【108課綱】自然科學【探究與實作】簡介與111年學測自然科【探究與實作】命題方向
一、什麼是自然科學【探究與實作】？
二、自然科學【探究與實作】出版社與學校實例
三、111年學測自然科【探究與實作】的命題方向？
前言：
108年新課綱實行以來，改制第一屆的高中生們，即將面臨人生的一場重大考試：111年學科能力測驗，簡稱111年學測。而不同於以往的學長姊，可以藉由練習大量的考古題與模擬試題，熟悉學測的命題模式，增加學習效率，新課綱的第一屆考生在缺乏這些資源的條件下，還要面對111年學測的諸多重量級變革，如題型變更(英文科新增篇章結構)、作答方式變更(卷卡合一)等，而其中最讓人摸不著頭緒的是，自然科的【探究與實作】學測竟然要考！
那麼【探究與實作】究竟是什麼？學校課程如何安排？111年學測又會怎麼命題？我們將在下方整理最專業的升學輔導資訊給您：
一、什麼是自然科學【探究與實作】
“以實作的過程，針對物質與生命世界，培養學生發現問題、認識問題、問題解決，以及提出結論與表達溝通之能力。”
──108課綱普通型高中自然科學領域─自然科學領域
由上述課綱的設計原則可知，【自然科學探究與實作】是以「問題導向學習」──PBL (Problem-Based Learning)為核心，透過【問題】來引導學生學習自主思考；以【探究】培養學生探索未知事物或學識的好奇心與能力；透過【實作】訓練學生實際體驗、操作探究過程與技能，並將成果有條理、科學性的表達。
從另一角度，我們可以分為兩個面向(學習步驟與方法、主題跨科概念)去解構【自然科學探究與實作】這門課程：參考(108課綱普通型高中自然科學領域─自然科學領域)
- 【學習步驟與方法】
以下為108課綱對【自然科學探究與實作】的定義與說明：
(一) [發現問題]
基於好奇、求知或需要，觀察生活周遭和外在世界的現象，察覺可探究的問題，進而蒐集整理所需的資訊，釐清並訂定可解決或可測試的研究問題，預測可能的結果，提出想法、假說或模型。
<觀察現象>
1.從日常經驗、學習活動、自然環境、書刊或網路媒體等，進行多方觀察。
2.運用感官或儀器辨識物體和現象的特性。
3.依據時間或空間的不同以觀察物體和現象的變化。
4.推測所觀察現象的可能成因。
<蒐集資訊>
1.利用報紙、圖書、網路與媒體蒐集相關資訊，並判斷資訊來源的可靠性。
2.閱讀與理解資訊內容。
3.整理並提取適當的資訊。
<形成或訂定問題>
1.依據觀察所得，經由蒐集資訊、閱讀和討論等過程，提出適合科學探究的問題。
2.當有多個問題同時存在時，能分辨並選擇優先重要之問題。
<提出可驗證的觀點>
1.依據選定的問題提出想法、假說或模型。
(二)[規劃與研究]
根據提出的問題，擬定研究計畫和進度。辨明影響結果的變因，選擇或設計適當的工具或儀器觀測，以獲得有效的資料數據，或根據預期目標並經由測試結果檢視最佳化條件。
<尋找變因或條件>
1.判定與研究問題相關的影響因素，並分析因素間的關係。
2.合理的預測探究的可能結果。
<擬定研究計畫>
1.依據所提出的問題，計劃適當的方法、材料、設備與流程。
2.應用或組裝合適的器材與儀器。
<收集資料數據>
1.正確且安全的操作器材設備。
2.設計適當的紀錄格式並詳實記錄。
3.有系統性的收集定性或定量的資料數據或檢視最佳化條件。
(三)[論證與建模]
分析資料數據以提出科學主張或結論、發現新知或找出解決方案。發展模型以呈現或預測各因素之間的關係。檢核資料數據與其他研究結果的異同，以提高結果的可信度，並察覺探究的限制。
<分析資料和呈現證據>
1.使用資訊與數學等方法，有效整理資料數據。
2.依據整理後的資料數據，製作圖表。
3.由探究過程所得的資料數據，整理出規則，提出分析結果與相關證據。
4.比較自己、同學與其他相關的資訊或證據的合理性與正確性。
<解釋和推理>
1.由資料數據的變化趨勢，看出其蘊含的意義。
2.由資料數據顯示的相關性，推測其背後可能的因果關係。
3.根據探究結果形成解釋。
<提出結論或解決方案>
1.由探究所得的解釋形成論點。
2.依據證據提出合理的解決方案。
