10月7日探究教學工作坊理化場記錄

10月7日的聚會以光學部分為主題討論探究教學法可以怎麼設計，對於這天的聚會，我心裡暗自猜測參與的教師可能會像我一樣，對探究教學概念上認同，但並不真的那麼清楚、熟悉操作模式，加上參與的教師彼此並不熟悉，因此我設定將分享分成二部分，
第一部份是『我的探究教學努力歷程』透過呈現我對探究教學認知的轉變及嘗試，盼望藉此獲得共鳴，並瞭解參與教師對探究教學的想法。
簡記如下：
第一階段：想把科展訓練拆解在實驗課程中，也就是化整為零的把看到問題、形成假設、觀察、推論、批判…..等能力分散在各個實驗中
第二階段：轉進一般課程中急於找教學公式：POE、學習內容中挖空給學生建構
第三階段：結合理論更強化執行探究教學動機，其實探究教學早有清楚架構，前人也篳路藍縷，國外更是有許多例子可以參考，一旦決定要做就會發現資源還蠻多的。
第四階段：實際面對教學選擇漸進式，以過往學習單融入探究教學因子，實際作法如第二部分內容。
第二部分：以4-1光的傳播與光速及4-2光的反射與面鏡為例，呈現我融入式探究教學的作法，以原教學法的學習單為基礎，加入較多探究教學的元素（引導閱讀、思考、討論及發表），資料如附件

討論內容簡記：
1. 討論過程中建功的姿津老師分享她個人在課程結束前後帶領孩子以心智圖統整學習及作法
2. 交大的宋老師也提及他利用針孔教學單元，讓學生在課堂中自行製作大型針孔成像器，以讓學生可以觀看戶外的景物為目標，所以前端使用放大鏡先行聚焦，這樣學生就可以在操作中自然觀察到『上下左右倒立』的事實，再引導學生找尋特定景物，讓學生必須左右上下相反的移動鏡筒，更強化這個概念的印象。
姿津老師亦分享她如何利用黑板上的圖解，帶領孩子想像當針孔慢慢變小，通過孔徑的光線變化，並藉此推出成像會上下左右相反。
3. 許多老師針對『為何需要採行探究教學』提出交流，如光武的雪花老師所形容，很多部分令人振奮，但也還有等待更聚焦的內容。

下一次研討方向思考
1.思考教學的過程，我對是否該繼續使用過往設計的『學習單』，一直舉棋不定，因為放不下『該有些學習紀錄讓學生帶回去』的想法，讓我把『學習單』和『講義』混用多年。但會後和劉新、阿簡及怡嘉老師討論後，他們主張有意義的學習紀錄應該是學生自主性的筆記，不然所有必要的學習知識課本上都有啊！終於讓我下定決心願意把『學習單』回歸worksheep，意指協助學生活動進行或記錄的工作單形式。至於協助學生統整學習的部分，腦中閃過姿津老師所提課程結束前的心智圖作法。另外，三位『生物』老師也針對4-1光的傳播與光速及4-2光的反射與面鏡的課程提出他們從探究教學角度設計的想法，我解讀到的重點及思考如下
（1）光的直線進行、反射、折射都屬光的特性，應該要併在一起介紹，至於光速部分連結性較弱。
（2）光的特性國小應有基本認知（附件是我搜尋到康軒國小四年級的課本的內容），不妨讓學生嘗試自己動手操作、證明上述的光特性。
（3）找出核心概念，勇敢切除旁支
這些想法很撼動我，所以我嘗試拋開原有的『講義式學習單』，朝這些方向重新設計『活動學習單』，只是過程中不斷有些取捨上的問題輪番考驗我的教學想法。
2. 光的特性部分，嘗試重新以上述的概念設計，預計會有三個探究活動，設計活動學習單引導活動進行。也希望透過學習單的討論讓老師們更聚焦在教學作法的研討，下次的工作坊研討將會有劉新老師列席指導喔！
（1）光的直線證明：採用光武俊季老師的建議讓學生自己設計方法並發表
（2）找尋反射光：重點會在入射、反射光及法線需在同一平面這個概念的探索
（3）光的折射原則歸納：因考慮光路徑不易被觀察，將採用教學動畫輔助學生清楚觀察，學習重點放在找出原則。（大家有推薦使用的網頁嗎？）
3. 透鏡實驗相關問題研討：上次育賢舒雯老師提出關於實像、虛像孩子的不易理解，如何可以透過實驗操作更強化這部分及學習的重點又該是什麼？
4. 透鏡成像繪圖教學重要嗎？學習重點是什麼？如何帶領？
5. 光學儀器這部分其實是概念應用的教學，但其實應用實例是教不完的，如果教學時間有限，是不是重點該放在如何引導學生將所學概念應用，最後才引例輔證。讓學生嘗試設計嗎？
6. 顏色部分老實說還沒細想，但我想先分享劉新老師的思考模式，她總是先問：核心概念是什麼？學習的重點順序該怎樣安排，這讓我有突破早已熟悉教學模式的切入點。
7. 改變以往講解式的作法切入探究教學活動，時間上勢必有些調整，該如何分配或需要捨棄什麼部分嗎？期盼也就各章節、活動教學時間的分配有更細部的研討。

