台灣ㄟ好老師

                         李光莒

發展心理學家說嬰兒是「天生的科學家」，因為嬰兒從一出生就不停地在建立探索環境的基模，他們透過觀察，尋找可能的解釋，檢驗這個解釋是否能夠成立?再做進一步的觀察：嬰兒常重複做同一動作，例如你在你家寶貝面前做鬼臉，不斷的重複出現，發出喵的聲音，他就高興的笑，因為孩子知道他自己的假設對了，他知道稍等一下，你的大臉會再次出現和他「躲摸摸」。

那麼為什麼有的孩子長大後，會失去這個本能呢？

我們看到五、六歲幼稚園的孩子每天問：「老師，大魚為什麼要吃小魚呢？」，「星星為什麼只有晚上看的見呢？」，「汽車為什麼要加汽油呢？加水不可以嗎?」但是進小學後，他們就開始不問了，因為他們很快就了解老師在意的是標準答案，多問只會自討苦吃；到了高中，幾乎沒有學生開口了，每天考試都考不完了，哪裡還有時間去想為什麼?背下來應付完就是了。阿光師的兩個孩子目前都就讀高中，二個從小是泡實驗室長大的孩子，就讀一般國高中的老大，整個國中進實驗室的次數不超過20次。進入高中後不超過10次。依據天下雜誌的報導(2010)，台灣的學生認為科學太難，台灣的學生很會背公式、定理，卻不會導公式；很會解題目，卻不會問問題。科學研究的歷程要不斷的試誤，但台灣的考試制度不容許犯錯，因為只要錯一題，超額比序可能就差一個志願。原本有趣的科學課，變成反覆的記誦公式和無盡的考題演練。所以Ken Robinson 說學校是抹煞學生創意的地方。這是很可悲的現象，一個活潑有創意的孩子經過我們教育系統的「千錘百鍊」後，變成叫一下動一下的「不可燃人」。
所幸，越來越多台灣家長與老師開始覺醒，開始思考，開始用自己的力量推動「自己的教改」。因此漢帝的教師們一直思考「如何與孩子一起玩出科學力?」也不斷的在課堂上導入蒙特梭利女士給我們的「科學教育觀點」，希望藉著以學習者為中心的課程發展方向，來幫助孩子建立「科學素養」。基於此，我們利用基礎的實驗讓孩子先熟悉實驗室的操作流程，實驗器材的應用與問題解決能力的養成。看著孩子們開始「手腦並用」的做實驗，開始上網搜尋資料討論實驗，開始利用共筆系統寫proposal，實驗報告，開始在課堂上提問，回答問題。我知道，孩子的科學素養基因被喚醒了。我深深的相信:科學教育無他，去除孩子頭上標準答案的緊箍咒，恢復他好奇和好問的本能，返璞歸真，「科學人」就出現了。

蒙特梭利非常注重運用孩子的敏感期來啟發孩子，在孩子學科學的歷程，這是很重要的時機。運用預備好的環境與適當的教具(教材)，可以讓孩子自然而然的「面向」探究科學。生活化的題材則是直接啟動孩子的經驗連結，透過意義化的學習加深，加廣孩子的學習視野。更重要的是由外而內的啟動孩子探索科學的內在動機與潛能。

  適當的環境可以讓孩子自然而然的浸潤在學習的專注之中

  博物館一個很好的境教中心，也是我們帶著孩子學習科學時最常運用的一個公共空間(圖為基隆海科館)

 孩子的學習動機一經啟動，就像遇上氧氣的線香，將發出絢爛的光芒~

 團隊合作是最美麗的畫面~

       什咪?一堂一直失敗的實驗課?這是要如何上下去?諸位看倌，別急!本實驗室的特色就是"敗中求解"，讓孩子認識100種失敗的原因，其實是一件非常不容易，但也非常重要的"功課"。
        話說星期三的科學實驗課，孩子們已經進入專題製作的階段，經過二個星期的醞釀，孩子們開始挑戰"水火箭噴射車"。從上網找查資料，到水電超市尋找材料。孩子開始面對龐大的資料處理，認識各種管徑的氣壓噴頭，到開始畫車架的草圖，在對話中找到自己與夥伴創意中的漏洞與可行性，不斷的改良，實驗，再改良。有時會有些洩氣，當然在車子試跑的階段，組裝成功的那一剎那，我和孩子們的興奮是一致的!可以感受她們在經過每一次挫折時的沮喪，也可以跟著孩子們感受測試成功，突破困境的喜悅!

