了解的?或者用甚麼方法學的? 題目3:這個單元和以前的單元,哪個地方一樣? 哪個地方不一樣?或者, 你發現了什麼? 一、初始表現:「比與比值」單元 筆者是從第四單元「比與比值」開始進行學生的課程反思,因此學生在第一次開始書寫「數學單元統整單」時,筆者並沒有做任何的引導,而是讓學生能夠「完全自由發揮」,其主要的目的是希望學生不要過分依賴老師的引導,侷限了自己的思考。學生的回饋,如下。 (一)認知 題目1:你學到什麼? S6:比跟比值的關係 S11:我學到了比和比值的應用(怎麼算) S20:學到比和比值的計算方法,與比和比值計算過程能怎麼寫 S23:我學到怎麼從比和比值中去了解生活中需要的用途? S24:我學到了比和比值的關係,還有比值是怎麼來的? 題目2:你是怎麼了解的?或者用甚麼方法學的? S12:利用教具和同學討論解法 S13:我是靠講義和評量背出來的 S14:老師讓我動手做,加深我的印象。 S23:運用生活上或課本內、或其他的方法思考,或通過上網查詢,或跟同組的同學去討論去了解。 從上述學生的回答,不難發現,在認知的部分,不論題目是問「你學到什麼?」or「你是怎麼了解的?或者用什麼方法學的?」學生對於自己究竟在「比與比值」單元裡學到了哪些數學知識是無法具體描述出來,好比S11雖然提到:「我學到了比和比值的應用(怎麼算)」,但S11究竟是怎麼應用的,旁人無從得知。學生無法具體的陳述自己究竟學到了哪些「比與比值」的數學知識,筆者探究可能的原因是學生以前從未有過這樣的反思經驗,所以也不清楚該怎麼寫這類型的題目。依據反思三元素(參閱表1),筆者認為學生此時認知層面上的反思表現,充其量只能免強算是符合了「事件描述」中對事件(行為)歷程的見證而已。 題目3:這個單元和以前的單元,哪個地方一樣?哪個地方不一樣?或者,你發現了什麼? S13:我覺得這個單元跟以前的分數有一些地方一樣,都是可以用擴分和約 分計算,也都可以用分數、小數、整數表示,計算方式大致上也相同。 這一題,班上大多數的學生幾乎都是空白沒寫,筆者問學生為何都沒寫,大多數學生回答表示:「因為不知道要寫什麼」、「以前學的都忘了,所以想不出有哪些單元會跟它一樣…」,而S13提到:「跟以前的分數有一些地方一樣,都是可以用擴分和約分計算…」,筆者認為學生所要表達的意思,其實就是指在進行相等的比時「一個比的前項和後項同乘以或同除以一個不等於0的整數後,所得的和原來的比相等」。雖然學生在文字的敘寫上還不夠清楚,但筆者認為學生此時的反思表現,亦可算是有符合了「事件描述」中對事件(認知)歷程的回想描述。 (二)情意 題目1:你學到什麼? 這一題題目的設計,筆者認為是比較偏向「認知」反思的部分,因此班上大多數學生所描述的內容也真的很少涉及到情意的層面。 題目2:你是怎麼了解的?或者用甚麼方法學的? 圖2. S8的反思回饋 圖3. S16的反思回饋 從上述學生的回答(如圖2、圖3),不難發現,在情意的部分,S8提到「可以用不同的方法來學『比與比值』…還用七巧板中的板塊來讓我們了解『誰比誰』,也因為這樣讓我印象更深刻」。此時學生能夠簡單陳述,是透過七巧板的方式來學「比與比值」的概念,這方法讓他印象深刻,然而所謂「讓他印象深刻」,究竟是指操作七巧板讓他印象深刻?還是學習到的比與比值的概念讓他印象深刻?筆者尚無法得知。 另一位S16則寫道「…老師總能把數學帶入生活,把生活帶入數學…老師出的題目,雖然要花很多的時間,但因為我覺得找方法時的困難是遠遠不及於找到時的成就感……」。表示S16能夠去體悟到原來數學和生活是密切相關的,即便學習數學的過程中會遇到困難,但最終所得到的成就感,才是更令人喜悅。依據反思三元素(參閱表1),筆者認為學生此時情意層面上的反思表現,初步符合了「事件描述」中對事件(情感)歷程的見證。 題目3:這個單元和以前的單元,哪個地方一樣? 哪個地方不一樣?或者,你發現了什麼? S14:之前的單元只有講一點點,現在的單元講得更多了,而且講得更清楚。 S20:現在的單元比以前難很多,雖然可能都是教過的,只是變得更難。 學生S20的回答「比以前難很多」、「變得更難」,但到底是怎樣的一個難法,旁人依舊不得而知。從學生的回答清晰可見,在教學現場中學生確實普遍存在「低學習興趣、低信心」的現象。 二、學生的成長與改變:「正比」單元 有了第一次的課程反思教學經驗之後,筆者也知道了學生的起始點是呈現什麼樣的一個狀況,因此在學生進行第二次課程反思(第七單元「正比」)的撰寫時,開始介入口頭的引導,希望可以更聚焦在數學概念的內涵上,建議可以用舉例的方式進行說明。學生的回饋如下: (一)認知 題目1:你學到什麼? 圖4. S18的反思回饋 圖5. S22的反思回饋 根據上圖4、圖5,S18和S22的回答確實已經能夠慢慢聚焦在數學概念上了,而且也逐步能夠將先前較為空泛的「感受」透過「舉一個數學例子」讓它具體化,S18寫道:「正比的比值相同 (固定)、同時放大、同時縮小、倍數要一樣…」,可看得出S18已理解了正比的核心概念;此外,S22則是透過所繪製的關係圖表中明確呈現了正比的核心概念:「正比,比值一定都會固定,(都是1/2),且該關係圖也一定會通過原點」,可知S22亦已確實掌握到正比的意涵。筆者認為學生此時的反思技能,已有相當不錯的表現,可算是具備了「詮釋了解」中對事件的詮釋,和概念了解的回想,表示學生在認知層面的反思技能表現更加進步了。 題目2:你是怎麼了解的?或者用什麼方法學的? 圖6. S15反思回饋 圖7. S24的反思回饋 上圖6、圖7,S15寫道「老師先請我們想看看正比的『正』意思是什麼,再來『回想』以前教過的比是什麼意思…」,S24提到「先讓我們『回想』比是兩數量之間的關係…周長和邊長是成正比…用掉的錢和剩下的錢,不成正比」,從S15和S24的回答可知,學生們能夠清楚陳述是透過「回想」的策略來學習正比的概念,顯示此時學生已具備了「詮釋了解」的層次,對曾經學過的內容進行回想,且能發現共同點,相異點,進行概念性的詮釋。 