動手學科學/三次公開課成果彙整
前言
本成果彙整為全民科學平台的2019年下半年、2022上半年及2025上半年所舉辦之「物質科學 - 公開課I」、「物質科學 - 公開課II」、「物質科學 - 公開課Ⅲ」之成果。成果集包含前言、全民科學平台的理念與作法、課程設計、成果、未來工作與展望此五個章節。
規劃公開課
本全民科學平台長期致力於推廣「動手做活動」，並已累積大量資源公開於網路。然而，實務經驗顯示，僅將活動上網，並不足以有效促進科學學習，也難以獲得教學現場與使用者的青睞與採用。因此，平台規劃一系列以「科學觀念」為核心的完整課程，透過連續週次的課程設計、精選「動手做活動」、補足探究問題，並公開招募學生進行實地教學，藉以驗證教學成效並進一步調整活動內容，也提供平台未來使用之示範參考。
三次公開課雖延續此核心理念，但在課程架構、分組設計與執行細節上有部分異同，說明如下：
一、課程結構與時間安排
- 第一次與第二次：皆為「九週課程」，包含連續八次教學與一次實作評量。
- 第三次：雖仍以九週進行，但整合為三大主題（電池與儲能、數值編碼與計算機器、光波與光速），並導入豐富的參考資源（如ASCII編碼、加法器設計、音樂與影像編碼等），使課程更趨專業與多元。
二、分組與教學設計
- 第一次與第二次：皆採「一班兩制」，將學生分為「學分組（學習組）」與「參與組（體驗組）」，依據年齡與學習需求區分難度與評量方式。
- 第三次：取消分組，所有學生面對相同的任務與內容，但會依據不同年齡給予彈性的評分標準，鼓勵每位學員在挑戰中成長。教師與助教僅於必要時介入，強調學生的獨立學習與責任感。
三、課程精神與實施特色
- 三次公開課皆重視「親子共學」與「混齡學習」，並以「實作」為教學主軸。
- 第一與第二次著重於概念導入與活動驗證，課程規範尚屬寬鬆。
- 第三次則強調學員自主參與與課堂紀律，明訂上課規範與作業規則，例如不得無故缺席、手機使用限制、自主上傳檔案、未遵守者可強制退選等，展現更強的學習自主性與課堂經營。
四、行政與支援配套
- 三次公開課皆以保證金制度鼓勵學員全勤，並提供科教館資源與證書制度（如與遠哲合作發證）。
- 第三次公開課規劃更細緻，除設計活動與原理頁、拍攝YouTube短片外，亦成立「課程助理」、「陪伴群學者」等角色，全面支持教學現場的執行。
小結
三次公開課隨著教學經驗累積與參與者特性不同，課程設計與執行策略逐步進化：從分組教學走向同儕共學，從活動呈現走向概念統整與深度探究。這一系列的公開課，不僅是教學示範，也成為全民科學平台「動手做」活動深化與推廣的重要實驗場，為未來課程設計與平台優化提供寶貴參考。
全民科學平台的理念與作法–附「運作生態系」
本章將詳細介紹「全民科學平台」，包含平台理念與運作情況。
一、理念
(一)平台描述概要
- 建立一個可持續維運 10 年以上，支援「動手學科學」的學習資源分享平台。
- 維運一組與此平台互相支持的社群。
- 推廣國內外人士運用此平台的資源，以成就或增進科學之學習。
- 為實現以上宗旨：
- 本平台採 Mediawiki。
- 本平台內容採 CC 授權。
(二)CC授權的精神與作法
創用 CC 是一種對「不特定對象」的使用授權，但使用者在運用人家著作時要遵守四項交代：包括必須「姓名標示」、對可不可以「商業性」利用的交代、對可不可以「改作」的交代、以及要求以「相同方式分享」的交代，其意思與圖示分別為：
姓名標示：使用者必須按照著作人或授權人所指定的方式，表彰其姓名。
非商業性：有這個圖示，使用者「不得」以獲取商業利益或私人金錢報酬為主要目的來利用作品。沒有這個圖示的作品，大家可以商業利用。
禁止改作：有這個圖示，使用者「不得」變更、變形或修改作品。
