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種子教師工作坊與能力教學 Revised edition
- 1. Teaching Science as Inquiry ! —圖說教學的四格簡案— 台師大 化學系 林 如章 rjlin@ntnu.edu.tw Tel: 02-7734-6222 C : 0952-837-863 20140314 南市 土城高中
- 2. 肆、展望 從國外大考的經驗省思國內大會考 貳、重視實作的多元課程設計 探究式教學、學生為學習的主體、圖說教學的四格簡案 叁、教案範例與教學策略分享 以學生為學習主體的教學策略、四格簡案的範例 壹、教育話題新鮮報 科學教育決勝未來、從心感動體驗學習、有效教學 Teaching Science as Inquiry ! —圖說教學的四格簡案—
- 3. 2010天下教育特刊—科學教育 出版日期：2010/11/17 【天下雜誌2010中學生科學教育大調查】 作者：天下雜誌 出處：天下雜誌 460期 2010/11 國中生最不喜歡的科學學科是「數學」， 高中生則最不喜歡「化學」，近四成學生 「都沒做過」科學實驗，顯示台灣科學教育 實做太少，近七成的學生表示喜歡科學，卻 有超過八成不想當科學家。 Why ? 話題一 ：
- 4. 話題二 ： PISA 2006、2009、2012 PISA評量自2000年開始每3年進行1次調查，以滿15歲學生為調 查對象，評量分為閱讀素養、數學素養及科學素養3個領域，每 次以1個領域為主，另2個領域為輔。PISA 2009共有65個國家 和地區參加，也是台灣第2次參加調查，樣本包括158所學校 (含 國中、五專和高中職)，共計5831名學生參與。 【聯合晚報╱社論】 2010.12.08 02:53 pm 「走錯方向用錯力」的台灣教育 OECD經濟暨合作發展組織自1997年籌畫PISA(Programme for International Student Assessment)學生能力國際評量計畫
- 5. OECD 閱讀能力調査（PISA2003 ） Learning for Tomorrow's World – First Results from PISA 2003 項目 2000年 2003 2006 2009 2012 數學能力 科學能力 解決問題能力 閱讀能力 第一名區塊・ 排名 JP-1 未調査 OECD/PISA ，教育大國「芬蘭」與日本之課題 2000 （32國） 2006 （57國） 2003 （41國） 第一名區塊・ 排名 JP-2 第一名區塊・ 排名 JP-6 第一名區塊・ 排名 JP-2 第一名區塊・ 排名 JP-4 第二名區塊・ 排名 JP-8 與平均值等程度・ 排名 JP-14 第一名區塊・ 排名 JP-6, TW-4 與平均值等程度・ 排名 JP-15, TW-16 第一名區塊・ 排名 JP-10, TW-1 http://eng.stat.gov.tw/public/data/dgbas03/bs2/socialindicator/education0702.doc JP-8 TW-23 JP-9 TW-5 JP-5 TW-12 2009 （65國） JP-4 TW-8 JP-7 TW-4 JP-4 TW-13 2012 （65國）
