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 化教學--之一段紀錄       增修:2002.4.10


感謝揚教授的研究計劃,讓我得以紀錄、整理國二的一段理化教學。

本文發表於揚教授的研究計劃後,筆者實已逐漸忘懷,碰巧今日學生的升學講座

請來建國中學羅老師介紹自然科的準備方向,羅老師台上宛若魔術師的精采表演、

及從實作導證理論的功力,讓我如沐春風心有戚戚且收穫良多。

科學,不就該這麼教?

謹以舊作,遙作呼應與紀念~~


一、               模式名稱:親身體驗之教學模式                                

 

二、               模式說明

本模式適用於科學原理的教學,如:以吉他和波浪舞來說明波動說;以   

秤、錘、彈簧秤證實沈體得到的浮力等於失去的重量;利用名片與水杯

證明大氣壓力的存在等等。學生藉由1)瞭解前人的如何解釋自然現象,繼

2)循前人的思路訓練思考,進而3)可以用自己的話來說明自己所觀察到

的現象,並4)享受學習科學的樂趣。

 

三、               模式架構(教學活動流程)

    第一個階段:學理闡釋

         教師提出組織因子,說明概念。

第二個階段:挑戰舊架構

         教師提出生活中上的經驗、常見現象中的玄機,或由學生親自操作實驗,

         印證學理。

     例如:給學生簧秤,要她們實測:沉體在完全沒入水中後,不同的水深,

           並不影響此物所受的浮力。第五組學生,實測重物:20 gw

           物體距液面約3公分處時,實測物重15gw

           物體距液面約5公分處時,實測物重14~15gw(較靠近15)

           兩次,物所減輕的重量(即:所受浮力)皆為5 gw

           此即親身體驗:【完全浸在水中之物,若不觸及水底,則不論其深

           度多少,物體所受之浮力相同】現象,印證【水深與浮力無關】的

           延伸理論。

    第三個階段:建立新架構

       學生於親眼目睹、親身操作後,產生新的架構,用以接受單元概念,並由

        日常生活中尋找例子加以闡釋所學。

        例如::指定作業,要學生試著自行觀察、設計一項約五分鐘的簡單操作,

               以說明學過的任何一項理化原理(必須以書面說明自己的設計,並

               於課堂上實地操作)

   第四個階段:學生展示

        鼓勵學生,實證/說明概念給大家看,或找資料來證明書上的敘述。

        例如:學生的寒假作業演示,學生自行操作、說明各項現象及理論。詳見

             【八、教學實錄】。

   第五個階段:綜合評量

        學生除了學習如何去秀給大家看以外,也同時練習如何去聽與回饋。

   第六個階段:反省撿檢討

        教師利用各式形成性評量,檢視教學目標之達成與否。

 

四、研究主張

1.“親眼目睹課本上的描述的真正發生,或是親自證實某公式的確為真,這過程

   產生的震撼與驚嘆,讓學生感受深刻。到樂趣之餘,應可有助學生建立新架構。

 證據:『隨著鹽水的濃度/密度之增加,原本沈在鹽水裡的蛋,會浮起來』這個題目

        出現很多次,也解釋很多遍,但可以感覺到學生的困惑。她們好像是把答

        案背起來,並不是真正瞭解,遑論真正相信。某次上課,教師即真的

        取一盆水裡面沈著一顆蛋,一直加鹽巴;真的讓蛋浮了起來。學生們

        地喊了起來;下課後仍有學生不死心地再操作一次; 蛋仍然浮起來     

                                                        [教師心得感想]

 

證據:『竹筷的乾餾』是一項很簡單的實驗,學生只需將竹筷以鋁箔包好,放在酒精

      燈上“烤”,並觀察冒不冒煙、煙可不可燃以及最後的殘留物即可。但,學

     生對於“竹筷燒成碳”的結果似乎感到amazing,尤其,『碳』,是元素、是她

      們老早就得背的一個重點,而今居然出現在眼前:

     .看到週期表上的東西突然被自己變出來的感覺真奇妙。』 [小晴的實驗報告]

     還有許多人都以燒得的『碳』寫記錄。看來,實驗讓學生感受深刻。

 