10/7探究教學融入課程工作坊-理化的"光"探究課程設計

上週五，輔導團辦了一場「探究教學融入課程工作坊」，分成兩個場地進行，一個是理化，另外一個則是生物，共有四位老師分享課程。

怡嘉老師分享的是血液循環，我分享的是酵素，劉新老師分享的是擴散作用，靜婷老師分享的是理化"光的教學-光的傳播、反射、折射.."。這些討論的課程過一陣子都會放在網路上，這邊就先不贅述。我這篇要寫的，是我聽了幾位老師分享的課程之後，我想到"如果是我，我會怎麼做"。

先來講理化的"光"，我翻了理化的教材，8年級課程的4-1和4-2加起來，講的是光的特性(直進性、反射、折射、針孔成像)，還有平面鏡成像等。如果是我來上，我希望把課程的主體多放一些在學生身上，所以我會用合作學習的方式。

各組先準備材料：紙、針、手電筒、雷射筆、平面鏡、透明水杯、水、油、壓克力方塊、量角器等。我預期那些光的特性(直進性、反射..)學生應該都有概念了，所以我可以把材料發下去，然後發現學習單，上面寫著要他們去用手邊這些材料來證明這些光的特性，小組自己討論完之後，然後得上台發表如何證明，而其他組可以在事後補充，而老師所扮演的角色就是協助討論的引導以及討論的精緻化。在聆聽的過程中，掌握學生的概念是否迷思，並且把引入正確的科學名詞。

當學生都能了解這些光的特性之後，再給學生這樣的圖，請學生判斷小藍和小黃，他們兩個哪個人可以透過平面鏡看到哪些花？為什麼？怎麼判斷。

另外，還可以有個班級性的活動，當大家在教室排排坐的時候(假設教室裡共六排，每排六個人)，我拿著一面鏡子放在講台上，如果要讓第一排第3位同學，透過鏡子反射看到第5排第3位同學，鏡子要放在哪？或者再延伸玩玩看，鏡子固定擺在教室的講台上，我用手電筒直接照A同學，請他手持另一面小鏡子把我照他的光線反射到講台上的鏡子，看看可以再次反射照到誰？A能照到的人，和A的位置有什麼關係？這個活動可以先讓學生們猜，然後提出猜測的理由，再進行實作。最後就是老師講解平面鏡成像的光路圖。

這個部份，我不清楚學生在這裡的先前概念和迷思概念，所以這樣進行課程所出現的問題是什麼，我也不知道。但是我倒是躍躍欲試，真的這樣做，效果會如何？

酵素單元的科學探究活動

這邊有提到我們上週辦了一個探究教學的工作坊，討論養分和循環單元的探究教學。

為了準備這個工作坊，其實我想了很久，在這兩個大單元中，到底要用過去使用過的哪種教材教法來進行呢？後來我決定就用酵素來做吧，而且要挑在課堂上好完成的。想來想去，就從白蘿蔔炸彈來玩吧。

我分析了酵素單元，我把它分成兩個部份來看，一個部份只能用講述式，因為純粹是記憶性質的知識，例如"酵素成份大多為蛋白質"這類。另外一個部份"酵素活性受酸鹼、溫度影響"、"酵素影響反應速率"則是可以採用探究的方式來教學。我想做的就是"測量不同環境下雙氧水在酵素作用下的產氧速率"。

會打算用探究教學來取代部份的講述，有個重要原因是，每次講"活性"都講得很抽象，因為這是個概念，課本上沒有對這個詞多加定義，用講的實在很難講清楚，所以這個詞最好幫它加上操作型定義，例如"反應速率"、"產氣速率"等，然後以實作來了解。

蘿蔔加雙氧水產生氧氣，這在小學5年級自然課本裡就有了，不過在那裡的重點是在於如何製備氧氣，但是我們的重點是在於酵素的作用。

我的設計很簡單，就是點滴瓶裡裝一小塊紅蘿蔔，加上不同pH值的液體，再加上雙氧水，然後吸管裡裝一段水柱插在瓶口。因為瓶子裡會產生氧氣，所以會推動吸管裡的水柱，我們藉由水柱的位置改變，來評估產氧速率。

