自然與科技領域教材教法

第1篇 教學策略與教學技巧

第1章 探究：路徑，發現：目的地 3

我將如何打造屬於自己─以探究發現式教學法為主體 ─的課堂呢？ 一、新的一天開始了 4 二、一個影響明日的機會 4 三、你：教科學的恐懼、希望及夢想 4 四、你的學生：需要指引方向的小小好奇科學家 5 （一）建構主義：學童自然的學習方式 5 （二）孩童發展：你的教學將影響孩童的發展 6 （三）科學素養：你的教學將創造科學素養 9 （四）兩性平等議題：你的教學將協助解決兩性平等議題 10 五、科學：它到底是什麼 11 六、真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 12 （一）科學是引導學生去探究發現之過程技巧 13 （二）科學是知識 14 （三）科學是價值觀 14 七、科技：它正在改變你的生活和他們的生活 16 八、實例演練：個人或分組挑戰 18 九、發現：你的目標 19 十、探究：學童通往「發現」的路徑 19 十一、國立、州立及當地課程標準：它們將給你指引 20 十二、2061計畫：關係到你─以探究式、發現式教學法為主體 21 ─的教室 十三、沒錯，你做得到！每個孩子每一天用各種方法都可學到科學 22 摘要 22 章末習題 23 獨立作業或小組合作 23 建議閱讀之文獻 26 備註 26

第2章 建構知識與發現的意義 27

我能如何幫助孩童學習科學？ 一、何謂真正的學習？ 28 ■ 2061計畫：幫助孩童建構知識與發現其意義 29 二、孩童如何學習科學的傳統觀點 29 （一）行為理論 29 （二）認知理論 30 三、建構主義：孩童如何學習科學的現代觀點 33 （一）何謂建構主義？ 33 （二）三個指導你的計畫和教學之建構主義原則 34 四、支援你進行建構式教學方法 35 （一）國家科學教育標準 35 （二）實例演練：個人或分組挑戰 38 （三）嘉納的多元智慧 40 （四）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 43 （五）另類學習風格 43 摘要 45 章末習題：獨立作業 45 獨立作業或小組合作 46 建議閱讀之文獻 49 備註 49

第3章 探究的過程技能 51

我如何幫助孩童使用探究過程技能來從事發現？ 一、發掘到發現 52 二、發現：即目的 52 （一）何謂發現？ 53 （二）我如何讓發現式學習法，出現在我的教學當中？ 53 （三）學童在進行發現的時候真的像一段「馬戲團時間」？ 53 三、探究：即路徑 54 （一）何謂探究？ 54 （二）探究方法的例子 55 （三）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 56 四、學習環 57 （一）將探究與發現結合在一起 57 （二）你對學習環的看法 57 （三）你的學生對學習環的看法 59 五、探究的過程技能 60 （一）2061計畫：包含在你教學中的探究過程技能含意 61 （二）基本探究過程技能 61 （三）統整探究過程技能 65 （四）實例演練：個人或分組挑戰 68 摘要 68 章末習題：獨立作業 69 獨立作業或小組合作 69 建議閱讀之文獻 72 備註 72

第4章 規畫與管理 73

如何規畫與管理「探究發現式教學」的單元和課程？ 一、水鼠和海馬 74 二、科學課程的範圍 75 （一）決定你的課程範圍 76 （二）美國國家科學教育（NSE）標準：適當範圍的啟示 77 三、科學課程的順序 78 （一）決定你的課程順序 78 （二）美國國家科學教育標準：適當順序的啟示 79 四、單元規畫 79 （一）好的單元規畫由什麼組成？ 79 （二）2061計畫：對規劃與管理之啟示 82 （三）使用科學教科書的學校還需要作單元規畫工作嗎？ 83 五、課程規畫 83 （一）好的學習目標由什麼組成？ 83 （二）好的課程規畫由什麼組成？ 84 （三）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 85 （四）課程的規畫範例 86 六、教室組織與管理 87 （一）分發材料 89 （二）提供工作空間 89 （三）實例演練：個人或分組挑戰 90 （四）提供清晰的方向 90 總結 91 章末習題：獨立作業 91 獨立作業或小組合作 92 建議閱讀之文獻 94 備註 94

第5章 策略與快速查核 95

我如何在教室中有效地利用合作學習、發問、 候答時間策略、主動聆聽、示範說明及教科書？ 一、講課、講課、一直講不完！ 96 二、合作學習策略 97 （一）創造及利用合作學習小組 97 （二）放手去做！利用合作學習快速檢核表 98 （三）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 99 三、發問策略 99 （一）改進教師發問的問題 100 （二）放手去做！利用發問快速檢核表 101 四、候答時間∕思考時間策略 102 （一）允許更多的時間 102 （二）放手去做！利用候答時間∕思考時間快速檢核表 103 五、主動積極的聆聽策略 103 （一）增加主動積極的聆聽 104 （二）放手去做！利用主動積極聆聽快速檢核表 105 六、示範教學 105 （一）呈現良好的科學示範教學 106 （二）放手去做！利用示範教學快速檢核表 107 （三）實例演練：個人或分組挑戰 108 七、科學教科書 108 （一）利用教科書作為資源 109 （二）放手去做！利用教科書品質快速檢核表 110 總結 110 章末習題：獨立作業 112 獨立作業或小組合作 112 建議閱讀之文獻 114 備註 114

