從我國科學展覽的歷史看化學科的科學展覽 / 陳虹樺

星期六 , 13, 五月 2017 Leave a comment

從我國科學展覽的歷史看化學科的科學展覽

陳虹樺

國立臺灣科學教育館科學學習中心教育人員

irisnn@mail.ntsec.gov.tw

一、國立臺灣科學教育館在我國科學展覽歷史中的使命及角色

第二次世界大戰前後,各國為推動科學教育,紛紛成立與傳統科學博物館有別之科學中心,以提供參與者可觸摸、可操作的科學展品、親自動手操作各項科學實驗及舉辦科學教育推廣活動為主(Alison, 2010)。在此氛圍下,民國38年學界人士有感科學救國的重要性,開始籌畫第一所的科學館,並獲當時政府的支持,在民國451119日由行政院頒布「國立臺灣科學館組織章程」正式確定科學館的法定地位,並在民國51616日由立法院通過「國立臺灣科學教育館組織條例」,同年626由總統公布,正式確立「國立臺灣科學教育館(後簡稱科教館)」的組織名稱,是為我國第一個推動科學教育的政府機構。原建於臺北市南海學園,後考量舊館場地已不敷現今科教使命推動之要求,民國92年後起遷移至現今士林新館位置,除保留原先展示功能外,更著重實驗課程的開發與實踐,以培養國人科學方法、科學精神與科學態度,並以參與式活動提升參與者做中學的興趣,達到寓教於樂的學習科學的目的。(國立臺灣科學教育館,民83)

為了激發學生研究科學的興趣,培養學生獨立思考、創造及研究的能力,增進中小學科學研究風氣,以提升我國科學教育水準,教育部從民國49年起開始辦理「中華民國中小學科學展覽會(後簡稱全國科展)」,並由科教館承辦;民國63起改由科教館主辦,教育部列為指導單位;民國70年開始,由教育部協調、科教館邀請各縣市政府輪流承辦,以將全國科展資源帶入縣市中,迄今除離島之金門縣、澎湖縣及連江縣未承辦過外,全國科展已走過臺灣本島各縣市了。(張寶丹等,民99)

全國科展是一項層級性的競賽活動,需由校內初選優秀作品參加縣市的選拔,並由縣市薦送優秀作品參加全國競賽。參賽的科展作品具有一定品質及嚴謹度,透過科展的過程也提升參與師生從事科學研究的能力。我們可以發現,「科展」不是一個人的研究,它需要學生絞盡腦汁的討論與實驗,需要老師從旁畫龍點睛的指導與協助,也需要縣市政府及學校全力的支持及家長背後的支援,推動科展是需要集合眾人之力才得以完成的活動,因此,得獎作品的作者除了獲得獎狀、獎金外,指導的學校及縣市另有團體獎的獎勵,針對指導教師也設有優良指導教師獎勵計畫,以鼓勵縣市政府、學校、老師及學生能不斷投入科學研究的行列。

民國71年起由美國科學服務社(Science Service)函邀我國中等學校學生2名參加美國國際科學展覽會(International Science and Engineering Fair;簡稱ISEF),最初由全國科展中選拔優秀學生代表我國前往參賽。民國80年起,科教館開始辦理「中華民國參加國際科學展覽活動」國內選拔賽,並於民國91年轉型為臺灣國際科學展覽會(後簡稱國際科展),得讓國內不同科學和科技領域優秀的國高中學生可自由報名參加,選拔出具潛力的學生代表我國參與世界各國的科學交流活動。接著在培訓的過程中,進一步精進選手的實驗研究能力與語言表達能力,透過參與活動的經驗,開拓學生國際視野,增加對於科學與科技的認識,並在與來自世界不同國家的同儕與評審交流中,熟練英文口語表達,強化國民外交,為將來從事研究工作奠定良好的基礎,同時亦能增加臺灣在國際舞臺上的能見度,為國爭光。因此,科教館在我國科展發展的歷史中,佔有相當重要的角色及使命。

二、化學科科學展覽常見的問題與建議

在全國科展及國際科展的參賽組別中,化學科是為重要的科別之一,經統計17屆至56屆全國科展辦理期間(1-16屆沒有分組暫不統計),化學科參展件數總共2,051件,佔整體參展作品的14.0%;由民國71至民國106年辦理之國際科展選拔競賽,化學科參展作品有741件,佔整體報名作品的13.0 %,顯示在科展競賽的科別中,化學科作品的研究數量仍有提升的空間。

然談起科展之評審,首要清楚科展實施要點的內容,全國科展的評審標準由原先6項,包含︰主題或材料之鄉土性、主題或解決問題之創意、科學方法的適切性、學術性或實用性價值、表達能力及生動程度、主題與教材之相關性等;於民國106年發布修正為︰研究主題、創意學術或實用價值、科學方法的適切性、展示及表達能力等4項。國際科展的評審標準民國106年仍維持原先的7,包含︰創作能力、科學精神(態度)、思考程序、完整性、學術與應價值、表達能力及生動程度、研究紀錄簿及參考資料等,自民國107年起將與全國科展評審標準同步,改為4項,以更符合及對應國際間相關科展競賽的標準。由上兩個科展的評審標準發展歷程,可以發覺不同的競賽目的,其評審標準亦隨時空環境而有差異,雖都是科展競賽,但全國科展參與對象以國內中等以下學校學生為對象,主要激發學生的科學研究興趣,並以他們學習階段所學之內容進行探究,評審重點著重於學生能從實驗觀察的現象提出合理的解釋及對自己研究內容的了解程度;國際科展以選拔參與國際科學競賽的出國選手為目的,評審重點就會著重在作品本身議題的原創性與發展性,及學生對該研究議題的了解程度,參賽師生首先應了解各科展競賽的辦理目的及評審重點,以避免產生參賽時對評審專業及公平性的疑慮。

