問題導向探索課程—...

問題導向探索課程—「氣象環境評估」教學實驗研究

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萬義昞、周家祥老師

摘要

本課程模組的設計是以問題導向學習（PBL）的形式呈現，引領出學生進行探究活動的動力與興趣，轉化為解決問題的行動力。問題引導的設計是包裝在「能源議題—風力發電的氣象環境評估」之下，賦予學生為氣象人員的專業身分，協助評估風力發電環境的可行性。學習重點在於科學探究的歷程，同時並提供學生體驗科學家進行研究分析的部分歷程。

全部課程共分為三個學習單元：（一）大台北地區風力發電氣象環境評估，7節課；（二）小組氣象環境評估研究，5節課；（三）小組研究成果與學習心得發表，3節課。參與課程的對象是高一選修地球科學研究方法課程的學生，在課程完成之後普遍對於主要學習的科學探究能力有不錯的表現。課堂觀察中還發現學生普遍認為資料的統計分析技巧能力是課程中重要的收穫之一。

關鍵字：教學模式（Teaching model）、科學探究過程（Science inquiry process）、問題導向學習（Problem-based learning）

麗山高中學報　第三期

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壹、前言

每位麗山高一的學生都要選一門特別的課程—「研究方法」，這是麗山的本位課程之一，每週有三個小時，課程中主要提供科學研究基本能力的訓練，引進不同學科的研究特質簡介，以及指導學生如何開始進行自己的科學研究。參加開課的學科包括數學、物理、化學、公民…，林林總總共有十來個學科，地球科學也是開課的學科之一。學生可以在其中選擇有興趣且想要體驗的學科參加，就好像是京華城Baby Boss的職業體驗城一樣，在麗山，我們則是提供不同的學科領域的研究機會。

既然課程希望提供的是探究能力的訓練，而非知識的灌輸，並且還兼負引介學科研究的任務，提供學習者未來專題選修的參考（參考圖一）。「學習可以帶得走的能力」、「想讓學生在課堂上的學習也能貼近生活」、「呈現地球科學領域的多樣性、統整性，突顯地球科學領域研究對象在時間、空間上尺度範圍的特色」是這個課程單元設計的初衷。經過多次教師們的研習與討論，最後決定以「問題導向學習（Problem-based learning）」的精神為立足點，希望能貼近探究式學習的本質，在這樣的基礎上發展出以環境監測為主軸，學生從生活週遭能接觸的自然環境問題出發，學習如何進行環境相關的觀測與研究，讓課堂的學習也能和世界的脈動接軌，「氣象環境評估」這個課程雛型於焉形成。

專題選修

專題初探（分組選修）

領域探索（分組選修）（18+18週）

基礎探究能力（分組協同）

（分組選修）（4+1週）*2

（18週）

（6週）

高一上學期高一下學期高二全年

圖一麗山現行科學探究課程規劃，灰色色塊即為本課程所在位置


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貳、課程簡介

一、單元簡介

在本研究最新的課程設計中，供規劃了三個學習單元，實施全部課程需要的時數是15節課，前兩者的探究主題均以問題為導向出發，各單元的名稱與簡介如下（詳細規劃內容可參考附錄一）：

第一單元大台北地區風力發電氣象環境評估（共7節課）

讓學生搖身一變成為氣象環境評估專家，仔細思考在大台北地區

哪裡有適合建設風力發電廠的條件，不但要分析風力發電的各項條件

與限制，更要實際取得鄰近地區中央氣象局測站的全年氣象資料，進

行統計分析，最後以一篇專業的評估報告書作結尾，給予專業的建

議，說明預定地點究竟適不適合建立風力發電廠。

第二單元小組氣象環境評估研究（共5節課）

當學生擁有氣象資料初步分析的能力後，鼓勵他們去發現台灣地

區氣象環境的規律與不規律性，或是特殊的氣象環境議題，開發出屬

於自己的氣象環境評估研究。由研究主題的確立，到研究目標的定

訂、規劃整個過程與研究方法、實際進行研究、分析數據資料，最後

完成一篇專業的評估報告。

第三單元小組研究成果與學習心得發表（共3節課）

學生站上臺將自己在這幾週以來的重點研究成果與學習心得作一

次報告，一方面分享成果、相互觀摩，一方面反芻回顧、整理所學。

過程中也同時提供學生練習上台良好的台風儀表，增進報告與解說的

技巧。

第一單元與第二單元之間的關係猶如「建鷹架」與「拆鷹架」模式的安排。前者由老師設定研究主題，但在其中也預留彈性，學習者可以根據自己的先備知識來做風力發電廠預定地的選擇，所以儘管研究主題方向相同，每位學習者選定的廠址預定地卻多半不同；分析方法相同，每位學習者分析的測站資料與結果卻不同。

後者（第二單元）由學習者自訂研究主題，只要是有關需要進行氣象環境評估的研究都在考慮範圍之內，根據學習者不同的研究議題，他們可以自行設計適當的資料統計分析方法，也可以延用前一單元使用的分析方法。

