中學科學閱讀課程經驗談

1. 高雄市瑞祥高中 莊福泰 中學科學閱讀課程經驗談

2. 如果每個人可以做一點改變，我們就不會有太多無力感如果每個人可以做一點改變，我們就不會有太多無力感

3. 從地球是圓球體談起 講過、聽懂就學會嗎?

5. 一個深沉而簡單的問題

6. 台灣專業教師必須面對的一些重大問題 • 台灣在20年之內的總人口數將降至2000萬以下 • 其中20%是逾60歲的老年人口 • 台灣將極度缺乏高級、藍領、及服務業的人力 • 台灣產業長期以節縮人力作為彌補獲利損失的手段，台灣10年之內缺乏高級人力是因為沒有市場 • 高階文官素質下降—關中 • 教育容不下野性，台灣社會難創新—朱敬一

7. 一個企業界好友的觀點 • 台灣教育教不出教育界要的人才 • 大多數人才進入職場之後重新教育 • 台灣教育對過去以代工為導向的企業還可以，但如今企業須轉型為創新導向卻無人才，幾乎已經全面潰敗 • 台灣企業開始轉型以服務業為主，但沒有實質生產對國家不是長遠之計

8. 看一段影片 肯尼羅賓森 (Ken Robinson): 如何逃出教育的死亡谷

9. 三個教育須考量的基本法則 1 2 3 每一個學生天生都不相同性質迥異 好奇心是孩子學習最大的動機 喚醒孩子的創造力 該給孩子甚麼樣的課程

10. 科學閱讀課程的開設--只是盡我們個人的微小力量科學閱讀課程的開設--只是盡我們個人的微小力量

11. 原始構想架構 教師專業發展社群 科學閱讀課程 科學研究社團 行政團隊支援

12. 教師專業發展社群: • 由本校自然科、英文科等課程相關老師組成。 • 負責整體課程設計、授課、活動指導、學習評量、回饋反思、課程改進。 • 透過定期聚會辦理教學討論、專題講座。

13. 科學閱讀課程: • 教學目標:透過科學文本閱讀建立學生收集資訊、整理資料、了解科學邏輯、培養科學解釋及推理能力，進而能對專題進行寫作。 • 教學策略:中英文科學文本閱讀、關鍵字選擇、科學邏輯分析、心智圖製作、專題寫作與討論，以學生為學習中心之教學。 • 評量方式:學生作業、上台報告、專題報告、同儕互評

14. 科學研究社團: • 教學目標:透過實際實驗操作了解科學變因控制、探究過程、研究設計、測量方法、資料分析和科學推論的過程。 • 教學策略:提供實際操作的實驗課程，由學生自行設計實驗過程以解決問題，以問題為導向之教學 • 評量方式:實驗記錄、討論紀錄、同儕互評

15. 目前執行 • 科學閱讀 • 有效閱讀引導課程 • 資訊搜尋與理解課程 • 科學解釋與推理課程 • 科學社團: • 水晶寶寶:觀察與提出問題 • 水晶寶寶:設計實驗與解決問題 • 膠體磁鐵的設計 • 水火箭改良 ……………………………………..

19. 科學閱讀的素養階層

20. 從認知策略開始構想 理論如何轉換成為實際，可以在教學現場運作並讓孩子感受

21. 控制歷程 長期記憶 儲存歷程 提取歷程 工作記憶 選擇性知覺歷程 反應組織 即時記憶 注意力 學習動機 興趣、重要性 遺失 接受器 反應器

22. 知識之網絡結構 彈簧 一圈一圈的 伸長量和力有關 床 可以測量力 會跳動 虎克定律 睡覺 青蛙 稻田 虎克船長

23. 1.如何讓記憶有效(千萬不要想成背誦)2.和舊經驗與先備知識的連結很重要3.要有系統性的架構與理解4.能進行有邏輯的推理1.如何讓記憶有效(千萬不要想成背誦)2.和舊經驗與先備知識的連結很重要3.要有系統性的架構與理解4.能進行有邏輯的推理 悟 要採取哪些可以在課堂執行的策略?

24. 課堂中的實踐 • 筆記 • 回想:和舊有的知識網絡作連結,小型總結後設認知(對自我學習的監控能力) • 發問:促進腦部思考運作 • 討論和幫同學解題:促進深度思考運作 • 共同學習:組成學習團隊群體之間有一種共享的意圖(shared intention) • 心智圖:作為評量與整理

25. 筆記的認知理論 • 課堂筆記 • 提升對老師講解的注意力 • 用自己的字詞把老師的話寫下來,以文字轉換語言 • 手+既有認知體系+認知運作體驗認知(embodied cognition)主動學習的歷程 • 整理筆記 • 擴大學習內容與深度 • 用自己的話整理:老師+書本+自己的既有認知體系 • 聯動長期記憶 • 系統化與組織化:未來有效的提取