題目3:這個單元和以前的單元,哪個地方一樣? 哪個地方不一樣?或者,你發現了什麼? 圖8. S21反思回饋 圖9. S22反思回饋 上圖8、圖9,學生S21、S22的回答亦是能夠透過「舉一個數學例子」讓抽象的數學概念更加具體化;二人同時也都提到:「成正比的圖形,會是一種相似圖形…」,顯示學生具備了「批判評鑑」的層次,能評鑑現在所學的內容與過去所學內容的相同點,把所學的概念整合在一起。筆者認為學生此次對於題目3的表現,比起第一次幾乎全班空白,從「事件描述」到「詮釋了解」到「批判評鑑」,再再顯示學生在「反思技能」的認知進步。 (二)情意 題目1:你學到什麼? 這一題題目的設計,筆者認為是比較偏向「認知」反思的部分,因此班上大多數學生所描述的內容也真的很少涉及到情意的層面。 題目2:你是怎麼了解的?或者用甚麼方法學的? 圖10. S16反思回饋 圖11. S22反思回饋 從上述學生的回答(如圖10、圖11),不難發現,在情意的部分,S16提到:「老師上課時會幫我們統整歸納重點並抄筆記…除了複習,也能看出我抄筆記這方面的進步…更能顯示數學是『融會貫通』…我不懂的地方也會問老師並找爸爸『問為什麼』,的確花時間,不過那並不是『浪費時間』,是為了能讓自己把基礎打穩…」,從S16的陳述,可知該生很清楚學習數學是需要『融會貫通』,甚至是需要花大量時間的,這過程都是打穩基礎不可或缺的必經過程。另一位S22則寫道:「…透過實際動手操作得知更多細節,會比用課本的好」,表示S22能夠親自動手做數學,那麼學習的印象才會深刻、才是真正屬於自己的。依據反思三元素(參閱表1),筆者認為學生此時情意層面上的反思表現,相較於第一次的反思表現,已初步符合了「批判鑑賞」中對學習的深度及情意有一個簡單的批判。 題目3:這個單元和以前的單元,哪個地方一樣? 哪個地方不一樣?或者,你發現了什麼? 圖12:S16的反思回饋 這一題,班上大多數的學生第一次寫統整單時,幾乎都是空白沒寫,因為鮮少和之前學過的單元進行聯想;第二次,同學們已經越來越可以將自己內心的真實想法,透過文字,將其清楚的描述出來,S16寫道:「老師的教學方式很獨特,都能讓我耳目一新…甚至每堂課都能用我意想不到的方式開頭,使我驚喜萬分,因此我總會期待著、等著每堂數學課的到來……原來數學這麼好玩,所以我更願意去接觸數學,不斷的嘗試錯誤、發現,老師也經常鼓勵我們多思考,所以現在同學問我擅長的科目是什麼,我才能自信的回答:『數學』!」 從學生的回饋中可以得知,S16發現「正比」的內涵其實和之前第四單元的「比」很像,但兩者之間仍存在不一樣的地方,畢竟「正比」比多了一個「正」字,在探討「正」字過程中,由於導師(筆者)採用了與以往不同的教學策略,因此讓學生對於「正比」的探究過程中產生了許多的樂趣,慢慢地讓學生開始產生了對數學學習的興趣,進而產生的自信。 筆者認為,此時的學生已具備了「批判鑑賞」的層次,她不僅破除了以往對學習數學的負面情感(覺得三四年級的數學很無聊),甚至也能藉由對數學學習的過程中更進一步去瞭解自我、建立自信。 結語 從「事件描述」到「詮釋了解」,甚至是「批判鑑賞」,都再再顯示,讓學生進行自我課程反思有其必要,亦可培養學生自我監控的能力,那麼不論在「認知的層面」或是「情感的層面」上,都能有進步。筆者認為,唯有當我們的學生都不再那麼排斥數學,才有可能有機會去經驗「有趣,有感,有自己想法,有機會表達,遇到問題習慣用數學角度去看,用數學跟世界互動」。 學生要能夠有好的反思能力,老師的教學亦是重要關鍵,因為教育活動不是單純的認知性活動,而是包含著社會文化和倫理因素等在內的綜合性實踐活動。教師要想在複雜多變的教育實踐中應付自如,不但要具備寬厚的專業基礎知識,掌握相應的教學技能和技巧,還要能夠從學生的反思去檢視自己對教學過程進行不斷的反思,從而找到走進學生心裡、與學生平等對話的路徑。 學生是學習的主體,教師作為學生學習的引導者,應鼓勵其自主探索、自主發現、自主發展。每個學生都是一個鮮活的生命個體,既有不同的個性,也存在個體差異,每個奇思妙想無不出自於個體的靈光一閃。讓學生真正參與到教學當中,親自體驗知識的生成過程,課堂才不會平淡,才顯得繽紛光彩,學習才真正成為學生的需要,或許才能真正改善我們的學生「高成就、低興趣、低信心」的窘境。 陳玉珊 新北市安和國小 參考文獻 天下雜誌(2016)。〈國際調查:臺灣學生很會寫題目,學習信心和興趣卻倒數〉,《教育趨勢》。引自https://www.cw.com.tw/article/5079674。 李源順、林福來(2003)。實習教師的學習:動機、身份與反思互動下的成長。科學教育學刊,11(1),1-25。 陳美玉(1999)。教師專業學習與發展。台北:師大書苑。 Denny, M. (1998). Student-teachers’ professional development. Unpublished. Dewey (1902). The Child & the Curriculum. Chicago: University of Chicago Press. Dewey, J. (1904/1977). The relation of theory to practice in education. In J. A. Boydston (Eds.), John Dewey: The middle works 1899-1924, Vol. 3: 1903-1906 (pp.249-272). Carbondale: Southern Illinois University. Gore, J. M. (1987). Reflection on reflective teaching. Journal of Teacher Education, 40, 49-52. Schön, D. A. (1983). From technical rationality to reflection-in-action. NY: Basic Books. 本文引用格式:陳玉珊(2023)。學生的課程反思初探。科學研習,62(1),63-71。

