課程介紹

Highscope Rooting Locally. Connecting Globally. FORESEEING Future

107年

中學自然科「探究與實作」之跨學科課程研發與實驗研究

團隊成員
課程教案
仿生葉 WORD
仿生向日葵 WORD
仿生機器人 WORD
科學閱讀 PDF
機器人機電整合課程 PDF
課程架構
課程架構

本計畫主題以「探究與實作」課程研發及實驗研究為主軸,分別針對三類學校屬性進行課程研發實驗研究。子計畫一為單純高中學校型態、子計畫二為單純國中學校型態、子計畫三為完全中學型態,並透過子計畫四大學端的師資培育、課程評鑑研發及商品化,協助中學發展及鑑定學習成效。結合在地資源,發展學校特色課程,研發主題式跨領域之探究與實作課程。在共備社群中,藉由同科及跨科教師之間的合作,討論出適合學生及學校發展的探究與實作課程。在此架構下透過橫向定期跨校共備及縱向自國中、高中至大學的輔導協助,共同合作發展課程研發模式,建立產官學研網絡。

課程內容

1.子計畫一為單純高中學校型態、子計畫二為單純國中學校型態、子計畫三為完全中學型態,並透過子計畫四大學端的師資培育、課程評鑑研發及商品化,協助中學發展及鑑定學習成效。
2.橫向定期跨校共備及縱向自國中、高中至大學的輔導協助,共同合作發展課程研發模式在共備社群中,藉由同科及跨科教師之間的合作,討論出適合學生及學校發展的探究與實作課程。(總計劃)
3.在高中探究與實作課程教材方面,探討高中及完全中學的課程差異,以期找出適合高中學生的探究與實作課程。
南科實中:
(1) 科學閱讀涉獵科學議題(增廣)→自然科探究與實作(科學素養建立)→高瞻專題研究(科學自主學習)
(2) 在議題主軸下,多領域融合的學習模式。
(3) 以環境議題融入科學探究歷程。
(4) 注重動手實驗提升解決問題的能力。
(5) 注重創客概念,解決問題引導學生「自主學習」。
(6) 引領學校教師增能及共備,凝聚教師共備意識。

善化高中:
(1) 發展可持續經營、可推廣、具啟發性的優質探究與實作課程。
(2) 提升學生運用資訊技術進行數據分析與實驗操作的能力。
(3) 透過探究與實作課程培養學生專題研究的能力,並指導學生進行專題研究。
(4) 透過資訊技術、社群平台和大學端、社區端進行專題研究的長期、持續合作,最後並能共同發表,以培養學生更廣闊視野。

瑞祥高中:高一多元選修課程,每週2節開課一學期合計36節課。
(1) 補足高中生活科技必修學習內容
(2) 工程專題導向整合運用學科知識
(3) 適性發展大學升學進路
(4) 探究與實作專題導向的學習模式,可以活用學科知識
(5) 培養各科專題導向的整合設計與實作能力
(6) 輔助學習數理學科知識、操作技能及培養科學(技)素養

4.在國中探究與實作課程教材中,則找出國中與完全中學間的授課方法,以規劃出適合國中端學生的課程及模組。
新東國中主要為探究與結合新興科技的實作,教學內容要更具有創客技能、STEM 學科知識、問題解決能力、自主學習能力以及合作領導力等,以呈現學習後相關競爭力提升之成效。目前共實施4套課程:
(1) 融入八年級下學期『自然與生活科技課』「壓力」單元:『悠遊生態·壓力我不怕』AR、VR、密室逃脫互動闖關遊戲。
(2) 融入七八年級上下學期『探究技巧與新興科技的融入』(於七、八年級上下學期的高瞻社團課中實施)課程,引導學生產出自己的AR作品,如:『Air pollution』AR環保互動書、『輕旅台灣』旅遊導覽…等。另外教導學生使用Arduino自製環境感知系統,並結合LoRa將數據無線傳輸至雲端空間儲存。
(3) 融入七年級下學期『自然與生活科技課』「生物分類階層」、「動物行為」、「動物界-節肢動物昆蟲的變態」、「細胞分裂」、「生殖」、「人與環境」單元:『蜜蜂去哪了?』AR、雙語、影音的繪本。
(4) 融入七、八年級上下學期「機器人」社團課。