- 6. 国際成人力調査（PIAAC）」 PIAAC： Programme for the International Assessment of Adult Competencies 16歳以上65歳以下の男女個人：24ヶ国・地域 「読解力」「数的思考力」「ITを活用した問題解決能力」 の３分野 （1st 2011,8~2012,2 調查、201310公布結果 ） 1 日本 2 芬蘭 3 荷蘭 12 韓國 15 德國 16 美國 1 日本 2 芬蘭 3 比利時 12 德國 16 韓國 21 美國 1 瑞典 2 芬蘭 3 荷蘭 8 德國 10 日本 14 美國 15 韓國
- 9. 2013年 怎麼學，才有未來？話題三 ： 2013-11-27 天下雜誌 536期 Part1 趨勢，全球教育大革命 Part2 老師，突破困境找活水 Part3 學生，自主學習才快樂 Part4 父母，放手讓孩子飛 Part5 企業，積極打造未來人才 Part6 12年國教，教學不改，很難成功 當期焦點 快樂學習 從認識大腦開始
- 14. 底特律是一面鏡子_寰球立方體_國際頻道_新華網 政治、 經濟、 教育、 ……… Global Education 全球化教育 innovation education 創意教育 liberal arts education 通才教育 PIL(peer instruction lecture) × PBL(project based learning) × GIL Strategy PIL型講義 × PBL型學習 × GIL路線 少子化、 大學大爆炸、 學店關門、 開放設銀行、 銀行合併、 ……… 話題五 ：歷史是一面鏡子
- 15. 自然與生活科技領域對「有效教學」詮釋 22K議題讓社會充斥著無力與茫然，學校教育何嘗不是？ 在教改過程中，開放教育、建構式教學、探究式教學、 5E學習環教學、協同教學、活化教學、多元評量、合作 學習、學習共同體等議題也塞爆了各教師研習活動，老 師們在「學習的革命」中，是否也迷失與不安呢？當然 是不可以也不能迷失，因為教學活動不是不斷說明、闡 釋課程內容，而是要讓學生「從心感動」，體會學習的 樂趣與目的，以達有效的學習。 那如何讓學生感受到學習的目的、喚起學生求知學習的 意願呢？引起動機的策略與適切提問的訣竅是必要的。 課程教學要素5W：Why, Whom, What, How, Whether or not 亦即要讓學生從教學活動中，感受 「為什麼要學？學什麼內容？怎麼學？學了有什麼用？」
- 17. 腦力激盪----課程構思紀錄 DATE: 單元名稱： 撰寫人： 組員： STEP1: 評估學生特質、先備知識 STEP2: 本單元學習的核心概念與重點 STEP3: 預測學生常見的學習障礙、問題或迷失概念並討論可行的解決方案 學生常見的學習障礙、問題或迷失概念 可行的解決方案 STEP4: 試擬課堂提問 (銜接課程導入活動，勿偏離教學目標) STEP5: 單元課程設計要項----起承轉合的教學節奏 起 (導入活動) 承 (課堂活動-觀察或探究) 轉 (解釋與說明) 合 (總結與評量) STEP6: 編排教學流程、確認活動時間 參考四格簡案編排教學流程 預擬 課程實施對象及時間: STEP7: 學習單與多元評量 台北市仁愛國中 李美惠老師 提供
- 18. 跟假設 的一樣 與重量 無關 反證 驗證 其他假設 別人的想法 是因為擺 錘的重量 不同 較重的 比較快 自然現象 學生 實際體驗感到疑問與奇怪 自我發現問題 提出假設 設計實驗 驗證假設 進行實驗 記錄結果 小組討論 科學概念的形成 應 證 自我反證 小組反證 動態自然觀的學習指導 擺速不同 為什麼呢？ POE 教學 (探究式教學法)(假說實驗授業)