第6章 瞭解與探究之評量 115

我如何在教室中將美國科學教育標準方案與傳統及 真實性評量技巧運用在一起？ 一、「你得到什麼？」 116 二、三種評量方法 116 三、美國科學教育標準方案的評量 117 （一）評量學童的瞭解程度 118 （二）評量學生進行探究的能力 119 四、傳統評量的技巧 120 （一）章末習題 120 （二）小考 121 （三）考試 122 （四）上圖書館找資料的報告 124 （五）寫活動報導 125 （六）標準化測驗 126 五、真實評量的技巧 127 （一）卷宗評量 127 （二）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 128 （三）趣聞紀錄 129 （四）情意發展檢覈表 129 （五）學童的科學研討會 130 （六）科學日記 130 （七）學童的自我評量 131 （八）概念構圖 131 六、總彙整 133 （一）實例演練：個人或分組挑戰 135 總結 136 章末習題：獨立作業 136 獨立作業或小組合作 136 建議閱讀之文獻 138 備註 139

第7章 統整科學 141

教師如何利用兒童在校時間統整探究本位科學與其他學科 一、探究作為知識之「強力膠」 142 ■ 2061計畫：統整科學橫跨在各科目領域 142 二、科學與語文 143 （一）選擇普及版叢書以刺激探究與發現 143 （二）三種統整的技術 144 （三）與全語文教學編排在一起 145 （四）基礎的延伸：字彙、理解力及寫作 146 三、真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 148 四、科學與數學 149 （一）計算能力 150 （二）資料蒐集及表達 150 （三）實例演練：個人或分組挑戰 152 （四）邏輯推理 152 五、科學與社會科課程 153 六、科學與藝術 154 七、科學與音樂 155 八、科學與健康及體育 156 總結 157 章末習題：獨立作業 157 獨立作業或小組合作 158 建議閱讀之文獻 160 備註 160

第8章 科學的網路查詢 163

如何為兒童創造探究發現式的網路企畫案 一、某天在赴校途中發生的一件怪事 164 二、網際網路：進行探究與發現的重要資源 164 ■ 2061計畫：在課堂中使用新科技之意涵 165 三、科學網路查詢是什麼？ 165 （一）與探究過程技能的關係 166 （二）與發現學習環的關係 167 （三）與NSE標準及地方性課程指引的關係 167 （四）在課堂中使用科學網路查詢的另類策略 170 四、如何規畫及準備科學網路查詢 171 （一）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 174 （二）規畫適合學生的挑戰 174 （三）規畫適合學生的查詢過程 176 （四）實例演練：個人或分組挑戰 178 （五）評估報告 178 總結 179 章末習題：獨立作業 179 獨立作業或小組合作 179 建議閱讀之文獻 182 備註 182

第9章 改編科學課程 183

如何為那些不同文化背景、有特殊需求、具特殊天賦才能的 孩童改編科學課程？ 一、珍惜短暫的光陰 184 二、「數位的分離」：一個告誡的故事 184 三、來自不同文化背景的學童 184 （一）為非英語系學童找到科學閱讀材料 184 （二）加強閱讀及語文技能 186 （三）安排小老師協助教學 187 （四）促進家長與科學教室的聯絡 188 （五）創造發現本位及具有多元文化特質的課程 188 四、有特殊需要的學童 188 （一）實例演練：個人或分組挑戰 189 （二）包含身障學童之錯誤觀念 190 （三）視障學童的科學經驗 191 （四）聽障學童的科學經驗 193 （五）真實的教師心聲：思考、對話和寫作的起點 194 （六）身體殘障學童的科學經驗 195 （七）情緒障礙學童的科學經驗 195 五、具特殊天賦才能的兒童 196 （一）每日的充實活動 196 （二）挑戰計畫 197 總結 197 章末習題：獨立作業 198 獨立作業或小組合作 199 建議閱讀之文獻 201 備註 202

第2篇 地球∕太空科學與技學

一、地球∕太空科學之歷史和本質 203 （一）地球∕太空科學的生涯 203 （二）地球∕太空科學發展的重要事件 204 （三）曾經塑造地球∕太空科學發展的女性和男性 206 二、地球∕太空科學對個人及社會之意涵 208 （一）個人及社區健康 209 （二）災害、危險、及福利 209 三、地球∕太空科學的科技：它的本質和衝擊 209 （一）地球∕太空科學科技的設計 209 （二）地球∕太空科學的科技範例 210 （三）地球∕太空科學科技的長期內涵 210

