課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

虛擬實境科技融入中學跨學科課程暨應用推廣計畫

團隊成員
課程教案
四葉草創科學 環境永續綠科技 PDF WORD ZIP
一個山月村的故事—土石溜滑梯:山崩土石流 PDF WORD ZIP
課程融入新興科技的類別

虛擬實境科技、綠色能源、環境永續

課程實施成果

1. 開發出國中「一個山月村的故事」、高中部「四葉草創科學—環境永續綠科技」等跨學科多元選修課程,並經過一學期的試教與兩學期的課程實驗,驗證學習成效。
2. 開發出「土石流」、「太陽視軌跡」、「太陽能板後裔射日」(以上國中)、「酸鹼指示劑」、「能階躍遷」(以上高中使用)等虛擬實境(VR)教學單元,以提升學習成效。
3. 三年計畫執行,從第一年起,配合科技部至松山文創園區辦理成果展、台東移展,第二年台中科學園區成果展國中部課程獲得最佳教材,並於同年至蘭嶼、綠島辦理「航向蘭與綠」辦理移展,第三年接續至金門辨理「送AI(愛)到金門」移展。各子計畫更至北市各中學與台東、彰化、屏東、南投與金門等偏鄉,約數十場推廣活動。

106年
團隊成員
課程架構
課程架構

本計畫之總計畫領導計畫走向並統籌運作,有效協調各項子計畫任務,協助資源整合與分配,進行虛擬實境科技融入中學跨領域課程之師資培育與推廣工作。
子計畫一主要工作為虛擬實境科技教學單元開發,並支援子計畫三、四選取「綠色化學」、「環境變遷」部分適當單元發展虛擬實境科技教學內容。子計畫三的目標是培養國中學生關鍵能力,主要以「能源與環境永續」為題,發展國中跨學科選修課程,提供各校於選修課程開設;子計畫四的目標是培養高中學生關鍵能力,主要以「能源與環境永續」為題,發展高中跨學科選修課程,提供各校於多元選修課程開設。以上二者含括整合性概念知識、靈活性及自主性的學習精神、進行批判性及創新思考、與人溝通及互助合作、進行後設認知等關鍵能力養成,彼此間銜接性與整合性堪稱完整。
而子計畫二從課程教學理論的角度針對子計畫三、四等兩個子計畫進行評鑑,透過CIPP評鑑模式,持續追蹤與改進課程研發之問題,以完善課程發展,俾能建構新興科技融入高中課程之模式,進一步發展出線上開放課程,提供大規模的推廣與應用。

課程內容

1. 國中跨學科多元選修課程:「一個山月村的故事」,並開發出「土石流」、「太陽視軌跡」、「太陽能板後裔射日」等虛擬實境(VR)教學單元。
2. 高中部跨學科多元選修課程:「四葉草創科學—環境永續綠科技」,並開發出「土石流」、「天然酸鹼指示劑」、「能階躍遷」等虛擬實境(VR)教學單元。

課程融入新興科技的類別

虛擬實境科技、綠色能源、環境永續。

課程實施成果

1. 開發出國中「一個山月村的故事」、高中部「四葉草創科學—環境永續綠科技」等跨學科多元選修課程,並經過一學期的試教與兩學期的課程實驗,驗證學習成效。
2. 開發出「土石流」、「太陽視軌跡」、「太陽能板後裔射日」(以上國中)、「酸鹼指示劑」、「能階躍遷」(以上高中使用)等虛擬實境(VR)教學單元,以提升學習成效。
3. 與科技部合作至偏鄉推廣新興科技,並透過營隊辦理方式推廣課程到其他學校。

105年
團隊成員
課程內容
土石流VR教材場景

土石流VR教材;綠色化學VR教材

一、 氣候變遷~土石流VR教材:以「一個山月村的故事」為主軸,進行探究教學,教學主題包括天然災害與永續發展。首先以虛擬實境(VR)帶領學生體驗山崩與土石流情景,引起學生對極端氣候-強降雨、認識,理解護坡植物與雨量監測系統重要,跨學科領域還包括數學- 三角形的測量及推算、地科-天然災害、生物-護坡植物、社會-邊坡防護植物事件探討及公投決策、工程-雨量監測系統和水撲滿設計等。
二、綠色化學天然指示劑VR教材:透過拼圖式的課程模組架構,完成探究課程,教學主題包括綠色化學議題,並開發「天 然指示劑酸鹼實驗」VR 互動沉浸式單元,讓學生利用虛擬實境科技進行實驗並探究化學原理,再延伸到光譜探究、環境的檢測與實作三個主題。
本計畫所開發課程除於校內新課綱多元選修課程提供選修外,並透過工作坊及成果發表會、線上開放式課程模組推廣到其他學校去,擴大計畫實施成效。