鐵磁流體於教具研發的應用與推廣

鐵磁流體於教具研發的應用與推廣

文/蕭德仁、蔡振明 前言 因教材教具為教學時重要的輔助工具,有適合的教材教具,透過「做中學、學中做」的學習方式,才能營造學習情境,增進科學思考邏輯,以達到學習的效益。鐵磁流體,簡稱磁流體,在網路以關鍵詞「磁流體」搜尋,可獲得許多相關教具與產品之資訊。博物館為了辦理寓教於樂的「冬夏令營」活動,應用磁流體材料創作能顯現磁力的工具,以推廣相關磁力及電學相關科普教育,並將創作磁流體教具所用的材料、步驟及心得,著手整理此教材內容,以期提供更多教師教學參考。 壹、鐵磁流體原理及應用 鐵磁流體的主要原料是10奈米四氧化三鐵。它是「對磁有反應的液體」,由美國航太總署(NASA)工程師Steve Papell在1960年代研發而成。磁流體的研發,原始目的在克服太空「無重力」所產生的許多困擾。例如,液體燃料產生飄浮狀態變得難以控制,造成機器在太空無法運作。其解決方法是添加磁流體,使液體受磁力控制,以克服飄浮現象。 磁流體有油性與水性二種,因為價格因素,目前使用較廣泛為油性。油性磁流體外觀為黑色油狀物(如圖1),在空氣中的磁力作用而有「皺褶」 (如圖2)。由於其製作技術門檻較高,所以目前僅有美、日、德三國有量產,中國亦有小規模製造。磁流體主原料為四氧化三鐵、氮化鐵等,主流製造技術是使用球研磨機加以研磨,再以離心機取得10奈米的粒子,由穩定的「分散媒介劑」包覆,放在基礎油裡(一般使用煤油) 。粒子在基礎油裡,不會凝結、沉澱,而是進行布朗運動,形成穩定的膠質溶液。 圖1. 油性磁流體外觀為黑色油狀物 圖2. 磁流體在磁力作用下的皺褶表現 在中小學教學方面,磁性奈米粒子可使用於生物羅盤,例如鴿子、蜜蜂、蝴蝶、海豚、鰻魚等,體內含有類似磁流體的微粒,便於定位與遷徙。也可用於超距力、磁力皺褶的觀察、超順磁性、遲滯現象、奈米、避震、太空科技、密封材料、顯影材料、醫事檢驗材料等教學。 在生醫上因為磁流體的特殊性也被廣泛的應用診斷、醫療等領域。例如磁共振造影搭配的顯影劑就有部分會使用奈米磁粒子達到提高影像對比之效果。在藥物上也有利用奈米磁粒子作為藥引子,使藥物可以準確的作用在患處進行標靶治療,以減少病人對藥物的攝入量及提高藥物的作用效果。 貳、開發歷程 本教具之創作與研究過程,經歷10年有餘(約從2010至2021),而達到成熟階段,茲將心得略述如下: 一、第一階段:中國自製教具 008年8月在中國四川成都參加全國高校物理實驗教學研討會,大連大學李學慧在大會發表自製教具「趣味磁性液體」、「磁場三維立體展示」(如圖3)。 圖3. 大連大學李學慧贈送一組「磁場三維立體展示」 二、第二階段:美國市售教具 2010年3月在美國費城參加全美科學教師協會 (National Science Teaching Association簡稱NSTA) 舉辦之年會,這是萬人以上參與的國際科教盛會,也有500家以上全球科學教具(教材)廠商參展,有廠商展出磁流體皺褶觀察器(如圖4),價格約達40元美金,因國內少有見到,也因此興起磁流體觀察器教具開發之意念。 圖4. 購買20組磁流體皺褶觀察器 三、第三階段:國內張燕鐸自製 2013年,張燕鐸以高濃度葡萄糖水為載體,在國內第一次自製成功(如圖5),其製程如以下影片,此材料使用一段時間,就有磁流體沾黏瓶壁問題,造成教具外觀的瑕疵,並妨礙了磁流體皺褶的觀察。 圖5. 張燕鐸以高濃度葡萄糖水為載體,在國內自製成功的磁流體皺褶觀察器 四、第四階段:蔡振明牙膏輔助抗沾黏 2020年,作者蔡振明為改善磁流體沾黏瓶壁問題,因此思考利用牙膏的鈣、磷、氟等成份,在瓶壁形成保護膜,進而避免磁流體沾黏瓶壁問題,唯使用牙膏鍍膜後,仍用清水洗去牙膏泡沫,因此成效不明顯,只能達到70%的成功率(詳如影片)。 五、第五階段:蔡振明乾式鍍膜 2021年5月5日,作者蔡振明赴花蓮縣吉安鄉光華國小辦理教師研習(科技部計畫),有參與之教師建議:「何不採用乾式鍍膜,不要用水洗,一來可保留更多的牙膏有效成份,二來也可簡化製程。」因此改變製程,達到最佳實驗與觀察效果(詳如影片)。 參、推廣活動 本教具曾於「教育部能源科技人才培育計畫」2016成果展期間,在科教館與科工館辦理民眾製作活動二週,有超過七千位民眾參與,年齡最小為5歲,最長為96歲(手會發抖,故須專人協助),可見本教具老幼咸宜,是一件「吸睛」且引起民眾「好奇心」的教具或玩具(如圖6)。本教具亦曾於2013中華民國物理教育聯合會議(地點:台北市陽明山文化大學)辦理製作工作坊,有全國物理教師近百位參與製作活動(含十餘位中國大學物理教師),雖然製作成功率約僅50%,但大家仍十分樂於參與。 圖6. 自製磁流體觀察器 一、活動規劃 通常來參加科工館寒暑假科學營的學員,以國小學童為大宗,因此針對國小3~6年級學童,科工館規劃小玩具大科學「趣味科學動手做」冬夏令營活動,藉由體驗、探索、操作及動手做教具的過程,來營造本活動的學習情境,及加深學童學習的興趣。活動內容包括:(1) 介紹「磁生電及電生磁」的觀念及製作「磁流體皺褶觀察器」探索磁生電現象。(2)介紹「發電機及電動機」的原理及製作「單極馬達」、「小型風力發電機」等動手做活動。(3)應用小馬達製作「光碟片陀螺儀」好玩又有趣的科學玩具,以探索「磁力」、「發電機」及「電動機」等電學原理。其中「磁流體皺褶觀察器」之探索及製作課程為2小時,其活動內容分述如下: .活動程序 .材料準備(如圖7) 1. 玻璃瓶10ml一組。 2. 磁流體1ml。 3. 飽和葡萄糖水溶液8.5ml。 4. 牙膏(大小約二個飯粒)。 5. 口腔棉棒一支。 6. 磁鐵一片。 7. 保利龍膠少許。 圖7. 活動材料 .製作流程 Step 1 把牙膏(大小約二個飯粒),均勻塗抹於玻璃瓶內(含瓶底),並塗抹到幾乎看不到牙膏的狀況。 