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科學竟然這樣教?這群老師正在改寫台灣教育史!

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文 / 彭杏珠    
2020-05-06
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科學竟然這樣教?這群老師正在改寫台灣教育史!
圖/師大附中地科老師洪逸文率先開發「探究與實作」課程的教材。
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108新課綱納入科學「探究與實作」課程,這種回歸科學本質的教學讓家長相當期待。同時,全國各地的校園中,正有一群老師默默耕耘,以行動告訴大家:「科學素養」是什麼?怎麼教?

回想一下,以前的老師如何教地質課程?「經岩漿直接冷卻生成者是火成岩,例如花崗岩;經沉積作用生成者為沉積岩,例如砂岩……。」教師在台上講得口沫橫飛,台下的學生早已昏昏欲睡。

七年前,師大附中地球科學老師洪逸文開啟創新教學,帶同學到台北金山海邊觀察不同色澤的岩壁,以及侵蝕不一的現象。連續對學生提問:為什麼同一地點出現不同顏色的岩層?成分與形成方式、侵蝕速度又有何不同?

同學一時無法適應「老師與學生角色對調」的教學方式,直到洪逸文不斷引導後,開始有人回答,可能是裡面的有機質讓顏色變深,應該是沉積岩吧!另一位則說,深色是金屬離子所造成,可能是火成岩。

儘管同學陸續拋出答案,他卻不急著說出「標準」答案,建議學生再去觀察周遭岩石與景物,蒐集各種跡證後,挑戰彼此的答案,提出更好主張。

這種回歸科學本質的教學,正是去年被納入108新課綱,蘊含「科學素養」的「探究與實作」課程。洪逸文說,科學能力並非自稱的「名師」灌輸給學生的「背誦公式、解題寶典」。而是訓練學生發現問題、形成問題與解決問題的能力;再運用資訊科技將答案告訴同學,藉由他人的質疑、詰問,培養論證能力。

過去幾年來,洪逸文接到新的班級時,發現有一半以上同學無法接受、甚至排斥論證式的教學。他們認為看參考書、上補習班比上課更能拿到高分,不想聽也不太想參與。「學生所見到的知識,不僅零碎且很難遷移、應用,就像泡在福馬林中的知識死屍,更遑論了解知識的原貌,」他說出觀察心得。

師大附中的學生在洪逸文帶領下,進行地科實驗。圖/師大附中的學生在洪逸文帶領下,進行地科實驗。

東華附小周裕欽推動科學教育,成果豐碩

儘管學生對論證式教學接受度不高,但科學素養早被視為人才重要的核心能力,校園陸續有老師投入教學行列。

想讓科學素養變成像刷牙洗臉一樣的習慣,從小扎根,效益最明顯。20年前,在花蓮明恥國小教書的周裕欽就與同為老師的太太廖品蘭,自備教材上「科學專題」的課,引導學生觀察、思考、收集證據,進而找到答案。

19年前,周裕欽夫妻倆調到東華大學附設實驗小學,開始推動「自由研究」的課程,由學生自選題目,有人想研究如何跑步才能跑得更快?甚至有孩子想研究父親的脾氣,試圖找到爸爸發脾氣的原因與解決方法?

談起教學成果,現任東華附小輔導主任的周裕欽藏不住一臉笑容。時有家長感謝他指導孩子具備獨立思考能力,對升學、就業助益甚大。印象最深刻的是,多年前帶過一位喜歡打架、易爆衝的孩子,下課鐘聲一響,馬上跳起來,撞開大門跑出去。有一天,學生主動想研究「學游泳」的題目,並立下「成為游泳校隊或教練」的目標。

周裕欽引導這位學生思考,為何想學游泳?想學哪一式?每種游泳方式都要分析出三種優缺點,找到最合適答案。雖然學生日後並未達到目標,現在的收入卻遠遠超越老師。

新課綱的「科學素養」特別強調合作精神。第45屆國小科展時,他帶領的小組,主動發想將「菱角」製作成樂器,過程卻困難重重,未料突破瓶頸、幫團隊拿下物理組冠軍的,並非學業成績優異的同學。探究過程中,同學們不斷尋求解決方式,發現彼此優缺點,也深切體認合作的重要性。

