國家教育研究院

「十二年國民基本教育領域綱要內容前導研究」整合型研究

子計畫五

十二年國民基本教育自然科學領域

綱要內容之前導研究

研究主持人：陳泰然教授(國立臺灣大學)

共同主持人：黃鴻博院長(國立臺中教育大學)

黃茂在副研究員(國家教育研究院)

林哲立助理研究員(國家教育研究院)

研 究 助 理：陳家羚 (國家教育研究院)

兼 任 助 理：蔡媚帆 (國家教育研究院)

計 畫 編 號

NAER-102-06-A-1-02-03-1-12

研 究 期 程：民國 102 年 7 月至民國 102 年 12 月

執 行 單 位：國家教育研究院

中 華 民 國 102 年 12 月

研 究 報 告

目 次

中文摘要 ..................................................................................................................... I

Abstract......................................................................................................................II

第一章 緒論 .............................................................................................................1

第二章 文獻探討.....................................................................................................2

第三章 研究方法.....................................................................................................6

第四章 結論與建議.................................................................................................8

第一節 十二年國民基本教育自然科學領域之理念與目標......................8

第二節 十二年國民基本教育自然科學領域之課程綱要

研訂原則與建議....10

第三節 核心素養融入自然領域學科之初擬............................................13

第四節 十二年國民基本教育自然領域-各學科課程綱要之研擬建議 .16

第五節 十二年國民基本教育自然科學領域之課程實施原則之建議.... 23

參考文獻 .............................................................................................................. 25

附件一、十二年國民基本教育自然領域-物理科初擬之課程內容綱要..........26

附件二、十二年國民基本教育自然領域-化學科初擬之課程內容綱要..........37

附件三、十二年國民基本教育自然領域-生物科初擬之課程內容綱要..........50

附件四、十二年國民基本教育自然領域-地球科學科初擬之

課程內容綱要.........53

附件五、十二年國民基本教育自然領域-高級中學地球科學科

教師調查問卷.........64

I

中文摘要

十二年國民基本教育自然領域之課程綱要研擬之前導性研究，本研究之目的首先在

於探究自然科學領域綱要內容之問題與發展；其次，研擬十二年國民基本教育自然領域

之課程理念與目標；再者進一步規劃十二年國民基本教育自然領域課程組織方式與內容

要項，以作為研發十二年國民基本教育自然領域課程綱要之建議。本研究採取文件分析、

焦點團體座談與深度訪談等研究方法。本研究之成果與結論主要可分為四部分。首先本

研究提出自然科學領域課程綱要之基本理念與課程目標，以提供領域綱要研擬之參考；

其次，本研究針對核心素養融入自然領域之學科進行研擬與開發；再者，本研究提出幾

個重要的課程研擬之原則，包括自然科學領域內各學科縱向的連貫與橫向的統整，以及

科學課程內容組織架構建議應分為科學探究、科學概念與科學態度等三部份等。最後本

研究針對師資培育、教材教法、課程評量等配套措施提出相關建議。

關鍵詞：十二年國民基本教育、自然科學領域、課程綱要

II

Abstract

Under the implementation of Twelve-Year Compulsory Education, this research project aims to

investigate the challenges of the present science curriculum and further propose the practical

suggestion for the twelve-year compulsory science education in order to meet the needs of the

future citizens. This study collects the data through the following methods including in-depth

interview, focus group interview, questionnaire survey, and documentary analysis. The four majors

findings and results of this study are as follows. (1) This study proposes the philosophy of science

curriculum for Twelve-Year Compulsory Education. (2). This study also investigates how science

literacy can integrate into the curriculum of science. (3). This study suggests that science literacy for

Twelve-Year Compulsory Education should include three critical dimensions: inquiry-based,

science attitude, and knowledge of science. Some other important suggestions for the implement

Twelve-Year Compulsory Education are also proposed.

Keywords：Twelve-Year Compulsory Education, Curriculum of science

第一章 緒論

一、研究背景

在十二年國民基本教育課程架構下，目前即將完成十二年國民基本教育課程建議書和課

程體系指引，藉以引導課程總綱的擬定。以上述文件為基礎，輔以九年一貫自然領域以及普

通高中自然科(包括物理、化學、生物、地球科學)課程綱要與課程內容，預先啟動領域課綱

內容的籌畫，探索十二年國民基本教育之科學領域之課程理念與目標，以培養現代公民具備

所需具備之科學素養。

二、研究目的

（一）分析現行九年一貫以及普通高中自然科(包括物理、化學、生物、地球科學)之課程問

題與發展趨勢。

（二) 提出十二年國民基本教育自然領域之課程理念與目標。

(三) 提出十二年國民基本教育自然領域之課程組織方式。

三、研究問題

(一) 現行自然科課程之內容是否有過量、重複，以及縱向與橫向連貫與統整的問題?

(二) 十二年國民基本教育自然領域之課程理念與目標為何？

(三) 十二年國民基本教育自然領域綱要之組織方式為何?

