置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2019年4月21日

反應速率探究課程(思考智能+問題解決)

前幾天共備,把化學反應速率的課程重新思考一次,發現這個單元是非常適合設計有完整探究歷程的知識點。為什麼說很適合呢?這個單元有幾個特點

1.五個影響化學反應速率的變因,在(國中階段)因果關係上都還算直覺。(活性、濃度、接觸面積、溫度、催化劑)

2.課程出現的時間點,在八下的第四單元。這個時間點,學生已經有足夠的化學反應經驗(如果老師有按照課程帶學生進實驗室作實驗的話)。甚至有許多相關的實驗,早已在前幾單元就完成了。所以有些實驗甚至不需要重複作。(因為作過而且直覺)

3.使用的理論,是碰撞學說。粒子觀對這個階段的學生來說,已經是能夠使用和接受的。用粒子觀加上碰撞來解釋影響反應速率的因素時。活性、濃度和接觸面積是很容易處理的。這部份可以作教學之後給學生作練習。

4.活性和催化劑的部分,在因果關係的實驗上是好處理的。用碰撞學說在國中階段則比較困難,在使用理論說明實驗結果這件事情上,可以作為跳躍延伸的挑戰。

所以這個單元是很適合操作一段很完整的探究課程。當然我說的是「單元」適合,時間的調配就不見得有辦法了。所以寫這個意思不是這個單元就該這樣上,實際上執行的時候當然還有很多其他條件要配合,這裡就不囉唆寫這個了。以下是操作大綱。我討論的是國中階段的課程喔,不要來跟我說什麼勻相非勻相,有些0級一級什麼的要考慮。

一、引入情境確立主題:這個階段學生已經累積了許多觀看化學反應的經驗。包括一些沉澱、產生二氧化碳、氫氣;光合作用、呼吸作用;燃燒不同金屬等等。可以問學生:你們覺得哪些反應是比較快速的?哪些反應是你們覺得比較慢的?如果要描述化學反應的快慢,又應該包含哪些內容?如果說要描述一個人跑得快慢,需要距離和時間的話,要描述化學反應的快慢,又需要什麼?

確定了要探討的主題,也確定了這主題要怎麼觀測之後,其實就是確定了「應變變因」的部分。國中這邊不見得要定量實驗,其實定性觀察就行了。

二、提出可能的變因:其實從一到二,就是第一階段的觀察與定題。觀察不見得是進到這單元才有的觀察。而是從上學期化學課到現在,很長時間的觀察。有部份的觀察是回溯自己的經驗,所以就可以依據經驗提出一些合理的變因。大部分的學生應該都能提出像是濃度、活性這些。也應該會有學生說出接觸面積、催化劑這些。可以請他們說明一下,應該也可以讓大部分學生知道那些變因是什麼意思。

三、這部份可能有一些變因,其實是之前就得到結果了。例如濃度越高、接觸面積越大反應速率都越快。如果沒有的話,也可以很快的作一下實驗得到結果。先作濃度和接觸面積就好。

到這邊為止,算是一輪的因果關係測試。也就是從觀察定題、計畫執行。然後得到結果作分析與發現這樣。但這邊的「發現」指的就是因果關係的發現。「濃度越高,反應速率越快」「接觸面積越大,反應速率越快」這樣的因果關係。

四、引進碰撞學說。這部份PhET可以幫上大忙。用這個軟體,可以解說當
A + BC 要變成 AB + C
的話,A一定要跟BC碰撞,而且要夠用力還要撞對地方。

這個理論,不太可能由學生從無到有建立,所以是教師提供適當的模型,學生要作的事情是試著用這個模型解釋他們已經掌握的因果關係。也就是用這碰撞學說去解釋濃度和接觸面積為什麼會影響反應速率。

知道前面為什麼要先作這兩個實驗了嗎?因為這個最好解釋。這邊就會有「推理論證、建立模型」等等的課程可以進來。

五、運用碰撞學說,預測溫度會如何影響反應速率。溫度與反應速率的關係,我覺得也還算直覺。但是在前面的課程中,學生應該是還沒真的作過。如果有補習的知道結果,也不見得(我的經驗是常常無法)能好好做出論述。

這一階段,要做的是運用模型,對一個現象做出假設。模型是已知理論,要運用已知理論去推論未知事件的意思。

六、實際進行實驗。這就用課本最常做的,硫代硫酸鈉和鹽酸反應產生硫沉澱的實驗就行了。這裡又跑一輪「計畫與執行」「分析與發現」。然後就看看實驗結果是否合乎假設。合乎的話,碰撞的理論就再度被強化了。

