第 一週教材

拉馬克和達爾文的探究之路

      拉馬克小傳                                                                                                            第二週教材

拉馬克(Jean Baptiste de Lamarck 1744-1829)，1744年8月生於法國北部的皮喀第(Picardy)，是一位沒落貴族的第11個兒子，擔任巴黎國立博物館動物學教授的拉馬克，曾經從事有關無脊椎動物的詳細研究。他也因為提倡進化論的「 拉馬克學說 」 (Lamarckism)而知名，認為生命由無機質發生。生物之內在原因使其由簡單原始之種類，發展為複雜高等之種類 (即前進的發展)。他認為生物所以多樣性的原因，乃係於習性，生活方式，以及環境所造成 (即後天獲得性遺傳及用進廢退說)。此後這種主張器官之用進廢退為演化原因之學說，稱為拉馬克學說。

　　他的父親原本希望他成為神父或軍人，因此他最初依照父親的要求學習神學，走上宗教之路。自1760年父親去世後，拉馬克遂改依自已的心願，成為一名軍人。他在奧地利、法國和俄羅斯三國聯軍對普魯士的七年戰爭（1756-1763）中擔任士兵，因為表現英勇，而晉升為軍官。但不久後又因病退役，恢復平民生活。在幾經轉業後，於1768年赴巴紮，開始研究醫學，同時還學習氣象學、化學及植物學。1778年，他出版《法國植物誌》一書，受到學界肯定。成為博物館動物學教授後的拉馬克，所負責的研究領域即為此，展開無脊椎動物研究的拉馬克，於1801年出版《無脊椎動物系統》，1809年出版《動物哲學》。《動物哲學》是拉馬克的代表作，探討演化論的問題。

      提倡演化論

　　拉馬克觀察到長頸鹿的祖先頸部並不長，但是由於幹旱等原因，在低處已找不到食物，迫使它伸長脖頸去吃高處的樹葉，久而久之，它的頸部就變長了。拉馬克建立因為環境的需要促使動物改變他們的外形特徵，建立這樣的假說後，他可以嘗試找其他生物證據來支持：「棲息於寒冷且食物貧乏的高山上的動物，與棲息於溫暖而植物茂盛的山麓的動物相比，其形體、顏色、靈敏度、壽命等都有明顯的差異。這些後天的性質傳給後代，可能使生物界變得更為複雜。長頸鹿的長脖子、水鳥的蹼、象的巨大身體等，相信就是這樣演變而來的。進化後的長頸鹿長脖子一代又一代遺傳下去，它的脖子越來越長，終於進化為現在我們所見的長頸鹿」。生物學上的理論常是先經過大量的觀察證據、收集資料已歸納出通用的原理原則，此一原理原則是一種假說，生物學家會在收集其他資料來驗證。至此，拉馬克則提倡演化論，論點主要有：1.生物種是可變的，所有現存的物種，包括人類都是從其他物種變化、傳衍而來；2.生物本身存在由低級向高級連續發展的內在趨勢；3.環境變化是物種變化的原因，並把動物進化的原因總結為“用進廢退”和“獲得性遺傳”兩個原則。「天候、溫度、高度及其他所有來自環境的因素，都會對生物發生作用，並且改變生物。長頸鹿的脖子這類後天性狀(獲得性狀)的遺傳，是演化的原動力。拉馬克認為，環境變化了，使得生活在這個環境中的生物有的器官由於經常使用而發達，有的器官則由於不用而退化，這就是“用進廢退”。這種由於環境變化而引起的變異能夠遺傳下去，這就是“獲得性遺傳”。其次，他也提到動物的器官會因本身的願望而演化。

這兩項假說分別稱為「獲得性狀的遺傳」和「願望所引起的器官演化」。拉馬克曾經舉出許多對證實這些假說有所幫助的事實證據：喜歡喝酒的人、食量小的人，以及坐著工作的人，由於攝取的固體食物較少，因此胃小而腸短。魚的眼睛通常為左右兩側對稱，但是像比目魚、蝶魚這類棲息於淺岸邊的魚類，由於是側身睡覺，使得兩個眼晴都移至向上的一側。

