学生透过探究过程建构科学学习课件

透過科學探究進行

科學學習蘇詠梅香港教育學院科學系透過科學探究進行

科學學習1研究設計科學探究技能研究中建議的資料搜集方法(Harlen,2000):實地觀察學生的行為分析學生的書面報告研究設計科學探究技能研究中建議的資料搜集方法(Harlen2研究設計第五屆常識百搭科學專題設計比賽(2002)分析二十四份書面報告檢視學生展示的探究技巧及科學理解研究設計第五屆常識百搭科學專題設計比賽(203研究工具一系列工業界僱主所要求、且與科學教育有密切關係的技能(Duggan&Gott,2000)科學探究指標一覽表(InquiryScienceIndicatorschecklist)(Pearce,1999)研究工具一系列工業界僱主所要求、且與科學教育有密切關係的技能4研究工具意念學生如何產生所探究的意念？學生有否提出可測試的問題或合理的假設？學生從何處取得與探究有關的資料？設計學生有否設計公平的測試來解答提出的問題？學生有否展示對相關變數的理解及對照項目的運用？闡釋學生有否以有系統及合乎邏輯的方法收集數據？學生能否明白數據的意義，並把觀察結果轉化為有用的數據？學生以圖表及統計學方式展示數據時，所用的方式是否合適？學生是否懂分析數據，從而得出結論？研究工具意念5研究工具評估學生有否重覆探究其他事物，或改進他們的探究方式？學生有否根據取得的數據，再提出新的問題？理解及應用學生有否建立對科學的新理解？學生能否應用從日常生活中取得的知識？反思學生有否反思數據的意義，並思考探究過程及其產物所帶來的新發現？研究工具評估6

從觀察取得意念陳述探究目的閱讀參考資料設計及計劃探究過程分析及評估研究結果學生透過以下探究過程，建構他們對科學的理解：

從觀察取得意念陳述探究目的閱讀參考資料設計及計劃探究過程分7透過觀察取得意念日常生活體驗電視廣告參考資料新聞時事曾經學習的知識透過觀察取得意念日常生活體驗電視廣告參考資料新聞時事曾經學8從日常生活體驗而來的意念

「我看見人人都彎下腰看信箱是否有信。」(實用眼)「我熟睡時總會把被子踢走。」(滾軸溜「被」)「我記得我手上的魚腥味十分強烈，用濃縮的洗潔劑也洗不去。」(跟魚腥說再見)「在冬天，我感到皮膚很乾。」(同「爆拆」講拜拜!)從日常生活體驗而來的意念「我看見人人都彎下腰看信箱是否有信9從日常生活體驗而來的意念

「我看到很多人容易忘記把鑰匙從匙孔中抽出。」(門匙提醒器)

「我發現小蟲使電燈看來很髒。」(SPECBuster)「看到有人在桌上用過橡皮擦後留下的膠碎，我覺得很討厭。」(微型吸紙屑機)「看到吸盤沒有被釘住也不會掉到地上，我感到很驚奇。」(吸盤吸附的真理)從日常生活體驗而來的意念「我看到很多人容易忘記把鑰匙從匙孔10從曾經學習的知識而來的意念「我們學過磁鐵互相吸引和排斥的現象。」(磁力足球機)(「我們要運用以前學過有關熱的傳導的知識。」SUN力UN-UN車)「我們知道不同斜坡上物體的移動情況。」

(SUN力UN-UN車)從曾經學習的知識而來的意念「我們學過磁鐵互相吸引和排斥的現象11從曾經學習的知識而來的意念「我們學過運用太陽能的好處和有關磁效應的知識。」(太陽能電動窗簾)「我們參考在六年級時學過有關完整電路和槓桿系統的知識。」(太陽能輪船)「我們學過有關氣球推動的知識。」

(水力火箭)從曾經學習的知識而來的意念「我們學過運用太陽能的好處和有關磁12從新聞時事而來的意念「新聞報導一位特技人在駕車飛越萬里長城前，要在路上鋪上鹽。」(冰加鹽的魔力)「俄羅斯的潛水艇意外使我思考拯救設備不足的問題。」(潛水艇)從新聞時事而來的意念「新聞報導一位特技人在駕車飛越萬里長城前13從閱讀參考資料而來的意念

「從互聯網和圖書中知道現在我們利用煤發電，但這會帶來嚴重的污染，人們亦開始討論太陽能工具的優點。」

(SUN力UN-UN車)從閱讀參考資料而來的意念「從互聯網和圖書中知道現在我們利用14從對廣告的質疑而來的意念「某廣告誇大某牌子的衛生紙比其他牌子的質素更好。」(紙巾睇真"D")從對廣告的質疑而來的意念「某廣告誇大某牌子的衛生紙比其他牌子15透過觀察取得意念

