學(xué)生透過探究過程建構(gòu)科學(xué)學(xué)習(xí)課件

透過科學(xué)探究進(jìn)行

科學(xué)學(xué)習(xí)蘇詠梅香港教育學(xué)院科學(xué)系透過科學(xué)探究進(jìn)行

科學(xué)學(xué)習(xí)1研究設(shè)計(jì)科學(xué)探究技能研究中建議的資料搜集方法(Harlen,2000):實(shí)地觀察學(xué)生的行為分析學(xué)生的書面報(bào)告研究設(shè)計(jì)科學(xué)探究技能研究中建議的資料搜集方法(Harlen2研究設(shè)計(jì)第五屆常識百搭科學(xué)專題設(shè)計(jì)比賽(2002)分析二十四份書面報(bào)告檢視學(xué)生展示的探究技巧及科學(xué)理解研究設(shè)計(jì)第五屆常識百搭科學(xué)專題設(shè)計(jì)比賽(203研究工具一系列工業(yè)界僱主所要求、且與科學(xué)教育有密切關(guān)係的技能(Duggan&Gott,2000)科學(xué)探究指標(biāo)一覽表(InquiryScienceIndicatorschecklist)(Pearce,1999)研究工具一系列工業(yè)界僱主所要求、且與科學(xué)教育有密切關(guān)係的技能4研究工具意念學(xué)生如何產(chǎn)生所探究的意念？學(xué)生有否提出可測試的問題或合理的假設(shè)？學(xué)生從何處取得與探究有關(guān)的資料？設(shè)計(jì)學(xué)生有否設(shè)計(jì)公平的測試來解答提出的問題？學(xué)生有否展示對相關(guān)變數(shù)的理解及對照項(xiàng)目的運(yùn)用？闡釋學(xué)生有否以有系統(tǒng)及合乎邏輯的方法收集數(shù)據(jù)？學(xué)生能否明白數(shù)據(jù)的意義，並把觀察結(jié)果轉(zhuǎn)化為有用的數(shù)據(jù)？學(xué)生以圖表及統(tǒng)計(jì)學(xué)方式展示數(shù)據(jù)時(shí)，所用的方式是否合適？學(xué)生是否懂分析數(shù)據(jù)，從而得出結(jié)論？研究工具意念5研究工具評估學(xué)生有否重覆探究其他事物，或改進(jìn)他們的探究方式？學(xué)生有否根據(jù)取得的數(shù)據(jù)，再提出新的問題？理解及應(yīng)用學(xué)生有否建立對科學(xué)的新理解？學(xué)生能否應(yīng)用從日常生活中取得的知識？反思學(xué)生有否反思數(shù)據(jù)的意義，並思考探究過程及其產(chǎn)物所帶來的新發(fā)現(xiàn)？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(shè)計(jì)及計(jì)劃探究過程分析及評估研究結(jié)果學(xué)生透過以下探究過程，建構(gòu)他們對科學(xué)的理解：

從觀察取得意念陳述探究目的閱讀參考資料設(shè)計(jì)及計(jì)劃探究過程分7透過觀察取得意念日常生活體驗(yàn)電視廣告參考資料新聞時(shí)事曾經(jīng)學(xué)習(xí)的知識透過觀察取得意念日常生活體驗(yàn)電視廣告參考資料新聞時(shí)事曾經(jīng)學(xué)8從日常生活體驗(yàn)而來的意念

「我看見人人都彎下腰看信箱是否有信。」(實(shí)用眼)「我熟睡時(shí)總會把被子踢走?！?滾軸溜「被」)「我記得我手上的魚腥味十分強(qiáng)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(yàn)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(yàn)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(fā)現(xiàn)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(jī))「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(yàn)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(jīng)學(xué)習(xí)的知識而來的意念「我們學(xué)過磁鐵互相吸引和排斥的現(xiàn)象。」(磁力足球機(jī))(「我們要運(yùn)用以前學(xué)過有關(guān)熱的傳導(dǎo)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(jīng)學(xué)習(xí)的知識而來的意念「我們學(xué)過磁鐵互相吸引和排斥的現(xiàn)象11從曾經(jīng)學(xué)習(xí)的知識而來的意念「我們學(xué)過運(yùn)用太陽能的好處和有關(guān)磁效應(yīng)的知識?！?太陽能電動窗簾)「我們參考在六年級時(shí)學(xué)過有關(guān)完整電路和槓桿系統(tǒng)的知識?！?太陽能輪船)「我們學(xué)過有關(guān)氣球推動的知識?！?/p>

