第二學習階段符合問題解決與思考智能的提問範例

 沙崙科學人教師專業學習社群

新北自然科學輔導團

本文摘自新北市混齡教材資源手冊自然科學領域部分（編輯中）

108課綱下自然科學領綱將「探究能力」視為自然科學學習的重要內涵，而探究能力又區分為「問題解決」與「思考智能」這兩個面向，它們也是教師進行探究教學、學生進行學習遷移的重要基石。雖說領綱對於「問題解決」與「思考智能」多有描述，但教師常無法察覺自己的提問是否精準含攝這兩個面向。沙崙科學人與新北自然科學輔導團特別將「問題解決」與「思考智能」的提問範例編纂成下表，提供教師可以參考使用。

國立台灣藝術大學國小職前教師自然科學領域_11102_教學方法與教案撰寫探討8_什麼是學習共同體？_第三次詮釋

 20230523

同學好，本週作業如下：

一、請以小組為單位進行微試教教案的編寫，於05/27（六）23：59前

（一）使用google雲端/04學生為中心素養導向科學探究教案 資料夾中的06符合科學探究的教案撰寫空白表-new。

（二）參考「符合問題解決與思考智能的提問與教案範例」

（三）符合學習共同體的理念：

（1）教師的課堂三任務：聆聽、串連、返回。

（2）在課堂中讓學生透過協同學習、可視化、與自己、夥伴、世界對話。

（3）挑戰題應設計在ZPD的上緣，高成就學生不太會、低成就學生有機會成功的題目。這個上緣的題目請先和我討論過再撰寫。

（四）寫一節詳案即可（微試教當節）

完成後，上傳PDF格式作業至google雲端/04學生為中心素養導向科學探究教案 資料夾中，檔案名稱為：「第○組學習共同體下具素養導向的科學探究教案設計」。

二、下週05/29（一）課程為「微試教+觀課實作」，請依底下安排進行。觀課者：需用反思性實踐的觀課理念及google雲端/04學生為中心素養導向科學探究教案  資料夾中的反思性實踐的觀課表進行記錄，表格請事先影印或直接用平板匯入使用。

1. 第一節

1. 微試教：第三組「水溶液的性質」（組員上台輪流試教相同時間，合計40分鐘。）

2. 學習者：第二組、第四組

3. 觀課者：第一組

2. 第二節

1. 微試教：第二組「生鏽與防腐」（組員上台輪流試教相同時間，合計40分鐘。）

2. 學習者：第四組、第一組

3. 觀課者：第三組

請班代向師培中心借「攝影機腳架（要有雲台）」、滾軸型延長線；請同學帶筆電或平板、教科書，我們要錄影也會上傳平台提供討論。

國立台灣藝術大學國小職前教師自然科學領域_11102_教學方法與教案撰寫探討7_什麼是學習共同體？_第二次詮釋

 20230516

同學好，本週作業如下：

一、請重複閱讀、咀嚼「學習革命的願景」、「學習共同體：構想與實踐」二本專書，並與自己的課堂或之前的微試教對照，省思自己的課堂，在哪些部分可以融入學習共同體理念。

二、下週仍由我分享

（一）從教到學，學習共同體理念在課堂上的實踐

（二）反思性實踐的觀課方法

請班代向師培中心借「攝影機腳架（要有雲台）」、滾軸型延長線；請同學帶筆電或平板、教科書，我們要錄影也會上傳平台提供討論。

國立台灣藝術大學國小職前教師自然科學領域_11102_教學方法與教案撰寫探討6_什麼是學習共同體？_第一次詮釋

 20230509

同學好，本週作業如下：

一、請以小組為單位，重複閱讀、咀嚼「學習革命的願景」、「學習共同體：構想與實踐」二本專書，以及雲端資料夾/03學習共同體/國內外相關文獻，於05/13（六）晚上11：59前，繳交PDF格式作業至google雲端/03學習共同體/03學習共同體的圖形組織 資料夾中。作業主題為：請用一張圖呈現二本專書的精髓～學習共同體的實踐理念。