第10章 地球∕太空科學及技學 211

單元、課程及充實的起始理念 一、凱莉的禮物 212 二、評估先備知識及概念 213 三、單元計畫的起始理念 214 （一）根據美國NSE從幼稚園到八年級內容標準為基礎的理念 215 （二）根據典型的年級程度內容為基礎的理念 218 四、一般課程主題的上課計畫起始理念 220 （一）地球特徵、周圍大氣、及海洋的起始理念 221 （二）水循環的起始理念 221 （三）岩石、礦物及地殼的起始理念 221 （四）太空的起始理念 222 五、網路搜尋的起始理念 222 六、教室充實的起始理念 225 （一）班級的學習中心 225 （二）佈告欄 228 （三）實地考察戶外教學 229 （四）實例演練：個人或分組挑戰 233 （五）合作學習計畫 234 建議閱讀之文獻 237 備註 237

第11A章 地球的表面、大氣、和天氣 239

內容 一、地球號太空船：它是什麼做成的？ 240 （一）你腳底下的地球 240 （二）地球表面的逐漸變化 241 （三）地球表面的劇烈變化 242 （四）地球的陸地表面 244 （五）地球上的海洋 250 二、地球的大氣與天氣 252 （一）大氣中的水 253 （二）惡劣的天氣 253 （三）明日的天氣 253 總結提綱 255 備註 256

第11B章 地球的表面、大氣、和天氣 257

動機引發、發現式活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 258 （一）各種岩石有何異同？【ESS 1】 258 （二）土壤中有什麼？【ESS 1】 258 （三）溫度計在熱天或冷天有何變化？【ESS 3】 259 （四）氣候諺語：真實或錯誤？【HNS 2 and 3】 260 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 261 （一）是什麼東西把鋁罐壓扁了？【ESS 4】 261 （二）是什麼東西把蛋擠入了瓶中？【ESS 4】 262 （三）我們能造霧嗎？【S&T 4】 263 三、提供給年幼學童（k-4）操作的發現式活動 264 （一）如何做化石【S&T 1】 264 （二）觀察天氣【ESS 3】 265 四、提供給中年級學生（5-8）的發現式活動 267 （一）一層一層的沈積物如何形成？【ESS 4】 267 （二）震動與搖動：地震之觀察【ESS 4】 268 （三）如何找出露點？【ESS 4】 270 五、提供給年幼學童（k-4）的示範表演 272 （一）室內造雨【ESS 3】 272 （二）它是誰的錯（斷層）？【ESS 3】 274 六、提供給中年級學生（5-8）的示範表演 275 （一）你有聽過Rock音樂家， 275 可是你聽過Rock魔術師嗎？【ESS 4】 （二）如何找出相對溼度？【ESS 4】 277 備註 279

第12A章 宇宙 281

內容 一、我們孤單嗎？ 282 二、宇宙是什麼？它是如何形成的？ 282 （一）磁星 283 （二）類星體、顫星體及黑洞 284 （三）星系 285 （四）星座 285 三、我們的太陽系 286 （一）我們的太陽─一個恆星 286 （二）月球 287 （三）行星 288 （四）流星 292 （五）彗星 293 （六）小行星 293 四、太空探險：最初階段 293 （一）太空探測 294 （二）哈伯太空望遠鏡 295 （三）太空梭 296 五、太空探險：下一階段 299 （一）X-37號：出發地 299 （二）國際太空站：去火星途中的休息站？ 300 總結 301 備註 301

第12B章 宇宙 303

動機引發、發現式活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 304 （一）你能像行星一樣移動嗎？【ESS 2】 304 （二）你能像月亮一樣移動嗎？【ESS 3】 304 （三）為什麼地球被稱為「藍色行星」？【ESS 1】 305 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 306 （一）白晝總是和夜晚一樣長嗎？【ESS 6】 306 （二）你會畫軌道嗎？【ESS 6】 308 （三）太陽在何處升起及落下？【ESS 6】 309 （四）地球中心對抗太陽中心：偉大的辯論【HNS 2 & 3】 309 三、提供給年幼學童（k-4）的發現式活動 310 （一）行星受檢閱【ESS 2】 310 （二）做個簡單的日晷【ESS 3】 312 （三）冬季及夏季的陽光【ESS 3】 313 （四）做個可活動的太陽系【ESS 2】 314 四、提供給中年級學生（5-8）的發現式活動 316 （一）如何建立高度測定器（星盤）【S&T 4】 316 （二）如何建立方位測定器【S&T 4】 318 （三）使用高度及方位測定器追蹤一顆行星的運行【S&T 4】 320 五、提供給年幼學童（k-4）的示範表演 322 （一）月亮觀察者【ESS 2】 322 （二）鞋盒天體運轉模型【ESS 3】（一）行星的運行 324 六、提供給中年級學生（5-8）的示範表演 326 （一）太空旅遊【ESS 6】 326 （二）光年是什麼？【ESS 6】 328

第3篇 生命科學與技學

一、生命科學的歷史和本質 331 （一）生命科學的生涯 331 （二）生命科學發展的重要事件 332 （三）曾經塑造生命科學發展的女性和男性 335 二、生命科學對個人及社會之意涵 337 （一）個人及社區健康 337 （二）災害、危險、及福利 337 三、生命科學科技：它的本質和衝擊 337 （一）生命科學科技的設計 338 （二）生命科學科技的範例 338 （三）生命科學科技的長期內涵 338