26. 閱讀過程 • 大量閱讀是促進認知發展的有效策略

27. 心智圖 • 源自於英國東尼‧博贊(Tony Buzan)的創意發想法 • 目前常用的軟體free mind和X-mind

29. 運用認知策略閱讀的舉例

30. 建立閱讀目標 • 先看標題 • 推想文章的主題是甚麼？ • 建立閱讀的目標，以便閱讀過程中監控我是不是讀到了我想的主題 • 後面閱讀文章內文時，若遇到和預想主題相關時往往能夠引發注意力 • 如果預想主題有出入—更能引發閱讀的動機，到底葫蘆裡試賣甚麼藥啊？ • 和舊經驗結合，回想自己對該主題的理解

31. 雜食的寵物：適應澱粉類飲食，可能是狗與貓馴化的關鍵。雜食的寵物：適應澱粉類飲食，可能是狗與貓馴化的關鍵。 對於狗是如何成為人類最好的朋友，科學家有兩派理 論。其中一派認為，人類捕獲幼狼並因為牠們能狩獵及 守衛而馴服牠們。另一派比較主流的說法認為，大約一 萬年前，中東地區發展出農業，人類隨之聚居下來，因 而幫那些夠大膽的動物創造了撿廚餘為食的機會，狼因 此開始自行馴化。一項發表在1月23日線上版《自然》 的新研究結果，支持了後者的觀點，並深入觀察狗的祖 先如何能利用這種新的資源。

32. 瑞典烏普沙拉大學的阿克塞爾松（Erik Axelsson）和 同事分析了12頭狼及60隻來自14個不同品種狗的DNA， 以尋找在馴化的天擇壓力下所演化出來的狗基因組區域。 有趣的是，與澱粉代謝有關的基因也在其中，其他還包 括可能導致行為改變的基因，例如降低攻擊性及增進社 會認知能力。研究發現，狗的馴化過程中，天擇在與澱 粉消化三個階段有關的基因上起了作用，促進一些突變， 使得以肉類為主的飲食習慣更容易變成以澱粉為主。

33. 過往研究顯示，貓也可能是因為吃了人類的廚餘而自 行馴化。雖然家貓代謝碳水化合物（包括澱粉）能力很 有限，但牠們的腸道比野貓還長，美國國家衛生研究院 遺傳學家德里斯科（Carlos Driscoll）表示，大概是因為 牠們在垃圾堆裡撿到的食物品質較差，不像在野外都是 全肉飲食，因此較長的腸道有助於消化這些食物。換句 話說，乞討殘餚剩飯是狗與貓由來已久的傳統。 (撰文：Kate Wong/ 翻譯：林慧珍)

34. 實例：建立閱讀目標 • 主標題：雜食的寵物 • 副標題：適應澱粉類飲食，可能是狗與貓馴化的關鍵 • 寵物都是雜食性？草食性？肉食性？ • 回想一下：我所知道的狗和貓現在都吃甚麼？ • 標題暗示1：狗貓以前和現在吃的不一樣？ • 標題暗示2：“適應澱粉類飲食可能是馴化的關鍵”，所以此文章會比較&探討狗貓馴化的各種可能原因？

35. 舊經驗提取與聯結 • 可在文章標題，亦可在閱讀中隨時提取舊經驗，並進行聯結 • “大約一萬年前，中東地區發展出農業，人類隨之聚居下來，因而幫那些夠大膽的動物創造了撿廚餘為食的機會，狼因此開始自行馴化。” 新石器時代、（舊）石器時代人類的食物多從狩獵而得，狼的速度與兇猛可協助人類畜牧 • 天擇達爾文、物競天擇、適者生存

36. 解碼和字義理解 • 遇到專有名詞或是不熟悉的名詞請畫線(預備回頭容易查詢) • 嘗試從上下文的義意中去理解不熟悉的內容 “天擇在與澱粉消化三個階段有關的基因上起了作用，促進 一些突變，使得以肉類為主的飲食習慣更容易變成以澱粉為 主。” • 不太了解澱粉消化指的是甚麼，畫線以備後面閱讀到時可以快速找到 • 根據第一段，人類生活從畜牧轉變成農業聚居社會，動物也有撿廚餘的機會，故原本僅以狩獵肉類為主的狼群，發展出可消化澱粉的基因

37. 語境脈絡 • 試著從上下文去理解文義 “雖然家貓代謝碳水化合物（包括澱粉）能力很有限，但牠 們的腸道比野貓還長，……，大概是因為牠們在垃圾堆裡撿 到的食物品質較差，不像在野外都是全肉飲食，因此較長的 腸道有助於消化這些食物。” • 配合剛剛提到的澱粉消化，我們知道這些天生基因就是肉食的動物，漸漸發展出較長的腸道，可能是為了活下去，必須在有限的食物上(澱粉類)多吸收營養？又或許澱粉本身就比較難消化(文章資訊不足)？

38. 回溯與摘要 每一個句號處可以暫停，回想這段文字在說甚麼？有助於整理和記憶。 每一段結束，請用筆寫下這一段落的重點，用你認為最精簡的話，最好只要一句話最多不超過三句，經過整理後會使前後文的理解更容易，記憶也會持久。 某些段落中會出現很重要的一句話，這句話我們可以稱為關鍵語句(key sentence)，一定要標示出來，可以畫線然後打個星號，或是用螢光筆標註，每個人可以有自己的習慣。 做摘要時要常常回想這篇文章的主題，有助於建立整體的概念架構。