       達爾文小傳

　　查爾斯﹒達爾文（Charles Darwin，1809-1882）在1859年出版的《物種原始》，鞏固了演化論的地位，達爾文主張「天擇說」，認為生物的演化因自然選擇而發生。達爾文出生於英國一個醫生的世家，他的家人希望他秉承家族的傳統，從事醫學事業。18世紀20年代，達爾文在Edinburgh的醫學院學習，但由於他對自然歷史產生了濃厚的興趣，並因此而退學。19歲，達爾文的家人把他送到劍橋大學去學習神學，希望他成為一個鄉村牧師，這樣，他可以繼續他對博物學的愛好而又不至於使家族蒙羞，但是達爾文對自然歷史的興趣變得越加濃厚，完全放棄了對神學的學習。在劍橋大學期間，達爾文結識了當時著名的植物學家Henslow和著名地質學家Sedgwick，並接受了植物學和地質學研究的科學訓練。

西元1831年夏天，達爾文在Henslow的推薦下，成為一名不拿任何報酬的博物學家身份隨英國海軍探測船“小獵犬號”參加了歷時5年的環球考察，所見所聞對其生物進化思想、自然選擇學說的形成產生了重要的影響；小獵犬號由英國普利毛斯港出發，任務是測量繪製南美洲及火地島等太平洋海岸諸島的內陸和海岸線，還有全球一系列時刻的測量。

達爾文原來是相信世界萬物都是上帝創造的，但是五年的環球航行，特別是在南美洲長期的科學考察改變了他的信仰。1835年九月，小獵犬號航向手太平洋，第一眼就看到一群奇特的火山島--加拉巴哥群島。在加拉巴哥群島的觀察中，達爾文警覺到一個事實，在島上的物種都是新型的品種，在世界各地都看不一到的，包括植物、昆蟲、爬蟲、鳥類等，而這些物種與南美洲大陸的品種看起來很相似，但是卻又有那麼不一樣的地方。達爾文另一項重大的發現是物種的形態會隨著島嶼不同而不同，即使島嶼只距離五、六十英里。

生物演化的原動力來自兩個步驟，一是個體變異，二是環境的選擇。個體變異的因素來自親代的遺傳，遺傳造成族群中的個體性狀不同，適應能力也不同，變異產生的性狀表現型對既存生物體究竟是有利或有害，通常又與環境的變動與否有關；有時原來是有害的或中性的基因，在環境發生變化後，卻可能成為適應新環境的有利基因。例如雀鳥的長相上，這些雀鳥都具有短尾，也都具有相同的習性，羽毛色和所住的環境類似，但是很令達爾文困惑的是雀鳥種類的數目和他們口喙的差異。在某座島嶼上，牠們發展出又強又厚的口喙，以便嚼碎果核。在另一座島嶼上，口喙卻變小以便他們啄食蟲子，到第三座島上，口喙形狀又變得剛好可以啄水果和花朵。很顯然的，這些鳥兒各自在自已的島上找到方便他們取食的方式來調整自已的需求。到此，達爾文已對「上帝創造萬物，創造出來就不曾改變，只不過是有些物種滅絕了！」開始質疑。達爾文對之前的上帝說法產生了懷疑，促使他進一步探究。

達爾文認為生物是可變的，但進化的動力是什麼？達爾文從南美洲回到英國後，一直忙於研究。西元1838年，他偶爾讀了馬爾薩斯的《人口論》，從中得到啟發，馬爾薩斯的人口論認為人口是按幾何級數增加，而糧食則是按算數級數有限的成長，若不能節制人口的成長，就會造成生存的競爭和不適者的淘汰。馬爾薩斯的人口論，更加確定他自己正在發展的是一個很重要的想法，與他從小所接受的聖經道理完全不同，在聖經創世紀中說：「世界是由上帝在六天內創造出來的，人是以他的形象創造的，世界上所有的動物也都在同一時刻創造出來的。」而達爾文認為：世界並非在一週內創造出來的，地球的年紀遠比聖經所講的老得多，所有的動植物也都改變過，而且還在繼續變化之中，至於人類，可能是由某種原始的動物轉變而成的，也就是說，亞當和夏娃故事根本就是神話。達爾文領悟到生存鬥爭在生物生活中意義，並意識到自然條件就是生物進化中所必須有的「選擇者」，具體的自然條件不同，選擇者就不同，選擇的結果也就不相同。1844-1858年期間，達爾文最終完成他的生物進化基本理論。1858年，達爾文與華萊士同時在林奈學會上宣讀論文，1859年《物種起源》正式發表，達爾文進化理論誕生了。

