余俊樑老師的Blog: 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。