2.上述體認,或有助於學生建立新架構。

     曾有一道題目,探討道『一沉體以彈簧秤於空氣中秤重a,另有一杯水置水果

      秤上,秤得水重b。今以彈簧秤掛著該物體且使之沉到水杯中(完全沒入但勿

     觸底),水杯下方仍置著水果秤;則彈簧秤讀數為c、而水果秤讀數為d。接著,

      讓此物自由沉到水杯底部、彈簧秤讀數為0,此時水果秤讀數為f。則,

      a+b=c+d=0+f』。當課堂上討論時,我們會提及“密閉系統裡總力不變”亦即:

      物體所受的浮力等於減輕的物重

      這樣的一句話,當潔文真的實地操作,測得:

      a=140 gw,b=300gw c=120 gw,d=310gw;以及 f=410 gw  之後,她寫道:

      『兩次的重物都沈入水中,兩個的浮力應該是一樣大的,不過因為前一次

       有彈簧秤撐著,彈簧秤可以幫法碼吊住一些重力,所以物體蓋過水和整個沒

       到水底的重量會不同。』        

      經由實地操作後,潔文自己試著解釋所得的結果。或許不是很標準的答案。

      學生的『能用自己的話說明』,較之課堂上教師的反復述說,該更接近“建立

      新架構”。

 

3.不管考試成績的良莠,學習科學的樂趣和成就感,是人人可以享受的。

本模式教學時,學生往往均能感受到“做實驗”的好玩有趣,除了好玩之外,學生也能有效學習。上述例子裡,小晴 的學習成就在班上算是中等,潔文 則是相當努力但常常遭受挫折,但二人均能以自己的話來解釋實作的結果。而以下這個學生,阿史,在班上屬於沉靜、努力、乖巧而成績屬於中上的孩子,設計了這個操作並在課堂上如是演示:

    『要證明氣體壓力,拿一個保特瓶啊(阿史拿瓶子示範)瓶蓋蓋好,瓶子有釘鐵

      丁,再把釘子拔出。此時因為瓶子有蓋啊,所以水不會留出來,可是把蓋子

      拿開….』此時,阿史手上的瓶子側邊,忽然就有水柱噴出,宛如尿尿小童般

      地尿了起來。

      『唷~~~』全班驚呼,且水噴到前面同學。

      阿史趕緊把蓋子蓋上,瓶子又不尿了(水柱消失)。一打開,又尿(噴水柱)了。

      阿史和全班都笑個不停。

      『這證明了大氣壓力的存在...瓶蓋蓋著,大氣壓力頂住釘子孔,水就不流...

      阿史說。

 

    實地操作也讓成績頂尖的蓉蓉學習用自己的話給所見現象一個合理的解釋:

     小蘇打加醋酸(邊說邊加).會產生化學變化,產生二氧化碳….

      『一湯匙的小蘇打….加醋

      『火速地把氣球裝上….再搖一搖..蓉蓉以搖珍珠奶茶的姿勢搖了起來

      (氣球沒有很膨脹)

      蓉蓉(邊搖邊解釋):『我們加的不夠多….

     (氣球有一小膨脹)

      蓉蓉(很興奮):『膨脹,膨脹了...

      師:『可以請觀眾朋友壓壓看是不是膨脹了』

      蓉蓉:『裡面的氣體是二氧化碳。我們現在沒有辦法證明氣體是二氧化碳….

          

     低成就的學生從實作裡,獲得快樂、甚至幫助她自己了解概念;高成就的學生

     則多一項挑戰,去實驗、解釋,且對於實驗的不盡人意能加以探究說明。這是

     課室裡教師講課所無法達到的效果。

 

五、               教學資源

本模式的進行,十分仰賴充足方便的材料,如:

1.實驗器材、藥品:示範時能拿取方便,全班實驗時能有足夠且充分完整乾淨

  的器材。雖然設備組的幹事非常負責,但器材的損害如:法碼缺損生鏽、天

  平無法歸零、刮杓受到污染、彈簧秤形變等等問題,實嚴重影響學生對學理

  的質疑見證,而教師亦需花費將近20分鐘來解決每一次實驗的突發小狀況

  們,幸好實驗操作尚未發生過任何不可挽回的萬一;要不然,教師教得在

  好,也無法彌補心裡的遺憾。充分、完整、乾淨的實驗器材;這是教師的小

  小願望。

2.時時補充日常生活之常例。教師多方涉獵,也可鼓勵學生多方提供。如,學生上網查到警方的酒精測試所用之藥品及其原理,下載與大家共享。而幾個網站如師大物理的『物理教學實驗室』,幫助很大。