對於演化之過程拉馬克和達爾文兩者有不同的切入重點。拉馬克重視生物體自身漸進的複雜化現象，以探究能促進生物體複雜化之生命力為主因。而達爾文則重視生物適應環應之過程，為變異為自然發生，其中有可以生存者與不可以生存者，而以自然選擇為主，並以環境之影響及習性等為副。拉馬克以門與門間改變之大變化 (Major Evolution) 為研究對象，達爾文則以種與種間之改變之小演化 (Minor Evolution) 為研究對象。

      這樣的教學活動如何呢？(以「太陽」單元為例)                                                     第三週教材  

      各位老師大家好:

    時間過得很快,五上「太陽」單元,想必都已教完了吧！下面是個人按照課本的單元,所做的教學內容, 就以「怎樣知道太陽在天空的位置？」為例,筆者另外再找一個版本來比較, 這樣的編排方式,不知您的感覺如何?接著,想聽聽您的看法？

           < 觀察太陽在天空的位置>

        太陽每天東升西落;每一個時刻,它在天空的位置都不一樣,怎樣知道太在天空中的位置呢?　　　　

        （版本H）

『討論』  說一說,有哪些方法可以觀測太陽在天空中的位置?

                                        小明: 可以直接用眼睛觀測月亮

　　　　　　　                小英: 但是不可以直接看太陽

　　　　　　　                小明: 影子和太陽的方向相反,那我們用影子好了!

                                        小英:早晨和傍晚時,太陽在天空的位置比較低,但影子較中午時長.

                                         小英:怎樣利用影子量太陽的高度角和方位呢?

『操作』太陽位置觀測器的製作與使用

 1. 2.

1. 取出習作圖形。

  2.將十五公分的竹筷垂直放在觀測器的觀測角讀數九十度處，並用黏土固定竹筷。

3. 4.

3. 調整觀測器的方向，使竹筷的影子和直線重疊。

4. 竹筷影子頂端所標示的度數，就是太陽的高度角。

5. 6.

5. 把指南針放在竹筷前方的的圓圈內，並使指針對齊盤面上的正北方。

6. 圓圈前面箭頭所指的方位就是太陽的方位。

　　　　（版本 N）

『討論』怎樣觀測太陽的方位和高度角?

                   方法一：

　　　        1.人背對著太陽站在陽光下,太陽就在影子相反的方向,用指南針測出太陽的方向.

                    2.拿一條繩子,從人的頭頂拉到影子末端,用大型量角器量出太陽的高度角.

                                方法二:

                                      豎一根竿子,從竿子的頂端拉一條線到影子的末端,再用量角器測量也可以

                                      知道太陽的方為和高度角.

                                方法三:

                                    高度角.

『操作』到陽光下練習觀測太陽的位置。

 各位老師,請往下面幾個問題來思考,談談您的看法?

1.      情境佈置的敘述,能否引起學生的興趣?（兩個版本都用小組討論方式,不過卻暗示做法。）

2.      都能否以學生為主體,發揮自己的創意?(H版本教學生製作觀測器,N版本列出三個觀測太陽高度角的方法。)

3.      是否能促進學生「過程技能」及「思考智能」?(教學製作,並無怎樣引導學生去思考。)

4.      學心生面臨問題時,是否會持以一種好奇探究與改進的心意,並以科學的方式,進行探究?(課本把記錄表格結果,陳敘得一清二楚,無法讓學生設計表格,發現結果。)

5.   你覺得H和N這兩個版本的教案設計流程，試教完以後的感覺如何？

      b第四週教材  

                                                                                                輔導員 葉安琦老師

  各位學員好：                                              

    針對觀測太陽這個單元以下有兩個教學活動設計，這兩個教學模式大致相同，教學的

目標也相同，只是設計的情境，也就是佈局的方式不同；希望學員參考後，可以自行設計

一個適合自己的教學活動。

    並思考一下這樣的設計，是否符合探究的精神，還是您覺得有更好的引導方式；歡迎

線上討論一起來討論……

學習架構（一）

                    註：本學習活動由愛國國小葉安琦老師設計

學習架構（二）

              註：本學習活動由大同國小何夏枝老師設計

                                                                                                                                                                                       第五週教材                      

                        自然與生活科技領域之能力指標解讀與歸類              

                                                                                                                                                                                                                       輔導員 吳坤璋 老師

一、教師為什麼要評量學生

「評量」是為了瞭解狀況，並對狀況給予一個公平的評斷。自然與生活科技學習領域的教學目標是為了開展學生的潛能、提昇學生的科學素養。因此，評量所要瞭解的就是「科學素養」提昇的情形、以及知道學生在學習上有什麼落失，教師根據學生落失在哪裡而來調整教學。基於此一前提，所應評測的學生學習成效應涵蓋整個科學素養的內容，也由於「科學素養」包括知識與技術的認知、科學過程技能、思考智能、科學態度等多元的智識，故常需要運用多樣的評測方式才能有效的獲知實情。

