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【教育專輯】趕課沒空上實驗怎麼辦?生物課可以這樣教……

PanSci_96
・2015/12/18 ・3727字 ・閱讀時間約 7 分鐘
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學生觀察動物頭骨。source:阿簡生物筆記

文/簡志祥

國中生物老師常常抱怨時間太少,課都上不完,經常都在趕課,以至於擠不出時間帶學生作實驗。其實課綱和課本的編排都是三節課的內容,可是老師們習慣補充再補充,覺得那些東西都好重要,一定要老師親口講過,學生才能學會。此外,還要搭配課前小考和測驗卷,因為老師相信一考再考了才能讓學生主動學習。

於是乎一週三節的生物課,既要講課還要考試,這樣就沒時間帶學生去做實驗了啊!但實驗的內容也包含在考試範圍內,這該怎麼辦呢?

沒有實驗的實驗課

乾脆先在教室黑板教學生作實驗吧!老師在黑板畫出實驗器材,講一遍實驗過程,最後再把結果寫在黑板,要學生抄起來、背起來,只要這麼作就能安心考試了。如果真要進行實驗,那就集中幾堂課,把所有實驗快速讓學生做過。沒時間作完?那就挑重要的作就好了,這樣也算是對學生有交代了(我們可都有作實驗,可不能說跟別人說,老師都沒帶你們作實驗喔。)

或者老師乾脆帶著實驗器材進教室,親自示範實驗,學生只要負責看就行了,只要有看過就當作是有做實驗了,既安全又快速。最後當然別忘了,活動紀錄簿的答案一定要寫在黑板上,從實驗結果到問題討論的答案,通通照著抄起來就行。活動紀錄簿學生也要好好寫,老師更要好好改,因為學校定期進行作業抽查,不只要檢察學生有沒有好好寫作業,也順便看看老師們有沒有好好帶實驗,有沒有好好改作業簿。

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source:wikipedia

我之所以敢這麼說,那是因為我以前也這麼用過這種教學方式。活動紀錄簿上一模一樣的答案,簡單好改,紅筆一個一個打勾,一兩節就可以改完好幾個班,頂多只要改改錯字就行了。但是這種千篇一律的答案,改起來卻非常無聊,我常想乾脆發明一台批改機器人來打勾改錯字就好了。

先上正課再做實驗?其實可以反過來!

其實教學時間並沒有不夠,那是因為我們常常把正課歸正課,活動(實驗)歸活動──在正課講的是學生沒有經驗的東西,然後在活動時又再花時間重新講一次同樣概念和內容。

其實活動應該融入正課,成為教學過程的一部份,而非教學過程之外的活動。因為課本裡的科學知識,是科學家透過觀察、實驗、推論、驗證等活動所得到的知識,但我們為了在短時間內快速而大量地教給學生那些知識,就會有人會用這種教學方式,直接擷取科學研究的最後結果,這也就造成正課教一大堆東西,但是卻沒時間進行活動的現象。

怎麼讓活動融入正課呢?那就是讓學生實際經歷那些科學研究過程,從結果中獲得知識。

活動其實都是課本原有的活動,只是老師要換個方式去帶領。以細胞的課程為例,老師如果按照教科書編排順序去教的話,就會是先教細胞的發現與構造、動植物細胞的比較,然後再帶學生去實驗室利用顯微鏡觀察細胞。

Suber cells and mimosa leaves. Robert Hooke, Micrographia, 1665. 圖片來源:Wikimedia 

但如果可以把整個教學流程反轉過來,變成以活動為主的課程,那狀況就會不一樣──學生所扮演的角色,要像是三百多年前的虎克(Robert Hooke,英國博物學家、發明家),在還不知道細胞是什麼的情況下,就去觀察動植物的顯微構造。使用的儀器可以學習雷文霍克(Antoni van Leeuwenhoek,荷蘭貿易商與科學家,有光學顯微鏡與微生物學之父的稱號)用一顆玻璃珠,自己親手做成單式顯微鏡來觀察,也可以用兩個凸透鏡和 PVC管組成複式顯微鏡,甚至也能使用雷射筆透鏡做成手機顯微鏡來觀察顯微構造。

