十二年國民基本教育

伍、學習重點

關鍵字:

基於培養科學素養之基本理念與課程目標,本領域學習重點內涵如下:一、提供學生探究學習、問題解決的機會,並養成相關知能的科學探究能力;二、協助學生了解科學知識產生方式,養成應用科學思考與探究習慣的科學的態度與本質;三、引導學生學習科學知識的核心概念。藉由此三大內涵的實踐,培育十二年國民基本教育全人發展目標中的自然科學素養。

本領域課程中「學習表現」與「學習內容」兩者關係至為密切、互為表裡。前者為預期各學習階段學生面對科學相關問題時,展現的科學探究能力與科學態度之學習表現。後者則展現本階段學生,認識當前人類對自然界探索所累積的系統性科學知識,也是作為探究解決問題過程中必要的起點基礎。自然科學課程應引導學生經由探究、閱讀及實作等多元方式,習得科學探究能力、養成科學態度,以獲得對科學知識內容的理解與應用能力。

自然科學領域的學習重點根據學生身心發展特性,進行十二年縱向連貫的規劃,詳見表一「各學習階段學生的自然科學學習特性」。學習表現包括科學認知、探究能力及科學的態度與本質,詳見表二「學習表現架構表」。學習內容涵蓋三個主要課題,包括「自然界的組成與特性」、「自然界的現象、規律及作用」及「自然界的永續發展」,詳見表三「學習內容架構表」。

另外,「自然科學領域學習重點與核心素養呼應表參考示例」(詳見附錄一)乃為使學習重點與核心素養能夠相互呼應,且透過學習重點落實本領域核心素養,並引導跨領域/跨科目的課程設計,增進課程發展的嚴謹度。而「議題適切融入領域課程綱要」(詳見附錄二)乃為豐富本領域的學習,促進核心素養的涵育,使各項議題可與自然科學領域的學習重點適當結合。

表一 各學習階段學生的自然科學學習特性

學習階段 認知能力描述
第二學習階段

本階段課程主要目標在於引發興趣,故著重觀察與親身體驗。學生能透過想像力與好奇心探索科學問題,並能初步根據問題特性,操作適合學習階段的物品與器材,以進行自然科學實驗。學生能測量與計算自然科學數據,並利用較簡單的方式描述其發現或成果。

第三學習階段

本階段課程除透過具體操作經驗外,應漸次提供運用思考能力的機會,亦應延續具體操作,提供學生閱讀科普文章之機會。學生能依據觀察、閱讀、思考所得的資訊或數據,提出自己的看法或解釋資料,並能依據科學資料,簡單了解其中的因果關係,進而理解科學事實會有其相對應的證據或解釋方式。利用簡單形式的口語、文字、影像、繪圖、模型、實物與科學名詞等,表達其發現或成果。

第四學習階段

本階段課程由具體操作切入後,引進抽象思考連結具體操作。學生能提出問題、形成假說、設計簡易實驗、蒐集資料、繪製圖表、提出證據與結論等科學探究與運算等科學基本能力。學生學習從日常生活經驗中找出問題,並善用生活週遭的物品、器材儀器、科技設備及資源,合作規劃可行步驟並進行自然科學探究活動,以培養分析、評估與規劃、回應多元觀點之基本能力。能操作適合學習階段的科技設備與資源,並分辨資訊之可靠程度及合法應用,以獲得有助於探究和問題解決的資訊。

第五學習階段
(必修)

本階段課程可較大幅放入微觀、運算與理論推導的層次,並建立科學模型的系統性思考方式。學生學習從日常生活經驗、科學報導或實作中找出問題,根據問題特性、設備資源、期望之成果等因素,運用簡單的科學模型、理論與儀器等,進行自然科學探究活動,進而發表探究的成果與提出合宜的問題解決方案。並能以合乎邏輯的方式描述自然科學活動的主要特徵、方法、發現、價值和限制,進而透過討論理解同儕的探究過程和結果,且提出合乎邏輯的解釋或意見。

第五學習階段
(加深加廣選修)

本階段課程可較大幅放入微觀、抽象思考、基本運算與理論推導的層次,並建立科學模型與理論的系統性思考方式。學生能從一系列的觀察、實驗中取得自然科學數據,並依據科學理論及方法進行比較與判斷資料,進而以批判的論點來檢核資料的可信性,並提出創新與前瞻的思維來解決問題。學生能運用較為複雜的科學模型、理論與儀器等,獨立規劃完整的實作探究活動,進而根據實驗結果,反思實驗過程的優、缺點,以修正實驗模型或創新突破。

表二 學習表現架構表

項目 子項 第1碼
科學認知 對應相關學習內容,區分記憶、了解、應用、分析、評鑑、創造六個層次。  
探究能力 思考智能(t) 想像創造(i) ti
推理論證(r) tr
批判思辨(c) tc
建立模型(m) tm
問題解決(p) 觀察與定題(o) po
計劃與執行(e) pe
分析與發現(a) pa
討論與傳達(c) pc
科學的態度與本質 培養科學探究的興趣(ai) ai
養成應用科學思考與探究的習慣(ah) ah
認識科學本質(an) an

備註1:學習表現編碼方式

1.第 1 碼:選擇以項目與子項具代表性之小寫英文字母表示,詳見上表以粗體呈現之英文字母,例如:思考智能項目下的想像創造子項,其代碼即為 ti。

2.第 2 碼:第二、三學習階段(國民小學教育階段三至四年級、五至六年級)分別以II、III表示;第四學習階段(七至九年級,國民中學教育階段)以IV表示;第五學習階段(十至十二年級,高級中等學校教育階段)則以Vc 表示普通型高級中等學校必修,以Va表示普通型高級中等學校加深加廣選修。

3.第 3 碼:阿拉伯數字為流水號。

備註2:各學習階段科學認知,由教學者根據各學習階段學習內容、學生特性及教學目標等擬定之。

表三 學習內容架構表

課題 跨科概念 主題 次主題

1.自然界的組成與特性

物質與能量
(INa)
物質的組成與特性 (A)

物質組成與元素的週期性(Aa)
物質的形態、性質及分類(Ab)

能量的形式、轉換及流動(B)

能量的形式與轉換(Ba)
溫度與熱量(Bb)
生物體內的能量與代謝(Bc)
生態系中能量的流動與轉換(Bd)

構造與功能
(INb)
物質的結構與功能 (C)

物質的分離與鑑定(Ca)
物質的結構與功能(Cb)

生物體的構造與功能(D)

細胞的構造與功能(Da)
動植物體的構造與功能(Db)
生物體內的恆定性與調節(Dc)

系統與尺度
(INc)
物質系統(E)

自然界的尺度與單位(Ea)
力與運動(Eb)
氣體(Ec)
宇宙與天體(Ed)

地球環境(F)

組成地球的物質(Fa)
地球與太空(Fb)
生物圈的組成(Fc)

2.自然界的現象、規律及作用

改變與穩定
(INd)
演化與延續(G)

生殖與遺傳(Ga)
演化(Gb)
生物多樣性(Gc)

地球的歷史(H)

地球的起源與演變(Ha)
地層與化石(Hb)

變動的地球(I)

地表與地殼的變動(Ia)
天氣與氣候變化(Ib)
海水的運動(Ic)
晝夜與季節(Id)

交互作用(INe) 物質的反應、平衡及製造(J)

物質反應規律(Ja)
水溶液中的變化(Jb)
氧化與還原反應(Jc)
酸鹼反應(Jd)
化學反應速率與平衡(Je)
有機化合物的性質、製備及反應(Jf)

自然界的現象與交互 作用(K)

波動、光及聲音(Ka)
萬有引力(Kb)
電磁現象(Kc)
量子現象(Kd)
基本交互作用(Ke)

生物與環境(L)

生物間的交互作用(La)
生物與環境的交互作用(Lb)

3.自然界的永 續發展

科學與生活
(INf)
科學、科技、社會及人文(M)

科學、技術及社會的互動關係(Ma)
科學發展的歷史(Mb)
科學在生活中的應用(Mc)
天然災害與防治(Md)
環境汙染與防治(Me)

資源與永續
性(INg)
資源與永續發展(N)

永續發展與資源的利用(Na)
氣候變遷之影響與調適(Nb)
能源的開發與利用(Nc)

備註:學習內容編碼方式

1.第 1 碼:國民小學教育階段是以跨科概念統整理論(Interdiscipline),共包含七大跨科概念,其編碼以 INa~INg 呈現。國民中學教育階段及普通型高級中等學校教育階段因有分科之專門性,故以主題、次主題方式呈現,14 個主題以大寫英文字母 A~N 表示。普通型高級中等學校教育階段則再依科別於主題前增加大寫英文字 B、P、C、E 之代碼,以代表生物(Biology)、物理(Physics)、化學(Chemistry)、地球科學(Earth Sciences)四科目之學習內容。

2.第 2 碼:第二、三學習階段(國民小學教育階段三至四年級、五至六年級)分別以II、III表示;第四學習階段(七至九年級,國民中學教育階段)以IV表示;第五學習階段(十至十二年級,高級中等學校教育階段)則以Vc 表示普通型高級中等學校必修內容,以Va 表示普通型高級中等學校加深加廣選修內容。

3.第 3 碼:阿拉伯數字為流水號。

(一)學習表現

項目 子項 第二學習階段學習表現 第三學習階段學習表現
探究能力
-思考智能(t)
想像創造(i)
ti-II-1 能在指導下觀察日常生活現象的規律性,並運用想像力與好奇心,了解及描述自然環境的現象。
ti-III-1 能運用好奇心察覺日常生活現象的規律性會因為某些改變而產生差異,並能依據已知的科學知識科學方法想像可能發生的事情,以察覺不同的方法,也常能做出不同的成品。
推理論證(r)
tr-II-1 能知道觀察、記錄所得自然現象的結果是有其原因的,並依據習得的知識,說明自己的想法。
tr-III-1 能將自己及他人所觀察、記錄的自然現象與習得的知識互相連結,察覺彼此間的關係,並提出自己的想法及知道與他人的差異。
批判思辨(c)
tc-II-1 能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。
tc-III-1 能就所蒐集的數據或資料,進行簡單的記錄與分類,並依據習得的知識,思考資料的正確性及辨別他人資訊與事實的差異。
建立模型(m)
tm-II-1 能經由觀察自然界現象之間的關係,理解簡單的概念模型,進而與其生活經驗連結。
tm-III-1 能經由提問、觀察及實驗等歷程,探索自然界現象之間的關係,建立簡單的概念模型,並理解到有不同模型的存在。
探究能力
-問題解決(p)
觀察與定題(o)
po-II-1 能從日常經驗、學習活動、自然環境,進行觀察,進而能察覺問題。
po-II-2 能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等,提出問題。
po-III-1 能從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊及網路媒體等察覺問題。
po-III-2 能初步辨別適合科學探究的問題,並能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等,提出適宜探究之問題。
計劃與執行(e)
pe-II-1 能了解一個因素改變可能造成的影響,進而預測活動的大致結果。在教師或教科書的指導或說明下,能了解探究的計畫。
pe-II-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源,並能觀察和記錄。
pe-III-1 能了解自變項、應變項並預測改變時可能的影響和進行適當次數測試的意義。在教師或教科書的指導或說明下,能了解探究的計畫,並進而能根據問題的特性、資源(設備等)的有無等因素,規劃簡單的探究活動。
pe-III-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源。能進行客觀的質性觀察或數值量測並詳實記錄。
分析與發現(a)
pa-II-1 能運用簡單分類、製作圖表等方法,整理已有的資訊或數據。
pa-II-2 能從得到的資訊或數據,形成解釋、得到解答、解決問題。並能將自己的探究結果和他人的結果(例如:來自老師)相比較,檢查是否相近。
pa-III-1 能分析比較、製作圖表、運用簡單數學等方法,整理已有的資訊或數據。
pa-III-2 能從(所得的)資訊或數據,形成解釋、發現新知、獲知因果關係、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和他人的結果(例如:來自同學)比較對照,檢查相近探究是否有相近的結果。
討論與傳達(c)
pc-II-1 能專注聆聽同學報告,提出疑問或意見。並能對探究方法、過程或結果,進行檢討。
pc-II-2 能利用簡單形式的口語、文字或圖畫等,表達探究之過程、發現。
pc-III-1 能理解同學報告,提出合理的疑問或意見。並能對「所訂定的問題」、「探究方法」、「獲得之證據」及「探究之發現」等之間的符應情形,進行檢核並提出優點和弱點。
pc-III-2 能利用簡單形式的口語、文字、影像(例如:攝影、錄影)、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等,表達探究之過程、發現或成果。
科學的態度與本質(a) 培養科學探究的興趣(i)
ai-II-1 保持對自然現象的好奇心,透過不斷的探尋和提問,常會有新發現。
ai-II-2 透過探討自然與物質世界的規律性,感受發現的樂趣。
ai-II-3 透過動手實作,享受以成品來表現自己構想的樂趣。
ai-III-1 透過科學探索了解現象發生的原因或機制,滿足好奇心。
ai-III-2 透過成功的科學探索經驗,感受自然科學學習的樂趣。
ai-III-3 參與合作學習並與同儕有良好的互動經驗,享受學習科學的樂趣。
養成應用科學思考與探究的習慣(h)
ah-II-1 透過各種感官了解生活週遭事物的屬性。
ah-II-2 透過有系統的分類與表達方式,與他人溝通自己的想法與發現。
ah-III-1 利用科學知識理解日常生活觀察到的現象。
ah-III-2 透過科學探究活動解決一部分生活週遭的問題。
認識科學本質(n)
an-II-1 體會科學的探索都是由問題開始。
an-II-2 察覺科學家們是利用不同的方式探索自然與物質世界的形式與規律。
an-II-3 發覺創造和想像是科學的重要元素。
an-III-1 透過科學探究活動,了解科學知識的基礎是來自於真實的經驗和證據。
an-III-2 發覺許多科學的主張與結論,會隨著新證據的出現而改變。
an-III-3 體認不同性別、族群等文化背景的人,都可成為科學家。

