新竹市自然與生活科技輔導增能研習-新竹縣教育研究發(fā)展暨網(wǎng)路中心

1、寶山國中自然與生活科技輔導增能研習,主講人 楊文宗老師學歷：交通大學教育研究所碩士經(jīng)歷：新竹市立三民國中學務主任 新竹市國中奧林匹亞科學競賽策劃人 新竹縣校際聯(lián)盟趣味科學競賽負責人,為何要重視科學探究(1),資訊爆炸的時代，教育的目的需培養(yǎng)學生適應未來生活的能力 (一)創(chuàng)造力 (二)問題解決能力 (三)思考能力 (四)溝通協(xié)商能力科學探究能激發(fā)學生上述多面向的能力,為何要重

2、視科學探究(2),PISA科學素養(yǎng)與能力(A)科學素養(yǎng)包含科學知識、科學能力與科 學態(tài)度三個面向(B)科學能力主要包含： 科學舉證能力(Use scientific evidences) 形成科學議題能力(Identify science issues) 解釋科學現(xiàn)象能力(Explain phenomena scientifically),為何要重視科學探究(3),臺灣參加PISA測驗結(jié)果

3、(A)2006 科學第四，形成科學議題的能力第七。 (B)2009 科學第十二，形成科學議題的能力第十七名。如何提升學生PISA科學能力研究甚少 (A)鷹架式的網(wǎng)路形成科學議題可以增進國小學生 形成科學議題的能力(陳梅香, 2011)。 (B)直接鷹架式比問答鷹架式之形成科學議題網(wǎng)路課程對國中形成科學議題能力上有較佳的表現(xiàn) (翁曉嵐, 2011)。,對探究的謬誤(Llewellyn, 200

4、2),「動手」活動就是進行探究探究是欠缺組織和凌亂的探究是向?qū)W生提出很多問題在進行探究時，教師必須裝備自己來解答所有學生的提問沒有為探究而設(shè)的評估方法探究是教育的最新“潮流“探究適合高水平學生，不合於較低學習能力的學生,不進行探究教學的原因,勞神費時進度緩慢參考的資料多是程度艱深風險高，沒有保證有好成績需不斷跟進學生的進度學生在學習方面尚未成熟與既有的教學習慣不同難以配合課文的連續(xù)性對探究感到不安昂貴,教師

5、對探究的質(zhì)疑,探究是否過於理想化的方法(即理論多於實際)﹖實行「探究教學」是否可帶出較佳的學習效果﹖教師應作什麼準備以實行探究教學﹖進行探究教學時，教師先要克服什麼障礙﹖教師實行探究教學時，要面對什麼困境﹖,教師所認知的探究教學為何？,,教師所認知的探究教學,探究教學即為實驗教學。探究教學即按照實驗課本內(nèi)容與步驟進行的食譜式教學。一定要在實驗室進行、是驗證課本內(nèi)容。非常耗時。學生是被動的學習者，依指示照本宣科， 教師

6、是知識的主導者，提供器材，實驗技 巧以及相關(guān)的知識。,科學探究教學與傳統(tǒng)實驗教學的差別,傳統(tǒng)實驗活動 (1)提供科學過程技巧的演練 (2)僅止於實驗室中的活動 (3)教師提供實驗題目 (4)教師提供固定的實驗器材 (5)實驗流程按特定步驟而行 (6)實驗紀錄有一定的格式 (7)實驗結(jié)果驗證課本的理論 (8)實驗結(jié)果驗證課本的理論,科學探究涵義與重要性(1),科學即是探究(science as inqu

7、iry)，科學探究的研究強調(diào)依據(jù)學習者的先前知識與經(jīng)驗，提出可行的問題，並引導學生進行調(diào)查活動以回答問題 。 (National Research Council, NRC, 1996) 學生學習科學不只是學習知識而已，同時也應學習過程或方法。 Dewey(1910)應鼓勵學生藉著一些探究科學的活動來發(fā)展直觀(intuitive)和分析(analytic)的技巧。 Bruner(1960),科學探究涵義

