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提升學生探究與思考的教學 洪振方教授 高雄師大科學教育研究所 What is science? 科學在探究： How Things Work？ Science as a way of knowing Science as a way of thinking Science as inquiry Science as creative process 天賦的學習程式 孩童與科學家 孩童的特性–好奇、愛問、生氣蓬 勃、活力充沛地探索周遭的世界 科學家常保童心，事實上，每個孩子 都是一位小小科學家 科學家們以專業的方式，從事小孩子 自然而然在做著的事 孩童與牛頓之間的差異 孩童: 蘋果為什麼會掉下來? 牛頓: 蘋果會掉下來，為什麼月亮不 會掉下來? 孩童與牛頓之間的差異 More learning is derived from reflecting on an experience than is derived from the experience itself. Reflective–abstraction 佈局與佈題 透過佈局與佈題提供學生探究、思考 、反思抽象的機會 如何佈局與佈題？ 範例 單元：單擺 學習目標 1.理解單擺概念。 2.理解探究中的變量，理解為什麼每次只 能改變一個變量，如何改變。 3.學習描述、解釋、和預測自然現象，學 會蒐集、分析、和表達數據的能力。  教學活動 一、學生四人一組 二、材料： 1 .一段繩子 2 .一把剪刀 3 .一卷膠帶 4 .數個尺寸及重量各不同的墊圈 三、探究活動(一) 1 .完成下述工作： (1)建造一個單擺； (2)把鉛筆用膠帶固定在桌面上，把單擺掛 在鉛筆上使其能自由擺動； (3)計算單擺在15秒內的擺動次數。 2 . (1)為什麼各組記錄的擺動次數都不一樣？ (2)為什麼會發生這種現象？ 3 .為了釐清測定的時間和次數是否準確無 誤，各組決定重複這項實驗。 4 .結果：擺動次數的差別並不是因為次數數 得不對或時間測得不準。又引發了一場關 於結果為什麼不同的討論。 5 .學生提出的原因包括： (1)繩子的長度；(2) 墊圈的重量；(3)墊圈的直徑；(4)在起動單 擺時墊圈舉起的高度。 6 .請各組選擇一個說法設計實驗，以證實提 出的哪個原因是正確的。(老師把第一次和 第二次實驗用的單擺都收了上來) 7 .各組重新開始工作： 第一組：把直徑不同的單擺掛在長度一樣的 繩子上，單擺的起動高度也一樣。 第二組：採用了一條繩子和一個墊圈，但是 每次起動單擺的高度越來越高。 第三組：把繩子剪成不同的長度，但是採用 同樣的墊圈和同樣的起動高度。 8 . 各組向全班介紹他們的實驗過程和所蒐集 到的實驗數據。 全班同學的結論是：擺動次數的差別是 由於繩子長度的不同造成的。 四、探究活動(二) 1 .在教室前面放一個為單擺製作的木板，木 板頂部有一排掛單擺的木釘，木板底部是 一排連續的數字。 2 .讓每組學生把原來的單擺，掛在與固定時 間內的擺動次數相對應的木釘上。 3 .請全班同學解釋他們的結果，經過討論， 學生得出了結論： 固定時間內的擺動次數隨著繩子長度的減 少而有規律地增加。 4 .由於學生所製作的單擺在15秒內擺動了5次 和7次，沒有一個單擺擺動6次，讓每組製 作一個在15秒內擺動6次的單擺。 5 .如何才能把這些訊息表述成繩子的長度與 擺動次數之間的關係？讓學生畫一個圖來 表達這些數據。 五、探究活動(三) 1 .接下來的一堂課用在圖表的討論上。 2 .請每個同學根據自己的圖製作一個擺動一 定次數的單擺 。 Ask Questions 經驗始於觀察 科學始於問題 科學探究教學模式的共同階段 階段一: 使學生接觸問題、事件、或現象，藉 機製造衝突事件; 階段二: 經由形成假說與測試假說的過程，以 探討所提出的解釋之合理性; 階段三: 分析及詮釋實驗數據，綜合各部分的 想法，建立模型; 階段四: 應用所學到新的