1

第二章 文獻探討

一、 檢視課程綱要之落實情形

「台灣學生學習成就評量資料庫」之功能之一即在針對九年一貫的課程能力指標進行分

析，提供我國在推動九年一貫的課程之參考；在自然與生活科技領域中，2006 年與 2007 年

之分析結果顯示，國小四年級、六年級，以及國中二年級的學生在證據推理上等高層次思考

的能力較為不足(曾建銘，2008，2009)。

國際學生評量計畫(The Programme for International Student Assessment，簡稱 PISA)，其中

科學素養內含四大面向的評量架構，包括情境(context)、能力(competencies)、知識(knowledge)、

態度(attitude)。在科學能力(competencies)之面向中，包括辨認科學議題、解釋科學現象、科

學舉證三部份，也反應了現代社會工作對人力素質的要求，亦是學生面對未來的生活需要的

科學潛能。三個面向是科學整體探究知能的一體三面，彼此環繞相互關聯。台灣以往課程偏

重「科學解釋」，評測結果亦指出，我國 15歲學生(即國三或高一學生)的表現排名屬於前段，

但更值得關注的是科學興趣與自信心卻排名於後端。

九年一貫自然與生活領域之課程綱要，已明訂科學一科之課程目標旨在培養學習者探索

的興趣與熱忱，並且能夠學習到科學與技術的探究方法與基本知能(教育部，2008）。因此，

現行一至十二年級之基本學習內容中，是否在促進科學探究等高層次思考之課程內容較為缺

乏，是需要進一步檢視的；同時，與學習內容相對應之教科書內容與教學活動能否引發學習

者之動機與興趣，亦需要深入研究。

此外，教科書與教室現場在落實科學探究、科學解釋、學習興趣等面向，有其待改進之

處，例如：自然與生活科技領域教科書的內容與課程綱要的連接性，即不同版本的教科書對

於能力指標或課綱的詮釋不同，能力指標的描述模糊也不容易被轉化或者進行引用(許民陽，

林麗詩，2004)，同時自然科教科書之教學內容多以講述為主，缺乏其他面向的教學活動等(林

慶隆、陳淑娟、張復萌、劉淑津 ，2003)。綜上所述，透過檢視九年一貫自然領域之課程綱

要，以作為規畫十二年國民基本教育自然領域課程綱要之基礎。

2

二、 檢視九年一貫自然科學領域課程綱要

現行九年一貫課程自然與生活領域之修於 2008 年開始實施，仍有部份之議題待修訂，

例如，光合作用之學習內容在國小階段並未納入，而是納入在國中階段進行教學(莊淑芬，

2011)；科學史的內容也過於簡略，無法達成課程綱要之目標(呂紹海、巫俊明，2008)；重大

議題的融入以及鄉土教材的融入較顯不足等，同時也應重新檢視並對照現行基本內容與實際

生活中所需要的科學實用技能之關係(張靖卿，2005)，這些都是亟待十二年國民基本教育之

課程發展下進行修訂。

其次，現行世界各國在自然科學教育的內容架構，多以科學探究為主要精神，同時強調

實驗與調查研究。然而，現行課程內容所搭配的實驗教材之內容深度不足，多偏向食譜式的

教材內容，缺乏一個能夠提供學生探究活動的實驗教材。

再者，非制式科學教育活動與科學傳播之內容相當缺乏。例如科學展覽、科學戶外教學

等非正式的科學學習，以及科學媒體傳播對個人的科學學習中扮演重要的角色(黃達三，2002)，

但同時非制式的教學活動亦是我國教師最不熟悉的教學範疇。因此，基本學習內容如何與社

區資源或展覽場館等相互搭配，並如何將此課程目標與內容納入現行的十二年基本學習內容

中是值得進一步探討。

三、檢視普通高中自然科之課程連貫與統整

新修訂普通高級中學課程綱要(以下簡稱99課綱)(教育部，2009)，進一步強化通識素養，

向上連接大學課程向下連貫九年一貫課程，以及學科間的橫向統整也更加完善(李坤崇，2010)；

然而，是否因為採取螺旋式課程教學，仍有高中自然科內容與大學課程內容有相互重疊或者

課程重複之處，例如，有研究指出高中物理教科書與大學普通物理的相似度很高(邱韻如，

2010)。此外，現行高中 99課綱中相較於 95課綱中是否是比較困難(夏蕙蘭，2010)，抑或現

行高中自然科課程內容的難度、概念的深度與廣度應如何制訂，也都值得更進一步探討。

為因應十二年國民基本教育的實施，教育部於 101 年 10 月開始針對普通高中數學與自然

科(包括物理、化學、生物、地球科學)課程綱要進行微調，預計於 103 學年度開始實施。本

3

次自然領域課程綱要微調即針對各學科的橫向與縱向的連貫進行檢討與修訂，因此在此次課

綱微調的基礎之下，亦可提供未來十二年國民基本教育自然領域課程綱要制定上的參考。

四、未來公民之科學素養

科技與資訊產業快速發展，其所帶來的正、負面影響，包括：基改產物、能源型態、生

態平衡、綠能經濟、環境危機、土地倫理、社會資源分配…等。科學科技的發展無法獨立於

社會，難以置身事外的全球化趨勢，下一代的孩子該如何理解、應對與抉擇? 台灣社會人口

結構與勞動市場變遷、知識經濟轉型、創新經濟、文創產業概念的興起，引發勞動市場人力

與職能需求改變，創造力、跨文化的溝通能力、學習力，以及解決問題能力等，這些都是公

民與勞動者所需具備的核心能力。十二年國民基本教育自然領域之課程，所需關注的議題如

下:

1. 在全球化趨勢以及台灣社會型態的變遷下，科學教育的宗旨是什麼？本領域課程之核心

目標為何？如果科學教育可以是塑造社會科學文化環境的方式，科學既是職能專業的學

習內容，也是一種符號語言，作為表徵和溝通的工具。意旨科學不只是學術性活動內容，

更是一種生活行事的方式。如何讓未來台灣公民可以生活得很科學，所需具備的科學素

養應包括哪些？

2. 統整、創新與解決問題能力是勞動市場的核心能力，科學、科技、工程能夠整合連貫嗎？

課程的分合如何安排？物質科學、生命科學、應用科學三個大區塊的劃分可行嗎？

3. 以目前科學學習問題，學生普遍記得零碎片段的知識內容，缺乏深入理解和探究，科學

的學習動機和興趣低落。孩子是天生的探究者，如何保有孩子好奇探索的天性，提升孩

子科學學習興趣與品質？

4. 後期中等學制已屬分流，適性揚才、多元進路的理念，反應在後中科學課程的組織方式

為何，如何兼顧科學、科技與工程的應用實踐，以及學術研究取向的多元需求？架構組

織本領域基本內容，如何納入共同核心課程、彈性選修課程、大學先修課程(AP)之設計

理念。

5. 國中課程如何連接後中分流課程的設計，偏重單一學科概念的學習方式，加上評量方式

4

單一化，窄化學生的學習方式和視野，也降低國中生學習興趣。如何架構科學核心概念

的階段性發展？如何兼顧後中分流課程之多元需求，以及讓科學成為一種生活方式的學

習。

5

第三章 研究方法

為回答上述研究問題，本研究主要採取文件與文獻分析、問卷調查、焦點團體座談等研

究方法。

一、文獻文件資料蒐集與分析

文件與文獻分析之目的，旨在針對比較世界各國之課程綱要與基本學習內容，以

提供基本學習內容訂定的參考。其次，分析國外跨國資料庫之調查結果，例如 PISA

與 TIMSS，以了解我國與不同國家學生在自然科學習表現上的差異，以及相對應的課

程建議；此外，國內的資料庫例如「台灣學生學習成就評量資料庫」是分析現行課程綱要

與基本學習內容的重要資料來源，藉此提供制訂基本學習內容的參考。蒐集歐、美、日

國家之科學課程相關資料，暫定美國、日本、芬蘭、紐西蘭、香港等國，輔以教育部

委託之課程發展基礎研究報告。資料蒐集分析方向聚焦科學課程內容架構，例如理念、

目標、各學習階段學科歸類組織方式與時數。各國課程資料將由研究團隊整理作為焦

點團體對話的參酌資料，並不進行課程比較。

二、教師問卷調查

藉由問卷調查，了解教學現場課程實施問題；問卷主要議題包括學習階段連貫銜

接情況、教學時數不足之單元或內容，以及教學困難之單元或主題。調查對象為各縣

市國中、小自然與生活科技領域輔導團員。高中問卷部份將沿用高中課綱微調計畫以

及各學科中心之調查資料。

三、焦點團體座談

焦點團體座談之資料收集方法之目的在收集各領域專家之意見，包括學科專家、

課程專家等，以及現場國中小、高中教師等實務工作者之建議。為平衡學科概念發展

和跨科概念連結的學習，以三階段方式對話。

1. 跨科對話探討十二年國民基本教育科學課程理念和目標。對話的資料；上述

之文獻與文件資料、十二年國民基本教育課程發展建議書、課程體系指引。

6

參酌國際科學教育課程發展趨勢。例如，PISA 國際評量計畫（The Programme

for International Student Assessment），對於科學能力(competencies)之界定。

2. 以上述之科學課程和理念做為引導，採學科(物理、化學、數、地科)分組方

式，萃取各科核心概念。

3. 以核心概念為基礎，同時參酌九年一貫課程「自然與生活科技」學習領域之

教材內容要項，以及高中課綱微調的內容，進行跨科對話，建構統整概念和

議題。

7

第四章 結論與建議

第一節 十二年國民基本教育自然科學領域之理念與目標

一、基本理念

科學源於人類對周圍世界的好奇，觀察自然研究各種現象變化的道理而生；同時對其巧

妙運用，以解決問題、適應環境與改善生活，在文明演進過程中持續累積而成文化重要內涵。

現代，我們生活在一個周圍充斥著科技產品與資訊紛至沓來，資源開發、環境生態問題層出

不窮的時代，更需要具備科學素養的國民，能瞭解科學的貢獻與限制、善用科學知識與方法，

以理性積極的態度、創新的思維看待日常生活中科學相關事件，據以做出評論判斷與行動。

同時，我們也需要培養未來的科學人才為人類文明與社會經濟發展奠下堅實的基礎。

科學學習的方法，當從激發學習者對科學的好奇心與主動學習意願為起點，引導其從既

有經驗出發，進行主動探索、實驗操作與多元學習，以掌握科學核心知識與探究實驗技能並具

備科學論證溝通能力。

科學學習的內容，必須考量當今科學知識爆炸式的成長，科學、科技與其他學科領域相

互滲透融合的事實，在課程教材組織與選擇上要重視縱向的連貫與橫向的連結，根據各階段

學習者特質，選擇學科重要核心概念，透過大概念、社會性科學議題等組織連結，讓學生經

由探究、專題製作等多元途徑獲得深度的學習，培養國民科學素養。

二、課程目標

十二年國民基本教育自然科學領域課程在前述基本理念引導下，訂定如下課程目標，以

協助學生學習與發展：

（一） 啟發科學探索的熱忱與潛能：啟發對自然科學的好奇心與想像力，發揮理性思

維，開展生命潛能。

（二） 建構基本科學知能：具備基本科學知識與探索能力，並能用之於實際生活中有

效溝通、參與公民社會做決定與解決問題。

8

（三） 奠定持續學習科學與運用科技的基礎：養成對科學正向的態度、學習的信心與

技巧，為適應科技時代之生活與未來生涯發展奠定良好基礎。

（四） 守護自然關懷社會之價值觀與行動力：深化愛護自然、珍愛生命、惜取資源的

關懷心與行動力；願意致力於讓理性社會與美好自然生態永續生生不息的理

想。

9

第二節 十二年國民基本教育自然科學領域之課程綱要

研訂原則與建議

依據國民中小學九年一貫課程自然與生活科技領域之實施現況以及高中自然領域之課程

綱要實施之現況，同時本計畫針對十二年國民基本教育自然科學領域提出課程綱要研訂原則

與建議如下。

一、科學課程整體規劃：十二年國民基本教育科學領域之課程綱要應做整體之規劃，包括自

然科學領域內各學科縱向的連貫與橫向的統整。

（一）縱向的連貫：各階段各有其學習任務與特質，檢視現況無論在科學教育目標、課

程內容等都有再加以重新調整之必要，應力求減少不必要內容重複，而又能順利

為銜接下階段學習做好準備，以符應培養國民科學素養之教育目標。

（二）橫向的統整：科學學習領域涵蓋物理、化學、生物與地球科學等基本學科領域，

首先，必須先讓各領域間學習內容能相互聯繫統整。其次，必須關注科學與科技

及其他相關學習領域間之統整問題。

二、科學課程內容組織架構：內容組織架構建議區分：科學探究、科學概念與科學態度等三

部份。

國民中小學九年一貫自然與生活科技領域課程綱要中，八大主題軸即為(1)科學過程技能、

(2)科學態度、(3)科學與技術認知、(4)思考智能、(5)科學本質、(6)科學應用、(7)科技的發展、

(8)設計與製作等八項。然而此八大科學素養內容項目過多，易造成課程教學設計時，目標對

應的困難。本研究提出以「科學探究與實作」、「科學概念」與「科學態度」等三項作為課程

內容架構之主軸。其中科學概念包含跨科概念和學科核心概念兩項。

（一）科學探究：以科學探究過程所需能力與相關連知識為內容。

（二）科學概念：以科學各基本學科領域（物理、化學、生物、地科）之核心概念及跨

10

學科概念為重點，並融入相關重要議題為內容

（三）科學態度：含科學態度、美感與行爲的部份。

三、學習內容減量：以培養國民具備科學素養為教育目標之新科學課程，應檢視現行課程內

容做適度減量，所謂減量並非是降低學生整體科學學習期望水準，而是針對各階段教育

目標及不同學習者性向與未來生涯發展需要，適性給予所必需之學習內容，減量具體作

法可以考量

（一）著重學科核心概念：重新檢視選擇科學各學科之重要核心概念納入課程綱要，並

考量其與建構基本科學素養之關連性，刪減不必要之內容。

（二）強化各學科內容的統整：科學各學科內容本來就有其重疊之處，除協調減少重複

的教材內容外，可考慮採取跨科概念、大概念或社會性科學議題等來組織統整學

習內容，減少科際之間的過度劃分與內容重複。

（三）調整各階段學習內容：目前各學科領域在各階段間之學習內容份量還有需要調整

的空間，例如：在國中階段涵蓋的科學概念內容相對比較多，部份內容對於缺乏

科學性向的學生比較困難，可適當的調整分布其學習內容，如將部份國中教材向

下放置於國小階段，部份則向上調整至高中階段，將可舒解國中階段內容過多，

上課趕進度的問題。

四、兼顧基本科學素養與科技人才培育：十二年國民基本教育從國民義務教育階段的國小、

國中，到後中學階段學生的學習差異與性向益趨分化明顯，課程內容宜兼顧基本科學素

養之養成與國家科技人才的培育奠基。建議從1至 10 年級之科學課程以奠定國民基本科

學素養為主，第 11-12 年級，對具科學性向者，宜提供其銜接大學科學（技）教育所必

須的基礎課程內容，可採取選修方式實施。

五、學習差異化；十二年國民基本教育強調「適性揚才」，對於各階段之特殊學生（指正常教

育內容、方式無法滿足其學習需要者），應該規劃設計適當之科學課程或學習方法，引導

11

其透過參與非制式科學學習、專題研究、科學實驗課程、大學先修課程等，以滿足其學

習之需要。

六、科學與科技領域分合：當代「科學」與「科技」間之關係日益密切相互交融，現行九年

一貫課程將兩者整合為「自然與生活科技」學習領域，也符合世界課程改革潮流之著眼，

新課綱或基於目前在國中階段實際施行上，發生生活科技課程或有被忽略的狀況，而在

此次新課綱擬訂時，將「科學」與「科技」分途，各有其目標、課程、時數等，然此一

變革可能發生以下問題：

（一）新修訂國小階段「科技」領域並無教學時數，現行九年一貫「自然與生活科技」

課程當中屬於「生活科技」部份，將如何納入和領域實施？

（二）對「科技」之定義與內容，兩組之間似乎尚無明確資訊與充分的溝通。

（三）高中增設「科技」領域，相對地「科學領域」之教學時數將減少，可能產生科學

師資過剩或科技師資不足的現象。

為解決以上問題，提出以下建議：

（一）未來在課程綱要正式擬定階段，宜強化「科學」與「科技」兩組委員在領域課

程目標與內容之對話協商。

（二）對於「科技」的內容，建議將「新興科技」，例如：材料科技、資訊科技、能源

科技…等，適度納入課程的內容，強化與科學課程之間連結。

（三）建議總綱小組重新考量是否將「科學」與「科技」兩者仍納為同一學習領域，

而在國中以上則劃分學科給科技課程固定教學時數。

12

第三節 核心素養融入自然領域學科之初擬

本研究針對核心素養之基本架構(即三面九項)，如何融入自然領域之學科中進行擬定，

以提供後續自然科學領域綱要研擬之參考。自然科學領域中地球科學所擬定之高中階段之核

心素養，參見表一(P.14)。生物科所擬定之核心素養，詳見表二(P.16)。

表一、地球科學之後期中等(普通高中)核心素養項目初擬

三 面 向

核心素養 後中階段/自然領域

核心素養項目

A

自主

行動

A1.

身心健康

與

自我精進

具備良好的身心健

康、管理知能與行

為習慣，同時透過

選擇、分析與運用

新知，有效規劃生

涯發展，不斷加以

自我精進。

自/地科-U-A1 了解地球科學相關職業及所需具備之能

力，以便規劃生涯發展，並積極培養個人能力。

A2.

系統思考

與

問題解決

具備系統思考、推

理批判、發展理

解、思辨分析、溝

通參與、構思與反

省，以有效管理及

解決問題。

自/地科-U-A2 了解地球是一個平衡且互動的系統，透

過野外的實際觀察、數據的統整分析、模型的建立，以

解釋地球系統的運作，並有效運用資源、維護自然平

衡、降低災害損失，維持整體人類的永續發展。

A3.

規劃執行

與

創新應變

具備規劃及執行計

畫的能力，並發展

多元專業知能與提

升生活經驗，發揮

創新精神，以因應

社會變遷。

自/地科-U-A2 透過地球科學的學習，建立對地球系統

的認識，培養相關科學能力，進而貢獻科學發展與科技

創新，面對和適應地球環境的變動。

B

溝通

互動

B1.

符號運用

與

溝通表達

具備理解及使用語

言、文字、數理、

肢體及藝術…等各

種符號進行表達、

溝通及互動，並應

用在日常生活及工

作上。

自/地科-U-B1 熟悉地球科學相關用語和符號，以了解

日常生活天氣預報、防災資訊、科學訊息，改善自我生

活和提升安全，並能參與社會對話和溝通，建立具有科

學素養的社會共識。

B2.

科技資訊

與

媒體素養

具備善用科技、資

訊與各類媒體之能

力，培養媒體識

讀，並能分析、思

辨、批判人與科

技、資訊之關係。

自/地科-U-B2 運用各種數位工具和傳播媒體收集、整

理、分析各種地球科學資料與議題，透過審慎評價與思

辨，能針對各項地球科學相關之社會議題提出論述與判

斷。

13

B3.

藝術涵養

與

生活美學

具備藝術感知、創

作與鑑賞能力，體

會藝術文化之美，

進而將美學展現在

生活層面。

自/地科-U-B3 透過地球科學學習，體驗山川大地、風

雲雨露、河海大洋、日月星辰之美，進而親近自然愛護

自然。

C

社會

參與

C1.

道德實踐

與

公民責任

具備道德實踐的知

能與態度，從人己

到群我、個人到公

民循序漸進，形塑

個人社會責任感、

權利及對社會議題

的主動關注與民主

參與，體現尊重法

治社會並關懷自然

生態與人類永續發

展之實踐。

自/地科-U-C1 了解人類活動已不可避免地影響陸地、

海洋和大氣，體認維護地球環境是地球公民的責任，透

過個人實踐、建立社會共識和發展國家政策，促進人類

永續發展。

C2.

人際關係

與

團隊合作

具備友善的人際情

懷及與人溝通協

調、包容異己、社

會參與及服務等團

隊合作素養，進而

與他人建立良好互

動關係。

自/地科-U-C2 了解地球科學探究和自然環境保護經常

透過團隊合作達成。

C3.

多元文化

與

國際理解

積極關心全球議題

及國際情勢，並能

順應時代脈動與社

會需要，發展個體

的國際理解、多元

文化價值觀與世界

和平的胸懷。

自/地科-U-C3 透過關心全球環境議題，了解各地環境

具有差異性與互動性，並因此發展出多元文化。

14

表二、生物科之核心素養項目初擬

三面向 核心素養 國小低年級 國小中年級 國小高年級 國中階段 高中階段

A

自主

行動

A1.

身心素養

與

自我精進

- - - 認識並珍惜自

己的身體

瞭解自己身體

的功能與運作

A2.

系統思考

與

解決問題

- 認識生命的特

質與奧秘

尋找生命的特

質與奧秘

瞭解生命的特

質與奧秘

探索生命的特

質與奧秘

A3.

規劃執行

與

創新應變

- - - - 探討跨領域科

學

B

溝通

互動

B1.

符號運用

與

溝通表達

- - 表達對生命現

象的體認 討論生命現象

比較生命現象

的異同

B2.

科技資訊

與

媒體素養

- - - 尋找並觀賞相

關資訊

辯證資訊的正

確性

B3.

藝術涵養

與

生活美感

- - - - 探討科學生活

化

C

社會

參與

C1.

道德實踐

與

公民意識

愛護生命 關懷生命：認

識常見動植物

與周遭環境

比較生物的異

同

學習生物分類 親緣關係鑑定

C2.

人際關係

與

團隊合作

瞭解同學的喜

怒哀樂

分享相關觀賞

或閱讀內容

團隊科學報告 參與科學實驗 參加科學展覽

C3.