- 19. 1、引起動機 → 播放影片 － 購物台強效洗衣粉廣告，現場進行洗淨力PK賽 教師準備工作： 將碘液裝至醬油包裝瓶，硫代硫酸鈉事先加入水箱的清水中。 （反應式：I2＋2Na2S2O3→Na2S4O6＋2NaI） 2、複習「氧化」概念 → 提問方式，提示學生先備知識 － 何謂「氧化反應」？ 3、引發學生產生概念衝突 → 教師提問 － 物質是否能在二氧化碳中燃燒? 讓學生預測鎂帶在二氧化碳中燃燒的可能結果。 4、實驗活動 → 各組進行鎂帶在二氧化碳中燃燒的實驗操作，並觀察實驗結果。 利用具體觀察到的實驗結果，讓學生從做中學，進而進行概念改變。 5、概念澄清 → 利用「類比法」進行衝突概念的澄清 (以「卜派」、「奧莉薇」與「布魯托」類比於「鎂」、「氧」與「碳」原子。 說明活性與氧化還原反應之間的關係) 引介氧化還原反應相關科學名詞 6、重點回顧與形成性評量 → 複習「氧化」「還原」「氧化劑」與「還原劑」等概念。 預告氧化還原反的應用：生活中的氧化還原反應 P O E C 新教案格式：圖說教學的四格簡案 起 承 轉 合
- 20. Prediction 預測 ．播放購物台強效洗衣粉廣告， 現場進行洗淨力 PK 賽。 ．提問：何謂「氧化反應」？ ．再提問：物質是否能在二氧化 碳中燃燒? 【教學目標】 教師透過提問的方式，讓學生對既有的燃燒 概念產生概念衝突，並藉由鎂帶在二氧化碳 中燃燒的具體實驗操作，進而引發學生對氧 化與還原反應的認識。 【實驗器材與藥品】 ．器材：酒精燈、燃燒匙、廣口瓶、玻璃片、線香、 棉布。 ．藥品：碘液、硫代硫酸鈉、鎂帶、二氧化碳。 Observation 觀察 ．各組進行鎂帶在二氧化碳中燃 燒的實驗操作，並觀察實驗結 果。 【實驗裝置圖與板書示例】 Explanation 解釋 ．學生對所觀察到的實驗結果 進行解釋。 ．利用「類比法」進行衝突概 念的澄清。 ．引介氧化還原反應相關科學 名詞。 Conclusion 討論 ．本節重點回顧。 ．以小組合作的方式進行形成性 評量。 【準備工作】 ○1 事先將碘液裝至醬油包裝瓶，硫代硫酸鈉加入水 箱的清水中。 ②預先以排水集氣法製備二氧化碳。 【教學流程】 ＊ 首先利用購物台廣告以及 現場的 PK 賽，引起學生注 意與動機。 ＊ 複習「氧化反應」等先備概 念。 ＊ 利用傳統概念中二氧化碳 不助燃的概念，引發學生產 生概念衝突，並讓學生預測 可能的結果。 ＊ 利用具體觀察到的實驗結 果，讓學生從做中學，進而 進行概念改變。 ＊ 另外也可同時培養學生正 確的實驗方法與技巧。 ＊ 以「卜派」、「奧莉薇」與「布 魯托」類比於「鎂」、「氧」與 「碳」原子。說明活性與氧化還 原反應之間的關係。 ＊ 利用 2Mg + CO2 → 2MgO + C， 界定科學名詞：「氧化」、「還 原」、「氧化劑」與「還原劑」。 ＊ 回顧本節相關重要概念，並 協助學生將概念進行連 結，進而形成心智模式。 ＊ 利用小組討論的方式進行 評量與回饋，並表揚優良組 別，產生正增強。 第三章 氧化與還原 3-2 氧化與還原反應
- 21. 導入活動(5min) ．以小活動-光線經過不同介 質，產生折射的變化。 ．提問：為何「光線轉彎了」？ ．再提問：請問「光線經過三稜 鏡後發生甚麼現象及成因 呢」？ 觀察與實作(15min) 各組進行凸透鏡焦距測量的實 驗操作，並觀察實驗結果。 各組進行凹透鏡焦距測量的實 驗操作，並觀察實驗結果。 各組進行透鏡成像實驗操作， 完成學習單的工作任務。 討論與解釋(15min) ．學生對所觀察到的實驗結果 進行解釋。 ．引導學生說出凸透鏡的成像 原理和性質。 結論與統整(10min) ． 本節重點回顧。 ． 以小組合作的方式進行創意 評量。 ． 看看搞怪團為社會帶來的驚 喜與美好。 ＊ 首先利用小活動，引起學生注意 與動機。 ＊ 複習「光速會受到介質的影響」 等先備概念。 ＊ 複習「透鏡成像原理」等先備概 念。 ＊ 利用已知的透鏡成像原理，引發 學生產生概念相關連結，並讓學 生預測可能的結果。 ＊ 利用具體觀察到的實驗結果， 讓學生從做中學，進而進行概 念的建立。 ＊ 另外也可同時培養學生正確的 實驗方法與技巧。 ＊ 讓學生發表實驗後的結果。 ＊ 了解實驗的誤差值來源。 ＊ 進行課程知識的驗證。 ＊ 回顧本節相關重要概念，並協助 學生將概念進行歸納。 ＊ 採小組合作進行凸凹透鏡的創意 造型競賽，藉由分貝計進行評 量，並表揚優良組別，產生正增 強。 課 前 準 備 延 伸 學 習 【教學目標】 1.認識日常生活中光的折射現象。 2.瞭解光經過三稜鏡後偏折的情形。 3.了解凹透鏡成像的原理。 4.了解凸透鏡成像的原理。 第四章 光與色的世界 4-3 光的折射與透鏡 【設備與材料】 器材：燒杯 x 6、捲尺 x 6、手電筒 x 6、鐵架 x 6、黑色壁報紙 x 6、放大鏡 x 6、凹透鏡 x 6、 沙拉油、水、分貝計。 【實驗裝置示意圖】 1. 2. 3. 【準備工作】 ○1 事先將各組所需器材分配在置物籃。 ②準備課堂學習單以利教學活動進行。 【教學流程】 如何修改此教案？你的建議？
- 23. 2. 實驗預測與操作 實驗一：量測透鏡的焦距並探討通過凸透鏡的光之路徑 實驗二：凸透鏡成像 通過凸透鏡的光，會在什麼位置產生怎樣的像？試以光 路徑作圖來說明其成像的理由，並完成學習單的表格。 3. 實驗結果與討論 4. 總結與架橋 ↑ 桌面上 ← 滑軌上 ↓ X 另一種導入法、或作為跳躍延伸學習： 遮蓋半面的透鏡，則蠟燭在布幕上的成像最接近 下列哪一圖像？
- 25. 學生既已完成「凹凸透鏡的成像實驗」，知道兩者成像之不同，老師一開始用實驗器材，複習上一堂 實驗課的結果與其知識。接下來的提問，不是 「如何在紙上找出成像的位置？」，而可 1. 提問「在上一實驗中，兩倍焦距外之物體（蠟燭）成像的實驗，若將凸透鏡的一半遮住，會形成 什麼樣的影像（成像）？」，讓學生猜猜看、預測看看。 可能的答案： (A) 缺像的下半部、 (B) 缺像的上半部、 (C) 可看到全像但變暗、 (D) 全看不到成像、 (E) 不變，遮不遮無關。 若學生講不出這些選項，可提示變成選擇題亦可。 2. 實驗操作：實驗結果卻是：(C)可看到全像但變暗 接下來才引出今天的課題： 利用「光的路徑」作圖來說明「凸透鏡被遮住一半時的成像結果（情形）」 3. 討論與分享：做過這個實驗，讓學生小組討論如何利用作圖法以「光的路徑」來說明此現象。小 組討論過程中，走動中的老師觀看各組情形，並適度引導「構思物體（光源）成像的 方式所需的知識、條件」、「從光源一處，發出不同方向的光，再集中到一處而成像（焦 點的測量實驗）」、「透鏡就是將這些不同方向的光再聚集而成像，所以作圖時，即使 不通過某特定的三方向，也能成像吧！」………… 4. 結論與應用：總結後再利用作圖法，將上一節課的結果以作圖法說明之，（比較凹、凸透鏡成像的 原理與性質） 利用「複習凸透鏡成像的性質」，提問「遮入一半的透鏡，其成像？」導出課題，小組討論並引出「作 圖法」的規則與結論，最後再利用結論讓學生應用到「凸透鏡成像」的原理解釋。 剛好起承轉合繞一圈，又回到凸透鏡成像的話題。 且這個實驗剛好可應用到下一節談光學儀器（相機），調整光圈大小與 F 數字的意義。