整個課程在探究型態的設計上，給予學生較有彈性的空間可以自我發展，也可以說是以引導式與開放式為主（參考表一）。


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表一課程中各單元的探究型態分布

單元別

探究型態的變異

食譜式結構式引導式開放式

較少學生導向的程度較多

較多教師或教材導向的程度較少

1

2

3

二、教學流程

本研究中三個單元教學流程分別簡述於下表二（詳細流程參考附錄二），第一單元由於肩負部份網路資料庫資料的選取、統計、分析以及圖表製作等技巧的教學活動，實際所規劃的時數較第二單元開放式的探究時間為長：

表二各單元教學流程示意

第一週第二週第三週第四週第五週

第一節課【第一單元】

認識風力發電的條件資料分析

回饋與分享

進行研究並

完成報告

【第三單元】精緻報告與彩排

第二節課選址【第二單元】新的

研究規劃

成果心得簡報

第三節課準備分析氣象資料

資料呈現

三、教學目標

本課程的實施主要教學目標可區分為兩大類：（1）科學探究能力的培養、（2）書面與口頭報告溝通能力的培養。

其中第一類有關科學探究部分，在本研究中所使用的是由本校林永發、劉燕孝兩位教師修改研發出的探究能力指標，課程中著重的探究能力指標共有11項，分別如下：


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規劃 / 觀察能力 1. 能觀察出研究目標的特性或時間空間的分布變化規劃 / 控制變因 2. 知道影響一件事情的氣象因子是多樣的，或是有輕有重的規劃 / 運用數字 3. 了解常見描述氣象因子的單位與觀測量的大小資料蒐集 / 分類 4. 能依據氣象因子的屬性，訂定具有科學意義的分級基準能依據所訂定的分級基準將它分級資料蒐集 / 預測 5. 能依據自己篤信的知識或理論做邏輯性的推論，以預報可能即將發生的事資料蒐集 / 運用時空關係 6. 察覺觀測量之間的時空因果關係分析 / 進行實驗 7. 針對問題，能對其可能發展的情形提出預測，規劃實驗步驟詮釋 / 解釋資料 8. 能依據所知的概念、理論、規則性等來整理分析資料詮釋 / 推斷 9. 能由所得的資料作出分類、整理出規則能依據資料，提出自己的看法來解釋資料結論 / 形成假說 10. 能將提出的「想法」和已知的知識、理論作比較，來決定取捨結論 / 溝通 11. 能正確運用科學語言、文字、圖表來表達氣象因子分析的結果能以精確清楚的方式說明結果，並作合理客觀的評估判斷

第二類有關書面與口頭報告溝通能力方面，書面報告除了上述探究能力的結果呈現之外，還要求下列幾點：（1）文字敘述立論正確、通順流暢、（2）使用正確引注資料方式、（3）能使用合宜的圖表，並加以適度美化。口頭報告要求的重點則列於評分表中提供學習者參考，摘要如下表三：


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表三口頭報告評分項目

評分向度編號評分內容

研究內容

A1 能清楚表達研究目的

A2 能清楚取樣資料的來源

A3 能清楚說明研究步驟

A4 能針對統計圖表做適當的解釋

A5 能清楚的表達出研究結果

呈現方式

B1 表情自然、音量適中、說明流暢

B2 圖片或條列文字清晰且確屬重點

B3 時間的掌控精確

参、研究方法與工具

一、研究方法

本研究透過教師本人於教學現場，對教學內容的規畫與執行，系統地蒐集資料、分析與評估問題、反思並提出改進方案（圖二），以解決教學現場的問題，增進自我專業能力，並對教師的相關教學產生一定程度的影響。這樣的歷程基本上符合「教育行動研究」的特質（王文科，民84；蔡清田，民89）。

科學教學應著重於使學生能深入了解科學知識、發現科學知識與真實世界的相關性，並透過主動探究和合作學習等途徑，使學生學會如何將科學知識和過程技能應用於推理與解題（楊坤原、張賴妙理，民94）。為了更能設計出適切的學習教材，了解課程的對學生科學探究能力的增進是否有影響，在本課程設計與實施的同時與「研究」並進，以期成效更能達到課程設計的目的。


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圖二本研究採取的行動研究流程圖

二、課程研發歷程

本課程的開發歷經漫長的二年，第一年設計出的主要產品是目前課程中的第一單元「大台北地區風力發電氣象環境評估」，在96學年度的第二學期由第一作者進行試教，參與課程的學生人數為高一15人，上課時數為9小時，包含後測。後測成果顯示學習者經過課程的訓練，在基本氣象資料的統計分析能力與報告的撰寫上有很大的進步。