(二)學習內容

1.自然界的組成與特性

課題 1:自然界的組成與特性
跨科概念 第二學習階段學習內容 第三學習階段學習內容
物質與能量(INa)
INa-II-1 自然界(包含生物與非生物)是由不同物質所組成。
INa-II-2 在地球上,物質具有重量,佔有體積。
INa-II-3 物質各有其特性,並可以依其特性與用途進行分類。
INa-II-4 物質的形態會因溫度的不同而改變。
INa-II-5 太陽照射、物質燃燒和摩擦等可以使溫度升高,運用測量的方法可知溫度高低。
INa-II-6 太陽是地球能量的主要來源,提供生物的生長需要,能量可以各種形式呈現。
INa-II-7 生物需要能量(養分)、陽光、空氣、水和土壤,維持生命、生長與活動。
INa-II-8 日常生活中常用的能源。
INa-III-1 物質是由微小的粒子所組成,而且粒子不斷的運動。
INa-III-2 物質各有不同性質,有些性質會隨溫度而改變。
INa-III-3 混合物是由不同的物質所混合,物質混合前後重量不會改變,性質可能會改變。
INa-III-4 空氣由各種不同氣體所組成,空氣具有熱脹冷縮的性質。氣體無一定的形狀與體積。
INa-III-5 不同形式的能量可以相互轉換,但總量不變。
INa-III-6 能量可藉由電流傳遞、轉換而後為人類所應用。利用電池等設備可以儲存電能再轉換成其他能量。
INa-III-7 運動的物體具有動能,對同一物體而言,速度越快動能越大。
INa-III-8 熱由高溫處往低溫處傳播,傳播的方式有傳導、對流和輻射,生活中可運用不同的方法保溫與散熱。
INa-III-9 植物生長所需的養分是經由光合作用從太陽光獲得的。
INa-III-10 在生態系中,能量經由食物鏈在不同物種間流動與循環。
構造與功能(INb)
INb-II-1 物質或物體各有不同的功能或用途。
INb-II-2 物質性質上的差異性可用來區分或分離物質。
INb-II-3 虹吸現象可用來將容器中的水吸出;連通管可測水平。
INb-II-4 生物體的構造與功能是互相配合的。
INb-II-5 常見動物的外部形態主要分為頭、軀幹和肢,但不同類別動物之各部位特徵和名稱有差異。
INb-II-6 常見植物的外部形態主要由根、莖、葉、花、果實及種子所組成。
INb-II-7 動植物體的外部形態和內部構造,與其生長、行為、繁衍後代和適應環境有關。
INb-III-1 物質有不同的結構與功能。
INb-III-2 應用性質的不同可分離物質或鑑別物質。
INb-III-3 物質表面的結構與性質不同,其可產生的摩擦力不同;摩擦力會影響物體運動的情形。
INb-III-4 力可藉由簡單機械傳遞。
INb-III-5 生物體是由細胞所組成,具有由細胞、器官到個體等不同層次的構造。
INb-III-6 動物的形態特徵與行為相關,動物身體的構造不同,有不同的運動方式。
INb-III-7 植物各部位的構造和所具有的功能有關,有些植物產生特化的構造以適應環境。
INb-III-8 生物可依其形態特徵進行分類。
系統與尺度(INc)
INc-II-1 使用工具或自訂參考標準可量度與比較。
INc-II-2 生活中常見的測量單位與度量。
INc-II-3 力的表示法,包括大小、方向與作用點等。
INc-II-4 方向、距離可用以表示物體位置。
INc-II-5 水和空氣可以傳送動力讓物體移動。
INc-II-6 水有三態變化及毛細現象。
INc-II-7 利用適當的工具觀察不同大小、距離位置的物體。
INc-II-8 不同的環境有不同的生物生存。
INc-II-9 地表具有岩石、砂、土壤等不同環境,各有特徵,可以分辨。
INc-II-10 天空中天體有東升西落的現象,月亮有盈虧的變化,星星則是有些亮有些暗。
INc-III-1 生活及探究中常用的測量工具和方法。
INc-III-2 自然界或生活中有趣的最大或最小的事物(量),事物大小宜用適當的單位來表示。
INc-III-3 本量與改變量不同,由兩者的比例可評估變化的程度。
INc-III-4 對相同事物做多次測量,其結果間可能有差異,差異越大表示測量越不精確。
INc-III-5 力的大小可由物體的形變或運動狀態的改變程度得知。
INc-III-6 運用時間與距離可描述物體的速度與速度的變化。
INc-III-7 動物體內的器官系統是由數個器官共同組合,以執行某種特定的生理作用。
INc-III-8 在同一時期,特定區域上,相同物種所組成的群體稱為「族群」,而在特定區域由多個族群結合而組成「群集」。
INc-III-9 不同的環境條件影響生物的種類和分布,以及生物間的食物關係,因而形成不同的生態系。
INc-III-10 地球是由空氣、陸地、海洋及生存於其中的生物所組成的。
INc-III-11 岩石由礦物組成,岩石和礦物有不同特徵,各有不同用途。
INc-III-12 地球上的水存在於大氣、海洋、湖泊與地下中。
INc-III-13 日出日落時間與位置,在不同季節會不同。
INc-III-14 四季星空會有所不同。
INc-III-15 除了地球外,還有其他行星環繞著太陽運行。

2.自然界的現象、規律及作用

課題 2:自然界的現象、規律及作用
跨科概念 第二學習階段學習內容 第三學習階段學習內容
改變與穩定(INd)
INd-II-1 當受外在因素作用時,物質或自然現象可能會改變。改變有些較快、有些較慢;有些可以回復,有些則不能。
INd-II-2 物質或自然現象的改變情形,可以運用測量的工具和方法得知。
INd-II-3 生物從出生、成長到死亡有一定的壽命,透過生殖繁衍下一代。
INd-II-4 空氣流動產生風。
INd-II-5 自然環境中有砂石及土壤,會因水流、風而發生改變。
INd-II-6 一年四季氣溫會有所變化,天氣也會有所不同。氣象報告可以讓我們知道天氣的可能變化。
INd-II-7 天氣預報常用雨量、溫度、風向、風速等資料來表達天氣狀態,這些資料可以使用適當儀器測得。
INd-II-8 力有各種不同的形式。
INd-II-9 施力可能會使物體改變運動情形或形狀;當物體受力變形時,有的可恢復原狀,有的不能恢復原狀。
INd-III-1 自然界中存在著各種的穩定狀態;當有新的外加因素時,可能造成改變,再達到新的穩定狀態。
INd-III-2 人類可以控制各種因素來影響物質或自然現象的改變,改變前後的差異可以被觀察,改變的快慢可以被測量與了解。
INd-III-3 地球上的物體(含生物和非生物)均會受地球引力的作用,地球對物體的引力就是物體的重量。
INd-III-4 生物個體間的性狀具有差異性;子代與親代的性狀具有相似性和相異性。
INd-III-5 生物體接受環境刺激會產生適當的反應,並自動調節生理作用以維持恆定。
INd-III-6 生物種類具有多樣性;生物生存的環境亦具有多樣性。
INd-III-7 天氣圖上用高、低氣壓、鋒面、颱風等符號來表示天氣現象,並認識其天氣變化。
INd-III-8 土壤是由岩石風化成的碎屑及生物遺骸所組成。化石是地層中古代生物的遺骸。
INd-III-9 流水、風和波浪對砂石和土壤產生侵蝕、風化、搬運及堆積等作用,河流是改變地表最重要的力量。
INd-III-10 流水及生物活動,對地表的改變會產生不同的影響。
INd-III-11 海水的流動會影響天氣與氣候的變化。氣溫下降時水氣凝結為雲和霧或昇華為霜、雪。
INd-III-12 自然界的水循環主要由海洋或湖泊表面水的蒸發,經凝結降水,再透過地表水與地下水等傳送回海洋或湖泊。
INd-III-13 施力可使物體的運動速度改變,物體受多個力的作用,仍可能保持平衡靜止不動,物體不接觸也可以有力的作用。
交互作用(INe)
INe-II-1 自然界的物體、生物、環境間常會相互影響。
INe-II-2 溫度會影響物質在水中溶解的程度(定性)及物質燃燒、生鏽、發酵等現象。
INe-II-3 有些物質溶於水中,有些物質不容易溶於水中。
INe-II-4 常見食物的酸鹼性有時可利用氣味、觸覺、味覺簡單區分,花卉、菜葉會因接觸到酸鹼而改變顏色。
INe-II-5 生活周遭有各種的聲音;物體振動會產生聲音,聲音可以透過固體、液體、氣體傳播。不同的動物會發出不同的聲音,並且作為溝通的方式。
INe-II-6 光線以直線前進,反射時有一定的方向。
INe-II-7 磁鐵具有兩極,同極相斥,異極相吸;磁鐵會吸引含鐵的物體。磁力強弱可由吸起含鐵物質數量多寡得知。
INe-II-8 物質可分為電的良導體和不良導體,將電池用電線或良導體接成通路,可使燈泡發光、馬達轉動。
INe-II-9 電池或燈泡可以有串聯和並聯的接法,不同的接法會產生不同的效果。
INe-II-10 動物的感覺器官接受外界刺激會引起生理和行為反應。
INe-II-11 環境的變化會影響植物生長。
INe-III-1 自然界的物體、生物與環境間的交互作用,常具有規則性。
INe-III-2 物質的形態與性質可因燃燒、生鏽、發酵、酸鹼作用等而改變或形成新物質,這些改變有些會和溫度、水、空氣、光等有關。改變要能發生,常需要具備一些條件。
INe-III-3 燃燒是物質與氧劇烈作用的現象,燃燒必須同時具備可燃物、助燃物,並達到燃點等三個要素。
INe-III-4 物質溶解、反應前後總重量不變。
INe-III-5 常用酸鹼物質的特性,水溶液的酸鹼性質及其生活上的運用。
INe-III-6 聲音有大小、高低與音色等不同性質,生活中聲音有樂音與噪音之分,噪音可以防治。
INe-III-7 陽光是由不同色光組成。
INe-III-8 光會有折射現象,放大鏡可聚光和成像。
INe-III-9 地球有磁場,會使指北針指向固定方向。
INe-III-10 磁鐵與通電的導線皆可產生磁力,使附近指北針偏轉。改變電流方向或大小,可以調控電磁鐵的磁極方向或磁力大小。
INe-III-11 動物有覓食、生殖、保護、訊息傳遞以及社會性的行為。
INe-III-12 生物的分布和習性,會受環境因素的影響;環境改變也會影響生存於其中的生物種類。
INe-III-13 生態系中生物與生物彼此間的交互作用,有寄生、共生和競爭的關係。

3.自然界的永續發展

課題 3:自然界的永續發展
跨科概念 第二學習階段學習內容 第三學習階段學習內容
科學與生活(INf)
INf-II-1 日常生活中常見的科技產品。
INf-II-2 不同的環境影響人類食物的種類、來源與飲食習慣。
INf-II-3 自然的規律與變化對人類生活應用與美感的啟發。
INf-II-4 季節的變化與人類生活的關係。
INf-II-5 人類活動對環境造成影響。
INf-II-6 地震會造成嚴重的災害,平時的準備與防震能降低損害。
INf-II-7 水與空氣汙染會對生物產生影響。
INf-III-1 世界與本地不同性別科學家的事蹟與貢獻。
INf-III-2 科技在生活中的應用與對環境與人體的影響。
INf-III-3 自然界生物的特徵與原理在人類生活上的應用。
INf-III-4 人類日常生活中所依賴的經濟動植物及栽培養殖的方法。
INf-III-5 臺灣的主要天然災害之認識及防災避難。
INf-III-6 生活中的電器可以產生電磁波,具有功能但也可能造成傷害。
資源與永續性(INg)
INg-II-1 自然環境中有許多資源。人類生存與生活需依賴自然環境中的各種資源,但自然資源都是有限的,需要珍惜使用。
INg-II-2 地球資源永續可結合日常生活中低碳與節水方法做起。
INg-II-3 可利用垃圾減量、資源回收、節約能源等方法來保護環境。
INg-III-1 自然景觀和環境一旦被改變或破壞,極難恢復。
INg-III-2 人類活動與其他生物的活動會相互影響,不當引進外來物種可能造成經濟損失和生態破壞。
INg-III-3 生物多樣性對人類的重要性,而氣候變遷將對生物生存造成影響。
INg-III-4 人類的活動會造成氣候變遷,加劇對生態與環境的影響。
INg-III-5 能源的使用與地球永續發展息息相關。
INg-III-6 碳足跡與水足跡所代表環境的意涵。
INg-III-7 人類行為的改變可以減緩氣候變遷所造成的衝擊與影響。