多元文化

與

國際理解

- - - 探討生物的多

元利用

學習生物的多

元利用

15

第四節 十二年國民基本教育自然領域-各學科課程綱要之研擬建議

一、物理科課程綱要之研擬原則與建議

(一)、十二年國民基本教育將國中與高中的界限打破，因此國、高中科學教育的物理部份不

再如過去分開處理，而將合併考量，尤其是國二、國三、高一的物理課程將視為一連

貫課程來規劃。在過去，國二，國三的物理課程自成壹單元，而高一物理內容則有百

分之七、八十以上的內容與國中內容重複，使得國、高中教學產生困擾，這種情況可

以藉著這一次課程調整的機會加以改善。例如：運動學與力學不必(過度)重複、速度

為一向量的概念可於國三或高一介紹等。

(二)、由於物理是相當成熟的學問，物理學家已經掌握了許多非常可靠的原理，因此，目前

台灣的高中、國中兩輪的物理教育，大體言之，都是從基本原理出發(即由上而下 top

down)，訓練學生能夠正確、迅速地應用這些(力學、電磁學)原理，效率高是這種教

育的優點。但是正由於這樣的教育每次都是從原理出發，而學習時間有限，所以都學

不到有趣的現象(每次從圓心出發，走不到邊，就停了下來)，例如搖晃的電荷會發出

電磁波、擴散現象、不可逆過程、散射、天空是藍的等等，目前都被認為是高級、過

於艱深的題材，國、高中生都沒在物理課中碰過(但卻可能在生物、化學、地科課中碰

見)。

這種安排的後果是除了少數數理能力較強的學生之外，一般學生對於物理不會產

生興趣，因為物理課對他們而言，就只不過是如何使用正確的公式把答案算出來罷了。

而這些公式與答案和身邊有意思的自然現象沒有太大關係。

所以如果我們將國二、三與高一定位為通識教育，那麼我們就應該翻轉由上而下

的教育進路，改為由下而上，由現象到原理的進路。雖然top down與bottom up的區隔

不是黑白分明的事，現象與原理也不是可以一刀兩段的東西，但是以「現象為主，原

理為從」的原則應該可以讓我們安排出足以讓大多數學生欣賞物理之美的教材。

至於高二以上的選修物理課程可視為(科學)專業訓練的一環，故可回歸到「從基

本原理出發(即top down)」(即大一普物的簡化版)的老路，雖然其內容與形式還是可

16

以適當調整。

(三)、關於國二、國三與高一的物理課程內容，有以下幾點具體建議：

1.強調啓發，即透過體驗、探索實際現象(例如光)來接觸物理知識。

2.強調歷史的面向，即人類探索科學的歷程(故事)，並強調科學問題之產生的背景與發

展。

3.認識「宇宙是有規律可循的」。可由最著名的例子，即天體運動的規律切入。介紹從

托勒密至克卜勒、伽利略與牛頓的歷史，讓學生了解人類發現宇宙規律的過程。

4.加強對熱力學的介紹，可介紹如擴散、熱力學第二定律等概念，注意與化學課及生物

課的配合。

5.定性地介紹完整的電磁現象，例如電磁輻射(發射與吸收)、散射現象等常 見自然現

象的說明或解釋。

6.在介紹量子概念之後，可適度說明近代科技與量子物理的密切關係。

(四)、高二與高三選修物理應注意如何銜接大一普通物理課程。(十二年國民基本教育自然領

域物理科初擬之課程內容綱要，如附件一)

17

二、化學科課程綱要之研擬原則與建議

(一)、 化學科核心概念之研擬

人天生就對環境感到好奇，想窺探這個世界的一切變化，於是經由觀察自然變化、研究

各種現象的道理，歸納而產生科學。

從上述理念為出發點，藉由生活化的教材內容引領，搭配合宜的實驗活動或模型操作來

建立化學科教育之基本核心概念，同時配合跨領域之教材統整，使學生對自然現象能有多面

向的綜合性瞭解並能應用於日常生活裡。

透過對化學原理、現象探索與學習的歷程使學生獲得訊息處理與問題解決的能力，建立

科學思考的基本方法與態度，並培養環境保護及永續發展的理念，成為一位具有科學素養之

國民。(十二年國民基本教育自然領域化學科初擬之課程內容綱要，如附件二)

(二)、縱向連貫

1. 全面檢視 1-12 年級之課程，避免重複，以達減量之結果。

2. 1-10 年級應以日常生活有關之經驗為基礎，避免過度探討學理。

3. 計量化學（包含原子量、分子量、莫耳數及體積莫耳濃度等內容），如何在國中及高中

課程銜接，是 12 年國教課綱要考慮的方向。國中保留 pH 之觀念，但直接以試紙及

pH 計觀察結果，不涉及計算及其與氫離子濃度之算式關係。

4. 實驗內容寫入課綱，使教學現場重視實驗教學。

5. 在中學教授「亂度」的概念，但不提熱力學的名詞。

(三)、橫向連貫

需與其他各科共同討論之主題：

1. 能源的應用

2. 基礎科學在工程方面的應用

3. 大氣重要成分－與地球科學科協調

4. 氣體體積、溫度、壓力的關係－與物理科協調

5. 催化劑與酶－與生物科協調

18

6. 環境科學（含汙染）

三、生物科課程綱要之研擬原則與建議

台灣的自然科課程受到美國六十年代課程改革的影響，強調學科概念的完整性以作為培

育科學家或科學從業人員為目標。加上我國教育傳統，小學階段自然科合科並採用過程模式

(Science As Process Approach, SAPA)重視動手做較少科學概念內容；國中階段以概念內容為

主，且採物理、化學、生物與地球科學分科、分年級的教學，在國中七年級教授生物、八九

年級教授理化、九年級教授地球科學；高中承續國中的傳統採用分科教學，並在十年級後逐

漸試探分流選修。

九年一貫與九九高中課綱以後的自然科教育，逐漸將偏重培育科學家或科學從業人員的

菁英教育觀念，調整為朝向培育全民科學素養為主的普羅教育。而近年來的國際數理學習比

較結果(如PISA)，少子化與經濟轉型，促使社會與教育界重新審視自然科教育的目標與內涵。

十二年國教在社會期盼中推展，承續我國教育的傳統與反省，自然科教育有五個主要問題需

要面對，首先、自然科教育的目標與內涵須進一步的調整；第二、小學與國中課程內容的銜

接；第三、國中自然科分科分年級教學造成的困擾；第四、中學自然科應加重視情境與實驗

課程；第五、螺旋式課程的省思。這些現況與問題分述如下。

我國國中以上的自然科教育目標雖然逐漸調整為培育全民的科學素養，但是由於考試制

度以及社會固有價值觀的影響，教學內涵仍然偏重以科學概念為主，導致學生仍多採用被動

式學習。因此多數對科學學習的態度普遍低落，甚至提早放棄，而學習結果也因偏重記憶以

應付客觀式考試，而在高階能力的表現則較為不顯著。過去這樣的教育雖然能夠培育優秀的

科學從業人員以開創台灣的經濟奇蹟，但在產業調整的過程中所需要的創意與跨領域能力培

育卻需要主動式的學習，讓學生有機會在生活化情境應用與展現科學概念。十二年國民基本

教育在教育目標、教材的內容、教學方法與評量方式，均需要全面性的反省與調整。

現行的國小自然科課程採用過程模式重視動手做，而國中以上自然科課程採用概念模式

重視概念學習，產生了小學與國中的銜接問題。九年一貫教育雖然注意到此問題，但是因為

課綱的發展仍然以小學與國中分開處理，導致這個問題仍然存在。過程模式本是國際上小學

19

教育的主流，但是教科用書字數偏少，到了國中教科用書重視科學概念且字數增多數倍到數

十倍，造成學生學習銜接的問題。十二年國民基本教育的小學五六年級的自然科課程內涵應

該逐漸從過程模式調整到概念模式，適度增加科學概念比重與教科書的字數，以順利銜接中

小學教育。

自然科學概念經常是一體多面的呈現在不同學科，有時需要彼此呼應互為基礎，傳統的

分科分年級教學讓物理、化學、生物與地球科學的科學概念無法整合與循序漸漸發展，甚至

與數學概念的發展無法配合。例如理化教學內容有部分是自然科學的共同基礎，但是因為放

在八年級教授讓學生無法及時理解自然科學本身統整的基礎；生物科放在七年級教授，但很

多現代生物學的發展需要理化甚至地球科學的基礎知識，否則學生無法學習；地球科學有部

分的內容需要生物學或是理化作為基礎或情境，但是因為分開教學，可能導致學習無法統整。

十二年國民基本教育的自然科教育需要在國中階段調整授課順序與課程內涵。

國中以上自然科教育因受概念模式與升學影響，過於重視抽離情境的零碎知識內容，也

導致對實驗教學的忽視，這從我國歷年參與國際奧林匹亞競賽學生的表現可以看出，通常我

國的選手優於紙筆測驗題而較拙於操作題。抽象式的概念內容將科學抽離實際情境，經常導

致學生感覺枯燥而減弱興趣，甚至未能在生活情境使用而沒有價值感。十二年國教國中以上

的自然科教育，應該增加情境式內容與實驗課，以增進學生興趣與探索的能力。

現行自然科課程內容採用螺旋式編排，這雖可滿足概念由淺入深的完整性與學習的的精熟，

但也導致學習內容的重複，除了壓縮教學時間與彈性，更讓學生學習失去新鮮感與熱情。十

二年國民基本教育的自然科課程內容，應該在國小、國中與高中三個階段，重新規劃內容呈

現的順序，以使教學能循序漸進，學習也能按部就班。(十二年國民基本教育自然領域生物科

初擬之課程內容綱要，如附件三)