課程融入新興科技的類別

1.南科實中:Arduino程式設計、3D列印設計、雷射切割、Labview程式語言、Solidworks3D工程繪圖軟體、機電整合、智慧機械 、數位/資訊科技
2.善化高中:過濾、萃取、離心、電泳、層析、菌體分離等
3.新東國中:課程主要以融入自然科課程為主,AR(擴增實境)、VR(虛擬實境)、Arduino、社會人文、機器人、程式設計等為輔,研發符合新興科技的創新課程。
4.瑞祥高中:3D印表機操作 、雷射切割機操作、CNC機具操作、Arduino的操作、無線遙控技術、綠能科技 、智慧生活科技、智慧機械 、數位/資訊科技

課程實施成果

1.子計畫一-南科實中:
主要實施年級為高一,時數為18小時,設計3個課程模組,分別是「仿生葉」、「仿生向日葵」與「仿生機械」,分別在高一的四個班級生活科技課程、專題課程實施課程模組。每個課程模組設計18週課程,由物理科、化學科、生物科、地球科學科與資訊科技科教師進行跨學科共同研發與實施。同時教師也多元開發探究與實作課程,如磁力探究飛翔的青蛙等,學生也能自主進行探究與實作研究,如甲烷菌偵測、仿生盆栽盒並獲中華民國專利。

2.新東國中:
(1) 『悠遊生態·壓力我不怕』AR、VR、密室逃脫互動闖關遊戲:本課程融入國中八年級下學期壓力單元,以問題解決導向的密室逃脫進行探究,接著再進行觀念釐清與實作探究的學習。
(2) 『探究技巧與新興科技的融入』課程,引導學生產出『Air pollution』AR環保互動書,以AR技術為輔,共同探究Air pollution的來源、種類、傷害、台灣現況、防治,以及口罩與空氣清淨機的種類與效能等。另外在今年度又融入『Arduino與SDER的對話』課程內容,教導學生利用Arduino連結各種sensor來自製環境感知系統,並結合本校今年所引進的SinDong Excellent Robot(SDER)裡使用的低功耗廣域無線傳輸技術LoRa,將偵測的數據無線儲存至雲端,學生可隨時於網站上瀏覽並下載各項監控數據,對於學生進行科展實驗有極大的幫助,目前已有兩組學生利用此技術自製環境感知系統,進行『探討各式綠牆對教室溫度變化的影響』與『土壤發電』的研究。
(3) 『蜜蜂去哪了?』AR、雙語、影音的繪本:『蜜蜂去哪了?』AR、雙語、影音的繪本參加第五屆全國特殊教育教材教具輔具暨電腦輔助教學軟體設計比賽獲資賦優異類教具輔具組佳作依著作財產權讓與同意書著作財產權全部無償讓與教育部。
(4) 融入七、八年級上下學期「機器人」社團課:機器人課程是以社團的方式進行,同時有基礎課程也有進階課程,新生務必認真學習,打好基礎;舊生則持續精進、樂在學習。雖然社團成立不久,但老師確能激起學生的鬥志,甚至遠赴日本參加RoboRAVE日本加賀國際機器人競賽榮獲第一、二名。 此外,今年度更廣泛積極的進行課程推廣,估計約18場推廣活動、7865參與人次。

3.瑞祥高中:
1.校本高一多元選修課程2.分組跑班3.每週開課2節4.每班分組進行實作課程,並於期末進行成果發(107.01.10)5.各組公開進行成果發表,表現優良,並錄影存檔於社群網路平台
瑞祥高中整體高瞻課程發展的核心與目的
(1) 機器人教學:以輪型機器人教學活動為基礎,增加競技型足球機器人或工業型機械手臂的教學活動,豐富機器人教學的範疇,奠定學生對機器人的相關知識。
(2) 工程及機電實作專題:透過所建置的創客空間,擬訂適合學生程度的工程及機電實作專題,引導對工程領域有興趣的學生透過專題式學習,進行加廣加深的學習。
專題導向的機器人機電整合課程,將設計與實作輪型機器人、仿生機器人、機械手臂、飛行器、智慧電器控制、腳踏車發電機、載人氣墊船、智慧型農場、追日型太陽能發機電及機構設計等專題。會學習操作雷射雕刻機、3D列印機、木工機具、機電工具,工程圖與3D圖繪製及程式設計。