        每每看著他們的創意，就覺得這些孩子很棒，可以嘗試將自己的想法付諸實踐，雖然有很多失敗的時刻，但看著他們面對失敗時越來越坦然以對，並且從試誤中很快的找到學習的方向，繼續挑戰"失敗"~哇嗚!這真的很動人!(雖然他們也常被打敗的喪失動力，但通常沒多久就又找到玩科學的樂趣了)

解體的車架

測試中

成功發射的一剎那~

這個ideal 可以嗎?

那這個想法呢?

秘密武器出場

生:這個創意可行嗎?師:試做看看唄!很有想法呢!

使用環保廢棄物來改裝車架

專注的修改設計

大家一起來

組裝了

再測試~

室內測試

室外組裝

你知道今天是托里切利的生日嗎?

Torricelli(圖片取自網路)

大氣壓力是一個看不見得物理名詞，通常我們必須透過實驗來"證明"大氣壓力確實存在於我們生存的大氣層中。在國中階段，課本通常透過托里切利(Evangelista Torricelli,1608.10.15～1647.10.25，義大利物理學家，數學家)的一公尺玻璃管來驗證大氣壓力的"大小"。1643年，35歲的托里切利做了一個著名的實驗。他利用長約1公尺，一端封閉的玻璃管（後人稱之為托里切利管），裝滿密度爲水的13.6倍的水銀(Hg)，用手指封住管口底端，然後將此一玻璃管倒立插入水銀槽內，然後放開手指，此時可以看見原來達到管子頂端的水銀柱將下降到高於槽中水銀面760毫米左右，此時館內與管外大氣壓力的作用相互平衡。玻璃管上端這一部分空間，除了極稀薄的水銀蒸氣外，呈現真空狀態。這是人類最早用人工方法獲得的真空，曾轟動一時，至今人們還把它稱為托里切利真空。

托里切利的實驗(圖片取自國中課本)

        不過對於小朋友來說，我們在紀念這位物理學家的同時，我們想要透過簡單的壓力實驗，讓小朋友能夠"發現"大氣壓力的存在。與孩子們討論後，他們想要嘗試利用水沸驣將燒瓶中的壓力減小，於是裝在瓶口的氣球將會受到大氣壓力的擠壓而跑進燒瓶內。
哈哈，很簡單的小實驗，卻可以讓孩子練習許多簡單的實驗技巧，例如:如何組裝燒瓶，如何練習使用酒精燈，如何夥伴合作?如何紀錄觀察到的現象?看著她們你一言，我一嘴的對話，然後開始組裝實驗，小小科學家開始神馳於實驗的情境，一步一步的驗證前輩科學家的"發現"，原來"我自己也可以成為科學家"的我能感，真的可以empower這些小小孩!

         好了，如果您也有興趣，可以跟著我們的步驟，嘗試"驗證"這個實驗，看看您是不是會有一樣的發現

這個實驗的器材如下:

氣球
燒瓶
鐵架
酒精燈組
打火機
量筒

實驗步驟:

1.將燒瓶裝20毫升的水，放在三腳架上加熱。

2.待水沸騰後將氣球裝上(要小心，別燙著)

3.氣球開始膨脹了

4.以濕抹布覆蓋燒瓶

5.可以看見氣球進入燒瓶中了

過程中可以讓孩子自行紀錄下實驗歷程

   顏色在科學課，尤其是化學課是一個非常普遍的外顯觀察指標，透過物質的化學反應，我們可以透過顏色的改變讓學生觀察到物質產生的化學反應。因此本週的實驗就利用"酸鹼指示劑"與"酸鹼指示紙"讓學生認識不同物質水溶液的顏色變化。

以不同的藥品讓同學調成待測酸鹼水溶液

酸鹼指示劑測試實驗

      不同年齡層的孩子，先備知識背景不同，在三四年級組的課堂上，我們透過驗證性實驗，先講解實驗的流程。再透過實作練習讓孩子step by step 的進行實作實驗。由於比較低年級的小朋友，所以我們在選擇藥品時傾向於使用生活中的酸鹼，例如:實用醋，果汁，汽水，蘇打水等。說明基礎實驗方法與步驟後，讓同學兩兩成對進行合作學習，透過彼此的支援與討論，進行實驗的驗證。之後再透過報告撰寫的歷程，分享彼此的收穫。

