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探究式教学的实践

0前言一般而言，几乎没有学童不喜欢游戏的。在各种的学习途径中，游戏是最直接的方式之一。若能搭配教学主题，经由生动、有趣的游戏，则可让学童们从做中学，在快乐中成长（刘宗平，2008）。

从做中学，可让学童们能从生活中自我探索。通过思考问题的内涵、寻找解决问题的方法，可以持续不断地保有学习的动力（刘宗平，2009）。科学的内涵充满高度的学习动机，透过充满创意的科学闯关活动，可带领学童们进入探究科学的世界，使他们的学习具有持久性，达到事半功倍的学习效果。

1科学教学工作中的困扰

对于自然科学的教学工作而言，通常会教导学童们如何运用科学的态度，来面对生活中的各种问题，并应用科学的方法来解决问题。然而，当下学童们解决问题的能力，似乎不如预期。当面临生活中的问题时，许多学童经常会显得茫然不知所措，甚至还会选择逃避、退缩。

经过一番观察后发现，可能的原因之一是科学教学中的实验单元不够落实，导致学童们缺乏挑战问题及解决问题的实际经验。在学校中，担任科学教学的教师们，经常会面临科学进步与升学竞争的双重压力，使得科学教学的工作产生极大的困扰，无法发挥科学教学的预期效果。由于科学进步神速，使得需要传达的科学知识大增。在授课时数有限的情况下，只好在教材内容上作一些取舍，难免会造成词不达意。如再考虑升学竞争的现实问题时，则科学实验课程的时数就会相对地减少，导致实验教学工作的执行效果大打折扣（邹玉钿，2011）。

2探究式教学与科学活动

与其他学科目的教学相比，科学教学具有三项明显的特色：实验室教学、概念与原理的认知与建构、科学过程技能的培养（吴武雄、陈琼森，1992）。这三项特色与科学创造力间的关系密切，它们彼此间是相辅相成的。科学活动中含有“动手做”和“科学闯关”两项要素，其皆以科学探究的基本精神为主导，它们都是实验室教学中的重要环节。

“动手做”活动之内涵是一种探究式科学教学活动，也是一种最具有科学特色的教学法（DeBoer，1991）。依照学童们各个阶段的知识基础，针对各个科学主题，可以设计一系列具有创意的科学闯关游戏。通过快乐、有趣的科学探究活动，让学童们建构出属于自己的概念性知识，孕育面对问题、解决问题的正确科学观，培养出良好的科学态度与能力，亲身感受科学实际应用的可能性。

当设计“科学闯关”活动时，须让学童们亲身操作、应用科学教具，不仅要体验科学原理，还要达成活动设定的目标，进而获得“过关”和“成功”的经验。对于高年级的学童来说，因已在课堂上学过该项科学活动的相关知识，故具备了执行科学活动所需要的理论性基础。经由实际的活动操作，可以验证科学理论的内涵，加深其对科学原理的深入了解（刘宗平，2009）。

然而，对于低年级的学童而言，虽不一定具有活动所需的理论性基础，但藉由体验科学闯关活动的过程，可以亲身感受科学是有趣的、好玩的，在心中建立“务实”的先备经验。在未来的科学教学课程中，使学童们可以产生较大的兴趣与信心，获得较大的学习效果（刘宗平，2008）。

3科学闯关活动内容设计

根据上面所提到的基本原则，便可着手设计科学闯关活动。

通常，会设计出50项以上的科学闯关活动作为题库，其属性要涵盖到各种科学单元。每当推展科学闯关活动时，必须配合特别选定的活动主题，从题库中挑选出其中的20项闯关活动来施行。

设计科学闯关活动时，需要考虑的重要因素有：施行对象、闯关内涵和执行场所三大项。为了让学童们接触科学、认识科学、接受科学，甚至喜欢科学，那么施行的对象就不能太过于侷限。