(一)學習表現

項目 子項 第四學習階段學習表現
探究能力
-思考智能(t)
想像創造(i)
ti-IV-1 能依據已知的自然科學知識概念,經由自我或團體探索與討論的過程,想像當使用的觀察方法或實驗方法改變時,其結果可能產生的差異;並能嘗試在指導下以創新思考和方法得到新的模型、成品或結果。
推理論證(r)
tr-IV-1 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據,並推論出其中的關聯,進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。
批判思辨(c)
tc-IV-1 能依據已知的自然科學知識與概念,對自己蒐集與分類的科學數據,抱持合理的懷疑態度,並對他人的資訊或報告,提出自己的看法或解釋。
建立模型(m)
tm-IV-1 能從實驗過程、合作討論中理解較複雜的自然界模型,並能評估不同模型的優點和限制,進能應用在後續的科學理解或生活。
探究能力
-問題解決(p)
觀察與定題(o)
po-IV-1 能從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊及網路媒體中,進行各種有計畫的觀察,進而能察覺問題。
po-IV-2 能辨別適合科學探究或適合以科學方式尋求解決的問題(或假說),並能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等,提出適宜探究之問題。
計劃與執行(e)
pe-IV-1 能辨明多個自變項、應變項並計劃適當次數的測試、預測活動的可能結果。在教師或教科書的指導或說明下,能了解探究的計畫,並進而能根據問題特性、資源(例如:設備、時間)等因素,規劃具有可信度(例如:多次測量等)的探究活動。
pe-IV-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源。能進行客觀的質性觀察或數值量測並詳實記錄。
分析與發現(a)
pa-IV-1 能分析歸納、製作圖表、使用資訊及數學等方法,整理資訊或數據。
pa-IV-2 能運用科學原理、思考智能、數學等方法,從(所得的)資訊或數據,形成解釋、發現新知、獲知因果關係、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照,相互檢核,確認結果。
討論與傳達(c)
pc-IV-1 能理解同學的探究過程和結果(或經簡化過的科學報告),提出合理而且具有根據的疑問或意見。並能對問題、探究方法、證據及發現,彼此間的符應情形,進行檢核並提出可能的改善方案。
pc-IV-2 能利用口語、影像(例如:攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型或經教師認可後以報告或新媒體形式表達完整之探究過程、發現與成果、價值、限制和主張等。視需要,並能摘要描述主要過程、發現和可能的運用。
科學的態度與本質(a) 培養科學探究的興趣(i)
ai-IV-1 動手實作解決問題或驗證自己想法,而獲得成就感。
ai-IV-2 透過與同儕的討論,分享科學發現的樂趣。
ai-IV-3 透過所學到的科學知識和科學探索的各種方法,解釋自然現象發生的原因,建立科學學習的自信心。
養成應用科學思考與探究的習慣(h)
ah-IV-1 對於有關科學發現的報導,甚至權威的解釋(例如:報章雜誌的報導或書本上的解釋),能抱持懷疑的態度,評估其推論的證據是否充分且可信賴。
ah-IV-2 應用所學到的科學知識與科學探究方法,幫助自己做出最佳的決定。
認識科學本質(n)
an-IV-1 察覺到科學的觀察、測量和方法是否具有正當性,是受到社會共同建構的標準所規範。
an-IV-2 分辨科學知識的確定性和持久性,會因科學研究的時空背景不同而有所變化。
an-IV-3 體察到不同性別、背景、族群科學家們具有堅毅、嚴謹和講求邏輯的特質,也具有好奇心、求知慾和想像力。

(二)學習內容

1.國民中學教育階段學習內容

主題 次主題 第四學習階段學習內容
物質的組成與特性(A) 物質組成與元素的週期性(Aa)
Aa-IV-1 原子模型的發展。
Aa-IV-2 原子量與分子量是原子、分子之間的相對質量。
Aa-IV-3 純物質包括元素與化合物。
Aa-IV-4 元素的性質有規律性和週期性。
Aa-IV-5 元素與化合物有特定的化學符號表示法。
物質的形態、性質及分類(Ab)
Ab-IV-1 物質的粒子模型與物質三態。
Ab-IV-2 溫度會影響物質的狀態。
Ab-IV-3 物質的物理性質與化學性質。
Ab-IV-4 物質依是否可用物理方法分離,可分為純物質和混合物。
能量的形式、轉換及流動(B) 能量的形式與轉換(Ba)
Ba-IV-1 能量有不同形式,例如:動能、熱能、光能、電能、化學能等,而且彼此之間可以轉換。孤立系統的總能量會維持定值。
Ba-IV-2 光合作用是將光能轉換成化學能;呼吸作用是將化學能轉換成熱能。
Ba-IV-3 化學反應中的能量改變,常以吸熱或放熱的形式發生。
Ba-IV-4 電池是化學能轉變成電能的裝置。
Ba-IV-5 力可以作功,作功可以改變物體的能量。
Ba-IV-6 每單位時間對物體所做的功稱為功率。
Ba-IV-7 物體的動能與位能之和稱為力學能,動能與位能可以互換。
溫度與熱量(Bb)
Bb-IV-1 熱具有從高溫處傳到低溫處的趨勢。
Bb-IV-2 透過水升高溫度所吸收的熱能定義熱量單位。
Bb-IV-3 不同物質受熱後,其溫度的變化可能不同,比熱就是此特性的定量化描述。
Bb-IV-4 熱的傳播方式包含傳導、對流與輻射。
Bb-IV-5 熱會改變物質形態,例如:狀態產生變化、體積發生脹縮。
生物體內的能量與代謝(Bc)
Bc-IV-1 生物經由酵素的催化進行新陳代謝,並以實驗活動探討影響酵素作用速率的因素。
Bc-IV-2 細胞利用養分進行呼吸作用釋放能量,供生物生存所需。
Bc-IV-3 植物利用葉綠體進行光合作用,將二氧化碳和水轉變成醣類養分,並釋出氧氣;養分可供植物本身及動物生長所需。
Bc-IV-4 日光、二氧化碳和水分等因素會影響光合作用的進行,這些因素的影響可經由探究實驗來證實。
生態系中能量的流動與轉換(Bd)
Bd-IV-1 生態系中的能量來源是太陽,能量會經由食物鏈在不同生物間流轉。
Bd-IV-2 在生態系中,碳元素會出現在不同的物質中(例如:二氧化碳、葡萄糖),在生物與無生物間循環使用。
Bd-IV-3 生態系中,生產者、消費者和分解者共同促成能量的流轉和物質的循環。
物質的結構與功能(C) 物質的分離與鑑定(Ca)
Ca-IV-1 實驗分離混合物,例如:結晶法、過濾法及簡易濾紙色層分析法。
Ca-IV-2 化合物可利用化學性質來鑑定。
物質的結構與功能(Cb)
Cb-IV-1 分子與原子。
Cb-IV-2 元素會因原子排列方式不同而有不同的特性。
Cb-IV-3 分子式相同會因原子排列方式不同而形成不同的物質。
生物體的構造與功能(D) 細胞的構造與功能(Da)
Da-IV-1 使用適當的儀器可觀察到細胞的形態及細胞膜、細胞質、細胞核、細胞壁等基本構造。
Da-IV-2 細胞是組成生物體的基本單位。
Da-IV-3 多細胞個體具有細胞、組織、器官、器官系統等組成層次。
Da-IV-4 細胞會進行細胞分裂,染色體在分裂過程中會發生變化。
動植物體的構造與功能(Db)
Db-IV-1 動物體(以人體為例)經由攝食、消化、吸收獲得所需的養分。
Db-IV-2 動物體(以人體為例)的循環系統能將體內的物質運輸至各細胞處,並進行物質交換。並經由心跳、心音及脈搏的探測,以了解循環系統的運作情形。
Db-IV-3 動物體(以人體為例)藉由呼吸系統與外界交換氣體。
Db-IV-4 生殖系統(以人體為例)能產生配子進行有性生殖,並且有分泌激素的功能。
Db-IV-5 動植物體適應環境的構造常成為人類發展各種精密儀器的參考。
Db-IV-6 植物體根、莖、葉、花、果實內的維管束具有運輸功能。
Db-IV-7 花的構造中,雄蕊的花藥可產生花粉粒,花粉粒內有精細胞;雌蕊的子房內有胚珠,胚珠內有卵細胞。
Db-IV-8 植物體的分布會影響水在地表的流動,也會影響氣溫和空氣品質。
生物體內的恆定性與調節(Dc)
Dc-IV-1 人體的神經系統能察覺環境的變動並產生反應。
Dc-IV-2 人體的內分泌系統能調節代謝作用,維持體內物質的恆定。
Dc-IV-3 皮膚是人體的第一道防禦系統,能阻止外來物,例如:細菌的侵入;而淋巴系統則可進一步產生免疫作用。
Dc-IV-4 人體會藉由各系統的協調,使體內所含的物質以及各種狀態能維持在一定範圍內。
Dc-IV-5 生物體能覺察外界環境變化、採取適當的反應以使體內環境維持恆定,這些現象能以觀察或改變自變項的方式來探討。
物質系統(E) 自然界的尺度與單位(Ea)
Ea-IV-1 時間、長度、質量等為基本物理量,經由計算可得到密度、體積等衍伸物理量。
Ea-IV-2 以適當的尺度量測或推估物理量,例如:奈米到光年、毫克到公噸、毫升到立方公尺等。
Ea-IV-3 測量時可依工具的最小刻度進行估計。
力與運動(Eb)
Eb-IV-1 力能引發物體的移動或轉動。
Eb-IV-2 力矩會改變物體的轉動,槓桿是力矩的作用。
Eb-IV-3 平衡的物體所受合力為零且合力矩為零。
Eb-IV-4 摩擦力可分靜摩擦力與動摩擦力。
Eb-IV-5 壓力的定義與帕斯卡原理。
Eb-IV-6 物體在靜止液體中所受浮力,等於排開液體的重量。
Eb-IV-7 簡單機械,例如:槓桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面,通常具有省時、省力,或者是改變作用力方向等功能。
Eb-IV-8 距離、時間及方向等概念可用來描述物體的運動。
Eb-IV-9 圓周運動是一種加速度運動。
Eb-IV-10 物體不受力時,會保持原有的運動狀態。
Eb-IV-11 物體做加速度運動時,必受力。以相同的力量作用相同的時間,則質量愈小的物體其受力後造成的速度改變愈大。
Eb-IV-12 物體的質量決定其慣性大小。
Eb-IV-13 對於每一作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力。
氣體(Ec)
Ec-IV-1 大氣壓力是因為大氣層中空氣的重量所造成。
Ec-IV-2 定溫下,定量氣體在密閉容器內,其壓力與體積的定性關係。
宇宙與天體(Ed)
Ed-IV-1 星系是組成宇宙的基本單位。
Ed-IV-2 我們所在的星系,稱為銀河系,主要是由恆星所組成;太陽是銀河系的成員之一。
地球環境(F) 組成地球的物質(Fa)
Fa-IV-1 地球具有大氣圈、水圈和岩石圈。
Fa-IV-2 三大類岩石有不同的特徵和成因。
Fa-IV-3 大氣的主要成分為氮氣和氧氣,並含有水氣、二氧化碳等變動氣體。
Fa-IV-4 大氣可由溫度變化分層。
Fa-IV-5 海水具有不同的成分及特性。
地球與太空(Fb)
Fb-IV-1 太陽系由太陽和行星組成,行星均繞太陽公轉。
Fb-IV-2 類地行星的環境差異極大。
Fb-IV-3 月球繞地球公轉;日、月、地在同一直線上會發生日月食。
Fb-IV-4 月相變化具有規律性。
生物圈的組成(Fc)
Fc-IV-1 生物圈內含有不同的生態系。生態系的生物因子,其組成層次由低到高為個體、族群、群集。
Fc-IV-2 組成生物體的基本層次是細胞,而細胞則由醣類、蛋白質及脂質等分子所組成,這些分子則由更小的粒子所組成。
演化與延續(G) 生殖與遺傳(Ga)
Ga-IV-1 生物的生殖可分為有性生殖與無性生殖,有性生殖產生的子代其性狀和親代差異較大。
Ga-IV-2 人類的性別主要由性染色體決定。
Ga-IV-3 人類的 ABO 血型是可遺傳的性狀。
Ga-IV-4 遺傳物質會發生變異,其變異可能造成性狀的改變,若變異發生在生殖細胞可遺傳到後代。
Ga-IV-5 生物技術的進步,有助於解決農業、食品、能源、醫藥,以及環境相關的問題,但也可能帶來新問題。
Ga-IV-6 孟德爾遺傳研究的科學史。
演化(Gb)
Gb-IV-1 從地層中發現的化石,可以知道地球上曾經存在許多的生物,但有些生物已經消失了,例如:三葉蟲、恐龍等。
生物多樣性(Gc)
Gc-IV-1 依據生物形態與構造的特徵,可以將生物分類。
Gc-IV-2 地球上有形形色色的生物,在生態系中擔任不同的角色,發揮不同的功能,有助於維持生態系的穩定。
Gc-IV-3 人的體表和體內有許多微生物,有些微生物對人體有利,有些則有害。
Gc-IV-4 人類文明發展中有許多利用微生物的例子,例如:早期的釀酒、近期的基因轉殖等。
地球的歷史(H) 地層與化石(Hb)
Hb-IV-1 研究岩層岩性與化石可幫助了解地球的歷史。
Hb-IV-2 解讀地層、地質事件,可幫助了解當地的地層發展先後順序。
變動的地球(I) 地表與地殼的變動(Ia)
Ia-IV-1 外營力及內營力的作用會改變地貌。
Ia-IV-2 岩石圈可分為數個板塊。
Ia-IV-3 板塊之間會相互分離或聚合,產生地震、火山和造山運動。
Ia-IV-4 全球地震、火山分布在特定的地帶,且兩者相當吻合。
天氣與氣候變化(Ib)
Ib-IV-1 氣團是性質均勻的大型空氣團塊,性質各有不同。
Ib-IV-2 氣壓差會造成空氣的流動而產生風。
Ib-IV-3 由於地球自轉的關係會造成高、低氣壓空氣的旋轉。
Ib-IV-4 鋒面是性質不同的氣團之交界面,會產生各種天氣變化。
Ib-IV-5 臺灣的災變天氣包括颱風、梅雨、寒潮、乾旱等現象。
Ib-IV-6 臺灣秋冬季受東北季風影響,夏季受西南季風影響,造成各地氣溫、風向和降水的季節性差異。
海水的運動(Ic)
Ic-IV-1 海水運動包含波浪、海流和潮汐,各有不同的運動方式。
Ic-IV-2 海流對陸地的氣候會產生影響。
Ic-IV-3 臺灣附近的海流隨季節有所不同。
Ic-IV-4 潮汐變化具有規律性。
晝夜與季節(Id)
Id-IV-1 夏季白天較長,冬季黑夜較長。
Id-IV-2 陽光照射角度之變化,會造成地表單位面積土地吸收太陽能量的不同。
Id-IV-3 地球的四季主要是因為地球自轉軸傾斜於地球公轉軌道面而造成。
物質的反應、平衡及製造(J) 物質反應規律(Ja)
Ja-IV-1 化學反應中的質量守恆定律。
Ja-IV-2 化學反應是原子重新排列。
Ja-IV-3 化學反應中常伴隨沉澱、氣體、顏色及溫度變化等現象。
Ja-IV-4 化學反應的表示法。
水溶液中的變化(Jb)
Jb-IV-1 由水溶液導電的實驗認識電解質與非電解質。
Jb-IV-2 電解質在水溶液中會解離出陰離子和陽離子而導電。
Jb-IV-3 不同的離子在水溶液中可能會發生沉澱、酸鹼中和及氧化還原等反應。
Jb-IV-4 溶液的概念及重量百分濃度(P%)、百萬分點的表示法(ppm)。
氧化與還原反應(Jc)
Jc-IV-1 氧化與還原的狹義定義為:物質得到氧稱為氧化反應;失去氧稱為還原反應。
Jc-IV-2 物質燃燒實驗認識氧化。
Jc-IV-3 不同金屬元素燃燒實驗認識元素對氧氣的活性。
Jc-IV-4 生活中常見的氧化還原反應與應用。
Jc-IV-5 鋅銅電池實驗認識電池原理。
Jc-IV-6 化學電池的放電與充電。
Jc-IV-7 電解水與硫酸銅水溶液實驗認識電解原理。
酸鹼反應(Jd)
Jd-IV-1 金屬與非金屬氧化物在水溶液中的酸鹼性,及酸性溶液對金屬與大理石的反應。
Jd-IV-2 酸鹼強度與 pH 值的關係。
Jd-IV-3 實驗認識廣用指示劑及 pH 計。
Jd-IV-4 水溶液中氫離子與氫氧根離子的關係。
Jd-IV-5 酸、鹼、鹽類在日常生活中的應用與危險性。
Jd-IV-6 實驗認識酸與鹼中和生成鹽和水,並可放出熱量而使溫度變化。
化學反應速率與平衡(Je)
Je-IV-1 實驗認識化學反應速率及影響反應速率的因素,例如:本性、溫度、濃度、接觸面積及催化劑。
Je-IV-2 可逆反應。
Je-IV-3 化學平衡及溫度、濃度如何影響化學平衡的因素。
有機化合物的性質、製備及反應(Jf)
Jf-IV-1 有機化合物與無機化合物的重要特徵。
Jf-IV-2 生活中常見的烷類、醇類、有機酸及酯類。
Jf-IV-3 酯化與皂化反應。
Jf-IV-4 常見的塑膠。
自然界的現象與交互作用(K) 波動、光及聲音(Ka)
Ka-IV-1 波的特徵,例如:波峰、波谷、波長、頻率、波速、振幅。
Ka-IV-2 波傳播的類型,例如:橫波和縱波。
Ka-IV-3 介質的種類、狀態、密度及溫度等因素會影響聲音傳播的速率。
Ka-IV-4 聲波會反射,可以做為測量、傳播等用途。
Ka-IV-5 耳朵可以分辨不同的聲音,例如:大小、高低及音色,但人耳聽不到超聲波。
Ka-IV-6 由針孔成像、影子實驗驗證與說明光的直進性。
Ka-IV-7 光速的大小和影響光速的因素。
Ka-IV-8 透過實驗探討光的反射與折射規律。
Ka-IV-9 生活中有許多運用光學原理的實例或儀器,例如:透鏡、面鏡、眼睛、眼鏡及顯微鏡等。
Ka-IV-10 陽光經過三稜鏡可以分散成各種色光。
Ka-IV-11 物體的顏色是光選擇性反射的結果。
萬有引力(Kb)
Kb-IV-1 物體在地球或月球等星體上因為星體的引力作用而具有重量;物體之質量與其重量是不同的物理量。
Kb-IV-2 帶質量的兩物體之間有重力,例如:萬有引力,此力大小與兩物體各自的質量成正比、與物體間距離的平方成反比。
電磁現象(Kc)
Kc-IV-1 摩擦可以產生靜電,電荷有正負之別。
Kc-IV-2 靜止帶電物體之間有靜電力,同號電荷會相斥,異號電荷則會相吸。
Kc-IV-3 磁場可以用磁力線表示,磁力線方向即為磁場方向,磁力線越密處磁場越大。
Kc-IV-4 電流會產生磁場,其方向分布可以由安培右手定則求得。
Kc-IV-5 載流導線在磁場會受力,並簡介電動機的運作原理。
Kc-IV-6 環形導線內磁場變化,會產生感應電流。
Kc-IV-7 電池連接導體形成通路時,多數導體通過的電流與其兩端電壓差成正比,其比值即為電阻。
Kc-IV-8 電流通過帶有電阻物體時,能量會以發熱的形式逸散。
生物與環境(L) 生物間的交互作用(La)
La-IV-1 隨著生物間、生物與環境間的交互作用,生態系中的結構會隨時間改變,形成演替現象。
生物與環境的交互作用(Lb)
Lb-IV-1 生態系中的非生物因子會影響生物的分布與生存,環境調查時常需檢測非生物因子的變化。
Lb-IV-2 人類活動會改變環境,也可能影響其他生物的生存。
Lb-IV-3 人類可採取行動來維持生物的生存環境,使生物能在自然環境中生長、繁殖、交互作用,以維持生態平衡。
科學、科技、社會及人文(M) 科學、技術及社會的互動關係(Ma)
Ma-IV-1 生命科學的進步,有助於解決社會中發生的農業、食品、能源、醫藥,以及環境相關的問題。
Ma-IV-2 保育工作不是只有科學家能夠處理,所有的公民都有權利及義務,共同研究、監控及維護生物多樣性。
Ma-IV-3 不同的材料對生活及社會的影響。
Ma-IV-4 各種發電方式與新興的能源科技對社會、經濟、環境及生態的影響。
Ma-IV-5 各種本土科學知能(含原住民族科學與世界觀)對社會、經濟環境及生態保護之啟示。
科學發展的歷史(Mb)
Mb-IV-1 生物技術的發展是為了因應人類需求,運用跨領域技術來改造生物。發展相關技術的歷程中,也應避免對其他生物以及環境造成過度的影響。
Mb-IV-2 科學史上重要發現的過程,以及不同性別、背景、族群者於其中的貢獻。
科學在生活中的應用(Mc)
Mc-IV-1 生物生長條件與機制在處理環境汙染物質的應用。
Mc-IV-2 運用生物體的構造與功能,可改善人類生活。
Mc-IV-3 生活中對各種材料進行加工與運用。
Mc-IV-4 常見人造材料的特性、簡單的製造過程及在生活上的應用。
Mc-IV-5 電力供應與輸送方式的概要。
Mc-IV-6 用電安全常識,避免觸電和電線走火。
Mc-IV-7 電器標示和電費計算。
天然災害與防治(Md)
Md-IV-1 生物保育知識與技能在防治天然災害的應用。
Md-IV-2 颱風主要發生在七至九月,並容易造成生命財產的損失。
Md-IV-3 颱風會帶來狂風、豪雨及暴潮等災害。
Md-IV-4 臺灣位處於板塊交界,因此地震頻仍,常造成災害。
Md-IV-5 大雨過後和順向坡會加重山崩的威脅。
環境汙染與防治(Me)
Me-IV-1 環境汙染物對生物生長的影響及應用。
Me-IV-2 家庭廢水的影響與再利用。
Me-IV-3 空氣品質與空氣汙染的種類、來源及一般防治方法。
Me-IV-4 溫室氣體與全球暖化。
Me-IV-5 重金屬汙染的影響。
Me-IV-6 環境汙染物與生物放大的關係。
Me-IV-7 對聲音的特性做深入的研究可以幫助我們更確實防範噪音的汙染。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源的利用(Na)
Na-IV-1 利用生物資源會影響生物間相互依存的關係。
Na-IV-2 生活中節約能源的方法。
Na-IV-3 環境品質繫於資源的永續利用與維持生態平衡。
Na-IV-4 資源使用的 5R:減量、拒絕、重複使用、回收及再生。
Na-IV-5 各種廢棄物對環境的影響,環境的承載能力與處理方法。
Na-IV-6 人類社會的發展必須建立在保護地球自然環境的基礎上。
Na-IV-7 為使地球永續發展,可以從減量、回收、再利用、綠能等做起。
氣候變遷之影響與調適(Nb)
Nb-IV-1 全球暖化對生物的影響。
Nb-IV-2 氣候變遷產生的衝擊有海平面上升、全球暖化、異常降水等現象。
Nb-IV-3 因應氣候變遷的方法有減緩與調適。
能源的開發與利用(Nc)
Nc-IV-1 生質能源的發展現況。
Nc-IV-2 開發任何一種能源都有風險,應依據證據來評估與決策。
Nc-IV-3 化石燃料的形成與特性。
Nc-IV-4 新興能源的開發,例如:風能、太陽能、核融合發電、汽電共生、生質能、燃料電池等。
Nc-IV-5 新興能源的科技,例如:油電混合動力車、太陽能飛機等。
Nc-IV-6 臺灣能源的利用現況與未來展望。