二、5/15（一）將進行「學習共同體：構想與實踐」報告，每組各20分鐘

（1）第一節，學習共同體：構想與實踐：第1組、第3組

（2）第二節，由我分享「從教到學，學習共同體理念在課堂上的實踐」

三、兩本書，每個同學都要做到能夠相互參照，才有辦法討論喔。

請班代向師培中心借「攝影機腳架（要有雲台）」、滾軸型延長線；請同學帶筆電或平板、教科書，我們要錄影也會上傳平台提供討論。

國立台灣藝術大學國小職前教師自然科學領域_11102_教學方法與教案撰寫探討5_問題解決與思考智能教學_結構式探究+推理論證第二次詮釋

 20230502

同學好，本週作業如下：

一、請以小組為單位，運用課堂所學（食譜式探究、結構式探究、引導式探究、想像創造+推理論證教學、批判思辨+建立模型），並詳細閱讀「國小自然科學教材教法第4章P65-P98」，以及雲端補充的相關文獻，修改google雲端/02教學方法/引導+批判思辨教學  資料夾中各組教案，另請在教師提問欄位的問句前，加入（問）、（思）的標示，表明它試問題解決問句，還是思考智能問句。上傳的檔案名稱請設定為「第○組日期修正__引導+批判思辨」（例如：第1組0504修正__引導+批判思辨），作業內文請包含組員姓名，各組單元內容仍為：

（1）第一組：廚房中的科學。

（2）第二組：生鏽與防腐。

（3）第三組：水溶液的世界。

（4）第四組：天氣。

二、請於5/7（日）晚上11：59前，第2組、第4組上傳學習革命的願景PPT；第1組、第3組上傳學習共同體：構想與實踐PPT」至google雲端 / 03學習共同體  資料夾中。該PPT內容應符合：

（1）以佐藤學著作內容為主，自己搜尋的其他資料為輔。

（2）是報告不能只是書摘，因此要有摘要、歸類、比較、批判（各國目前實施情形分析、學者及實務工作者對學習共同體的不同意見）等項目，展現精華、關鍵、重點與值得深入探討之處。

（3）全組組員共同上台輪流報告相同時間，合計20分鐘。不延長，時間到一定換人。上傳的內文請包含組員姓名。

三、5/8（一）將進行「學習革命的願景」報告，每組各20分鐘

（1）第一節，學習革命的願景：第2組、第4組

（2）第二節，學習共同體：構想與實踐：第1組、第3組

兩本書，每個同學都要讀過，才有辦法討論喔。

請班代向師培中心借「攝影機腳架（要有雲台）」、滾軸型延長線；請同學帶筆電或平板、教科書，我們要錄影也會上傳平台提供討論。

國立台灣藝術大學國小職前教師自然科學領域_11102_教學方法與教案撰寫探討4_問題解決與思考智能教學_引導式探究+批判思辨第一次詮釋

20230425

同學好，本週作業如下：

一、請以小組為單位，運用課堂所學（食譜式探究、結構式探究、引導式探究、想像創造+推理論證教學、批判思辨+建立模型），並詳細閱讀「國小自然科學教材教法第4章P65-P98」，以及雲端補充的相關文獻，再次以雲端「05符合科學探究的教案撰寫空白表-引導+批判思辨」空白表，於04/29（六）晚上11：59前，繳交20分鐘「符合科學探究的教案」PDF檔至google雲端/02教學方法/引導+批判思辨教學  資料夾中。上傳的檔案名稱請設定為「第○組修正__引導+批判思辨」，作業內文請包含組員姓名，各組單元內容仍為：

（1）第一組：廚房中的科學。

（2）第二組：生鏽與防腐。

（3）第三組：水溶液的世界。

（4）第四組：天氣。

二、請第2組請於5/1（一）第一節進行該結構+推理論證簡案教學，需符合：組員合計講述時間少於50%；一個流程用一個提問的方式，上完20分鐘；要有實驗操作；要有小組討論；需要全組組員共同上台輪流教學演示相同時間，合計20分鐘。不延長，時間到一定換人。