教師先示範一次怎麼做這些實驗，操縱變因是pH，然後學生再修改實驗，想辦法減少老師示範實驗時出現的誤差，再把操作變因改成溫度，操作之後得到結論。



不同pH值的液體和雙氧水，我都用點滴瓶先裝好。酸是用檸檬酸調的，鹼是用小蘇打調的，至於雙氧水用的是 35%的高濃度，到時給學生用，我會再稀釋一些，這樣比較安全。



我先把三根吸管裡頭各裝一段水柱，裝水柱的方式是，吸管先插入水中，拇指壓住吸管上端，把吸管拿離開水面，這樣吸管內就會有一段水柱，然後把吸管放倒，水柱也不會流出來。

然後準備另外三組空瓶，在瓶子裡頭裝約略等體積的紅蘿蔔，各自滴入等量的酸、鹼和水，再滴入等量的雙氧水，蓋上點滴瓶的小滴頭，放倒瓶子，把吸管水平地和小瓶子的滴頭接合。立刻就可以看到吸管裡的水柱移動。透過水柱移動的速度就可以知道誰的產氣速率比較快，這就叫作活性高。看這個水柱跑，遠比我們上課講"活性"講老半天，學生還是一知半解，這樣要來的好吧？

產氧速率怎麼比呢？裝了第3個的時候，第一個不已經在跑了嗎？沒關係，只要把三個裝置調整一下位置，讓水柱擺在同一個起跑線上，這樣就可以比出來了。





這個示範實驗，我會用webcam轉播大螢幕給學生看，然後把材料發給各組，請他們討論我的實驗裡有哪些可以改進的地方，他們要怎麼設計他們的實驗，把這些都寫下來。

預估這個教學流程大概會比傳統的講述式，多出半節到一節課。


其實我做了很多次測試，看吸管裡要塞什麼比較好，我試過用仙草、布丁、碘液和水。仙草的效果其實不錯，和吸管內部的摩擦力也小，很容易被推動，但是用吸管去插仙草來當塞子的時候，偶爾會失敗造成漏氣。布丁的效果很不好，非常容易漏氣，碘液則是不容易吸附在管壁上，漏氣也很嚴重。試到最後，發現水的效果最好，不過水柱移動的時候，不太明顯。但至少也有好處，流出來在桌上地面，乾掉之後，了無痕跡，根本不用特別處理。

再來講到酸鹼液的配法，其實我本來野心很大，想用 pH 1~14的液體(用鹽酸和氫氧化鈉去調)來操作，我想做出像下面這樣的圖(吸管裡塞的是仙草)，自然形成一個美麗的曲線。

不過實作之後，真是太難了，上面的曲線是我偽造出來的。因為瓶子太多了，會有時間差的問題，我裝到第14個的時候，第1個的水柱早就跑很遠了。後來就放棄那麼貪心的行為了，決定只用三種pH值就好了。

另外還有酵素來源的問題，我很希望我裝進去的蘿蔔是等量的。不過用切的誤差不小，所以我有想過，是不是乾脆打成蘿蔔汁加進去，但我還沒測試實際結果如何。不過我倒是想到用果汁來試試看，我去便利商店買了號稱100 %純果汁，加入雙氧水，結果沒有反應。另外，我也想到，如果加養樂多呢？裡頭的乳酸菌會不會產生什麼酵素分解雙氧水呢？測試結果，還是沒反應。所以乾脆這個問題就當作讓學生討論的問題-「如何減少實驗誤差？」


我在工作坊裡操作這組實驗時，劉新老師有給個建議，因為酵素的作用是增加反應進行速率，所以可以設計一組，只有加雙氧水，看它的氣體產生的速率是如何，再跟加了蘿蔔的比，這樣就可以說明"酵素會增加反應進行速率"的概念了。

工作坊結束之後，其實我還在想著，如何再修改這個實驗的裝置，因為裝那個水柱有點麻煩，而且也看不太清楚。想著想著，突然想起可以用注射針筒來做啊！

這個實驗裝置只要準備一個 3 ml 的注射針筒 (無針)，和一坨黏土就可以了。

針筒的活塞先拔掉，然後拿黏土把針筒的出口塞住，接著加入蘿蔔、不同pH值液體、雙氧水，然後輕輕塞進活塞。再把針筒出口朝上，把黏土剝開一個小洞，讓裡頭氣體可以出來，再慢慢地把活塞往前推，推到裡頭沒有氣體為止，此時再把黏土黏好，這時活塞就會被氧氣一點一點地推出來。只要看活塞被推動 1ml 需要花多少時間就可以測反應速率了。