第13章 生命科學及技學 341

單元、課程、及充實的起始理念 一、輕敲門扉者 342 二、評估先備知識及概念 343 三、單元計畫的起始理念 345 （一）根據美國NSE從幼稚園到八年級內容標準為基礎的理念 345 （二）根據典型的年級程度內容為基礎的理念 348 四、一般課程主題的上課計畫起始理念 351 （一）生物的特徵 351 （二）動、植物的生命歷程 352 （三）族群 352 （四）環境 352 （五）生命如何適應和變化 353 （六）生態系統 353 （七）實例演練：個人或分組挑戰 354 五、網路搜尋的起始理念 355 六、教室充實的起始理念 358 （一）班級的學習中心 358 （二）佈告欄 360 （三）實地考察戶外教學 361 （四）合作學習計畫 364 建議閱讀之文獻 368 備註 368

第14A章 生物 369

內容 一、有生命或無生命的問題 370 （一）生物的相似性 370 （二）生物的差異性 371 二、生物的分類 372 （一）五大界 372 （二）特殊生物如何分類 374 三、細看植物界 375 （一）開花植物的構造 375 （二）開花植物的有性及無性生殖 375 四、細看動物界 377 （一）脊椎動物的哺乳類 377 （二）脊椎動物的有性生殖 378 五、生物恐怖主義：今日教師必須知道的事件 378 （一）炭疽病 380 （二）天花 381 六、總結提綱 382

第14B章 生物 385

動機引發、發現活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 386 （一）它是植物或是動物呢？【LS 1】 386 （二）顏色對動物有什麼幫助？【LS 3】 386 （三）你是一位好的動物偵探嗎？【SPSP 2】 387 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 388 （一）種子有何異同？【LS 5】 388 （二）你能將甘藷種在室內嗎？【LS 5】 389 （三）昆蟲有相同的身體部位嗎？【LS 4】 389 （四）17年蟬的神祕【HNS 2&3】 390 三、提供給年幼學童（k-4）的發現活動 391 （一）小貓與石頭有何不同？【S&T 3】 391 （二）什麼是種子？【LS 2】 392 （三）是誰去那裡了？【LS 3】 395 四、提供給中年級學生（5-8）的發現活動 397 （一）雄性與雌性古比熱帶魚：有何不同？【LS 5】 397 （二）米蟲喜歡或不喜歡光？【LS 6】 398 （三）光如何影響植物的成長？【LS 7】 400 五、提供給年幼學童（k-4）的示範表演 402 （一）好奇的小老鼠【LS 3】 402 （二）它是活的嗎？【S&T 3】 404 六、提供給中年級學生（5-8）的示範表演 405 （一）熱帶魚的誕生【LS 5】 405 （二）昆蟲水族箱【LS 7】 407

第15A章 人體 411

內容 一、身體的系統 412 二、消化系統 412 （一）構造與功能 412 （二）食物與營養 413 三、骨骼－肌肉系統 413 （一）骨骼：構造與功能 413 （二）肌肉：構造與功能 413 四、呼吸系統 414 （一）橫隔膜、氣管、和肺：構造與功能 415 （二）氧氣的輸送 415 五、神經系統 416 （一）神經系統：構造與功能 416 （二）感覺 417 六、排泄系統 419 （一）腎臟：構造與功能 419 （二）皮膚與肺：功能 419 （三）肝與腸子：功能 419 七、循環系統 420 （一）心臟與血管：構造與功能 420 （二）血液 422 八、生殖系統 422 （一）構造與功能 422 （二）生殖與遺傳 424 九、總結提綱 425

第15B章 人體 427

動機引發、發現活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 428 （一）我們如何幫助別人在夜晚看到我們？【S&T 1】 428 （二）我們何時作保持身體健康與強壯的事情？【SPSP 1】 429 （三）你的耳朵如何幫助你學習事物？【LS 3】 429 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 430 （一）光線如何影響你的眼睛？【LS 4】 430 （二）麥片裡含有什麼？【SPSP 6】 431 （三）乳脂裡含有什麼？【SPSP 6】 432 （四）葛倫、哈維、和心臟的神祕【HNS 2,3,4】 433 三、提供給年幼學童（k-4）的發現活動 434 （一）神祕的袋子【S&T 3】 434 （二）鼻塞、鼾聲、和打噴嚏【LS 1】 435 （三）用感覺來分類東西【LS 1】 437 四、提供給中年級學生（5-8）的發現活動 439 （一）嗅覺如何影響味覺？【LS 4】 439 （二）休息對疲勞的肌肉有何影響？【SPSP 6】 441 （三）你是食物鏈的一部分嗎？【LS 7】 442 五、提供給年幼學童（k-4）的示範表演 444 （一）什麼能改變骨骼？【SPSP 1】 444 （二）你的鼻子知道【LS 1】 445 六、提供給中年級學生（5-8）的示範表演 447 （一）你的肺活量有多大？【LS 4】 447 （二）你的反應時間有多快？【LS 6】 448

第4篇 自然科學與技學

一、自然科學的歷史和本質 451 （一）自然科學的生涯 451 （二）自然科學發展的重要事件 452 （三）曾經塑造自然科學發展的女性和男性 455 二、自然科學對個人及社會之意涵 457 （一）個人及社區健康 457 （二）災害、危險、及福利 458 三、自然科學科技：它的本質和衝擊 458 （一）自然科學科技的設計 459 （二）自然科學科技的範例 459 （三）自然科學科技的長期內涵 459

