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。

2017年1月19日

STEAM 課程雜想2

上一次說到,如果STEAM課程,就是做成任務導向課程。任何任務,只要鼓勵鼓動學生積極投入,學校和教師,是完全的支持系統。在學生的任務進行過程中,給予需要的技術和資源,有時候就給予一些意見,或是讓學生和教師形成團體,共同討論方向。學生在學習階段,就是完成一個一個的專案。

能執行的話,這樣應該是最好的方向。不過我很難想像以目前的教學狀況來說,要如何執行。

不過這邊先岔開個話題。從專案任務導向切入的課程,是一個課程設計的方向沒錯。甚至這是但是我認為這不能佔全部的學習時間。尤其是中小學階段。很多時候許多學習的內容,就是學生無法理解「為什麼要學這個」的學習內容。像是素描,就是要學怎麼把一條線畫直,色調畫均勻;練太極拳就是要蹲馬步,所有關節屈伸的角度就是要正確;練樂器就是要練各種基礎練習。除了基礎練習之外,還有許多其他的課程,就是對於學習會有很大的幫助,但是很難讓非專業領域的人士了解的。想想看,一個不會彈鋼琴的人,某一天聽到郭德堡鋼琴變奏曲覺得很好聽,想要辦一場音樂會(專案),要演出郭德堡鋼琴變奏曲。要直接把曲子練起來,可以說是不可能的事情。直接跳過前面的基礎練習,要直接完成一個「專案」,並不是快速的捷徑,而是繞遠路。

好,有個說法是,從專案切入,讓學生察覺基礎能力的重要之後,就會產生強烈的學習動機,這時候再回頭練習基本能力就好。但這條路其實非常難走,門檻可以說是極高。那個強烈動機要多強,才能跨過那個門檻,我覺得很難說。大部分的情況,或許都會以放棄收場。所以那種不知道幹嘛要學的功夫,常常會在後來需要的時候自然而然跑出來幫到你的。很可能你自己也沒察覺它的重要性,但絕對不能拋棄的學習內容是什麼。是需要小心謹慎處理的。

也就是專案式的課程,是一方面運用基礎能力,一方面學習新的能力。一方面讓你察覺基礎能力的重要,讓你更甘願回去蹲馬步,一方面又能精熟應用和做出變化。所以專案式的課程並不代表可以放棄基礎知識能力課程。所以所謂的基礎知識能力是什麼?大家就得好好想清楚了...


回到主題...

有一種比較能夠想像(也已經很多老師在做的),是以一個學期為單位,以二十週來說,先進行15週的能力技術培養,然後最後五週利用前15週的技術能力來進行一個專案,然後期末驗收。當然這種模式就不太是STEAM,因為做的專案就會跟前15週的課程有關。如果15週教的是app inventor,最後的專案當然就是app inventor的專案。在做app inventor的專案中,當然會需要一些美工(A)和數學(M),如果要讓app inventor控制馬達,機械的話,就會觸碰到像馬達、機械手臂等工程(E),或許也會需要觸碰一點點的科學。

這是某個課程方向做出發點,然後進行專案的過程中,自然加進不同領域的元素。當然這樣的課程,其實主體並不是STEAM,而是其中一個領域的課程。其他的領域只是搭配上去而已。就像教理化課的時候,多少都要用到數學。但這是拿數學來用,並不是教數學。我覺得還是不太一樣的。

那如果不以某個專門技術當做出發點的話,可以用什麼當做出發點?那其實任何都可以。我隨便舉個例子,例如某一天,坐公車的時候,發現窗子起霧了。他開始思考這個問題,那就可以從這個問題出發。然後各以不同角度去切入這個問題。可以以科學研究角度研究起霧的原因;可以從科技和工程的角度拆解和了解現行除霧裝置的設計原理;可以察覺日常生活中還有什麼地方會需要除霧的,這個裝置是否可以運用?要如何調整修改?如果可以控制玻璃起霧或除霧,能夠設計什麼裝置藝術?