  二、教學目標以致於改變評量的重心

由於學校裡「教學」的概念一再的演進，在1960年代的第一波課程改革中，是把科學知識當作是主要目標，而科學方法是達成這個目標的工具，此時期教師的角色是自己為「知識的傳遞者地位」，所習以為常的就是「講述式」的教學方式，當時最重要的問題是，如何安排課程以使得學生可以了解大量的科學知識。科學教育特別加入了「操作中學習」的強調，而有「科學過程技能」教學目標被標示出來。在1970年代第二波課程改革之所以被提出，主要是因為看到學生科學學習成果不彰，第二波改革的科學被視為一種跨學科相關性的知識，如何理解科學原理並且應用技學方法去關懷解決社會議題：如環境污染、生態環境惡化的議題。科學課程知識應該要提昇學生在日常生活中解決問題的能力，教學的「目標」由原初著重「科學概念的知道、理解」推展到同時注重科學過程技能、解決問題能力，以及比較具有整合性的素養如對科學本質的體認、科學態度等等的養成。第三波課程改革起源於1980年代，過去看待科學的觀點：線性、理性、客觀的過程，以客觀的實驗方法可以發現並且保証知識的確定性，但是以Lakatos，Popper和Feyerabend認為知識是無法發現而得的，學者重視學生的既有概念、迷失概念及概念改變的歷程。與建構主義的精神相似，強調學生是自己知識的建構者，在科學方法方面，學生應該學習問問題、做研究和建構科學及技術本質的解釋等方面的練習。由於社會活動演進快速，個人生活在一個資訊發達、環境多變的情境下，所需的「能力」也不同，教育既然在培養國民適應生活與改善生活環境的能力，因此社會環境的變遷、教學模式的改變，學生獲得的學習內容也不同

三、能力指標的解讀與分類

本領域先將總課程目標「培養國民生活所需的十項基本能力」，轉換成「科學素養」，而以過程技能、科學與技術認知、科學本質、科技的發展、科學態度、思考智能、科學應用、設計與製造等八項來表述。並在學童成長的各個學習階段上依此八項科學素養訂定教學目標，為「分段能力指標」。因為在某學習階段的教學應達到這個「指標」，所以，「指標，就是我們在該階段要評量的基準。為了更清楚瞭解該項能力指標的意義，可以參閱該項的能力在全部四個學習階段的指標，比較上下在不同學習階段的指標可以得知學生成長發展的情形。

我認為現今九年一貫課程所強調能培養學生的科學素養的目標下，所訂定的過程技能、科學與技術認知…等八項，在教室教學實務中，可能未能詳細兼顧到這八個能力指標的達成與否，試想一個老師在教室中面對35名學生，每人都有8項能力指標等待老師來作考核，是否學生在這一項能力指標有所落失，以致於學生該補救，老師該調整，這樣的評量歷程隊現場老師而言無疑是項挑戰，因此思考企圖能以簡單而又周全的評量方式來達成九年一貫的課程目標。我認為以往課程是從「認知概念」、「過程技能」、「情意態度」這三個向度來評量學生表現，在學生進行自然學科的探究活動中來檢核學生的科學概念是否具備；能否操作、進型觀察；具批判與開放的態度來看待自己與他人的結果，這樣的評量經具有一定的完備性，問題是出在老師習慣以紙筆測驗方式認定學生是否學到科學概念，忽略技能與態度的養成訓練。當然九年一貫能力指標也有其特殊之處，例如也重視科學本質、科技的發展、設計與製造。在與現有八大科學素養的指標項目中，我嘗試以認知、過程和態度這三向來作比較與分類，其中未能歸入這三者，則自成一類加以論述：

     1.知識概念：科學與技術認知、科技的發展

     2.過程技能：過程技能

     3.情意態度：科學本質、科學態度

     4.思考智能：思考智能、科學應用、設計與製作

 表一 八大科學素養的解讀與分類