4.義守大學:
著重於透過在地產業結合與發展學校特色等因素,提供十二年國教實施後發展學校本位課程參考。透過將中學探究與實作課程教學模組優質化,以及建構科學教育商品化和技術移轉典範,提昇與落實國內文創產業競爭力。建立「中學丟題及大學解題」之課程開發合作模式,充實中學端高瞻團隊創新研發動能。協助開發各主題之融入式教學模組。成立高國中探究與實作共同備課社群及協作平台,共同研發六年一貫探究與實作課程。開發可持續經營、可移植、具啟發性的優質探究與實作課程教學模組。

106年
團隊成員
課程架構
課程架構

本計畫主題以「探究與實作」課程研發及實驗研究為主軸,分別針對三類學校屬性進行課程研發實驗研究。子計畫一為單純高中學校型態、子計畫二為單純國中學校型態、子計畫三為完全中學型態,並透過子計畫四大學端的師資培育、課程評鑑研發及商品化,協助中學發展及鑑定學習成效。結合在地資源,發展學校特色課程,研發主題式跨領域之探究與實作課程。在共備社群中,藉由同科及跨科教師之間的合作,討論出適合學生及學校發展的探究與實作課程。在此架構下透過橫向定期跨校共備及縱向自國中、高中至大學的輔導協助,共同合作發展課程研發模式,建立產官學研網絡。

課程內容

計畫團隊高中端主要為探究與實作課程藉由Arduino程式、3D列印設計、Labview程式語言、Solidworks 3D工程繪圖軟體、無線遙控技術過濾、萃取、離心、電泳、層析、菌體分離等,藉由同科及跨科教師之間的合作,討論找出出適合學生及學校發展的探究與實作課程。

課程融入新興科技的類別

1. 南科實中:Arduino 程式設計氣體偵測、3D列印設計、雷射切割、Labview 程式語言、Solidworks3D 工程繪圖軟體、機電整合。
2. 善化高中:過濾、萃取、離心、電泳、層析、菌體分離等。
3. 新東國中:AR( 擴增實境)、VR( 虛擬實境)、機器人、程式設計。
4. 瑞祥高中:3D 印表機操作、雷射切割機操作、CNC 機具操作、Arduino 的操作、無線遙控技術。

課程實施成果

1. 南科實中:實施年級為高一的3個班級,時數為18小時,設計3個課程模組,分別是「仿生葉」、「仿生向日葵」與「仿生機械」,每個課程為18週課程。
2. 善化高中:校本高一多元選修課程、每週2小時,分組跑班進行實作課程,並進行社區科普推廣。
3. 新東國中:目前共實施5套課程:八年級下學期自然課「壓力」單元5節,AR、VR、密室逃脫互動闖關遊戲。七年級上學期『探究技巧與新興科技的融入』課程10 ~ 18 節,『Air pollution』AR 環保互動書。七年級下學期自然課「生物分類階層」、「動物行為」、「動物界- 節肢動物昆蟲的變態」、「細胞分裂」、「生殖」、「人與環境」單元18 節,AR、雙語、影音的繪本。七、八年級上下學期「機器人」社團18節。課餘,學生回饋鄉里製作數位化的『心動新東人文MAP』(時數:一個月)。
z 4. 瑞祥高中:校本高一多元選修課程,每週2 小時,分組跑班,並於期末進行成果發表。

105年
團隊成員
課程內容
仿生盆栽

仿生盆栽

本課程模組與十二年國教核心素養三大面向九大項目出發,主要是希望透過瞭解仿生科學,體認永續發展需從大自然中學習智慧,並且經由觀察溼地生態,瞭解生態循環法則。進一步利用3D列印新興科技、Arduino單晶片微控制器,製作仿生盆栽實驗設備,符合溝通互動面向,具備使用適當科技、資訊素養。透過發展探究與實作課程單元及有效的評量方法,研究課程對於學生學習的質性改變,是本計畫的重點發展方向。提供學生進行探究的問題,但是方法與解答卻是開放的。此問題是無法立即找到答案,亦無法找到制式的規則加以套用。因此雖然研究的問題有界限,但是方法與解答卻是開放的。本課程模組創客教育部份安排3D列印教育,與國家高速網路中心合作開設Arduino單晶片微控制器課程,培養學生探究問題過程中提昇本身自造能力。