第16章 自然科學及技學 461

單元、課程、及充實的起始理念 一、信件 462 二、評估先備知識及概念 463 三、單元計畫的起始理念 464 （一）根據美國NSE從幼稚園到八年級內容標準為基礎的理念 465 （二）根據典型的年級程度內容為基礎的理念 468 四、一般課程主題的上課計畫起始理念 471 （一）物質的特性的起始理念 471 （二）能量及其變化的起始理念 471 （三）力與運動的起始理念 472 （四）飛機、噴射機、及火箭飛行的起始理念 472 五、網路搜尋的起始理念 473 六、實例演練：個人或分組挑戰 476 七、教室充實的起始理念 477 （一）班級的學習中心 477 （二）佈告欄 479 （三）實地考察戶外教學 481 （四）合作學習計畫 483 建議閱讀之文獻 487 備註 487

第17A章 物質和運動 489

內容 一、從原子到火箭及其他科技的驚奇事物 490 二、物質 490 （一）物質的物理性質 491 （二）分子理論 492 （三）物質的化學變化 493 （四）元素、化合物、和混合物 494 （五）一個原子的成分 495 （六）夸克及物質其他更基本的成分 496 （七）核能 497 三、運動 498 （一）牛頓的運動定律 498 （二）重力及運動 499 （三）噴射引擎與火箭引擎 500 （四）飛行 500 四、總結提綱 502 （一）物質是任何佔有空間、具有質量的東西 502 （二）物質可以運動 502

第17B章 物質和運動 503

動機引發、發現活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 504 （一）我們為什麼需要繫安全帶？【PS 2；SPSP 9】 504 （二）水流往何處去？【PS 1】 504 （三）車輪在哪兒？【PS 2】 505 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 506 （一）為什麼樟腦丸會升起及落下？【PS 5】 506 （二）你能將糖和沙分開嗎？【PS 4】 507 （三）什麼引起上升？【PS 5】 507 （四）居禮夫人：科學家及人道主義者【HNS 2,3,4】 508 三、提供給年幼學童（k-4）的發現活動 509 （一）物質和變化1【PS 1】 509 （二）從氣體變成液體【PS 3】 511 （三）你的擠壓力有多大？【PS 1】 512 四、提供給中年級學生（5-8）的發現活動 513 （一）神祕訊息和化學變化【PS 1】 513 （二）單擺【PS 2】 516 （三）熱與嘶嘶聲【PS 3】 518 五、提供給年幼學童（k-4）的示範表演 519 （一）推車上的玩具車：推力和拉力【PS 2】 519 （二）地球的人造衛星如何進入軌道？【PS 2】 520 六、提供給中年級學生（5-8）的示範表演 523 （一）穿溜冰鞋的老師：作用力與反作用力【PS 5】 523 備註 524

第18A章 能量和機械 525

內容 一、能量如何轉換 526 （一）能量守恆 526 （二）能量轉換之最新實例：The Segway 527 二、電能 527 （一）靜電 528 （二）流動的電 529 三、聲能 532 （一）聲音是什麼造成的？ 532 （二）聲音能被吸收或反射 533 四、光能 533 （一）光的反射與折射 534 （二）光、三稜鏡、和顏色 534 五、熱能 536 （一）熱是什麼？ 536 （二）如何測量熱？ 537 （三）物態變化如何發生？ 537 六、機械 537 （一）簡單機械 538 （二）摩擦力 540 七、總結提綱 541

第18B章 能量和機械 543

動機引發、發現活動、和示範教學 一、提供給年幼學童（k-4）的動機引發 544 （一）樂器如何發出聲音？【PS 2】 544 （二）磁鐵會吸住所有的物品嗎？【PS 3】 544 （三）為什麼有些機器需要機油？【PS 2】 545 二、提供給中年級學生（5-8）的動機引發 546 （一）聲音能經固體物質傳遞嗎？【PS 6】 546 （二）哪種杯子散熱最快？【PS 6】 547 （三）你可以不必碰觸水流而將它移動嗎？【PS 4】 548 （四）「我是阿佛列得．諾貝爾」【HNS 2,3,4; SPSP 9,11】 548 三、提供給年幼學童（k-4）的發現活動 549 （一）移動這些重物：製作並使用簡單槓桿【PS 2】 549 （二）你能製作一個簡單樸素型的電話嗎？【S&T 1】 551 四、提供給中年級學生（5-8）的發現活動 553 （一）簡單電路【S&T 4】 553 （二）導電體與非導電體【S&T 4】 555 （三）墨水線條飛機（斜面）【PS 6】 557 五、提供給年幼學童（k-4）的示範教學 559 （一）冷和熱如何使氣球產生變化？【PS 3】 559 （二）使用音叉來吃思想的糧食【PS 1】 561 六、提供給中年級學生（5-8）的示範教學 562 （一）你可以聽到針掉落：熱的傳導【PS 6】 562 （二）使工作更容易些：使用定滑輪和動滑輪【S&T 4】 564 備註 566