然而，执行闯关活动需要一定的生活体验和科学知识作为基础，才能达到某种预期的效果。如果学童年龄太小，则其生活经验太少、科学知识不足，不易领会闯关活动的内涵。反之，若学童年龄太大，则因其拥有太多的定见，不易享受闯关活动的乐趣。通常，闯关活动的施行对象，大多会以小学1～4年级的学童为主。

施行对象选定之后，即可进行设计闯关内涵。每一项闯关活动中，原则上包含了活动名称、单元主题、操作方式和原理说明等四个主要部分。前已提及，闯关活动应尽量摆脱课堂教学的刻板印象，代之以生动、有趣的游戏方式来呈现。倘若闯关活动的游戏份量太重，那么所欲表达的科学传播就会变得模糊。在游戏份量与科学传播之间，其取舍经常会面临两难的窘境。因此，闯关游戏的内涵，除了要顾及实验学童的背景知识之外，还要设想实验执行时可能遭遇到的困难。为此，可在闯关活动的摊位前方，放置一片广告牌，上书游戏实验的科学原理和闯关提示，以增强学童闯关时的信心度和成就感。

由于科学闯关活动的施行场所不再限于教室，所以闯关游戏还要尽量适用于各种可能的场所。基本上，施行20项科学闯关活动，需要一个宽广的空间。倘若不在室内进行，那么一般的户外场地或是操场，都是不错的选择。若是艳阳天，搭个遮阳伞，便可施行活动。然而，当活动进行了一段时间之后，突然起风了，或是下雨了，就要有事先备妥的对策来因应，以确保活动可以继续进行。事实上，在设计活动之初，要仔细思索所有可能影响活动的因素。为了展现活动的具体内容，兹以6项普受好评的闯关游戏作为示例，分别叙述之。

闯关活动（1）

活动名称：xx

单元主题：空气压力

操作方式：倒转保特瓶，不得挤压瓶体，让瓶内的水快速地流进另一空瓶内。水一流动，即可成漩涡，像龙卷风似地向下瓶注入。若水流快速注满下瓶者，则算过关。

原理说明：两瓶间有小口径垫片，当两瓶颠倒时，因受下瓶空气阻挡，上瓶内的水不会下流。握住保特瓶，以画圈方式摇动，造成龙卷风，水就会快速流下。

闯关活动（2）

活动名称：电流急急棒

单元主题：导电与绝缘

操作说明：手持电流棒，沿着螺旋形导线移动。当从导线的一端移动到另一端时，若没有触动警报者，则算过关。从实验中，可认识导体与绝缘体，分辨通路、断路与短路，训练手眼间的协调。

原理说明：电流流动所经过的封闭路径，称为通路。一般的通路中，至少有三种元件：电源（干电池、其它种类电池）、导线（电线）与负载（灯泡、马达）。如果通路断掉，就成了断路。

有电池的通路中，若移除负载，就形成了短路。

闯关活动（3）

活动名称：归去来兮

单元主题：能量转换

操作方式：圆罐中间，横架着一条橡皮筋。在橡皮筋的中点处，吊着一个小铅垂。当用力推罐子向前滚动时，若罐子向前滚动一段距离后，能自动滚回原来的出发位置者，则算过关。原理说明：如果罐子向前滚动，那么橡皮筋就会逐渐卷紧，把运动能量储存为弹性位能。同时，罐子会减速。当罐子滚动停止后，橡皮筋的储存能量便重新释放出来，变成运动能量，使罐子反方向滚动，回到原来的出发位置。

闯关活动（4）

活动名称：惯性实验

单元主题：惯性定律

操作说明：先将铁球、纸片平稳地放置在直立钢管的顶端，再在纸片旁放置一片可水平弹射纸片的钢片。用手轻弹钢片，将纸片弹出。若纸片弹出后，钢球依然保持在钢管的顶端处者，则算过关。

原理说明：在不受外力的情形下，物体会保持原有的状态，称为惯性定律。若巧妙地轻弹钢片，则可使纸片水平弹出，不会影响物体在垂直方向的静止状态。