39. 理解歷程監控 閱讀到某些段落，發現和前面某些段落相關，且有助於釐清前面不解的問題時，請回頭看並嘗試理解和摘要。

40. 推論理解與修正補強 整篇文章閱讀完後，是否已經可以理解文章所要說明的主要論點？如果可以，其實不一定要理會部分無法理解的說明。 如果還無法掌握文章主要論點，可以回頭看看那些無法理解的地方，並深入思考、嘗試推論，若仍然無法理解，則需搜尋相關的資料，或是詢問他人尋求協助。 理解文章的過程是讀者靠用已知的知識來串聯，文章中一字一句的資訊。作者有責任要讓讀者看懂文章，但讀者的責任就是解碼作者用文字堆疊出的訊息。

41. 詳細論述 閱讀完全文後，可以嘗試把文章的主要論點用自己的話寫下來，猶如寫心得一樣。 心得最好有忠於原文觀點的重點摘要和自己消化後的想法、批評。 詳細論述是一個將閱讀所得轉化為自己知識體系的過程，經過這樣的論述，作者的觀點會融入到自己的認知結構中。 詳細論述也可以透過討論、報告的形式來達成。

42. 概念整合與組織 試著把整篇文章用概念圖或心智圖組織起來 這個工作可以一開始閱讀時就準備了，將每一段的重要名詞以關係語詞連結起來，在閱讀的過程中可以進行修正，一方面有助於閱讀理解，一方面可以掌握文章的全面結構。

43. 實際課堂操作的建議 從熟悉的文章開始(使用課文也可以) 先給一小段試試看 想辦法讓學生體會到即時的效果(課堂中先試試看“回想”) 多鼓勵 太專業的用語就不要出現

44. 正式科學文章的主要架構 • 研究目的:要解決甚麼問題 • 理論與文獻:現有的理論和研究方式 • 研究方法:研究的步驟與方法 • 研究結果:數據分析和證據 • 結論:從證據所得到的結果或建立新的科學模型

45. 科普文章中的科學要素-1 • 文章主題、目的 許多人都相信，海洋對二氧化碳的吸收能力是溫室效應減緩的重要功臣，但是最近的研究卻顯示，海洋大量吸收二氧化碳之後另一個隱憂也逐漸浮現了，那就是海洋酸化的問題。(文章的主題)

46. 科普文章中的科學要素-2 • 數據、證據和資料: 海水化學性質的根本改變正在全球的海洋持續發生，自從工業革命以來，人類工業和農業活動持續排放二氧化碳，使得大氣中的二氧化碳量不斷增加，每年人類排放到大氣中的二氧化碳約有1/3被海洋吸收(數據或資料)，所以當大氣中二氧化碳含量逐漸升高，海洋中二氧化碳含量自然也跟著升高(推論)，剛開始的時候，許多科學家將注意力放在海洋如何協助自大氣中移除溫室氣體，但是，經過數十年的觀察顯示了另一個問題，海洋對二氧化碳的吸收正逐漸改變海水的化學性質，這個情形稱之為海洋酸化(Ocean Acidification)。

47. 科普文章中的科學要素-3 • 符合理論與邏輯的預測或推理: 自工業革命迄今，海洋表層海水的pH值約下降0.1，由於pH值得尺度類似芮氏規模尺度是採用對數比例的，下降0.1相當於酸性增加了約30%( )，未來的趨勢評估也顯示海洋將持續吸收二氧化碳並且酸性將增強，若以目前商業發展狀態和一般排放量來估算，到本世紀末，海洋的酸性將增強150%() ，將經歷二千萬年來最低的pH值。 數據或資料 預測

48. 科普文章中的科學要素-4 • 圖表

49. 科普文章中的科學要素-5 • 理論根據 當二氧化碳被海水吸收，化學反應導致海水pH值降低，碳酸根離子濃度也降低，對海洋生物極為重要的碳酸鈣礦物飽和狀態也跟著改變，這化學反應稱為海水酸化 (ocean acidification)簡稱OA(科學理論)，碳酸鈣礦物是許多海洋生物建立骨骼或殼房的主要材料，在海洋中有許多生物聚集的地方，海水中的碳酸鈣礦物常常是過飽和的，這表示這裡有豐富的材料可以提供海洋生物以建造其骨骼或殼房(科學理論)，但是，持續的海洋酸化將導致許多海洋區域碳酸鈣礦物濃度過低，這將影響部分生物建造殼房的能力(根據理論提出推論)。

50. 科普文章中的科學要素-6 • 實驗與數據 翼足類(Pteropoda)也稱為海蝴蝶(sea butterfly)，是一種大約如小蜿豆般的海洋生物，他們是眾多海洋生物小如磷蝦大至鯨魚的重要食物來源，也是北太平洋鮭魚的主要食物，下面照片顯示，將翼足類放到西元2100年預估的相同pH值與碳酸鈣濃度的海水中，將過45天以後可能發生的狀況，殼體顯然變得脆弱了(實驗提供的證據或數據)。