在操作上面這個過程時，要特別注意把黏土剝開小洞時，會有氣體帶著液體噴出來，而且噴出來的時候會正中眼睛。為了安全因素，剝黏土的時候，要強調不要剝開自己臉這一側的黏土。

這個實驗操作，其實還有很多需要修正的地方，像是明明看不見酵素，那麼我們怎麼讓學生的經驗連結到那是酵素的知識呢？這我還要再想想。

這邊有怡嘉老師的側記-10/7探究教學融入課程工作坊～酵素活性微型實驗

10/7探究教學融入課程工作坊～酵素活性微型實驗

想不到，一次研習的內容可以這麼豐富。。。
豐富到我都來不及紀錄而且我在旁邊觀察阿簡，他真的好厲害喔，
可以一邊操作示範實驗，一邊很清晰的講出實驗的內容及內涵，大腦運作的速度之快。。。
但我突然想到在賣場中，會掛著耳麥的推銷員。。。
他們就是一邊講一邊很俐落的操作實驗，
阿簡也有這樣的功力耶，好強喔！！
不過賣場的推銷員講解的內容幾乎都差不多，
阿簡則是一邊思考一邊講解、示範實驗～
岔題了～～～

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阿簡這回示範的是酵素活性實驗，由於過去他在講解這部分時，
沒有讓學生看到實例，所以教起來比較虛。。。。
因此，他今年將會帶孩子親自做一個微型實驗，
透過這個實驗，孩子可以清楚的看到酵素活性如何受酸鹼性的影響
要準備的材料有：一組一小片蘿蔔、酸性溶液、鹼性溶液、水（中性）
還需要準備每組三根吸管、三個塑膠點滴瓶
阿簡會先用攝影機拍下自己操作實驗的畫面，
接下來請各組做此微型實驗並觀察將蘿蔔切成三個小方丁，
放入點滴瓶中接著在每一個點滴瓶中約滴入五滴酸、鹼、中性溶液，
之後將塞頭壓回點滴瓶，將三根吸管各吸一滴水上來後，
輕拍吸管讓水上升一點後將吸管插入三個點滴瓶頭上，
接著將點滴瓶橫擺，請學生觀察吸管中的水滴在何種液體下的前進速度最快，
在這次的示範中，可以明顯的看到紅蘿蔔在鹼性溶液下的活性最好，
產氧氣量很快，所以將水滴不斷往前推進，
不到五分鐘就可以看到結果，是個相當好的微型實驗，
學生來操作也相當容易，
不過紅蘿蔔內的酵素為什麼在鹼性溶液下的活性最好呢？
可以去查查看此外，這個實驗的操作，
要學生連結紅蘿蔔內的酵素是真的有在反應的，還真的是需要一些引導的技巧，
畢竟酵素摸不到、聞不到，學生還需要想像。。。
此外，酵素在反應過程中，會產生氣體。。。
學生在連結活性和產氧率中間的連結還需要老師的引導

這個微型實驗真的很簡單也很容易操作，
但老師們要先想想怎樣引導，才能夠帶著孩子做喔！！

劉新老師也示範了一個教學活動，
他用的材料是馬鈴薯，
總共四組操作
甲：只有雙氧水
乙：生馬鈴薯加雙氧水
丙：溫水加馬鈴薯加雙氧水
丁：煮熟馬鈴薯加雙氧水
劉新老師給了孩子一個學習單：雙氧水分解成氧氣和水的公式會先教導孩子
他要孩子觀察氣泡量的產生，
並用＋號的多寡來表示請學生觀察記錄四個處理氧氣產生的差異
並去比較四個處理為何會導致氧氣產生的不同
之後，劉新老師還延伸了幾個問題問孩子
1.傷口滴雙氧水為何會冒出氣泡
2.為何我們用雙氧水來殺菌

這些問題其實可以讓學生連結酵素其實和生活是很密切相關的，
而且都是肉眼可見的，
但相同的問題仍然存在，
老師必須告訴學生不是馬鈴薯和雙氧水反應，
而是馬鈴薯上的酵素加速雙氧水分解出氧氣來。。。
這個部分我目前還想不出可以讓孩子理解的方法，
拋出來問問大家，或許可以好法可解