三、請於5/6（六）晚上11：59前，每組皆須上傳學習革命的願景、學習共同體：構想與實踐，兩個「學習共同體主題」閱讀報告20分鐘PPT」至google雲端 / 03學習共同體  資料夾中。該PPT內容應符合：

（1）以佐藤學著作內容為主，自己搜尋的其他資料為輔。

（2）是報告不能只是書摘，因此要有摘要、歸類、比較、批判（各國目前實施情形分析、學者及實務工作者對學習共同體的不同意見）等項目，展現精華、關鍵、重點與值得深入探討之處。

（3）全組組員共同上台輪流報告相同時間，合計20分鐘。不延長，時間到一定換人。上傳的內文請包含組員姓名。

四、5/8（一）將進行「學習革命的願景」報告，每組各20分鐘

（1）第一節，學習革命的願景：第2組、第4組

（2）第二節，學習共同體：構想與實踐：第1組、第3組

 請班代向師培中心借「攝影機腳架（要有雲台）」、滾軸型延長線；請同學帶筆電或平板、教科書，我們要錄影也會上傳平台提供討論。

如何撰寫自然科學素養導向教案（五）教學流程與教師提問的撰寫～問題解決能力與思考智能「交互作用」的教案編寫：以康軒版簡單機械單元為例

 余俊樑

新北市板橋區沙崙國民小學

新北市國民教育自然與生活科技領域輔導團

國立臺灣藝術大學師資培育中心

（本文已刊登康軒自然通訊52期P22-P25）

延伸閱讀：

如何撰寫自然科學素養導向教案（一）從理解十二年國教學習表現與學習內容開始

如何撰寫自然科學素養導向教案（二）學習目標的撰寫

如何撰寫自然科學素養導向教案（三）教學流程與教師提問的撰寫～從簡案開始瞭解探究層次的差異

如何撰寫自然科學素養導向教案（四）教學流程與教師提問的撰寫～從探究層次簡案邁向「培養學生問題解決能力與思考智能教案」的編寫

一、前言

        十二年國教實施以來，各縣市政府教育局辦理眾多素養導向教案評選，我在參與評選的過程中發現：很多教師是依據學生的「科學概念學習點」來安排有趣好玩的學習任務，當撰寫完實施過程後，便攤開領綱，將所有「碰得到邊、好像有用到的指標」逐一臚列在學習表現與學習內容欄位中，完成他所認為的素養導向教案。這種教案最常見的錯誤有2個，其一「設計者對於學習目標的誤解」，以為在有限的節數下，也能在一個單元教會學生十多條的學習表現；其二是只考量「問題解決」，沒思考「思考智能」。 

        要如何撰寫符合科學探究的素養導向教案？教育部國民及學前教育署（2018）出版的「素養導向教學設計參考手冊」提到：「素養導向設計重視學生主動學習的角色，教案的敘寫不應只有知識能力的表述」；「學習目標要有學科知能的表述以及學習表現的表述」。因此個人建議先理解十二年國教學習表現與學習內容在說什麼；再去瞭解你的學生目前所處的程度與需求；緊接著挑選合適的學習表現與學習內容來撰寫符合科學探究的素養導向的學習目標，最後再依循學習目標編寫教案。

二、設計科學探究素養導向教案應注意的關鍵

        近代課程，學習目標朝向「以終為始」的概念來進行。對於如何撰寫學習目標，有些專家建議可從學習表現裡尋找學習目標動詞，在學習內容裡挑選學習目標名詞，再將動詞與名詞編寫成一句話即可生成學習目標。陳佩英與愛思課團隊（2017）則認為學習目標的主詞是學生，透過可觀察的動詞，教師可以從受詞檢核學生該學到的學習內容，所以學習目標的敘寫應包含主詞、動詞及受詞。