Step 2 加入飽和葡萄糖水溶液8.5ml。 Step 3 加入磁流體1ml。 Step 4 在玻璃瓶蓋塗抹保利龍膠少許,以防止磁流體漏出。 Step 5 用力鎖緊玻璃瓶蓋,不可再打開。 .原理說明 1.當磁鐵移動到磁流體觀察器旁時,受到磁力時外觀會呈現十分特殊的「皺褶」,此皺褶是因為磁流體具有「超順磁性」而產生之特殊外型,如果除去外部的磁力,磁流體的皺褶也會瞬間完全消失。若發生除去外部磁力時磁流體的皺褶不會完全消失,稱為遲滯現象,原因可能為磁流體老化、劣化或離子影響等。 2.磁鐵磁力越強,磁流體錐狀凸起現象則會越密。 3.由於牙膏含有鈣、磷、氟等成份,把牙膏均勻塗抹於玻璃瓶內,可阻隔磁流體沾黏瓶壁,降低失敗率。 4.飽和葡萄糖水溶液,重量百分濃度為51.3%(在室温下之理論值)。但受磁流體廠牌或製造批次影響,上述飽和葡萄糖水溶液,並無法確保磁流體懸浮在葡萄糖水溶液之上,為提高其濃度,目前是以熱水製作飽和葡萄糖水溶液。其製作步驟如下:在100g的100℃熱水中,溶入130g的100%葡萄糖粉,使重量百分濃度達56.5%。(實務上,若使用100ml塑膠滴瓶製作,每瓶須溶入85g葡萄糖粉)。 .注意事項 1.請勿使用磁鐵快速摩擦磁流體觀察器之瓶子或快速搖動、甩動瓶子,以避免磁流體加速劣化。 2.不使用或移動瓶子時,請保持黑色「磁流體」在「瓶蓋」端,以避免瓶底或瓶身沾黏磁流體。 3.瓶子勿與磁鐵存放在一起。 二、教學方式 最理想的教學就是能提供直接經驗的教學,也就是使用教具或實物教學(歐哲華等,2007)。發電機是利用各種動力使線圈在磁鐵的兩極間轉動,當線圈轉動時,線圈內的磁場改變,因此產生感應電流,是運用電磁感應原理,將動能轉換成電能的裝置。但我們如何讓看不到的磁力顯現呢?那就是讓學員製作操作「磁流體皺褶觀察器」,讓學員透過動手做的課程,讓他們發揮創意,也培養他們動手實作的能力及嘗試解決問題的習慣,並於實作中體驗窺見磁力及電力的奧秘。 多媒體影音教學,可以引發學習者學習動機的學習媒介,是一種有效的教學與學習方法(吳宏達等,2006)。因此除了讓學童「動手做」教具外,本活動也錄製及找尋多媒體影片輔助教學(https://youtu.be/C9_-F31tKqQ),讓學童皆能完成自己獨一無二的作品(如圖8)。 圖8. 110年科工館冬令營活動「磁流體皺褶觀察器」製作活動情況 結語 目前全球大部份的電力,是依據法拉第「電磁感應」而產生,其他少部分是由光伏效應(太陽光電)及電化學(燃料電池)等產生。磁力是「電磁感應」發電技術的重要基石,本教具可提供「趣味化」磁力現象的觀察,以創造學習的「高峰經驗或心流經驗」,強化學習的「內在動機」,增加「主動探究」行為。 根據PISA(2015)之研究報告,我國科教的缺失為「探究教學及趣味性」有所不足(如圖9),因此如何改善我國科教科學教育的缺點,值得我們大家去省思及努力。 圖9. 2019「全國自然領域探究與實作研討會暨教學工坊」大會演講簡報片段(2019/7/18) ▍ PISA為OECD主辦之測驗,對象是年滿15歲的在學學生,2015年有72國家或地區參與。 ▍ 講題:〈PISA 2015 科學素養表現之研究與省思:科學認識論知與探究信念〉 ▍ 講者:佘曉清(交通大學教研所講座教授) ▍ 地點:國立彰化師範大學 參考文獻 [1] 歐哲華、方珮玲、苗如茵、賴佳穗、潘慧婷(2007)。國小實施體驗式能源教育課程對學童能源素養影響之研究(高雄市政府所屬機關學校96年度研究發展成果報告年度彙編)。 [2] 吳宏達、陳淑華、陳建良(2006)。互動式教學軟體融入電化學相關概念學習的成效探討。中華民國第22 屆科學教育學術研討會論文集(P811-817)。台北市:國立台灣師範大學。 [3] 佘曉清(2019)。2019「全國自然領域探究與實作研討會暨教學工坊」 大會演講,講題:「PISA 2015 科學素養表現之研究與省思:科學認識論知與探究信念」。國立彰化師範大學。 蕭德仁 國立科學工藝博物館科技教育組助理研究員 蔡振明 科學教育跨縣市創意社群召集人 http://creative-science.hlc.edu.tw/

閱讀繪本讓數學更親近

閱讀繪本讓數學更親近

文/劉淑雯、黃譯平 在2022年第63屆國際數學奧林匹亞競賽,台灣的代表選手獲得1金、2銀、3銅的佳績,國際排名第14名。台灣的數學實力在世界級的比賽中表現得十分優異,但對於其他大多數的學生而言,聽到「數學」二字第一反應卻是皺眉和嘆氣,「為什麼要學數學,生活中又用不到啊?買東西會加減乘除就夠用了,數學到底有什麼用處?」隨著年級的增長,課程難度的增加和抽象化的數學概念,這些窘況讓不少學生將數學視為討厭科目,和考試、補習劃上等號。 相較其他領域或學科,語文科目令人明顯地理解是溝通、表達和闡述的工具,史地科目可以了解過去與現在時間和空間的發展與變化,自然科學則顯而易見在生命世界中得到驗證。然而,在人們日常的生活中幾乎不需要使用方程式來計算,也不必具備積分微分的能力,學生容易因為沒有應用情境的想像和產生連結與運用,「看不到數學在哪裡!」而失去學習數學這門學問的動機。 我們在學校中學習數學的每個知識點,並非都能具體地在日後生活與工作中派上用處,僅管如此,數學對一個人終身發展的影響主要在於思維方式,對任何人而言,特別是精密的思維能力可以說是無形而重要的資本,而數學正是鍛練這種思維能力的「體操」,因此,數學成為每個教育階段學生需要長時間學習的學科之一。本文推薦數學為主題的圖書獎項和相關繪本,以其圖文並茂、內容簡明易讀的特色,從閱讀之中領略數學的奧妙;並且,閱讀繪本之後導入延伸學習活動,透過師長的教學或遊戲操作,引領孩子進入數學領域的世界,開展數學學習的興趣。 Mathical Books Prize數學圖書獎 數學圖書獎(Mathical Books Prize)是一年一度的小說和非小說類書籍獎項,表彰2~18歲兒童的數學啟發性文學,評選能夠激勵孩子對數學感興趣的文本,致力促進所有年齡段的孩子看到周圍世界的數學。