20

四、地球科學科課程綱要之研擬原則與建議

(一)、前言

配合十二年國民基本教育的實施，高中課程需轉型成國民教育，課程的設計需要隨之調

整，1-10 年級為國民教育所設計，11-12 年級為分流後的課程設計，以利銜接大學教育。過

去國小、國中和高中的課程是由不同的課程綱要委員會所規劃，常缺乏縱向的連貫，此次的

研究計畫將各主要概念作縱向連貫的調整，以利於學生在不同學習階段能順暢概念發展。概

念發展的設計需考慮學生認知發展的過程是由具體操作至抽象思考，1-6 年級以具體可觀察

內容為主，9年級可加入抽象思考與簡單科學模型的概念；由於過去地球科學課程的設計，

國中階段主要在國三(9 年級)實施。希望未來地球科學課程中，亦在 9年級開始實施抽象思考

與科學模型概念的教授；高中階段則著重地球公民所需之科學素養，並透過科學探究過程培

養問題解決的能力。

(二)、課綱內容建議

在進行新課綱內容研議之前，本小組決定先行比較美國 NGSS (Next Generation Science

Standards)新科學課程標準中地球與太空科學(Earth and Space Science)的內容。初步發現，

NGSS 內容的概念較我國現行之地球科學課綱概念為少，但概念內容較詳細且較為深入(附件

四十二年國民基本教育自然領域地球科學科初擬之課程內容綱要)；這樣的趨勢和問卷(附件

五球科學科教師調查問卷)調查高中地科老師，所得到的概念需求理念大致相近。我國 12 年

國教課綱研修原則強調以學習者為主體的理念，包含「自主行動」、「溝通互動」及「社會參

與」三大面向的全人發展；經分析與比較美國 NGSS 新科學課程標準後，建議學生所需要學

習的地球科學概念經統整後，可分為三個主要概念與相關內容：

1. 地球在宇宙中的位置(ESS1)：建議整體課網內容的設計，由地球在宇宙中的位置開始，來

幫助學生了解什麼是宇宙，與地球在宇宙中的位置。學生經過學習宇宙、太陽系及地球形

成的理論和作用，來瞭解我們的世界是如何形成的，如何作用的，且如何演化的。相關內

容如下：

(1) 宇宙與星體

(2) 地球和太陽系

(3) 地球行星的歷史

(4) 地球所處的宇宙環境

2.地球系統(ESS2)：這一個主題連結地球在宇宙中的位置，主要探討我們生活的

21

地球是如何不斷變動和改變。其內容以地球的物質和系統開始，探討板塊和大

型系統的互動，並論及水在地表的作用，以及對天氣與氣候的影響。相關內容

如下：

(1) 地球的組成與系統

(2) 板塊構造與大尺度系統交互作用

(3) 地表水的作用

(4) 天氣與氣候

3. 地球與人類活動(ESS3)：最後來討論人類的活動和地球作用是如何的脣齒相

依，並互為因果。希望學生能了解人類活動和地球系統間微妙的互動關係，

人類的活動更會加劇自然災害，且人類的生存對自然資源和環境有極大之依

存性。相關內容如下：

(1) 天然資源

(2) 天然災害

(3) 人類對地球系統的衝擊

(4) 全球氣候變遷

(三)、建議

建議學生需要學習的概念，可以參考 NGSS 內容，在小學階段，以基本生活知識和具體、

可觀察之現象為主；在國中階段，仍以基本知識為主，加入一部份之探究內容；在高中階段，

則強調地球系統觀念，且多一點探究活動，並希望學生能應用地科知識來處理一些生活上的

議題。參考物理、化學和生物等科之課綱初擬建議，發現地球科學和其他三個自然學科在諸

多方面有共通之處，學科內容部分如組成地球的物質、大氣和水的成分、自然之美、能源與

環境及地球和太空等。科學本質部分如分類與型態、尺度與比例、因果關係、系統與模型、

物質與能量、永續與改變等等，由這些內容和學科本質看來，有必要慎重考慮，將這些內容

統整，在高中或高職階段，提出一整合之「自然科學概論」課程。

地球科學目前之課綱，大體上而言，在考試選才之引導下，概念過多但深入探討不夠；

日後，在十二年國民基本教育的理念下，課綱設計應包含知識、技能、情意三大教學目標，

統整地球系統科學的理念，儘量減少不必要之概念，且給予學生多一些深入探究的機會。且

目前國小和國中階段，海洋相關之知識，以四面環海的台灣而言，相對上是比較少的。在日

後課綱的設計上，亦有必要來加強。(十二年國民基本教育自然領域地球科學科初擬之課程內

容綱要，如附件四)

22

第五節 十二年國民基本教育自然科學領域之課程實施原則之建議

要達成科學教育所預期的目標，有賴於系統性的檢核科學教育實施之諸多關連因素，並

正視現有存在問題，進行有效的改善推進方得以實現。十二年國民基本教育自然科學領域課

程之落實需要建構相關配套措施，在教材編選、評量原則、師資培育、教學資源等之初步建

議與規劃如下。

一、多元評量方式之開發

長期以來我國社會與家長關注的焦點仍多停留在升學考試之面向，而影響到學校教學與

學生學習，如何配合改進科學評量技術與方法，仍應持續給予關注。從教師的課堂評量到入

學考試之題型例如國中會考或高中學力測驗，應持續重視多元評量的概念，例如檔案評量、

實作評量或高層次思考之題型等。並進一步在課程綱要之制訂時進一步落實多元評量，以回

應探究教學以及實作體驗等教學活動。

二、師資培育制度之建議

師資的素質是影響課程實施成效的關鍵因素，在中小學階段科學師資存在著：小學有相

當高比率的科學師資是由不具備科學背景與訓練之教師任課，因此在國民小學自然科學上，

應加速建立自然領域教師之認證制度，以保障教學品質。而國民中學階段是另外一種問題，

在於科學師資教學受到學校評量與校外考試形式的影響而無法展現其專業。鑑於十二年國民

基本教育推動在即，應及早推動在十二年國民基本教育自然領域之在職教師研習。

三、教材教法與教學資源

建議開放式課程導入自然科學領域之教學，並研擬適切的融入學科、年段或教材內容，

經由審慎規劃錄製單元教學之影片，提供學生在課前預習之材料，同時也可成為教師共同備

課與觀課之參考，進一步提升教學品質。再者，教師可減少教導或講述教材的時間，進一步

增加探究討論或實作的學習時間，因此建議建立翻轉式教學之模式，並進行翻轉式教學之教

學成教檢視，模式修正以及後續的推廣。

23

四、教科書編審之建議

目前教科書仍是中小學教室中重要的教學與學習材料，在國家開放教科書編輯後，基於

教科書價格管制、市場小、競爭劇烈等因素，已經出現若干發展隱憂，如何強化教科書的研

究並確保其品質，會影響到科學課程的實施成果。

五、課程綱要研擬制度之建議

（一）領域或學科間的協調與對話

各領域或學科間應進行溝通與對話，基於十二年國民基本教育課程綱要制定需具備前瞻

性，素養導向的課程，學科概念的學習將出現重複現象，以下的議題或情況需要透過跨領域

的對話，研析哪些是在領域課綱內容急須界定，哪些則保留給學校彈性實施。例如:新課程綱

要將科技領域獨立出來，其授課內容包含資訊科技和生活科技，以九年一貫課程之中、小學

為例，生活科技課程內容實偏向手工技藝。新興科技和自然科學之間是密不可分。例如：能

源科技(物理、化學、生物)、環境科技(地科、化學)、生物科技(生命科學)、材料科技(化學、

物理)。後中階段之新興科技內涵如何規劃，其內涵的接觸著實影響相關類組學生進入大學之

發展。1.科技領域課程從國中開始，國小階段之科技素養和科學領域之關係為何？2.自然科

學的地球科學學科和社會領域之地理學科。3.國小第一階段生活課程和自然科學、社會及藝

術等領域之銜接議題。4.語文領域閱讀素養和各領域之閱讀能力培養之關係為何？

（二）、實驗教學之落實與推動

動手做實驗，從探究過程中養成科學基本知能乃為科學教育重要的特質，目前學校基於

教師教學理念、經費設備欠缺、安全考量及考試評量技術等限制，實驗教學並不落實，宜從

多層面加以檢討改善。

24

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25

附件一、十二年國民基本教育自然領域-物理科初擬之課程內容綱要

高中欄位紅色字體與國中課程重疊；建議國中欄位黃色網底部分可給國小

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

自然界的

組成與特

性 ( 地 球

的環境)