第二年課程經過精緻化後擴充為三個單元，共15節課，主要增加了小組自訂研究的單元，賦予學習者更寬廣的研究探索空間，提供更多機會熟悉科學探究的諸多技巧，以及學習者心得與成果發表的規劃。新的課程在97學年度第一學期進行由第一作者再度試教，參與課程的學生為高一10人，分為2人一組進行探究，詳細的試教成果與分析將於後述。

三、課程資源與評量工具

課程中研發出各項教學資源，各樣資料屬性與使用時機分述與下：風力發電環境評估教學規劃（教案大綱與流程，教師課前準備使用）（附1. 錄一、二）大台北地區風力發電環境評估講義（學生上課講義，第一、二週使用）2. 大台北地區風力發電環境評估報告格式電子檔（學生作業報告格式）3. 參考資料電子檔—提供同學上課使用，可複製至個人電腦以供課程中或課4. 後使用。內容包括2、3兩項的電子檔，及大台北地區氣象局各測站近期一年中所有氣象觀測資料（.txt檔）。研究規劃與報告大綱指引（學生上課講義，第三至五週使用）5. 書面評估報告評分表6. 口頭簡報評分表7.

四、課程成效評量方式

課程研究所使用的各項評量方式或是工具，包含下列各項：教室觀察1. 書面評估報告評分表2. 口頭簡報評分表3.


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學生作品分析4.

肆、研究過程、分析與結果

一、學生評估報告評分統計結果分析

將探究能力指標根據課程內容轉換為評分項目，檢視第一、二單元學生產出的書面報告表現，每項由教師各給1至3分。得到的評分結果顯示，平均來說學生表現具有一定的水準（表四、五）。

表四第一單元「風力發電氣象環境評估」書面報告「探究能力」分析

探究能力指標評分項目平均得分

類組得分

101 規劃/觀察能力

能觀察大台北地區地形與都市發展之區域特徵

能條列出「風力發電廠的設置在地理位置上應考慮的因素」(合理因素一個一分)

2.71

2.68

能選出一個符合「地理條件」的電廠預定廠址 3.00

102 規劃/控制變因

知道影響風力發電的氣象因子是多樣的

能條列出「風力發電廠在氣象條件上的基本要求」(合理因素一個一分)

2.71

能由氣象資料中選出合適的因子進行分析 3.00

103 規劃/運用數字

了解常見描述氣象因子的單位與觀測量的大小

能清楚說明圖表中使用的各項符號所代表的意義 2.00

201 資料蒐集/分類

能依據氣象因子的屬性，訂定具有科學意義的分級基準能依據所訂定的分級基準將它分級

能將氣象資料作適當的分類或分級，以利資料的分析

2.29

2.29

202資料蒐集/運用時空

關係

察覺觀測量之間的時空因果關係

能將分析後的資料以適當的圖表呈現 2.29


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301 詮釋/解釋資料

能依據所知的概念、理論、規則性等來整理分析資料

能依所之概念與知識來分析資料 2.29 2.29

401 結論/溝通

能正確運用科學語言、文字、圖表來表達氣象因子分析的結果能以精確清楚的方式說明結果，並作合理客觀的評估判斷

能在地圖中清楚標明電廠的預定位置 2.57

2.71能明確作出是否興建風力發電廠的建議，並說明如此建議的原因

3.00

能根據評估結論作出相關建議 2.57

（滿分為3.00分）表五第二單元「自訂主題氣象環境評估」書面報告「探究能力」分析

探究能力指標評分項目平均得分

類組得分

1 規劃

能清楚說明研究目的與問題 2.80

2.73能選用合適的統計分析方法進行研究 2.80

能清楚說明圖表中使用的各項符號所代表的意義 2.60

2 資料蒐集

能依據研究目的與問題，選取適宜的測站 2.80

2.93能由氣象資料中選出合適的因子進行分析 3.00

能將氣象資料作適當的分類或分級，以利資料的分析 3.00

3 詮釋

能依所知概念與知識來分析資料 2.80

2.87能將分析後的資料以適當的圖表呈現 3.00

能清楚且正確的說明圖表所表達的涵義 2.80

4 結論能根據分析結果明確作出結論 3.00

2.70能根據評估結論作出相關建議，並說明如此建議的原因 2.40

（滿分為3.00分）由於第二單元係屬拆除鷹架之後的開放式探究活動，評分項目無法如同第一單

元般詳細而具體，但兩單元之間的同類組能力仍能大致加以比較。結果發現在第二單元，學生的「資料蒐集」與「詮釋」的表現比起第一單元有較為顯著的進展；至


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於「規劃」和「結論」的表現則相當。這樣的結果一方面令我們相當欣慰，另一方面思索這四類能力的特質，我們認

為「規劃」和「結論」需要更多綜合的能力，可能需要更長時間的學習來養成；相對來說「資料蒐集」與「詮釋」所涉及的能力，顯然較能在短時間的鷹架課程中加以訓練，學生一回生二回熟，表現自然有所進展。