該獎項與全國英語教師委員會(NCTE)和國家數學教師委員會(NCTM)、兒童圖書委員會(CBC)等單位合作,經數學教師、閱讀教師、數學家、圖書館員、幼兒專家等組成的委員會評選,由數學科學研究所(MSRI)與高等研究院(IAS)共同頒發。 獲獎書籍適讀年齡涵蓋Pre-K至12年級,並依年齡分為五組 (幼兒園前、學齡前至2年級、3~5年級、6~8年級,以及9~12年級)。自2015年起每年選評的圖書加入了越來越多的題材,包含了虛構與非虛構繪本、圖畫書和橋梁書、小說和青少年文學,而這些書籍必須是前一年出版的新書。2022年的獎項頒發給三冊繪本以及一本文字書,依適讀年齡分別為《1 Smile, 10 Toes》、《Uma Wimple Charts Her House》、《Maryam's Magic》和《After Math》。其中《After Math》是一本適合6~8年級(11~13歲)青少年閱讀的小說,書中討論了數學概念,出版者在其網站提供下載閱讀寫作指引和讀後討論的指南;另三冊繪本書介紹如下: 《1 Smile, 10 Toes》 作者/Nelleke Verhoeff ▍ https://www.mathicalbooks.org/ 這本書適合2-4歲幼兒閱讀,圖書本體以「翻翻書」的型式製成,每頁都分成上下兩部分,閱讀時可以只翻上層或只翻下層的頁面,每個頁面中都有一個數字(1~10)及一個身體部位的名詞。例如,在上半頁內文有「1個微笑、6根眼睫毛」,下半頁內文有「5隻腳、1條尾巴」,透過上下都可以自由翻動的頁面設計,小朋友可能拼湊出一頭上半部有著「1條象鼻」和下半部「5條腿」這般古怪又有趣的大象。 這樣翻翻書的設計能拼湊出多變有趣味的角色,讓學習「1~10」的數字過程中變得更好玩,比起傳統單一頁面一顆蘋果、兩朵花、三杯飲料來說,為更具創意的學習方式。當然,藉由這樣的想法,你也可以自製一本翻翻書,數字可以更大,身體的部位也可以更多種類。 《Uma Wimple Charts Her House》 作者: Reif Larsen、 Ben Gibson ▍ https://www.mathicalbooks.org/ 這本書不僅獲得了數學圖書獎,同時也獲得了最佳STEM書的獎項,書頁的內容呈現著圓餅圖、長條圖、交集圖、地圖/路線圖等常見的各種圖表。 本書所繪製的圖表種類豐富,但主題卻並不是艱澀題材經常使用的內容,而是圍繞貼近小朋友的生活小觀察,例如:我最喜歡吃的食物「金字塔圖」,看看主角Uma最喜歡吃什麼食物;公園誰牽著手的「長條圖」,有大人牽小孩、小孩牽小孩、和大人牽大人;家中成員喜歡的披薩口味「圓餅統計圖」,起司的、臘腸的、還是鳳梨口味。 引自本書所言「一個好的圖表給人們一個新的方向看到世界」,從生活的視角,使用數據統計加上圖表的方式表現,能得到更明確的答案,透過這樣的題材和說明,其實低年級的學生也能讀懂圖表。除此之外,提供練習的示例:以家中成員使用螢幕(包含手機、電腦、電視)的次數統計圖,仿照書中的圖示製成長條圖。透過實際操作的過程,小朋友就能習得解讀圖表和應用圖表的能力。 《Maryam's Magic : The Story of Mathematician Maryam Mirzakhani》 作者/Megan Reid 繪者/Aaliya Jaleel ▍ https://www.mathicalbooks.org/ 瑪麗安是一位伊朗的數學家,小時候的她很喜歡閱讀故事書,希望未來能成為一名作家,而且對數學一點都不感興趣。但在課堂中看到幾何圖形時,她突然發現數字竟然也可以畫出美麗的圖形,每一個方程式和圖形中都藏著一個故事,因此喜歡上數學,在她高中時期參加國際數學奧林匹克競賽更獲得了金牌。瑪麗安對空間幾何的數學傑出研究獲得了菲爾茲獎的肯定,並且她是自1936年來首位獲獎的女性。 這個故事展現了數學與圖形的主題,並且在書中後半段介紹這項研究在太空、氣象學和醫學的應用。雖然幾何學的領域並不是中小學會深入學習的主題,但是多了解數學各個子領域,或許也能和瑪麗安一樣激發出孩子不同潛能。 人物傳記篇 人物傳記的內容能引起共鳴,因為那是真實的故事、是真實的數學家,人們還可以在網路、文獻資料找到他們的數學成就。喜愛數學的研究者,有些人鍾情於圖形、也有些喜好天文,更有的喜歡解決多樣的難題。透過不同數學家的成長故事,可以看到不同的性格和不同的特色,讓學生對「數學家」有多樣貌性的認識和真實的典範。 《有數學頭腦的女孩:工程師瑞.蒙特固的故事》 作者/ 茱莉亞.芬利.摩斯卡 繪者/丹尼爾.雷利 ▍ https://www.books.com.tw/products/0010813087 這本故事是關於瑞.蒙特固(Raye Montague)的傳記繪本,她是全世界第一位以電腦程式設計船艦的工程師,雖然主角不是「數學家」的頭銜,但數學為科學之母,在其他不同的科學領域中,數學常常都會扮演重要的角色,尤其是在工程領域。為了設計出更省時省力的船艦,繪本中描繪工程師需要大量的時間做數學計算,小朋友不僅閱讀感到興趣的工程類故事,從此處更可以了解數學的應用與重要性。本書也獲得2019年的數學圖書獎和最佳STEM書獎。 此外,這本書描述女生學習工程領域所遇到的困境,作者鼓勵讀者只要有夢想,就全心全意地去做!對於那些對數學有熱忱有興趣的小讀者們,瑞.蒙特固用自己的毅力與堅持在這條路上成功了,相信大家也可以。 《Nothing Stopped Sophie》 作者/Cheryl Bardoe 繪者/Barbara McClintock ▍ https://reurl.cc/OEX9v9 在求學的過程中,有沒有遇見過對數學瘋狂著迷的同學?這本書的主角Sophie Germain蘇菲.熱爾曼就是一位這麼熱愛數學的女生,1776年在巴黎出生的法國著名數學家。