3.由探究結果形成結論、新的概念或問題。
4.檢核自己、同學的結論與其他相關的資訊或證據的異同。
<建立模型>
1.嘗試由探究結果建立合理模型以描述所觀察的現象。
2.察覺模型的侷限性。
(四)[表達與分享]
運用適當的溝通工具呈現重要發現，與他人分享科學新知與想法，推廣個人或團隊的研究成果。
<表達與溝通>
1.適當利用口語、文字、圖像、影音或實物等表達方式，呈現自己或理解他人的探究過程與成果。
2.正確運用科學名詞、符號或模型，呈現自己或理解他人的探究過程與成果。
3.有條理且具科學性的陳述探究成果。
4.運用各種資源與他人分享科學資訊。
<合作與討論>
1.傾聽他人的報告，並能提出具體的意見或建議。
2.評估同學的探究過程、結果或模型的優點和限制，並提出合理的疑問或提出改善方案。
<評價與省思>
1.反思探究成果的應用性、限制性及改進之處。
2.對各類科學資訊進行評估與判斷，審慎檢視其真實性與可信度。
3.體驗科學探究重視實作經驗證據的使用、合乎邏輯的推論，以及探究結果的再現性。
4.了解科學知識是人們理解現象的一種解釋，但不是唯一的解釋。
- 【主題跨科概念】
上述已經提及【探究與實作】的學習方法，那麼我們具體要以什麼主題進行【探究與實作】呢？從課綱內容擷取要點：其希望學生除了單一學科系統係知識的學習外，將跨領域、跨學科的知識，整合並運用，以實用性、生活化的題材與議題為主，進行探究與實作，提示我們【探究與實作】的主題方向。
此外，課綱特別將自然科學領域分成七項【跨科概念】，並公布十二年國教各階段學習內容與對應的跨科概念，提供我們【跨科概念】的索引架構，再結合實用性、生活化的題材或議題，形成適合【探究與實作】的主題。
以下整理七項【跨科概念】的分類：
※詳細資訊可參考《108課綱普通型高中自然科學領域─自然科學領域》，第10頁
二、自然科學【探究與實作】出版社與學校實例
上述提供的內容多是定義、架構的介紹，接下來我們整理兩家出版社規劃的【探究與實作】教科書，與高中可能實際的授課內容，一窺具體的課程進行模式。
南一書局
目次(上)
目次(下)
南一書局的【探究與實作】教科書是由桃園市立武陵高中團隊編著，主題以全球氣候變遷為核心，拆分成不同的小主題，並穿插實作方法，邊做邊學，加深學習印象，幫助學生熟悉【探究與實作】方法與主題相關的自然科學內容。
三民書局
目次：
單元一、科學日誌
單元二、科學取樣與分析
單元三、地圖製作
單元四、校園光影
單元五、校園土壤
單元六、校園昆蟲搜查線
單元七、校園微氣象觀測
單元八、我們的校園大發現
單元九、科學閱讀
三民書局的【探究與實作】教科書分為兩個階段，其一為「共同基礎篇」(上圖封面)以校園作為主題，探究的內容與校園生活結合，符合課綱提及生活化題材的方向；其二是「主題探究篇」(可點擊連結觀看)，則是以動物的聲音與植物的顏色為主題，兩個階段同樣透過【探究與實作】的學習步驟與方法，學習及體驗與主題相關的自然科學內容。
由於網路上關於實際授課內容的資訊稀少，大部分多為教師研習的資訊，因此暫時只能透過課程計畫書中，自然科學【探究與實作】教學大綱，挑選出一間具有代表性的學校──北一女中，將其教學大綱整理在下方圖片；另外，提供台南一中相關新聞、台中二中課程資訊平台與台中市高中學科輔導團的成果連結。
北一女中
(參考來源：北一女課程計畫書)
自然科學探究與實作A(物理、地科)
自然科學探究與實作B(化學、生物)
北一女中的【探究與實作】的課程安排以「能量」為主題核心，首先，從物理、地科、化學、生物不同的學科範疇，學習「能量」的議題，期中之後，藉由學習步驟與方法，培養基礎科學人才能力。
相關連結：
三、111年學測自然科【探究與實作】的命題方向？
學測自然科很早就出現跨學科(物理、化學、生物、地球科學)的命題方式；近十年，學測生活化考題也屢見不鮮；106年學測(仍是99課綱微調)起，大學入學考試中心，簡稱大考中心，會在每年學測後的《選才電子報》上，分析該年學測各科的試題特色，讓我們可以清楚了解，該年學測命題的核心重點與方向。