地球和

太空

太陽

1a.察覺太陽東昇西落，使

一天分為白天和黑夜。

月亮

2a.察覺月亮東昇西落。

2b.觀察並知道月亮有盈

虧現象(月相變化)。

星象觀察

3a.知道太陽在不同季

節，其升起與落下的方位

也不同。

3b.察覺天空中有許多星

星，有明有暗。

3c.觀察並描述，不同季節

的夜晚會看到的不同星星

(或星座)。

恆星

3d.能辨認重要的恆星與

星座。

3e.知道太陽是一顆恆星。

地、日、月系統

4a.利用模型描述地、日、

月之間的相對運動，並解釋

月相變化、日食、月食的現

象。

太陽系與宇宙

知道重力作用影響太陽系中的每一個成

員。

認識太陽系。 知道有些行星和衛星

上也有地質與大氣活

動。

瞭解地球的獨特性，能孕育生命。

瞭解光年的意義。 知道宇宙中有無數的

星系，銀河系只是其

中之一，太陽是銀河

系裡的一顆恆星。

地球的自轉與公轉

4a.觀察地、日模型，瞭解

地球自轉會造成晝夜交替

與天體東昇西落的現象。

4b.觀察地、日模型，瞭解

四季與晝夜長短的變化是

因地球公轉和地軸傾斜所

造成。

4c.知道地球自轉一周為一

日，而地球公轉一周為一

年。

1. 星體觀測及哈伯定律。

1-1 簡介人類對星體的觀

測。

1-2 簡介宇宙中各種結構

（如：太陽系、星系、星

系團等）的尺度。

1-3 由測量遠方星體之光

譜與已知元素光譜之對比

（紅移現象），我們得到哈

伯定律。天文學家因此推

論星系間之距離與時俱

增。我們生活在一個正在

膨脹的宇宙中。

2.宇宙起源

2-1 簡介宇宙演化的歷史。

自然界的

組成與特

性(物質的

組成與特

性)

物質的

組成與

功用

物質可以分解與組合

3a.能透過活動知道物質是

由粒子所組成的，因此物質

可以分解成更小的粒子(不

必提原子的概念)。

物質各具特徵

1a.察覺物質各具不同特

徵(如顏色、形狀、軟硬、

物質是由粒子所組成

知道物質是由粒子所組成。

瞭解擴散現象是粒子由高濃度往低濃度運

動的現象。

瞭解物質變化的平衡現象是動態的。

1.生活中常見的物質，無

論是氣態、液態或是固態

都是由微小的原子所組成

的。

1-1 說明原子的大小。

1-2 從原子觀點解釋固

態、液態及氣態之間的

26

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

物質的

形態與

性質

氣味、粗細等)。

物質各具性質

2a.察覺物質各具性質(例

如不同物質雖然大小相

同，輕重卻不同；導熱性

不同；有的易溶於水有的

不易；有的硬脆有的可延

展)。

2b.利用物質性質或外表

特徵來區分物質。

2c. 觀察發現物質的形態

會因溫度的不同而改變。

探測物質的性質

3a.實驗發現物質性質各

自不同(例如有的易導電

有的不易；有的易導熱有

的不易；水溶液的酸鹼

性)。

3b.利用物質性質的不

同，藉實驗將不同物質分

離。

3c.實驗發現溫度高低不

同，物質的形態、性質會

改變(如水的凝固或氣

化，熱脹冷縮、溶解量、

擴散快慢)。

探討物質性質的改變

4a.探討物質的物理與化

學性質。

4b.探討物質性質改變的

現象，將這些改變分成物

理變化或化學變化，並設

法應用於日常生活中。

4c.探討影響物質形態或

性質的因素(例如溫度、壓

力等)。

知道物體的質量，可由其受地心引力的大

小來測量。

原子與分子

能用簡單模型或符號說明原子與分子二者

之間的關係。

能說明分子的組成，及原子與分子的不同

性質。

原子結構

認識原子結構(電子、質子、中子)。

瞭解元素與化合物。 經由實驗或模型瞭解

化學反應(例如分

解、結合、置換等)

是原子重新排列的概

念。

差異。

1-3 說明我們現在已經有

技術可以直接觀察到原

子、甚至「移動」原子。

簡單說明由於我們對於原

子與分子的理解加深、以

及技術的進步，使得奈米

科技有很大的發展空間。

2.原子與原子核的組成

2-1 說明原子內部有帶

正電的原子核，原子核

外有電子環繞。

2-2 說明原子核的大小。

2-3 說明原子核內有質子

與中子，質子帶正電，中

子不帶電。簡單說明質

子、中子是由夸克所組成

的。

自然界的

作 用 ( 改

變 與 平

衡)

溫度與

熱量

熱源

1a.知道「熱」的來源很

多，太陽、燃燒、摩擦等，

均可產生熱，並會使用溫

度計。

溫度與熱量的關係

4a.探討溫度變化或物質形

態改變與熱量的關係，

並定義熱量單位。

熱的傳播

27

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

熱會傳播，溫度會變化

2a.知道可用很多方法去

比較冷熱的程度，及察覺

熱會由高溫處傳到低溫

處。

溫度與物質性質的改變

2b.察覺溫度高低，造成水

的三態變化。

熱傳播與溫度改變

3a.知道熱可由傳導、對

流、輻射等方式傳播，並

利用此傳播性質於日常生

活中(例如保溫、散熱

等)。

物態變化

3b.察覺蒸發會吸熱。

熱的傳播

4b.探討熱的傳播方式，如

傳導、對流與輻射。

溫度與物質性質的改變

4d.知道加熱會改變物質

形態，發生脹縮、熔化、

蒸發、擴散等現象。

4b.探討熱的傳播方式，如

傳導、對流與輻射。

溫度與物質性質的改變

4c.定性瞭解氣體體積、溫

度與壓力的關係。

4d.知道加熱會改變物質形

態，發生脹縮、熔化、

蒸發、擴散等現象。

自然界的

作用(改

變與平

衡)

運動與

力

時間測量

1a.察覺太陽移動有規

則，影子會跟著改變，可

利用它來測時間。

力的作用現象

1b.察覺風、水及手的推

力，可使物體運動起來。

力的作用

2a.知道物體受力的大小

可由形變的程度得知(例

如彈簧拉長、球被壓扁)。

壓力

2b.利用壓力可以推動物

運動

利用距離、時間及方向，描述物體運動。

知道圓周運動是一種加速度運動。

力與運動量的改變

探討物體受力時，運動量改變的現象。

知道物體做加速度運動時，必受力。

知道物體的質量決定

其慣性大小。

摩擦力

探討影響摩擦力的因素。

1.物體運動的軌跡

1-1 說明位置、位移、速

度、加速度的意義。

2.牛頓運動定律

2-1 說明質量代表物體運

動慣性之大小、慣性定

律、力對物體運動狀態的

影響、以及運動方程式

（ maF ）的意義。2-2 說明日常生活中常見

的摩擦力及彈簧力的性

質。

3.克卜勒行星運動定律

28

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

體(例如用筆管吹紙團、擠

壓裝水的寶特瓶)。

物體的位置

2c.知道要表達物體的「位

置」，應包括座標、距離、

方向等資料。

時間測量

2d.察覺規則性的運動可

用來測量時間及方向(例

如日影的改變)。

平衡與不平衡

3a.察覺物體受好幾個力

的作用，仍可能保持平衡

靜止不動。

3b.實驗發現槓桿原理(例

如利用翹翹板懸掛不等重

的東西)。

摩擦力的影響

3c.察覺摩擦力會影響運

動，摩擦力的大小與接觸

面的性質有關。

速度

3d.運用時間與長度，描述

物體運動的速度。

速度變化

3e.察覺施力可使物體運

動速度改變。

平衡

4a.察覺力矩會改變物體的

旋轉運動。

4b.知道達到平衡的物體所

受合力為零、合力矩為

零。

4c.瞭解槓桿原理是力矩作

用的結果。

3-1 簡單介紹克卜勒三大

定律發現的歷史背景及內

容。

自然界的

作用(改

變與平

衡)

