【潔能講堂】素養導向能源科技課程教材的設計與實作/張美珍副教授

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素養導向能源科技課程教材的設計與實作簡報：張美珍國立高雄師範大學工業科技教育學系 111.06.25 「永續能源跨域應用人才培育聯盟計畫」

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Outlines  能源科技教學--與課綱的連結  能源教育議題+生活科技八年級「能源與動力」高中生機電整合控制應用  太陽能車設計製作的例子  能源科技vs.素養導向的教學設計  素養導向教學的重要原則  能源科技的教學素材哪裏來?  能源教育資源中心 https://learnenergy.tw/  一起來設計教學活動  能源素養素材的應用與轉化

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 能源教育議題融入  議題的實質內涵(學習重點)  國中科技領域  生活科技課程 (八年級能源與動力)  高中自然科學、科技領域中小學的能源科技教學 —與課綱的連結

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有哪些議題?  基於社會發展需要、普遍受到關注，且期待學生應有所理解與行動的一些課題。  攸關現代生活、人類發展與社會價值，具時代性、前瞻性、積極性與參與性，且常具高度討論與跨學門性質。

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能源教育議題能源的現況/問題透過教育-面對問題解決問題

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能源教育議題

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能源教育議題

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學習主題與實質內涵引自議題融入說明手冊 p. 62-63

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高級中等學校學習主題實質內涵能源意識能 U1 養成正確的能源價值觀。能 U2 了解提高能源使用效率的重要性。能源概念能 U3 了解效率化使用能源的意義。能 U4 了解各種能量的存在方式與相互間之轉換。能源使用能 U5 認識我國與國際間能源管理及永續發展的情形。能 U6 理解我國與國際間能源使用情形及未來發展。能源發展能 U7 分析新興能源的發展現況及未來趨勢。行動參與能 U8 運用知識，蒐集資料，並發揮創意，動手製作節能相關之實物作品。能 U9 分析國內外能源政策、措施，並提出自己的看法。

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議題融入課程的作法  議題融入正式課程三種方式  議題主題式課程  彈性學習時間  以數週的微課程方式進行  議題融入非正式課程與潛在課程  在「團體活動時間」實施  專題演講、校慶活動、校際活動、競賽活動、班週會活動、社團活動、戶外教育活動  潛在課程方面  可利用校園及教室環境布置，將議題相關教材布置在環境之中產生境教的效果。引自議題融入說明手冊 p. 62-63

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國小教師們的回饋

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中學教師們的回饋

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與自然科學領域的連結

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與自然科學領域的連結-2

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與自然科學領域的連結-3

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 國中科技領域課程  生活科技科  四大學習內容  八年級的能源與動力  高中生活科技課生活科技課程中的能源教育

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國中生活科技課程

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科技的本質 19

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設計與製作

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科技的應用 21

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科技與社會 22

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科技的應用能源動力基本概念科技產品保養與維護能源與動力能源轉換技術、應用科技與社會科技對社會環境影響科技對人類社會、自然環境影響設計與製作材料的選用與加工常用機具操作使用電動機具功能電動機具加工問題解決步驟設計流程選用與加工科技本質科技的系統科技系統圖表內容精簡自科技領綱，完整內容請參閱科技領綱設計的流程材料特性八保養與維護使用安全機械動力傳動之應用

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科技領域課程的時間分配

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生活科技課程中的能源教育  以太陽能車設計為例  介紹科技領域央團– 創課四部曲  與課綱的連結對應  呼應素養導向教學設計  以下引用科技領域中央課程與教學輔導諮詢教師團隊(方冠中、楊心淵、陳炯銘、黃瓊儀)-素養導向教學設計-創課四部曲的PPT

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創課四部曲

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創課四部曲(從太陽能車的設計與製作出發)  1.發散(依循課綱的學習內容要項)  2.分群  3.收斂  4.聚焦(鎖定要著重的學習表現與學習重點) 27

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STEP1-發散 28 鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶太陽能

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STEP2-分群 29 鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶太陽能

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STEP3-收斂 30 鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶設計圖繪製能源與動力機構的應用科技系統設計流程電動工具操作材料加工太陽能

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STEP4-聚焦鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶設計圖繪製能源與動力機構的應用科技系統設計流程電動工具操作材料加工材料選用與加工處理常用的機具操作與使用設計圖繪製設計的流程科技的本質能源與動力應用機構與結構應用太陽能

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STEP4-聚焦 32 鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶設計圖繪製能源與動力機構的應用科技系統設計流程電動工具操作材料加工材料選用與加工處理常用的機具操作與使用設計圖繪製設計的流程科技的本質能源與動力應用機構與結構應用太陽能

