【兩週集中實習】自然科毛細現象課程設計——第一節 日常生活中的毛細現象

緒論

剛結束為期兩週的集中實習，在實習期間我與組員共四人進到小學四年級的班級中，擔綱兩週內全部的課程教案設計、各科教學與值日級務班導，無論在教學、班級經營與教育理念上都有非常多的體認與學習，進到教學現場未必推翻過往所學的知識理論，反而看見理論被應證、又在現場彌足理論的缺陷，這些可貴的經驗學習鼓勵我一一記錄下來。

本文主要紀錄我負責的第二週自然科——四下1-3生活中的毛細現象，詳述從課程設計到執行面的反思與改進，期待在敘寫中有更多新想法產生並統合教學成果。

註：篇幅緣故，此篇內容將包括教學研究與第一節 生活中的毛細現象 課程設計，第二三節課程設計與反思內容放在下篇。

一、自然課程內容範圍與設計者背景

負責兩週自然科的同學包括我有兩位，另一位同學也是科學教育學系，擁有許多自然科教學經驗（科博館活動講師、電視台營隊課程老師、系上科學教育營隊課程長...等），此次備課上也非常感謝他提供許多實驗材料資源。由於我們專業主科是自然科，也都對科學教育有相當熱忱，所以都期許自己用更高的標準備課。

自然科任課老師指定內容是四下 1.毛細現象，另一位組員負責第一週1-1哪些物品能讓水移動、1-2水如何在細縫中移動，我負責第二週1-3生活中的毛細現象。一週共三節課，課本1-3內容僅有兩頁，在我過往的學習經驗中整個毛細現象的單元不會超過兩節課，我不想要放很多生活舉例、或是找很多跟毛細現象有關但不太有意義的遊戲填充課程，我希望自己的每一堂課都是有主軸、有學習重點、有脈絡，因此看到這個範圍時我苦惱了很久，毛細現象能上些什麼呢？

二、毛細現象的教學研究

（圖：第二週自然科教學架構圖）

（一）學生的先備知識

1.學生在三下已學過水的三態，擁有物體液態的概念。

2.學生在第一週已經學過水的毛細現象，對於毛細現象有基礎認識。

3.在生活情境中能判別防水與吸水材質，但未與毛細現象有所連結。

4.實習班級學生程度落差大，第二週的課程需能同時兼顧已經熟悉定義而容易分心的與還弄不清楚定義的學生。

（二）毛細現象的教材分析

1. 課本重點：課本28頁介紹五種生活中的毛細現象（海綿吸水、毛筆沾墨、酒精燈、蠟燭燃燒、流汗濕衣服）、29頁是水彩顏料渲染畫，故本課程設計需包含以上5+1的毛細現象例子，參考渲染畫『創造』的精神，進行其他具備『創造』且更有內容的活動。

2. 毛細現象原理與表面張力有關，包括液體與物體間的附著力和液體分子間的內聚力組合而成，使液體無需外力、甚至反地心引力在細縫或孔洞間移動。在小學端因為學生還沒有詳細學過分子的概念，因此只引導觀察現象，簡單帶過原理的部分。

3. 主軸是生活情境中的毛細現象，應培養學生觀察生活中的毛細現象，並且給予學生系統判斷的依據。

4. 主軸是生活中的毛細現象，活動與實驗不宜脫離生活情境。

（三）學生可能產生的迷思概念

1. 毛細現象『僅有水』的移動＞應是『液體』的移動

2. 毛細現象是指水『往上』移動＞毛細現象並不只限向上的方向，往周遭也可能是毛細現象。

3. 所有液體往上移動都是毛細現象＞還有許多其他可能原因，如壓力。

4. 所有液體移動都是毛細現象＞還有許多其他可能原因，如地心引力。

5. 毛細現象和『毛細孔』有關＞毛細孔是皮膚上的組織，與毛細現象無直接關聯。

三、課程設計——第一節 日常生活中的毛細現象

（一）複習上週所學毛細現象定義

提問：什麼是毛細現象？從學生回答中釐清迷思：只有水的流動嗎？只能向上移動嗎？歸納毛細現象定義為：液體沿著物體隙縫移動的現象。

（二）課本生活中的毛細現象舉例

四個例子都是不同型態的毛細現象。

(1)海綿吸水：示範海綿吸水，海綿吸水不容易從顏色判斷，詢問學生水去了哪裡？你如何證明水被海綿吸走了？學生答出「把海綿擠一擠」老師擰海綿後水從海綿裡擠出來，證實水在海綿裡。

第一層提問目的在於讓學生學習觀察後完整敘述主張（水被海綿吸走了）、推論（水碰到海綿後消失，又從海綿中擠出了水）與證據（將海綿擠一擠，擠出了水）。第二層問題是在已知這是毛細現象時，提問為什麼這是毛細現象？如何知道這是毛細現象？得出液體是『水』沿著『海綿的』隙縫移動，『』是引導後的解答。第二層提問的目的在於讓學生熟悉判斷毛細現象的定義與條件，下列各項例子同第二層提問方式，內容不再贅述。

(2)毛筆沾墨的是沿著細縫上升、有別於學生印象中的細孔；(3)酒精燈中的棉線是上週實驗中觀察棉線吸水的實際應用延伸。(4)流汗衣服濕掉，在此例子中學生第一次接觸除了『向上』以外方向的毛細現象，老師需要強調液體移動的方向是由內而外。