可以先S然後TE然後A;也可以先TE然後S然後A;也可以先A然後S, TE。M的部份都不用提,因為一定用的上。只不過我不確定這樣「用的上」,對於數學領域的教學,強度是不是足夠。



2017年1月15日

STEAM課程雜想1

最近因為有個機會,開始有機會想一下如果有時間空間跑STEAM課程的話,應該要怎麼跑。這東西之前沒有系統性的思考過,也沒有實際實施執行的經驗。所以腦子裡面沒有系統化的架構。所以就想說,想到什麼就在部落格先記錄下來。

STEAM指的是 科學、科技、工程、藝術和數學的課程形式。關於STEM 或 STEAM的意義或想法,網路上有很多資料。就不在這邊贅述,這邊先談我自己腦子裡面出現的思考,關於課程的想法。

首先,STEAM明顯的會是以任務導向或問題導向式的課程形式。也就是先提出問題,形成任務。在回答問題或解決任務的過程中,將需要的領域技能和知識引進來讓學生學習。

最開放的形式,當然就是問題由學生提出,解決問題的策略也由學生提出,策略提出後,需要的專業協助和資源,也都讓學生去找。需要什麼老師,需要什麼器材....

好,這簡直不能說是教學形式了,根本這學生就已經學會了啊。這比較像是已經有足夠能力的成人,想要自己進行一個專案的時候做的事情。這可能可以說是我們最後希望看到學生表現出來的樣子而不是學習的過程。當然如果有學生真的可以完全自己來(所謂的完全自己來,並不是都不要他人協助,而是自己可以去找尋到適當的資源搭配上自己的想法)那當然歡迎。這部份應該要提供差異化的教學思考。不過我想教學現場應該要思考的是,比較結構化的協助學生,從毫無概念慢慢建立起整套系統方法的過程。

STEAM每一個項目,本來自己就有一套完整的體系。不能從各自領域出發思考課程,這樣會掉進各領域的範疇,跳不出來。所以先從問題出發是對的。這所謂的問題,並不是一個已經定義清楚的問題,而是一個大方向。可以是問題的問題,也可以只是一個物件事件。例如:「家裡隔壁總是在抽煙,煙味一直飄到自己家裡」「塑膠使用量要如何減低」「海洋資源匱乏該怎麼辦」這種生活議題。或是「喝水鳥」「把一張A4紙拿起來往前丟」「身體濕濕的時候,拿吹風機開熱風吹到身上,會覺得冷還是熱」這種就是有個主角、動作、情境。從這些出發,讓課程有個可以附身的主體之後,開始發展。

以下談一些可能發展的方向

有一種是從一個主體出發之後,開始很多的談話。在談話中,將一個範圍這麼大,這麼抽象的主體,逐漸的具象化,縮小範圍,最後變成一個具體可以著手進行一些什麼的想法後開始執行。

例如,擺一隻喝水鳥,讓喝水鳥擺動。有人可能想要研究原理;有人想要自己做一隻一樣的;有人覺得造型很醜想自己做一個北歐冷冽金屬風格的藝術品;有人想要拿這個東西做綠能發電機...這些不同的發想,會讓問題依附在不同領域的主體上,變成一個開端。

研究原理的話,第一步的主體會是科學

要複製一支一樣的話,第一步的主體會是科技,然後工程。中間會需要一些科學。這裡的主體是科技和工程,科學是附屬。他只需要去「知道」科學原理,甚至常常不知道也無妨,還是可以做出來一樣的東西。

如果出發點是造型很醜,那就比較是以藝術為主體,先談美學方向的感受。後續的工程、科技是為了完成美學上的需求。未必會觸碰科學部分的探究。

如果出發點是喝水鳥擺動的軌跡與重心的關係,擺動的數學規則,就比較是以數學當起點。這裡最後可能其他領域都可以不觸碰,純談數學。

這種思考是找一個主體出來後,從這個主體發想,找一個自己有興趣的方向做下去。每個學生有興趣的方向都不同,所以決定方向後,在完成專題的過程,學習不同領域的技術汗和知識。

這個模式,是稍微收斂一點的形式。不過還是很開放的....

待續...






2017年1月1日

2016 第32屆科學教育國際研討會(下)暨得獎感言暨年終感言

十一點,是段老師主導的探究教學專業成長座談會。也就是我參與了一年,然後今年繼續參加的專業成長計畫。這個計畫我覺得是我目前為止,對現場老師專業成長最有幫助(扎實但是速度慢)的專業成長研習模式。那也因為這個機會獲得了段老師的邀請,在年會中分享這段共備的經歷,賺到了一個在國際研討會發表的點數(ohya~~好像這樣學校評鑑有加分ㄟ)


2016年12月12日

喝水鳥(黑盒子)的探究教學

禮拜六科教年會Lederman教授以一個神祕圓筒作為黑盒子,讓學生探索並建立模型為例子,我覺得太精采了。黑盒子是我的說法,就是你可以看到某些現象,但不知道盒子裡面發生什麼事情。你可以對黑盒子做一些事情,它有時候有反應有時候沒有。然後你必須去猜想裡面發生了什麼樣子事情會導致這些結果。你猜想出來的黑盒子,必須盡可能符合所有你看到的黑盒子的表現。如果無法符合,可能是你的模型錯了(對啦,就是建立黑盒子的模型),也可能是你看錯了...

