【自然科教學】景新國小暑期科學營課程設計

緒論

在111學年度暑期到景新國小暑期育樂營開課，為期五天共十節，課程內容以科學遊戲為情境，主軸圍繞在科學素養、能力導向的課程設計。由我與另一位老師共同備課，在幾次討論、試做與修正的過程，與學生的積極回饋下「教學相長」是很寶貴的經驗。以下敘述中會著重在課程設計架構與理念，為顧及篇幅詳細的科學遊戲內容、製作方式與部分課堂設計問答著墨較少，其它網站都找得到。

一、科學遊戲課程研究

二、教學重點

課程將「觀察」「提問」與「實驗／變因」作為本次課程設計主軸，目的在於讓學生體驗科學家思考會運用到的思維方式。故此，科學知識本身並不是這次課程的學習目標。在混齡、多數低年級學生的情況下，許多科學遊戲飽含的科學概念超出學生的認知負荷，老師在上課雖然會提，但那不是我們的目標，知識只是運用來教科學能力的材料。

（一）觀察

期待學生在這堂課中不只是進行實驗、看有趣的現象，更能從現象中學會觀察不同、比較差異，以引導後續對於現象原理的好奇心。

為什麼要訓練「觀察」？從「偵探辦案的觀察力」到「科學家故事：孟德爾種豌豆」帶入本次課程重點。

活動一〖科學魔術——翻筋斗〗

1. 看破老師手腳！為什麼老師推紙牌可以滾一圈？

2. 製作與挑戰：要怎麼樣（放）才能讓骨牌倒成功？距離？彎度？

活動二〖非牛頓流體〗

1. 說明液體與固體的差異

2. 拿到一桶水，試試看，什麼觸感

(1)用力打水、水花濺起

(2)可以用一隻手抓起來嗎？

3. 每組拿到一桶非牛頓流體，觀察看看

(1)怎樣會摸到固體、怎樣的情況下是液體？

(2)快慢、用力輕力、...

日常生活的觀察＿變色

在這堂課中非常強調學生在遊戲過程中的觀察，觀察始於專注感受。教師在活動過程中需要不斷提醒學生可以注意什麼東西、如何嘗試，允許學生提出各種不同的發現，在第一節課增強學生提出想法。

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在實際教學上學生非常樂於嘗試以不同方式推倒紙牌、觸摸擊打液體，並且對於日常生活中的變色有很多不同面向的舉例，包括天空日夜變色、天氣轉換的變色、樹葉季節不同的變色...其中令我印象深刻的答案有二：有個低年級的學生在其他人提出保護色之後追加了掠食者的例子，我追問兩者目的有什麼差別，學生的回答反映出動物身體的顏色有「保護」自身免於受天敵攻擊與「掠食」目的不同。甚至有提出極光這樣的回答，超出我們的預期。追問下學生答沒有看過極光，但在自然課本上有看過。我一則以喜一則以憂，喜於自然課本延伸了學生經驗，憂於日常生活經驗缺乏觀察、以課本所學先於日常所見聞，當然能聽到如此驚喜的答案已經很滿足了。

（二）提問

期待學生能認識到提問對於科學學習的重要性。以認知衝突的現象進行觀察與提問，透過POE課程帶領學生觀察飛行罐的飛行以及原理，最後教師操作椪糖帶領學生用多元感官經驗對過程進行提問與討論。

為什麼要提問？探究始於提問！

1. 課堂上所學是有限的，並且遠遠趕不及知識發展的速度，我們需要對生活中的一切不斷問問題。科學家正是不斷對這個世界觀察、問問題、並提出他們的想法。

2. 示範提問——活締處理烏賊短片，從一個具有衝擊性的影片引發學生提問。

活動一 〖馬格努斯杯〗

1. 讓學生注意物體一般掉落軌跡。試丟並說明拋物線，再讓學生觀察馬格努斯杯構造預測馬格努斯杯飛行軌跡。

2. 老師實際發射，讓學生回答觀察軌跡，鼓勵提問：什麼地方改變了這個東西飛行的路徑？可不可以杯口對杯口？如果我改變_____，會怎樣？（杯子大小、增加杯子、橡皮筋長短、圈數、繞行方向…）。

