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。

2016年8月4日

Why問題與 how 問題

如果想要操作一個探究式的課程,問問題是很重要的。問問題的基本原則就是不要問why,要問how...

首先,探究一定是從問題出發。沒有讓學生意識到問題是問題,沒有辦法開始進行探究。學生要意識到問題是問題,最好的方式是由學生問出問題。

在問出問題之前,學生又必須要經過觀察。觀察可以從學生自己的生活經驗出發,也可以由教師營造情境。前者較開放,會產生許多的問題形式和類別;後者教師可以營造適合的觀察情境,誘導學生問出教師想要學生問的問題。

對於學生的問問題的方式,這邊想要提醒的是,如果教師想要操作的是探究式的課程,那就要教會學生逐漸的問出「how」的問題,而不是「why」的問題。不是不能問why問題,只是問了之後沒辦法以探究的方式處理。舉個例子來說

觀察:雷射光從空氣進入水中會產生偏折的現象,這是一個國中國小就會觸碰的課程。

如果學生問「為什麼光會偏折?」

這個問題問的很輕鬆,但要給出一個答案,在國中小階段是絕對不可能的。常常老師會希望要給學生一個答案,或者是不希望學生把答案背起來,所以想要讓學生「知道原因」。不過有時候一個原因替代了一個答案,也只不過用一個知識的記憶去替代另一個而已。

老師可不可以依照學生的程度,想辦法給學生一個光偏折的理由?當然可以,有許多方式。例如這個網頁的figure 3. http://cnx.org/contents/c5086d6f-9d82-4f7a-803e-66da7f5d568e@2/the-law-of-refraction
用車子在草地和硬地上行走速度的不同來模擬說明光的偏折。

不過老師可以想想,這樣的說法有沒有回答「為什麼」這樣的問題,以及這樣的過程有沒有「探究」?

這個說法可以幫助學生,是沒有錯的,但是難以操作成探究課程。所以我們來換個說法:

「雷射光從空氣進入水中會產生偏折的現象,如果將水換成透明壓克力,偏折的情況會有什麼改變呢?」

「如果雷射光照射的角度改變了,偏折的情況會有什麼改變呢?」

「如果......」

這叫做操作型問題,也就是我要關注的是同樣的現象(光的偏折)但是我把情境做了些修改(改變介質),看看會發生什麼樣的變化。

當我們問這樣的問題時,你會發現我們很容易可以讓學生依據他們的問題,開始進行研究計畫。但當我們問的是「為什麼光會偏折呢?」就很難往這方向走了。

好,那來看看問這樣的問題最後會導致什麼結果呢?例如說這個問題「如果雷射光照射的角度改變了,偏折的情況會有什麼改變呢?」以定性描述來說,可能會發現

1.當入射角越大,折射角越大
2.入射角永遠比折射角大

如果定量的話,就是Snell's law了。

定性描述,就是國中要教的課程內容,定量描述就是高中的課程內容了。事實上一直到高中選修物理,應該都還沒有要嘗試解釋「為什麼光通過不同介質會產生偏折的現象」。熟知科學史的老師也可以去找一下人類從Snell's law(1621年)到我們知道光為什麼會折射,花了多久時間?

另一個在從問題出發的課程,教師會遇到的困擾,是問題太多太亂了,太多不屬於你原本教學目標的問題被問出來,打亂了你的教學方向,實在令人心驚膽戰。所以我們可以在探究的前面一個階段,也就是「觀察」這邊動點手腳。

不過首先,亂七八糟的問題其實是良好研究的最開端,對於某些學生來說,你可以教他們如何從亂七八糟的問題收斂變成可探究的問題。不過或許大家把這樣的課程放在獨立研究或科展會比較放心一點。在課堂上,我們還是先考慮收斂一點的狀況。

例如你想讓學生探究的是「表面積與反應速率的關係」時,你就先放二種處理成不一樣顆粒大小的大理石,丟到相同濃度鹽酸中,讓他們「觀察」。從觀察中,很容易看到反應速率的差異,也很容易看到大理石的狀態不同。到時候他們要提出什麼操縱變因時,很容易就會被誘導提出大理石大小的變因。接下來還能提出一些假設,然後進行實驗。

中間當然會馬上觸碰到控制變因的問題--大理石要一樣多才行、鹽酸濃度要相同才行等等的...花一點時間討論規劃一下,就能進行實驗。並把反應速率相關的課程在一個一個探究式的實驗中上完。同樣的,並沒有回答why問題,why問題是接下來用碰撞學說來講,只能以講述處理了。

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