讓學生經歷科學家探究的過程

學生成為自造者,做出自己的顯微觀察儀器、觀察了動植物的組織、歸納出細胞是一個個有規則的結構,並且親眼看到細胞裡面有細胞核、葉綠體之後。老師再利用學生的這些經驗,引導學生提出問題,最後才去教他們教科書裡的知識,這樣的學習才能在學生的心中產生意義,同時也讓學生經歷了科學家探究與學習的過程。

除了把正課和活動的順序反轉之外,還可以把活動用切割和重組的方法,重新安排在正課的教學之間。比如說教科書在血液循環的章節裡,有測量心搏、脈搏和觀察小魚尾鰭的活動。通常老師都是教完血液循環之後,再去實驗室用一節到兩節課同時完成這兩個活動。

但如果換個方式:讓學生先觀察小魚尾鰭血管、知道血液的組成,也知道血液流動是單向而不是雙向反覆來回流動的,再讓學生量自己脈搏和觀察自己的手部靜脈,了解血液和血管,再透過聽心音來認識自己的心臟,而活動之間再穿插著對於這些活動的解釋(就像正課講課一樣)。

學生使用iPad和uHandy觀察小魚尾鰭。
學生使用iPad和uHandy觀察小魚尾鰭。source:阿簡生物筆記

又譬如說要觀察花的構造,老師可以用此活動來講解植物的有性生殖,不需要正課講一次,實驗課又講一次。省去重複講解的時間,讓學生有更多時間能進行探索與獲取知識。因為活動本身就能詮釋那些知識了,不需要非得老師親口說出才行。

實驗室不夠用?記錄本不適合?換掉吧

這樣的課程當然還是有困難,其中一大阻礙是實驗器材和實驗室使用的問題,但教科書裡的活動都要進實驗室才能做嗎?如果老師願意擺脫實驗室,其實很多器材都可以替代實驗室的設備,甚至可以把實驗器材個人化、實驗材料微型化,例如利用點眼瓶裝碘液、封口袋代替試管、飲水機的熱水用來加熱……等。

即使是顯微鏡的課程,目前也有很多替代方案,像是手機顯微鏡,或是有種100多元的玩具顯微鏡,雖然叫做玩具,但基本結構和一般顯微鏡大致相同,也同樣可以觀看課程裡要觀察的細胞。老師花一點錢購買數組,就能夠擺脫實驗室和器材的限制,不一定非要進實驗室才能作活動。

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source:阿簡生物筆記

把活動融入正課裡看起來好像不錯,但活動紀錄簿怎麼有時間寫?學生又要怎麼寫?回答這個問題前,倒是想想看,活動紀錄簿真的幫助學生學習活動如何記錄嗎?活動紀錄簿的存在難道只是為了寫下標準答案,然後讓老師批改作為平時的作業分數嗎?

況且,紀錄簿中的「問題與討論」很多都不是真的需要討論的問題,舉例來說,植物無性生殖的活動裡,提問了「黃金葛的芽和根會從哪裡長出來?」,這其實只是填充題而已,偌大的答案格,只要填「莖上的節」就夠了。

又或者觀察蛋的構造之後,提問「試推測已受精的蛋中,主要是由哪一個部位發育成新個體?」。其實活動進行後,學生只觀察到蛋黃上有小白點(胚盤),光靠這樣的證據,又怎麼可能進行推測?更不用說活動紀錄簿的表格都已經是設計好好的,學生只要照著填表就行,無法讓學生發展擷取資訊、統整與解釋的能力。

如果活動紀錄簿裡的設計不能滿足老師的需求,那就改掉它吧。從一開始只要求學生改寫不同的問題討論,後來加上要學生用白紙重新設計紀錄表格,然後就用整張學習單取代部份的活動紀錄,到後來乾脆砍掉重練。