- 27. 1121 北北基分享會「心臟解剖」的觀後感 個人覺得本活動的主要教學目標（單元目標）：應含 1 心臟各部位的位置（左右心室、心房、瓣膜）與及其構造、功能 2 左心室的肌肉比右心室，較厚實有力 3 觀察接在心臟的大血管內部，比較動脈、靜脈之結構差異 4 血液循環路徑： 體循環（含氧動脈血經肺靜脈→左心房→左心室→大動脈→全身）、 肺循環（全身靜脈血經大靜脈→右心房→右心室→肺動脈→肺部） 1 上： 4-3 動物體內物質的運輸 ― 血液循環系統
- 28. 導入與預測(10min) ．利用手動打氣筒的操作引起學 生動機。提問：水會從哪邊進 入？哪邊流出？ ．小組討論為何水會單一方向流 動，畫出打氣筒內部構造圖。 觀察與實作(15min) ．心臟解剖影片：使學生了解實 驗步驟與觀察重點。 ． 各組進行實驗操作，並記錄觀 察結果。 討論與解釋(10min) ．學生對於觀察到的結果進行 討論與分享。 ．學生說明該組區別動脈與靜 脈、心房與心室以及瓣膜功 能等問題的依據。 比較與結論 (10min) ．對照瓣膜構造與打氣筒構造的 差異。 ．總結小組實驗觀察與紀錄。 ＊ 複習循環系統的先備概念。 ＊ 利用打氣筒的操作，引導學生 討論控制流向的構造機制。 ＊ 學生發表自己的預測，分享於 黑板上。 ＊ 培養學生正確的實驗態度與技 巧，以及觀察能力。 ＊ 讓學生思考，不同類型槓桿的 工具，其在使用上有何不同。 ＊ 培養學生提出論點與解釋的 能力。 ＊ 時間若足夠，也可以讓學生 發表實驗的心得。 ＊ 教師將各組所發表的內容進 行連結，以統整心臟構造的重 要概念。 ＊ 給予學生評量與回饋。 課 前 準 備 【實驗器材與藥品】 手動打氣筒、雞心、解剖剪刀、拋棄式手套 、培養皿、鑷子、牙籤 【實驗裝置圖】 【準備工作】 1. 準備示範實驗材料與各組所需器材。 2. 準備教學影片、學習單。 【教學流程】 第四章 循環系統 4-4 心臟構造與瓣膜的功能 【教學目標】 1. 能正確操作心臟的解剖並指出各部 位構造。 2. 能判斷動脈與靜脈特性的差別、心房 與心室的位置以及瓣膜的功能。 延 伸 學 習 如何修改此教案？你的建議？
- 29. 第一、 導入活動（控制好時間並精簡用詞） 最好利用上回的檔案「心臟每收縮一次就有一定量的 血液輸送到動脈，推動血液循環。試問心臟每分鐘擠壓出 的血量約為多少？」來提問，讓力氣較大的學生實際操作 「油泵浦」將水槽中 5 公升的染色水，移至另一水槽，真 不簡單，實際感受到「心臟」的厲害功力。 進而引導學生猜猜「心臟的驚人功力」將血液輸送到 動脈再流經全身，需要有怎樣的「肌肉」？ → 讓學生說 出該處的「強力馬達」需有結實或較厚的肌肉。 如此才能引起學生解剖心臟的興趣、及其觀察的重點 之一（單元目標之 2、3）
- 31. 引起動機 → 提問、播放影片 － 1-1 試問心臟每分鐘擠壓出的 血量約為多少？ － 1-2 演示實驗引起學生對「心 臟結構」的好奇 起承轉合 1-1 1-2 實際感受到「心臟」的厲害功力 http://www.nhk.or.jp/rika/10min2/index_2013_007.html
- 32. 概念澄清 → － 3-1 利用學生白板的圖示或模型進行 衝突概念的澄清 引發學生產生概念衝突 → 教師提問 － 2-1 心臟內部的通道到底是？有幾個 房間？畫畫看！ 讓學生預測心臟的結構，確認觀 察重點，再進入實驗 實際操作、觀察實驗→「從做中學」 － 2-2 實作解剖心臟的實驗 起承轉合 起承轉合 2-2 3-1 P O E http://www.nhk.or.jp/rika/10min2/index_2013_007.html
- 36. 三、觀課記錄Ⅰ 1年B組 生物 (1/4) 授課教師：島田直也 教學單元：動物的生活與生物的變遷 教學活動：豬肺的觀察 教師授課解說 教師走動觀察學生討論狀況
