科學探究的發展及實踐,是要使學生成為更細心的觀察者、更徹底的提問者及更具方向感的科學探究導航員(Alvarado & Herr,
2003)。如果能在每次的專題探究活動後作適當的檢討,定能為下一次的探究作出更好的準備。雖然科學教育工作者對科學探究已有很好的共識,我們也來參考以下與科學探究有關的最新資料(Dispezio,2004),讓老師及同學對科學探究有進一步的認識。 |
科學專題研習的多個重要步驟:
1.由一個有趣的問題開始 |
- 要有好的答案,先要有好的問題。
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可觀察到又具吸引性的事物,是好的探究課題。
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探究的問題要與一些可改變或可進行測試的事物有關,有時更可能要探究事物間的分別。
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2.搜集相關的資料
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- 就探究的事情找更多資料。除更理解所探究的事物外,也可能引發更多聯想,且能把問題作整理及修改。
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到互聯網及圖書館均可。
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3.進行測試 |
- 首先作出假設。假設是依照既有知識而作的估計,有些估計看來有根有據而有些卻不。這視乎對有關課題的認識有多深。
- 要改變的事物稱為測試變數,測試中的其他事物要維持不變。
- 在每次測試中要記下細節,最重要的還是要小心觀察,並記下觀察結果。可在紙上繪出表格為「測試」的記錄。
- 一次的測試未必足夠,因為所得的結果未必真確,也未必是一個平均值。
- 若各次測試中得出不同的結果,應取其平均值。
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4.記錄 |
- 筆記
-記下用過的物料及測試的程序。研習期間所做的筆記十分重要,因為在撰寫專題研習報告時,需要參考記下的測試活動詳情。
- 捕捉畫面
-照片可以捕捉一些特別值得展示的畫面。
-可利用照片記錄及展示在研習的步驟中做過的工作,也可用照片描述做實驗或實地考察的地方。
-也可用照片收集數據。如為發芽中的種子拍下一連串的照片,藉以比較其生長過程;也可以從草原或動物園的照片找出及比較不同種類的動植物。
-使用電腦中的繪圖軟件為照片加上題目、說明或甚至繪上圖畫。
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5.文字性的書面報告 |
- 把筆記寫好後,整理成報告,以下是編排報告內容的方法:
-以吸引性的題目點出專題研習的主題;
-兩至三段的撮要,簡單敘述研習的內容及結論;
-前言/引言展示搜集而來的背景資料,以及根據背景資料而來、需要作出的假設。我們也可在此部分中與讀者分享在搜尋資料過程中學會了甚麼。透過敘述所用的方法和資料,讓讀者了解研習中做過甚麼工作和用過甚麼工具。
-在研究結果一節中,詳細敘述測試詳情,及加入表格及圖表。至於推敲數據及分析,可留待討論一節。
-在討論一節中,要根據假設而分析研究結果。
-在總結一節中,要報告主要的發現,基本上只需重述一次討論一節的內容便可,但要略去分析數據的有關內容。
-最後,參考文獻列出看過的參考資料,緊記要跟從引述不同的參考資料的規則,而鳴謝就是向別人表示謝意。
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6.文字以外的成果展示 |
- 雖然我們未曾看過原子的結構或天體的現象,但我們都可以在腦中想像它們的情況,原因是我們看過相關的模型,由此可見模型是一種很有用的展示模式。「模型」是一件物件、一個編排方式或一個意念的代表。研習中的模型可以展示實驗裝備或要探索的東西等等。
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7.說出來的科學 |
- 研習後要掌握機會與別人討論研習結果,可先在同學面前匯報。在展覽中,再向評審的人仕作解說。
- 匯報前要有充足準備,預先定下要說的話,可在紙卡上寫下要點。可在家人和朋友面前排練匯報。
- 在匯報時,持輕鬆的心情及用自然的語調,保持活力及熱誠,才能感染聽眾。且必須熟知匯報內容,可手握紙卡,按計劃講出內容,最好只在忘記了某些內容時才翻看紙卡。
- 匯報有既定的時限,內容最好包括以下各點:
-我的研習的題目是… -我選這個題目的原因是… -這是我選取的測試程序,首先是… -我收集的數據是… -我分析數據的方法是… -從這個測試得出的結論是… -回頭看,我想我可以作出改善的地方是…
- 匯報完結時,可請聽眾提出問題。如果知道答案的話,那便最好。但如果不知道答案,便坦白說出來,不要對誠實地說「對不起,我不知道」這個回應感到羞愧不安,當然你也可以根據既有知識作出猜想。
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今屆「常識百搭」科學專題設計展覽,共有十八隊獲得「傑出獎」,這些隊伍的研習書面報告記錄了學生的研習成果。有些研習報告詳列研習過程,有的選擇製作用品,有些隊伍既有書面報告,又有製作用品,可謂兩者皆備。
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以下的研習報告詳細記錄了改變物料測試的研習過程,以及對科學概念的理解。 |
「揭開鮮花保鮮之謎」
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學生測試了十二種物料,用作植物保養劑,並詳細記錄了整個測試實驗過程,找出最能延長觀花賞期限的物料。 |
「趕走矇查查」
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學生利用洗頭水、洗面奶、藍威寶、甘油等材料進行測試,又利用水的表面張力理論作解釋,嘗試找出解決鏡面起霧的問題。 |
「安全家居」
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在製作安全家居模型的過程中,學生運用了磁力開關和閉合電路的科學原理。 |
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「誰比我大?」
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學生以燈泡,蜂鳴器和銅線、鐵釘,來比較並聯和串聯電池排列方式的輸電量,發現以串聯方式排列電池能輸出較大的電流。學生在測試過程中得到了概念性的理解。 |
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其中一些研習主力利用科學原理設計科學用品。