而與111年學測(108課綱)息息相關的「素養導向命題」，也正式在107年學測自然科試題分析(《選才電子報》第284期)中提及，而往後的108年與109年的學測試題分析均有特別強調。藉由學測試題分析的線索，幫助我們探尋111年學測可能的出題方向。
例如：107年學測自然科的第14題：
藉由水波槽實驗，模擬實驗的考題，測驗學生對於波的了解與應用。
以上是針對整個自然科在108課綱下，命題方向的探究，那麼【探究與實作】可能的題型如何知曉呢？大考中心預計在109、110年舉行108課綱的學測試辦考試，我們利用試辦考試的試題解析，尋找可能的命題方向。
例題1：109年試辦考試自然科的第4題：
試題解析：(參考109試辦考試自然科試題解析)
試題編號：5
參考答案：BF
測驗內容：必修地球科學EIb-Vc-5大氣的水平運動主要受氣壓梯度力、科氏力和摩擦力的影響。
探究與實作 規劃與研究－尋找變因或條件
測驗目標：3b.根據科學定律、模型，解釋日常生活現象或科學探究情境
4b.針對日常生活現象或科學探究情境，發現問題的因果關係
學習表現：探究能力－問題解決 pe-Ⅴc-1
試題解析：1. 測驗考生對空氣運動時氣壓梯度力、科氏力與摩擦力三者關係之理解與應用。
2. 題目中氣壓梯度力固定，所以只須思考科氏力與摩擦力的關係，風由陸地吹到湖上後因為摩擦力減小所以風速增加，使得科氏力增加，導致風向右偏。
3. 根據上述分析，故正確答案為(B)(F)。
例題2：109年試辦考試自然科的第37題：
試題解析：(參考109試辦考試自然科試題解析)
試題編號：37
參考答案：河段甲的掠食者為梭子魚，因為梭子魚體型較大，捕食體型較大的古比魚，留下體型較小的古比魚交配生下的下一代古比魚體型偏小。
河段乙的掠食者為殺手魚，因為殺手魚體型較小，捕食體型較小的古比魚，留下體型較大的古比魚交配生下的下一代古比魚體型偏大。
測驗內容：必修生物 BGb-Vc-5 在地球上的生物經演化過程而形成目前的生物多樣性。
BMb-Vc-4 演化觀念的形成與發展。
探究與實作 論證與建模－分析資料和呈現證據
表達與分享－表達與溝通
測驗目標：2a.理解文本、數據、式子或圖表等資料的意義
4d.根據資料或科學探究情境，進行科學性分析（包含：觀察、分類、關係或結論）
學習表現：探究能力－問題解決 分析與發現 pa-Ⅴc-2
討論與傳達 pc-Ⅴc-2
試題解析：河段甲的掠食者為梭子魚，因為梭子魚體型較大，捕食體型較大的古比魚，留下體型較小的古比魚交配生下的下一代古比魚體型偏小。河段乙的掠食者為殺手魚，因為殺手魚體型較小，捕食體型較小的古比魚，留下體型較大的古比魚交配生下的下一代古比魚體型偏大。
透過109試辦考試的試題解析，我們可以搜尋含有【探究與實作】的測驗內容，一窺111年學測自然科可能的命題模式。此外，我們發現【探究與實作】的四大步驟(發現問題、規劃與研究、論證及建模、表達與分享)，多以規劃與研究、論證及建模這兩大類來命題。而這並不意外，因為發現問題、表達與分享，在學測的檢驗模式下不易命題評量，因此，111年學測的自然科【探究與實作】的學習步驟與方法可能會以規劃與研究、論證及建模兩類居多，同學們務必要多加熟習這兩類的命題模式。
結語：
108課綱以「成就每一個孩子─適性揚才、終身學習」為願景，而如何發掘學生的興趣、個性，激發學生對於學習的渴望，養成終身學習能力呢？【探究與實作】就是其願景設計的核心拼圖之一，透過培養學生探索未知事物或學識的好奇心與能力，與訓練學生具體執行、操作的能力，邊學邊做，從不斷的探究、實作的循環中，自主精進，形塑自主自發的學習過程。
為此，將自然科【探究與實作】納入學測範圍中，希望藉由考試的方式，使學生重視這門課程的訓練；另外，每學年呈報的學習歷程檔案，也涵蓋學生【探究與實作】的表現，影響未來升學的評量。因此，【探究與實作】的重要性不言而喻，再多的了解都不為過，桃園儒林將會持續為您提供與時俱進、最專業的升學輔導資訊，謝謝！
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