科學方法－黑箱作業

　　要怎麼培養學生有良好的科學素養？科學方法應該是最適合的進行的單元了。科學方法在課程進行上應該算是有極高的自由度，單元的題目對學生而言也不會太困難，然而這裡頭所學到的內容卻是科學研究的精髓，重點不僅僅是科學方法的流程，反而是科學所注重的邏輯正確性和科學素養。

    檢討自己以往教科學方法的方式，會引導學生討論自然現象，再從學生發表中選出適合進行科學方法的內容，或者也曾嘗試以一個固定的例子，引導學生完成科學方法，原先以為這樣的教學方式是尊重學生的自由想法。自己省思後發現即便課堂充滿師生討論，但思考的主導權還是在老師身上，因此這次的科學方法課程，希望能夠將思考的角色能回到學生身上，設計了這次的課程。

　　這次的科學方法課程嘗試結合科學本質作為明確的教學目標，因此參考了科學本質的教學活動(參考1．參考2)，並依據科學方法的步驟讓學生實際操作，最後在讓學生對照科學方法的項目，完成提問、假設、實驗設計等項目。

　　設計課程時，除了完成科學方法的步驟和了解各種變因等的教學目標外，也加入科學本質的教學目標，目標包含「科學知識是暫時性的」、「科學知識仰賴觀察、實驗證據、合理的推理和懷疑」、「科學企圖解釋現象」等。

    首先，要製作一個神祕箱(我稱作黑箱)，裏頭設置一個機關，並且四周要能密封，不讓學生看到。我設計了一個入口通道，接兩個出口通道，以管徑的大小作為球走不同路徑的因素，並準備兩種球：玻璃珠和乒乓球，如下圖：

　　接著，用長尾夾將黑布固定在箱子的開口面，以便我隨時調整。

觀察：

　　一開始上課，學生看到箱子會很好奇裡頭是什麼？於是就跟學生講，「今天上課要做的事，就是來猜一猜裏頭有什麼東西？所以首先要觀察一下。」用討論的方式，全班分享觀察兩種球的不同處有哪些，並且將兩種球從入口丟進去，請學生寫下觀察到的現象。

形成假說：

　　接著，請學生從剛剛觀察到球的特質和現象，想想看箱子裡頭有什麼機關？

設計實驗：

　　寫完之後，和同學一起討論要設計一種測試方式來證實自己的想法是正確的，並且進行測試。這個部分因為箱子只有一個，所以全班只能有一個測試方式，因此用討論的方式寫下三個方式，從中選一個較可行的方式測試。經過了課程之後，我發現學生在這部分比較有困難，因此應該要給予提示：「從剛剛觀察兩種球的特質中，找出一種測試方式來區分兩種球不同的特質。」不過也有很多學生能夠提到可能是球的彈性、重量或是大小影響了球從不同出口滾出。

分析結果：

　　測試完實驗後，讓學生比較原本的想法和實驗結果，看看想法是否有改變，並且解釋原因。我在改這一題的回答時，發現學生居然不會寫「因為…，所以…。」的句子和邏輯，不少人就會寫「因為球都從上面掉出來，所以我的想法沒有改變。」或是直接寫「沒有改變，因為跟我原本想的一樣。」也因此，我後面在教擴散和滲透時，就有給他們寫出完整句子的方式。（但是成效有限，不知道是我高估了這年紀的孩子，還是這地區的孩子的問題）最後，要學生再畫一次箱子裏頭的機關長什麼樣子，並且要能夠符合實驗測試的結果。

　　進行完一次實驗後，我會再發下一張學習單，和上一張左右對稱，明確告訴學生科學方法的步驟和剛剛所進行的活動如何對應？並且從剛剛的設計中找出假說、實驗組與對照組、各種變因等等。

　　學生最後關心的就是箱子裏頭究竟是什麼？我就和學生討論為什麼不能打開箱子的原因：「箱子裏頭就像是自然世界真正的樣子，我們看到現象，透過實驗嘗試解釋現象，換了一個測試方式有沒有可能改變想法？如果100年後科技發達，可以有透視鏡，有沒有可能改變想法？因此科學的知識是一定正確的嗎？」學生大多都能明確的這些問題，而我最後會再多問一個問題：「所以教科書裏頭的知識都是正確的嗎？」、「所以不要相信教科書嗎？」


學生作業