2.自然科學跨科主題

(1)跨科主題:從原子到宇宙

次主題 學習內容

自然界的尺度與單位(Ea)

細胞的構造與功能(Da)

生物圈的組成(Fc)

地球與太空(Fb)

INc-IV-1 宇宙間事、物的規模可以分為微觀尺度及巨觀尺度。
INc-IV-2 對應不同尺度,各有適用的單位(以長度單位為例),尺度大小可以使用科學記號來表達。
INc-IV-3 測量時要選擇適當的尺度。
INc-IV-4 不同物體間的尺度關係可以用比例的方式來呈現。
INc-IV-5 原子與分子是組成生命世界與物質世界的微觀尺度。
INc-IV-6 從個體到生物圈是組成生命世界的巨觀尺度。

(2)跨科主題:能量與能源

次主題 學習內容

能量的形式與轉換(Ba)

溫度與熱量(Bb)

生物體內的能量與代謝(Bc)

生態系中能量的流動與轉換(Bd)

科學、技術及社會的互動關係(Ma)

科學在生活中的應用(Mc)

永續發展與資源的利用(Na)

能源的開發與利用(Nc)

INa-IV-1 能量有多種不同的形式。
INa-IV-2 能量之間可以轉換,且會維持定值。
INa-IV-3 科學的發現與新能源,及其對生活與社會的影響。
INa-IV-4 生活中各種能源的特性及其影響。
INa-IV-5 能源開發、利用及永續性。

(3)跨科主題:全球氣候變遷與調適

次主題 學習內容

能量的形式與轉換(Ba)

溫度與熱量(Bb)

生態系中能量的流動與轉換(Bd)

生物與環境的交互作用(Lb)

科學、技術及社會的互動關係(Ma)

環境汙染與防治(Me)

氣候變遷之影響與調適(Nb)

INg-IV-1 地球上各系統的能量主要來源是太陽,且彼此之間有流動轉換。
INg-IV-2 大氣組成中的變動氣體有些是溫室氣體。
INg-IV-3 不同物質受熱後,其溫度的變化可能不同。
INg-IV-4 碳元素在自然界中的儲存與流動。
INg-IV-5 生物活動會改變環境,環境改變之後也會影響生物活動。
INg-IV-6 新興科技的發展對自然環境的影響。
INg-IV-7 溫室氣體與全球暖化的關係。
INg-IV-8 氣候變遷產生的衝擊是全球性的。
INg-IV-9 因應氣候變遷的方法,主要有減緩與調適兩種途徑。

