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2012年7月1日 星期日

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】>

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