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「環保智能背囊」
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學生製造出一個可讓他們於上課、行山、露營時使用的背囊。背囊備有風扇、太陽能電池板及輕便帳幕等,用途十分廣泛。 |
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「迴轉快餐店」
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學生在製作迴轉轉盤時,運用作用力、水的浮力和壓力等科學原理來製成食物運輸船。 |
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「智慧型環保家居」
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學生提出推行環保家居的原因和意義,及利用閉合電路的原理製作了環保家居模型。 |
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「環保分體船」
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學生詳列齒輪、磁力、槓桿、滑輪、電力和電磁石的功用,再加上環保的意念,經過多次改良,製成了環保分體船。 |
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「智能廁所板」
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學生利用槓桿原理及閉合電路,設計及製作一個能解決衛生問題,同時免彎腰揭廁板的座廁模型,以切合傷殘人士和長者的需要。
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有一半的研習隊伍不但記錄了研習的「測試過程」,還利用科學原理造出自己的「製成品」。 |
「洗手計時器」
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學生以物料的種類和數量為變項進行測試,找出哪種材料較適用於製作洗手計時器。最後學生利用相關的科學原理和合適的材料製造了一個洗手計時器。 |
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「自動澆水器」
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學生運用水自低流的原理及利用不同的物料如木枋、角鐵、鋁角和咪高峰座架等製作澆水器的「架子」,並運用槓桿原理進行流量測試,製作出一個不用人手自動替植物澆水的器具。 |
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「換燈泡輔助器」
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學生在組合變速箱和馬達時,測試其速度和扭力,利用測試數據製作了換燈泡輔助器,使更換天花板上的燈泡更容易。 |
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「自動定時澆水器」
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學生運用槓桿原理及閉合電路,就澆水器的不同部分,如製造澆水器的材料,固定架和開關掣的位置,澆水的份量、範圍和時間等,進行多次測試。製作了「自動定時澆水器」。 |
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「火車到站提示器」
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學生利用不同的物料,如門窗防盜器、震動馬達等來進行測試,加上有關電與磁的科學原理,製作了火車到站的提示器。 |
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「扭毛巾機」
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學生運用槓桿原理及利用鐵勾、鉗子、木條、銅鐵製品來進行測試;同時嘗試解決在攪動手把時毛巾鬆脫的情況,製作出單手也可扭毛巾的機器。 |
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「食物保溫蓋」
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學生測試多種不良傳熱體如棉花、雞毛、發泡膠和空氣的保溫能力,找出最能提高保溫能力的物料,並製作了食物保溫器。 |
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「環保廢紙爐」
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學生就燃燒的三大要素-燃料,空氣,燃燒所需的溫度-作不同的測試,以最環保的方法製作環保廢紙爐。 |
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「極速牙刷機」
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學生嘗試組合不同齒輪及排列方法,製成不同形狀的刷頭,並測試能固定齒輪的物料,製作了一支三個刷頭同時能轉動的牙刷模型。 |
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總括而言,研習報告反映了同學們如何認真地進行探究學習。有些同學記錄了改變物料測試的研習過程,以及對科學概念的理解;也有些同學記錄了整個研習過程,並發揮科學家的精神,把測試結果結合科學原理,製作日常用品。為加強研習的成果,筆者建議同學進一步考慮利用更多不同物料進行測試,以及把科學概念應用於日常用品的製作中。其次,同學利用科學原理設計日常用品後,宜在報告中清楚交代有關原理和物料測試的探究過程。最後,就著是次的研習過程與成果的分析,希望參與「常識百搭」的同學能進一步發揮探究精神及加強探究技巧,且多留意生活中的題材,進行探究和測試,創作一些改善生活的用品。 |
References:
Alvarado, A. E. & Herr, P. R. (2003). Inquiry-based
learning using everyday objects. Thousand Oaks, CA : Corwin Press.
Dispezio, M. A. (2004). Super sensational science fair projects. New
York: Sterling Publishing. |