3. 製作與競賽，最後進行討論。討論鼓勵學生觀察飛得遠的杯子與發射技巧，最後講解原理。

活動二〖椪糖〗

1. 介紹椪糖並鼓勵學生在做椪糖的過程注意自己腦內產出的疑問，可以利用what/why/how提問。

2. 老師操作。討論時讓學生分享觀察到的內容並進行提問。

3. 講解原理

日常生活現象的提問：以「下雨」進行自由提問

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提問是非常重要的能力，只有學生內在產生疑問時，學習才會開始。誇張一點來說，問好問題有時比繁複解題更重要，尤其在這個人工智慧崛起的時代更是如此。提問是我很感興趣的主題，我曾經設計過四週提問課程，在這次課程與分享中只能略提一些。

在教學上，自主提問對於低年級的學生仍有些吃力，中年級學生已經能從觀察有一些猜想但需要老師更多鼓勵與提醒。學生很容易會跳過提問的階段直接進行推論「因為小蘇打粉太少了所以沒有成功」，推論中間往往缺乏很多根據與論證過程，此時應提醒他們回想他的觀察與疑問是什麼，不要太早做判斷。

馬格努斯杯的橡皮筋打結意外的對學生很困難，花了比預期還長的時間，可以稍做調整（準備大橡皮筋減少打結次數、先幫學生打好結...）。我們的椪糖不太成功，溫度太過糖都燒焦了。但這個過程學生經歷糖溶解、點火燃燒、糖高溫變色、加小蘇打粉膨脹、遇冷凝固變硬...許多變化，其中牽涉許多不同科學概念可與小學自然課本內容結合，提供學生豐富觀察與提問。「與預期不符」讓學生能夠以一種「建議者」的角色，提出他們認為我做得不對的地方，我認為算是意外的收穫。

在提問的課堂中，我們並不追求立即得到答案。學生往往很難習慣老師不立即給予解答，老師可以追問「你的想法呢？為什麼？如果是的話，你怎麼知道/證明？...」或是任何聚焦問題發散想法的引導。我通常最後還是會把我的想法、我所知道的告訴孩子，但我也會鼓勵他回去查相關資料「確認老師有沒有想錯」再跟我分享。在提問這堂課中，我與學生都是學習者。

（三）變因／實驗

在「實驗」這兩天中，希望帶給學生「多個變因會影響一個現象」引入「實驗組對照組」的概念。因為變因是高年級學生的學習內容，本課程以「實驗操作、實驗設計」取代「變因」一詞。

日常生活中的現象受到多個變因影響：身高、種植蔬菜。

活動一 〖椪糖2〗：學生自訂比例，修正做法。從設計實驗過程理解多變因。

活動二 〖以小搏大〗：觀察操作，怎麼樣螺帽不會掉下去？放下角度？重量？繩子長度？

活動三〖白糖變黑蛇〗：延續實驗1的教學重點，並用與椪糖極相似的原理與原物料進行「白糖變黑蛇」，並讓學生預測結果、討論、改變變因。

（多變因調整的範例，在這兩天強調實驗設計的活動皆使用這個形式）

活動四〖彈跳泡泡〗：示範彈跳泡泡，讓學生自行調製泡泡水，試玩，並修正泡泡水比例。

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第三天與第四天的課程為繞在變因的主題上，每個活動都有多個影響科學遊戲成功與否的因素，若過去一個步驟一個步驟帶學生製作的實驗叫做食譜式實驗，那麼我就是挖空讓學生寫他們的食譜。這些實驗都有一個共通點，就是通常都會先失敗，所以至少都會做到兩次以上，在這中間對於為什麼沒有成功需要有很多討論，然後修正、再試。為了安全、效率以及有意義的測試，老師先畫一個可能性的範圍／列選擇，雖然不是最自由的實驗，但可以在超出失敗容忍度前獲得我們想要的學習成效。

因為第二天椪糖的失敗，在確認讓椪糖成功的關鍵後，我們調整了課程內容。學生成功完成椪糖，回饋非常好。銜接隔天白糖變黑蛇的內容，以學生已經熟悉的椪糖出發、幾乎完全相同的原物料，因為步驟與成分多寡的不同變成全然不同的兩個東西。我幫學生記錄下他們最一開始的預測，並為他們要加的比例做記錄，使學生有意識的觀察現象、對自己的成果先有一定想法，幫助後續討論修正。過程盡量不要太繁複，一樣提醒學生觀察與提問，低年級學生雖然觀察得多但普遍較少提問，老師也可以多示範提問幫助學生思考。