8、與重要性(2),「科學探究」是一種發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的循環(huán)過程，而非僅是提出假說、進行實驗驗證、形成結(jié)論而已。 洪振芳、賴羿蓉（1997）學生在進行探究活動時，過程技巧方面著重於培養(yǎng)學生觀察、推理、結(jié)論等技巧，表示在探究的過程中學生能運用認知思考策略主動建構(gòu)知識。 Lederman(2000)學生在探究活動中會基於自己的先備知識提出的探究問題，採用多元的管道收集資料，發(fā)揮其創(chuàng)造力、問題解決能力以及展現(xiàn)其對資料與數(shù)據(jù)的理解

9、。 (Bybee et al.,2006),期盼學生在科學探究上達成(1),A.具體從事科學探究的必要能力6-8年級 1.有能力找出探究的問題 2.有設(shè)計與執(zhí)行科學的探究活動 3.能利用合宜的工具以及技術(shù)來收集、分析以 及詮釋資料 4.能使用所收集到的證據(jù)來描述、解釋、預測 和建立模型 5.能利用邏輯思考與批判思考將證據(jù)與解釋連結(jié),期盼學生在科學探究上達成(2),9-12年級 1.學生能確

10、認探究問題以及具備科學概念以便引 導科學探究的進行。 2.學生能設(shè)計與執(zhí)行科學探究 3.學生能利用科技和數(shù)學來提升其探究和溝通。 4.學生能利用邏輯與實驗證據(jù)來形成和修改其科 學的解釋和科學模型。 5.學生能確認和分析替代性的解釋和模型。 6.學生能溝通或提出其科學論證的立場。,期盼學生在科學探究上達成(3),B.瞭解科學探究的真意6-8年級 1.不同的問題應採用不同的探究方式 2.現(xiàn)今的科學知識與理解主

11、導科學探究 的方向 3.數(shù)學在科學探究過程中扮演重要角色 4.在探究上使用科技有助於科學探究的 精確度,科學探究中學生的學習面貌,探究活動中學生會採用多元的管道收集資料，發(fā)揮其創(chuàng)造力、問題解決能力以及展現(xiàn)其對資料與數(shù)據(jù)的理解。學生在探究的活動中能運用認知思考策略。學生學會主動建構(gòu)知識。學生運用社會磋商的方式使其發(fā)現(xiàn)被公眾認可。學生操練各種高階思考能力 觀察、推理、反省、分析、批判、歸納、創(chuàng) 造,

12、科學探究的實施方式,活動場域不限制在實驗室研究題目可由學生發(fā)覺或教師提供探究流程與記錄過程具彈性與創(chuàng)意探究的結(jié)論乃創(chuàng)造新知識,探究教學,AAAS（1993)、NRC（1996, 2000）以及我國九年一貫課程總綱（教育部, 2000）均強調(diào)在進行課程設(shè)計或是教學時，應包含以探究為主的教學策略。九年一貫「自然與生活科技學習領(lǐng)域」課程綱要的『分段能力指標』更明確揭示「經(jīng)由科學性的探究活動，自然科學的學習使學生獲得相關(guān)的知識與技能」。

13、,探究教學基本特色,以「探究」進行教學有下列五個基本特色(NRC,2000)： (1)學習者被科學性的問題吸引 (2)學習者提出證據(jù)回應問題 (3)學習者從證據(jù)中系統(tǒng)化的闡述出解釋 (4)學習者將解釋和科學知識之間做連結(jié) (5)學習者透過溝通來判斷證明他們所提 出的解釋。,探究教學方式(1),Karplus和Their (1967)提出可以循環(huán)進行(Science Curriculum Imp