由於課程受到整體時間固定的限制，無法延長學習時間，上述需要更長時間學習的兩類能力，勢必需要在日後接續的「專題初探」階段（表一）加強。

在報告寫作能力方面，每項仍由教師各給1至3分。學生表現亦具有一定的水準（表六、七）。

表六第一單元「風力發電氣象環境評估」書面報告「寫作能力」分析

報告撰寫能力評分項目平均得分

1 文字敘述立論正確、通順流暢

評估結論文字敘述合理通順 2.71

建議敘述合理通順 2.86

2 使用正確引注資料方式

能清楚說明製作地圖所使用的軟體或工具 3.00

能清楚列出參考文獻的出處，如作者、日期、篇名、期刊名(頁數)或網站等，足以查得文獻的相關資訊

2.29

3能使用合宜的圖表，並加以適度美化

能清楚註明氣象測站的名稱與編號，並清楚註明選用氣象資料的年份 3.00

圖表格式設計合宜美觀 2.43（滿分為3.00分）　　

表七第二單元「自訂主題氣象環境評估」書面報告「寫作能力」分析

報告寫作能力評分項目平均得分

1 文字敘述立論正確、通順流暢評估結論文字敘述合理通順 2.40

2 使用正確引注資料方式

能清楚註明分析資料的來源與取樣方式 2.60

使用正確引注資料方式 3.00

3能使用合宜的圖表，並加以適度美化

圖表中能清楚註明資料名稱與單位 3.00

能使用合宜的圖表，並加以適度美化 2.40（滿分為3.00分）　　


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但比較前後兩單元的報告寫作能力表現，發現較無顯著差異，只有「文字敘述立論正確、通順流暢」一項，第二單元反而明顯落後於第一單元。這與前述探究能力的表現似乎有所不同，但我們深究課程內容並回顧教學現場，發現第一單元的報告由於是共同主題，學生間較能從相互觀摩參考之中獲得額外的學習機會；相對來說，第二單元開放式探究，各組學生都是獨立的研究者，組間學習較難建立，因此可能造成在論述部分的表現較弱。

同前述「探究能力」的分析，論述能力部分可能也需要更長時間的學習，同樣有待日後再加強。

上述各類能力的比較整理如圖三。

圖三第一與第二單元書面報告各項能力平均得分比較

二、口頭簡報評分統計結果

教師依據事先發給學生的標準，對學生上台口頭簡報給予每項1至5分的評價，學生整體表現相當不錯（表八）。

表八第三單元「上台口頭簡報」評分結果

評分向度編號評分內容平均得分

研究內容

A1 能清楚表達研究目的 4.6

A2 能清楚取樣資料的來源 4.6

A3 能清楚說明研究步驟 3.9

A4 能針對統計圖表做適當的解釋 3.6

A5 能清楚的表達出研究結果 4.0


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呈現方式

B1 表情自然、音量適中、說明流暢 3.9

B2 圖片或條列文字清晰且確屬重點 4.0

B3 時間的掌控精確 4.3

（滿分為5.00分）

由於學生僅有5組，我們必須明白指出組數過少造成的統計效力問題，因而前述書面和口頭報告的評分數據分析，與其說是檢核課程實施的成效，毋寧視為教師對學生在課程中總結表現的評價更為適當。

三、實驗教學教室觀察的發現與反思

在進行實驗教學的過程中，我們有一些發現，也對於日後課程的改進提出了建議：

(一)學生對學習統計軟體需要有效率的步驟教導最初設計課程時，很自然的將地球科學領域中常見而簡易的統計

分析工具加入課程，期望學生對於能以類似科學家工作的方式來進行研究，產生新鮮感與更強的動機。

但是在96學年第二學期的首次試教時發現，任課教師居然變成電腦老師！比例相當高的學生對於Excel的基本功能相當陌生，在進行統計分析工作時，花了相當的時間在教導工具的使用。

有了這次經驗，也讓研究者思考如果這個部分的教學在課程中是必要的，那麼必須有更具效率的教法才能讓課程更順暢。在第二次實驗教學中因而改進了統計分析部分的陳述方式，獲得不錯的效果，時間的使用上也較精簡。

日後改進的方向，我們將規畫製作一份分析方法的教學電子檔，讓學生課後進行作業也能更為順利。

(二)課程進度中宜設計更多表單在課程中，學生的作品是分別在每個單元結束之後產出，原先設

計在過程中，老師是擔任資訊提供與補救教學等工作，但是課程完成後發現這些學生的成品只能紀錄探究結果，而難以展現探究過程，如果學生在一段時間過後想回顧探究的內容，有些過程將不復再見。

改進的方向，我們考慮在課程進展適宜的中間點，多設計一些學習者能紀錄與回饋的表單，一方面能及早診斷學習者的困難與提醒時


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間進度，一方面也能留下過程紀錄，可以考慮的表單如第二單元的研究主題的形成、研究計畫簡述表、小組分工表…等等。

