帶領學生享受科學研究的樂趣

物理科 ─「搖出呼拉圈的祕密」指導教師專訪 文∕特約採訪編輯 陳素雲 圖∕臺南市東光國小 王雅麗老師提供 　　跟隨指導教師王雅麗老師走進臺南市 東光國小的自然科學教育資源中心，眼前所見令人驚呼連連，充滿綠意的花圃、蝴蝶食草、各式岩石與礦物、水族箱，以及昆蟲、兔、雞、鳥的飼養等，還藏有一間小型天文教室，裡頭有一頂利用竹片、水管和白紙自製的球體天幕，搭配星象投影機，就可以帶領學生進入星空的世界！王雅麗老師表示，這間自然科學教育資源中心的推手是退休教師陳守仁老師，也是學校科展指導的靈魂人物，其對於自然科學教育的推展不遺餘力，在其指導下的科展作品亦常囊括全國科展各獎項。第51屆全國科展物理科佳作「搖出呼拉圈的祕密」，是陳守仁老師和王雅麗老師共同指導的作品，陳老師對科展訓練有其一套獨特的指導流程，讓我們一起來看看！ 對科學感興趣就可以參加 　　陳守仁老師一開始便強調：「科展不是為了『參加科展』而做！」在自然科學教育資源中心中，每天中午都聚集了四、五十位學生在這裡進行科學研究，每年都有許多研究主題在進行著。這個科學研究社招收四至六年級的學生，除了教師推薦外，只要對科學研究感興趣，同時獲得家長和導師同意者，便可以前來參加。 半年的基礎科學養成 　　每年六月開始，課程正式展開，首先是為期半年的「基礎科學素養」課程，六至八月暑假期間，主要利用自然科學教育資源中心的設備進行各式操作，授與學生完整的科學基礎能力，例如：教導學生使用天平、操作顯微鏡；授與學生基本的物理實驗、水溶液的性質、基本的電學等知識。 　　在培養學生基礎能力的部分，陳老師盡量使用探究教學的方式，因學生正值暑假，心無旁鶩較容易用心學習與思考， 藉此養成學生的思考能力。陳老師說：「我們在指導學生進行科學研究的時候，不會告訴學生一定要如何做，老師的意見通常比較少，我們會盡量尊重學生的想法。但在尊重學生想法之前，必須養成學生足夠的基本能力才行！」 　　開學後， 九至十一月仍然繼續基礎科學能力的培養。這段長達半年的期間，雖然看似並未進行任何與科展相關的研究，但是指導教師已能從中發現每位學生個別的科學性向所在，有人擅長物理、有人喜歡地球科學、有人熱中化學或生物等不同領域。隨著時間過去，屆時有些學生也可以自行發現值得研究的問題，而無法自行發現問題的學生，陳老師也會引導其發現問題或給予相關的建議。 ▲ 在陳守仁老師(右一)和王雅麗老師(左一)的帶領下，喜歡科學的學生得以盡情享受科學研究的樂趣。 以學生感興趣的題目為主題 　　關於研究主題， 陳老師說：「其實很多好的主題都是無意間產生的。」「搖出呼拉圈的祕密」就是無意間擦出的火花。 　　該件作品主要探討大型呼拉圈較小型呼拉圈容易搖動的原因，以及利用塑膠軟管和軟鋁條設計出便於攜帶的摺疊式呼拉圈。作品的發想來自於陳老師偶然看見有人騎機車攜帶呼拉圈，卻不小心摔倒（不曉得是不是因為攜帶呼拉圈的關係），學生恰好又因為體育課接觸呼拉圈，而向老師表示他們對呼拉圈感興趣，欲研究和呼拉圈有關的主題，於是該主題便成形了。 　　除了無意間產生的主題外，在指導學生決定研究主題時，通常有幾個步驟： 　1. 從課本中發現問題：發給學生每人一本國小自然課本，讓學生從課本中選出自己 　　 喜歡的問題並記錄下來。 　2. 從圖中發現問題：發給學生每人一本日本教科書，讓學生看圖寫出問題。 　3. 給予建議：指導教師由學生所提的問題中（ 通常三、四十個），勾選三~五個 　　作為 選題建議，再交由學生自己選擇，並以其所選為研究主題。 ▲ 為了觀察呼拉圈的搖動情形，學生利用小馬達設計便於觀察的實驗器材 ▲ 設計便於攜帶的摺疊式呼拉圈，符合科學教育的重點之一─生活應用 由大漸小找出研究內容 　　主題決定後，最關鍵的研究內容部分，陳老師也有很好的引導方法： 　1. 製作概念圖：請學生將所有與該主題相關的概念用「概念圖」的方式呈現出來。 　2. 提出問題：請學生將概念圖中的概念轉變成完整的問題（通常可以提出三十至五 　　 十個問題）。 　