教育共享|高中化學課程更新:從課程內容到學習方式的重新思考
文:香港培正中學副校長、課程發展議會 — 香港考試及評核局化學委員會主席黃子榮博士
近年人工智能、綠色能源、先進材料及生物科技迅速發展,化學與科技及社會的關係愈來愈密切。高中化學課程經過多年實施,面對科學發展和學生學習需要的轉變,我們認為是時候重新思考學生學習化學的內容和方式。今次高中化學課程及評估架構更新,並非單純增刪知識點,更重要的是讓學生在掌握化學知識的同時,有更多機會運用知識進行科學探究、分析證據、作出推理,並了解化學與日常生活及社會議題的聯繫。
作為學校及學科教育的前線工作者,我們認為課程更新不能只從課程內容出發,也需要同時考慮課時、教學方法和評估。學生不僅需要掌握扎實的化學知識,更需要有機會運用所學知識分析資料、處理數據、解釋現象和解決問題。這些能力並不是附加於知識之外,而是學生真正理解和運用化學的重要一環。
由「做實驗」到理解科學探究
化學是一門實驗科學,實驗在化學學習中一直佔有不可替代的重要位置。然而,在傳統課堂中,實驗有時容易變成按照既定程序操作、記錄現象與數據,再完成一些有固定答案的問題。學生雖然「做了實驗」,卻未必有足夠機會思考實驗設計的原因,以及數據和結果背後的意義。
今次課程更新進一步強調「科學探究實踐」(Scientific Inquiry as Practice),包括提出問題、設計探究、控制變量、收集及分析數據、評估證據,以及根據證據作出合理解釋。從前線教學的角度來看,這些能力並不一定要透過大型專題研習才能培養,而是可以逐步融入日常實驗和課堂提問之中。
例如進行滴定實驗時,除了取得濃度數值,教師可以引導學生討論異常數據出現的原因、實驗誤差及改良方法;進行化學反應速率實驗時,亦可以要求學生思考如何控制變量,以及實驗結果是否足以支持所得的結論。這些看似簡單的提問,其實能促使學生重新思考實驗結果與化學概念之間的關係。
因此,現行課程所編配的20小時「化學的探究研習」,在更新課程中可以考慮採取「化整為零」的方式,逐步融入中四至中六的日常課堂和實驗教學,而不一定需要另闢課外時間進行大型研究活動。同時,若由中四開始加入較多「動手」與「動腦」的實驗活動,從「學習科學」(Learning Science)逐步走向「做科學」(Doing Science),並配合高階思維提問(HOTQs),有助學生循序漸進建立科學推理和探究能力。
前線教師已有探究實踐經驗
推動以探究為導向的教學改革並非空中樓閣,亦絕非要求學校與前線教師由零開始。近年,不少學校積極參與教育局推動的化學實驗及分析化學相關活動,透過讓學生進行實驗、處理及分析數據,並回應高階思維問題,逐步培養學生的科學探究及推理能力。這些實踐經驗顯示,探究元素其實可以自然融入日常化學教學,並不一定需要另設大型專題研習或額外課時。
今次課程更新可以在現有基礎上逐步發展及優化,把已有的良好實踐進一步融入日常課堂和實驗教學,而不應視為一次由零開始的改變。當然,不同學校的課時安排、教師經驗和學生需要各有不同,因此教師專業發展、教學示例和相關資源的提供,對落實探究學習十分重要。
跨科學習可以減少重複學習 增加協同效應
學生同時修讀兩個或三個科學科目時,學習負擔一直是學校需要考慮的問題。物理、化學和生物各有不同的學科內容,但亦共享不少科學學習的核心能力,例如變量控制、數據處理、圖表分析、模型運用和科學推理。如果學生在不同科目中接觸到相近的分析方法,並能將已有的學習經驗應用到另一個學科,便有助鞏固和遷移這些綜合能力。
因此,在鼓勵學生修讀多於一科數理科目時,除了考慮各科的課程內容,也可以進一步思考跨科學習及能力遷移的可能性。例如化學科中的反應速率,與物理科涉及的分子運動,以及生物科中影響酶反應速率的因素,都可以從不同角度讓學生理解「速率」及影響速率的因素。若不同科目能在課程設計和教學上作適當協調,學生便可以在不同學習情境中運用相近的科學思維方法,減少不必要的重複,並逐步建立較完整的科學知識和能力網絡。
探究能力與公開試要求並不矛盾 考評亦應配合課程方向
前線教師另一個常見考慮,是增加科學探究活動和實驗會否減少學生預備中學文憑考試的時間。從近年的評核發展來看,我們認為兩者並沒有必然衝突。
化學科評核除了考核學生掌握化學知識,亦重視學生在陌生情境中應用已知概念、分析和詮釋數據、理解科學探究,以及根據資料和證據作出判斷。然而,這類題目不能單靠背誦課本內容或套用熟悉的解題步驟來處理。
如果學生在日常課堂中經常有處理實驗數據的機會,習慣檢視結果是否合理,並思考實驗限制及證據是否足夠,當遇到陌生情境時,便更容易運用已有知識解決問題。因此,適當的探究經歷不只是對應公開試的學習要求,同時亦可以加強學生的概念理解、科學推理及應用能力。
另一方面,如果教師在課堂內逐步增加推理、分析證據和探究的訓練,考評亦需要適當配合這個方向,讓學生有機會在評估中展現相關能力。例如可以透過陌生情境、實驗數據及圖表,要求學生解釋現象、分析結果、評估實驗設計、判斷證據是否足以支持結論,或提出合理的改進方法。
這並不只是單純增加題目的難度,也不代表減少對化學知識的考核,而是讓評估更全面地反映學生對化學知識的理解,以及運用知識進行科學推理和探究的能力。課程、教學與評估相互配合,學生才會更清楚理解,學習化學不只是記住答案,更重要的是理解證據、建立推理,並運用知識解決問題。
這亦與課程另一項重點「科學、科技、社會、環境的連繫與可持續發展」(STSE Connections and Sustainability)有關。學生除了學習化學原理,也需要理解化學在能源、材料、環境及工業等方面的應用,並從科學證據和不同角度分析相關問題。這樣的學習經歷,有助學生理解化學並不是孤立的知識,而是與科技發展及社會生活息息相關。
在課程更新中取得合適平衡
課程更新的落實,需要在內容深度、課時及學生差異之間取得合適平衡。教師需要時間熟悉新的內容和教學要求,學校亦需要相應的專業支援和資源。學生今天未接觸過某些課題,並不代表這些內容不適合高中學生學習。只要清楚界定學習成果和學習深度,配合適當的教學設計,學生亦可以逐步接觸前沿及較具挑戰性的科學概念。
對學校而言,課程更新的價值不只在於「教甚麼」,也在於重新思考「學生應該怎樣學」。在有限課時下,如何在基礎知識、實驗探究、科學推理和STSE學習之間取得平衡,是課程落實時需要共同思考的問題。
今次高中化學課程及評估架構更新,正好提供一個重新檢視化學教學的機會。課程既要讓學生掌握必要的基礎化學知識,也要提供更多機會讓學生進行科學探究、處理數據、作出推理,並理解化學與科技及社會的關係。我們期待在課程更新的過程中,能充分聽取學校及前線教師的實踐經驗,在課程內容、教學及評估之間取得合適的配合,讓學生在學習化學的同時,逐步建立面向未來所需要的科學素養和思考能力。
作者簡介:
黃子榮博士
— 香港培正中學副校長
— 課程發展議會 — 香港考試及評核局化學委員會主席