(一)學習表現

項目 子項 第五學習階段學習表現(必修)
探究能力
-思考智能(t)
想像創造(i)
ti-Vc-1 能主動察覺生活中各種自然科學問題的成因,並能根據已知的科學知識提出解決問題的各種假設想法,進而以個人或團體方式設計創新的科學探索方式並得到成果。
推理論證(r)
tr-Vc-1 能運用簡單的數理演算公式及單一的科學證據或理論,理解自然科學知識或理論及其因果關係,或提出他人論點的限制,進而提出不同的論點。
批判思辨(c)
tc-Vc-1 能比較與判斷自己及他人對於科學資料的解釋在方法及程序上的合理性,並能提出問題或意見。
建立模型(m)
tm-Vc-1 能依據科學問題自行運思或經由合作討論來建立模型,並能使用例如:「比擬或抽象」的形式來描述一個系統化的科學現象,進而了解模型有其局限性。
探究能力
-問題解決(p)
觀察與定題(o)
po-Vc-1 能從日常經驗、科技運用、社會中的科學相關議題、學習活動、自然環境、書刊及網路媒體中,汲取資訊並進行有計畫、有條理的多方觀察,進而能察覺問題。
po-Vc-2 能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等,確認並提出生活周遭中適合科學探究或適合以科學方式尋求解決的問題(或假說)。當有多個問題同時存在時,能分辨並擇定優先重要之問題(或假說)。
計劃與執行(e)
pe-Vc-1 能辨明多個自變項或應變項並計劃適當次數的測試、合理地預測活動的可能結果和可能失敗的原因。藉由教師或教科書的指引或展現創意,能根據問題特性、學習資源(設備、時間、人力等)、期望之成果(包括信效度)、對社會環境的影響等因素,規劃最佳化的實作(或推理)探究活動或問題解決活動。
pe-Vc-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源,能適度創新改善執行方式。能進行精確的質性觀察或數值量測,視需要能運用科技儀器輔助記錄。
分析與發現(a)
pa-Vc-1 能合理運用思考智能、製作圖表、使用資訊及數學等方法,有效整理資訊或數據。
pa-Vc-2 能運用科學原理、思考智能、數學、統計等方法,從探究所得的資訊或數據,形成解釋、理解、發現新知、獲知因果關係、理解科學相關的社會議題、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照,相互檢核,確認結果。
討論與傳達(c)
pc-Vc-1 能理解同學的探究過程和結果(或經簡化過的科學報告),提出合理而且較完整的疑問或意見。並能對整個探究過程:包括,觀察定題、推理實作、數據信效度、資源運用、活動安全、探究結果等,進行評核、形成評價並提出合理的改善方案。
pc-Vc-2 能利用口語、影像(例如:攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等,呈現探究之過程、發現或成果;並在保有個資安全與不損及公眾利益下,嘗試以報告或新媒體形式,自主並較廣面性的分享相對嚴謹之探究發現、成果、結 論或主張。視需要,並能摘要描述目的、特徵、方法、發現、價值、限制、運用及展望等。
科學的態度與本質(a) 培養科學探究的興趣(i)
ai-Vc-1 透過成功的問題解決經驗,獲得成就感。
ai-Vc-2 透過科學探索與科學思考對生活週遭的事物產生新的體驗及興趣。
ai-Vc-3 體會生活中處處都會運用到科學,而能欣賞科學的重要性。
養成應用科學思考與探究的習慣(h)
ah-Vc-1 了解科學知識是人們理解現象的一種解釋,但不是唯一的解釋。
ah-Vc-2 對日常生活中所獲得的科學資訊抱持批判的態度,審慎檢視其真實性與可信度。
認識科學本質(n)
an-Vc-1 了解科學探究過程採用多種方法、工具和技術,經由不同面向的證據支持特定的解釋,以增強科學論點的有效性。
an-Vc-2 了解科學的認知方式講求經驗證據性、合乎邏輯性、存疑和反覆檢視。
an-Vc-3 體認科學能幫助人類創造更好的生活條件,但並不能解決人類社會所有的問題,科技發展有時也會引起環境或倫理道德的議題。

(二)學習內容

1.生物

主題 次主題 第五學習階段學習內容(必修)
生物體的構造與功能(D) 細胞的構造與功能(Da)
BDa-Vc-1 不同的細胞具有不同的功能、形態及構造。
BDa-Vc-2 原核細胞與真核細胞的構造與功能。
BDa-Vc-3 ATP 是提供細胞生理作用所需能量的直接來源。
BDa-Vc-4 光合作用與呼吸作用的能量轉換關係。
BDa-Vc-5 真核細胞的細胞週期包括間期與細胞分裂期。
BDa-Vc-6 真核細胞的細胞分裂。
BDa-Vc-7 有絲分裂的過程。
BDa-Vc-8 動物生殖細胞一般須經過減數分裂的過程形成配子。
BDa-Vc-9 多細胞生物的受精卵經由有絲分裂與細胞分化的過程,形成不同類型的細胞。
演化與延續(G) 生殖與遺傳(Ga)
BGa-Vc-1 孟德爾遺傳法則中,性狀與遺傳因子之關係。
BGa-Vc-2 孟德爾遺傳法則的延伸。
BGa-Vc-3 遺傳的染色體學說之發展歷程。
BGa-Vc-4 性聯遺傳。
BGa-Vc-5 遺傳物質為核酸。
BGa-Vc-6 分子遺傳學的中心法則。
BGa-Vc-7 同一性狀具有不同的表徵。
演化(Gb)
BGb-Vc-1 生物性狀的表徵比例會變動。
BGb-Vc-2 達爾文的演化理論。
BGb-Vc-3 共同祖先的概念對生物分類系統之影響。
BGb-Vc-4 演化證據對生物分類系統演變之影響。
BGb-Vc-5 在地球上的生物經演化過程而形成目前的生物多樣性。
科學、科技、社會及人文(M) 科學發展的歷史(Mb)
BMb-Vc-1 細胞學說的發展歷程。
BMb-Vc-2 孟德爾依據實驗結果推論遺傳現象的規律性。
BMb-Vc-3 性染色體的發現。
BMb-Vc-4 演化觀念的形成與發展。
科學在生活中的應用(Mc)
BMc-Vc-1 基因轉殖技術的應用。

2.物理

主題 次主題 第五學習階段學習內容(必修)
能量的形式、轉換及流動(B) 能量的形式與轉換(Ba)
PBa-Vc-1 電場以及磁場均具有能量,利用手機傳遞訊息即是電磁場以電磁波的形式來傳遞能量的實例。
PBa-Vc-2 不同形式的能量間可以轉換,且總能量守恆。能量的形式因觀察尺度的不同,而有不同的展現與說明。
PBa-Vc-3 質量及能量可以相互轉換,其轉換公式為E = mc2
PBa-Vc-4 原子核的融合以及原子核的分裂是質量可以轉換為能量的應用實例,且為目前重要之能源議題。
溫度與熱量(Bb)
PBb-Vc-1 克氏溫標的意義及理想氣體的內能的簡單說明。
PBb-Vc-2 實驗顯示:把功轉換成熱很容易,卻無法把熱完全轉換為功。
PBb-Vc-3 物體內的原子不斷在運動並交互作用,此交互作用能量與原子的動能合稱為熱能。
PBb-Vc-4 由於物體溫度的不同所造成的能量傳遞稱為熱。
物質系統(E) 自然界的尺度與單位(Ea)
PEa-Vc-1 科學上常用的物理量有國際標準單位。
PEa-Vc-2 因工具的限制或應用上的方便,許多自然科學所需的測量,包含物理量,是經由基本物理量的測量再計算而得。
PEa-Vc-3 原子的大小約為 10-10公尺,原子核的大小約為10-15公尺。
力與運動(Eb)
PEb-Vc-1 伽利略之前學者對物體運動的觀察與思辯。
PEb-Vc-2 伽利略對物體運動的研究與思辯歷程。
PEb-Vc-3 克卜勒行星運動三大定律發現的歷史背景及內容。
PEb-Vc-4 牛頓三大運動定律。
PEb-Vc-5 摩擦力、正向力、彈力等常見的作用力。
自然界的現象與交互作用(K) 波動、光及聲音(Ka)
PKa-Vc-1 波速、頻率、波長的數學關係。
PKa-Vc-2 定性介紹都卜勒效應及其應用。
PKa-Vc-3 歷史上光的主要理論有微粒說和波動說。
PKa-Vc-4 光的反射定律,並以波動理論解釋折射定律。
PKa-Vc-5 光除了反射和折射現象外,也有干涉及繞射現象。
PKa-Vc-6 惠更斯原理可以解釋光波如何前進、干涉和繞射。
PKa-Vc-7 馬克士威從其方程式預測電磁波的存在,且計算出電磁波的速度等於光速,因此推論光是一種電磁波,後來也獲得證實。
萬有引力(Kb)
PKb-Vc-1 牛頓運動定律結合萬有引力定律可用以解釋克卜勒行星運動定律。
PKb-Vc-2 物體在重力場中運動的定性描述。
電磁現象(Kc)
PKc-Vc-1 電荷會產生電場,兩點電荷間有電力,此力量值與兩點電荷所帶電荷量成正比,與兩點電荷間的距離平方成反比。
PKc-Vc-2 原子內帶負電的電子與帶正電的原子核以電力互相吸引,形成穩定的原子結構。
PKc-Vc-3 變動的磁場會產生電場,變動的電場會產生磁場。
PKc-Vc-4 所有的電磁現象經統整後,皆可由馬克士威方程式描述。
PKc-Vc-5 馬克士威方程式預測電磁場的擾動可以在空間中傳遞,即為電磁波。
PKc-Vc-6 電磁波包含低頻率的無線電波,到高頻率的伽瑪射線在日常生活中有廣泛的應用。
量子現象(Kd)
PKd-Vc-1 光具有粒子性,光子能量 E=hν,與其頻率 ν成正比。
PKd-Vc-2 光電效應在日常生活中之應用。
PKd-Vc-3 原子光譜。
PKd-Vc-4 能階的概念。
PKd-Vc-5 電子的雙狹縫干涉現象與其波動性。
PKd-Vc-6 光子與電子以及所有微觀粒子都具有波粒二象性。
PKd-Vc-7 牛頓運動定律在原子尺度以下並不適用。
基本交互作用(Ke)
PKe-Vc-1 原子核內的質子與質子、質子與中子、中子與中子之間有強力使它們互相吸引。
PKe-Vc-2 單獨的中子並不穩定,會透過弱作用(或弱力)自動衰變成質子及其他粒子。
PKe-Vc-3 自然界的一切交互作用可完全由重力、電磁力、強力、以及弱作用等四種基本交互作用所涵蓋。
科學、科技、社會及人文(M) 科學在生活中的應用(Mc)
PMc-Vc-1 用電安全。
PMc-Vc-2 電在生活中的應用。
PMc-Vc-3 科學的態度與方法。
PMc-Vc-4 近代物理科學的發展,以及不同性別、背景、族群者於其中的貢獻。
資源與永續發展(N) 能源的開發與利用(Nc)
PNc-Vc-1 原子核的分裂。
PNc-Vc-2 核能發電與輻射安全。
PNc-Vc-3 能量一樣的系統,作功的能力不一定相同。
PNc-Vc-4 雖然能量守恆,但能量一旦發生形式上的轉換,通常其作功效能會降低。

3.化學

主題 次主題 第五學習階段學習內容(必修)
物質的組成與特性(A) 物質組成與元素的週期性(Aa)
CAa-Vc-1 拉瓦節提出物質最基本的組成是元素。
CAa-Vc-2 道耳頓根據定比定律、倍比定律、質量守恆定律及元素概念提出原子說。
CAa-Vc-3 元素依原子序大小順序,有規律的排列在週期表上。
CAa-Vc-4 同位素。
物質的形態、性質及分類(Ab)
CAb-Vc-1 物質的三相圖。
CAb-Vc-2 元素可依特性分為金屬、類金屬及非金屬。
CAb-Vc-3 化合物可依組成與性質不同,分為離子化合物與分子化合物。
能量的形式、轉換及流動(B) 能量的形式與轉換(Ba)
CBa-Vc-1 化學反應發生後,產物的能量總和較反應物低者,為放熱反應;反之,則為吸熱反應。
CBa-Vc-2 能量轉換過程遵守能量守恆。
物質的結構與功能(C) 物質的分離與鑑定(Ca)
CCa-Ⅴc-1 混合物的分離過程與純化方法:蒸餾、萃取、色層分析、硬水軟化及海水純化等。
CCa-Vc-2 化合物特性的差異。
物質的結構與功能(Cb)
CCb-Vc-1 原子之間會以不同方式形成不同的化學鍵結。
CCb-Vc-2 化學鍵的特性會影響物質的結構,並決定其功能。
物質系統(E) 氣體(Ec)
CEc-Vc-1 氣體基本性質。
物質的反應、平衡及製造(J) 物質反應規律(Ja)
CJa-Vc-1 拉瓦節以定量分析方法,驗證質量守恆定律。
CJa-Vc-2 化學反應僅為原子的重新排列組合,其個數不變,依此原則即可平衡化學反應方程式。
CJa-Vc-3 莫耳與簡單的化學計量。
水溶液中的變化(Jb)
CJb-Vc-1 溶液的種類與特性。
CJb-Vc-2 定量說明物質在水中溶解的程度會受到水溫的影響。
CJb-Vc-3 體積莫耳濃度的表示法。
氧化與還原反應(Jc)
CJc-Vc-1 氧化還原的廣義定義為:物質失去電子稱為氧化反應;得到電子稱為還原反應。
CJc-Vc-2 氧化劑與還原劑的定義及常見氧化劑與還原劑。
酸鹼反應(Jd)
CJd-Vc-1 水可自解離產生H+出OH-。
CJd-Vc-2 根據阿瑞尼斯的酸鹼學說,物質溶於水中,可解離出H+為酸;可解離出OH-為鹼。
CJd-Vc-3 pH=-log[H+],此數值可代表水溶液的酸鹼程度。
CJd-Vc-4 在水溶液中可幾乎100%解離的酸或鹼,為強酸或強鹼;反之則稱為弱酸或弱鹼。
化學反應速率與平衡(Je)
CJe-Vc-1 定溫時,飽和溶液的溶質溶解度為定值,其溶質溶解與結晶達到平衡。
CJe-Vc-2 物質的接觸面積大小對反應速率之影響。
有機化合物的性質、製備及反應(Jf)
CJf-Vc-1 醣類、蛋白質、油脂及核酸的性質與功能。
CJf-Vc-2 常見的界面活性劑包括肥皂與清潔劑,其組成包含親油性的一端和親水性的一端。
CJf-Vc-3 界面活性劑的性質與應用。
科學、科技、社會及人文(M) 科學、技術及社會的互動關係(Ma)
CMa-Vc-1 化學製造流程對日常生活、社會、經濟、環境及生態的影響。
科學發展的歷史(Mb)
CMb-Vc-1 近代化學科學的發展,以及不同性別、背景、族群者於其中的貢獻。
CMb-Vc-2 未來科學的發展。
科學在生活中的應用(Mc)
CMc-Vc-1 水的處理過程。
CMc-Vc-2 生活中常見的藥品。
CMc-Vc-3 化學在先進科技發展的應用。
環境汙染與防治(Me)
CMe-Vc-1 酸雨的成因、影響及防治方法。
CMe-Vc-2 全球暖化的成因、影響及因應方法。
CMe-Vc-3 臭氧層破洞的成因、影響及防治方法。
CMe-Vc-4 工業廢水的影響與再利用。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源的利用(Na)
CNa-Vc-1 永續發展在於滿足當代人之需求,又不危及下一代之發展。
CNa-Vc-2 將永續發展的理念應用於生活中。
CNa-Vc-3 水資源回收與再利用。
CNa-Vc-4 水循環與碳循環。
能源的開發與利用(Nc)
CNc-Vc-1 新興能源與替代能源在臺灣的發展現況。