合作學習是實驗課必修學分

        高年段的同學除了驗證實驗的對錯之外，我們進行原理的探討。從實驗中發現前人的腳印，讓我們有一個可以參考的實驗方向。同時透過小組討論，同學們開始嘗試組合這些實驗室學會的基本能力，用自己的觀點提出假設，設計實驗，然後重新驗證自己的假設。

開始驗證自己的假設~~~

       這樣的歷程不只是動手作，也必須動腦想，外加與人合作。所以實驗課很忙，更重要的是老師不時還要"刁難"一下，要抽掉某些實驗器材，換掉某些藥品，然後讓同學上網查。我喜歡在這個時候看著她們突破困境，然後閃著聰明發光的眼神來告訴我:"老師，我知道答案了"，"老師，我知道為什麼了"~實驗，真是讓人著迷的課程!

以酸鹼指示紙測酸鹼值

改變實驗程序，讓孩子重新思考如何應用學到的觀念來因應實驗上的變量

同學應用之前學過的密度實驗，讓不同濃度的待測液呈現"彩虹水"的樣貌

                                           愛上學自學團   小光校長  

       老師：「你知道蜜蜂每秒可以拍翅200下嗎？」老師：「你知道女王蜂一死，那些蜂就死了嗎?」老師：「一個蜂箱不只一隻蜂后怎麼辦？他們會決鬥嗎？」「你知道蜜蜂在空中交配的嗎？」「你知道雄蜂一輩子交配一次嗎？」老師，老師，老師……換成別的課堂，那位上課老師大概早就瘋了。不過這是我和孩子們的生物課堂，我們一向很有「探究精神」，所以「問問題」真的很多。

義大利蜂

        開始關注「蜜蜂」這個議題是因為幾年前，全球各地不斷發生大批蜜蜂離奇失蹤、死亡的事件，根據美國科學家在當時對全美進行的調查發現，美國有1/4的蜂農遭受類似損失，總計有超過30%的蜂群死亡。此外，包括澳洲、南美的巴西、北美的加拿大、亞洲的中國、歐洲與其他地區，也陸續傳出大量蜜蜂失蹤的消息。那時我就在想，如果這世界上的蜜蜂都消失了，那我們人類就完蛋了。因為地球上有30%以上的植物是透過蜜蜂作為受粉的媒介。你可以想像，如果沒有蜜蜂的授粉，芒果也許不會結果。我們也會沒有荔梔、枇杷或龍眼可食。當然，我們也會沒有各式各樣的蜜蜂相關經濟產品可以食用，想起來就是一件可怕的事。
        然而，會把蜜蜂作為生物課的「教材」，實在是因為之前進行課程研發時，發現學校的在地資源中有許多的昆蟲素材，作為學校本位課程的材料實在是非常豐沛的資源。所以就開發了一系列以昆蟲為材料的「主題統整課程」，我把它稱之為「法布爾昆蟲記」。希望透過校園內與學生生活中接觸的昆蟲生態與相關環境因子(生物因子與物理因子)的探索活動，讓學生自然而然發現環境和物種之間的關係；並藉由探索活動中的觀察（利用五官觀察）、記錄、查詢、訪問、自然書寫（田野札記、小書製作、BLOG書寫）、影音紀錄等過程，啟發學生對大自然的感受能力。

蜜蜂體驗課程

        課程實施的歷程中，共作夥伴們(學生、老師、家長和社區內的養蜂專家)意外發現校園內有野生蜂築巢，於是延伸出校園的養蜂計劃，不僅從生物及生態的面向討論蜜蜂對自然的重要性，也透過蜜蜂的社群與組織來與學生對話。透過觀察養殖蜂的過程，建立學生統整經驗知識與學科知識的連結。隨著課程發展的脈絡，我們一路從野蜂的觀察到養殖蜂的認識，最後透過「在地食材」計畫的資金挹注，我們在校園內竟然開始了「養蜂課程」。

聚精會神看著蜜蜂的學生

        計畫的初期，我們先利用校園豐沛的自然生態環境進行昆蟲生態的調查，並透過專書的介紹(如:法布爾昆蟲記，圖解昆蟲學，昆蟲圖鑑)，搭配教科書的內容，以實際的生態調查將經驗知識扣回教科書的系統知識。進一步與孩子們討論課程的走向，於是設計了以下的課程綱要：
                                           

