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教出科學探究力

教出科學探究力

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  • 「科學素養」教學面第一本!你不能不知道的課綱關鍵字:探究與實作 
  • 108自然領綱委員親自解答:怎麼「教」?怎麼「學」?怎麼「考」?
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「科學素養」教學面第一本!

你不能不知道的課綱關鍵字:探究與實作 

108自然領綱委員親自解答

怎麼「教」?怎麼「學」?怎麼「考」?

 

108自然領綱強調「科學素養」及「探究與實作」,期盼培養孩子科學探究的思考方式與技能,擁有受用一生的科學能力、態度與習慣,來面對瞬息萬變的未來挑戰。
 
然而什麼是「科學素養」?什麼是「探究與實作」?「探究與實作」納入自然科考題又將怎麼考?對大部分家長來說仍是萬般疑惑。對於第一線教師而言,素養導向教學最困難之處在於,如何在有限的教學時數下融入「探究與實作」理念?如何在實施「探究式課程」的同時兼顧學生考試成績?是課程設計與教學的最大痛點。
 
本書作者鄭志鵬老師(小P老師)現為十二年國教自然領綱委員,近年來投入莫大心力於課綱編修任務中。他也是一名熱血的國中科學教師,最喜歡問學生「為什麼」,時常告訴孩子:「學習科學,記得要對真理保持10%的懷疑。」他更期許自己的教學能成為理查・費曼(Richard P. Feynman)口中的「真正的科學教育」——可以讓學生嘗試失敗的科學教育。
 
他以深入淺出的文字,娓娓道來自然領域課綱自九年一貫課程到108課綱的變遷,並分享科學教育中最需要傳達給國中小學生的關鍵能力。書中亦收錄他經過年復一年的嘗試,找到可行且有效的「探究式教學」模式。
 
不論是平日用心於教養或關心教改的教師或家長,關於新課綱的諸多疑惑,都能在本書中找到解答,一舉掃除對自然科學領域課程的迷思。讓我們共同成為孩子的學習鷹架,陪伴他們在學校課堂與日常生活中就能學好科學課程,成為一個具備科學素養的現代公民!
 
「培養孩子帶著走的探究能力與科學素養,
不只為了把學校的科學課程學得更好,
更是為了未來能遷移所學的知識與能力,
讓他們能成為自己想要的樣子。」——小P老師
 
 

 


 
內容試閱:
 
日食是因為「太陽被天狗吃掉了」?
 
如果打開108課綱一讀,許多人往往會皺起眉頭,覺得裡面寫的「問題解決」和「思考智能」好像太過艱深,彷彿是專業科學家才能培養起的能力。但就如同前文所提到的,現今科學教育的目的並不止是培養學生成為未來的科學專業從業人員;而是教會學生對日常生活有幫助的科學能力,讓一般公民能建立起基本且更好的科學素養。因此,課綱中提到希望大家能在中小學階段學習到的「問題解決」與「思考智能」,也就
是對一般公民都能產生幫助的能力。
 
其實人類的本性就是會不斷探索未知的事物。「探索未知事物」並非科學家的專利,更不是非得要去尋找重力波存在證據或開發基因編輯技術,才能叫做「科學探究」,探究隨時發生在每個人的日常生活之中。
 
探究是人類的天性
 
在某個燠熱難耐的夏日午後,你打開電風扇,卻發現吹出來的風好像比印象中來得小。你眉頭一皺,覺得案情並不單純。就在走近電風扇的那幾步裡,好幾種可能性閃過心頭:「會不會是按錯按鈕了?」、「會不會是扇葉太髒了?」、「會不會是轉軸黏住了?」、「會不會是⋯⋯?」這些猜想背後,都是根據你對電風扇原理的一些些認識才會做出的假設。
 
靠近電扇之後,你看到按鈕確實是按下了「強」。接著你切斷風扇電源,看了看扇葉,發現確實有點髒,於是把電風扇拆洗後裝回去,再按下按鈕。結果風吹起來,就如同你印象中的那麼涼了。這證實了你的第二個猜想,並且解決你所關心的問題。上述這樣的過程,其實就是「察覺差異,提出問題」、「根據理論,連結現象」、「提出假設,進行驗證」、「預測結果」等等的探究過程。
 