另外,從民國78年起開始實施科展參展安全規則,以培養學生從事科學研究的正確道德觀念及維護參展作者與觀眾的安全,安全規則內容也會因應時代及研究環境的改變而不斷修正,在進行科學研究前,教師及學生都應先了解內容,以習得正確的科學態度及參賽時確保不違科展競賽規則。其中作品如有下列四項情形則不得參展,參展師生更應注意,包含︰

(一)   有害微生物及危險性生物。

(二)   劇毒性、爆炸性、放射性、致癌性或引起突變性及麻禁藥之物品。

(三)   雷射使用違反我國及國際雷射標準相關規範。

(四)   違反我國電力規範、電工法規及電器安全規定。

以上安全規則規定之不得參展事項中,在筆者協助多年的科展競賽過程中,發現在化學科中較少發生,但因隨著跨科研究趨勢的增加,這幾年已常見有化學跨物理、化學跨生物、化學跨醫學之作品出現,顯示學生逐漸了解未來科學研究的多元化及新趨勢,值得鼓勵,但也應該更了解研究內容潛在的危險性,確保自己的安全,也不致讓辛苦的研究內容因違反規定而無法參展。

除了科展實施要點中所載的規範外,從歷屆科展評審的評語中,亦能看出學生研究的優缺點,提供給未來進行化學科展的師生參考。首先進行全國科展近5(52-56)的化學科總評整理分析,發現以下幾項優缺點,提供給讀者參考。

優點:

(一)   題目取材豐富多元,且能於生活及教材結合。

(二)   實驗設計、研究方法及實驗內容完整,有些已有實際應用價值。

(三)   學生表達能力強,壁報製作精美、使用資訊媒體增加。

缺點:

(一)   國小階段化學原理的理論基礎薄弱,實驗數據定量分析較少,數據取樣要加強誤差值的觀念。

(二)   國中階段對作品了解仍限於所學知識,作品完整性需加強,條件控制需改進,誤差值標示要明確。

(三)   高中階段對於動機、研究問題、數據結論間之邏輯性及關連性須加強,學生回應問題引用數據或參考文獻之辯證能力較弱,應多思考研究的學理及應用價值。

分析民國100年至民國104年國際科展的化學科總評,可以發覺作品仍多聚焦在「奈米」領域,探討包含奈米製程在生醫、燃料電池、太陽能電池、新型化學物合成的催化劑、螢光劑、發光高分子等的研究,評審建議亦可朝向綠色化學能源與環保化學題材等方向的研究。另外,在化學科展中,女學生在競賽表現亮眼,而男學生作品「幾乎掛零」,是值得警惕的現象。

三、結語

我國科學展覽的歷史即將邁入第57個年頭,每年影響近15萬師生投入科學探究的行列,過去各國推動科學教育是為了提升國家的競爭力,從1957蘇聯發射第一顆人造衛星「史普尼克1號」到太空後,更是激起各國培養科學、科技人才的重視,科展歷程其實就是培養做科學最基礎的訓練,從歷年科展競賽,我們可以從觀察現場學生與評審、老師、觀眾的互動中,感受到他們對自己作品的熱情,但也了解到學生在這個歷程展現出對科學方法的不熟悉、對問題定義、實驗設計、數據解讀間邏輯思維的不清楚等問題。根據筆者2012年進行的一項國中小科展指導教師研習需求調查,在回收的1,910份問卷以教師的科展指導經驗進行統計分析後,發現曾有過科展指導經驗的老師以理科背景居多,佔其中67.4%,但首次擔任科展指導教師者卻以非理科教師居多,佔其中57.8%(陳虹樺,民102),這也呈現出為甚麼化學科展國中小學生學理知識薄弱的原因,一部分是來自指導老師的科學訓練也不足,因此,科展教師的增能將是科教館推動科展活動的另一個深耕目標。

致謝︰感謝本館實驗組全國科展承辦人周茜芸小姐及國際科展承辦人黃千瑩小姐對本文在國內科展發展歷程的經驗分享及化學科展作品資料的提供。

參考文獻

教育部(民106)。中華民國中小學科學展覽會實施要點。臺北市︰國立臺灣科學教育館。

教育部(民105)。臺灣國際科學展覽會實施要點。臺北市︰國立臺灣科學教育館。

國立臺灣科學教育館(民83)。國立臺灣科學教育館簡介。臺北市︰國立臺灣科學教育館。ISBN 957-00-4658-9

張寶丹、陳明成、許淑美、劉玲伶、李慧君、陳柏瑩、黃善美、劉懿瑩、陳照欣、陳志鵬、巫鎧任、高芳如、陳毅芳、闕筱君、呂富裕、張義坤、吳信翰、周茜芸、陳佳宏(民99)。「科展風華半世紀」回顧與展望專輯。臺北市︰國立臺灣科學教育館;臺北縣板橋市︰台北縣教育局。

陳虹樺(民102)。不同科展指導經驗教師對科展指導增能研習之觀點。科學教育月刊,第363,頁29-39

Alison, B. (2010). Communicating in museums and science centres. In Brake, M., & Weitkamp, E. (Eds.), Introducing Science Communication: A Practical Guide (pp. 154-173). Houndmills, Basingstoke, Hampshire: Palgrave Macmillan.

 

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