3. 歸納問題：請學生將相關的問題漸漸合併，最終約十二個左右即可。 　4. 思考實驗器材：就問題思考實驗時可能用到的器材。 　　 陳老師表示，這些步驟都是由學生自己完成，指導教師只是提供方法與協助學生取得其所需的實驗物品。陳老師也展示學生的研究紀錄，A4紙張上密密麻麻布滿學生用鉛筆寫下的問題，這些都得歸功於前半年的基礎能力培養。而環繞自然科學教育資源中心一圈，我更看見許多學生自行設計和組裝的實驗器材，其中不乏學生的諸多巧思，令人暗自佩服與驚喜。 　　 也許您和我一樣好奇，花費半年時間培養基礎能力，科展做得完嗎？陳老師快且明確的回答：「做不完就明年再做，有什麼關係！不要為科展而科展！」陳老師再次強調。 在過程中感受情感與互助 　　陳老師還有一個指導妙招， 應用在學生遭遇瓶頸，「走投無路」時。 　　這時， 陳老師會暫停所有組別的研究，並請學生上臺自己說明問題所在，然後由在場所有學生集思廣益，提出可能的解決方法，因為每位學生都希望自己面臨困境時，也能獲得他人的協助，所以發言總是相當踴躍，問題也能找到解決的方向。陳老師說：「此時最重要的目的並不是要解決問題，而是要讓學生感受人與人之間的情感、和諧與互助。指導科展最重要莫過於此！」 　　每年四月以後，陳老師便開始針對作品解說的部分進行訓練。學生每天做完實驗後，便依序上臺發表今日的實驗內容，並接受臺下各組詢問。陳老師會優先請已有經驗的學生上臺發表，如此臺下學生藉由觀摩便能學會發表的方法。此外，陳老師也會邀請全國科展成績優異的學長姐進行作品解說，增加學生觀摩的機會。 享受真正科展的樂趣 　　陳老師帶領科展的經驗相當豐富，從第19屆迄今每年都有參與，而且每年都有一兩件作品進入全國賽，可說是全國科展的常客，甚至謂為常勝軍也不為過，因此陳老師在全國科展會場上看過無數作品，他感慨的說：「大多數作品，指導教師的參與太多，這不是一個好現象。」陳老師認為理想的科展是在全省各地舉辦科學博覽會，在展覽期間由作者解說作品，參與的作品沒有名次、獎金之分，僅由教育部依參展隊伍的距離遠近提供車馬費補助，更甚者提供均等的材料補助即可，「如此科展才會回歸正常，學生才會享受到真正科展的樂趣。」陳老師語重心長的說。 　　如果科展成為科學博覽會，學生在參與時沒有壓力，在發表時可以互相切磋，藉機認識他人的研究方法，從中學習與改進。一場科學博覽會下來，學生不但獲得很多的科學方法、他人的科學精神、解決問題之道，甚至認識許多教授的理念等。陳老師一直以來，便秉持著參與「科學博覽會」的態度來指導學生參加科展。 科展團隊的條件 　　陳老師認為一支理想的科展團隊，應具備下列五點： 　1. 指導教師至少三位，其中之一負責管理上的安全。最好有男老師、女老師和家長 　　 共同指導，並取得學校校長和主任的支持。 　2.有共同的研究時間。 　3.有長期的發展計畫。 　4.有基礎的研究地點和設備。 　5. 不時安排戶外教學，刺激學生見習。 　　陳老師帶領學生走過這麼多屆科展，也曾歷經最沮喪與最驕傲的時刻，但陳老師一路走來始終堅持自己對科學教育的理念，他除了呼籲「不要為科展而科展」外，還有幾點理念與科展指導教師共勉： 　1. 不要為了指導科展而難為學生，應將「學生參加科展」視為一件快樂的事。 　2. 有機會多帶領學生走出戶外，除了鍛鍊身體，更能藉機認識社區、家鄉之美。 　3. 透過科展活動，培養師生情誼，進而矯正學生行為上的缺失。這點非常重要，其 　　 他得獎與否、有無重大發現都是其次。 　4. 學校自然課程的正常化教學，才是科展的根本。為此學校必須設有自然教室和足 　　 夠的器材，才能讓學生正常學習。學生有正常的學習作為後盾，才有能力解決科 　　 展的問題。這點最基本卻最重要。 　讓我們一起期許，科學研究之風能從東光國小這座「麻雀雖小，五臟俱全」的自然科學教育資源中心蔓延開來，一一找回科學研究的初衷。 　　　　　　　　　＜本文摘自 康軒【國小自然通訊第31期】＞