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第919期
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【2019/5/15 】 |
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論素養導向命題
文/簡麗賢 北一女中物理教師 |
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「素養導向命題」近兩年特別夯的名詞，也是高中教師研習的熱門主題。
12年國教課綱強調核心素養，重視「素養導向」教學和命題。大學入學考試中心表示，新型學測和分科測驗將以素養、生活及整合跨域等理念規劃命題，並呼籲學校應從期中考命題著手，讓學生適應素養評量。
什麼是「素養導向命題」？依據大考中心的說明，素養導向命題有四大方向：
一、「情境化」：試題素材引用生活情境或學術探究情境。
二、「整合運用能力」：測驗學生能否整合運用知識與技能，以處理真實世界或學術探究的問題。包含閱讀理解、邏輯推論、圖表判讀、批判思考、解釋辨析和資料證據應用等。
三、「跨領域、跨學科」：測驗學生是否融會貫通，善用跨領域知識處理問題。
四、「表達說明能力」：不局限選擇題型，能引入「混合題型」，透過「題組題型」混合選擇題、填充題和簡答題，使知識、理解、應用、分析等評量層次更加完整，強化學生統整、歸納、分析及表達等重要能力的評量。
素養導向命題首重情境，情境哪裡來？我認為從生活中取材是其中途徑之一。例如高中必修物理的學習內容之一為電磁感應，此主題儘管對高中生而言，比較抽象，卻常應用在現代科技中。因此學習時最好能結合科技，比較能知道概念與應用。例如台灣高鐵，行駛速率非常快的軌道列車，如何減速？這可以利用電磁感應的方式讓列車減速。為什麼？這物理原理是在列車的車輪旁裝置電磁鐵，列車高速行駛中，切斷電磁鐵的電流，然而當列車即將進站時，導通電磁鐵的電流，並且產生穿透車輪的磁場，當轉動中的金屬車輪穿過磁場時，因為電磁感應在車輪上產生應電流或渦電流，而此應電流會消耗車輪的動能，使車輪減速。因為當車速減小時，應電流與其對車輪的阻力亦穩定地減小，故可以平穩地煞車。
生活中常用的變壓器，其基本概念也是電磁感應原理。在一封閉的矩形軟鐵芯的左右兩邊，各纏繞不同匝數的主線圈和副線圈。在變壓器的主線圈中輸入交流電，則會在軟鐵芯中產生隨時間變化的磁力線，由於磁力線被拘束在軟鐵芯內，故穿透副線圈的磁力線數目也隨時間等數量變化，因而產生應電流。
因為主線圈與副線圈的每一匝線圈有相同的磁通量時變率，導致每一匝產生的應電壓或應電動勢皆相等，故兩線圈的總電壓和線圈的總匝數成正比，藉此改變輸出電壓。若把變壓器接在乾電池上，因為直流電源的磁場不會隨時間變化，故不能改變電壓。又如全球再生能源主題、氣候變遷議題、太空探索和台灣人造衛星如福衛七號氣象衛星等，都可以是關注的主題。又如生活中的電器用品「微波爐」也曾入題。微波爐是利用微波來加熱食物，而微波為波長介於10-4公尺至0.3公尺間的電磁波。下列何者最適合利用微波爐來加熱？
（A）鋁罐裝的運動飲料 （B）紙盒內的乾燥香菇 （C）不銹鋼杯內的茶水
（D）紙杯內的咖啡飲料 （E）塑膠盒內的乾燥麵粉 ﹝102年學測題﹞
本題命題委員的用意還是評量考生能根據科學定律、模型解釋日常生活現象，而全體考生答對率53％，難度中等，高分群考生答對率66％，低分群考生答對率38％，鑑別度0.28。
分析這一題，應有不少論點。選項中的C可能具有命題評量的「誘答作用」，如果沒有使用過微波爐，或說沒有這方面的常識，可能選C，也就是不銹鋼杯容器，但這是很危險的操作，千萬不能使用金屬容器放進微波爐加熱，因為「金屬會反射微波」，若微波在微波爐內不斷反射，「會使微波爐內壁及加熱的物質產生高溫」，嚴重者恐引起祝融之災。另一種可能是金屬容器表面與微波爐內壁形成過高電位差」，可能產生火花，引起一陣恐慌，也可能毀了微波爐。
微波爐究竟如何運作？應用什麼原理呢？這是利用電磁波的微波，使食物內的水分子轉動與摩擦，達到增溫的目的。深入解釋，微波爐的原理是使具有極性的分子，像食物中的水分、脂肪、蛋白質等，在微波的電磁場中轉動，使分子相互碰撞摩擦而產生熱能。因此，以微波來烹煮食物時，有兩個要件：（1）被加熱的食物，其中要含有水分；（2）容器不得為金屬，因為微波會被金屬反射，無法穿透金屬容器而加熱內部的食物。因此答案選D。
我想，這一題考如何使用微波爐，會不會有偏鄉考生不知如何使用？會不會有城鄉差距問題？從全體考生答對率53％，以及低分群考生答對率38％討論，或許有城鄉差距，因為鄉下某些地區的家庭可能真的還沒有微波爐。此外，107年指考物理科非選擇題也以微波爐產生微波用來加熱食物為素材，提供考生電偶極矩的向量定義和一水分子的電偶極矩的量值，以及一般市售微波爐的微波頻率約為數個GHz等資訊，要考生以文字說明微波爐能迅速加熱食物的最主要原因。從評量的觀點說明，107年指考物理科的這題「微波爐」非選擇題，取材生活化，每小題之間循序漸進引導考生回答問題，是很典型的分析推論題目。
有關微波爐的工作原理，部分文章會提到是食物內的水分子振動而加熱食物，學者的觀點或有不同。不過，見解不同，正好提供我們學習過程中，可以多蒐集資料，聽聽不同的觀點，亦是學習物理的方法之一。
素養導向命題，從生活中取材，應可找到命題的源頭活水。
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