原作者序言

　　感謝大家！來自北美洲及世界各地的肯定與建議成就了「教孩童科學（Teaching Children Science）」的更新版本。如果你我有機會面對面，放鬆心情，享受一杯熱巧克力，我將會告訴你何以此書能持續二十多年盛銷，且廣受歡迎的六大因素：

　　1. 可靈活運用：本書涵蓋了教師準備教材時需要注意的三個部分─科學方法、科學內容與科學活動。使用本書，教師和學生一樣，可以只強調某些部分為必讀，其他部分則列為參考選讀。

　　2. 可啟發學生學習動機：本書的寫作風格，設定在要能讓讀者快樂的閱讀，到現在我還是不喜歡那 種笨重又死板的教科書。典型的教科書好大本，光是要「搬」一本，就足以讓學生筋骨受傷，更糟糕的是，裡面的內容，只要讀個幾句，就會摧毀學生的學習興趣和動機，學校應該是個學生喜歡投入學習的場所，唯有教師選擇重量適當、內容有趣的教科書，學校才會是吸收知識的樂園。 3. 採用探究式及發現式教學法來編寫：本書提供資料讓老師可以輕鬆的創造出一個「發現式」教學法的環境，教師提問，學生要自己去探究發掘答案。

　　4. 採建構式教學取向：毫無疑問的，我們自己本身才能決定要如何來看待一切事物。建構理論提供方法，讓我們檢視自己是怎麼整合生活經驗，而形成思考過程。它們到底在教些什麼？那些教材和教法是否能幫助學生袪除錯誤的科學認知，獲得正確的知識、技巧及價值。本書第一章即介紹建構理論，而第二章將討論建構理論更多內涵，之後建構理論會如指導原則般出現在其他各章。

　　5. 豐富的資訊：如前所言，本書提供三個教師準備的基本部分─科學方法、科學內容與科學活動。

　　本書的第一篇即前九章，提供如何教導科學的基本方法。另外分別在第十章（第二篇）、第十三章（第三篇）、第十六章（第四篇）特別提供了有關地球∕太空科技、生命科技和自然科技（即理化）等教學主題，實際的科學內容則分別出現在第二、三、四篇的各章A部分（如12章A部分，提到宇宙的內容）。而有關孩童的科學活動部分之提供，則收錄在每章的B部分（如12章B部分，有關宇宙的引起動機、探索活動、演示）。本書內容包羅萬象，讀者必定可以找到你所要的！

　　6. 參照課程標準：本書中傳達一個觀念─如果沒有設定目標，將會走錯地方，我們身為教中小學生科學的老師們，都需要一些方向，國家科學教育（NSE, National Science Education）標準，提供了目前最佳的指導方針，在本序言之後段將會再提到，本書在介紹演示和活動這兩部分時，也都會提到這些標準。另一個課程標準（2061計畫，Project 2061）也會以小框框的方式呈現，以供參考。

　　本書的編排 第一篇：教學策略與教學技巧本書前九章討論的議題包括：你的教學內容、教學方法，以及與孩童的互動，為了協助你輕鬆閱讀並討論這九章的內容，每章的編排方式一致採用： ■ 前言：點出本章要討論的主題。 ■ 內文：討論主題。 ■ 教師交流區：摘錄教師間的對話，激發你的思考，並與他人討論。 ■ 思考激盪：一些刺激挑戰性問題，由你自己完成或和其他小組成員來共同完成。 ■ 摘要：回顧本章重點。 ■ 進階學習：一些你可以自己完成或與別人合作完成的學習活動。 ■ 發現學習資料來源：簡單介紹與本章內容有關的網站，附上它們的網址、書單或文章標題， 以幫助你延伸學習本章節的重點。

　　第二篇到第四篇：教導科技單元時要具備的方法、內容以及活動在這本新版的書中，每一篇的開端都是先介紹並提供週遭垂手可得的科學背景知識：即地球∕太空科學（第二篇），生命科學（第三篇），或自然科學（第四篇）。在每一篇有個小節叫做「歷史與本質」，介紹該領域發展的歷程、重要事件及重要的人物；另一小節叫做「對個人和社會的意涵」（這也是NSE標準所強調的課題），檢視個人與社區健康的議題，以及伴隨科學發展而來的災害、風險或利益。最後一個小節「科技：它的本質和衝擊」討論並描述科技的某些特殊發展並思考它對我們這個世界的長遠影響。

　　在前幾版的書中，每篇的第一章（即第10、13、16等章）提供了諸多頗實用的起始概念，來幫你計畫並教導有關本章主題的科學單元或課程，本版在各章中加入了為起始概念而設計的「搜尋網站」，這些網站均參考NSE標準而設立，目的在補充現有的起始概念供各單元和各教案、課堂學習中心、佈告欄、戶外教學及合作學習方案等所用。每章最後小節是「發現學習資料來源」，它提供了大量新的文獻，包括從 浿cience and Children和 浿cience Scope這兩本期刊中挑選出的相關文章書目，及它們最新的網站與網址。 　　某些章（第11、12、14、15、17、18等章）都有A、B兩部分，如同前面所提的每個 毣部分包含科學內容，而 毢部分提供適合學童的科學活動，這些活動由年級程度而區分（如：初級與中級），活動型態則分為引起動機、探索活動及演示活動，此外，每個活動都和一個或多個NSE標準有關。 新版特有 　　所以，第六版有什麼新的東西？答案是很多！我要強調的是本版特有的創新處。

