臺灣100專案介紹
黃子欣 康橋國際學校教師

動感科學,感動教學


「五根手指頭能把一個70公斤的人舉起來嗎?」
「3、2、1...」
「哇,真的可以耶!」

康橋國際學校某一堂科學課堂上,教室裡時不時地出現驚呼聲,學生們也個個眼睛雪亮,用五根手指頭把人舉起來不僅是遊戲,也是黃子欣老師特殊的教學方式之一,為了幫學生重新找回對科學的熱情,黃子欣自創一套「動感科學,感動教學」教學計劃,希望藉此讓學生從學習中感受到趣味,透過實作與探究建立科學概念,也期望帶給更多老師教學信心跟力量。


專案具體內容:

2015 年,在「國際學生能力評量計畫」(PISA)中,台灣的科學排名為全球第四名;在「國際數學與科學教育成就趨勢研究調查」(TIMSS)中,台灣八年級學生的科學成績排名也在前段班的行列。然而,在學習興趣與自信上,台灣卻是敬陪末座……「是什麼讓孩子喪失對科學的熱情?」

曾經是填鴨教育愛好者的黃子欣,發覺現在的學生普遍高成就卻低興趣,為了改變現況,他決定帶著學生一起〝玩〞科學。「牛頓被蘋果打到就能想到三大定律,那麼我們的學生如果意外被榴槤打到,除了感到痛、留下傷疤,還會順便討論自然界的現象與奧祕,這是多動人的畫面啊!」

「動感科學,感動教學」有五大主題探究課程,希望透過這套教學計畫,讓學生自己動手做,從真實的情境中去體驗跟發掘問題,進而設計探究活動、資料分析統整、相互討論交流,最後得到答案並牢記於腦海中,「除了分數,我更希望孩子們有態度!」

【力學,動起來】

不需要反覆提醒學生力是存在的。讓他們去玩、去感受,感受完再來討論,來思考「什麼是力、力可以做什麼、如何讓力改變力」,經由具體的操作,藉由書寫文字、彼此對話、畫圖等多種模式,讓學生從五感擷取體驗活動的資訊,經過思考轉化成資訊,會讓學生更主動地進入課程,建構力學概念。

體驗 1:請四位學生跟老師一起用手指頭,把一個 70 公斤的同學舉起來,起初大家都想說「怎麼可能?」但在 3、2、1 倒數後驚呼聲出現,學生發現這樣真的可行!接著請學生坐下來,畫圖記錄這個景象並進行組內討論,會發現這個遊戲的魔法在於:五個人分擔 70 公斤的重量,這似乎很合理!這時,學生寫下親眼看到的歷程,並試著用自己的話整理剛剛的發現:原來「力」可以像物質一樣分散給五個人。

體驗 2:讓一位學生靠著牆壁站,右手、右腳都緊貼著牆,接著請學生舉起左腳,會發現左腳好像被施了魔法抬不起來,一旁觀看的學生會猜想「這個同學是不是跟老師套好招,這其中一定有詐!」為了想戳破老師的把戲,會一個個主動站在牆邊測試,最後卻不斷的驗證:科學是存在的。

【POE,感受壓力】

POE 教學模式就是預測、觀察、解釋(Prediction-Observation-Explanation)教學模式。

體驗 1:在 pp 板上分別放置一根、四根、十六根銅釘,讓學生猜測三塊大小相同的傳統豆腐,放上去的結果會是什麼?提醒學生用畫圖的方式表示。放上豆腐後,將觀察到的現象與預測的想像比較、進行組內討論,形成「釘子數目對豆腐凹陷程度影響」的解釋說明,接著請同組中能力較好的同學講解給其他同學聽,在講解過程中也反覆思考與修正答案,藉以加深自己的印象,同時也為原本不理解的部分找到答案:豆腐的受壓面積越小,則釘子所承受的力就越大。

體驗 2:讓學生猜測〝幾本課本〞加壓,能讓氣球被劍山(釘子)刺破。會選擇幾本課本而不是幾公斤重,是考量到學生對於重量單位不夠有感,無法清楚的描述一公斤重的大小,不如用課本當作計量單位,加上氣球爆炸的聲音刺激,讓學生對於活動更加有感,藉此強化他們對壓力概念的建構。最後學生答出結論:接觸的面積越大,所承受的壓力會越小。

體驗 3:用左右手的食指頂住原子筆的兩端,觀察哪邊的指腹凹陷程度較大,並討論左右哪邊的受力較大,除了再次驗證:壓力與接觸面積有關,也可以檢視學生是否有手愈痛就愈大力的迷思概念。

【運動學,動起來學】

提到運動學,大多數人腦中的印象不是操場上的跑步速率,就是上山與下山速率問題,與其在教室裡用紙筆帶入公式來計算考題,不如帶著學生到操場跟籃球場,真實的感受速率!