她從小就認為數學不應該只是量長度或者算錢的時候才被使用,在繪本頁面中可以看到她廢寢忘食地沈迷於數學的世界,而繪者在畫面中畫的方程式更是充滿顏色和線條。由於她在數學領域上的成就,對後來的建築學有很大的影響,艾非爾鐵塔和各種高樓都因此才能聳立。 同樣是2019年的數學圖書獎的書中,又看到了另外一個高等數學的應用,在繪本中描述蘇菲對不同的震動頻率,對於盤子上沙子會有不同的形狀一事進行了研究,而這個也是可以用數學做準確的計算,可以預測出應有的幾何型態。 《Counting on Katherine》 作者/Helaine Becker 繪者/Dow Phumiruk ▍ https://reurl.cc/WqElD7 天空中有多少星星?這個問題是許多小朋友感到好奇的,這本故事書的主角凱薩琳也是!她從小就很喜歡算數,走路時數階梯,算桌上的盤子,但對天空中星星最感興趣卻算不出來有多少數量。進入學校後,凱薩琳最喜歡的科目就是數學,當然她也表現得十分優異,然而想當一位數學家的夢想並不順利,進入了NASA工作後,充其量也只是當個人體計算機。1970年阿波羅13號的太空任務在宇宙中出現了問題,凱薩琳利用自己的數學專長,計算出阿波羅13號安全返回地球的軌道,讓太空人成功返回,因此成為任務中的關鍵人物。 這本2019年的數學圖書獎繪本,推薦給對太空科學有興趣的讀者,從中可以了解太空科學中除了太空人和太空船等機械設備之外,數學在這之中扮演了重要的角色,在繪本頁面中也能看到高中數學有關拋物線一元二次方程式和微積分的課題。 《Ada Byron Lovelace and the Thinking Machine》 作者/Laurie Wallmark 繪者/April Chu ▍ https://lernerbooks.com/shop/show/18165 「艾達出生在一個充滿詩歌的世界,但數字激發了她的想像力,而非文字。她的母親拜倫夫人對幾何充滿熱情。事實上,她的綽號是平行四邊形公主。」 書中第一頁寫了這麼一段艾達的出生背景。愛達是世界上第一位程式設計師,她發現想要製作飛行器的過程需要大量計算,且是無止盡的計算,而在日後認識了巴貝奇後,瞭解了差分機(以機器運算對數的機器)的想法,激發了她對機器運算的一連串研究。雖然最後差分機並未完成,但愛達對機器運算的貢獻,在多年後影響了電腦的發明。 差分機,是一台多項式的求值機,在國中的數學就有多項式單元,例如「F(x)= x²+4」的計算,若可以在此教學時機補充這個故事,那麼多項式的學習會更有趣味和意義。 從故事中,可以看到曾經仰賴手算的各種數學方程式,在這個時代開始有了「計算機」的想法與研究,改變了人們的生活,更是人類科學發展中密不可分的技術。 《熱愛數學的男孩:保羅‧艾狄胥不可思議的生命歷程》 作者/黛博拉.海麗曼 ▍ https://www.books.com.tw/products/0010715385 你會如何形容一個人對數學極其熱愛的程度?保羅‧艾狄胥這位匈牙利的數學家說他從來沒想過要停止算數學,停止算數學的那天就是死亡!1996年,他正是在參加數學研討會時因心臟病去世。這個熱愛數學的男孩非常喜歡數字,無時無刻都在算數,20歲時已經是當地很有名的數學家了。他帶著一只皮箱在世界各地和不同數學家見面一起研究,一天以19個小時沈浸在數學之中,直到老年他都一直生活在這樣的日子。 保羅‧艾狄胥是一位發表非常多文章的數學家,從1932年到2008年間發表了1525篇文章,他的研究和精神影響了許多後代的年輕數學家。他將自己收入的一部分捐助給有困難的年輕學者,不僅如此,那些尚未被解決的數學問題,他也依據難度提供小額獎金,鼓勵大家一同來解決。從這個故事中,不僅可以看到一個狂熱的數學愛好者,更感受到他喜歡與別人一起分享數學的熱情。 大數 數學當中有一個種數字的表示法叫做「科學記號」,當我們要表示非常大或非常小的數字時,所有位數都寫出來將很難直接判讀和確知它的大小,若使用「科學記號」,便可以不需要寫那麼多「0」來表示像「0.000000000001」這一長串的數字。「大數」主題從生活經驗引導更容易被認識與理解,以下介紹由淺入深的三本書,從「磚頭的故事」感受大數的存在,接著以一個民間故事感受數字連續翻倍的威力,最後則是認識大數的數詞。如果有國中年齡段的學生,也可以試試將故事中的數字都轉換成科學記號。 《Billions of Bricks: A Counting Book about Building》 作者/Kurt Cyrus ▍ https://reurl.cc/6Lyrqy 這本書沒有複雜的數字計算,沒有許多單位的量詞,用簡單且押韻的文字,配上工人搬磚的主題,再加上畫面的設計,呈現出大數的概念。一塊、兩塊磚頭持續堆疊起來,可以蓋出高塔和商城,還可以蓋出學校和飯店,畫面中密密麻麻的小磚塊,慢慢點數就會數出很大的數字。 在日常生活中,其實有許多像磚頭一樣特性的重複花紋,例如人行道的地磚、牆壁的磁磚,有時還能在一些作品中看到馬賽克的圖樣,讀完這本書之後,小讀者們可以在日常中也開始點數,感覺數字變大的過程,很適合作為了解大數的入門書籍。 《One Grain of Rice》 作者:Demi ▍ https://teachbesideme.com/one-grain-of-rice-math-activities/ 透過印度一則關於數學的民間故事,瞭解指數增長的概念。故事描述一個貪婪的國王在國家發生飢荒時,不願意分發庫存的大米,而聰明的女孩Rani向國王要求在第一天只需給她一粒米,然後在30天內每天都給她前一天多一倍的米,就這樣從一粒米、兩粒米、四粒米、八粒米,後來國王才漸漸發現數量越來越多,多到幾乎把庫存的米都搬光了,最後Rani用了好幾頭大象才把翻倍的米運走,並且分給受飢餓的人民們。 故事書一頁一頁的鋪陳中,從原本用手就可以拿取的數量,後來需要用袋子裝、要用鹿來搬,然後是牛、駱駝和大象,畫面以大跨頁和拉頁的設計呈現出數量的巨大,不僅數字的拼音變長了,更在圖像上做出了衝擊感,讓讀者感受倍數的震撼。 