特別企劃

【自然】我的超涼快綠能屋

新北市義方國小 萬信賢老師

為了因應知識更新迅速、高速改變的社會環境,108 課綱強調自然科學領域應重視並貫徹探究與實作的教學方法,相較之下更重視自然學習過程的脈絡。因此,自然科學領域的「學習表現」更是以探究歷程來設計課程架構,讓學生可藉由教師所設計的探究課程,從定題、實驗設計、實驗結果歸納、獲得結論等過程中,逐漸建構觀念而獲得知識。

你發現了嗎?其實這樣的歷程,就跟科學家得出理論的過程是類似的:

圖2

探究的課程設計是為了要培養科學家嗎?筆者認為目的並非如此,從學習金字塔(Learning Pyramid)的觀點來看,學生在課堂中可即時應用所學,尤其是進行探究歷程時,學生須要自行思考、設計、歸納結果,可讓學習效率提高,而透過親身參與(討論或實作),也可以達到50%~70%。因此,若以探究教案進行自然教學,便可以讓學生「主動學習」,達成學習內化。

探究教案取材

在設計探究教案時,第⼀個遇到的問題就是題材該從哪裡來,其實課本內的實驗,再配合康軒版課本內所引導的探究歷程,就是⼀個很不錯的探究教學設計,如果還要讓教學內容更豐富⼀些,筆者在這邊提供⼀些靈感來源跟教師們分享:

(⼀) 從課本實驗出發針對實驗操作再做更細緻、更多樣的變因控制,例如五年級鐵生鏽除了課本內「空氣」、「水分」、「酸性水溶液」的探討,可再探討「水溶液酸鹼性的影響」、「溫度」等;三年級磁鐵可再探討「磁鐵被破壞後磁性的變化」。

(二) 從歷年科展或獨立研究作品尋找科展取材大多源自課本,或是跟生活密切結合的主題,相當適合融入自然探究歷程中來引導學生。

筆者以往的流程大多是這樣做:

圖3

這樣的流程是⼀個良性循環,筆者時常在從課本找科展主題時,就跟學生⼀起思考出不錯的題目,倘若該題目搜查⼀番後,發現已經有許多科展都做類似的主題,也說明這主題發展成熟,已經產生許多實驗結果,便可以發展成探究教案。畢竟探究教學時所得出的結論需要有所依據,科展或獨立研究的結果經過許多專家和教授的檢驗,比較不會有問題。

探究教案的精緻化

當探究教學有了方向和內容,如果還要再更精緻,可以考慮融入跨領域或重大議題,跨領域教學設計可以參考STEAM 架構,以下筆者分享的教學活動便是融入STEAM 和環境教育的綠能議題來做設計。

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探究可以是⼀種活動,但活動不⼀定是探究其實當初寫這教案有兩種版本,也感謝高雄市文府國小莊婷媜老師給予許多寶貴經驗,我們從下面教學流程流程圖比較看看:

圖9

其實這兩種教案都很適合運用在課堂,但如果要設計探究教案,則要先明確說明什麼是探究。美國 國家科學教育標準中對探究的定義是:「探究要求確定假設,進行批判的和邏輯的思考,並且考慮其他可以替代的解釋。」

因此探究教學裡面,因為最後須要提出解答,最簡單的方法就是觀察、比較實驗組和對照組的結果,再提出合理的解釋來給出解答,但如果沒有明確給每組定題,彼此之間的房屋差異太大,影響的因素太多,就會陷入無法明確釐清原因的窘境,只能大致推論。例如:「你們這組屋內溫度低有可能是窗戶比較多,或是在上方開窗,也有可能是有加風扇增加對流。」,如此「得出結論和解釋」的歷程就會不完整,而變得很含糊不清,也失去科學態度裡面對結果須清楚明確且完整的精神。

從學生角度來看,探究教學正是因為探究歷程讓學生親自操作下,印象最深刻,且對學科知識能加以應用,如果是教案⼀,因為有實驗組和對照組,學生可明確知道其結果是什麼原因所導致,但如果是教案二的競賽活動,學生對結果只能採取概略的推論,無法明確說明其原因,也無法讓學生正確連結「熱傳播三途徑」的學科知識。

自然科學領域教學法相當多,探究只是其中⼀種,沒有最好的教學法,只有適合的教學法,才能讓學生學得更好。兩種模式(探究、競賽)筆者都嘗試過,發現競賽模式學生比較有動力,學習意願比探究高,但最後像是放⼀場煙火秀,很漂亮但感覺似乎沒學到什麼,記憶變得很片面。如果時間足夠,例如夏令營營隊,可用先探究後競賽方式來設計,讓學生先了解為什麼,再利用競賽提起興趣,同時擁有兩種模式的優點,這會是⼀個很棒的教學活動。

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