符合科学本质的教学设计--以「蜡烛燃烧」单元为例

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1、符合科學本質的教學設計--以「蠟燭燃燒」單元為例張志芳台北縣立重慶國民中學TEL:(02)29557640E-mail:gehona@pavo.seed.net.tw林瑞文高雄市立左營國民中學TEL:(07)5820052.0929173883E-mail:elelim@ms7.url.com.tw梁寶堂台中縣立后綜完全中學TEL：（04）25577173E-mail:lbt1023@ms24.hinet.net洪振方高雄師範大學科學教育研究所TEL:(07)7172930轉3050E-mail:t1873@nknucc.nknu.ed

2、u.tw摘要本研究旨在探討教師利用科學本質觀的理念，據以設計一以蠟燭燃燒為實例之符合科學本質的國中理化教材，其適用範圍包含國中理化課程關於氣體、空氣等之特性。該設計課程以模組化可組合之特性不必侷限於時間，並可依任課時間之多寡組合運用。其中科學本質十五個命題係引自洪振方（2001）「建構學習社群及評鑑系統促進數學與自然科學教師素質之研究—建立符合科學本質的教學理論模式」研究中所探討的科學本質敘述，依據其內容屬性，該命題分屬於科學哲學、科學社會學、科學心理學、科學史等四個範疇，而將該命題依研究者認為之符合科學本質理念組織而成科學本質結構圖，

3、據此以作為科學教師教授科學知識時對於科學本質思考後設認知之依據，並以此理念設計實驗教學，其中透過引導、鼓勵學生思考作答、預測及實際觀察、操弄實驗、解釋現象，激發學生反思，以促進概念的成長和改變。文中並述及設計理念、教學方法及教學評量。近來教育當局正大力推行九年一貫的政策，然省視其自然與生活科技學習領域中包含其中一項指標主軸正是科學本質，且在各階段中更以國中階段的八項所佔最重，因此研究者期望以具體化教材設計一符合科學本質之教學模式。企求使教師真正瞭解科學本質轉換到教學與學習是如此容易，並使其內化，然後落實於教學活動中，以提昇教學品質，並同

4、時讓置身於此教學活動中的學生體會到科學本質在學習上的意義，而促進其科學學習。關鍵詞：科學本質、教學模式、課程設計3一、前言學生在學習科學的過程中，需要理解科學是它歷史的反映（BenchmarksforScienceLiteracy,1993;NationalScienceEducationalStandards,NRC,1996），科學是一個處在不斷變化之中的事業，因此教學課程的設計如何兼顧科學本質、科學知識的延續性、及整體性便是教學者亟需加強的。本文以此理念為設計的主軸，並依據洪振方（2001）之科學本質轉換至教學策略的十五項命題，及

5、其根據WilliamF.McComas與JoanneK.Olson(1998)針對八個國際科學教育標準文件中有關科學本質部分所分析、統整出的科學本質敘述（洪振方，2000）中，經研究者反思、組織而成本文所提之符合科學本質的教學模式圖（如圖一所示），並參考「蠟燭燃燒」之教學實例（修改自林瑞文，2000），據此設計成研究者認為具符合科學本質理念的教學活動。並期望透過科學本質觀的改變，啟發教學思考與教學方式的改變，也啟動教材設計的修正或引導學生學習方式的改變，使學生擁有高層次的思考能力、創造能力、發現問題、解決問題的能力，進而提升科學知識的效

6、率、及對科學態度的轉變。二、符合科學本質的教學模式由於許多研究顯示，教師對科學本質的看法會影響其教學表現（Lederman,1995；Lantz&Kass,1987；Gallagher,1991），然而若教師無法將其科學本質轉換成教學策略及模式，則在科學教學時，恐流於只是科學本質的知識傳授，而忽略科學本質理念對教師教學與學生學習的重要意義。基於此，特將本教學設計之理念分述如下：（一）教學設計理念本教學設計採用轉換科學本質於教學策略與模式，並結合預測—觀察—解釋的活動形式進行教學。本教學活動的特色是本著教學過程中以學生為主角，並運用生活化

7、之議題，由小問題探求大觀念之建立，並進而擴及將學習到的知識，運用至生活中藉以解決問題。也許目前之理化課無此一完整單元，但研究者認為若基於教學時間的現實考量，亦可將此模組作濃縮，只要教學者以圖一為符合科學本質教學的後設認知之基礎，亦可將科學本質轉換至教學活動，而不損其對學生學習的功效。對於符合科學本質的教學模式圖，其中各命題參見圖一。本教學活動設計共符合圖一的15個命題，在此，將該模式圖與本教學活動設計的理念分述如下：設計之初需考量學生的起點行為，故以命題四選擇合適的教學時機和方法，來適應學生的特定需求為開始，因此決定以預測—觀察—解釋的

8、教學方法進行，其理由是該教學法正是如命題十五根據學生的思考方式與概念想法，創造與經營有利於學生精煉思考、澄清，與擴展之學習環境。因此在教學設計上，便要求學生於實驗右側寫出預測及觀察結果。與學生思考的命題平行