相同方式分享：若使用者變更、變形或修改本著作，則僅能依同樣的授權條款來散布該衍生作品。即你改作後的衍生作品也必須允許後面的人繼續改作。
全民科學平台所使用的CC授權是「姓名標示─相同方式分享」：
本授權條款允許使用者重製、散布、傳輸以及修改著作(包括商業性利用)。若使用者修改該著作時，其改作後的衍生作品也必須允許後面的人繼續改作。使用時必須按照著作人指定的方式表彰其姓名。
所以在每一個活動頁的最前面，我們都寫上了原始設計者的姓名，以保障原始設計者的權益。 詳見 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ 。
二、運作生態系簡易圖示
推動一個這麼大的平台計畫，我們需要許多人與單位的支持，才足以使我們繼續前進。本計畫之支持單位為：
(一)信誼基金會
信誼基金會贊助我們平台的基本營運經費。
(二)財團法人遠哲科學教育基金會
遠哲科學教育基金會提供專案管理、部分辦公場地、人脈、動手學科學活動來源。
(三)自主學習共享平台
- 免費提供「動手學科學」公開課：開課、選課、典藏、認證等各種服務。
- 此平台是公益性平台，其理念為：
- 課通天下，大家都能在這個平台上開課、選課；在「我為人人，人人為我」的理想下，分享彼此的課程給彼此的子弟，用天下的資源來幫助台灣的孩子們學習。
- 橋接體制學校與實驗教育，使實驗教育發展與108課綱實施連成一體，實現「今日實驗教育，明日公共教育」的理想。
(四)社團法人中華民國振鐸學會
提供本平台運作人力、運作人力培訓、開課場地、開課器材儲備與運用。
振鐸學會目前正努力橋接體制內、外的教育，試圖用「自主學習典範」去混搭「師徒教學典範」。也可趣稱想以「土雞典範」取代「飼料雞典範」，強調自主學習和實作能力，就是基本上學生可以做的就交給學生做。
(五)其他
如教育部國民及學前教育署提供補助、信誼。
三、動手學科學的實踐
(一)四個特色
我們的理念是希望能夠在中小學中，帶出一種新的科學學習典範，這種科學習典範包括四個特色：
1.科學跟生活的連結
同學們可以運用日常生活中常見的現象跟物品來學習科學。在過往的科學學習過程裡，同學們的腦筋存在一個切換開關，他進教室或者穿上白色實驗袍之後就切入那個科學課上課狀態，到了日常生活中他就切到日常生活狀態，兩者是不相連的，學生只會把在科學課的內容跟他的考試相連結，而不會跟他日常生活中看到的各種現象相連結。
2.動手做
希望讓同學養成動手做的習慣，因為我們發現在學習科學的過程，同學如果是透過動手做活動(Learning by Doing)，他對這些科學原理的認識會更深刻、長久。
3.探究問題
希望同學在上每一堂課動手作之餘能夠做更多探究與思考，所以我們在每個單元都設計了若干個探究問題，讓同學思考為什麼。
4.線上公開
課程所有的設計全部放在遠哲全民科學平台上面，然後用 CC 授權釋出，希望透過分享的精神，讓所有人都可以藉由這些教材學習科學；並且依自己的脈絡與情境，將教材改作成適合自己的樣子。
(二)實踐
1.架設網站平台
網址：http://science4everyone.net/ 網站功能：
- 科學活動牆：讓民眾可以更方便的取得各種科學活動
- 公開課報名：公開課的報名系統
- 工作人員協力：包含教師社群與編輯群的各項協力工作
2.開設課程
適時選擇、串接各科的科學觀念，選用適合的活動，構成八到十週的課程，並公開招募學員，實際教教看。同時與各方合作，合格者授予學分。
3.培訓工作人員
定期招募工作人員，以補充代謝。並對工作人員施以平台維護、程式撰寫、wiki 書寫、HTML,SVG,共享圖照運用…等教育訓練。
4.廣告宣傳