《A Hundred Billion Trillion Stars》 作者/Seth Fishman 繪者/ Isabel Greenberg ▍ https://reurl.cc/oZ9W4D ▍ https://reurl.cc/mZqE41 年紀越小的孩子能說出最大的數是多少?100?1000?還是10000?小朋友可以明白數字後面「0」越多就代表這個數越大。在這本書中,每一則故事都用完整的數字和一長排「0」來說表示有多大或多遠,例如:在我們居住的地球上覆蓋著370,000,000,000,000,000,000加侖(1加侖約等於3.785公升)的水;這個世界上有7,500,000,000人;又或者是再經過31,536,000秒後你就會變老一歲! 這本獲得2018年數學圖書獎的作品,每一頁都呈現不同長度的數字串,而且出現在頁面不同地方,給讀者一個大數的視覺與衝擊,對小朋友來說肯定是一本很有趣的入門書(請參閱日文版封面的大數)。不過,因為是英文書籍,文字中所描述的量詞與中文「萬、千萬、億」的單位有所不同,在閱讀時需要讀者點數換算。 圖鑑類 一本故事性較完整的繪本通常僅能涵蘊有限的數學概念,但是,透過圖鑑類知識性繪本的補充,可以較為廣泛和全面的看到數學展現的多樣性;反之,若從多種事物上以相同的數學視角看待,也可以激發不同的想像。此一小節介紹以下圖鑑類圖書,從閱讀當中領略數學的應用。 《考える力が身につく! 好きになる 算数なるほど大図鑑》 你將獲得思考的能力! 數學原來如此大百科(筆者譯註) ▍ https://www.amazon.co.jp/dp/4816356290/ 大百科六大章節的內容包羅萬象,例如:小數分數和加減乘除的歷史與介紹、九九乘法表的計算、平面及立體形狀的特性與應用、七巧板的設計、花朵與枝葉排列的數列關係、不同單位的介紹、四年一次閏年的數學計算、音階與數學的關係、座標的應用、計算工具的歷史演進、藝術作品中1:1.6的黃金比例……等。除了基礎的「數字」,還有更多有關數學應用的內容,透過這樣的圖鑑百科可以讓讀者體會生活中其實到處都是數學,進而了解數學不只是考試的一門學科而已,打開了數學之眼,看世界的角度也會更開闊。 《寿命図鑑 生き物から宇宙まで万物の寿命をあつめた図鑑》 壽命圖鑑 從人類到宇宙萬物的生命圖鑑(筆者譯註) ▍ https://reurl.cc/10gDnG 生活中哪裡會有數字?數字除了表示數量大小,數字再加上時間單位就能描述一段時間的長短。在這本壽命圖鑒中收錄了陸地動物、海洋生物、鳥類、昆蟲、植物、食物、物品、機械、世界各國人口、身體器官、建築物、天體等12個類別,總共310種生物或物體的壽命,以及令人注目生活中常見物品卻不經意的小知識,例如三角飯糰的壽命、罐頭的壽命、藥品、袋鼠、輪胎、書本、椰子樹……的壽命。在閱讀的過程中,除了瞭解壽命長短的差異,也透過這種壽命數字的標籤方式,讓讀者在看待不同物品上多了數字和數量的維度。 運用這樣的「壽命」概念也可以和小朋友討論數字,在生活中多一些不同的數感,例如:自己喜歡的玩具有多長的壽命?你正在寫字的那隻筆有多長的壽命?每支筆的壽命都一樣長嗎?怎麼樣可以延長物品的壽命? 閱讀延伸學習活動操作實例 學生在習得概念後能夠加以應用,才能真正的內化成知識。本文上述數學圖書獎繪本及其他圖書,其內容即有許多關於數量、圖形和圖表的數學概念,因此,筆者拙編以下「動物園數學之旅」提問指引提供師長、親職教育者進行閱讀延伸活動參考,促進兒童閱讀繪本後能在生活中實際應用數學概念,增強學習成效。 「動物園數學之旅」提問指引: .《1 Smile, 10 Toes》 閱讀過這本有趣的圖畫書,在「動物園」情境中以「數量」為主題提問: - 你在「動物園」看到了(動物),牠有幾隻腳/手/爪?有幾個腳趾? - 在昆蟲區,你發現的昆蟲有幾隻腳?每隻昆蟲都一樣嗎? - 在鳥類區,你發現的鳥類有幾隻腳? .《Uma Wimple Charts Her House》 看完了本書,請準備筆和紙,以「統計」為主題進行操作: - 在動物園裡,你觀察到的動物有幾隻腳?有兩隻、四隻、六隻腳的動物種類有幾種,並且用直條圖來表示。請你數一數並記錄。 - 挑選一個動物數量較多的區域,請你觀察並數一數,記錄在這個區域的動物中有幾隻在睡覺、有幾隻在吃東西、有幾隻在活動,並且用一種統計圖來表示。 .《Maryam’s Magic: The Story of Mathematician Maryam Mirzakhani》 逛完動物園後,以「幾何圖形」為主題,用幾何拼圖進行操作: - 說一說,你覺得長頸鹿(任意一種動物都可以)最像什麼形狀? - 請你用三角形、圓形、正方形、長方形的素材拼出你最喜歡的動物。 .《A Hundred Billion Trillion Stars》 在園區裡找一找「最大」的數字: - 請觀察動物的介紹看板,你看到哪種動物的介紹中有最大的數字?(或許是動物的種類、或許是動物的體重) .《壽命圖鑑:從人類到宇宙萬物的生命圖鑑》 做一本自己的動物壽命圖鑑: - 記錄你在動物園裡看到的動物,並抄錄在看板上查找到的壽命資訊,(如果沒有的話)也可以在網路上搜尋資料。 - 請你從將壽命數字由小到大幫動物們排列,做成屬於你自己的一本動物壽命圖鑑。 《翻轉你的數學腦:數學如何改變我們的生活》一書作者自述:「我會對15歲時的我說:你四周所見之物就是數學所研究之物。」不論在自然科學或社會科學領域,數學皆是科學的語言和工具及重要的基礎,在人類文明進步中扮演非常重要的角色。建築、天氣預報、民調統計、搜尋引擎、人工智能…都需要數學的計算,社會與科技越來越進步和複雜,只要一支筆、一張紙就能開啟討論與驗證,數學——就是化繁為簡的最佳工具。本文介紹優質的數學主題繪本,可以看到數學領域中的真人真事、玩味有趣動物的數量主題,還有數著天上遙不可及的星星,都可以是和小朋友討論數學的切入點,引發對數學的好奇和思考。透過閱讀和延伸活動,讓原本即存在生活週遭的數學更貼近你我。 參考資料 [1] Mathical Book Prize https://www.mathicalbooks.org/ 劉淑雯 Southern California Teachers College南加州師範學院課程總監 臺北市立大學課程與教學研究所兼任助理教授 黃譯平 啟圓科技教育公司科學教育組專案負責人