聲音與

波動

聲音的傳播

1a.察覺物體發聲時，有在

振動(例如說話、打鼓)。

1b.察覺聲音藉物質傳播

(例如拉緊的線、水管

等)。

1c.察覺能由聲音裡獲得

許多訊息。

樂器發音

波的傳播

觀察水面波，瞭解波動的振幅、頻率、波

長及波速。

察覺波遇障礙物發生反射、折射的現象。

聲音與聽覺

4a.知道聲音可由音量、音

調及音色來描述。

訊息

1.波的性質

1-1 說明波速、頻率、波

長的關係（數學式）。

1-2 以簡單的例子（如：

水波、聲波）及圖示的方

式說明波的反射、折射、

干涉與繞射現象。

1-3 利用聲波介紹都卜勒

效應。

29

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

3b.探討樂器的調節與其

發音的改變。

聲音與聽覺

4a.知道聲音可由音量、音

調及音色來描述。

聲音與光的應用

4h.瞭解聲音與光可以作

為測量、傳播及醫學等用

途。

4a.知道利用超聲波可作測

量。

噪音污染與防治

4a.能舉出不當噪音所造成

的聽覺傷害。

4b.能列舉減輕或消除噪音

危害的方法。

2.光與電磁波

2-1 介紹歷史上關於光的

兩個主要理論：微粒說、

波動說。

2-2 介紹光的反射及折

射現象。

2-3 介紹光的干涉及繞

射現象。

2-4 說明由於有電磁感應

現象，電磁場可以在空間

中傳播，從而形成所謂的

電磁波。介紹馬克士威從

他的方程式預測了電磁波

的存在，而且計算出電磁

波的速度即為光速。科學

家因此認知光即是電磁

波。介紹電磁波譜及在日

常生活中的應用。

自然界的

作用(改

變與平

衡)

光與

影像

光的傳播與影像

1d.察覺光的直進傳播，若

遇阻礙形成影子。

1e.察覺光的反射有一定

的方向。

色光與顏色

1f.知道光可用「明暗」、

「顏色」等來描述。

光的折射

2a.察覺光經不同介質會

折射，折射後在某些角度

可看到彩虹(可利用製造

水霧觀察彩虹)。

影像與視覺

3a.觀察照光與成像(例如

光滑平面反射、聚光及透

鏡放大效果等)。

聲音與光的應用

4h.瞭解聲音與光可以作

影與像的形成

由光的直進傳播，瞭解針孔成像與影子的

產生。

探討面鏡、透鏡成像的現象。

聲音與光的應用

瞭解聲音與光可以作為測量、傳播及醫學

等用途。

光學儀器

知道很多光學儀器都是透

鏡成像的應用。

色光與顏色

4b.瞭解物體「顏色」的形

成，是光選擇性反射的

結果。

4c.覺知陽光經折射後分散

成各色光。

30

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

為測量、傳播及醫學等用

途。

(公式計算部分建議仍在國

中階段為宜)

自然界的

作用(改

變與平

衡)

能的形

態與

轉換

太陽能

1a.察覺日曬使身體溫

暖，知道太陽可以提供

「熱」。

能可以轉換

3a.知道太陽能可使水溫

上升(成為熱能)，也可用

來發電(產生電能)。

能與能的形態

認識「能」可使物體或物質的狀態產生變

化或作功。

認識「能」有不同形態，而且能的形態可

以轉換。

知道對物體施力作功，也是一種能量的

轉換。

認識化學變化中的能量改變常以放熱或吸

熱的形式發生。

認識電池是化學能轉

換成電能的裝置。

能源的種類

體會可利用的能有多種形式(水力、風能、

木材、核能……)，並

能區分非再生性的能

源(例如化石燃料與

核能)與再生性的能

源(例如水力與太陽

能)。以及認識瓦斯、

煤礦與汽油的性質，

並透過小組活動討論

油價調整對民生的影

響。

能源的應用

蒐集有關各種發電(火力、核能、水力、

太陽能、汽油)的優

點、缺點及其用途的

資料，以瞭解其對社

會、環境與生態的影

響。

認識可作為重要能源的燃料其用途與使用

1.能量的形式

1-1 簡介力學能、熱能、

光能、電能、化學能等各

種形式的能。

1-2 介紹克氏溫標（絕對

溫標）。說明溫度越高代表

物體中原子的平均動能越

大。

2.能量間的轉換與能量守

恆

2-1 舉例說明各種能量間

的轉換，以及能量守恆的

觀念。介紹質量及能量可

以相互轉換的概念。介紹

E = MC2的公式。

3.核能

3-1 簡述原子核的分裂及

核能發電並介紹輻射安

全。

3-2 簡述原子核的融合及

核能。

4.能量的有效利用與節約

4-1 簡介能源的有效利用

及再生，並舉例說明日常

生活中如何節約能源。

31

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

安全，並認識各種常

用汽油的差異與討論

油價調整對於民生的

影響。

節約能源與開發新興能源

蒐集並討論生活中節約能源的技術或方

式。

新興能源的科技(例

如汽電 共生、生質

能、油電混合動力

車、燃料電池、風能、

太陽能等)。

自然界的

作用(交

互作用)

電磁

作用

磁鐵

1a.察覺磁鐵會吸引含鐵

的物體，且能隔空或透過

紙、木片、玻璃來吸引鐵

釘。

簡單電路

2a.利用電線、電池或金屬

物質接成通路，可使燈泡

發光、馬達轉動。

磁性

3a.察覺磁鐵具有兩極，同

性極相斥，異性極相吸。

載流導線產生磁場

3b.知道指北針的偏轉是

磁針與磁場(如地磁或導

線通以電流)交互作用的

結果。

力的作用形式

知道力會以「場」分布的形式存在(例如

重力場及磁力場)。

靜電現象

探討靜電現象(如摩

擦起電、靜電感應、

感應起電)。

電路連結

4b.探討電路中，電壓、電

流與電阻的關係。

電流的效應

4c.探討電流的熱效應。

2.電力與磁力

2-1 說明帶電荷的物體之

間有靜電力。原子內帶負

電的電子與帶正電的原子

核之間有相吸的庫侖靜電

力，因此電子及原子核才

會組合成原子。電子與電

子之間則有相互排斥的靜

電力。

2-2 說明磁鐵間有磁力、

簡介磁力線與磁場的概

念。

3.強力與弱力

3-1 說明質子與質子、質

子與中子、中子與中子之

間有「強力」，因此能束縛

在一起形成原子核。但是

其作用力範圍很短，祗限

制在原子核大小的尺度

內，因此我們在日常生活

中感覺不到它的作用。

3-2 說明單獨的中子並不

穩定，會自動衰變成質子

及其他粒子，某些原子核

32

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

也會有類似的衰變。我們

無法以重力、電力、磁力

或強力來解釋中子的衰變

現象，因此我們得知自然

界中還有另外一種交互作

用，我們稱它為「弱交互

作用（或弱力）」。由於弱

交互作用存在，中子才會

衰變。弱力作用的範圍比

強力作用的範圍更短。

自然界的

作用(交

互作用)

水與

水溶液

毛細現象

2a.察覺水能經由細縫傳

到各處。

溶解

2b.察覺不同物質在水中

溶解的程度不同。

表面張力

3a.觀察表面張力的作用

現象。

溫度對溶解度的影響

3b.察覺物質在水中溶解

的程度會受到水溫的影響

(定性)。

水溶液的導電性

3c.經由實驗發現有些水

溶液可以導電，有些則

不能導電。

自然界的

作用(交

互作用)

重力

作用

重量

1a.察覺物體有輕重。

重力影響運動

3a.知道重量就是物體所

受到的重力，重力會使物

體落下。

萬有引力

認識萬有引力與重力

位能。

1.重力

1-1 說明帶質量的物體之

間有萬有引力，以及此力

大小與物體間距離的平方

成反比。

1-2 說明可以從牛頓運動

方程式及平方反比重力解

釋克卜勒行星運動定律。

33

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

生活與環

境(生活

中的科

技)