(水力火箭)從曾經(jīng)學(xué)習(xí)的知識而來的意念「我們學(xué)過運(yùn)用太陽能的好處和有關(guān)磁12從新聞時(shí)事而來的意念「新聞報(bào)導(dǎo)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(shè)備不足的問題?！?潛水艇)從新聞時(shí)事而來的意念「新聞報(bào)導(dǎo)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(lián)網(wǎng)和圖書中知道現(xiàn)在我們利用煤發(fā)電，但這會帶來嚴(yán)重的污染，人們亦開始討論太陽能工具的優(yōu)點(diǎn)?！?/p>

(SUN力UN-UN車)從閱讀參考資料而來的意念「從互聯(lián)網(wǎng)和圖書中知道現(xiàn)在我們利用14從對廣告的質(zhì)疑而來的意念「某廣告誇大某牌子的衛(wèi)生紙比其他牌子的質(zhì)素更好。」(紙巾睇真"D")從對廣告的質(zhì)疑而來的意念「某廣告誇大某牌子的衛(wèi)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(jīng)驗(yàn)也扮演一定的角色。(Asoko&deBoo,2001)

有研究指出，學(xué)生的原設(shè)計(jì)有時(shí)會過於複雜，使他們難以把意念實(shí)踐。教師應(yīng)在此階段中多加支援，提升學(xué)生利用日常生活所得的經(jīng)驗(yàn)作探究的能力。透過觀察取得意念 從嗜好及娛樂而來的經(jīng)驗(yàn)也扮演一定的角色。(16陳述目的學(xué)生未能理解探究目的與探究設(shè)計(jì)的關(guān)係（Lunetta，1998)。學(xué)生在探究的準(zhǔn)備階段時(shí)，通常需要更多協(xié)助，以發(fā)展他們提出正確問題的能力（Hollins＆Whitby，1998)。提出適當(dāng)?shù)膯栴}是非常重要的，因這有助發(fā)展學(xué)生的思考能力，幫助他們集中探究的焦點(diǎn)，尋找答案。學(xué)生在探究目的陳述表現(xiàn)得較好，卻未有系統(tǒng)地構(gòu)想問題及預(yù)測。陳述目的學(xué)生未能理解探究目的與探究設(shè)計(jì)的關(guān)係（Lunetta17陳述目的陳述目的提出問題作出假設(shè)31173