（三）真實生活情境

第一節的教學目的其一是期待學生能找到生活中的毛細現象，所以我在教學前先環視我生活中的毛細現象，並以照片呈現與學生分享。

［情境一 浴室中的毛巾與衛生紙］

提問：

1. 毛巾沾水後濕了是毛細現象，讓學生詳述毛細現象的定義與如何在濕毛巾裡發生。

2. 當濕毛巾掛在這裡，滴出水會發生什麼事？（捲筒衛生紙會濕掉。）

3. 為什麼水只滴在衛生紙外層，捲筒衛生紙卻整卷濕掉了呢？（若學生無法講述清楚可以先複習流汗衣服濕掉的例子）因為水從外層沿著衛生紙的細縫移動到內層。

［情境二 植物］

讓學生猜測植物吸收水的原理，但因為植物吸水不是主要靠毛細現象，並且很難靠觀察發現，這個部分以講述為主。（題外話，植物的部分有常見的植物吸收顏料實驗，雖然耗時但能明顯看出植物吸水的方向，可是我認為拿植物沾顏料水是虐待植物，很可能會引起學生模仿，不宜建立學生任意對待大自然生物的意識。）

［情境三 水彩筆、彩色筆、白紙］

1. 水彩筆沾顏料與課本中毛筆沾墨汁是相同的概念。

2. 彩色筆畫在紙上，畫很重的話會透到紙後面去，為什麼？（白紙會吸收水彩或彩色筆的顏料，顏料會沿著白紙的細縫移動。）

3. 彩色筆的構造：讓學生拆解彩色筆，彩色筆穩定供墨的原理來自前端與中間的墨條都是類似棉花捲，充滿孔隙，可以儲存顏料並且使顏料穩定向筆尖補充墨水。

［情境四 蠟燭點火］

蠟燭點火的毛細現象在於火源融化蠟形成蠟油，蠟油沿著棉線上升，溫度達到燃點燃燒火焰，四年級學生還沒有學到燃燒，解釋時把重點放在棉線與臘油的部分就好。因為要動到火所以是我到各組去示範。在示範前引導學生思考蠟燭點火的『液體』是什麼？沿著『什麼物體』的隙縫移動？並提示與酒精燈的原理類似。

首先我會先點火融化蠟，讓學生看見固態蠟燭融化成液體的蠟油。點燃一根正常的蠟燭，讓學生推測毛細現象在哪裡，絕多數學生能夠回答蠟油沿著棉線上升，即使不能，教師多做引導就能理解。接著拿出一根抽除棉線的蠟燭，讓學生猜測能否點燃，並且點火示範。答案是不能，因為蠟油無法沿著棉線上升。

此時，我們要如何證明蠟油是沿著棉線的細孔上升呢？拿出第三根蠟燭，這是一根抽掉棉線、插上鐵絲的蠟燭，鐵絲沒有孔洞，讓學生猜測能否點火，最後示範。答案同樣是不行。

［情境五 植物、蠟燭、擴香瓶］

在這頁中沒有新型態的毛細現象了，植物與蠟燭是學過的例子，讓學生複習並口頭進行形成性評量，擴香瓶也容易觀察與想像、和其他例子相仿，讓學生能夠延展概念、形成判斷毛細現象的能力。

（四）比較『非毛細現象』

在此環節目的是處理迷思概念，使學生自主判斷是不是毛細現象，並能依照定義說出理由。

透過學習單進行，讓學生分辨這是不是毛細現象並寫出原因，分別是(1)用吸管喝飲料(2)用蠟筆畫畫，設計(1)用吸管喝飲料 此題是因為學生容易誤認「液體往上移動就是毛細現象」或是「『吸水』就是毛細現象」；設計(2)用蠟筆畫畫 此題是為了與彩色筆水彩畫在紙上區隔。

（五）整合與任務

整合本堂所學，並讓學生回家找毛細現象，完成學習單。

四、第一節執行面檢討與小結語

第一節最大的缺點就是講述居多，幾乎沒有給學生操作的機會，一方面是考量學生動手操作不如影片或簡報清楚、備料上也比較輕鬆省時，另一方面是還在觀察與建立概念的階段，若要從動手做發展探究的話，小學端的鷹架輔助要更完整（包括學習單內容會非常詳細），多方考慮後決定這節以直接教學法為主。指導的任課老師提醒我可以多一些實物的呈現。

學習單的部分雖然有列範例撰寫方式，小朋友好像還是容易沒有頭緒，在引導的時候應該著重定義的兩個面向『液體』『物體隙縫』，教學生如何判別與寫出原因。簡答的方式任課老師覺得沒有問題，但組員建議我可以改成填充或選擇、配合題更好。

優點的部分，每一個環節與舉例都是有階層的設計，問題與範例給予都順著概念形成的架構呈現，學生的回答反饋也很好。面對學生回答的內容，能夠追問為什麼並引導學生將想法用定義的方式講具體完整。學生在三個蠟燭的示範時，都非常專心且積極參與預測結果的部分，無論答錯答對都能完整呈現概念或趁機處理迷思。

雖然有很多能改進的部分，但整體而言我自己很滿意。其他節課也可以期待一下。

（教學中的圖片均將學生五官部分打碼，若有不妥可告知後即撤下）

2021/3/29

＊0402更新：【兩週集中實習】自然科課程設計＿第二節與第三節