(三)適度增加小組進度分享在第二單元中，當各小組訂定了自己的研究主題與研究目的後，原

設計的課程會預留給學習者一段較長的時間（3小時）各自完成研究與報告，但其間沒有設計檢核點，如果有組別在過程中任一個環節遇到困難沒有被發現或一時無法解決，很快的將影響到成果發表的進度而難以補救。

改進的方式，可以增加一小段小組進度方向與困難解答的時間，及時檢查出各組進度與困難。

(四)教學目標之外的學習課程中除了既定的學習目標之外，學生比較直覺且正面的反應是，習

得許多利用軟體進行統計分析的方法與圖表的製作，也就是研究工具的使用，這是值得特別一提的。雖然課程的主要目的並非學習工具，但是在研究過程中工具卻是少不了的一環。這樣的工具也並非只有在此課程才會使用，未來專題研究課程許多機會也將必備。

圖表的使用透過同儕之間學習的速度既快且好，是可以推廣的學習方式。(五)學習場域的規劃

實驗課程中使用的場所是電腦教室，由於電腦教室設備的規劃是一排排橫向的電腦，需要小組討論或是教師巡迴到各小組了解進度，都受限於狹長的空間（圖四），建議宜採用能夠分組的課桌椅且能使用電腦的場地，如此較能增進學習氣氛與效果。

圖四實驗教學上課狀況


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四、學生作品範例摘錄

課程學習之後，普遍在學生的評估作業中可見到不錯的表現，以下節錄部分範例：

範例一：有關風力發電廠的條件與限制的描述

風力發電廠的設置在地理位置上應考慮：風速平均大小11 風速最大、小風速21 持久時間31

在氣象條件上則有下列基本要求：地形平坦以利風的平穩11 風向固定作最大的能量利用21 附近無山坡以免落雨過多31 人煙稀少否則會造成噪音污41

風力發電廠的設置在地理位置上應考慮：空曠無障礙11 持續有風21 郊區，遠離人群31 (避免噪音)

在氣象條件上則有下列基本要求：常年須達每秒11 5M以上風速，不可超過每秒15M

風力發電廠的設置在地理位置上應考慮：地形。附近盡量無建築物或山脈等，避免其阻擋風的吹拂。11 環境景觀。有些地區若建設風力發電廠會破壞附近的景觀，因此不21 合適。土地利用價值。有些地區與其建設發電廠，拿來作觀光業用途、31 或是建造其他建築，對於經濟更有效益。噪音。要設置於不會影響到附近居民處。41

在氣象條件上則有下列基本要求：長年需達每秒11 5公尺以上的風速。風速不可超過每秒21 15公尺以上。否則會為了保護風力機齒輪箱而暫時停止發電。全年有風。有些地區，可能只是季風的吹拂，而不是長年有風吹31 拂，就不合適。


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範例二：風力發電廠預定地選址（圖五）

（Ａ）

（B）

圖五（A）（B）學生作業範例：發電廠預定地位製圖


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範例三：氣象評估資料分析呈現圖表（圖六）

日數

0

15

30

45

60

平均風向角(。)10

2030

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180

190200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350

日數

（A）全年風向角日數分佈圖

（B）各月適合發電日數百分比直條圖


60

（C）96年各季節平均風級分佈

（D）年瞬間最大風級與季節之關係

圖六（A）~（D）學生作業範例：各式風力資料統計圖


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範例四：報告結論與建議

四、評估結論

結論是，此地完全不適合最為風力發電。為什麼呢？原因很簡單，我們這個風力測站，只有一天的風速是在每秒5公尺以上，要說到發電，至少要每秒五公尺的風速，可是，我們只有一天……

五、建議

換一個地點吧!沒什麼好說的了。

四、評估結論

由表一及圖二顯示，該地區的風向以東北風和北風居多，其次是西南風，其它幾乎沒有；由圖一顯示，全年12個月中平均風速以過低(~5m/s)占的比例最多，其次才是適中；由圖三顯示，此地區的風速極不穩定。根據上述分析：就氣象條件而言，風向穩定，平均風速適中的日子雖然不少，但過低的最多，且風速不穩定，效率恐怕不高。就地理條件而言，這附近山多，又靠近人口聚集的地方少有廣大空地。故該地區不是合作風力發電廠。

五、建議

可以把風力發電廠移到南部，人較少及天氣狀況較穩定的地方；或者是可以在風力發電廠無法運作時做其他的功能，以提高這片土地的土地利用效率；或是選擇峽谷地形來擺設，因為容易將風集中起來，而達到增強風速的目的；或者可以選擇較小型的風力發電機，來達到發電的效果。不過，現在似乎沒有適合小型風速的發電機，而所謂的峽谷地形很難真正達到理想的位置。所以如果真要在此地進行發電的話，似乎是不適合的。