將公開課的過程，拍攝、並剪成宣傳短片，再透過 FB,Line,IG,Youtube 來宣傳本平台在學科學習上的利用價值。
課程設計
課表
附上三次上課的課表供參考
| 次 | 日期 | 教學內容 | 講師 | 助教 | 活動清單 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2019.10.30 | 物質的組成 | 丁志仁 | 林青高 | 穿不過去、粒子/波雙重性 |
| 2 | 2019.11.6 | 物質的態 | 林青高 | 丁志仁 | 觀察三態、觀察乾冰、漂浮泡泡、乾冰泡泡、乾冰鬧鐘、分辨常見元素、認識常見分子、三相圖 |
| 3 | 2019.11.13 | 動位能轉換(一) | 張又懿 | 張鈞祺 | 平衡鳥、步行下坡 |
| 4 | 2019.11.20 | 動位能轉換(二) | 張鈞祺 | 張又懿 | Tracker自由落體、手機物理實作、牛頓擺 |
| 5 | 2019.11.27 | 基本電路 | 張又懿 | 張鈞祺 | 奇妙的電阻世界、自走車實作 |
| 6 | 2019.12.4 | 電磁能轉換 | 張鈞祺 | 張又懿 | 簡易小馬達 |
| 7 | 2019.12.11 | 光與熱 | 張鈞祺 | 張又懿 | 甜蜜的魔境、史特林引擎 |
| 8 | 2019.12.18 | 尺度 | 丁志仁 | 林青高 | 電子軌域勞作 |
| 9 | 2019.12.25 | 評量 | 丁志仁 | 張又懿 | 動手學科學/物質科學I/評量準備 |
| 時間 | 課程名稱 | 教師 | 課程說明 |
|---|---|---|---|
| 111.02.16 | 重力在生活中的表現 1 | 謝迺岳 | 平衡鳥, 啄木鳥, 憤怒鳥 |
| 111.02.23 | 重力在生活中的表現 2 | 謝迺岳 | 竹蜻蜓, 吹箭, 玩水 |
| 111.03.02 | 力、運動與形變 | 陳亮洲 | 無形的力 |
| 111.03.09 | 重心與力矩 | 陳亮洲 | 一點一世界 |
| 111.03.16 | 能量轉換與能量守恆 1 | 陳亮洲 | 神秘的循環 |
| 111.03.23 | 以LED燈混合色光三原色 | 彭大立 | 彩色影子 |
| 111.03.30 | 磁浮與視覺暫留 | 彭大立 | 磁浮賽馬 |
| 111.04.06 | 能量轉換與能量守恆 2 | 陳亮洲 | 永動的謊言 |
| 111.04.13 | 紙筆與實作評量 | 丁志仁與眾助教 |
| 主題 | 課次 | 日期 | 課程名稱 | 教師 | 課程說明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 電池 與 儲能 | 1 | 2.15 | 電池原理與家用功率 | 蔣盛暐 | 本堂課將從最基礎開始，從能量轉換，電池的充放電，再講到家用電器的功率，讓學員從生活中體驗到電能的用途與變換能量轉換 |
| 2 | 3.1 | 簡單的家用儲能設備 | 蔣盛暐、李國章 | 課程將延續第一堂課次，從電池延伸到家用儲能設備，介紹其中所使用的逆變器、磷酸鐵鋁電芯與控制電路的方式 | |
| 4 | 3.8 | 復盤一到三課次 | 丁志仁 | 復盤一至三課次 | |
| 數值 編碼 與 計算 機器 | 3 | 2.22 | 開關與邏輯閘 | 丁志仁 | 課程將從PhET模擬開始，介紹重要的邏輯閘，再來用開關演示不同的邏輯閘(AND、OR、NOT)，由淺入深甚至是介紹多閘結構 |
| 5 | 3.15 | 進位制與字集 | 丁志仁 | 本堂課將帶領學生深入探索電腦二進位的世界，會先介紹二進位與十六進位，再帶領學生操作，最後介紹 ASCII 編碼 | |