        另有些專家則建議可採用學習者(Audience)、行為(Behavior or capability)、情境(Conditions)、標準(Degree)等四項ABCD要素來敘寫學習目標(Heinich, Molenda, &Russell,1989)。1、學習者(Audience)：以學習者角度為出發點設計。2、行為(Behavior or capability)：學習者將會學到的行為或技能。3、情境(Conditions)：學習者在什麼條件進行知識、技能或態度的學習 。4、標準(Degree)：學習完畢時, 評量學習成功的標準。

        因應素養導向教學著重情境與脈絡化的學習，個人近年在推廣採用學習者(Audience)、行為(Behavior or capability)、情境(Conditions)、標準(Degree)要素，搭配十二年國民基本教育領域課程綱要核心素養發展手冊第46-47頁的「認知、技能或情意」動詞表來敘寫學習目標。動詞不同，學生的學習層次就隨之不同，學習評量的層次也跟著不同。

        十二年國教自然領域課程綱要將探究能力區分為「問題解決」與「思考智能」兩項，因此這兩個要項便成為培養學生探究能力不可或缺的重要成分內容。學生在進行探究時，需要問題解決與思考智能同時運作、交互運用；在撰寫教案時，當然也應該同時思考這兩個要項。但「問題解決」與「思考智能」這兩個一個外顯、一個內隱，課堂上可以透過「指令、提問」讓學生表現出我們想培養的能力並藉此評量，若要在教案中呈現「問題解決」與「思考智能」的教學流程，則需要關注師生、生生間的思考脈絡。換句話說，我們要將學生如何思考，以及教師如何引導學生思考，用文字呈現在教案中。

        為了讓教師在進行素養導向教案設計時能從以往「僅關注問題解決教學」邁向「問題解決與思考智能教學」，我建議採用底下教案格式。這個教案格式有助於讓教師在撰寫教案過程中不斷檢視學習目標、探究層次、探究型態與思考智能間的對應關係，達成真正符合科學探究的素養導向教案。底下將以康軒版簡單機械單元為例，簡要說明如何撰寫符合科學探究的素養導向教案。（關於科學探究如何精緻的實施；不同程度學生如何進行不同層次的科學探究，可參閱康軒自然通訊第41期P6-P9不一樣的科學探究）

三、以教科書為基礎的科學探究素養導向教案設計

        現有教科書的困境在於全國通用，無法適應所有學生的生活情境與經驗。另外每一個活動驗證一個科學概念的設計，也讓情境不斷抽離，無法達成「素養導向課程設計」的要求。以康軒版六下間單機械單元為例，本單元拆解成槓桿、滑輪與輪軸、動力傳送三部分，各自舉很多實例做說明。但學生在生活中使用的是複合式工具（例如立可帶、腳踏車），若能「從生活情境中想一個問題，盡量用這個問題教會這個單元要教的科學概念（槓桿、滑輪與輪軸、動力傳送），這個問題就會是符合近側發展區上緣的好題目，會讓學生在同一個脈絡裡學習。