大學教師導入STEAM 於高中微課程之設計與實踐(下):通識教育

大學教師導入STEAM 於高中微課程之設計與實踐(下):通識教育

文/謝良瑜、黃勻祺、黃琴扉、王淑綺 108課綱實施以來,許多高中階段的彈性課程紛紛與鄰近大學合作,期待透過創新課程內容的激發,以提升高中生全人素養;舉例而言,由高雄中學、高雄女中、高師附中、中山附中與鳳山中學組成的高雄五校聯盟微課程,即與高雄市多所大學合作辦理多元化彈性課程,讓高中生有更多自主學習的選擇。本文作者也十分榮幸在高雄五校聯盟微課程中開設「STEAM跨領域科學探究實作與口語表達課程」(共31位學生參與),並透過主題式STEAM課程設計,深化高中生系統性思考。本課程以「時間之旅」為核心概念,分成四週進行系列課程教學(表1),在四週的課程實施後,明顯感受到參與課程的高中生對天文與時間對應概念更清楚的掌握,且對於古代與現代鐘錶在科學運作基礎的相同性與相異性也能完整釐清;此外,在課程執行中可以覺察學生逐步建構出系統性脈絡思考,也能透過小組討論與分享強化溝通表達能力,顯現在全人素養之提升上具有正向效益。本文作者期待本課程能在未來持續拓展,讓更多高中生有機會參與,並期待在學生的多元回饋下讓課程更加完善。 課程一、時間之旅 ~ STEAM跨領域科學探究實作與口語表達課程 一、開課對象:109學年度高雄中學、高雄女中、高師附中、中山附中與鳳山中學組成的高雄五校聯盟選修微課程學生 二、授課教師:黃琴扉/國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 三、開課週數:4週 (8小時) 四、授課方式:知識解說(歷史、地理、物理、公益)、探究實作(動手實作、分組討論、跨領域統整思考、口語表達) 五、運用STEAM的比例:S: 100%、T: 50%、E: 50%、A: 50%、M: 25% 表1. 「時間之旅」主題式STEAM課程發展理念表 課程二、新聞概論 ~ 記者換你做做看? 一、開課對象:109學年度新北市私立南山高中學生 二、授課教師:黃勻祺/義守大學電影與電視學系 三、開課週數:6小時 四、授課方式:知識解說(社會科學、歷史分析)、探究實作(分組討論、跨領域統整思考、口語表達) 五、運用STEAM的比例:S: 100%、T: 100%、E: 75%、A: 100%、M: 25% 108課綱開始實施的第一學期,受新北市私立南山高中邀請開設6小時《新聞概論》的課程,期望帶領高中生換位思考,以記者的身分理解社會正在發生的事,以及作為新聞記者所面臨的困難,幫助有志朝向大眾新聞傳播科系進修的學生,認識電視新聞採訪寫作的基本觀念。 本課程設計主要分成兩個單元,第一個單元為《新聞小尖兵:甚麼是新聞採訪寫作?》,第二個單元為《你所不知道的記者?》,每個單元都包含課堂講授與實作兩部分。課程另邀請TVBS社會記者李潔,一同來參與教授課程,帶入真正新聞採訪工作的實戰案例,使學生更能感受社會事件的真實性,期望透過理論教授、新聞稿寫作、新聞案例分析及模擬現場連線,帶領學生認識新聞媒體所建構的社會,也理解新聞傳播所需的專業訓練。 選修學生約莫30人,選課學生都是未來有意從事傳播科系的高二生,以下為主題式STEAM課程設計與活動表: 表2. 《新聞小尖兵》主題式STEAM課程設計與活動表 經由前述設計概念,第一單元帶領學生認識什麼是新聞,媒體如何再現新聞?並帶領學生進入新聞寫作的領域,可增進學生系統思考與對社會科學的了解,提升學生資訊科技與媒體素養,學習單反饋理想,但在結合新聞稿寫作訓練時,雖然參與度高,學生卻力有未逮。在第二單元因邀請線上記者前來授課,吸引力較高,螢幕前的記者走到課堂,同學興致較高,在實作部分,因模擬現場連線,不須寫完通篇新聞,因此執行情況較佳,也趣味橫生。 課程三、透過數學單元課程讓高中學生一窺數學與生活的連結 一、開課對象:109學年度第二學期南光高中自然科學類的多元學習課程學生 二、授課教師:謝良瑜/義守大學資料學與打數據分析學系 三、授課天數:4週 (8小時) 四、授課方式:知識解說(數學、人文、歷史)、探究實作(實際操作、跨領域思考) 五、運用STEAM的比例:S: 25%、T: 50%、E: 50%、A: 75%、M: 33% 109學年第二學期作者有機會於台南的南光高中開設自然科學類的多元學習課程,參與課程者為17位高二自然組的學生。由於作者的專長屬數學領域,高中端希望作者能協助學生瞭解數學與未來的連結並介紹最近的發展。因此,作者依循STEM課程設計,以「數學」為核心概念,分成四週進行單元課程教學(表1)。在四週的課程實施後,可以發現參與課程的高中生看待數學的視角已有所改變。他們或多或少了解到數學與生活能有直接的連結,而不再只是考卷中的試題。認知數學的思考模式,也能是生活問題的思考方法,而非僅僅為解題的方式。透過每回上課最後二十分鐘的討論與回饋,可看出學生們在對應的素養上有正向的提升。作者期待本課程能在未來持續拓展,讓更多高中生有機會參與,並期待在學生的回饋下讓課程更加完善。 表3. 「自然科學類的多元學習」單元課程教學表 結論 本文中我們使用 STEAM 教育為理念,應用於高中微課程上,期望能成為一種有效的教學法,能有效提升高中學生的創造力、批判性思維和其他技能。 參考文獻 [1] Allina, B. 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