體驗 1:課程一開始,每個學生先閉上雙眼,感覺〝一分鐘〞的長度,時間到就舉手,記錄下每位同學舉手的時間點,分組討論有什麼方式能讓時間的單位一致,利用伽利略的單擺實驗探究擺重、擺角、擺長對單擺週期的影響。

體驗 2:給予學生校內操場、籃球場的地圖,讓他們規劃〝運動的路徑〞,挑選出平時走路較快與較慢的兩位同學,練習用〝穩定的〞速率走路,同時也請另一批同學測量規劃路徑的距離,並標記在地圖上。拿出碼表測量行走的時間,計算與距離的比值,用實際的數據去比較同學走路的速率,也可以推估出在路上看到距離 1.5 公里的告示牌,需要走多長的時間。

【科學史,LIS 融入教學】

理化單元中,難免有不易操作或概念較抽象的部分,這時可以引入科學史,讓學生感受科學家發現科學原理的歷程。課堂上撥放「LIS 科學教育平台」的影片,讓學生邊看動畫邊換位思考,假想如果他是這個時期的科學家,會怎麼解決這個問題?或是面對科學家提出的觀點,能否找出漏洞?找出推翻先前理論的方式?同時也透過思辨學習,請同學在面對科學發現的報導甚至權威的解釋時,抱持懷疑的態度,評估其推論的證據是否充分且可信賴。科學學習除了學習內容與學習表現外,也要讓學生認識到科學學習的態度與本質。

【PHET,來電一下】

〝電〞看不見,沒辦法真實的摸觸到,被許多老師認為是最難教的單元。課程開始,先讓同學拆解手電筒,觀察內部的構造,繪製初步的電路圖,再引入科學家簡化的符號,繪製出較為一致的電路圖,利用電路圖設計不同的連接方式猜想其結果;除了直接連接電池、導線、燈泡驗證結果,也可利用〝phet〞直流電虛擬實驗室,裡面有虛擬的電線、電池、燈泡、電阻,可組出各自設計的電路、檢驗電壓與電流。無須擔心器材故障,也不用煩惱器材不足或電池沒電,在課堂中利用 phet 讓學生對於電路有初步的概念,也可用來評量學生對於電學的理解程度。



成果與效益:

一、產生興趣與熱情
學生:我想要向黃子欣老師表達感謝,謝謝老師讓我們的理化課變得生動有趣,雖然理化真的是非常困難,但是在這堂課讓我們學到了很多不同的事。

學生:子欣老師的課都很有趣,他本身就很幽默,不會因為一個人的成績就對那個人有不同態度或偏見,他也講過很多道理都很有意義,我覺得他是個很棒的老師。

二、感受同伴的重要
學生:子欣老師的課蠻不錯的,因為自己操作才深刻,也看到比較真實的數據,然後操作時只有兩隻手根本做不起來,需要更多雙手,所以和同學合作也很重要,過程中組員也會互相提出不一樣的問題,一起找答案,收穫的更多。

學生:今天連續上了三堂自然課,覺得很過癮,我猜有一部分是因為同伴吧,雖然最後還是沒有做出來,但能從錯誤中去修正反而學得更多,再也沒什麼大不了的,其他的事情也是這樣吧!

三、感受到知識的應用
學生:有人說學這些以後用不到,可是我覺得非也,就像古裝劇的釘床,很多人一看到很多釘子就覺得很刺,但如果你知道 P=F/A 的話,就能告訴大家躺上去不會流血,用自己的知識去突破盲點,不是超讚的嗎?就像哥白尼反對亞里斯多德那樣!

四、感受到學習的趣味
學生:經過一年和子欣老師的相處,讓我獲益良多,吸收到許多新知識,也看到不同同學的想法,還有老師的奇特解法,分組討論,分享各自的見解,與同學們的辯論時的刺激感,都是和其他老師們不一樣的教學方式,雖然常常遇到挫折,但只有挫折才能成長。

學生:時間很快,剛開始其實會有點不想上課,因為覺得心有餘力不足,但後來不會,反而愈來愈喜歡,第一是習慣了,第二是可以學得更多,覺得很多不單單只是自然課本上的知識,而是多了一種角度去看世界,也在與同學的互動時,學習欣賞別人的優點,找到值得學習的地方,壓力不是要讓你無處可走,而是想往前推你一把。

五、感受到科學的趣味
學生:科學在生活中無所不在,只是人們都沒察覺到,當你用心觀察,你會發現,就算是單純一件事而已,裡頭藏著無數的科學原理。科學不僅能用來探索,更可以進一步的與同學分享、討論!你說,怎能不愛科學呢!

六、強化完整能力的組合
學生:如果用這種方式上課的話,可以增加學生各方面的能力,例如表達跟整理資料的能力。



影響力與擴散性:

一、105 年開始分享「動感科學,感動教學」教學計畫,並擔任新竹縣輔導團工作坊講師。

二、「夢的 n 次方 教師專業成長研習」分區負責人。

三、在 FB 成立個人教學交流社群「子欣的科學世界」,分享教學的經驗、科學教育的資訊。

四、在「夢 N- 國中自然組」社群分享教學近況。

五、各地老師的回饋:
彰化老師:很喜歡子欣的壓力教案,也很喜歡你的慣性活動!程度不好的
學生活動中參與度很高,真的不能只有教原理。

台中老師:子欣老師公開授課,24 位生物老師當學生,跟著學慣性,60 位
自然老師觀課、議課。

新北老師:我明天想要來試試實驗考,再與你分享。

馬祖老師:我是馬祖介壽國中自然老師,暑假全縣研習印象深刻,謝謝!



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