【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?

01【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_封面.png

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】

02自然科學探究與實作【學習步驟與方法】(桃園儒林製).png

 

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:

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※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

探究與實作─全球氣候變遷(上)(下)

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目次(上)

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目次(下)

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      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

普通型高中自然科探究與實作共同基礎篇─我的校園科學地圖

 

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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)

08北一女探究與實作A_教學大綱.png

 

自然科學探究與實作B(化學、生物)

09北一女探究與實作B_教學大綱.png

 

      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:

台南一中:新課綱翻轉教學 老師就怕學生沒有疑問

台中二中課程資訊平台

台中市高中學科輔導團

 

 

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)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:

10_107年學測自然科的第14題.png

 

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109110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1109年試辦考試自然科的第4

11_109年試辦考試自然科的第4題.png

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

(參考108課綱普通型高中自然科學領域─自然科學領域)

 

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

(參考111學年度起適用之大學入學考試「考試說明」)

學習表現:探究能力-問題解決 pe-Ⅴc-1

(參考108課綱普通型高中自然科學領域─自然科學領域)

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2109年試辦考試自然科的第37題:

12_109年試辦考試自然科的第37題.png

 

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-c-2

討論與傳達 pc-c-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!

 

高中生如何規劃「自主學習」?提供台北、桃園的高中範例與各大平台資源彙整!

 

108課綱學習歷程檔案攻略包_大學營隊篇 主筆:王致凱

 

十二年國教新制:108課綱及「核心素養」的三面九項簡介 主編:陳順基

 

 

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