4.地球科學

主題 次主題 第五學習階段學習內容(必修)
物質系統(E) 宇宙與天體(Ed)
EEd-Vc-1 我們的宇宙由各種不同尺度的天體所組成,且正在膨脹。
EEd-Vc-2 天體的亮度與光度用視星等與絕對星等來表示。
EEd-Vc-3 天文觀測可在不同的電磁波段進行。
EEd-Vc-4 恆星的顏色可用來了解恆星的表面溫度。
地球環境(F) 組成地球的物質(Fa)
EFa-Vc-1 由地震波可以協助了解固體地球具有不同性質的分層。
EFa-Vc-2 固體地球各分層之化學組成與物理狀態不同。
EFa-Vc-3 大氣溫度與壓力會隨高度而變化。
EFa-Vc-4 海洋表水鹽度主要受降水、蒸發及河川注入等因素影響。
EFa-Vc-5 海水的溫度隨深度和水平分布而變化。
地球與太空(Fb)
EFb-Vc-1 由地球觀察恆星的視運動可以分成周日運動與周年運動。
地球的歷史(H) 地球的起源與演變(Ha)
EHa-Vc-1 天文學家以太陽星雲學說來解釋太陽系的起源和形 成。太陽系是由太陽、行星、衛星、小行星和彗星等天體組成。
EHa-Vc-2 與其他類地行星及太陽系小天體相較,地球獨一無二的環境,極為適合生命的發生和繁衍。
EHa-Vc-3 在地球大氣演化過程中,海洋與生物扮演著極其重要的角色。
地層與化石(Hb)
EHb-Vc-1 化石可以作為地層的相對地質年代對比的輔助工具。
EHb-Vc-2 利用岩層中的化石與放射性同位素定年法,可幫助推論地層的絕對地質年代。
變動的地球(I) 地表與地殼的變動(Ia)
EIa-Vc-1 科學家曾經提出大陸漂移、海底擴張及板塊構造等主要學說,來解釋變動中的固體地球。
EIa-Vc-2 板塊邊界可分為聚合、張裂及錯動三大類型。
EIa-Vc-3 板塊邊界有各種不同的地質作用與岩漿活動。
EIa-Vc-4 由地質構造與震源分布等特徵,可推論臺灣位於聚合型板塊邊界。
天氣與氣候變化(Ib)
EIb-Vc-1 一定氣壓下,氣溫越高,空氣所能容納的水氣含量越高。
EIb-Vc-2 當水氣達到飽和時,多餘的水氣會凝結或凝固。
EIb-Vc-3 空氣中的水氣量可以用濕度來表示。
EIb-Vc-4 空氣上升時會因為膨脹而降溫。
EIb-Vc-5 大氣的水平運動主要受氣壓梯度力、科氏
EIb-Vc-6 力和摩擦力的影響。天氣圖是由各地氣象觀測資料繪製而成,
EIb-Vc-7 用以分析天氣。大氣與海洋的交互作用會影響天氣,造成氣候變化,例如:聖嬰現象。
海水的運動(Ic)
EIc-Vc-1 表面海流受盛行風的影響。
EIc-Vc-2 波浪形成的主因為風吹海面,而波浪會影響海岸地形。
EIc-Vc-3 潮汐的變化受到日地月系統的影響有週期性。
EIc-Vc-4 臺灣海峽的潮流運動隨地點不同而有所差異。
晝夜與季節(Id)
EId-Vc-1 太陽每日於天空中的位置會隨季節而改變。
科學、科技、社會及人文(M) 天然災害與防治(Md)
EMd-Vc-1 颱風形成有其必要條件與機制。
EMd-Vc-2 颱風是一個螺旋雲帶結構,中心氣壓最低。
EMd-Vc-3 侵臺颱風的路徑主要受太平洋高壓所引導,不同路徑對臺灣各地的風雨影響不同。
EMd-Vc-4 臺灣位在活躍的板塊交界,斷層活動引發的地震及所導致的災害常造成巨大的損失。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源的利用(Na)
ENa-Vc-1 永續發展對地球與人類的延續有其重要性。
ENa-Vc-2 節用資源與合理開發,可以降低人類對地球環境的影響,以利永續發展。
ENa-Vc-3 認識地球環境有助於經濟、生態、文化及政策四個面向的永續發展。
氣候變遷之影響與調適(Nb)
ENb-Vc-1 氣候變化有多重時間尺度的特性。
ENb-Vc-2 冰期與間冰期的氣溫變化及海平面的升降,對全球生物與自然環境會造成影響。
ENb-Vc-3 過去主導地球長期的自然氣候變化的原理並無法完全用來解釋近幾十年來快速的氣候變遷情形。根據目前科學證據了解人類活動是主要因素。
ENb-Vc-4 因應氣候變遷的調適有許多面向與方法。

5.「自然科學探究與實作」課程內容

普通型高級中等學校「自然科學探究與實作」課程內容屬於新設必修領域課程內容,共佔自然科學領域部定必修學分數三分之一,可以分兩學期實施。旨在以實作的過程,針對物質與生命世界培養學生發現問題、認識問題、問題解決,以及提出結 論與表達溝通之能力。

本課程內容含有探究本質的實作活動、跨科的學習素材、多元的教法與評量方式,培養學生自主行動、表達、溝通互動和實務參與之核心素養。主要是提供學生體驗科學探究歷程與問題解決的學習環境和機會;促進正向科學態度和提升科學學習動機;培養科學思考與發現關鍵問題的能力;探索科學知識發展與科學社群運作的特徵,藉此認識科學本質。另外,此領域課程乃延續國民小學至國民中學教育階段探究與實作國民科學素養之培育,故列為必修課程內容。

自然科學探究與實作課程內容在於提供學生統整的學習經驗,強調跨學科之間的整合,以綜合運用自然科學領域的七項跨科概念(物質與能量、構造與功能、系統與尺度、改變與穩定、交互作用、科學與生活、資源與永續性),期能學理與實踐相互為用。學習系統性知識及跨領域對話與思考,以實用性及生活化的題材和議題為主,因此自然科學探究與實作的內容採不分科為原則。透過適當提問的主題探討和實作活動,引導學生體驗科學實踐的歷程,循序建構高層次獨立思考及團隊合作的能力,進而成為具有科學素養並能理性積極參與公眾決策的未來公民,以達適性揚才的教育目標。

自然科學探究與實作的學習重點分為「探究學習內容」和「實作學習內容」兩部分。「探究學習內容」著重於科學探究歷程,可歸納為四個主要項目:發現問題、規劃與研究、 論證與建模、表達與分享,各主要項目下包含的細項詳見下表。「實作學習內容」為可實際進行操作的科學活動,例如:觀察、測量、資料蒐集與分析、歸納與解釋、論證與作結論等。探究與實作學習內容各項目未必有固定的步驟順序,可依探究的主題和實作活動採循環或遞迴等方式進行。

探究學習內容 實作學習內容

◎發現問題

基於好奇、求知或需要,觀察生活周遭和外在世界的現象,察覺可探究的問題,進而蒐集整理所需的資訊,釐清並訂定可解決或可測試的研究問題,預測可能的結果,提出想法、假說或模型。

觀察現象

●從日常經驗、學習活動、自然環境、書刊或網路媒體等,進行多方觀察。

●運用感官或儀器辨識物體和現象的特性。

●依據時間或空間的不同以觀察物體和現象的變化。

●推測所觀察現象的可能成因。

蒐集資訊

●利用報紙、圖書、網路與媒體蒐集相關資訊,並判斷資訊來源的可靠性。

●閱讀與理解資訊內容。

●整理並提取適當的資訊。

形成或訂定問題

●依據觀察所得,經由蒐集資訊、閱讀和討 論等過程,提出適合科學探究的問題。

●當有多個問題同時存在時,能分辨並選擇優先重要之問題。

提出可驗證的觀點

●依據選定的問題提出想法、假說或模型。

◎規劃與研究

根據提出的問題,擬定研究計畫和進度。辨明影響結果的變因,選擇或設計適當的工具或儀器觀測,以獲得有效的資料數據,或根據預期目標並經由測試結果檢視最佳化條件。

尋找變因或條件

●判定與研究問題相關的影響因素,並分析因素間的關係。

●合理的預測探究的可能結果。

擬定研究計畫

●依據所提出的問題,計劃適當的方法、材料、設備與流程。

●應用或組裝合適的器材與儀器。

收集資料數據

●正確且安全的操作器材設備。

●設計適當的紀錄格式並詳實記錄。

●有系統性的收集定性或定量的資料數據或檢視最佳化條件。

◎論證與建模

分析資料數據以提出科學主張或結論、發現新知或找出解決方案。發展模型以呈現或預測各因素之間的關係。檢核資料數據與其 他研究結果的異同,以提高結果的可信度,並察覺探究的限制。