    於是這門課就這樣熱鬧的展開了它的序幕。對一個想要學習的孩子來說，提供適當而令孩子感興趣的素材，老師的佈課就已經成功了一半。接下來老師的角色就變成的「課程的觸媒轉換器」，課堂上的共作者與議題分享者。透過小組的合作學習與多元評量，讓孩子從課堂的他者變成主角。這時候我最常作的角色就變成了課堂的紀錄者。
     印象中，那時孩子最常做的事就是跟我借相機，到處拍蜜蜂給我認，這時我就會跟他們說：「你為什麼不利用工具書？或是上網路查呢？」這時我就會介紹幾個我常用來查詢的網頁讓他們練習「自主學習」。

                   教學歷程常用的幾個昆蟲資料網站

        兩年的課程實作中，我看見孩子透過蜜蜂(昆蟲)這樣的素材，將系統知識中的生理學，分類學與生態學的概念理論化，從專書閱讀、心智圖摘要與小論文主題研究中學會更多的學習方法與學科知識，遠超過課本的知識量，是這個歷程中家長與孩子一致肯定的看法。在國中課本裡大概只簡略的介紹「昆蟲在動物界中的分類地位是屬於節肢動物門、昆蟲綱」，以下的文字則必須透過專題或閱讀才有機會讓孩子看見：

       「昆蟲綱主要的分類特徵有： 體軀分為頭、胸、腹三個部分；頭部具有觸角一對，複眼1對，單眼 0 ~ 3 個，以及口器；胸部有三對足，有翅的通常有兩對翅；以氣管系統呼吸，主要的排泄器官是馬氏管，生殖孔開口於腹部末端；後胚胎發育多具變態。」

    所以我一向把課本當成「參考書」使用，我們要帶給孩子的是「能力、素養與態度」。我們要教會孩子的是「學習方法」，學會使用「學習工具」。至於素材，生活中比比皆是。事實上，在這個蜜蜂課程中有幾個孩子很有創意的議題，一直是他們進行小主題研究的目標。我把它羅列於後：
 蜜蜂是在什麽年代出現在地球上？
 如果蜜蜂長內骨骼，它還能飛嗎？
 蜜蜂為什麼要進行孤雌生殖？
 工蜂為什麼聽命女王蜂？
 蜜蜂為什麼會死亡？對人類的影響又是甚麼？
 蜜蜂產業的經濟活動與人類的關聯？
 蜜蜂為什用氣管系呼吸?
 蜜蜂的階級制度及社會性？
    其中的蜜蜂出現年代與蜜蜂的階級制度及社會性是孩子最熱門的討論方向。在地球的演化歷史中，昆蟲大約在古生代末期石炭紀與二疊紀時期，就已陸續出現在地球上了。而它同時也是最早的一種會飛的陸生動物，它的大繁衍時期大概也是中生代。所以膜翅目的蜜蜂大概是在中生代的三疊季出現。有學生問：「為什麼？」另一學生說：「還不簡單，因為開花植物出現了」哦…大家恍然大悟!很有邏輯的推論！那個問為什麼的孩子不甘示弱的回問：「那虎頭蜂會叮恐龍？」真是好問題？答案就留給你想吧！
    不過我自己最喜歡與孩子探討的議題其實是「蜜蜂的社會性與階級性」。社會性昆蟲是昆蟲世界中非常特別的一類，尤其蜜蜂藉著特殊完整的社會性結構，成為生態系統中相對優勢的物種。他們彼此間透過特有的溝通管道，以分工合作的方式，努力地在環境中尋找最適宜的生活空間與充足的食物，目的僅是為了使蜜蜂群落在生態系中多一點生存的競爭力。我喜歡把我們養殖的義大利蜜蜂群落看成是一個具有行為能力有機體，這個有機體由許許多多可自由活動的「細胞」（蜜蜂個體）所組成的「器官」（不同階級的蜜蜂群落）架構而成，在環境中如變形蟲般地隨時改變形體來適應生活的環境。如果拿來類比人類的社會，我們就會發現原來生態系統理論也可以比擬人類的社會系統理論。這是我們養殖蜜蜂進行觀察可以歸納出來的結論之一。原來萬物的生存原理還是具有許多的共通性。不過孩子們可能比較關心，這一季的蜂蜜產量，因為那是他們進行戶外移地課程的補助經費！而這也是這門課的「意外收穫」！我，要去巡視蜜蜂工廠囉!下次再會！



                                                     養蜂小常識:蜜蜂的生殖

蜜蜂的社會階層

看著遠方的海洋
潮來潮去
幻想著將這個海洋的美
放在手中
........


