【理科】思維工具的使用方法

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為何理科教育需要思維工具？

思維工具在理科教育中的應用

在理科學習中，學生需要從數據與事實中找出規律（法則）。例如，在整理實驗結果時，通常會使用 矩陣圖（表格） 來呈現數據，或使用 同心圓圖、金字塔圖 來顯示變化趨勢。思維工具的應用，能夠幫助學生更清楚地整理資訊，使數據更容易解讀。

在理科教育中，可視化資訊的過程有助於培養「科學思維」，幫助學生從觀察與實驗中推導出規律。例如： 假設-實驗課程 中，使用 糖果圖來分析與歸納結果。 實驗結果的探討，可透過思維工具來建立假設、驗證與分析過程，提升學生的邏輯推理能力。

理科科目中希望培養的能力與思維工具

1. 理科相關的基礎知識與技能

理科學習並不只是單純記憶名詞，而是需要透過比較與觀察來理解概念的特徵。

⇨ 透過思維工具可視化思考，幫助學生整理與比較已學過的概念，使其更具體化。幫助掌握實驗與觀察所需的技能，提升學生的實踐能力。

2. 問題解決能力

理科學習特別強調發現問題、收集資訊、選擇適合的方法、分析結果並得出結論的能力。

⇨ 透過不同的思維工具，幫助學生了解思考的方向，從而更清晰地解決問題。實驗結果的深入探討，能夠幫助學生從多角度分析問題，進而發展出新的科學概念。

3. 科學探究能力

理科學習的核心是透過觀察與實驗來發現變化、比較異同點，並透過假設驗證來得出結論。這需要學生具備精確記錄與分析數據的能力，並能從現象中歸納出科學結論。

⇨ 將實驗與觀察結果可視化，幫助學生統整資訊，找出規則與模式。幫助學生規劃實驗流程、建立假設，並透過驗證來培養科學思維。

4. 對自然的興趣與理解

理科學習的最終目標之一，是讓學生對自然現象感興趣，並將其與環境保護等社會議題相連結。理科所涵蓋的議題，如氣候變遷、能源問題等，都與學生的日常生活息息相關。

⇨ 理科學習的最終目標之一，是讓學生對自然現象感興趣，並將其與環境保護等社會議題相連結。理科所涵蓋的議題，如氣候變遷、能源問題等，都與學生的日常生活息息相關。

如何將思維工具融入理科教育？

能力培養的應用範例

理科基礎知識與技能

幫助學生整理理科詞彙，理解不同現象的特徵與異同點。透過比較、分類與結構化知識，幫助學生建立完整的概念架構。

問題解決能力

幫助學生發現問題，設定研究方向，並透過視覺化分析數據，進行科學驗證。

透過設定多角度的觀察視角，幫助學生更全面地理解問題。

科學探究能力

幫助學生建立實驗的假設與設計，透過視覺化數據進行分析與歸納。

透過多角度比較實驗結果，加深學生對科學概念的理解。

對自然的興趣與理解

理科教育不僅關注科學知識的傳授，更重要的是培養學生對自然現象的深入理解與興趣。透過思維工具將日常生活中的自然現象與課堂學習內容連結，學生能夠更深刻地認識自然的奧妙，並增強探索與思考的能力。

在科技發展迅速的現代社會，加強對自然規律與現象的理解，不僅能提高學生對科學的興趣，也有助於思考氣候變遷、能源問題等全球性議題的解決方案。

課堂案例分享

這是一個由全國 LoiLo 認證教師製作的課程設計資源頁面，根據不同的年級、學科與單元進行整理分類。其中包含了大量活用思維工具的課堂案例，歡迎參考使用！