電機與

機械應

用

電與磁的關係

探討電與磁的關係

(例如電流會產生磁

的作用、磁場的改變

會感應出電流、載流

導線在磁場中會受

力)。

發電機與電動機工作原理

製作直流電動機，並

知道由電動機反向操

作就成為發電機。

壓力與壓力差

4f. 觀測知道液體壓力及

帕斯卡原理。

4g.察覺壓力差能產生流體

的運動。

4h.測量知道物體在靜止液

體中所受浮力，等於排

開液體的重量。

4i. 認識大氣壓力及其成

因。

用電安全

4c.瞭解電力供應與輸送的

大概情形，知道如何安全的

使用家用電器。

1.電流的磁效應

1-1 說明電流會產生磁

場。介紹安培右手定則。

2.電磁感應

2-1 介紹法拉第感應定

律。由電磁感應來說明電

與磁是不可分割的現象，

因此我們把電力以及磁力

統稱為電磁力。說明馬克

士威把電磁力所遵守的定

律全部整理在一起，因此

人們稱這些方程式為馬克

士威方程式。

量子現象 1.光子

與電子

以及所

有微觀

粒子都

具有波

粒二象

性

2.原子

光譜

1-1 簡介光電效應，說明

光具有粒子性。引入 E＝

ｈν公式。

1-2 舉例說明光電效應在

日常生活中之應用。

1-3 簡介雙狹縫電子干涉

現象，藉此說明電子具有

波動性。

1-4 指出牛頓運動定律在

微觀（原子）尺度下並不

適用；此時適用之理論稱

34

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

為量子論。

2-1 說明原子外圍的電

子只能具有特定的能

量，稱之為能階。

2-2 說明電子可以經由

吸收或發射特定能量

（頻率）之光子由一個

能階躍遷到另一個能

階，從而引入原子光譜

之概念。

2-3 說明不同的原子有不

同的光譜；經由測量一個

物體發出的原子光譜，我

們可以推論出它的組成成

分。

現代科技 現代科

技簡介

3a.認識史上重要的科技

創新與發明。

3b.瞭解各個時代的科技

發展與其生活方式。

4a.瞭解科技的起源。

4b.瞭解科技對社會的影

響。

4c.探討現代社會與科技

相關的職業。

1-1 簡介雷射、半導體、

超導體及其應用。

1-2 簡介液晶、電漿及其

應用。

1-3 簡介奈米科技及其應

用。

其他 1.物理

學簡介

2.物理

量的單

位

科學家及發明家的故事

2a.在適當時機，介紹科學

家的研究事蹟。

2b.指出華人世界中著名科

學發明家的故事(例如

吳健雄)。

科學發展的過程

2c.在適當時機，介紹科學

研究的過程，以瞭解科

學發展須有賴於有毅力

及勇於創新的科學從業

人員的努力。

2d.介紹人類利用科學改善

生活的演進史。

科學家的故事

3a.介紹中國及西方科學家

(例如李時珍、孟德爾

科學家的故事

4a.由閱讀與資料蒐集，瞭

解科學上重要的發現及其

過程。

科學發現的過程

4b.在適當的科學活動中，

敘述科學發現過程中科學

家所擁有的批判思考、探究

思考及創造思考的特質。

科學活動的倫理

4a.實驗的結果不得竄改、

抄襲。

4b.尊重智慧財產權。

科學的社會議題

4c.能由資料蒐集彙整，陳

述科學對社會影響的看法

與意見。

1-1 簡介物理學探討的

方向及其涵蓋的範疇。

1-2 簡要陳述物理學的

演進。

2-1 介紹國際單位系統。

35

主題 主要

內容 國小階段 國中階段 高一

等)的研究活動。

科學發現的過程

3b.在適當的教材上，介紹

科學發現的過程以瞭解

科學中實驗與理論間的

關係。

科學活動的倫理

2a.個人觀察的活動應該親

自進行，共同操作的活

動應分工合作、相互信

任。

3a.觀察要仔細，資料要詳

實。

3b.科學活動應尊重生命與

環境。

4d.討論科學發展對社會的

影響，並嘗試提出正面解決

的意見。

36

附件二、十二年國民基本教育自然領域-化學科初擬之課程內容綱要

主題 主要

內容

國小內容 國中內容 說明(高中內容)

一、

物質

的組

成

1.物質

的分類

2. 原 子

與 分

子 物

質 基

本 組

成

3. 原 子

量 與

分 子

量

4.溶液

121 物質的形態與性質

物質各具特徵

1a.察覺物質各具不同特

徵(如顏色、形狀、軟

硬、氣味、粗細等)。

物質各具性質

2a.察覺物質各具性質

(例如不同物質雖然

大小相同，輕重卻不

同；導熱性不同；有

的易溶於水有的不

易；有的硬脆有的可

延展)。

2b.利用物質性質或外表

特徵來區分物質。

2c.觀察發現物質的形

態會因溫度的不同而

改變。

探測物質的性質

3a.實驗發現物質性質各

自不同(例如有的易

導電有的不易；有的

易導熱有的不易；水

溶液的酸鹼性)。

3b.利用物質性質的不

同，藉實驗將不同物

質分離。

3c.實驗發現溫度高低不

同，物質的形態、性

質會改變(如水的凝

水的組成

4a.由電解實驗瞭解水是

由氫和氧組成的化合

物。

溶液與濃度

4b.能瞭解溶液是由溶質

與溶劑所組成，以及

濃度的意義與日常生

活的應用，並藉由實

驗瞭解飽和溶液的意

義與配製。

物質是由粒子所組成

4a.知道物質是由粒子所

組成。

4b.瞭解擴散現象是粒子

由高濃度往低濃度運

動的現象。

4c.瞭解物質變化的平衡

現象是動態的。

純物質與混合物

元素與化合物

物質的分離與純化

定比定律及倍比定律

道耳頓原子說

分子的概念

原子質量單位、原子

量、分子量

莫 耳 與 亞佛 加 厥 常

數、莫耳質量

溶液的組成、溶解度

濃度的概念、重量百分

濃度、體積莫耳濃度、

37

固或氣化，熱脹冷

縮、溶解量、擴散快

慢)。

120 物質的組成與功用

物質可以分解與組合

3a.能透過活動知道物質

是由粒子所組成的，因此

物質可以分解成更小的

粒子(不必提原子的概

念)。

224 水與水溶液

溶解

2b.察覺不同物質在水中

溶解的程度不同。

溫度對溶解度的影響

3b.察覺物質在水中溶解

的程度會受到水溫的

影響(定性)。

水溶液的導電性

3c.經由實驗發現有些水

溶液可以導電，有些

則不能導電。

百萬分之一濃度

二、

原子

構造

與元

素週

期表

1. 原子

結構

2. 原子

中電

子的

排列

3. 元素

性質

的規

律性

原子與分子

4e.能用簡單模型或符號

說明原子與分子二者

之間的關係。

4f.能說明分子的組成，

及原子與分子的不同

性質。

原子結構

4g.認識原子結構(電

子、質子、中子)。

4h.瞭解元素與化合物。

4i.經由實驗或模型瞭解

化學反應(例如分

解、結合、置換等)

是原子重新排列的概

拉塞福原子模型、原子

與原子核的相對大小

原子核的組成與原子

序

能階的概念

原子序 1~18 元素之

原子的電子排列、價殼

層及價電子

原子的價電子與元素

性質規律性的關係

元素週期表

元素的分類

38

4.元素

週期表

念。

元素符號與化學式

4j.能知道元素符號及化

合物命名的簡單規

則。

元素性質的規律性與週

期性

4k.瞭解元素性質的規律

性。

原子量、分子量

4l.瞭解原子量及分子量

的概念。

三、

化

學

反

應

1. 化學

式

2. 化 學

反 應

式 與

均衡

3. 化 學

計量

4. 化 學

反 應

中 的

能 量

變化

反應式的意義 4a.認識並說明化學反應

式及其中符號的意義。

化學反應的變化

4b.認識實驗中物質的變

化(如三態、沉澱、顏

色與溫度的變化)。

4c.知道化學反應的質量

守恆。

化學式的意義

實驗式、分子式、示性

式、結構式、分子模型

化學反應表示法

觀察法與代數法均衡

化學反應式

化學式中質量的關係

限量試劑的概念

放 熱 反 應與 吸 熱 反

應、化學反應熱

熱化學反應式

赫斯定律及能量守恆

四、常

見的

化學

反應

1. 結合

反應

與分

解反

應

2. 酸鹼

反應

226 酸、鹼、鹽

物質的酸鹼性及酸鹼指

示劑

3a.能知道及區辨常用酸

鹼物質的特性，及其

在生活上的應用。

3b.由實驗瞭解鹽類溶於

水的酸鹼性與酸鹼鹽

的操作型定義。

3c.由實驗知道生活中有

些花卉菜葉會因接觸

4a.由實驗探討金屬與非

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。

4b.能認識實驗室中常用

的指示劑(例如石

蕊、酚酞、廣用試紙)

及指示劑能藉呈現的

顏色顯示酸、鹼性。

4c.能利用廣用指示劑的

顏色變化判定酸鹼物

結合反應、沉澱反應

分解反應

電解質與非電解質

水的解離與 pH值

阿瑞尼斯酸鹼定義

強酸與強鹼的中和反

應

酸鹼指示劑

39

3. 氧 化

還 原 反

應

酸鹼的環境而改變顏

色。

3d.能運用指示劑觀察

酸、鹼溶液混合的酸

鹼性變化。

225 燃燒及物質的氧化

與還原空氣與氧化

3a.認識燃燒是物質與氧

劇烈反應，能舉例說

明生活中利用隔絕空

氣來防止物質燃燒或

氧化變質。

3b.經由實驗推究生鏽可

能的原因及防鏽的方

法。

質的 pH 值。

4d.以實驗觀察酸、鹼溶

液反應的溫度變化及

產物，以及酸、鹼、

鹽類在日常生活中的

應用與危險性。

電解質與非電解質

4e.以實驗區別電解質與

非電解質，及常見的

酸、鹼、鹽類多為電

解質。

4f.認識離子的特性，及

瞭解電解質水溶液導

電是因電解質形成離

子。

pH 值

4g.認識酸鹼強度與 Ph

值的關係(不涉及計

算)及應用。

氧化還原的概念

常見的氧化劑與還原

劑及其應用

五、

物 質

的 構

造 與

特

性

1. 八隅

體與

路易

斯結

構

2. 離子

鍵與

離子

晶體

3. 共價

鍵與

分子

化合

物

4. 網狀

固體

5. 金屬

固體

無 八隅體規則

以電子點表示分子結

構

以八隅體規則說明離

子鍵的形成

離子晶體的特性

以八隅體規則說明共

價鍵的形成

網狀固體的特性

金屬固體的特性及電

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