主題名稱				簡單機械～槓桿		設計者		余俊樑老師
實施年級				六年級		實施節數		3節
領域/科目				自然科學		實施時間		120分鐘
	學習表現		pc-Ⅲ-2能利用簡單形式的口語、文字、影像（例如：攝影、錄影）、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等，表達探究之過程、發現或成果。				tc-Ⅲ-1 能就所蒐集的數據或資料，進行簡單的記錄與分類，並依據習得的知識，思考資料的正確性及辨別他人資訊與事實的差異。
學習內容	學習目標
INb-Ⅲ-4力可藉由簡單機械傳遞。			各組提供一台腳踏車（情境），讓學生（學習者）能夠使用（素養動詞）口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等（標準）方式描述（素養動詞）腳踏車是由哪些施力工具構成？它是省力工具嗎？（行為）。				學生（學習者）能夠就所蒐集的數據、同學的想法或教師提供的資料（情境），與習得的知識連結（標準），辨別（素養動詞）資料的正確性及辨別（素養動詞）他人資訊與事實的差異（行為）。
本教案之學習目標採用學習者(Audience)、行為(Behavior or capability)、情境(Conditions)、標準(Degree)等四項ABCD要素來敘寫學習目標。
問題解決採取的探究層次			結構式探究				思考智能 採取的教學法		批判思辨教學
1.   因為採取結構式探究，所以教師會直接提供觀察情境，給予題目、提供或暗示計畫。分析發現、討論傳達這兩項將由學生自己進行。 2.  因為採取批判思辨教學，所以將依照提供科學問題情境、產生假設、驗證假設、統整活動四個步驟進行提問。
教學活動設計
學習目標		問題解決採取的探究層次			思考智能採取的教學法		教師提問
各組提供一台腳踏車（情境），讓學生（學習者）能夠使用（素養動詞）口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等（標準）方式描述（素養動詞）腳踏車是由哪些施力工具構成？它是省力工具嗎？（行為）。                                   學生（學習者）能夠就所蒐集的數據、同學的想法或教師提供的資料（情境），與習得的知識連結（標準），辨別（素養動詞）資料的正確性及辨別（素養動詞）他人資訊與事實的差異（行為）。		觀察定題 教師提供觀察情境，並給予題目。 各組提供一台腳踏車供學生操作探究。			提供科學問題情境 教師提供各組一台腳踏車，讓學生能夠進行觀察、動手操作、體驗，隨後提出ZPD上緣的問題。		1.每一組都有一台腳踏車（或youbike），在安全前提下，邊操作邊思考底下問題： 腳踏車是由哪些施力工具構成？它是省力工具嗎？
					產生解釋（假設） 1. 邀請學生將前面的大問題分成數個小問題來探究。學生可能產生很多看法，建議教師加以收斂，例如： （1）腳踏車是由哪些施力工具構成？ （2）什麼是省力？什麼是費力呢？ （3）腳踏車是如何傳送動力？     2. 邀請學生能夠利用教科書（類似文獻），以口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等方式進行小組意見表達，並試著將解釋（假設）呈現在筆記中。 3. 請全班學生以組間方式以口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等方式，彼此分享自己的解釋（假設）。 4. 重複釐清每個人的解釋（假設）		2.為了找出這個問題的可能答案，我們需要將這個大問題先切成小問題來解決。有人願意分享看看嗎？   （1） 你是根據何種理由產生這種想法？ （2） 你是看到什麼產生了這種想法？ （3） 想想看、說說看，○○同學所說的是什麼意思呢？ （4）○○同學和○○同學所說的意思一樣嗎？ 3.教科書P16-25的說明，能給我們什麼幫助？ 4.這個問題可以分成哪些小問題來探究呢？   5.   這些小問題，讓我們依序解決。 6. 腳踏車是由哪些施力工具構成？ （1）這些施力工具在哪裡？指出來（拍起來或畫出來） （2）槓桿、輪軸、齒輪、鍊條在哪裡？ （3）和教科書相對照，腳踏車上的施力工具與教科書P16-25上的定義一樣嗎？ 7.原來大家都已經找到了腳踏車上的施力工具有「槓桿、輪軸、齒輪、鍊條」。那他們是省力工具嗎？讓我們先從槓桿開始研究。 8. 什麼是省力？什麼是費力呢？ （1） 用什麼來定義「力」呢？ （2）省力或費力，要用什麼儀器來測量呢？你是根據何種理由產生這種想法？ （3）說說看，○○同學所說的是什麼意思呢？ （4）○○同學和○○同學所說的意思一樣嗎？ （5）看看同學的表情，你覺得你剛剛的分享，哪個部分是大家比較難理解的地方？ （6）你是根據何種理由產生這種想法？ （7）看看同學的表情，同學是不是沒有觀察到你看到的地方？我們怎麼做也能讓他們觀察到呢？ （8）有需要設計一個實驗來釐清想法嗎？