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伍、總結

一、課程成果與建議

學生的兩次書面評估報告及一次口頭簡報表現出他們良好的學習成果，令1. 教師滿意。學生書面報告顯示，他們在探究能力的「資料蒐集」與「詮釋」兩類能力2. 表現，於課程進行中呈現了進展的趨勢。學生在本課程中學會了相關研究工具的使用，令他們印象深刻，是本課程3. 的一大特色。學生使用統計分析工具需要精熟，宜採取更為有效的教學方式，如精練陳4. 述，製作完整教學電子檔等。活動設計應增加回饙表單，並設置檢核點，以及早診斷學生的困難與提醒5. 時間進度，並能留下學習歷程紀錄。

二、結論與推廣

回到本課程設計的初衷，提供學生一個以問題為導向的學習情境，過程中注重科學探究的精神與技巧的學習，同時藉此題材讓學生一窺地球科學研究方法的一個面向，在教材的推廣上很適合有此需求的學習課程，特別是有資料統計分析方面能力需求的訓練。

本模組完整實施共需15節課，時間若是不夠，亦適合將其中三個單元拆開或重新組合使用。再者地球科學領域中還有很多適合探究的題材，也可以發展類似精神的學習教材，非常值得嘗試。

課程評量中原很希望以「學生自我評量問卷」和「抽樣晤談」，來了解學生學習的興趣與學習困難，在目前已實施的實驗教學中，因為時間與人力的因素並未達成。如果未來再度實施，可以考慮採用，也許能蒐集到更多課程修改的建議與方向。

三、教師心得與反思

九年一貫教育改革與大學教育研究單位的不斷的推廣與鼓勵之下，在教學過程中由教師自行設計學習題材或是較學活動，已經是非常普遍的現象，許多教師也已具備一定的教材開發能力水準。但是細究「如何學才有效？」「如何教方能達到預


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定的目標？」有時則不一定個個都能理直氣壯的保證。課程的研究提供教師另一雙「翅膀」，讓教師們能飛的更高、更遠，能俯視野能看的更遠，更了解課程的全貌與方向，我想是研究與教學過程中最重要的收穫。

筆者任教地球科學學科，在一般高中屬於教師人數的少數，許多學校只有唯一的一名地科教師，如何在繁雜的學校課務與行政配合業務之下，仍保有較學創新與研究的動能，是很值得關注的事。

陸、參考文獻

王文科（民84）。教育研究法（第四版）。台北：五南。楊坤原、張賴妙理（民94）。問題本位學習的理論基礎與教學歷程。中原學報，頁215-235。蔡清田（民89）。教育行動研究。台北：五南。


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附錄一課程教學規劃

課程名稱氣象環境評估設計者萬義昞

學生背景高一選修地球科學研究方法學生人數約10人

上課教室電腦教室上課時間 5週，共12節課

課程簡述

第一單元大台北地區風力發電氣象環境評估共7節課讓學生搖身一變成為氣象環境評估專家，仔細思考在大台北地區哪裡有適合建設風力發電廠的條件，不但要分析風力發電的各項條件與限制，更要實際取得鄰近地區中央氣象局測站的全年氣象資料，進行統計分析，最後以一篇專業的評估報告書作結尾，給予專業的建議，說明預定地點究竟適不適合建立風力發電廠。

第二單元小組氣象環境評估研究共5節課當學生擁有氣象資料初步分析的能力後，鼓勵他們去發現台灣地區氣象環境的規律與不規律性，或是特殊的氣象環境議題，開發出屬於自己的氣象環境評估研究。由研究主題的確立，到研究目標的定訂、規劃整個過程與研究方法、實際進行研究、分析數據資料，最後完成一篇專業的評估報告。

第三單元小組研究成果與學習心得發表共3節課學生站上臺將自己在這幾週以來的重點研究成果與學習心得作一次報告，一方面分享成果、相互觀摩，一方面反芻回顧、整理所學。過程中也同時提供學生練習上台良好的台風儀表，增進報告與解說的技巧。


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課程教材

風力發電環境評估教學規劃(教案大綱與流程，教師課前準備使用)1. 風力發電環境評估講義(學生上課講義，第一、二週使用)2. 台北地區風力發電環境評估報告格式(學生作業報告格式)3. 參考資料電子檔—提供同學上課使用，可複製至個人電腦以供課4. 程中或課後使用。內容包括2、3兩項的電子檔，及大台北地區氣象局各測站近期一年中所有氣象觀測資料(.txt檔)。研究規劃與報告大綱指引(學生上課講義，第三~五週使用)5. 書面評估報告評分表與互評表6. 口頭簡報評分表與互評表7. 自我學習量表8.