14、rovement Study [SCIS])三個教學階段：探索、概念引介與概念運用的學習環(huán)。Lawson、Abraham與Renner (1989)則提出探索、名詞引介、概念應用的三階段學習環(huán)。Bybee和Landes (1988)提出具有建構(gòu)主義特性的5E學習環(huán)教學模式。,探究教學方式(2),Colbrun（2000）以探究為基礎(chǔ)的教學，將科學探究活動分成四類：(1)食譜式探究(Recipes inquiry)：教師提供實驗的問

15、題、器材、步驟及結(jié)果(2)結(jié)構(gòu)式探究(Structured inquiry)：教師提供實驗的問題、器材及步驟，但不提供實驗結(jié)果(3)引導式探究(guided inquiry)：教師提供實驗的問題與器材，學生需自行設(shè)計實驗找出實驗結(jié)果(4)開放式探究(open inquiry)：教師不提供實驗的問題、器材、步驟及結(jié)果，學生需自行提出問題，進行探究出實驗結(jié)果。,探究教學方式(3),課室中進行探究教學法(Inquiry Teaching

16、 Method)可分為下列幾種：(1)發(fā)現(xiàn)式探究(Inquiry by Discovery)：以個體本身觀察和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，概念不經(jīng)由教師介紹而得，而是由學習者自己本身建構(gòu)(2)理性式探究(Rational Inquiry)：以教師講述、師生共同討論、學生運用推理方法，進行發(fā)展促使學生概念的形成(3)實驗式探究(Inquiry by Experimentation)：在實驗過程中學習，學生自行發(fā)現(xiàn)問題、找出變因、形成假設(shè)、實驗設(shè)計、

17、執(zhí)行實驗以驗證假設(shè)。,探究教學的實施方式(1),教師可由學生於課後自行找題目，或設(shè)計探究方式節(jié)省時間在課堂上教師盡量進行必要的解說、討論與磋商在探究的歷程中不斷的鼓勵學生進行寫作、反思與評論。,探究教學的實施方式(2),學生獲得資料的來源並不僅限於做實驗後所收集的數(shù)據(jù)，亦可透過其他的來源（如圖書館、網(wǎng)路等）獲得。教學方式可同時包含歸納（inductive）與演繹（deductive）的方式（Lott, 1983），藉此學生方能將整

18、個科學學習的經(jīng)驗視為一個知識建構(gòu)與應用的歷程。培養(yǎng)學生形成科學議題能力的教學，是一種開放式的探究教學，也是一種實驗式的探究。,探究教學過程引導方式(1),Lott（1983）提出兩種探究教學的引導方式 (1)歸納（inductive）為導向的教學方式 學生從所獲得的經(jīng)驗以及證據(jù)形成結(jié)論。 (2)演繹（deductive）為導向的教學方式 學生將形成的結(jié)論運用與解釋到其它的事 件上。雖然演繹比以歸納為

19、主的教學更具結(jié)構(gòu)性，但是歸納則比演繹為主的教學更具有探究的成分。,探究教學過程引導方式(2),問問題（提出刺激反省思考與探究式的問題）設(shè)計探究計畫進行探究活動教導或演練各種科學過程技巧 提問、觀察、資料分類、形成假設(shè)、溝通、處理實驗等收集與分析資料 形成重要論述,探究教學活動中教師的角色,師生共同進行 概念的追蹤、陳述問題、策劃方法回答問 題、收集資料、分析呈現(xiàn)與組織資料、檢 驗資料的可信度。教師的角

20、色 引導、聚焦、挑戰(zhàn)、鼓勵學生參與學習的 任務，扮演學生的同伴。 ~教師非知識的權(quán)威者~,科學探究 (scientific investigation) 的主要步驟及重要技巧,產(chǎn)生意念認清問題擬定假設(shè)設(shè)計實驗以測試假設(shè)進行實驗及收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)推理及得出結(jié)論最後公佈結(jié)果,實施探究式教學考量要素,Lawson(1995)強調(diào)欲在課室中實施探究式教學，需要考量三個決定性的要素： (1)教師必須瞭