從嗜好及娛樂而來的經驗也扮演一定的角色。(Asoko&deBoo,2001)

有研究指出，學生的原設計有時會過於複雜，使他們難以把意念實踐。教師應在此階段中多加支援，提升學生利用日常生活所得的經驗作探究的能力。透過觀察取得意念 從嗜好及娛樂而來的經驗也扮演一定的角色。(16陳述目的學生未能理解探究目的與探究設計的關係（Lunetta，1998)。學生在探究的準備階段時，通常需要更多協助，以發展他們提出正確問題的能力（Hollins＆Whitby，1998)。提出適當的問題是非常重要的，因這有助發展學生的思考能力，幫助他們集中探究的焦點，尋找答案。學生在探究目的陳述表現得較好，卻未有系統地構想問題及預測。陳述目的學生未能理解探究目的與探究設計的關係（Lunetta17陳述目的陳述目的提出問題作出假設31173

陳述目的陳述目的提出問題作出假設3117318陳述目的書面報告很少提出一連串的問題引導探究：吸盤用甚麼「能量」吸住牆壁？為何我們只在廚房及浴室中使用吸盤？它們可否用在其他地方？大部分吸盤也是圓型，為何沒有方形或六角形的吸盤？吸盤的形狀會否影響它的效用？可否把桌上的橡皮膠碎吸起，保持書本、桌子及地上的整潔？是否有一種細小的可攜式吸塵機可以不發出聲響，有效吸掉橡皮膠碎？陳述目的書面報告很少提出一連串的問題引導探究：19陳述目的哪些因素影響日本麵的吸水能力？ 其他食物會否有同樣問題？ 有否方法防止這個問題的出現？為何人們把鹽撒在鋪滿雪的路上？在特技人柯受良把車加速再飛越長城前，為何要在鋪滿雪的路上撒上鹽？陳述目的哪些因素影響日本麵的吸水能力？20閱讀參考資料在探究的過程中，學生搜尋及閱讀與探究主題有關的資料大部分是從網頁、兒童科學叢書、課本、雜誌、商品等而來的二手資料學生也有向身邊不同的人物如家長或學校中的技術人員發問，取得所需資料閱讀參考資料在探究的過程中，學生搜尋及大部分是從網頁、兒童科21參考資料來源網頁書籍課本家長學校中的技術人員雜誌商業產品參考資料來源網頁書籍課本家長學校中的技術人員雜誌商業產品22參考資料來源「我們從兒童科學叢書(《十萬個為什麼》)及香港天文台網站上找到有關皮膚乾燥的資料。」「我們從圖書館中找到一些書，書上說魚類身上的蛋白質及脂肪在接觸空氣後，可能會氧化，產生tri-metylamine及魚腥味。」「我們從網站(小校園網)及課本上找到有關完整電路及槓桿系統的資料，可用以製作一個郵箱。」參考資料來源「我們從兒童科學叢書(《十萬個為什麼》)及香23參考資料來源「要製作一個吸起橡皮膠碎的設備，我們從網站(香港教育城網站及商業網站)上找到一些有關吸塵機功能的資料及家用電器的使用指引。」「我們參考了課本上有關滑輪的資料，並向老師及校工請教製造有特別功能的毛毯的方法。」參考資料來源24參考資料來源「我們參考了LAGOROBOLAB的資料，找出如何設計一個能提示人們從匙孔取出鑰匙的門匙系統。」「我們從網站及圖書館中找不到所需的資料，於是看了一篇刊登在選擇月刊的研究報告，不過它只討論了研究結果，並沒有提到測試的過程及方法。」參考資料來源25參考資料來源半數報告中沒有提供資料出處及參考資料的來源物件的進化過程是由現存物件的缺點引發（Petroski，1992)不單要認識到存在的缺點及作改善還要就原創者或原有意念表示谢忱需要教導學生察覺抄襲及知識版權重要性對資料提供者表示謝忱等問題參考資料來源半數報告中沒有物件的進化過程是由現存物件的缺點引26設計及計劃一種探究模式多於一種探究模式教師應致力引發學生採取不同的探究模式設計及計劃一種探究模式多於一種教師應致力引發學生採取不同的探27不同的科學探究方法公平測試設計與製作探索找出規律鑑別與分類(Watsonetal.,2000)不同的科學探究方法公平測試設計與製作探索找出規律鑑別與分類(28確認變量及利用控制項目