10/7探究教學融入課程工作坊～以血液循環為例

我還蠻喜歡這樣圍著一圈的感覺，感覺把新竹市的生物科老師距離拉近了些


在10/7探究課程融入課程工作坊中，我分享了一個血液循環的教案，在這一次的討論當中，現場的許多老師幫我釐清許多想法，這一次的呈現可說是野人獻曝哪！自己覺得這樣的點子很好，但整體的教學順序邏輯的部分，還是有許多要加強的部份，很感謝在場的每一位老師的建議，改進之後，很希望能更符合學生的需求。

這一次我想要顛覆以往的上課模式，以往我總是教完整個血液循環才帶孩子進實驗室，這次我希望學生可以先透過實際的觀察，進而能去學習有關血液循環的相關知識。

我想要連結POE的策略，我是這樣設計的：
P（預測）：請預測在顯微鏡底下如何判斷動脈、靜脈、微血管，請在紙上寫出你們這組的想法，並說明如此預測的原因
O（觀察）：寫出、畫出小魚尾鰭血管流動的狀態，並說出如何判斷動脈、靜脈、微血管
E（解釋）：請學生就預測和觀察之間的一致或不一致寫出解釋。

但由於這一堂實驗課是血液循環的第一堂課，所以學生根本就不知道動脈、靜脈、微血管是什麼，所以沒有先備知識，其實學生很難寫出預測，若是要這樣上的話，必須讓孩子先對血管有概念，再來上這一堂實驗課會比較好。

此外，學生在透過顯微鏡觀察魚尾鰭，有許多時候是根本沒觀察到我們希望他們看到的部位，例如學生會去看魚尾的色素細胞、軟骨，所以常常結果是瞎子摸象，有看沒有看到重點，在工作坊之後，我想要將教學順序修改成這樣：

第一節課：觀察小魚尾鰭
第二節課：血液、血管
第三節課：心臟
第四節課：脈搏的測量
第五節課：血液循環
第六節課：物質、氣體交換及呼吸運動

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第一節課：
我會在前一堂課預告孩子要記得帶相機來，並告訴他們必須要拍照，並將照片洗出來在照片上標示出與血液循環系統有關的構造，一組交一份給我。能在相片當中標示越多越好，若有時間，請錄製一小段影片來上台報告你們的觀察與發現。

我在當堂課，先投影出要孩子觀察的畫面，接下來請孩子觀察，最後剩下十分鐘，我會隨機抽每一組的其中一個號碼，並將我拍到的畫面投影出來後，請各組孩子上台來解說，說說他們針對血液循環系統構造的發現，前組講過的發現不能再講。

當堂課透過學生的眼睛，他們會看到一顆顆的東西、血液會流動、流向不同、有血管、流速不同。
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第二堂課：認識血管和血液
由於之前已經觀察過小魚尾鰭了，所以我這第二堂課要帶孩子認識血管和血液。
我會先告訴他們，心臟連接四大血管，和心臟相接的血管是很粗的，但血管是否一直那麼粗呢？一路分支。。。
放血液循環的影片，從影片中可看出血管一路分支，越來越細，並會到身體末端。
我會問孩子：你們從影片中觀察到血液循環有哪些特徵？
有進、有出心臟的血管，分別叫做不同的名字，他們就叫做動脈、靜脈。（帶出名詞）
在血管中，由流動的血球細胞，分別叫做紅血球、白血球、血小板，介紹三種血球細胞特徵。


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第三堂課：心臟
可以讓孩子觀察心臟（豬心、雞心、模型）
或是看心臟的影片後來討論：心臟的位置、心臟的構造、心臟為什麼會搏動、心臟分的腔室、心臟的肌肉層厚度差異、接動脈、接靜脈

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第四堂課：血液循環
以往這堂課我都會教口訣：
左通全身右通肺
左出右進、右出左進。
今年我想要在教完血液循環之後，讓學生想想看血液循環的特徵，你發現到什麼，請各組上台說說他們的發現。最後我才帶出口訣。
在教這一部份，我會帶孩子紮實的看課本上心臟的圖，並試著去標示血液流向的箭號，最後才帶瓣膜的構造，讓孩子去理解瓣膜在血液循環中的重要性。
阿簡在工作坊有示範靜脈瓣的找法及快速美白的小活動，大家都覺得妙極了！！


大家紛紛舉手，想要快速美白


原來靜脈瓣可以觀察的到！太神了！！！


從第二次段考之後，我也想要來執行小組合作學習，我想就直接用段考成績來分組，每一組都有成績好也有成績較差的孩子，用異質分組的方式來執行，若在班上上課，也是將全班分成六大組。我的想法是，讓學習回歸學生自主，希望課堂上有更多孩子能夠發現、觀察的機會，這次我不帶驗證式的實驗了，我希望孩子能有更多的發現。

渾沌了兩天，我的思緒終於清晰了～～～