高雄市瑞祥高中莊福泰

中學科學閱讀課程經驗談

如果每個人可以做一點改變，我們就不會有太多無力感

從地球是圓球體談起

講過、聽懂就學會嗎 ?

一個深沉而簡單的問題

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

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

看一段影片

肯尼羅賓森 (Ken Robinson): 如何逃出教育的死亡谷

三個教育須考量的基本法則

該給孩子甚麼樣的課程

1每一個學生天生都不相同性

質迥異

2好奇心是孩子學習最大的動

機 3喚醒孩子的創

造力

科學閱讀課程的開設

--只是盡我們個人的微小力量

原始構想架構

科學閱讀課程

科學研究社團

教師專業發展社群

行政團隊支援

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。

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

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

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……………………………………..

科學閱讀的素養階層

• 文章中的圖表解讀• 文章中的科學解釋與推理科學素養

• 掌握整體文章要點的認知策略• 對段落有效理解的認知策略認知策略

• 深層意義的理解與推論• 基本的文字與句型理解語文基礎

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

從認知策略開始構想

接受器

即時記憶

控制歷程

長期記憶

工作記憶

選擇性知覺歷程

儲存歷程

提取歷程

反應組織

反應器遺失

注意力學習動機

興趣、重要性

知識之網絡結構

彈簧

一圈一圈的

會跳動

可以測量力

伸長量和力有關

虎克定律

睡覺

床

青蛙 稻

田 虎克船長

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

要採取哪些可以在課堂執行的策略 ?

悟

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

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

閱讀過程

• 大量閱讀是促進認知發展的有效策略

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

運用認知策略閱讀的舉例

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

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。

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。

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 )

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？

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

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

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 ) ？

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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 )

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)。

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

科普文章中的科學要素 -4

圖表

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)。

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 )。

科普文章中的科學要素 -7

• 結論受到海洋酸化影響的海洋生物物種將非常廣泛，海水中二氧化碳濃度升高可能對需要行光合作用的藻類、海草有益，他們需要二氧化碳如同陸地上的植物一樣，但相反的，研究顯示，更酸化的環境對有鈣質殼房的生物將有嚴重影響，例如牡蠣、蛤、海膽、淺水珊瑚、深水珊瑚等等，而當這些帶殼生物遭遇危機時，對整個食物網也會構成風險 (根據理論提出結論 )，今日，地球上至少有十億人口的蛋白質主要來自於海洋食物，全世界有許多工作和經濟仰賴海洋中的魚和貝類。

科普文章中的科學要素 -8

• 應用、建議與未來展望海洋酸化將是另一個全球的緊急問題，過去十年來，海洋科學社群更加關注海洋酸化可能產生的衝擊，盡管科學界監控海洋酸化的努力剛剛開始，但是科學界已經可以準確評估海洋酸化透過食物鏈的連串反應對全球海洋生態系的影響，隨著海洋酸化速度的加快，科學家、資源管理人員和立法人員已經認知強化對海洋基礎科學的研究和相關決策與行動是迫在眉睫了 ( 提出工作或繼續研究的方向 )。

一起改變