亞太科學教育論壇，第十期，第二冊，文章十一(二零零九年十二月) 陳正治、陳虹樺 水表面張力之教學省思-真的有所謂的「水平面」嗎? 上一頁 內容 下一頁

肆、研究發現

本研究之實驗活動皆以先問答、後操作、最後總結的方式進行，透過POE（預測Predict、觀察Observe、解釋Explain）的過程，加深學生的學習印象，在衝突中找尋科學的學習方式。

從實驗一到實驗五的過程中，可以發現學生對於自己本身的先前經驗與實驗結果造成衝突時，往往都是不可置信的表情，並且對於新發現充滿挑戰的精神。例如實驗三進行「水的包容度」時，學生會發現即使杯中已裝滿了水，但是投入越來越多迴紋針但水卻不會往外溢出時，學生的眼神表現出驚奇狀(圖6)，並要求進行投入水中迴紋針數量的競賽。從孔恩(T. S. Kuhn,1970)的科學革命的結構一書的觀點，科學會持續不斷的發展，正是因為有許多異例的出現，對這些孩子來講，實驗的結果與預期的結果不相同時，他們選擇瞭解並挑戰之，顯示科學學習對他們來講並不是一門艱深難已入門的學問，也是筆者設計動手操作實驗的原意。

 

▲圖5: 專注地將迴紋針投入水中	▲圖6: 驚呼的表情盯著鼓起的水面

另外在實驗四活動「『水面』大公開」進行前，筆者首先提問：「各位都看過裝滿水的杯子，當繼續加入水時水面會呈現鼓起的形狀；那麼，當水位低於杯緣時(如8分滿)，試問，水面呈現怎樣呢？請選擇下列圖形A至D中的哪一項？」 學生以舊經驗來判斷答案的統計結果如表1，可以發現16位學生在前測時有半數的人選擇（B），但經觀察後，他們會發現水面僅中央部位水平，因此在後測時所有的學生都改選（D），顯示學生大多數還是相信眼見為憑，對於國小學童學習科學原理原則時，五官可感覺到的經驗對他們來講仍是重要的學習過程。

表1：不同水位時，側看水面形狀圖

在實驗五「水面浮針」活動中，為了讓學生更清楚觀察到水的表面張力也是一種力的現象，筆者首先示範將一枚迴紋針，輕輕地平放在兩條細繩上，再徐徐地放入8分滿水位的杯子中央(如圖7)，貼近杯緣看，學生可以很清楚地看到迴紋針平躺在水面中央處(如圖8)，且迴紋針與水面接觸點有些下陷。緊接著，請學生進行不同水位高度時，迴紋針因水的表面張力而飄浮在水面上的位置是否會改變。

學生觀察的結果是：當水面低於杯緣時，迴紋針可以靜待在水中央，但水面平於杯緣時，迴紋針會自動往外移動至杯緣處，當水位高於杯緣呈鼓起狀時，(外觀像似布丁狀)，水面中央處看似水平，但水位仍高於杯緣，迴紋針會自動由中央位置往外移動至杯緣處(如圖9)，而當水位高於杯緣呈鼓起狀時，即使不用細繩，也可以輕易地將迴紋針平放在杯緣(如圖10)，另外，即使用乾淨的牙籤將迴紋針拖曳至水面中央平坦處，迴紋針也會迅速地往外移動至杯緣處，最後，滴入一點點清潔劑在迴紋針附近時，他們可以發現迴紋針迅速沉入水中。

▲圖7: 迴紋針放在兩細繩上鼓起的水面	▲圖8: 水位低時，迴紋針靜待在水面中央

▲圖9: 水位平於或高於杯緣時，迴紋針會往外移動	▲圖10: 水位平於或高於杯緣時，平放迴紋針，亦可使其飄浮在水面上