自己設計的表格,學會科學訓練的理性思考

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source:阿簡生物筆記

我希望讓活動和正課能緊密結合,所以就規劃了讓學生的筆記本從單純的上課筆記,成為科學的互動筆記本。學生的筆記本攤開來就像是一本書一樣,前面包含了數頁目錄,還有課程中所需要用到的圖形組織圖、圖表製作方法……等。隨後就是利用兩面同時呈現科學概念的紀錄,右頁是輸入的部份,利用各種組織圖整理的課堂筆記,左頁是輸出的部份,寫下相對應的活動紀錄。

活動紀錄中,學生必須自己利用示意圖畫出活動流程,並且自行設計紀錄表格,然後針對結果寫下其代表的意義。而部份活動之後有科學寫作,讓學生依據老師提供的科學引導句(我觀察了……,我發現……,OO和XX的的不同是……),用結構化的框架,半開放性地寫下實驗的結論,因此在互動筆記本裡就能呈現完整的科學學習與探究的歷程。

此外,再加上每章節末的學習小結,讓學生整理該章節容易混淆的概念,筆記本也就成為學生的學習歷程檔案。忠實反應學生個別化的學習過程,成為適合作為和家長溝通的媒介,讓家長了解小孩的學習狀況,當然也可以作為作業抽查的項目。

科學教育的目的

無論是改變教學流程,或是重新設計活動紀錄的模式,都不是為了要訓練學生成為科學家,或是為了要考試得高分,而是要訓練學生理性思考的能力,畢竟這些能力才是科學教育想要達成的目標。

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source:阿簡生物筆記

【關於作者】

簡志祥
阿簡老師任教於新竹市光華國中,喜歡各種和科學相關的人事物,觀察的視野從屍體、便當到廚房,經營了一個部落格-阿簡生物筆記。雖然名為生物筆記,但發表的文章卻從課程紀錄到電子電路的DIY都有。
個人網站:阿簡生物筆記

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「數」養生活就從今天開始!談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

PanSci_96
・2021/09/24 ・2816字 ・閱讀時間約 5 分鐘

賴以威老師近年來不餘遺力的推廣數學教育,他與數感實驗室的團隊前進校園,設計好玩好學的國小實驗課、以身作則的舉辦教師研習、還配合國中課業需求推出必修課與題本,業務早已超過數感實驗室剛成立時的規模。一路走來雖然秉持一貫的教育理念,但在教育現場實現了多少?改變了什麼?本集泛泛泛科學邀請賴以威老師談談數學教育的探究、實作與跨領域思維!

不餘遺力地推廣數學教育的賴以威老師。圖/賴以威 提供
  • 02:03 數感實驗室的數學教育

數感實驗室」一開始是賴以威老師與太太 Stacy 於 2016 年成立的粉專,主要刊登數學文章,不過後來發現都是大人在看,粉專並沒有適合小朋友的數學教育,夫妻倆便著手開發好用、好學、好玩的數學課程,從知識切入,跨領域整合數學、科學、歷史、人文、藝術等領域。

延伸閱讀:數學風箏│巨大化,正四面體風箏!在家防疫DIY【數學實驗課】國小數學實驗課 秋季視訊班

開發好玩又好學的數學課程。圖/賴以威 提供
  • 05:50 以威老師如何做到跨域整合?

以威老師表示最原始的動力當然是興趣使然,除此之外還跟他在博士班培養出來的能力有關:研究方法、定義問題、找資料、實現概念,這些能力不僅限於研究,更一路演變成他後來從事科普的技能。下關鍵字、判別可信度、延伸搜尋、產生內容…這些都需要經驗累積。「只講科學不講故事很可惜」,他認為科普內容都要帶出科學背後的意義,所有科學事件都是一個故事,可以多面向探討,自然而然的做到跨領域。

  • 11:20 108 課綱期望學生達到的素養是否太強人所難?