土石流VR教材評量場景

土石流VR評量製作及建置評量指標

一、 氣候變遷~土石流VR教材評量:評量方式配合虛擬實境(VR)影片,以情境式體驗土石流發生與危害,配合新課綱的資訊科技指標的「資料或圖表處理與分析」了解災害成因,學習者需蒐集畫面上的6種植物或動物,(1) 箭竹 (2) 穿山甲(3) 大屯杜鵑 (4) 高山酢醬草 (5) 芒草 (6) 山櫻, 此時遇到強降雨造成房子邊山溝涵洞被樹木堵塞,水漸漸淹起來, 流入另一棟車道, 最後水淹沒路面並發生土石流,並盡快離開,但土石流流動快速而被淹沒。
二、綠色化學-天然指示劑VR教材評量:評量方式是參考綠色化學概念中的減量與減廢進行題目的設計,並透過虛擬實境(VR)互動,記錄學生實驗技巧與實驗步驟是否正確,透過沉浸式體驗模擬實驗以熟悉化學實驗,減少真實實驗材料浪費與錯誤率。

學生探究山崩的成因

探究@國七~山月村的故事/土石溜滑梯

本課程為配合國中七年級學生的心智學習模式,特別以「說故事」的方式進行課程規劃,在「不同的情境」下設計一個「任務導向的議題或事件」,讓學生「進行討論或實作或閱讀或探究」等不同活動方式來完成,以達到基礎科學素養能力的養成。而「虛擬實境融入教學」的部分,第一年定位在「VR情境體驗」,在探究山崩成因的課程開端即先導入「山崩VR影片」,讓學生感受山崩土石流的威力,及至太陽能應用課程時,再度提供「太陽視軌跡影片」給學生體會360度全方位太陽升落情形和實際仰角方位的觀察。簡要言之,本課程特色強調「動手做、做中學」,每個教學單元都有一個任務需達成,學生需團隊合作,小組成員腦力激盪,充分對話,利用跨學科的知識解決問題,以期培養一位小小科學人。

分光光度計~食品檢測

四葉草創科學-環境永續綠科技

本課程之學習目標包括:
一、 透過以學生為中心的課程設計,讓學生在課程中發現歸納與建模,訓練自主學習能力。
二、 結合新興科技,如VR、3D列印、Arduino等工具,使學生在這科技新世代,具備跨領域與應用新科技的能力。
三、 運用適當的科學知識與方法解決問題,並養成正確的主動探究的正向科學態度。
另就預期成果而言,本課程將發展出三個探究議題:
1. 染化電池之探究。
2. 水質檢測之探究。
3. 綠色議題之探討。

課程架構
土石流VR教材;綠色化學VR教材

一、 氣候變遷~土石流VR教材:土石流單元係採用闇橡科技所開發的教學單元,由子計畫三課程研發教師協助修改內容,增加「山崩(落石)機制」、「地滑機制」、「土石流機制」、「崩壞作用產生的地形」、沖積扇」背景知識並修改環境場域,俾適合國中生程度學習使用。
二、綠色化學─天然指示劑VR教材,包括:「開場」、「實驗英雄崛起」、「守衛實驗主堡」等三階段。其中,階段一ー「開場」階段為實驗材料的選取,實驗者於家中選擇適合製作天然指示劑的素材,階段二ー「實驗英雄崛起」則是於虛擬實驗室進行天然指示劑的相關實驗,最後階段三ー「守衛實驗主堡」,即透過遊戲方式評量學生學習成果

土石流VR評量製作及建置評量指標

土石流VR影片引導題目並進行成就測驗

探究@國七~山月村的故事/土石溜滑梯

課程規劃-以課程串連任務

四葉草創科學-環境永續綠科技

本子計畫的目標係發展符合107課綱的自然科探究與實作精神的跨學科多元選修課程,課程內容環扣環境永續、綠能科技、綠色化學等重要的環保議題為主,讓學生在整個課程的學習下培養永續的概念。 以四葉草代表綠色環保的中心主旨,以STEM四個面向在生物物理地科化學四個學科進行跨科跨領域課程,並利用創科學諧音創客學,表明探究後實作在課程中之重要性。