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STEP4-聚焦 33 33 鋸切鑽磨作品設計圖機具使用物件加工組裝測試視圖與製圖造型設計傳動皮帶輪帶動設計流程科技系統能源轉換馬達皮帶設計圖繪製能源與動力機構的應用科技系統設計流程電動工具操作材料加工材料選用與加工處理常用的機具操作與使用設計圖繪製設計的流程科技的本質能源與動力應用機構與結構應用太陽能

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科技的應用能源動力基本概念科技產品保養與維護能源與動力能源轉換技術、應用科技與社會科技對社會環境影響科技對人類社會、自然環境影響設計與製作材料的選用與加工常用機具操作使用電動機具功能電動機具加工問題解決步驟設計流程選用與加工科技本質科技的系統科技系統圖表內容精簡自科技領綱，完整內容請參閱科技領綱設計的流程材料特性保養與維護使用安全機械動力傳動之應用八年級生活科技學習內容

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以議題+領域彈性課程中的實施  太陽能車活動在高中端的課程實施  國小國中就開始玩太陽能車  高中端要玩什麼?  有深淺不同的引導方式  國中小的實作活動中會將部份知識內涵當做黑盒子  納入工程設計 COPA  預測分析  最佳化議題主題式課程彈性學習時間以數週的微課程方式進行

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以議題主題探究課程的設計(高中)  能源教育、生活科技、資訊科技、自然科學… 組裝測試造型能源轉換認識能源的種類與形式馬達動力的傳動車體的設計輪子的設計車子前進速度量測太陽能的效率太陽能的應用太陽能車的未來? 儲電裝備感測器的運用變速系統避震設計 …

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 一樣用太陽能車專題為例素養導向教學的課程設計

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素養導向教學的四大原則  領綱/總綱目之核心素養、學習重點 38 整合知識、技能與態度情境脈絡化的學習學習方法及策略活用實踐的表現

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素養導向教學的基本元素 39 脈絡化的學習情境教師交付或學生自訂工作任務學生思考或討論採取行動使用方法及策略反思與自我調整學生是自主學習者教師是引導者與協助者以學生為學習主體的教學 --引用自吳璧純生活課程課程手冊(草案)

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素養導向教學的四大原則  整合知識、技能與態度  可以怎麼做?  整合哪些知識?運用哪些技能?  培養哪些態度?  情境脈絡化的學習  故事? 情境的鋪陳  與生活情境呼應?  學習方法及策略  有哪些策略可運用?  活用實踐的表現  成果如何展現? 40

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細談一下情境脈絡化的學習  故事? 情境的鋪陳  與生活情境呼應?  心測中心針對素導向評量的示例設想情境脈絡

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太陽能車的設計與製作常見實作課程的安排  學習目標  能認識太陽能及其應用  能完成太陽能車的加工製作  共五節225分鐘  介紹太陽能(45min)  太陽能車的車體設計(45min)  設計圖繪製、放樣(45min)  車架製作與電路連接(90min)  作品組裝及測試（45min） 42 我們聚焦了課程與課綱的連結，但…. 這樣的教學活動設計有什麼問題?

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大家想一下如何設計素養導向課程  太陽能車教學活動為例  整合知識、技能與態度  可以怎麼做?  整合哪些知識?運用哪些技能?  培養哪些態度?  情境脈絡化的學習  故事? 情境的鋪陳  與生活情境呼應?  學習方法及策略  有哪些策略可運用?  活用實踐的表現  成果如何展現? 43 整合知識、技能與態度情境脈絡化的學習學習方法及策略活用實踐的表現太陽能車探究實作專題

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能源科技的教學素材哪裏來? 能源教育資源中心 https://learnenergy.tw/

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能源教育資源的運用  教師自我知能的精進  【3分鐘學能源】  例如：什麼是微電網  潔能講堂  多位專家學者畢生絕學  （1~2小時，學習一個完整的能源主題概念）  教學素材來源  能源素養就醬教  教案示例

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 https://learnenergy.tw/index.php?in ter=digital&caid=7 能源素養就醬教

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Energy Poster能源海報

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風力發電機（Build A Wind Turbine）

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風力發電  這項活動的目標？  引導哪些探究實作？  能源教育議題  學習的實質內涵  生活科技  能源的轉換  工程專題製作  以風為能源有很多教材可用活動所需的材料

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風力仿生獸  風力電能  風力傳動

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風力仿生獸 -紙箱大嘴鳥

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風力仿生獸騎單車的小恐龍我要去兜風

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風力有很多教學活動  風帆車  玄良教授欣蕙老師帶的活動  風力車大賽  高雄市大同國小  重點是…???  開放大家討論  國小中年級  國小高年級  國、高中 https://www.youtube.com/watch?v=1tkG03x3q30