陳述目的陳述目的提出問題作出假設(shè)3117318陳述目的書面報(bào)告很少提出一連串的問題引導(dǎo)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(xì)小的可攜式吸塵機(jī)可以不發(fā)出聲響，有效吸掉橡皮膠碎？陳述目的書面報(bào)告很少提出一連串的問題引導(dǎo)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(gè)問題的出現(xiàn)？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(xué)生搜尋及閱讀與探究主題有關(guān)的資料大部分是從網(wǎng)頁、兒童科學(xué)叢書、課本、雜誌、商品等而來的二手資料學(xué)生也有向身邊不同的人物如家長或?qū)W校中的技術(shù)人員發(fā)問，取得所需資料閱讀參考資料在探究的過程中，學(xué)生搜尋及大部分是從網(wǎng)頁、兒童科21參考資料來源網(wǎng)頁書籍課本家長學(xué)校中的技術(shù)人員雜誌商業(yè)產(chǎn)品參考資料來源網(wǎng)頁書籍課本家長學(xué)校中的技術(shù)人員雜誌商業(yè)產(chǎn)品22參考資料來源「我們從兒童科學(xué)叢書(《十萬個(gè)為什麼》)及香港天文臺網(wǎng)站上找到有關(guān)皮膚乾燥的資料?！埂肝覀儚膱D書館中找到一些書，書上說魚類身上的蛋白質(zhì)及脂肪在接觸空氣後，可能會氧化，產(chǎn)生tri-metylamine及魚腥味。」「我們從網(wǎng)站(小校園網(wǎng))及課本上找到有關(guān)完整電路及槓桿系統(tǒng)的資料，可用以製作一個(gè)郵箱?！箙⒖假Y料來源「我們從兒童科學(xué)叢書(《十萬個(gè)為什麼》)及香23參考資料來源「要製作一個(gè)吸起橡皮膠碎的設(shè)備，我們從網(wǎng)站(香港教育城網(wǎng)站及商業(yè)網(wǎng)站)上找到一些有關(guān)吸塵機(jī)功能的資料及家用電器的使用指引?！埂肝覀儏⒖剂苏n本上有關(guān)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?！箙⒖假Y料來源24參考資料來源「我們參考了LAGOROBOLAB的資料，找出如何設(shè)計(jì)一個(gè)能提示人們從匙孔取出鑰匙的門匙系統(tǒng)?！埂肝覀儚木W(wǎng)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(bào)告，不過它只討論了研究結(jié)果，並沒有提到測試的過程及方法?！箙⒖假Y料來源25參考資料來源半數(shù)報(bào)告中沒有提供資料出處及參考資料的來源物件的進(jìn)化過程是由現(xiàn)存物件的缺點(diǎn)引發(fā)（Petroski，1992)不單要認(rèn)識到存在的缺點(diǎn)及作改善還要就原創(chuàng)者或原有意念表示謝忱需要教導(dǎo)學(xué)生察覺抄襲及知識版權(quán)重要性對資料提供者表示謝忱等問題參考資料來源半數(shù)報(bào)告中沒有物件的進(jìn)化過程是由現(xiàn)存物件的缺點(diǎn)引26設(shè)計(jì)及計(jì)劃一種探究模式多於一種探究模式教師應(yīng)致力引發(fā)學(xué)生採取不同的探究模式設(shè)計(jì)及計(jì)劃一種探究模式多於一種教師應(yīng)致力引發(fā)學(xué)生採取不同的探27不同的科學(xué)探究方法公平測試設(shè)計(jì)與製作探索找出規(guī)律鑑別與分類(Watsonetal.,2000)不同的科學(xué)探究方法公平測試設(shè)計(jì)與製作探索找出規(guī)律鑑別與分類(28確認(rèn)變量及利用控制項(xiàng)目

公平測試改變一個(gè)因素，其他因素不變學(xué)生對變數(shù)的理解及對運(yùn)用控制變項(xiàng)的認(rèn)識確認(rèn)變量及利用控制項(xiàng)目公平測試改變一個(gè)因素，學(xué)生對變數(shù)的29確認(rèn)變量及利用控制項(xiàng)目

例如：用相同份量的水、相同重量(或數(shù)量)及種類的物料來做測試。在進(jìn)行測試時(shí)也懂得把其他因素(如時(shí)間、測試次數(shù)、收集數(shù)據(jù)的方法、記錄數(shù)據(jù)的人、量度器具及外在環(huán)境因素)維持不變。把項(xiàng)目維持不變，來取得可靠的探究結(jié)果。確認(rèn)變量及利用控制項(xiàng)目例如：30利用不同物料作比較

學(xué)生在進(jìn)行探究時(shí)運(yùn)用了多種物料及從不同地點(diǎn)/來源取得樣本。在找出最理想的保溫物料時(shí)，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(bào)紙檔及便利店六款不同品牌的衛(wèi)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(shí)間利用不同物料作比較學(xué)生在進(jìn)行探究時(shí)運(yùn)用了多種物料及從不同地31從不同地點(diǎn)取得樣本

