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...
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