評量方式

台北地區風力發電氣象環境評估報告(個人作業)40% 1. 以教師評量表進行評分。自定研究主題報告(小組作業)40% 2. 以教師評量表評分。上台口頭簡報20% 3. 以(1)同學互評、(2)教師評量同時進行評分。額外加分，最高加5分 4. 依上台口頭簡報提問表現斟酌加分。

使用器材小組：每組至少一台可上網電腦、一塊白板教師：單槍投影機、可上網電腦

參考資料

靖心慈，2007，2030年能源需求，全球台商e焦點，1. htt://twbusiness.nat.gov.tw/epaper/y07/06/79-331.htm蔡信行，2003年，替代燃料與再生能源，科學發展365期，2. http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_229/9205-09.pdf大氣研究資料庫(DBAR)3.


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附錄二單元教學流程

◎第一單元教學流程單元名稱

大台北地區風力發電氣象環境評估時數共7節課

教學目標

能條列出風力發電的條件與限制1. 利用發利發電的地理條件與限制，能在實際環境中作出設廠預定2. 地的選擇能自氣象資料庫中選取適當資料，分析資料並以圖表呈現3. 根據資料分析結果評估是否設廠的建議4.

教學資源

風力發電環境評估教學規劃(教案大綱與流程，教師課前準備使用)1. 風力發電環境評估講義(學生上課講義，第一、二週使用)2. 台北地區風力發電環境評估報告格式(學生作業報告格式)3. 參考資料電子檔—提供同學上課使用，可複製至個人電腦以供課4. 程中或課後使用。內容包括2、3兩項的電子檔，及大台北地區氣象局各測站近期一年中所有氣象觀測資料(.txt檔)。

設備需求

每組至少一台電腦(可上網)、六個小白板

單元教學流程

教學流程

(時間)教師活動

對應探究能力指標(檢核重點)

認識風力發電的條件(50’)

簡介單元情境與目標1-1 發給課程講義，先讓同學閱1-2 讀關文獻，然後由同學分析歸納提出設置風力發電廠可能有地理與氣象環境條件上的限制教師綜合整理同學所提出的1-3 結果，給予鼓勵

□ 規劃 / 控制變因‧ 知道影響風力發電的氣象因子

是多樣的 (能條列出風力發電廠在地理位置與氣象環境上的條件與限制)


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選址(50’)

2-1 電子地圖使用簡介2-2 利用電子地圖的地形資訊，

找出適合設置風力發電廠的候選位置一處

2 - 3 利用中央氣象局的測站列表，找出最接近候選場址的測站

2-4 製作一張發電廠與測站位置的地圖

□ 規劃 / 觀察能力‧ 能觀察大台北地區地形與都市

發展之區域特徵 (能利用地理條件找出合適設置電廠的候選區域)

□ 結論 / 溝通‧ 能正確運用科學語言、文字、

圖表來表達氣象因子分析的結果 (能製作一張發電廠與測站位置的地圖，並存成圖檔)

準備分析氣象資料

(50’)

3-1 討論風力發練廠需要分析哪些氣象條件

3-2 找出最近氣象測站近年來一年中的氣象資料(.txt)

3-3 討論現有氣象資料可以作哪些分析與推論？

3-4 由附錄氣象資料欄位說明找出需要分析的資料欄位

3-5 將.txt檔轉為.xls，並留取適當需要的欄位

□ 規劃 / 控制變因‧ 知道影響風力發電的氣象因子

是多樣的 (能分析出影響因子)

□ 資料蒐集 / 分類‧ 能依據氣象因子的屬性，訂定

具有科學意義的分級基準‧ 能依據所訂定的分級基準將它

分級 (能將氣象資料轉為.xls檔，並留取適當需要的欄位)

資料分析

(100’)

4-1 進行資料分析事前準備(利用公式vlookup，將欲分析的資料分組)

4-2 進行資料分析(利用樞紐分析表進行分析)

□ 詮釋 / 解釋資料‧ 能依據所知的概念、理論、規

則性等來整理分析資料 (利用公式vlookup，將欲分析的資料適當分組)


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資料呈現

(50’)

5-1 進行資料繪圖(分組各自討論最適合的圖形呈現方式)

5-2 以文字解釋分析出來的結果5-3 綜合分析結果做出評估結論

與相關建議5-4 說明評估報告注意事項與繳

交方式

□ 結論 / 溝通‧ 能正確運用科學語言、文字、圖

表來表達氣象因子分析的結果 (將資料分析結果以圖形或表格呈現)

□ 結論 / 溝通‧ 能以精確清楚的方式說明結

果，並作合理客觀的評估判斷 (完成評估報告書)

回饋與分享

(50’)

6-1 各組回饋與分享6-2 評估報告同學互評(用意在觀

摩且了解報告撰寫應該注意的事項，並不列入成績計算)

6-3 教師根據各組評估報告，給予優缺點說明與鼓勵，說明其中較弱的部份，並加強提示改進的方法

□ 結論 / 溝通‧ 能正確運用科學語言、文字、圖

表來表達氣象因子分析的結果‧ 能以精確清楚的方式說明結

果，並作合理客觀的評估判斷 (繳交書面報告與互評表)

評量方式

台北地區風力發電氣象環境評估報告(個人作業)40%，以教師評量表進行評分。


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◎第二單元教學流程單元名稱小組氣象環境評估研究時數共5節課

教學目標

能自行決定一個氣象評估的研究主題1. 能根據研究主題設計研究目標2. 能規劃出研究的步驟與方法3. 能進行研究並完成評估研究的書面報告4.