學生（學習者）能夠就所蒐集的數據、同學的想法或教師提供的資料（情境），與習得的知識連結（標準），辨別（素養動詞）資料的正確性及辨別（素養動詞）他人資訊與事實的差異（行為）。		計畫執行 教師以腳踏車上學生確認的「槓桿」，給予實驗步驟進行探究。			驗證解釋（假設） 1.   邀請學生以小組認養一個腳踏車上的槓桿結構，以教科書P6-10為參考資料，設計實驗，便確認各部件是省力或費力槓桿。       2.   邀請學生參考習作P4-8的內容，設計實驗表格，找出規律後，用口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等方法說出自己的發現。		9. 請小組認養一個腳踏車上的槓桿結構，以教科書P6-10為參考資料，設計實驗，（例如：把手、龍頭、煞車把手、踏板…）為主題，邀請學生參考教科書P6-10設計實驗，以便確認各部件是省力或費力槓桿。 10.想想看，你的部件像教科書哪一頁的槓桿？ 11.如何利用桌上的實驗器材來進行實驗呢？要紀錄什麼？請參考習作P4-8的內容，將實驗設計、表格寫在筆記本上。 12.設計完成後請學生找老師討論。老師可以用底下問句讓學生進行思辨： （1）你的部件支點、施力點、施力臂、抗力點、抗力臂在哪裡呢？ （2）你實驗器材的擺設與想要確認的部件，相對位置一樣嗎？
各組提供一台腳踏車（情境），讓學生（學習者）能夠使用（素養動詞）口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等（標準）方式描述（素養動詞）腳踏車是由哪些施力工具構成？它是省力工具嗎？（行為）。		分析發現 因為是結構式探究，因此從這一步驟起將交由學生進行，教師採用引導，不再提供直接的答案，要求學生找出規律。					13. 讓我們整組一起討論這些表格上的數據，看看有什麼規律。老師可以用底下問句讓學生進行思辨： （1）表格中，哪裡呈現省力或費力的趨勢？ （2）你是看到什麼產生了這種想法？ （3）如果要說這是省力（或費力）槓桿，我們的證據在哪裡？ （4）很多人參考習作用表格來呈現他們的發現，有沒有更好的呈現方式呢？ （5）折線圖該怎麼畫？怎麼利用圖來說明規律呢？
		討論傳達 教師引導學生利用有效的方式傳達他們的探究結果，並鼓勵組間的討論。 教師最後進行槓桿部件的總結，要求學生整理於筆記上，並鼓勵學生繼續探討腳踏車的輪軸部件。			統整活動 1.   邀請學生分享探究成果，並要求以口語、文字、繪圖或實物、科學名詞、數學公式等方法說出自己的發現。 2.   教師總結槓桿部件的學習活動，針對批判思辨過程中的問題，提出建議。 3.   鼓勵學生繼續探討腳踏車的輪軸部件。		14.讓我們全班一起分享大家探究的成果。老師可以用底下問句讓學生進行思辨： （1）你的部件，是省力或費力槓桿？ （2） 哪一組也有類似的結果？ （3） 你們的證據在哪裡？ （4）腳踏車有哪幾種槓桿？他們是省力或費力的槓桿？ 15. 教師示範分享報告的各種樣式，可以用模型進行說明、用數學公式進行列舉證明。 16. 教師總結槓桿部件的學習活動，鼓勵學生繼續探討腳踏車的輪軸部件。

四、 結語

不論是九年一貫課程綱要或十二年國民基本教育課程綱要，都不斷強調「科學探究與實作」的重要，Lawson(1995)也強調欲在課室中實施探究式教學，教師必須瞭解科學探究的本質。但60多年來多數教師誤解學習目標，以為指標愈多愈好；串接過多情境以致情境破碎；或仍以「問題解決四大過程」作為探究教學的主軸，遺忘「思考智能」必須無時無刻與之搭配。本文以康軒版「簡單機械」單元為例，嘗試從一個ZPD上緣的問題開展學習脈絡，撰擬學習目標，再依據問題解決與思考智能交互設計的觀點進行教案的設計，希望能拋磚引玉，讓我們的課堂能符合科學探究的素養導向教學。