物質分離技術

探究與實作專題課程發展--物質分離技術

本課程計畫重點:涵括並整合國高中職校六年,在物理、化學、生物、家政、生科、食品、環境等學門,與分離技術有關的生活問題,例如:糖鹽分離、汙垢清除、水質淨化、垃圾分類回收等,並呼應新興科技中有關循環經濟之重點。本課程計畫功能:由於內容取材自既有課綱概念與生活問題解決,師生的接受度高,不僅已列為本校發展「多元選修」之重點課程,且基本上能結合現有中學的實驗室設備,進一步轉換為自造者空間,促進現有設備資源活化在未來課程的完整實施與推廣上,具有高度可行性。本課程計畫特色:包括提出PA3DA(問題problem、分析analysis、資料蒐集data、測試do、討論discussion、應用accessment)的六階段探究教學模式進行教學驗證與推廣,也將結合至本校科普志工推廣服務。

大氣壓力

『悠遊生態 · 壓力我不怕』AR、VR、密室逃脫

本課程融入國中八年級下學期壓力單元,以探究與實作的模式授課,以問題解決導向的密室逃脫進行評量,共五節課:一、認識壓力(新營的椰子);二、大氣壓力(我是大力士);三、氣壓與天氣;四、氣壓與天氣(科學好好玩);五、密室逃脫,使用VR、AR的科技,將國中自然領域生態系與壓力概念整合成「密室逃脫」的關卡,闖關的勇士,必須身歷其境從中找線索,竭盡心力尋找答案,是培養團隊默契與訓練腦力的科學活動,此活動的進行能有三種模式,可依人數多寡做選用,人數7人以下時可用一間實體的密室(教室改造而成)、人數多達7人以上時可分組運用多本遊戲書或遊戲海報同時進行。課後延伸,引導學生創作自己的VR和AR的作品,如:校園植物簡介等。

魚菜共生

魚菜共生系統的教學模組與推廣

近年來受到各界關注的魚菜共生概念,除了強調環保,還涵蓋生物及物理等科學知識,為了激發學生的學習興趣,前鎮瑞祥高中國中部學生用寶特瓶製作小型的魚菜共生系統,讓孩子體驗創客樂趣,透過建立魚菜共生體系的概念融入日常生活中. 經過裁切擠壓後的寶特瓶,再裝入培菌石和水草,就能打造出小型魚菜共生系統,學生從實際動手作,了解生物、物理及環保生態的原理,(前鎮區瑞祥高中國中部學生) 將擠壓變形的寶特瓶裝滿水是物理概念的運用,如何維持水中生態環境正常,則是生物學知識,一個魚菜共生系統,從建構過程涵蓋多元的學科,這種引導式的教學讓學生觸類旁通,(前鎮區瑞祥高中老師 柯尚彬)(前鎮區瑞祥高中校長 林香吟) 12年國教實施後,如何讓孩子的學習領域更為廣泛,瑞祥高中運用創客理念,從動手做簡易生活科技品,結合相關學科資源,讓學習變得更有趣味性。課程模組如下:1.桌上型吃不飽魚菜系統 2.桌上型潮汐魚菜系統 3.保特瓶簡易生態魚菜系統 4.太陽能魚菜共生系統。
工程設計-太陽能魚菜共生系統專題教學成果網 https://goo.gl/qKNXzn

在地產業結合

課程評鑑、師資培育及推廣研究

本計畫著重於透過在地產業結合與發展學校特色等因素,提供十二年國教實施後發展學校本位課程參考。透過將中學探究與實作課程教學模組優質化,以及建構科學教育商品化和技術移轉典範,提昇與落實國內文創產業競爭力。為培育具探究與實作、創客精神與國際觀之新興科技高瞻人才,本計畫積極推動定期交流及辦理營隊與參訪活動、建立中學端與其他產官學研合作、成立教師跨科科學共備社群,辦理推廣活動與學生及教師增能活動、以及師生國際學術與文化交流。已辦理7場推廣活動與4場師生增能培訓營,邀請財團法人遠哲科學教育基金會陳竹亭董事長、中央研究院翁啟惠院士擔任講者。並協助南科實中辦理2017/3/21「高雄市公私立高中職校校長會議」,成功將高瞻成果推廣至高雄市51所高中職校。並推動多場台日師生學術與文化交流。

課程架構

「物質分離技術」課程,在技術概念上乃是利用物質的理化特性,例如顆粒大小、溶解度、沸熔點、比重、電荷、磁性…等差異,將物質從混合物狀態中進一步地分離或純化。這樣的課程架構將對包括如:過濾、蒸餾、分餾、透析、萃取、層析、離心、電泳…等技術操作進行探索與生活問題之解決與應用。