- 39. Motivation 導入議題 ．提問：陰天亮衣服，濕濕的衣 物也會逐漸變乾；那麼打翻在 桌面的水，也會自然變不見 嗎？ ．再提問：桌面水蒸發的現象， 該如何圖示來說明呢？ 【教學目標】 教師透過提問的方式，讓學生瞭解本節單元 的目標―如何圖示來解釋桌面的水滴不見 了，並藉合作學習拼圖法進行三種專家小組 的實驗，透過分組及交互討論，進而引發學 生建構蒸發的粒子模型。 【實驗器材與藥品】 三種專家小組的實驗器材：保特瓶、漏斗、橡皮塞、 燒杯、本生燈、培養皿、牛乳、墨汁、顯微鏡、載 玻片、上蓋玻片、50 mL 塑膠針筒 Expert’s Observation 專家實驗 ．全班分三類組別，各進行一種 專家實驗並觀察記錄學習單 1. 水沸騰的話，體積？ 2. 觀察牛乳、墨汁溶液 3. 壓縮針筒中的液體、氣體 【實驗裝置圖與板書示例】 Jigsaw 拼圖建構 ．專家實驗類組打散回原小 組，對所觀察到的實驗現象 進行解釋。 ．利用「不同專家的對談」進 行各自實驗現象的解說，並 提出水蒸發現象的可能圖示 ．引介氧化還原反應相關科學 名詞。 Cross-Talking 交互討論 ．利用白板說明各自的圖示，進 行交互討論。 ．以小組合作的方式進行形成性 評量。 ．總結本節重點及預告下節活 動。 【單元活動與準備工作】 ○1 狀態變化→與體積及質量、溫度、粒子 → 蒸餾 →水溶液。 ②預先準備實驗器材、學習單與白板。 【教學流程】 ＊ 首先利用生活經驗，引起學 生注意與動機。 ＊ 複習「狀態變化-蒸發」等 先備概念。 ＊ 引發學生作圖，試著圖示說 明蒸發的概念，並讓學生預 先畫出可能的情形。 ＊ 利用各組代表分類駔成專 家小組，從做中學並對各具 體觀察到的實驗現象，建構 可能的解釋。 ＊ 另外也可同時培養學生正 確的實驗方法與技巧。 ＊ 教師巡迴視察各組的討論，適時 提出建言，促使各組提出「說明 水蒸發現象的圖示」。 ＊ 各組將課題的「解說圖」畫在白 板，以利下階段的交互討論。 ＊ 交互討論，理出重點並做結 論，並協助學生建構本節重 要的粒子概念。 ＊ 利用小組討論的方式進行 評量與回饋，並表揚優良組 別，產生正增強。 第二章 認識物質的世界 2-1 物質的狀態變化 合作學習―拼圖法
- 43. 不同教學與學習模式 學生記憶程度 5% Lecture 10% Reading 20% Audio-visual 30% Demonstration 50% Discussion Group 75% Practice by Doing 做中學 90% Teach Others Immediate Use of Learning 教別人 聆聽式 閱讀式 視聽式 Cooperative Learning LEARNING PYRAMID % of Average Retention Rate 學習金字塔 示範式 小組討論式 實作演練式 教給別人或 立即應用 提升學生 思考、判斷與表達能力 的有效教學策略？
- 46. 學習過程與教學觀 產婆論 學生為學習的主體建構科學探究主義 既有經驗 「產婆」論 科學知識架構主義 白紙 「雞婆」論
- 48. What I hear, I forget. What I see, I remember. What I do, I understand. 佐藤學：學習的革命 ? 魚骨圖、概念圖、 框架表、順序圖… PBL 有效教學策略 勿過度吹捧 × ×共同體、 × ×教學法 —× ×取向教學 勿陷「學習革命」 宗教式崇拜的漩渦 回歸各學科本質的教學設計與研究