探究與實作的課程規劃，雖然依照自然領綱所規範的架構和順序是最簡便也符合科學原理的方法，但規劃課程時的順序卻不一定是從「觀察現象」的單元開始思考。我建議是從結尾的論證與建模開始構思，從預期學生最後要完成的結論，反過來思考課程內容應該包括哪些元素，規劃研究應該進行什麼樣的實驗，最後才設計提供哪些觀察項目引發學生提出問題。
先預期學生最後結論的重要意義，是考量到很多生活中的實際現象，無法以簡單的科學原理來解釋。如果老師費心設計現象觀察的單元，也順利引發學生提出問題，但最後卻因為缺少明確的科學原理可以進行假設，甚至無法進行最終的論證，那整個探究與實作就無法完成，此時不論老師或學生恐怕都會感到很沮喪。因此，我會建議在進行課程規劃之初，就先預想這個主題的探究與實作課程，最後期望學生得出的結論，再以此為出發點進行課程的設計。
（關於探究與實作的課程架構應該包含哪些元素，可以先參閱「什麼是探究與實作？從自然領綱的說明開始看起」一文。以下我會以「颱風來了！」這個探究與實作的課程規劃來舉例，完整的課程規劃內容可以參閱「從『颱風來了！』的課程規劃與進行來看探究與實作的課堂實際狀況」一文。）
預期學生要能夠完成探究與實作中的論證建模，要考慮到的內容至少應該包括：
- 證據，通常是實驗結果或經過設計的觀察結果；
- 論據：
- 說明上述證據為何可以支持自己觀點的推論過程；
- 支持推論過程的科學原理；
- 模型，預測自然現象發生所需要的條件與影響因素的因果關係。
以我所設計的「颱風來了！」探究與實作課成為例，反過來事先預期學生會完成的其中一項論證建模是：
- 模型。當颱風侵襲臺灣時，根據颱風所造成空氣運動的方向（逆時針旋轉）與臺灣的地形分布，會造成迎風坡地區較大的降雨。
- 論據：
- 颱風侵襲臺灣時迎風坡地區的降雨量與不是迎風坡的地區相比，降雨量明顯較大，顯示颱風易造成迎風坡地區降雨。
- 富含水氣的空氣運動時隨著地形而上升（迎風坡），則空氣在上升降溫的過程中，容易達到水氣飽和，造成水氣容易凝結降雨。
- 證據：颱風位置、各地降雨量。
在完成論證與建模的思考過程中，老師可以明顯察覺預設的主題是否適合設計為探究與實作的課程內容。考量的因素包括：
- 證據：
- 實驗器材是否完備；
- 學生是否具備（或能夠學會）操作實驗器材的能力與背景知識；
- 學生是否能夠獲得觀測資料；
- 論據：
- 學生是否具備（或能夠學會）分析實驗數據的能力與背景知識；
- 實驗結果或觀測數據是否有合適的科學原理來解釋；
- 學生是否具備（或能夠學會）上述科學原理的意義；
- 模型：
- 實驗結果或觀測數據是否足以建立模型；
- 所建立的模型是否符合目前的科學解釋。
同樣以「颱風來了！」的課程設計為例來進行檢核：
- 證據：
- 學生可以從中央氣象局網站取得颱風與降雨量記錄的公開資料，並從谷歌地圖獲得臺灣概略地形分布資料；
- 學生必須擁有可上網的工具（手機、平板電腦等）及網路連線能力，或由學校提供上網工具及網路連線；
- 公開資料的查詢及取得方式可以經由簡單教學讓學生學會；
- 論據：
- 數據分析只需要繪製簡單的折線圖及算數平均數等簡易資料統計技術，學生原則上均已具備，或透過簡單教學過程可以學會；
- 降雨量隨颱風位置及地形分布不同所造成的差異，可以用「迎風坡容易造成降雨」及「（北半球）颱風造成的空氣運動為逆時針方向」的科學原理來解釋；
- 「迎風坡容易造成降雨」及「（北半球）颱風造成的空氣運動為逆時針方向」均為國中階段的學科知識，學生原則上均已具備，或透過簡單教學過程可以學會；
- 模型：
- 中央氣象局提供歷年颱風資料及2005年以後的測站降雨量數據，資料量足夠完成科學模型的建立；
- 颱風侵襲臺灣時易造成迎風坡地區降雨與目前的科學解釋大致相同。
透過以上的檢核，可以發現「颱風來了！」這個課程規劃所預期學生最後要完成的論證與建模確實可行，此時可以再進行下一步的課程規劃。
利用現象觀察的設計，引導學生提問
現象觀察的設計如果能夠聚焦，學生提出的問題就不容易逃出老師的預期。既可以達到讓學生自由提問的目的，又可以避免學生天馬行空提問不容易聚焦。由於前面已經預先設想學生進行論證與建模的結果，從結果反推預期學生提問的內容，再從學生提問設計現象觀察的課程，是本階段課程規劃的重點。
以「颱風來了！」的課程設計為例：