小時候，每次到了禮品店，看到架上的玩具「液體砂漏」，總是覺得好玩，看著液體化成一顆顆的水珠，向上或向下移動，這個過程的美，總是無法言喻。

後來看到這樣的玩具，改成有小鴨子、小船的擺飾品，覺得有這樣想法的人，真的是有創意，竟然可以想到用這樣的方式，將海洋放在手上。

到了國中以後，才知道這樣的玩具，其實是利用不同液體的密度差，來實現這樣的想像。

於是，今天的課程，我們就來做做「瓶中海」。

首先，我們將水輕輕倒入油中，你可以看到，水在油中形成像是珍珠一般。

關於鹽巴的結晶，這是我們很久以前探討的問題，想不到繼續向下執行之後，結晶的鹽巴又繼續變化了！

你可以想像鹽巴會爬上牆壁嗎？

其實這樣的結果，不單單是在鹽巴中發生，過去曾經帶孩子做過類似的觀察，在葡萄糖溶液結晶產生之後，我們發現，葡萄糖的結晶也會有爬牆壁的現象。

看來，這些晶體的結晶過程，還有許多有趣的故事在裡面！

2010年7月18日-鹽巴的結晶







    十二年國教的議題透過媒體的推波助瀾，成功的激起全民的關注與家長們的恐慌。大家關注焦點都集中於「入學方式」、「會考與超額比序」，我們似乎忘了，十二年國教改革的原始目的：讓孩子適才適所的找到自己未來的發展潛力與基本生存能力；讓學校教育的目標從教學者轉移到學習者；讓教師透過社群與教學評鑑發展教師專業能力；讓學生從一元的考試機器邁向多元智能發展…。這些都是十二年國教改革的重大議題，也是基層教師已經開始嗅到的教改氛圍，更是漢帝教師團長期關注與努力的目標，所以我家的科學課程，不僅僅是教授科學的「知識」，我們更在意孩子從這些基本科學知識素養的發現歷程，培養對追求科學新知的好奇心與良好的態度。透過動機的引起與體驗手作的實驗課程，讓孩子將學科知識與經驗知識做統整的聯結，以興趣誘發學習熱情，進一步透過專案學習，啟發孩子研究科學與享受創新的樂趣。

都說鹽巴的結晶是正立方體，
但是你看過嗎？

買回來的精鹽，據說是鹽巴的結晶，
但是體型太小，肉眼實在試看不清楚！
但這真的是鹽巴的結晶嗎？

這學期課程講到飽和溶液，
Vito很想搞清楚何謂飽和溶液，
那過飽和又會怎樣？

於是我們先用熱水調了一杯熱鹽水，
鹽巴記得多放一些，要多到你怎麼攪拌，水裡都還是有一些溶不掉的鹽巴。
接著將上面澄清的鹽水，倒到另一個杯子中，
嗯，然後你要等個幾天，
等水慢慢蒸發，
你就可以發現水中長出清澈透明的「寶石」，
那是非常漂亮的正立方體，
當然，隨著時間的不同，
寶石的高度會有些許的不同，
但是那只是長晶的多寡影響！

現在，我們想看看糖的結晶，
請各位拭目以待吧！

哈哈，最近偶然間竟然看到許多壁虎的現象，
先是大約10天前看到的壁虎打架，如以下影片：

剛開始以為只是壁虎在接吻，心想會嗎？不是只有人類會接吻嗎？
才想要拿相機時，右邊的壁虎就開始激烈的扭動，
原來是舌頭被另一隻壁虎咬住了！
哇！這可真新鮮哩！壁虎竟然打起架來了！
猜測原因是兩隻同時抓到同一個「獵物」，
導致右邊那隻的舌頭被卷到左邊的壁虎口中，
這也可稱是「壁虎喇舌事件」。
總之，最後兩隻都滾到地上，
但是我出去之後之看到一隻，
另一隻不見了，而誰是誰，我也一無所知！

今晚，又在同樣的地方，
看到一隻身手矯健的壁虎，高興的追逐著飛蛾、飛蚊等，
突然間看到它的肚子有兩塊白白的，
這是平常都沒有看到過的，
看那形狀，莫非是「蛋」，
於是Chad、Vito、Yoyo都興奮起來，
畢竟誰也沒見過懷孕的壁虎阿！

如果影片看不清楚，以下的照片應該會清楚一些！

                                                                                                     文/ Lynn

科學暑期營隊：
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