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。

2010年3月27日

科學研究課程0, 以科學研究為主軸的課程

其實科學研究課程,是區分性課程的最佳呈現方式。若可以以科學研究為主軸,將其他面向的教學涵蓋進來,我認為是一個相當理想化的教學模式。首先,當然先得有個研究主題。最佳的情況是,學生有強烈的好奇心,想要解決或者了解某個問題。然後我們就有了一個開始。

但是這一點就是一個困難的點。其中一個原因出在,老師總是扮演了「權威」的角色。權威會提供答案,並且不容質疑。學生的角色,就是接受答案,並且相信。在這個互動關係中,學生沒有思考、探究的必要。或者就算思考,也只是很短暫、淺層的思考。這些知識得來太易,不用太多探究,只要有系統的理解就可以。有時候甚至會認為這些知識真沒價值。

「當線圈附近有磁場改變的時候,就會產生感應電流」很簡單吧,誰不會?我當學生的時候,就時不時會有個疑問:這些東西偉大在哪裡?這麼顯而易見的事實,為什麼要這麼大張旗鼓的講解?

但是這是後見之明,如果給我一捆電線、一堆磁鐵、一堆儀器、一堆相關的不相關的通通放在身邊然後說:弄些電出來吧,難度就完全不同了。何況這還已經給了目標,一般人還不見得能夠想像的到自己可以設計一個產生電的機器呢。

在教書的過程中,我才越來越體會到那先科學家前輩的偉大。我幾乎無法想像這些人怎麼可能建立起那些定理的,太強了!

ok..回到學生身上。假設我們有一個研究的主題(不需要管別人有沒有做過,有沒有答案),讓學生開始探究。就假設是繩波的波速好了。從這個點出發,來研究哪些因素會影響繩波的波速。這時候我們知道,學生得有些「知識」才行,例如說,他總得有距離、長度的觀念,還要有時間的觀念。這時候就可以把相關的資料,讓學生去閱讀。這時候,學習知識會有一個動機,而不是為了學而學;為了背而背。

這時候,知識的傳遞,就被包含在科學研究主軸的課程中了。

接著就是來思考變因:甩的大力一點啦(振幅),甩的快速一點啦(頻率)都可以試試看。振幅、頻率這些觀念或許可以讓學生自己定義,當然也可以引進現行大家認同的定義都可以。

然後就是去想實驗要怎麼做。拿根繩子,兩個人拿著兩端,量一下距離。其中一個人甩動,然後有個人測量一下時間。然後下次甩用力一點,看看有沒有變化,就好啦。...

聽起來很簡單,做起來可不見得那麼容易。這裡面有許多的測量誤差會出現,讓實驗結果可能出現一些變數。當然老師先不用去想這個,當學生做了一輪之後(或許只做了兩次,一次輕點、一次用力一點)結果一次碼錶的數字是0.35s, 另一次是0.37秒。然後就跑來說出他的結論:用力一點真的比較快唷。這時候,老師就可以將這個結果和大家講,看大家覺不覺得這樣的結果是大家可以認同的,如果不認同,有什麼樣的理由...

或許就會有人提出來說:才差0.02秒,搞不好是你按得不準,或是搞不好你再做一次又不一樣...

這些質疑,都可以把實驗往更精準的方向推進,也就是科學慢慢開始發展成更精緻的樣子了。

若大家胃口越來越大,開始想要引進定量的觀念,想要知道某個會影響繩波波速的因素到底和波速有什麼樣的數學關係時,科學就又往前邁進了一大步。若最後還要包含了把數據的結果整理好,畫成圖,加以詮釋還要發表出來,整個合起來,就包含了非常全方位的科學練習。

「萬一做錯了怎麼辦」?

老師您千萬要忍住,不要冒出一句說:你們做錯了,理論上不是這樣子的。如果做出來通通非得符合理論不可的話,那乾脆不要做算了。如果這是一個三百年前的課堂,我們正在研究一個大家都還沒發現的科學原理的話,是不可能有「不合理論」這句話的。每個實驗結果,就都是一個暫時的結論(所有的理論都是暫時的結論不是嗎?)老師或許可以提出學生沒注意到的漏洞,去質疑他們的理論,但是不應該引進權威去否定掉整個實驗。

在整個探究的課程中,或許每個學生會擔負起不同的角色。有人有思考力,有人有執行力,有人能找到適當的材料,有人可以想到實驗的漏洞,有人擅長文字寫作,能清楚呈現實驗過程,有人電腦很好,可以輕易將結果付梓,有人口若懸河可以站在台上發表。這些不同的能力,就可以在課程中發揮出來。

ok..以上是理想狀況,這樣的教法,知識的結構會傳遞的很零散(如果你認為知識的重要性很高,你就會受不了)這樣的教法,學生考試很可能會掛光(因為知識零散,然後國中課本裡面的知識根本教不完)這樣的教法甚至在科展比賽裡面可能很難得獎(因為這題目兩百年前就被做完了)這樣的教法,學生也可能會受不了要爆炸(因為實在太不習慣自己找答案了,在黑暗中摸索很刺激,可是也很不舒服)

但是這樣的教法,能讓學生面對自己的問題時(未必是科學問題),會有解決的動機和能力,而不是坐在那邊等別人來給答案或是解決問題。

這是我想要教給學生的真正的東西
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