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- 預期學生論證與建模的結論是：當颱風侵襲臺灣時，根據颱風所造成空氣運動的方向（逆時針旋轉）與臺灣的地形分布，會造成迎風坡地區較大的降雨。
根據上述結論預期學生可能提出的問題是：
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- 颱風來的時候，哪些地方容易下大雨？
- 為什麼颱風來的時候，某些地方的雨特別大？
- 為什麼颱風明明是往臺灣北邊移動，但降雨區域卻往臺灣南邊擴展？
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根據上述問題，設計現象觀察的內容：
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- 提供數個不同颱風的所在位置，與相對應的臺灣各地降雨量分布；
- 提供數個不同路徑的颱風位置改變，與相對應的臺灣各地降雨量分布隨時間變化；
- 特別挑選幾個颱風所在中心位置的降雨量不大，但其他地區降雨量較大的例子。
如此依照預期學生會提出的問題來設計現象觀察，會有助於聚焦在老師期待學生去提出並解決的問題。但是到目前為止，我們都是以同一個結論來預先設想課程設計。如果能藉由同一個實驗或相近的實驗，讓學生提出不同的問題，探討不同的變因，使學生可以有一定的自由度選擇自己感興趣的問題進行探究，這樣的課程規劃才能夠更臻完善。
例如在「颱風來了！」的課程設計先以「颱風造成迎風坡降雨較明顯」的結論當作目標，在「不改變觀測數據的收集方式」及「不增加太多科學原理」的條件下，還可以納入以下的問題以及相對需要增加的內容當作課程規劃的目標，例如預期學生可能提出的問題可以增加：
- 颱風侵襲臺灣時各地的風向為什麼會不一樣？
- 中央氣象局的資料庫中已包含各地測站的風向記錄，可以在查詢降雨量的頁面同時查詢，沒有增加觀測資料查詢的難度；
- 科學原理同為「北半球颱風造成空氣逆時針方向運動」，沒有新增加不同的科學原理。
- 需要增加颱風位置與臺灣各地風向變化的現象觀察，來引發學生提出相對問題。
- 颱風侵襲臺灣時哪裡的風速會最大？
- 中央氣象局的資料庫中已包含各地測站的風速記錄，可以在查詢降雨量的頁面同時查詢，沒有增加觀測資料查詢的難度；
- 科學原理新增加「颱風強度與風速的關係」、「颱風中心距離與風速的關係」、「空氣運動受地形阻擋（及摩擦力）的影響」等因素，但大部分科學原理屬於國中階段已學習過，或可以簡單說明就理解的概念。
- 需要增加颱風位置與臺灣各地風速分布的現象觀察，來引發學生提出相對問題。
增加不同提問面向的課程設計，能夠有效提升學生發現問題的能力，也可以讓學生有不同類型的題目來進行科學探究的過程。
後續的課程細節規劃與設計
到目前為止，一個探究與實作課程的框架就已經大致完成。在實際進行課程之前，則還需要進行一些細部的課程設計。這是因為探究與實作的學習目標主要是以能力與態度為主，而非學科知識。課程設計必須先將學習目標中的能力與態度拆解成幾個可以實際操作的步驟，並針對每個步驟進行說明與練習。
以前面提到要讓學生達成「論證」的學習目標為例，可能就要將論證的過程拆解，讓學生分別熟悉「觀點」、「證據」、「論據」與「科學理論」各自的意義，才能進一步將這些元素整合成一個完整的論證。
除此之外，搭配課程設計評量與試題，則是這一門課不可迴避的任務。我們必須有合適的評量與試題設計，才能夠確實檢核學生的學習成效，並進一步改進課程與學習活動的設計，來提高學生學習的成果。
探究與實作課程的宗旨，在於帶領學生實際運用科學的方法經歷一次探究的過程。所以學生的學習成果不一定要有新的科學發現，重點在科學知識的運用與科學方法及態度的學習。有了這樣的經歷，相信學生未來不只是可以把科學的方法運用在科學研究之上，更可以把科學的方法運用在社會科學甚至日常生活之上，這才是呼應新課綱以素養為導向的精神。
結語
在過去將近兩年的時間裡，從準備、規劃到實際進行探究與實作課程的過程中，我們受到很多老師的幫忙與提點。因為這是一種有別於科學知識傳授的一種教學方式，所以我們是一邊學習一邊思考如何讓學生學習。和所有的學習一樣，過程中難免會遇到挫折和撞牆的時候，這時候希望我們這些曾經受過幫助的人，也可以站出來幫助其他人。希望有需要的老師可以盡量和我們聯絡，讓我們也能夠為探究與實作的課程推展略盡棉薄之力。