再舉個例子。我有一天走在馬路上,看到白色分隔標線的一端閃著黃色的光。我心想:「難道馬路地上埋了一顆黃色的LED燈?是要作為交通警示用途嗎?」
 
我覺得奇怪,記得前幾天沒看到這裡有燈。接著我把視野放大,往左往右看了看周圍。發現有一台車停在遠處,車頭開啟方向燈,是黃色的,還在閃爍。然後我馬上注意到,兩者閃爍的頻率是相同的。於是我有了新的猜想:「地上的神祕閃光,非常可能來自於汽車閃爍的方向燈的反光。」
 
仔細一看,地上似乎有一小攤水。汽車的方向燈發出來的光,剛好通過那一小攤水的反光進到我眼睛,讓我覺得地面在發光。接著馬上一台車經過,就擋在方向燈和積水的中間。我看到的亮光馬上消失,證實我的第二個猜想是正確的。
 
像這樣的心智活動,在我們的生活中無時無刻都在進行著。只要我們發現「哪裡怪怪的」,腦袋幾乎就會立刻啟動探究的機制:
 
廚房怎麼那麼多螞蟻?(察覺問題)
是不是有食物殘渣沒有清理乾淨?(根據理論提出假設)
仔細觀察一下,發現……(得到結論)
 
「直覺的探究」與「科學的探究」
 
既然這些能力是我們原本就自然會的,那又為什麼要學呢?因為我們雖然很習慣對於意料之外的事情展開探索,但是以直覺來進行思考及解決問題的方式,往往並不太科學。
 
古人在觀察自然現象的時候,會提出自己的解釋。例如面對地震的時候,台灣民俗的說法是「地牛翻身」,日本民俗的說法則是「棲息在地底的大鯰魚搖動身體」;至於日食在中國的傳說中是「天上的狗把太陽吃掉了」。於是後人也會根據這些「理論」來規劃解決問題的方法。例如,綠島人認為地牛不只一隻,還會彼此打架,所以地震時要敲打金屬臉盆來分開牠們;同樣的,古時候的中國人看到日食,也會敲鑼打鼓、放鞭炮來趕走天狗。有趣的是,根據這些「理論」採取的「實驗」,還真的每一次都會成功喔!一代又一代的人反覆進行著圖1-3這樣的實驗,所以千年來人們始終對這些「理論」深信不疑。
 

▲圖1-3 直覺的探究歷程

 

如果你是一位受過基礎科學教育的公民,這時候可能就會提出質疑,認為這樣的實驗並沒有對照組(圖1-4)。例如下一次出現日食的時候,如果不要敲鑼、打鼓、放鞭炮,日食是不是也會結束?如果不這麼做,日食仍然會結束的話,那麼用敲鑼打鼓的方式趕走天狗的假說就會受到挑戰了。當然,在一個深信天狗傳說的社會中,沒有人會膽敢拒絕敲鑼打鼓,不然萬一太陽真的就被吃掉而永遠消失了,這責任誰負擔得起?用這個角度來看會發現,有時候要突破傳統,其實是一件非常困難的事情。

 

▲圖1-4 科學的探究歷程

 

人對於未解的現象,往往會用隨意的想像與歸因來尋求解釋,用很直覺的方式來建立對自然現象的理解,也是人類天生的習慣。直到距今兩千六百多年前,古希臘哲學家泰利斯才撥開直覺的迷霧,主張應該拒絕再用人格化的神祇來解釋自然現象,而是要藉由理性的假說來理解和解釋自然現象。但即使西方在兩千六百多年前已經出現這樣的思想,但近代科學真正臻至蓬勃發展,還是近半個世紀內的事情。正由於科學的研究和思考方法並不直覺、並不符合人類的天生習慣,所以必須透過後天的教育與訓練,才能慢慢熟練並妥善運用在生活之中。

 

雖然探究是我們的天性,但是具有科學素養的探究卻不是天性,無法一蹴可幾。就像科學家需要訓練有素的探究技術,才能做好自己的研究。一般公民也需要具備科學探究的素養,來幫助自己在面對生活中諸多不熟悉的現象時,能運用一套思考和研究的方式來做判斷,特別是幫助我們更加注意到生活中不尋常的現象,能對許多直覺、缺乏事實支持的歸因有更高的警覺。

 

正因為我們的生活離不開探究,所以更應該透過學習來提升探究品質。這正是國民教育自然課程中所應教會每個公民的事情。

 


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