科學思維解構學生的探究過程 2011-12

科學思維解構學生的探究過程 2011-12 部份內容節錄自：香港教育學院 http://www.hkedcity.net/article/project/pspe/PSPE%202009/Teacher%20seminar/dr_so.pdf

探究過程--- 各階段常見的問題和建議 • 第一階段-『計劃和設計』 • 第二階段-『開展探究過程』 • 第三階段-『解釋測試結果』

第一階段-『計劃和設計』 「情難自控」 • 急於入題，忽略了定義問題和可行性評估 • 難以將意念轉化為可探究的問題，以及相關的測試設計（Chin& Kayalvizhi, 2002）

第一階段-『計劃和設計』 「情難自控」 • 例子 - 探究水是否能除去冰箱的異味設計：把一杯水放進冰箱，再把不同有味物質(如榴槤)放進冰箱，每隔一小時量度水的體積。 水的體積變化與主題無明顯關係，氣味的多少難以量化 (缺乏先進儀器)

第一階段-『計劃和設計』 「面面俱到」 • 不必要地擴大探究範圍，務求獲得更多測試數據 • 探究內容包含過多議題 (大包圍)

第一階段-『計劃和設計』 「面面俱到」 • 例子 -昆蟲的生態研習設計： • 1）飼養獨角仙幼蟲 2）測試獨角仙幼蟲排泄物對植物的影響3）測試鍬形蟲對光的反應 4）測試鍬形蟲的力量獨角仙和鍬形蟲是不同品種的昆蟲，建議將探究範圍收窄，集中研習一種昆蟲

第二階段-『開展探究過程』 「徒勞無功」 • 進行各式各樣的測試，數據繁多，且沒有系統，未能協助解答探究的問題 • 宜集中處理1至2種數據，並闡述數據如何解釋探究的結果

第二階段-『開展探究過程』 「徒勞無功」 • 例子- 污水灌溉設計：收集「洗米水」，「拖地水」及「洗澡水」，稀釋至不同濃度，再以不同比例混和成不同溶液，灌溉綠豆幼苗，觀察植物的高度、顏色、葉子數目……… • 建議簡化探究過程，如不同濃度的洗米水如何影響植物的生長速度。

第二階段-『開展探究過程』 「有欠公平」 • 未能適當控制各項變因，或看清各項因素之相互關係，使測試欠公平

第二階段-『開展探究過程』 「變因失控」例子 -- 去除鞋底香口膠的研究探究 1）鞋底與香口膠的接觸面面積 2）鞋底物料與香口膠的摩擦力測試選用了不同類型的鞋底進行以上測試，但沒有控制其他變因如表面形狀、粗糙程度

第二階段-『開展探究過程』 「隨心所欲」 • 未能理解測量的意義和目的，或解釋測量的設計

第二階段-『開展探究過程』 「隨心所欲」 • 例子 -- 測試護髮素對頭髮堅韌度的影響設計：將頭髮放在護髮素中浸泡一星期後進行測試。這個測試時間的相隔比較長，建議同學說明選取這段時間的理由，而不是隨意選擇

第三階段-『解釋測試結果』 「移花接木」 • 不能將探究結果與資料事實互相匹配，便主觀地將結論延伸擴大或扭曲來詮釋數據 • 在面對含糊的數據時，人為地把規律強加於數據（Gott &Duggan, 1995）

第三階段-『解釋測試結果』 「移花接木」 • 例子 -- 比較壁虎在玻璃和瓷磚表面的爬行能力 • 設計﹕利用不同的玻璃、瓷磚等物料製作斜面，衡量壁虎的爬行能力 • 不同壁虎也有能力上的差異。建議增加壁虎的數目，以平均值比較

第三階段-『解釋測試結果』 「以量取勝」 • 例子 -- 研究不同的隔音物料如何減少躁音 Vs

總結「科學思維」 • “科學思想是基於證據的解釋模型”（Giere, 1997） • 在探究各階段，需幫助學生- 有意識地思考證據的有效性和可靠性- 形成合理的解釋

總結教師根據學生的水平，以提問引導學生： • 在選擇資料收集方法時：使用這些方法獲得的資料是否真的可以回答問題？ • 在設計探究測試時：所有相關的變數都已經充分考慮到了嗎？ • 在進行測量時：不同的測試時間、測量範圍以及儀器的選擇等因素是否會對所得結論產生影響？ • 在解釋結果時：這些數據資料足以得出結論嗎？是否存在一些與直覺和假設不相符的現象？

2012 科學青苗獎 • 未來世界難題 / 現實難題 Future World Problems / Authentic Problems • 世界有什麼難題？ • 難題有多現實？

2012 科學青苗獎

2012 科學青苗獎 • 廚餘問題 • 據報導本港每日產生逾3000公噸廚餘，約佔本港固體廢物量約三成。現時，大部分的廚餘，都會運往堆填區，令堆填區的空間越來越少。雖然政府擬於大嶼山小蠔灣興建廚餘廠，但每日最多亦只可處理200公噸廚餘。在可見的將來，廚餘的處理，仍然會是本港固體廢物處理其中的一個重要課題。試考慮實際情況，結合科學及科技的方法，計畫一項可行的方案，推薦給香港政府採用。計畫中的建議必須實用、具經濟效益、符合科學原則及有證據支持。

2012 科學青苗獎 • 廚餘問題 • 廢油大變身 - 廢油變肥皂(清潔能力大測試) 香港華人基督教聯會真道書院 http://www.hkedcity.net/article/project/pspe/archive.phtml

2012 科學青苗獎 • 廚餘問題蠔殼  碳酸鈣蠔殼磨光可以鋪窗門，燒成灰可以砌牆（澳門都係用佢起出嚟）。澳門有條村叫燒灰爐，名都係咁來。香港嘅，用蠔殼燒灰，整來畀人起屋用 wikipedia

2012 科學青苗獎 • 城市的綠洲 • 我們居住的城市在全球暖化及熱島效應之下，每年的平均溫度已不斷上升。根據香港天文台的記錄，香港夏天的溫度可達35度攝氏。本計畫的目的是去研究及設計在某特定戶外地方可使用的一個合適「屏障/遮光物」，以減低各地日間的溫度。你們須從不同角度考量「屏障/遮光物」的設計，例如：「屏障/遮光物」擺放地方，其高度、使用的物料、結構及形狀等。你所設計的「屏障/遮光物」需通過不同的測試，並有足夠的數據以支持。

2012 科學青苗獎 • 城市的綠洲 • 環保太陽擋 - • 中華傳道會李賢堯紀念中學

2012 科學青苗獎 • 城市的綠洲

完祝成功！ 吳勝文老師中華傳道會李賢堯紀念中學

科學思維解構學生的探究過程 2011-12