以威老師坦承 108 課綱講求的探究活用精神是他到研究所才掌握的能力,這樣要求國高中生似乎其困難。但是以前的教學觀念不一定要蕭規曹隨,小孩能否學會什麼都是可以討論的,「探究活用」是看待知識的態度,的確有可能在國高中階段就學會。

延伸閱讀:數感盃

  • 16:12 我們該以什麼態度看待新課綱?

如果我們把新課綱定義為培養好奇心,為了滿足好奇心,學生必須主動探究知識,而不是被動學習。好奇心就是這個時代學習的重要因素。當課堂不再是知識的唯一管道,老師不一定得擔任教學角色,當老師必須做的事變少了,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。

老師不一定得擔任教學角色,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。圖/賴以威 提供
  • 18:21 實務上有這麼理想嗎?

在數感實驗室舉辦的教師研習中,團隊遇過非常積極的老師、也遇過只習慣過去教法而否定新教法的老師,賴以威覺得這都在所難免,數感只能做更多研習,讓更多老師認同教學理念,並提供材料幫助老師無痛轉換。而家長與孩童方面,偶而也會有人反應都沒算到數學題目,對新教法不甚理解,這些都需要慢慢溝通。參與新課綱的人很多:老師、家長、學生、政府、大學、民間團體…我們都需要勾勒出共同的理想。

  • 23:55 何謂「數感」?

團隊認為數感分成「察覺關聯」與「應用數學分析決策」兩個層次。對不熟悉的人來說還是要輔以大量舉例才有機會了解,對孩童來說得花更多時間領會。所以團隊鼓勵大家來參加數感實驗室的活動,從機器人輸入輸出的參數體會函數概念、蓋紙房子學習錐體柱體與建蔽率、還有這次的四面體風箏與曲線刺繡都是數感的一種!

追蹤:數感活動

孩童正製作的四面體風箏也是數感的一種!圖/賴以威 提供
  • 28:10 人人有數感

Uber 饗食方案划算嗎?集點卡可以省多少錢?股票會賺嗎?人們平日的決策過程都是數感的表現,但是很多人卻把自己會的數學當作常識,自己不會的數學當做數學。其實,只要有算就是數學,意識到更多生活方面都可以應用數學還可以幫助我們過更好的生活。當你不排斥其他領域,就能夠處理更多知識、解決更多問題。

  • 31:57 教學理念與升學表現的平衡

一昧在教學中強調好奇心又太過理想化,尤其國中生有升學壓力必須顧及學業表現。數感團隊也在拿捏,從強調好奇心的數學課向升學的方向靠攏。像是數感的國中課程就有許多建立數學情境的素養題目:講求平均值的區間測速、二十進位的瑪雅數字、正負數計算高鐵票價,這樣同時培養了探究實作的素養也搭配學校課程幫助課業表現。

延伸閱讀:不需要測速照相機就能抓超速?區間測速原理大解析- PanSci 泛科學

  • 38:13 數感實驗室的課程設計

數感實驗室目前堆出的課程有國小與國中兩種,國小數學實驗課以引發好奇心為主,國中必修課與生活情境連結幫助課業提升。

其中九年級非選實戰題考驗著把文字轉換為數學問題的能力,是學生最缺乏也最難教的,甚至很多高中生都還再學習。從這點來看,有老師認為七年級題本也可以給高中生做。當然數感也希望盡快開發出對應完整學程的課程讓所有學生直接使用。

另外題本也可視為科普文章,大人也可以寫喔。y 編回憶起學生時代的題目才發現都沒搞懂,因為以前的教學沒有連續的思維養成,希望現在的題本可以整合以前學習的片段知識。

  • 43:12 更多關於數感的資訊

追蹤數感實驗室官網,獲取精選文章、影片、課程與活動資訊、題本、還有賴以威老師親簽書籍喔!

節目的最後,以威老師也分享疫情期間的線上課程其實比較辛苦,但有些功能如軟體模擬、分組、Jamboard、延伸閱讀等等也是實體課程做不到的。另外線上課程不限地點皆可參加,連家人都可旁聽,這些特性都必須好好把握的。


泛泛泛科學 Podcast 這裡聽:


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