| 6 | 3.22 | 簡單加法器 | 林芸伍 | 本課程延續第二堂課次，使用電晶體和麵包板搭建簡單的加法器電路 | |
| 7 | 3.29 | 色碼與點陣圖 | 鄭婷如 | 課程將從波長與顏色開始，介紹色光三原色，並教學如果是在電腦的世界中要如何用數值表達像素 | |
| 波粒二重性 綠光的雙狹縫實驗 | 8 | 4.5 | 光波與光速 | 丁志仁 | 本課程將探討生活中算出光速的方法，其實用微波爐就可以計算出來，將帶領學生找出微波爐中微波的波長與頻率，再來計算微波的光速 本課程將使用綠光雷射筆與自動筆芯，操作雷射筆的雙狹縫干涉，再利用干涉條文延伸講解電子的雙狹縫實驗，引到波粒二項性的理解 |
| 9 | 4.12 | 評量 | 待定 | 駐站實作評量 |
講師群
講師名單如下(按照姓名筆劃排序):
- 丁志仁
- 李國章
- 林芸伍
- 林青高
- 陳亮洲
- 張又懿
- 張鈞祺
- 彭大立
- 蔣盛暐
- 鄭婷如
- 謝迺岳
成果
三次「動手學科學」公開課程歷經不同教學階段與對象試驗，不僅展現學生的學習成果，也透過學員、家長與實作歷程的回饋，逐步優化教學設計與課程內容。以下依學員回饋、實作成果、證書核發與數學拓展四個面向，統整成果摘要如下：
一、學員與家長的回饋迴響
- 學分組／學習組 學員心得
- 多數學生表示對實驗課程印象深刻。
- 手作與實作型活動明顯提升學習興趣，相較於紙筆課程更具吸引力與學習動機。
- 部分學生回饋中提及：「能親自操作實驗」、「能觀察現象並理解原理」是他們最喜歡的課堂經驗。
- 參與組／體驗組 家長回饋
- 家長普遍肯定課程以大量實驗為主軸，能幫助孩子理解抽象概念。
- 認為孩子在動手操作中學會了「觀察、提問、表達、完成學習單」等科學基本能力。
- 感謝老師願意包容年紀小的孩子參與，指出「激發好奇心比完全理解更重要」。
- 體驗組 學員感想
- 學生喜愛實驗，表示在其他教學場域少有機會接觸此類題材。
- 認為課程不因環境限制而妥協，讓孩子有更真實的操作經驗。
二、實作與教學成果
- 第一次公開課
- 實作作品：自由落體 Tracker、自走車、分子球桿模型、電子軌域模型。
- 學習單：著重於反思與理解科學原理，不僅為測驗工具，也促進教學即時調整。
- 第二次公開課
- 實作主題：憤怒鳥、平衡鳥、沖天火箭、磁浮賽馬。
- 學習主軸：重力應用、能量守恆、電磁作用等，活動具日常連結性與挑戰性。
- 第三次公開課
- 課次成果：
- 【業力引爆】：手機控制引爆裝置
- 【鐵鋰電池】與【微電網】：能量轉換與綠能概念
- 【十六進位轉換】：進位邏輯與立體方塊教具
- 【簡易色彩選擇器】：PHP實作與顏色編碼
- 【綠光干涉】：物理干涉現象觀察
- 【考試與操作】：使用 PhET 工具進行數位測驗
- 教學重點：電學、編碼、光學、數位工具使用，內容深具系統性。
- 課次成果：
三、學員出席與證書核發情形
- 第一次公開課：學分組與參與組皆有證書，學習單與作品展示為成果依據。
- 第二次公開課：
- 學習組 13 人，2 人因疫情未能參與評量但均退保證金、發放證明。
- 體驗組 18 人，皆達出席標準並全額退還保證金。
- 第三次公開課：
- 共 15 位學員（含成人與國小、國中學生），皆參與全程並領取證書。
- 無分組，統一任務與個別評分方式，有助提升挑戰感與自我要求。
四、數學內容導入與未來發展
- 雖以物質科學為主軸，但課程逐步導入數學核心概念，成為往後「動手學數學」的基礎。
- 導入數學項目：
- 十六進位與十進位轉換（進位系統）
- 字元編碼（ASCII、UTF-8）