分析資料和呈現證據

●使用資訊與數學等方法,有效整理資料數據。

●依據整理後的資料數據,製作圖表。

●由探究過程所得的資料數據,整理出規則,提出分析結果與相關證據。

●比較自己、同學與其他相關的資訊或證據的合理性與正確性。

解釋和推理

●由資料數據的變化趨勢,看出其蘊含的意義。

●由資料數據顯示的相關性,推測其背後可能的因果關係。

●根據探究結果形成解釋。

提出結論或解決方案

●由探究所得的解釋形成 論點。

●依據證據提出合理的解決方案。

●由探究結果形成結 論、新的概念或問題。

●檢核自己、同學的結 論與其他相關的資訊或證據的異同。

建立模型

●嘗試由探究結果建立合理模型以描述所觀察的現象。

●察覺模型的侷限性。

◎表達與分享

運用適當的溝通工具呈現重要發現,與他人分享科學新知與想法,推廣個人或團隊的研究成果。

表達與溝通

●適當利用口語、文字、圖像、影音或實物等表達方式,呈現自己或理解他人的探究過程與成果。

●正確運用科學名詞、符號或模型,呈現自己或理解他人的探究過程與成果。

●有條理且具科學性的陳述探究成果。

●運用各種資源與他人分享科學資訊。

合作與討論

●傾聽他人的報告,並能提出具體的意見或建議。

●評估同學的探究過程、結果或模型的優點和限制,並提出合理的疑問或提出改善方案。

評價與省思

●反思探究成果的應用性、限制性及改進之處。

●對各類科學資訊進行評估與判斷,審慎檢視其真實性與可信度。

●體驗科學探究重視實作經驗證據的使用、合乎邏輯的推 論,以及探究結果的再現性。

●了解科學知識是人們理解現象的一種解釋,但不是唯一的解釋。

(一)學習表現

項目 子項 第五學習階段學習表現(加深加廣選修)
探究能力
-思考智能(t)
想像創造(i)
ti-Va-1 能獨立察覺各種自然科學問題的成因,並能依不同情況發想各種假設及可行的解決方法,進而以個人或團體方式設計不同的實驗步驟,或創造新的實驗方法。
推理論證(r)
tr-Va-1 能運用一系列的科學證據或理論,以及類比、轉換等演繹推理方式,理解並推導自然現象的因果關係,或修正、說明自己提出的論點。
批判思辨(c)
tc-Va-1 能比較科學事實在不同論點、證據或事實解釋的合理性,並透過探索證據、挑戰思想、回應多元觀點的過程,進行批判論點或判斷科學證據的正確性。
建立模型(m)
tm-Va-1 能依據科學問題自行運思或經由合作討論來建立模型,並使用例如:「比擬或抽象」的形式來描述一個系統化的科學現象。進而能分析各種模型的特性,且了解模型可隨著對科學事物複雜關係的認知增加來修正。
探究能力
-問題解決(p)
觀察與定題(o)
po-Va-1 能從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊及網路媒體中,進行各種有計畫、有條理、有效率的觀察,進而能察覺問題。
po-Va-2 能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等,確認並提出與生活周遭或學術探索相關,而適合科學探究或適合以科學方式尋求解決的關鍵問題(或假說)。當有多個問題同時存在時,能分辨並擇定優先重要之問題(或假說)。
計劃與執行(e)
pe-Va-1 能辨明多個自變項或應變項並計劃適當次數的測試、嚴謹地預測活動的可能結果和可能失敗的原因。在有限的指導下,能依據指導或展現創意,依據問題特性、學習資源(設備、時間、人力等)、預期成果(包括信效度)、對社會環境的影響等因素,有效率地規劃最佳化的實作(或推理)探究活動或問題解決活動。
pe-Va-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源。能進行精確、高效率之的質性觀察或數值量測,視需要能運用科技儀器輔助記錄。
分析與發現(a)
pa-Va-1 能流暢運用思考智能、製作圖表、使用資訊及數學等方法,以有效整理資訊或數據。
pa-Va-2 能運用科學原理、思考智能、數學、統計等方法,從所得的資訊或數據,形成解釋、發現新知、獲知因果關係、理解科學問題、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照,相互檢核,確認結果;如果結果不同,能進一步探究原因。
討論與傳達(c)
pc-Va-1 能理解同學的探究過程和結果(或經簡化過的科學報告),提出合理而且較完整的疑問或意見。並能對整個探究過程中:包括,觀察定題、推理實作、數據信效度、資源運用、活動安全、探究結果等,進行反思、形成評價與改善方案,作為未來改進與提升能力的基礎。
pc-Va-2 能利用口語、影像(例如:攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等,表達探究之過程、發現或成果,並選擇合適的發表方式和途徑。視需要,並能摘要描述目的、特徵、方法、發現、價值、限制、運用及展望等。
科學的態度與本質(a) 培養科學探究的興趣(i)
ai-Va-1 了解科學能力是多元的,擁有熱誠是從事與科學或科技有關的工作最重要的條件。
ai-Va-2 透過了解科學理論的簡約、科學思考的嚴謹與複雜自然現象背後的規律,學會欣賞科學的美。
養成應用科學思考與探究的習慣(h)
ah-Va-1 了解科學工作者經常遵循某些特定的標準(例如:可推廣性、簡約性等)判斷探究活動的可行性。
ah-Va-2 運用科學的思考模式,例如:邏輯思考、精確性、客觀性等標準,判斷日常生活中科學資訊的可信度。
認識科學本質(n)
an-Va-1 了解從事科學工作者具有一些共同的特質,例如:邏輯思考、精確性、心智開放、客觀性、保持懷疑、研究結果的可重覆性、誠實並符合倫理地發表研究成果等。
an-Va-2 察覺到相同的自然現象,可用多個理論解釋;當現有的證據同樣都支持著這些理論,人們傾向採用較簡約的理論。
an-Va-3 了解科學知識發展的歷史是與社會、文化、政治、經濟緊密相關。

(二)學習內容

1.生物

主題 子項 第五學習階段學習內容(加深加廣選修)
生物體的構造與功能(D) 細胞的構造與功能(Da)
BDa-Va-1 細胞的分子組成。
BDa-Va-2 生物膜的構造與功能。
BDa-Va-3 酶的功能與影響酶活性的因素。
BDa-Va-4 呼吸作用包括有氧呼吸、無氧呼吸及醱酵作用。
BDa-Va-5 能量流轉與生命維持的關係。
BDa-Va-6 細胞的生命歷程。
動植物體的構造與功能(Db)
BDb-Va-1 動物組織的構造與功能。
BDb-Va-2 動物體的器官系統之構造與功能。
BDb-Va-3 動物體內恆定的生理意義與重要性。
BDb-Va-4 動物體對刺激的感應。
BDb-Va-5 動物體的神經系統對生理作用的調節。
BDb-Va-6 動物體的激素對生理作用的調節。
BDb-Va-7 動物體的防禦構造與功能。
BDb-Va-8 動物體的生殖與胚胎發育。
BDb-Va-9 植物體的組成層次。
BDb-Va-10 光合作用包括光反應與固碳反應。
BDb-Va-11 植物體的生殖。
BDb-Va-12 植物體內的物質運輸。
BDb-Va-13 植物激素會調節植物體的生理作用。
BDb-Va-14 植物體對環境刺激的反應。
地球環境(F) 生物圈的組成(Fc)
BFc-Va-1 生態學的研究層級主要為個體、族群、群集、生態系及生物圈。
BFc-Va-2 臺灣主要的生態系可分為自然生態系與人工生態系。
演化與延續(G) 生殖與遺傳(Ga)
BGa-Va-1 遺傳的染色體學說的建立。
BGa-Va-2 確認DNA為遺傳物質的歷程。
BGa-Va-3 遺傳訊息的複製。
BGa-Va-4 遺傳訊息的轉錄與轉譯。
BGa-Va-5 基因表現的調控。
BGa-Va-6 遺傳變異。
BGa-Va-7 生物科技的應用。
演化(Gb)
BGb-Va-1 生源說與無生源說的爭論歷程。
BGb-Va-2 從無機物到有機物的演變,探討生物起源的過程。
BGb-Va-3 原核細胞形成的演化歷程。
BGb-Va-4 真核細胞形成的演化歷程。
BGb-Va-5 現代生物演化理論。
BGb-Va-6 族群遺傳學。
BGb-Va-7 演化與物種形成。
生物多樣性(Gc)
BGc-Va-1 生物多樣性包含遺傳多樣性、物種多樣性及生態系多樣性三個面向。
BGc-Va-2 遺傳多樣性。
BGc-Va-3 物種多樣性。
BGc-Va-4 生態系多樣性。
BGc-Va-5 造就臺灣生物多樣性的因素。
BGc-Va-6 生物多樣性的保育。
生物與環境(L) 生物與環境的交互作用(Lb)
BLb-Va-1 生態學的研究層級。
BLb-Va-2 族群特徵包括族群大小、族群密度、族群成長曲線、生存曲線及年齡結構等。
BLb-Va-3 群集中族群間的交互作用、群集結構及演替。
BLb-Va-4 生態系中的非生物因子與生物因子、能量流轉及元素循環。
科學、科技、社會及人文(M) 科學、技術及社會的互動關係(Ma)
BMa-Va-1 探討代理孕母的倫理與法律問題。
BMa-Va-2 探討人類基因組計畫及其意義與重要性。
科學發展的歷史(Mb)
BMb-Va-1 從科學史的觀點,探討生物膜的模型之發展歷程。
BMb-Va-2 從科學史的觀點,探討生長素發現過程的相關實驗。
BMb-Va-3 從科學史的觀點,說明遺傳的染色體學說之發展歷程。
BMb-Va-4 從科學史的觀點,探討聯鎖的相關實驗與推論。
BMb-Va-5 從科學史的觀點,探討確認DNA為遺傳物質之發展歷程。
BMb-Va-6 從科學史的觀點,探討DNA分子結構模型之發展歷程。
BMb-Va-7 從科學史的觀點,探討DNA複製為半保留複製模式之發展歷程。
BMb-Va-8 從科學史的觀點,說明現代生物演化理論之發展歷程。
科學在生活中的應用(Mc)
BMc-Va-1 生物科技的應用。
BMc-Va-2 以生態學的理論為基礎,規劃保育策略。
BMc-Va-3 可以實際案例,由研究、教育、立法或行政等方面來探討生物多樣性的保育。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源利用(Na)
BNa-Va-1 棲地零碎化造成的邊緣效應對物種多樣性之影響。
BNa-Va-2 入侵外來種對物種多樣性之影響。

2.物理

主題 子項 第五學習階段學習內容(加深加廣選修)
能量的形式、轉換及流動(B) 能量的形 式 與轉換(Ba)
PBa-Va-1 功等於力和位移的向量內積,功率為功的時間變化率。
PBa-Va-2 功能定理。
PBa-Va-3 位能的定義。
PBa-Va-4 重力位能及彈簧位能的一般表示式。
PBa-Va-5 一般性的力學能守恆律與實例。
溫 度 與 熱 量(Bb)
PBb-Va-1 理想氣體狀態方程為 PV=nRT,此溫度 T為絕對溫度。
PBb-Va-2 將牛頓力學定律應用到理想氣體動力論,可以推導出氣體壓力以及體積與內能的定量關係。將此結果套用到理想氣體狀態方程式則可得出理想氣體的內能與絕對溫度成正比的結論。
PBb-Va-3 在一系統中氣體分子運動速率並非完全相同,而是有一個速率分布。
物質系統(E) 自然界的尺度與單位(Ea)
PEa-Va-1 測量都會有不確定度,不確定度源自被測量物、測量儀器的特性,並受測量者及環境的影響。不確定度有國際公定的標準計算方法。
力與運動(Eb)
PEb-Va-1 質點如在一平面上運動,則其位移、速度、加速度有兩個獨立的分量。
PEb-Va-2 直線等加速運動(例如:自由落體運動),其位移、速度、加速度及時間的數學關係。
PEb-Va-3 二質點在同一直線上運動,其相對速度為二質點速度之差。
PEb-Va-4 簡諧運動為一週期性運動,其位移和速度可用時間的正弦函數或餘弦函數表示。
PEb-Va-5 質點如在一平面上運動,則其位移、速度、加速度有兩個分量,應用向量表示,例如:拋體運動,其軌跡是拋物線。
PEb-Va-6 質點作等速圓周運動時其速率及角速度不變,但有向心加速度,因此速度的方向會改變。
PEb-Va-7 力是向量,可以分解和合成。
PEb-Va-8 牛頓三大運動定律包括慣性定律、運動定律、作用與反作用定律。
PEb-Va-9 牛頓第二運動定律的應用,例如:簡諧運動與等速圓周運動。
PEb-Va-10 質點的動量等於質點的質量乘以速度,其時間變化率等於質點所受作用力。衝量等於動量的變化。
PEb-Va-11 質點系統的動量對時間的變化率等於外力的總和,如外力的總和為零,則系統動量守恆。
PEb-Va-12 質點系統質心的定義。
PEb-Va-13 質心速度、質心加速度及系統總動量及其所受外力的關係。
PEb-Va-14 一質點的角動量等於其位置向量和動量的向量外積,其時間變化率等於質點所受的力矩。
PEb-Va-15 許多生活上和工程上的問題都可用牛頓三大運動定律來解釋或計算,例如:靜力平衡、摩擦力、一維碰撞問題。
自然界的現象與交互作用(K) 波動、光及聲音(Ka)
PKa-Va-1 力學波須透過介質來傳播,但光可在真空中傳播。
PKa-Va-2 介質振動會產生波。
PKa-Va-3 正弦波在時間上以及空間中均有週期性。
PKa-Va-4 波遇到不同的介質時會反射和透射,例如:繩波。
PKa-Va-5 線性波相遇時波形可以疊加。
PKa-Va-6 兩個振幅、波長、週期皆相同的波相向行進會經由干涉形成駐波。
PKa-Va-7 如聲音形成駐波,其頻率最低者稱為基音,頻率高者稱為泛音。
PKa-Va-8 物體振動的頻率和聲波頻率相同時會產生聲音的共振(或共鳴)。
PKa-Va-9 惠更斯原理可解釋波的傳遞,波前的每一點就像一個向外傳播的點波源。
PKa-Va-10 光有波動的性質。
PKa-Va-11 光的折射遵循司乃耳定律,光由光密介質進入光疏介質的入射角大於臨界角時會發生全反射。
PKa-Va-12 光經透鏡成像可用透鏡公式分析,透鏡有很多用途。
PKa-Va-13 光有干涉與繞射的現象,其亮紋和暗紋決定於相位差。
萬有引力(Kb)
PKb-Va-1 萬有引力定律的說明。
PKb-Va-2 地球表面的重力與重力加速度。
PKb-Va-3 行星與人造衛星的運動。
PKb-Va-4 以圓周運動為例說明如何由萬有引力定律推論出克卜勒定律。
電磁現象(Kc)
PKc-Va-1 可以用電力線表示出電場的 大小與方向。
PKc-Va-2 庫倫作用力是守恆力,具有位能。
PKc-Va-3 在電場中,單位電荷在某點所具有的位能,即為該點之電位。
PKc-Va-4 電位差等於電流乘以電阻,此為歐姆定律。
PKc-Va-5 電路中電流帶有能量。
PKc-Va-6 電路有串聯、並聯及迴路等形式,電路中的能量及電量必須守恆。
PKc-Va-7 載流導線如長直導線、圓線圈、長螺線管,會產生磁場,遵循必歐-沙伐定律及安培右手定則。
PKc-Va-8 載流導線在磁場中受力,可利用此特性設計電動機。
PKc-Va-9 在平面上運動的帶電質點受到垂直於平面之均勻磁場的作用,會受力並做等速圓周運動。
PKc-Va-10 磁通量的負時間變化率等於感應電動勢,此為法拉第定律。
PKc-Va-11 電壓和電流有直流電和交流電兩種。
PKc-Va-12 發電機與變壓器的原理皆為電磁感應。
PKc-Va-13 電場變化會產生磁場。
PKc-Va-14 電磁波在真空中傳播的速率由電磁常數決定,與頻率無關。
PKc-Va-15 平面電磁波的電場、磁場以及傳播方向互相垂直。
量子現象(Kd)
PKd-Va-1 用湯木生陰極射線管及密立坎油滴實驗測量電子的荷質比及電量。
PKd-Va-2 X 射線比起可見光來能量較高、波長較短,可用來分析晶體結構,並且有許多其他的應用。
PKd-Va-3 普朗克分析黑體輻射現象,提出量子論之解釋。
PKd-Va-4 愛因斯坦分析光電效應,提出光量子論。
PKd-Va-5 德布羅意提出物質波理論:物質都具有波與粒子的二象性,並經實驗驗證。
PKd-Va-6 拉塞福提出正電荷集中在核心,電子分布在外的原子模型。
PKd-Va-7 波耳假設角動量的量子化,提出氫原子模型,成功解釋氫原子光譜。
PKd-Va-8 依照量子力學解釋,原子內之電子是以機率分布出現,沒有固定的古典軌道。
基本交互作用(Ke)
PKe-Va-1 質子和中子可組成結構穩定以及不穩定的原子核。
PKe-Va-2 不穩定的原子核會經由放射性衰變釋放能量或轉變為其他的原子核。
PKe-Va-3 基本交互作用遵循許多守恆律,例如:動量守恆、角動量守恆、質能守恆、電荷守恆。
科學、科技、社會及人文(M) 科學發展的歷史(Mb)
PMb-Va-1 克卜勒定律和萬有引力定律的關係。
PMb-Va-2 伽利略的慣性原理和牛頓運動定律的關係。
科學在生活中的應用(Mc)
PMc-Va-1 以物理原理解釋自然現象,例如:光的各種現象、天體運動、各種力的作用。
PMc-Va-2 電路、電磁波、透鏡、核能、光電效應的應用。