七、提出挑戰問題,請學生運用碰撞學說解釋活性和催化劑為什麼會影響反應速率。這牽涉到分子位能、動能、活化能這些概念當然要用碰撞的理論來解釋就很困難,所以說是個挑戰問題,可以提供資質好的學生一些挑戰。
這邊的實驗不用重複做了,因為這段課程前面不久就燒過鎂鋅銅比較燃燒劇烈程度;學生在七年級和八上也用過蘿蔔、豬肝和二氧化錳催化過雙氧水分解。

所以這部份可以作一點差異化教學。提供學生兩份學習單,一份是用碰撞學說解釋活性和催化劑,另一份就是比較基本的精熟練習題。讓學生自己去選擇自己想練習的東西。給學生一點時間去完成。

八、時間到了之後,就由想挑戰的學生試著說說看如何用碰撞學說解釋活性和催化劑的影響。然後再由老師簡單解說一下。這部份掛了也無妨,本來就是延伸挑戰的問題。這部份學生只要能了解活性和催化劑會影響反應速率這樣就夠了。運用碰撞學說來解釋,是額外的挑戰喔。


好,整個這樣流程跑下來,真的是很典型的科學探究歷程。當然受限於許多現實的限制,可能沒辦法跑完整。但我覺得這個流程可以當作一個模組,其他單元可以參考使用。有些單元適合跑某些區塊的流程,會視因果關係是否容易進行實驗得到結果以及模型部分有多困難而定。

2019年1月19日

what to teach and how to teach

再講另一個what and how problem好了。就是what to teach和how to teach。很多老師會努力在處理how to teach的問題,用了很多方法來改變他的教學,這令人敬佩,願意用心在自己教學的老師都值得敬佩。但是同時也應該思考的是what to teach。很多時候老師教久了,就不在思考他的教學內容是否應該調整。有時候改變教學策略是沒有用了,因為教學內容已經不適合環境了。



一千年前的教育系統的必修一定不會和今天的必修一樣的。五十年前的必修,會和現在一樣嗎?

週期表要背嗎?如果這是必修,那麼就來處理如何讓學生背起來的how to teach問題。但如果其實週期表不用背的呢?那教學上一直努力在「如何讓學生把週期表背起來」的各種教具、歌謠、教學技巧,就會變成很怪異的努力。

先確定把週期表背起來,是核心的教學目標之後,再來談how to teach,才比較合理。

不要覺得這些不用談,不要覺得「以前都要背啊」現在就要背。常常問自己「教這個是要幹嘛」並且拼了命的挑戰自己原本的答案,直到自己再也提不出任何問題來挑戰自己為止(好啦我有病)最後留下來的東西,可能就是我們想像中最值得教給學生的東西了。

如果自己沒把握,那就去翻一下課綱吧...

工程師vs科學家

科學家和工程師關心的事情不一樣,不能一概而論。工程師比較關心how問題,怎麼作會有什麼結果這樣;科學家比較關心what問題,就是某個他關心的東西本質到底是什麼。

科學家當然要處理how問題,但那常常是為了解決他的what。工程師當然也要知道what問題,但那常常是為了把他的how問題處理的更好。

2018年12月21日

要用精緻教具還是粗糙教具?

要用粗糙的教具,還是精緻的教具,選擇很簡單,就是看教學目標。如果我們這堂課的教學目標,是希望學生學會看電路圖,並且根據電路圖接電路,當然提供的就是電池、電池盒、鱷魚夾、燈泡等等的器材。


2018年8月15日

JSP8 沒有競爭的競爭力

有人說,比賽勝負會促使學生努力。在面對比賽勝負的壓力下,在競爭下就會快速成長。我相信這是真的,很多競賽真的會逼人長大。

不過沒有競賽人就不會有壓力,不會長大嗎?不會喔,只要給學生一個舞台,跟他們說過幾天你要站在那邊,跟一堆你不認識的人講十分鐘的話,介紹你獨立研究的成果喔。這樣會不會有壓力?這壓力能不能讓人成長?

不是一定要有個勝負才會有壓力啊。給他們一個上台的機會,用這個目標壓力逼迫學生上台前緊張、練習。到現場,看別人上台,感受別人的厲害和緊張;自己上台感受腳抖腳軟到完成任務。誰說不會成長?

JSP第二天,是學生們上台的時間...


首先是明德高中的校長歡迎大家(結果我好像還在某處跑來跑去忙,校長cue我不在場,真不好意思)感謝校長支持!