目前東華附小共有八位老師投入科學教育行列,大家的辛勤耕耘,也換來果實累累。東華附小曾兩次創下連續三年獲得全國科展國小組冠軍的紀錄。

東華附小輔導主任周裕欽引導帶生思考與探究。圖/東華附小輔導主任周裕欽引導帶生思考與探究。

惠文國、高中老師灑下科學教育種子

場景切換到國、高中校園。儘管老師面臨升學壓力及授課時數不足、教材匱乏、課程不連貫等困境,但台中惠文高中仍有一群志同道合的老師,憑藉自身力量,灑下科學教育的種子。

七年前,惠文國中部自然科老師陳蒨芳發現資優班孩子缺乏科學素養與媒體識讀能力,開始引導學生思考。三年前,國中部數學老師陳韋帆集結陳倩芳與高中部地科老師吳秉勳、資訊老師林慧香,國中部地科老師楊盈盈、生物老師郭柏宇,搭配教育部的「行動學習」計畫,運用科技載具創新教學。

惠文是全國極少有天文台的學校,過去曾開過「天文導覽」的彈性課程,這群老師將課程轉為研究校園的環境監測,指導學生用感測器偵測環境改變對生活帶來的傷害,例如光害、PM2.5,並找出解決方案。

當學生蒐集完數據,需要用到統計時,陳韋帆就負責指導解讀數據、製作各種圖表,吳秉勳則幫忙研究用哪一種感測器最合適,而光害、PM2.5涉及的環境、汙染等議題,則是其他老師的專長。

他們常犧牲午休時間備課,有人飯沒吃完,就得趕下一堂課;還要利用休假日寫企劃案,申請計畫以支持創新教學;即便一堂課僅有一人能領鐘點費,其餘老師仍熱情協作,在台下指導學生做實驗。

惠文高中的老師們犧牲午休時間一起備課。圖/惠文高中的老師們犧牲午休時間一起備課。

孩子在老師指導下,從聽不懂、排斥科學,到慢慢理解什麼是科學,知道不能空口說白話,必須提出文獻或數據,並找到解決問題的方法。例如看到「喝牛奶會致癌」的新聞,學生會停下來反問:為何很多人從小喝牛奶到大都沒事?致癌的證據是什麼?

當老師看到同學的改變時,欣喜之情溢於言表。陳蒨芳說,教了十幾年書,不用備課就能輕鬆教學,「但我不想成為一名教書匠,如果能給學生新的體驗,何樂而不為?」

師大附中洪逸文率先投入探究與實作課程

去年,新課綱規定高中要推出「探究與實作」的必修課程,有經驗的老師如鳳毛麟角,洪逸文是較早投入的老師之一,因此被教育部國教署指派為「北區探究與實作推動中心」執行祕書。

2009年,當他調到母校師大附中教書時,就自行研發教材,以培養孩子更深層的能力。2011年申請到科技部的「高瞻計畫」後,他與一些老師投入科學教育,五年內舉辦多場工作坊,累計有上百人參與,並逐步建立起系統化論證教學。

他回想2013年率先帶高一生到金山考察地質的經驗說,不少學生無法適應,甚至質疑考試又不會考,豈知學期結束後,有意外收穫。甲同學說,每次寫「從資料、論證、支持、反駁到形成主張」的論證架構,都要想很久才能寫出來,但寫完後很有成就感,思路愈來愈清楚;乙同學則說,課程很有趣,可能你自信滿滿走上台,主張的盲點卻被人批評到一無是處,就會激發思考,知悉哪個想法是錯的,並加以改正。

丙同學說,我覺得論證很難,沒有快速就學起來的辦法,且論據和支持很難分清界線,沒有什麼吸引我的。不過逐漸踏上軌道後,覺得自己與人論證的能力水平又提升一級。這個學生從排斥到發現自己進步了,是洪逸文最有成就的個案。

科學教育:做了就會有希望

去年,師大附中將「問題解決能力的養成」當成校訂必修課程,一群老師在課程中採用CER論證模式,教學生提出自己的主張(Claim),尋找證據(Evidence),並據此論述(Reasoning),以培養出科學能力。

地球科學老師王靖華率先將論證、媒體素養同時融入課程。學期結束後,她看完所有心得報告,發現只要願意教導,孩子就會改變。

師大附中 地科老師王靖華引導學生提出主張、蒐證與論述。圖/師大附中 地科老師王靖華引導學生提出主張、蒐證與論述。

有一位學生說,這是充滿趣味與挑戰的作業。許多題目看似簡單,仔細挖掘都能發現還有許多等著被理解和檢驗的內容,深入思考別有一方天地。在追尋答案的過程中,他常遇到許多困難,像貧瘠的相關資料,甚至在不同網站,找到相悖的內容,讓他感到乏力,然而換一個理解方式切入後,又能得到截然不同的收穫,過程非常有趣。

雖然科學素養教育在國小、國中、高中校園已出現初步成果,但離目標仍有一大段距離。洪逸文坦承,連學風自由的附中也僅有少數學生具備科學素養。「不過,只要大家持續播種,做了就會有希望,」他寄希望於未來。

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