大活動——降落傘

綜合評量，在本課程中延續前四天教學重點，以降落傘活動帶學生從觀察降落傘落下、提問、到設計降落傘並製作，在過程中學習作為一科學家合作形式。

在降落傘的活動中，我們設計挑戰門檻：順利降落（傘布張開緩慢落地）、能乘載雞蛋落地不破。學生在進行過程手作並不順利，一樣是打結的問題與改變因素後有些設計變得繁複（剪大面積圓形、釣魚線不易打結...等）且沒有時間可以重新修正製作。所幸最後在教室內試丟仍有兩組學生能順利降落，學生也在觀察失敗案例後能舉出降落失敗的原因（往一邊飛、傘布沒有順利張開..等）追問下就能發現設計或製作的問題所在。

第五天學生在觀察上展現很高的敏銳度，在討論時為避免學生跑偏討論方向，我有提示飛行傘降落速度與重力無直接相關，讓學生往其他因素思考原因，最後回顧五天學習內容時鼓勵學生分享其他觀察、新發現與問題，學生主動提出「為什麼降落速度與重量無關？」我只用不到半秒思考如何對一個三年級的孩子說明重力加速度的概念，然後放棄，直接拿起一個空塑膠杯與一袋太白粉讓學生猜測誰比較快掉到地面。實測結果：非常完美的同時掉到地面上。孩子們非常驚喜，這與我們體感經驗不同，再試一次依然同時落地。我稱讚他提出這樣的疑問，並鼓勵他回去查查看伽利略與比撒斜塔 、重力加速度，也許看得懂也許看不懂，看得懂的部分就學到了、看不懂未來也會教。重要的是他有做這件事，是一個願意認識世界的學習者，世界自然會饋予知識。

三、課後反省

課程內容的反省寫在了前面，最後想提一些其他工作的心得。

（一）記錄的重要性

• 教案紀錄

身為菜鳥教師，至今教書仍有寫詳案的習慣。有時候會偷懶只寫個大綱，教學成效就有很大差異。這次不只有寫詳案，甚至嚴謹的寫在了教案格式裡，前期雖然真的花很多時間，但對我日後整理我的教學設計有很多幫助。

• 課堂學生反饋即時記錄

這次偷懶沒有課程檢討完就紀錄，導致時隔一個月後的現在在回憶學生問答的情形稍嫌模糊，我肯定錯過了很多課堂中更精彩的討論細節。

• 錄影與照片

原本另一老師還有打算將五天教學製作成影片，突然發現我們素材太少。上課的時候沒有積極把每個步驟與呈現的效果拍下來，滿可惜的。如果能有更輕鬆、更明顯的教學記錄，更易於對推廣科學遊戲教學。

（二）修正教案與共備

雖然我們在上課前通常會預設每堂課要教什麼內容，但實際教學上卻可能因應學生的狀況調整，這種調整在這次課程上特別大，尤其是後幾天幾乎是換活動、對調活動，看似只是今天多教椪糖、白糖變黑蛇明天教，好像只是不同天玩不同遊戲，實際上卻因為要符印課程重點，在教師提問設計、流程安排上幾乎是全改，對我來說無疑是一種挑戰。但也因此將一個活動既能帶提問或是帶多變因，延伸了主題課程的用途。

科學家追求理論的完全，同時也是適應失敗的。嚴格來說，並沒有所謂「失敗」的實驗，差別在於我們是否給實驗成果賦予意義，以至於我們能從某些操作上的差異、理論的有限，以完整特定的實驗方法。學生跟老師都經歷「失敗也可以」，我們在課後即使是已經上完的內容，若覺得有點可惜也會重複嘗試實驗最佳的做法，只是出自我們自己的好奇心，「為什麼不行？哪裡不對？」老師既是願意探究、持續測試的學習者，課堂也會允許學生出錯，看重學生願意再試、提出疑問與想法。修正過後反而讓學生學習更加連貫，產生更多認知衝突，促進學生在課程中的參與。

結語

好久沒有寫文章，突然寫文跟排版能力都大幅退步，變成很不通順的白話文。在這段沒有寫文章的半年裡，仍然持續在教學、研習、講座上學習，只怪我偷懶沒有記錄下來。

在接課前，剛好陷在對自己教學極度無信心的狀態中。很久沒有上過自己滿意的課，在準備階段異常焦慮。教完之後卻覺得好險自己有接這項工作，信心恢復的同時也看見自己能再精進、成長的部分，期許自己保持勇敢無畏的心態、繼續迎接挑戰。

2023/8/9

（教學中的圖片均將學生五官部分遮擋，若有不妥可來信告知後立即撤下）