從學(xué)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(diǎn)取得樣本從學(xué)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(jìn)行測試

在不同的室內(nèi)及室外環(huán)境中測試太陽能車的功能

讓十位同學(xué)分別使用特製的蛋糕刀，以測試其效能在不同情景中進(jìn)行測試在不同的室內(nèi)及室外環(huán)境中測試太陽能車的33運(yùn)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(xué)習(xí)套ROBOLAB凝凍槍運(yùn)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(xué)習(xí)套R34收集數(shù)據(jù)運(yùn)用簡單的科學(xué)儀器收集以下數(shù)據(jù)：溫度的改變重量的改變蒸發(fā)的速度灰塵的數(shù)量紙巾在顯微鏡及紫外光燈下的質(zhì)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(shù)據(jù)運(yùn)用簡單的科學(xué)儀器收集以下數(shù)據(jù)：35數(shù)據(jù)的展示相片-過程及成果文字表格數(shù)據(jù)的展示相片-過程及成果文字表格36數(shù)據(jù)的展示繪圖圖表數(shù)據(jù)的展示繪圖圖表37分析數(shù)據(jù)及作結(jié)綸作出合理的結(jié)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(bào)紙上的廣告不應(yīng)盡信可接受的科學(xué)解釋空氣和水太陽能力磁力完整電路分析數(shù)據(jù)及作結(jié)綸作出合理的結(jié)綸及建議38科學(xué)探究對學(xué)生能力的特別要求利用圖表表達(dá)數(shù)據(jù)使用儀器收集及處理數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)對照測試科學(xué)探究對學(xué)生能力的特別要求利用圖表表達(dá)數(shù)據(jù)使用儀器39設(shè)計(jì)及計(jì)劃學(xué)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(shù)據(jù)的能力設(shè)計(jì)及計(jì)劃學(xué)生可能遇上的困難包括：40分析及評估大部分探究都有進(jìn)行重覆測試，以取得更可靠的數(shù)據(jù)注意因果關(guān)係把吸盆剪成不同形狀時(shí)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(zhì)素改變放置紙張的角度來阻隔太陽光的照射改善設(shè)計(jì)的吸引力採用一個(gè)斜度更高的斜面分析及評估大部分探究都有進(jìn)行重覆測試，以取得更可靠的數(shù)據(jù)注意41分析及評估本研究結(jié)果與其他研究(Goldsworthyetal.,1998)所得相似，學(xué)生也能夠：找出原設(shè)計(jì)的一些問題提出新的問題及假設(shè)尋找及閱讀一些新的參考資料把探究的設(shè)計(jì)及計(jì)劃修正改善探究的方法根據(jù)所得數(shù)據(jù)作簡單的總結(jié)提出適當(dāng)?shù)?、合乎科學(xué)的解釋應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)知識建構(gòu)對科學(xué)的理解在資料搜集和數(shù)據(jù)分析過程中，學(xué)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(jié)果與其他研究(Goldsworthyet42建構(gòu)對科學(xué)的理解透過觀察取得意念閱讀參考資料設(shè)計(jì)及計(jì)劃調(diào)查方法對照變數(shù)搜集數(shù)據(jù)及思考數(shù)據(jù)意義描述數(shù)據(jù)分析及評估符合科學(xué)的解釋日常生活中的應(yīng)用陳述目的提出問題提出假設(shè)提出新問題修正調(diào)查方法修正設(shè)計(jì)及計(jì)劃搜尋及閱讀新的參考資料提出新的問題及假設(shè)建構(gòu)對科學(xué)的理解透過觀察取得意念閱讀參考資料設(shè)計(jì)及計(jì)劃調(diào)查方43結(jié)論教師很多時(shí)會以為科學(xué)探究只是發(fā)展學(xué)生科學(xué)知識的技巧及過程(Watson&Wood-Robinson,1998)只是單「做科學(xué)」或「作科學(xué)實(shí)驗(yàn)」，未必能夠幫助學(xué)童建立對科