21、解科學探究的本質(zhì) (2)教師必須對特定學科的結(jié)構(gòu)有足夠的瞭 解 (3)教師必須熟練探究式教學的策略,[5E探究教學模式],Trowbridge與Bybee（1990）提出以探究為基礎(chǔ)的5E教學模式參與（engagement）探索（exploration）解釋（explanation）精緻化（elaboration）評量（evaluation）,巢狀探究教學模式(蔡執(zhí)仲、段曉林、蔡執(zhí)仲、段曉林、靳知勤),教

22、師分析本單元的重要概念與學生可能有的迷思概念在教學中利用講述、發(fā)問解答學生的迷思概念。將課本中既有的實驗活動修改為引導式探究教學活動，透過此活動教導學生探究技能。學生進行探究活動後，敎師綜合出各組的結(jié)果進行討論，形成下一個探究的議題。第二個探究的議題由學生透過生活中的事件進行探索，在此過程中敎師會提供學生檢核表，學生依檢核表檢核自己的探究歷程合宜性。綜合討論第二次的探究活動成果。,探究教學面臨的困境(1),使用教科書的慣性評

23、估的難度小組活動的困難教師的新角色學生的新角在職培訓不足家長方面的壓力對公平公正有不同的判斷,探究教學面臨的困境(2),教師方面(1)較難由說教角色轉(zhuǎn)變成策動學生探究的角色 (Hawley & Duffy, 1998)(2)帶動探究需具備的知識(Rossi, 1995)(3)結(jié)合學生的經(jīng)驗和知識與科目的知識 (Rossi, 1995)(4)選取適合學生以深層及有效的方式探討問題的 教室環(huán)

24、境(Rossi, 1995)學生方面(1)較難擺脫傳統(tǒng)教室的學習模式 (Hawley & Duffy, 1998)(2)需適應因彈性教學所引致的不安 (Leppard, 1993),課堂趣味科學實驗分享,趣味科學優(yōu)點,有助於提高學生的思考能力及創(chuàng)造力，學生透過參與科學實驗的過程能夠了解科學的原理知識。(Trollinger，1977)是一種寓教於樂教學方式，同學可從實驗中體會科學原理。(陳惠芬，2000)趣味科學實驗的

25、重點在於製作與「玩」的過程中，對學生所產(chǎn)生的思考行為。(郭騰元， 2000) 「趣味科學活動」融入教學在對課程的態(tài)度、學習動機及學習策略均呈顯著提升。 (楊蕎安， 2006)「趣味科學活動」教學對男、女生在科學態(tài)度均向上提昇。(宋秀芬， 2007),選取趣味科學實驗的原則,器材簡單而且隨手可得。實驗要有趣而且讓學生感到好奇。 實驗原理要與教學單元相關(guān)。 老師的語言要生動活潑。 鼓勵學生發(fā)表看法。鼓勵學生自行設(shè)計有趣實驗。

26、鼓勵學生在班上發(fā)表。,範例,密度單元 (1)1＋1不等於2 (2)燒不掉的鈔票(可加入食鹽) 溶解度 (1)硝酸鉀紙上火龍聲音 (1)吸管發(fā)聲 (2)竹蟬,範例,光 (1)針孔相機 (2)萬花筒 (3)簡易凸透鏡呈像 (4)玻璃紙與色紙熱量 (1)複棒加熱 (2)金屬棒傳導 (3)黑白輻射 (4)面紙盒熱對流 (5)晴雨畫(

27、硫酸銅與氯化亞鈷),範例,摩擦力 (1)木塊與免洗筷探討影響摩擦力因素 (2)數(shù)個正方形木塊探討接觸面積對摩 擦力影響大氣壓力 (1)大小試管 (2)寶特瓶手套 (3)玻璃瓶與氣球 (4)注射筒與棉花糖 (4)膠卷盒與注射筒,範例,力矩 (1)長方形木塊、圖釘與彈簧秤 (2)小小中國桿秤合力與分力 (1)鐵圈、量角器與彈簧秤質(zhì)量守恆