　　本書第五版首次出現的創新處，本版更加以發揚光大。例如：用來標明特定內容和活動 的圖 像，你要先在序言這裡先熟悉它們，以後一看到它們，就知道又是什麼主題或專欄了。

　　在科學教育的領域中，「探究」這個術語不斷地有人使用在課室活動或教材上，在本書中「探究」指的是學童在參與科學探索時所必經的步驟，惟有透過探究學童才能抵達發現、學習的終點。

　　建構式教學法為傳統的教育圈注入新活力，談到孩童如何學、老師該如何教時，建構式教學法要教師去面對屬於孩子的真實世界，如前面所提到的，本書廣泛使用建構主義的論點。

　　 教師們正開始感受到NSE標準的影響力，這些標準近年來建立了州和地方課程的架構，影響了教科書的編纂，甚至教師的教學資源也和這相關。前面提述，整本書各章節均參照NSE標準，在方法論該篇（第一至第九章）中，從建構理論、到課程設計到學科評量，甚至到網站搜尋，所有教學內容都是遵循那些標準。在第二、三、四等篇之前文中，自然學科內容和科學發展內容都直接和NSE標準有關。在第十、十三及十六章中，這些標準被用來設計單元內容，而且在B部分諸章中，每個活動都和一個或數個標準相關，最後，要提醒的是，所有用到的標準都在本書封面內頁印出，提供師生取得方便。

　　現在美國教室裡網路無所不在，從幼稚園開始到國小，甚至中學、大學都有，但很多教師還是無法有效的利用這項科技。本書將提供指引讓教師懂得如何使用，最明顯的章節是第八章科學網站搜尋。該章將教導將來之教師們如何為孩子們去規畫特定之網路及科學相關之經驗。該章將提供一套優秀的WebQuest及一些實例。有更多進行WebQuest的計畫實例將在第10，13，及第16章提供。

　　剛剛已經闡述NSE標準以及本新版本有關網際網路的重要性，和教導科學一樣，在接著繼續談新版本特色之前，我現在必須提出一個小小的警告，要輪到跳舞雞的出場了。

　　假如一個慈悲的陌生人按你的門鈴而且給你，絕對不要錢的，一隻能夠說話以及唱歌的奇妙雞，縱使你最後發現這隻雞不會跳踢踏舞，也不要失望。因為擁有一隻會說話也會唱歌的雞（但是目前不會跳踢踏舞），可能會給你帶來名利！而且假如你是一個很有耐性的好老師，你最後可能教會這隻雞跳踢踏舞，想像將出現在你跟你的雞朋友面前的這個可能性！

　　以上譬喻就是我對NSE標準和網際網路的明確看法。沒有一件事情是完美的，而且沒有一件事情可以取代一個專業的老師所能帶入教室裡，小心的思考和寬廣的資源。假如你的學校教育培養你變成一位熱心、有才氣、富機智、以及具創造性思考的老師，你將會著手一個旅程，朝向創造一個探究發現式的課堂─所有的小孩子都值得去做的事情。

　　要成為這些老師中的一位，你必須有很豐富的科學知識，而且當有需要的時候，你必須知道去週遭世界中的哪個地方，尋找更多的資訊。針對這些目標，本新版本提供下列的資訊：

　　 如前面提過的，新的內容已經被加到第二、第三、第四等篇的前頭。診察各科學領域的歷程，曾經幫助發展各科學領域的人士，個人以及社區健康議題等等，這個內容直接和NSE標準的建議項目有關。

　　新的內容也被加到很多的「A」章，包括太空梭方案的情形、太空探險的將來、生物恐怖主義的資訊、炭疽病和天花的危險、以及尖端科技的例子和改變人類生活的可能性。

　　新的活動已經被加到「B」章，以支持NSE標準中有關個人∕社會的成分。例子包括「17年蟬的神秘」（第14B章），「葛倫、哈維和心臟的神秘」（15B），「居禮夫人：科學家及人道主義者」（17B），以及「我是埃福瑞‧諾貝爾」（18B）一系列的觀察工具稱為「快速查核」已經被加到第五章，來幫助你評量你自己的教學以及在戶外工作時你觀察到的教學，或者是教室課堂內的同儕教學。例如合作學習快速查詢，可檢驗創意使用學習合作小組之策略，其他快速查詢的主題包括發問策略、後答時間∕思考時間策略、積極聆聽策略、良好科學示範、以及具備品質之教科書。

　　就如同前面提過的，涉及到NSE標準的「網路搜尋」起始概念已經被加入第13、16等章，增補擴大現存的起始概念的範圍。

　　第9章，改編科學課程，對於教導有特別需要以及有不同背景之小孩，繼續提出廣泛的關心。此外，資訊已經被加入去警告老師有潛在的不公平，可能導致『數位分離』，小孩子是否能接觸到科技，例如電腦和網際網路，將影響他們在學校以及將來的成功。

