資源所 羅偉教授

地質科學教育主要在培養學生對地球物質、地球活動作用、地球構造等的瞭解。人類生存於地球岩石圈之上，資源的取得自然是來自於地殼，地殼由岩石所構成，而岩石是在不同環境，經由不同的地質作用所生成，故資源的開發須仰賴充足的地質知識。臺灣位於全球地殼變動最劇烈的環太平洋火山地震帶，激烈的板塊碰撞與造山運動，形成了無數美麗的地質景觀(圖一)，亦提供了海域天然氣、金瓜石金礦、火山區地熱等潛在能源及資源，故地質可謂是土地的品質，是防災、資源及保育的重要參據。

圖一、蘇花公路東澳沿海的特殊向斜構造

動機與目的
地質學課程為材資系一年級上學期的必修與下學期的選修課程，本人在所講授的地質學課程中，根據學習的內容與進度，會視情況安排學生赴花蓮及台中等地區進行野外地質實習，亦有參觀經濟部中央地質調查所，實習與參觀完畢後均安排討論，並須繳交報告。每堂課結束後與學生面對面解答疑惑，或於其他時間約定會面交流相關問題。除此之外，也安排岩石與礦物標本辨識及儀器使用，並有實際操作的考試。從而能將理論與實務相互結合。

依據102學年度至107學年度學生教學評量反饋，多數學生滿意本課程安排，並期待能有更多實地野外地質實習與實際操作的實作課程，少數學生對本課程安排仍提不起興趣。本教學改善計畫將針對學生們所認同並期待的野外地質實習與其他實際操作的實作課程，試圖設計出更多元的實作方式與更創新的教具呈現方式，以期能更吸引學生產生對地質科學的熱誠，達到地質知識科普化的成效。

計畫執行內容
臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的碰撞聚合帶，屬全球地殼變動最劇烈的環太平洋火山地震帶的一個環節，抬升速度全球最快，加上各種風化侵蝕作用強烈，環境變化快速，在臺灣短時間內就可以看到許多不同的地質景觀，因此吸引了不少外國學者特地到臺灣來進行地質構造研究。美國康乃迪克大學地質系教授Tim Byme屬國際「構造地質學」的重量級學者更是不定期率領學生來臺進行實地探查及安排短期地質實習課程。由此可見，臺灣得天獨厚，是學習地質科學的絕佳地點。

地質學注重觀察與描述，因此，野外地質實習相當重要，透過野外地質實習的活動，讓學生能得到最直接的體驗和最具體的學習，故野外地質實習是地質科學教育正式教學歷程的一部分，這也是Tim Byme教授選定臺灣，帶學生來臺實習的主因。

材資系一年級以往所講授的地質學課程中，根據學習的內容與進度，會視情況安排學生赴花蓮及臺中等地區進行野外地質實習（圖二、圖三），也安排岩石與礦物標本辨識及儀器使用（圖四），並有實際操作的考試，希望學生能將理論與實務相互結合。雖多數學生滿意課程安排，但仍有部分學生對課程安排提不起興趣，且學生的學習成效尚有待加強。本課程改善計畫將依據學習的進度與內容，安排不同的野外實習主題，配合設計出更多元的實作方式與更創新的教具呈現方式，以期能更吸引學生產生對地質科學的熱誠，達到臺灣學生對臺灣地質能有更多的瞭解。