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能源素養素材的應用與轉化以能源素養就醬教的案例想一想

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素養導向教學設計參考流程  思考及設計  1.先選出一個單元。  2.此單元不可或缺的理由（學科價值定位）。  3.呼應的領綱（或總綱）核心素養。  4.情境脈絡設想(打開經驗世界∞發展抽象能力)  5.領域學習重點(+議題融入)，轉化為學習目標。  6.學習任務+學習活動。  7.學習評量檢核點與基準。  檢視  8.與素養導向教學四大原則的呼應或開展。

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學習活動學習評量素養導向教學設計實作單元名稱 /領域/年級學科價值定位領域核心素養情境/脈絡學習表現學習內容學習主題實質內涵學習目標 57 單元選 1 或 2 節創課四部曲

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資訊科技的例子

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桶裝瓦斯跟家用的瓦斯有什麼不一樣呢？ https://www.youtube.com/watch?v=91OjPGXVSJc&t=58s

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能源知識 – 生活情境導入

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能源教案設計的主題  設想情境/脈絡  學生的生活經驗、社會動態、話題、國際議題...  接地氣!  以你(學生)會聯想到的生活情境或事件  設想情境/脈絡  實地體驗  生活經驗  實際例子  舊經驗的轉換  教材架構  在地素材 61 1.促進理解的產生 2.有生活情境 3.學習經驗或先備知識 4.讓孩子和世界真實的連結

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第一個練習  Light vs. Heat Bulbs發光燈泡vs.發熱燈泡 https://www.youtube.com/watch?v=Sq3nTOyuCkI&t=2s

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對應我們的課綱  活動的評量  預期學生的學習表現?  以上述單元為基準，思考生活情境的導入，設計一個單元的課程例如：找出家裏的吃電怪獸

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居家校園能源稽核  Home or School Energy Audit https://www.youtube.com/watch?v=QGeeQ0uddX0&t=57s

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電風扇比一比

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你覺得可以怎麼做?  換老師們來想一想  您的教案設計有情境的導入嗎?  什麼是情境?  虛構的可以嗎? 學生自己編劇?  真實的生活情境  為學術探究而建構的情境

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一個高中學生拍的微電影 https://www.youtube.com/watch?v=Rj6CWtzbCJ4&t=5s

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訂定表現任務

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表現任務  扣緊單元目標，怎樣讓學生表現出對所學內容的理解和運用（總結性作品或行動）？  提出哪些任務說明以讓學生為自己的學習負責（總結性評量）？  例如  報告、發表、導覽介紹、寫作、評論、報導  圖表或模型製作、媒體製作、概念圖、方案設計  實驗操作、展演、活動策辦、參與活動、各式創作等。引自范信賢領域素養導向教學的探尋及共學簡報

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參考示例 —1071007國教院社會領域課程手冊共備 70 實際例子  扣緊目標  總結性作品或行動  任務說明

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擬定教學流程及策略

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用小單元漸進式的引導完成一個大主題  專題導向的教學活動設計  回應解決生活上的什麼問題? 訂定核心問題單元一積木探索 - 撓性機構與動力(2節) 單元二機具操作與安全事項(2節) 單元三動力車製作與測試(4節)

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 設計思考  設計流程/問題解決  工程設計思考  COPA 、最佳化創意設計工程設計

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討論設計思考是什麼？  什麼是生活中的需求？  引導觀察調查理解需求(定義問題)  同理心  設計與製作嘗試錯誤系統性思考  創意思考  發散收斂聚焦  規劃設計  建模製作  測試回饋 74

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定義  何謂工程設計思考？  工程教育學者的看法  工程設計思考是一個系統性、智慧的流程，透過此一程序工程師能夠針對客戶的設備、系統等需求或限制，產生與評估可行的具體構想（Dym, Agogino, Eris, Frey, Leifer, 2005）  透過工程設計思考能力的培育，讓我們的學生不只問為什麼，還能夠從不同角度思考為什麼不這樣做？引自林坤誼教授(工程設計思考的教與學) 2016/6/7

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Novel Engineering  An Integrated approach to teaching Engineering and Literacy  Students use existing classroom literature – stories, novels, and expository texts –  as the basis for engineering design challenges that help them identify problems, design realistic solutions, and engage in the Engineering Design Process while reinforcing their literacy skills. 76

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Wang, L. and Chiang, F.-K. (2020), Integrating novel engineering strategies into STEM education: APP design and an assessment of engineering-related attitudes. Br. J. Educ. Technol., 51: 1938- 1959. https://doi.org/10.1111/bjet.13031

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 素養導向的教學設計四大原則  情境導入?  預期的學習表現?  教學單元的設計?  學習評量的規劃換你來做做看

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素養導向簡單說 (引自楊心淵老師科技領域素養導向速覽PPT)  評估、回饋、引導素養導向課程與教學  強調真實的情境與真實的問題  強調總綱核心素養或領域/科目核心素養、學科本質及學習重點 P79 李鳳華