　　再一次，在每一章的資源教材已經被聚集成一個新的章節，叫做『發現學習的資源』。在每一章的結尾，這一個章節提供有關的網站和建議閱讀的表單，在新版中已全部更新。特別有用的是，從專業期刊叫「Science and Children and Science Scope」引來的文獻表單，放在第10、13、16等章裡，這些文章分別在地球∕太空科學、生命科學、以及自然科學，直接地提到計畫單元以及課程。

　　到目前為止，你應已詳盡地熟悉這第六版「教孩童科學」書本之內容和結構，而且我希望你熱切地去使用它。你可以在師資培育期間使用它作為一個教科書，以及日後當你變成一個正式老師後，本書可作為一個可信賴有價值的資源。你也將發現我為職前及在職教師所編寫的另外一本有用的書，叫做「傑出的人物及事物：給年輕人的科學活動」（也是由Allyn and Bacon公司出版發行）。

　　最後讓我說再一次，就如我已經在舊版「教孩童科學」書中前言所說過的，這本書名的文字次序是有意義的，我們正在教孩童們科學，而不是教科學給孩童。

致謝

　　雖然本書只有一位作者，但有許多人直接或間接地幫忙做過內容之修正。我要感謝許多同事們的繼續支持及鼓勵，感謝Allyn and Bacon公司工作人員之文字校正及提供極有價值之建議。假如你以前已使用過「教孩童科學」，你應知道本書之1至9章有「真實的教師心聲：思考、對話及寫作的起點」之內容，因此，我要感謝那些實際參與每一章對話之「真正老師」們投注寶貴時間，為了濃縮他們的對話我做了一些內容的修正，所以在文章中我使用了假名，我相信他們之對話將會激發你的思考。謝謝大家！

約瑟夫‧阿布盧斯卡投（Joseph Abruscato）

譯者序　　

　　值此二十一世紀之開啟，科學課程之改革創新，正是世界各先進國家之重要教育課題；感謝學富文化事業有限公司發行人于雪祥先生將「Teaching Children Science: A Discovery Approachth ed.」一書交給譯者做翻譯工作。一本在美國科學教育界已再版暢銷二十多年的好書，的確值得國內科學教育界學者及實際基層科教工作者細心去體會與參考運用。尤其國內「九年一貫課程」所強調之創新教學基本精神，剛好可藉由本書前半部之建構理論教學方法及後半部之諸多創新教材實例介紹，顯現出完美之配合。

　　原書著者約瑟夫‧阿布盧斯卡投（Joseph Abruscato）教授，目前於美國佛蒙特大學教導「科學課程與方法」，他曾在全美國各州發表過數百場之演講及工作坊，另針對學童及教師們出版過許多科學書籍，是一位傑出之師資培育專家。阿布盧斯卡投教授筆調幽默，經常在文章一開頭舉出一些實際生活中之小故事或趣味性短文，以點出該章之重點，但也因此讓譯者需花費不少時間去思考揣摩一些較特殊英文單字之用法及意義。又如第四章中的「從前有一隻海馬，收拾了牠的七枚銀幣，慢跑外出…」，（gathered up his seven pieces of eight and cantered out...）但為何 烢ieces of eight是『銀幣』，可能連大部分的英美年輕人士，也說不出個所以然來。

　　為了完成這本書之翻譯工作，譯者總共花了整整一年休假的時間。整個工作期間譯者把握一個原則，即儘量維持本書原作者之精神，忠於原文之本意。因此，對於原書所用之人名及地方名稱，決定保留原來名稱，如此除了可讓讀者參考了解美國一般中小學之教學實際內容情況外，並可讓科教學者或基層教育工作同仁在要求學生作練習時，能自行視需要加以對應成國內之文化背景，以符合實際。例如：原書要求學童畫出北美洲及南美洲之地圖，國內教師在實際應用時當然可以改成要求學生畫出台灣及中國大陸之地圖。另外，對自然科學（Physical Science）之定義需特別在此一提，本書所謂之自然科學是包括物理及化學，並不包括國內習慣一併納入之生物；生物在本書中是屬於生命科學之領域。

　　本書之翻譯參考不少前一版之譯本，在前人之基礎上繼續努力自然方便許多，這要感謝學長黃萬居教授之辛勞。另外本書之完成要感謝嘉義大學科教所第二屆與第三屆多位研究生曾參與對諸多章節內容之討論，及黃暉欽和王宜君二位國中教師夫妻檔對部分章節之協助及校對等工作。又小女莊甫芳在譯書一年期間，剛好在美國唸高中十年級，她除了幫忙中文電腦打字工作外，更能經常和譯者切磋一些美國課堂上使用之專有名詞之確實意義；因此，譯者要特別謝謝讚美她─「就像一陣溫馴之和風，是休假一年中全家歡樂的泉源」。

　　最後，因本書係譯者首次擔任翻譯工作，經驗不足，疏漏之處在所難免，尚祈各方學者專家，不吝指正。

莊奇勳
2005年8月完稿於美國Portland, Oregon