教學資源

研究規劃與報告大綱指引(學生上課講義，第三、四週使用)1. 書面評估報告評分表與互評表2.

設備需求每組至少一台電腦(可上網)、六個小白板

單元教學流程

教學流程

(時間)教師活動

對應探究能力指標(檢核重點)

新的研究規劃(100’)

7-1 進階研究任務說明7-2 分組與腦力激盪提出可能的

研究主題，呈現在白板上和大家分享

7-3 分組討論，決定研究主題與目的，呈現在白板上

7-4 提出研究所需測站資料名稱，由老師負責提供資料內容

7-5 繳交研究計畫書內容包括：研究主題、參與人員、研究目的、過程與方法、小組分工等項目

7-6 提醒各小組未來書面報告評分項目標準和互評表相同

□ 資料蒐集 / 預測‧能依據自己篤信的知識或理論做

邏輯性的推論，以預報可能即將發生的事。 (各組至少能提出兩個可能的研究主題)

□ 規劃 / 觀察能力‧能觀察出研究目標的特性或時間

空間的分布變化 (決定研究主題與目的)

□ 規劃 / 控制變因‧知道影響一件事情的氣象因子是

多樣的，或是有輕有重的 (提出分析資料的種類等需求)

□ 分析 / 進行實驗‧針對問題，能對其可能發展的情

形提出預測，規劃實驗步驟。 (草擬研究計畫書)


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進行研究並

完成報告

(150’)

8-1 各組按計畫分工合作，進行研究分析

8-2 教師巡視各小組提供建議，並視察進度。

8-3 如果小組在研究主題中需要新的分析方法，教師可視狀況提供教學。

8-4 教師可視狀況在適當的時間點，要求小組進行進度說明，一方面提醒小組時間掌控，一方面可讓同學相互觀摩

8-5 完成評估研究書面報告8-6 根據「書面評估報告互評

表」檢視並修改報告內容

□ 規劃 / 運用數字‧ 了解常見描述氣象因子的單位與

觀測量的大小□ 資料蒐集 / 分類‧ 能依據氣象因子的屬性，訂定具

有科學意義的分級基準‧ 能依據所訂定的分級基準將它

分級□ 資料蒐集 / 運用時空關係‧ 察覺觀測量之間的時空因果關

係□ 詮釋 / 解釋資料‧ 能依據所知的概念、理論、規

則性等來整理分析資料□ 詮釋 / 推斷‧ 能由所得的資料作出分類。整

理出規則‧ 能依據資料，提出自己的看法

來解釋資料□ 結論 / 形成假說‧ 能將提出的「想法」和已知的知

識、理論作比較，來決定取捨□ 結論 / 溝通‧ 能正確運用科學語言、文字、圖

表來表達氣象因子分析的結果 (繳交研究報告書)

評量方式

自定研究主題報告(小組作業)40%，以教師評量表評分。


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◎第三單元教學流程單元名稱小組研究成果與學習心得發表時數共3節課

教學目標

能精簡研究報告，有系統的以簡報檔呈現1. 能有調理且潔要的報告說明研究重點2. 能注意上台台風與報告表達細節3. 能仔細聆聽報告，並評定等弟4.

教學資源

研究規劃與報告大綱指引(學生上課講義，第三~五週使用)1. 口頭簡報評分表與互評表2. 自我學習量表3.

設備需求一台電腦與單槍投影機

單元教學流程

教學流程

(時間)教師活動對應探究能力指標

(檢核重點)

精緻口頭報告與彩排(50’)

9-1 教師說明簡報製作注意事項9-2 根據簡報製作注意事項檢視

簡報內容，進行精緻與修飾9-3 介紹簡報同學互評方式9-4 抽籤排定報告順序，在黑板

上製作報告流程9-5 小組各自進行報告彩排，並

根據「口頭簡報互評表」評分項目，修改報告內容

□ 結論 / 溝通‧以精確清楚的方式說明結果，

並作合理客觀的評估判斷 (完成精緻化簡報檔)

各組進行簡報(100’)

10-1 各組依序進行簡報10-2 個人進行口頭報告互評與提

問10-3 教師根據各組評估報告，給

予優缺點說明與鼓勵10-4 填寫自我學習量表

□ 結論 / 溝通‧以精確清楚的方式說明結果，

並作合理客觀的評估判斷 (繳交口頭報告互評表)

繳交自我學習量表

評量方式

上台口頭簡報20%，以(1)同學互評、(2)教師評量同時進行評分。1. 額外加分，最高加5分，依上台口頭簡報提問表現斟酌加分。2.


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