3.化學

主題 子項 第五學習階段學習內容(加深加廣選修)
物質的組成與特性(A) 物質組成與元素的週期性(Aa)
CAa-Va-1 原子的結構是原子核在中間,電子會存在於不同能階。
CAa-Va-2 波耳氫原子模型解釋氫原子光譜與芮得柏方程式。
CAa-Va-3 多電子原子的電子與其軌域,可以四種量子數加以說明。
CAa-Va-4 原子的電子組態的填入規則,包括包立不相容原理、洪德定則及遞建原理。
CAa-Va-5 元素的電子組態和性質息息相關,且可在週期表呈現出其週期性變化。
物質的形態、性質及分類(Ab)
CAb-Va-1 化學鍵的特性會影響物質的性質。
CAb-Va-2 不同的官能基會影響有機化合物的性質。
CAb-Va-3 液晶的形態與性質。
CAb-Va-4 週期表中的分類。
能量的形式、轉換及流動(B) 能量的形式與轉換(Ba)
CBa-Va-1 化學能與其他形式能量之間的轉換。
CBa-Va-2 影響反應熱的因素包括:溫度、壓力、反應物的量及狀態。
CBa-Va-3 反應熱的加成性遵守赫斯定律。
CBa-Va-4 常見的反應熱種類包括莫耳燃燒熱與莫耳生成熱。
物質的結構與功能(C) 物質的分離與鑑定(Ca)
CCa-Va-1 常見物質的鑑定方法與原理。
物質的結構與功能(Cb)
CCb-Va-1 同分異構物的結構與功能。
CCb-Va-2 混成軌域與價鍵理論:原子結合的方式與原理。
CCb-Va-3 價殼層電子對互斥原理與分子形狀。
CCb-Va-4 分子形狀、結構、極性及分子間作用力。
物質系統(E) 氣體(Ec)
CEc-Va-1 理想氣體粒子模型。
CEc-Va-2 氣體的壓力。
CEc-Va-3 理想氣體三大定律與理想氣體方程式。
CEc-Va-4 道耳頓分壓定律。
CEc-Va-5 理想氣體與真實氣體。
物質的反應、平衡及製造(J) 物質反應規律(Ja)
CJa-Va-1 化學反應牽涉原子間的重組,並遵守質量守恆、原子不滅、電荷守恆及能量守恆。
CJa-Va-2 化學反應與化學程序的產率。
水溶液中的變化(Jb)
CJb-Va-1 莫耳分率的表示法。
CJb-Va-2 溫度與壓力對氣體溶解度的影響。
CJb-Va-3 離子之沉澱、分離及確認。
CJb-Va-4 拉午耳定律與理想溶液。
CJb-Va-5 依數性質:非揮發性物質溶於水,使得蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降及滲透壓增加。
氧化與還原反應(Jc)
CJc-Va-1 常見氧化劑與還原劑的半反應式。
CJc-Va-2 氧化數的規則與應用。
CJc-Va-3 氧化還原反應與均衡。
CJc-Va-4 氧化還原滴定原理與定量分析。
CJc-Va-5 電化電池的原理。
CJc-Va-6 標準還原電位與電化電池的電動勢。
CJc-Va-7 常見電池的原理與設計。
CJc-Va-8 電解與電鍍的原理。
酸鹼反應(Jd)
CJd-Va-1 酸與鹼的命名。
CJd-Va-2 布-洛酸鹼學說。
CJd-Va-3 定溫下,[H+]和[OH-]的乘積為一定值,稱為離子積常數。
CJd-Va-4 弱酸或弱鹼的游離常數:酸鹼的 Ka、Kb。
CJd-Va-5 酸鹼指示劑的原理與應用。
CJd-Va-6 酸鹼滴定原理與定量分析。
CJd-Va-7 鹽的種類與性質。
CJd-Va-8 同離子效應與緩衝溶液的定義、製備及功用。
化學反應速率與平衡(Je)
CJe-Va-1 反應速率定律式。
CJe-Va-2 反應能量圖。
CJe-Va-3 碰撞學說解釋影響反應速率的因素。
CJe-Va-4 催化劑與酵素的性質及其應用。
CJe-Va-5 定溫時,水的游離速率會等於結合速率,稱為游離平衡。
CJe-Va-6 勒沙特列原理。
CJe-Va-7 平衡常數的定義與計算。
CJe-Va-8 溶解度平衡與溶度積的關係。
有機化合物的性質、製備及反應(Jf)
CJf-Va-1 有機化合物組成。
CJf-Va-2 有機化合物的命名、結構及官能基的檢驗與其用途—烴、鹵化烴、醇、酚、醚、酮、醛、有機酸、酯、胺及醯胺。
CJf-Va-3 常見有機化合物的重要反應。
CJf-Va-4 常見聚合物的一般性質與分類。
CJf-Va-5 常見聚合物的結構及製備。
科學、科技、社會及人文(M) 科學、技術及社會的互動關係(Ma)
CMa-Va-1 從化學的主要發展方向和產業成果,建立綠色化學與永續發展的概念,並積極參與科學知識的傳播,促進化學知識進入個人和社會生活。
CMa-Va-2 化學化工技術與社會、法律及倫理相關議題。
科學發展的歷史(Mb)
CMb-Va-1 化學發展史上的重要事件、相關理論發展及科學家的研究事蹟。
CMb-Va-2 化學微觀概念的形成與發展。
CMb-Va-3 科學模型的特性與演變。
科學在生活中的應用(Mc)
CMc-Va-1 氫氣的性質、製取及用途。
CMc-Va-2 常見金屬及重要的化合物之製備、性質及用途。
CMc-Va-3 常見合金之性質與用途。
CMc-Va-4 常見非金屬與重要的化合物之製備、性質及用途。
CMc-Va-5 生活中常見之合成纖維、合成塑膠及合成橡膠之性質與應用。
CMc-Va-6 先進材料。
CMc-Va-7 奈米尺度。
環境汙染與防治(Me)
CMe-Va-1 水汙染之檢測方法。
CMe-Va-2 大氣汙染物之檢測方法。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源的利用(Na)
CNa-Va-1 永續發展理念之應用。
CNa-Va-2 資源保育的有效方法。
CNa-Va-3 廢棄物的創新利用與再製作。
CNa-Va-4 氮循環。
能源的開發與利用(Nc)
CNc-Va-1 新興能源與替代能源在臺灣發展之可能性與限制。

4.地球科學

主題 子項 第五學習階段學習內容(加深加廣選修)
物質系統(E) 宇 宙 與 天 體(Ed)
EEd-Va-1 恆星光譜可用以了解恆星的大氣組成與物理性質。
EEd-Va-2 地面天文觀測的主要工具是光學望遠鏡與電波望遠鏡。
EEd-Va-3 地面天文觀測會受到諸多地表環境條件的限制。
EEd-Va-4 地球上看到的星空係不同時空的疊合,距離愈遠即愈古老。
EEd-Va-5 星色-星等的關係圖有助於認識恆星的類型與演化。
EEd-Va-6 測量天體的距離有助於了解宇宙的大尺度結構。
地球環境(F) 組成地球的物質(Fa)
EFa-Va-1 火成岩形成時岩漿的成分與冷卻速度會影響外觀。
EFa-Va-2 不同沉積環境會影響沉積岩組成與顆粒的大小。
EFa-Va-3 變質岩的形成受原來母岩與變質程度的影響,具有不同的外觀形態。
EFa-Va-4 礦物具有一定的化學成分與物理性質。
EFa-Va-5 礦物種類繁多,但一般岩石中常見的造岩礦物種類有限。
EFa-Va-6 主要建材多來自於岩石與其產物。
EFa-Va-7 經由地殼鑽探、不同地球物理探勘方法,可以幫助了解固體地球的結構與成分。
地 球 與 太 空(Fb)
EFb-Va-1 歷經地心說、日心說等學說的演進,天文學家現今已了解地球在太空中的運行規律。
EFb-Va-2 曆法主要是根據天體運動的規律而制定。
地球的歷史(H) 地球的起源與演變(Ha)
EHa-Va-1 人類對地球起源與演變的想法隨文明發展而改變,近代逐漸釐清出大致的輪廓。
EHa-Va-2 高溫熔融態的原始地球,經過分化分層,形成具層狀結構之固體地球,逐漸冷卻,在釋氣過程中,大氣與海洋隨之演化。
EHa-Va-3 人類透過各種科學方法,了解地球的大小與形狀。
地 層 與 化 石(Hb)
EHb-Va-1 地層中的標準化石,指相化石與地質構造,可輔助了解地層的沉積環境與年代。
EHb-Va-2 研究地球歷史的不同方法有不同限制與精確度,地球歷史需要綜合多方面的證據才能提出適當的推論。
變動的地球(I) 地表與地殼的變動(Ia)
EIa-Va-1 由浮力平衡的原理可推知,地殼會有垂直方向的升降調整,且有觀測證據支持。
EIa-Va-2 斷層、褶皺、節理為岩層歷經地殼變動受力後的表徵。
EIa-Va-3 透過野外觀察記錄及分析,建立地質圖等資料,可以幫助了解當地岩層的分布與構造。
EIa-Va-4 透過野外地質觀測及儀器偵測到的地球物理資料,可以幫助建立臺灣的地體構造模型。
EIa-Va-5 透過儀器對地殼變動的監測,可幫助了解板塊相互運動的狀態。
EIa-Va-6 遙測工具對於地表與地殼的變動提供了更全面的觀測。
EIa-Va-7 各種不同工具可幫助了解海底地形與陸地地形在形態及規模的不同。
天氣與氣候變化(Ib)
EIb-Va-1 水在水圈及大氣圈之中的三態變化與能量的轉換傳遞,對天氣與氣候變化有很大的影響。
EIb-Va-2 大氣垂直溫度的差異會造成大氣的不穩定而引發垂直運動。
EIb-Va-3 大氣垂直運動的形態決定了雲與降水的形態。
EIb-Va-4 各種尺度的海陸差異與地形變化對天氣都有影響。
EIb-Va-5 氣象預報與生活習習相關,有些行業非常需要氣象預報提供的訊息。
EIb-Va-6 透過地面觀測與高空觀測、衛星及雷達遙測可以獲得氣象資料。
EIb-Va-7 透過觀測的氣溫、降水量、風向、風速、相對濕度等和衛星雲圖等紀錄,可以分析天氣系統的變化過程,並提出適當的解釋。
海 水 的 運 動(Ic)
EIc-Va-1 溫鹽環流是海洋下層水的流動,由海水的密度差異所驅動,具有傳送能量與調節氣候的重要功能。
EIc-Va-2 臺灣附近的海流會影響 臺灣四季的氣候。
EIc-Va-3 透過觀測資料可以判斷潮汐的不同 形態。
EIc-Va-4 湧升流能將下層富營養鹽的海水往表層輸送,可以提高該海域的基礎生產力。
EIc-Va-5 透過海洋的探測與遙測,有助於了解海水運動與水文性質的變化。
晝 夜 與 季 節(Id)
EId-Va-1 不同緯度的晝夜長短會隨季節變化。
EId-Va-2 二十四節氣依太陽在天球上的位置而訂定。
科學、科技、社會及人文(M) 天然災害與防治(Md)
EMd-Va-1 山崩、土石流、地質環境及氣象狀況有密切關連。
EMd-Va-2 水土保持具有防災與減災的功能。
EMd-Va-3 可利用野外測勘、遙測及鑽井等技術確認地質敏感區。
資源與永續發展(N) 永續發展與資源的利用(Na)
ENa-Va-1 全球水資源的分布不均,取用亦有限制,是人類面臨的重大課題,臺灣尤其需要面對。
ENa-Va-2 水資源的永續經營與利用,除節約用水之外,維護自然生態環境,作好水土保持,才是更積極的做法。
ENa-Va-3 化石燃料是目前用途最廣且最重要的能源,但地球蘊藏量有限,且有破壞全球碳循環平衡的問題。
ENa-Va-4 新興能源的開發,有機會解決當代能源問題。
ENa-Va-5 面對永續發展的問題,可以用社會、經濟及環境等三個面向來共同討論與均衡發展。
氣候變遷之影響與調適(Nb)
ENb-Va-1 各種不同的氣候變遷模式的研究,說明單純自然因素和加入人為因素之後的推估。
ENb-Va-2 氣候變遷的推估與未來衝擊充滿了不確定性。
ENb-Va-3 全球各地所發生的氣候變遷在程度與類型上是不一樣的。
ENb-Va-4 人類對地球環境變遷的因應與調適有可能避免災害發生。
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