從領綱研修理念談自然科學探究與實作課程設計

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2017-12-08
學習歷程 高中大學共創雙贏
2017-12-08

從領綱研修理念談自然科學探究與實作課程設計

圖/楊茂樹(壺穴)、方文宗(光實驗) 文/黃茂在(國家教育研究院副研究員)

第23期 2019-05-10

每一位公民的必修學分:

當科學與科技發展已深入到每個人的生活,甚至影響到個人生活的態度或生存的價值上時,科學的學習(即科學教育)就攸關國民幸福生活的大事。當核電廠存廢、法院審判改由人民投票來決定時,也同時指出科學帶給每個人的意義和價值隨著改變。 科學素養內涵的發展趨勢,隱含著科學教育不單是培養科學家,更是每一位公民必備的學習。就公民科學素養而言,其關注的是生活問題或社會科學議題所指涉的相關內容,也就新聞媒體經常出現的主題,如食品安全、能源政策、空氣品質、基改食品等議題。

科學素養即探究與實作:

呼應課程總綱素養導向課程理念,自然科學領域提出四項核心課程設計與實踐之關鍵設計概念;分別為探究與實作、主題軸連貫、跨科統整以及撰寫報告之評量。其中探究與實作課程概念最為各界矚目,也是本次課程設計的核心理念。科學素養意指公民如何使用科學,這包含三個重點:用科學作為職業、用科學來解決問題,用科學來做決定。亦即,以素養導向的科學課程,不再只是學習關於科學(learning about science),更重要的是應用科學(using science)及發展科學(developing science)的學習,而探究與實作是培養公民科學素養的關鍵途徑。

探究與實作課程的連貫性:

素養導向的課程教學設計在意的是:營造怎樣的學習情境?學生經歷怎樣的學習經驗?人在與環境的互動中形成經驗,每一次的學習經驗是下一次學習的基礎。既然素養是應用已知與經驗因應生活的挑戰,那麼課程連貫性必然成為素養導向課程重要的理念,而且在每個學習階段、教學單元與活動都須有連結。探究能力是科學素養的核心。探究的模式依學生主導的層次分成驗證、結構式探究、引導式的探究以及開放式探究。這四種模式在各學習階段均屬必要的學習經驗,且有必要做發展進程規劃。另外,探究的能力發展與探究內容是相輔成的發展概念。配合學習內容的複雜度,有以下規劃與設計原則,國小是生活或自然現象探索為主,國中與高中必修階段為主題/議題 (topic inquiry)探究,高中選修為議題/專題探究。

「探究與實作課程」的學習重點分為「探究學習內容」和「實作學習內容」兩部分。「探究學習內容」著重於科學探究歷程,例如發現問題與提出假設、解釋與建模、論證與表達等思考智能。而「實作學習內容」為可實際進行操作的科學活動,例如:觀察、測量、調查、資料蒐集與分析等。依探究的主題、實作活動指涉的範疇、以及採用的教學法不同,培養的探究與實作能力不同,例如上一段所描探究教學模式。再者「探究與實作課程」是廣義的課程概念,不是狹義的單指一個主題探究活動。從國小豐富學生探索體驗之主體經驗,國中1/3的探究與實作課程,普通高級中學設立「自然科學探究與實作」必修領域課程4學分,作為階段性綜整與活用國中小之科學知識語技能的學習。

彈性的課程設計,落實培養探究與實作能力:

素養導向課程蘊含「知識結構化」的課程設計概念的鬆動。但是,這不意謂著 科學概念知識不重要,而是將課程設計重點置於科學知識的活用與善用。 普通高級中學「自然科學探究與實作課程」研修歷程提出一個原則:本課程不承載原有學科分科內容之教學進度,這個原則除了宣示本課程的目標在於培養學生的探究與實作能力以外,更重要的乃是保留給教師更大的課程自主彈性,由教師依學生的學習發展程度與學習進路,彈性調整選擇主題。亦即本課程著重於真實情境的探究學習,活用科學的已知與經驗,這也指出「跨科」的學習是依主題特性自然發生,而且探究與實作課程也不會是學科講述教學後延伸的食譜式驗證實驗,它是依主題/議題特性,在真實情境下的探究與體驗學習,可以是實驗、實作、戶外調查等多元方式。

課程研發才是關鍵:

本課程實施有三項指導原則:(1)課程設計與發展。(2)以問題(議題)導向引導探究,培養提問的能力。(3)教材宜有確實的參考資料。課程設計發展需有完整四學分的課程架構與設計理念,並應兼顧多元知能、適性揚才來選擇或設計教材、教法、和評量。探究能力是自然科學要培養的基本能力,而培養探究能力最好的學習進路之一就是做中學。 回顧臺灣中小學科學教育課程改革, 從 1970 年代「知識本位」演替至十二年國教「素養導向」的課程理念。科學素養導向的課程實踐,意指建立一種「探究學習文化」的教育工程,這個工程需要在每個活動、每個單元和每個學習階段,都有一致性(alignment)和同調性(coherent) 的學習經驗,然而長期升學制度,著重知識概念的考試方式,使得素養為導向的課程必然面臨挑戰,尤其對高中更是嶄新的課程經驗。本次課程在高中設立必修四學分課程,除了希望能導引科學學習多元模式以外,也希冀藉由高中探究與實作課程的設立,影響國中小科學教育,建立科學探究學習文化,並提升科學教師課程發展之專業知能,也唯有如此,素養導向的科學課程才有實踐的可能。