今天寫一寫研習記錄,就想說我應該可以把喝水鳥發展成一套完整的探究教材。想到就寫吧!明明有別的事情該忙,就......

首先,想要教喝水鳥的老師,一定會想:我得去找一下資料,把喝水鳥的原理弄懂!不不不,千萬不要把喝水鳥搞的太懂。老師在這個課程裡面,最好也能把喝水鳥當成黑盒子看待。如果你懂太多,可能就覺得盒子不太黑了。教師在課程裡面,要能扮演無知的角色。對喝水鳥無知,但是很有邏輯能力,能夠從學生的回應中,問出關鍵問題,抓出學生論點中的衝突矛盾之處。

學生要做的,並不是想辦法找出老師心中的標準答案,而是盡可能的提出有依據的觀點,讓老師問不出問題。

但永遠要提醒學生和老師自己,黑盒子就是黑盒子,即使所有的外觀表現都相同,也未必代表你的模型和黑盒子一模一樣了。那只是我們理解黑盒子的一種方式,我們永遠不知道黑盒子裡面是什麼...

以下是粗略的流程,有興趣的老師可以發展成詳案,我相信也會是


探究的第一步是「觀察」觀察不是「觀看」,觀察是有目的的,是能提出問題的。但是大家其實比較知道怎麼「觀看」而不知道怎麼「觀察」。那沒關係,我們可以再往後退一步,觀看就觀看吧。先累積大量的觀看,再逐漸變成觀察。所以第一步:

1.學生必須要先觀看可觀看的部分,然後描述出來,先累積很多的觀看記錄。然後然後對喝水鳥做一些事情,看看有沒有什麼變化。一樣也是記錄下來。

2.漸漸的累積一些事實之後(包括錯誤的事實)就要開始提出喝水鳥運作的假設。那就進入探究的下一階段。要根據假設提出探究的方案

例如:觀看到水的上升,想說會不會跟喝水鳥喝的水有關?於是把水拿走,觀察到水仍然上升,喝水鳥仍然正常運作。於是認為這兩者無關。

看到這種想法,不要急著扮演先知說:你放的不夠久啦,放久一點乾掉之後就!@#$%#$!#$。把這個觀察到的事實記錄起來。這個錯誤的推論,會在後面建立模型時產生衝突,就會有機會出現很好的討論。


3.經過一系列的假設、探究、回應假設的流程後,最後拼湊出自己的模型。這個模型是盡可能的合乎所有事實。但是黑盒子就是黑盒子,我們提出的理論只是能運作的模型,不見得就是事實(一直重複講這句超煩的)


4.模型未必正確,但理論模型絕對可以變成實際產品,所以就進入科技實作的階段。這個階段要依據自己的模型,最後做出來自製喝水鳥是要在外觀上和動作上是盡可能一模一樣的。



進入科技階段有另外一些需要關注的點是和科學原理探究面向不同的地方。像是重心的調整,水量多少,吸熱速度是否足夠等等都不是單純了解定性原理就能做出來的。這些就是在上圖中Lederman提出來,科技領域在意的標準化、限制和優化(希望沒有理解錯誤!)接下來如果還可以的話再加上:讓裝置表現的更好,更容易製作,更便宜,更有效率,更有趣的去解決生活上的問題(喝水鳥可以解決問題?嗯哼~可以拿來發電唷)






藉由大量的觀看,逐步產生有意義有目標的觀察,然後進行一系列的假設和驗證,是前段課程的重點

嘗試依據模型製作實品,調整並且試誤,得到良好參數,是後段的重點

課程細節就慢慢再發展,老師們如果看了有興趣,可以一起試試看。喝水鳥是個黑盒子,換任何一個東西當黑盒子都可以。酒精燈也可以當做黑盒子,相機吹球也可以當做黑盒子。人體可以當做黑盒子,宇宙也可以...

再講一次重點:老師不要當先知,讓學生猜老師的心。學生要猜的是自然的心。老師負責問問問問問這樣...

p.s不過法無定法,必要的時候當個先知也是很必要的(好欠揍),下手的時機變成沒辦法有準則了。

p.s2 總不會有人再來說喝水鳥的科學知識很重要,喝水鳥原理是每個人都應該要學會的知識,所以希望學生可以背起來了吧...