 

六、               教師角色

本模式裡,隨著不同階段的不同任務,教師所扮演的角色及其輕重也隨之不同:

   第一階段  學理闡釋

       有點像『說書人』,也像『翻譯官』,將學理的來龍去脈,以學生的角度思考

       後,尋找學生慣用的語言,將以說明。

   第二階段  挑戰舊架構

       此時的教師,就是『魔術師』,也是『挑戰者』。教師要事先練習排演,所需

       的器材、用具要考慮清楚,可以現場立即操作。期待學生發出『啊』的讚嘆,

       並於讚嘆後挑戰學生:請解釋剛剛你所看到的現象。若是學生自行操作的實

       驗,則教師扮演『守護神』『諮商者』的角色,即:充分供應器材,讓學生

       自行發揮,教師在旁巡迴觀看,等著被學生問,或是適時插手防止危險。

   第三階段  建立新架構

       這一階段,教師最好的角色,就是『等待』與『陪伴』。縱使學生已親眼看

       見、親身體驗,甚至都已能利用所學解釋他所看到的『魔術』,但此時這個

       新概念尚無法健全地存在學生腦海裡,他常常會弄錯、搞混,產生一堆矛

       盾而不自知。給他一段時間,陪他,或和他一起檢查他的思索歷程新概念

       就可以存活於學生腦裡了。

   第四階段  學生展示

       當學生上場演示時,教師應在旁『引導』『補充』『提醒』,做一個非常專心

       的『觀眾』,適時幫他把關鍵字詞大聲廣播,聽到其他學生的疑惑時適時幫

      忙舉手發問,或者幫忙提醒其他學生秩序風度。若演示者的內容太少、

       甚至錯誤,也要適時幫忙解套,別讓台上學生太難堪,也別讓台下學生浪費

       時光。

   第五階段  綜合評量

       此時,我喜歡讓學生去給分或講評,而教師『引導』 角色格外重要。並不

       是引導學生給分的多少,而是引導學生給分時的態度。通常會提醒學生:你

       現在怎樣看人家,等到你自己上場時,別人也可以這樣看你喔;或是,要學

       生給『建議』(就是可以改進的地方,也就是缺點啦)和『回饋』(就是很棒的

       地方,也就是優點)。給分,會先告訴大家,基本分是90,可以往上加十分、

       或往下扣十分等等。

  第六階段  反省檢討

       從學生的反應、書面報告、實驗操作以及紙筆測驗裡,教師要去瞭解學生的

       懂與不懂,於下次上課予以補足。

 

 

七、經驗分享

1.理化科一直給我抽象””深奧的感覺,彷彿程度不好的學生,就感受不到學習理化的樂趣。因此,自己對於理化教學,一直抱著敬而遠之的心態,畢

  竟,生物學有趣多了,學生的學習挫折也比較少。然則,去年有機會看到 基隆某位國中生物老師羅老師的理化教學記錄,讓我發現:其實理化也可以很有趣,端看老師怎麼教。於是,開始嘗試:讓理化教室也能如生物教室般,每個學生都有收穫,都能快樂。

2.課本的實驗一定要求學生親自操作,要求學生把握每一刻親身觀察的機會;

 非實驗課時,則盡量把身旁的事物搬到教室裡,去證明課本裡的學理。剛開始

 時,學生不太能接受這樣的理化課,如第三章聲音玩波浪舞時她們就有點靦

 靦尷尬,但經過一學期的努力,到第六章的時,當學生看到我搬著器材步

入教室,她們是很高興地說今天要作實驗了。到了下學期,拿著保力龍球、

 釋原子電子與中子,或是寫首原子詩作為考題,學生已然能夠接受。感覺上,

 有種障礙已然融化。

3.V8用於學生演示上,一方面學生會覺得很正式,報告起來格外有勁;再者,

 錄影帶可以於日後播放、探討。

4.作為理化科的初任教師,要學的還有很多;期望有朝一日成為科學教師

  時,能將這些有趣的學問讓學生體會、瞭解而後喜愛、使用,不是壁壘分明

  生物生物理化理化,或是生物就教得生動活潑、理化就嚴肅 沈悶。能懂、能用、喜愛或不排斥:這樣的學習,才有意義。

 

八、施教實錄(此處略)         

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