公平測試改變一個因素，其他因素不變學生對變數的理解及對運用控制變項的認識確認變量及利用控制項目公平測試改變一個因素，學生對變數的29確認變量及利用控制項目

例如：用相同份量的水、相同重量(或數量)及種類的物料來做測試。在進行測試時也懂得把其他因素(如時間、測試次數、收集數據的方法、記錄數據的人、量度器具及外在環境因素)維持不變。把項目維持不變，來取得可靠的探究結果。確認變量及利用控制項目例如：30利用不同物料作比較

學生在進行探究時運用了多種物料及從不同地點/來源取得樣本。在找出最理想的保溫物料時，用作測試的物料包括聚苯乙烯、樹葉、羊毛、絲及木測試不同種類的潤滑乳液，以找出最好的潤滑劑測試不同的混合物(水、水及味精、水及糖、水及鹽及80℃的暖水)，以找出它們對麵條的作用測試來自超級市場、報紙檔及便利店六款不同品牌的衛生紙測試九款不同的溶劑及物料(檸檬、茶、鹽、中式酒、牙膏、洗米的水、洗菜的水、洗潔清及水)，找出那一種去除魚腥味最有效測試不同的物料(例如糖、生粉及雞精)，以找出那一種能最快把冰溶解利用不同形狀的吸盤，測試它們吸住牆壁的時間利用不同物料作比較學生在進行探究時運用了多種物料及從不同地31從不同地點取得樣本

從學校的不同樓層中取得空氣樣本，以測試空氣污染程度

從不同地點取得樣本從學校的不同樓層中取得空氣樣本，以測試空32在不同情景中進行測試

在不同的室內及室外環境中測試太陽能車的功能

讓十位同學分別使用特製的蛋糕刀，以測試其效能在不同情景中進行測試在不同的室內及室外環境中測試太陽能車的33運用儀器及用具電子儀器試紙自製儀器收集空氣樣本電子學習套ROBOLAB凝凍槍運用儀器及用具電子儀器試紙自製儀器收集空氣樣本電子學習套R34收集數據運用簡單的科學儀器收集以下數據：溫度的改變重量的改變蒸發的速度灰塵的數量紙巾在顯微鏡及紫外光燈下的質樣紙巾的吸水量用五官觀察氣味的改變觀察冰的溶化觀察試紙上的改變收集數據運用簡單的科學儀器收集以下數據：35數據的展示相片-過程及成果文字表格數據的展示相片-過程及成果文字表格36數據的展示繪圖圖表數據的展示繪圖圖表37分析數據及作結綸作出合理的結綸及建議有些物料保溫能力較高在空氣中有些肉眼看不見的污染物很難除去手上的魚腥味鹽能加速冰的溶化報紙上的廣告不應盡信可接受的科學解釋空氣和水太陽能力磁力完整電路分析數據及作結綸作出合理的結綸及建議38科學探究對學生能力的特別要求利用圖表表達數據使用儀器收集及處理數據設計對照測試科學探究對學生能力的特別要求利用圖表表達數據使用儀器39設計及計劃學生可能遇上的困難包括：量度的技巧使用工具及資料的技巧整理資料及數據的能力設計及計劃學生可能遇上的困難包括：40分析及評估大部分探究都有進行重覆測試，以取得更可靠的數據注意因果關係把吸盆剪成不同形狀時疏忽了吸盆半徑的改變改用一些可測試的用品豬皮不能替代人體皮膚作感覺測試解決遇到的問題用不同的試紙來測試空氣的質素改變放置紙張的角度來阻隔太陽光的照射改善設計的吸引力採用一個斜度更高的斜面分析及評估大部分探究都有進行重覆測試，以取得更可靠的數據注意41分析及評估本研究結果與其他研究(Goldsworthyetal.,1998)所得相似，學生也能夠：找出原設計的一些問題提出新的問題及假設尋找及閱讀一些新的參考資料把探究的設計及計劃修正改善探究的方法根據所得數據作簡單的總結提出適當的、合乎科學的解釋應用所學的科學知識建構對科學的理解在資料搜集和數據分析過程中，學生能夠：探究過程是非線性的，這與其他研究（Lunetta,1998）相符分析及評估本研究結果與其他研究(Goldsworthyet42建構對科學的理解透過觀察取得意念閱讀參考資料設計及計劃調查方法對照變數搜集數據及思考數據意義描述數據分析及評估符合科學的解釋日常生活中的應用陳述目的提出問題提出假設提出新問題修正調查方法修正設計及計劃搜尋及閱讀新的參考資料提出新的問題及假設建構對科學的理解透過觀察取得意念閱讀參考資料設計及計劃調查方43結論教師很多時會以為科學探究只是發展學生科學知識的技巧及過程(Watson&Wood-Robinson,1998)只是單「做科學」或「作科學實驗」，未必能夠幫助學童建立對科