圖二、野外地質實習於萊萊海岸講解岩脈的生成。

圖三、在東北角海岸進行野外地質實習，觀察海岸地形。
 

圖四、材資系同學野外實習時練習傾斜儀操作。

根據過去講授地質學的學習內容與進度，並配合目前問題導向學習（Problem-based Learning, PBL）的理論與精神，安排學生進行野外地質實習，安排岩石與礦物標本辨識及儀器使用，並有實際操作的考試，希望學生能將理論與實務相互結合。上述之課程安排對於主動積極學習且程度相對好的學生來說效果很好；但對於程度相對較差的學生來說，似乎缺少了主動引導與協助學習的窗口，舉例來說，礦物與岩石標本的辨識及傾斜儀、地質槌的使用等，雖然課堂上都有講授，進行野外實習時亦有帶著學生實際操作，並另有安排助教群協助學生操作學習，但由於修課學生人數眾多，且學生積極程度不同，又助教群的教學風格與方式可能缺乏彈性，導致程度相對較差的學生有似懂非懂，沒能確實學習的情況發生，最明顯的例子就是，修習完地質學的課程後仍不會使用傾斜儀。

本教學改善計畫除了將為不同的地質主題設置創新的教具，例如，在礦物的章節除了講授礦物的原理等專業知識外，在礦物辨識的實作課程部分，先透過屬於名貴寶石(如剛玉-紅寶石、臺灣藍寶石等)的礦物來吸引學生們的目光與專注力，讓學生能有動力持續對學習充滿熱情。

又在礦物的光學特性章節部分，以往都是先採用礦物薄片照片的方式進行講授，再配合實習課讓學生自己上機操作(使用偏光顯微鏡觀察礦物與岩石的光學特性)，本教學改善計畫將添購設備，讓顯微鏡下的即時影像能直接投影至大螢幕，讓學生能直接感受礦物在偏光顯微鏡下的各種光學性質，如黑雲母的多色性等，即可直接以動態畫面呈現，以這種即時性來吸引學生的關注度。

另針對學生們所認同並期待的野外地質實習設計出更多元有趣的活動模式，例如，進行野外地質實習時以分組競賽、尋寶的方式，先預告學生該地區應能看到那些地質現象，接著請各組學生個別去實地觀察、紀錄、描繪及拍照等，最後集結討論，看看哪一組的觀察最仔細、描述最完整等，給予以獎勵。
並增設於野外實習時的評量考試，以確保學生皆能確實學會基本的野外地質技能，像是傾斜儀、地質槌的使用、路線地質圖的繪製等，希望能更吸引學生產生對地質科學的熱誠，並幫助學生將理論與實務相互結合，提升學生實務應用的專業技能與未來就業的準備度。

地質科學對生存於地球岩石圈之上的人類而言相當重要，對位於兩板塊交界的臺灣而言更是如此。美國康乃迪克大學地質系教授Tim Byme自2016年以來皆不定期率領學生來台進行實地探查的活動與安排短期的地質實習課程，108年2月就曾帶領美國康乃迪克大學地質系的學生與臺灣大學地質系、中央大學地球科學系及本校材資系等各系所的學生一同舉辦花東地區的野外地質實習課程（圖五），臺美學生共同實習，刺激學生交流，學生反應熱烈。此外本人偕同中央研究院與Tim教授已於109年1月舉辦短期臺美地質實習課程（圖六），針對臺灣區域地質為學生進行密集地質調查訓練，亦安排臺灣學生參與，透過國外教授的講授課程與國外學生的激盪交流，可望刺激我們的學生對地質科學的重視與熱情。
 

圖五、臺美地質實習課程於花東地區進行變質岩的地質構造觀察與說明。

圖六、臺美地質實習課程利用偏光顯微鏡觀察岩石薄片。

計畫預期之成果
近年來國內高等教育借用土木專業，提出大一「奠基石」（cornerstone）、大二、大三「拱門石」（keystone）及大四「合頂石」（capstone）的三層次課程結構，並以「實務」貫穿三類課程（呂良正，2014）。這樣的課程規劃呼應Korthagen 與Kessels（1999）的論點，學習者與問題情境間不斷互動，才能瞭解理論知識的真諦，短理論與實務間的落差。本計畫配合以上的實務概念，並嘗試採用不同方式的問題導向學習（Problem-based Learning, PBL），改善過去地質學課程偏向理論及單方向講授的教學缺點，期望能提升同學們對地質學的學習熱誠與學習成效。