- 顏色與圖像編碼（colorRGB、circleDraw）
- 遊戲式數學學習（魔數時間、手指數數）
- 工具與語言：
- 使用 PHP 撰寫轉換程式、圖形與顏色處理模組，學員實作力明顯提升。
- 未來規劃：
- 將以本次編碼與邏輯活動為基礎，發展完整的數學公開課課程模組。
小結
三次公開課成功打造以實作為核心的科學學習場域，呈現出學生在動手學習中不僅樂於參與，更逐步掌握抽象原理與應用技巧。課程亦驗證了「年齡混齡 × 難度分層 × 活動驅動」的教學模式具高度彈性與成效。未來若能持續推進更多跨科與數學課程模組，將有望成為全民科學素養推動的重要典範。
未來工作與展望
三次公開課不僅驗證了「動手學科學」活動的可行性，也逐步奠定了全民科學平台作為「概念導向 × 活動驅動」的科學教育系統架構。在此基礎上，未來展望可從以下五個面向整理：
一、擴展學科內容與課程設計
- 目標：從物質科學起步，逐步擴展至數學、生命科學、天文地科與資訊等其他四科，實踐五大學科全面發展。
- 進度：
- 第一次公開課：物質科學為示範科目。
- 第二次與第三次公開課：開始系統性整理「物質科學」中的基本觀念與原理（81 → 91 個），建立對應之動手活動。
- 下一步：
- 補齊物質科學觀念對應的活動頁與原理說明頁。
- 以物質科學中用到的數學概念為起點，設計數學科的公開課程。
- 視進度推進至生命科學等其他科目。
二、經營教師社群與專業支持系統
- 核心理念：課程與活動設計來自教師社群的持續精進與對話。
- 制度建構：
- 每科設置召集人，定期召開「精進會議」，出席有費用補助。
- 公開課作為社群凝聚與成果驗證的實作場域。
- 酬勞標準：
- 第一次：講師費每小時 500 元，助教 250 元。
- 第二次後調整：講師費每小時 1600 元，助教獎學金制度，每小時最高 500 元。
- 未來發展：逐步擴大各學科社群，形成具備課程設計力與實作驗證力的教育網絡。
三、培養穩定的編輯團隊以支持平台營運
- 現況挑戰：老師雖能設計活動，但缺乏餘力使用 wiki 語法編輯並上傳。
- 解法：
- 成立學生為主體的「編輯群」，分為「群內編輯」（在辦公室）與「群外編輯」（遠端外包）兩類。
- 以團隊協作形式完成活動上架。
- 運作特性：
- 編輯人力流動率高，每年需新一輪訓練補足。
- 未來需求：
- 隨平台規模擴大，需同步增加編輯培訓人數與頻率。
四、提升平台知名度與使用率
- 目前進展：
- 每次公開課皆帶來一批學員與家長，逐漸形成平台的早期支持者。
- 完成短片拍攝與圖照素材累積，有助於未來大規模行銷。
- 宣傳策略（尚未全面展開）：
- 製作短片與圖文相簿為主，社群經營（FB、IG、LINE）為輔。
- 未來五線推進：
- 深耕實驗教育領域（已具詢問度）。
- 說服地方政府（如新北市）將本課程納入高中學習歷程。
- 整合遠哲科學教育基金會的大型廣宣資源。
- 協助教科書出版商開發贈品式教具課程。
- 與社區大學合作發展親子科學教育課程。
五、與其他學習資源建立合作聯盟
- 願景：整合國內各種已有的優質科學教育平台，發展具全方位支持性的系統。
- 潛在合作對象：
- 教育部因材網
- 民間的 LIS 情境科學教材
- 均一教育平台
- 合作方式：
- 互為教材供應與活動串接的平台。
- 共同設計跨平台課程包與教案庫。
小結
三次公開課從「以概念驅動活動」、「以活動驗證學習」出發，不僅建立起平台內部的課程與組織架構，也逐步形成可拓展的推廣路徑。未來，透過內容完備、社群經營、人力穩定、推廣策略與合作網絡五大面向的持續經營，全民科學平台將有機會成為臺灣科學教育創新與普及的重要推手。
