臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan
指導科展自我省思與成長
陳佩琪
新北市立樹林高中化學科教師
n 動機與緣起
讓學生藉由「做中學」培養科學素養，一直是我堅持的教育理念。近年來台灣學生普遍存有學習動機不高，自信心不足的學習危機，進而引起一波波的教育改革浪潮，強調學生不再只是訊息的接收者，而是學習真正的主人。翻轉課堂(flipped classroom) 與學習共同體(learning community)正是呈現這種精神。課堂中教師角色的轉變，也由教學變成幫助學生學習，由講述課程內容變成引導式教學。在即將到來的108課綱中，高中自然科的探究與實作課程更納入必修課程。探究與實作課程實質上就是以學生為中心的教學歷程，希望幫助學生探究、建構知識。因此科展研究就是一個對學生最佳的學習機會，且能培養學生獨立思考與創新能力的重要關鍵。老師不再只是知識的傳遞者，更要教導學生如何從容面對自己的人生規劃。筆者認為學生在學習階段一開始投入大量時間與精力是必須的，等到遇到許多困難時，再逐步思索解決之道，才能培養問題解決的能力，並且要懂得傾聽、表達、分享與合作。學生參加科學展覽與相關對外競賽，對學生的自我價值的提升、學習興趣的培養以及未來職業專門技術養成都有莫大的幫助。因此，我熱衷於帶領學生參與科展比賽，希望學生能夠從中獲得之學知識探索的樂趣，建立學生自身的自信。
n 我的培訓方式
一開始筆者於新北市某完全中學擔任實習教師，發現很多學生無心在傳統課室的化學課，但是進行化學實驗操作課程卻興致高昂，我想他們應該是一群面對學業競爭，飽受挫折、對未來茫然無所措的學生。解決之道應該讓學生重新對科學探索感到興趣，藉由學生發現自我價值、找回自信心，因此不惜犧牲自己陪伴家人的時間，在濃厚的教學熱忱與衝勁下，利用課餘時間指導學生做科展，幫助學生找回對科學探索的興趣與熱忱。
訓練科展學生的時間包括：平常日的課後、週末、假日、寒假與暑假。指導選手的目的，不僅讓他們能在科展比賽時有嶄露頭角的機會，更正向的意義是強化學生蒐集資料、閱讀文獻、邏輯思考、分析歸納、統整講述、文書處理、實驗製作與組裝、撰寫成果、臨場應變等能力。同時身為指導老師也要不斷接受新知與挑戰，並與學生共同成長。
教導學生選擇科展題目千萬不要具有過於主觀的心態，不要被教師自己「慣性的思維」所束縛，不要預先否定學生「天馬行空」的想法。針對研究主題可以提供建議，但不強迫學生接受或直接給學生研究題目。適時介入引導幫助學生聚焦想法，不要直接給予否定或直接提供正確答案，而是儘量拋出問題讓他們去思考。討論問題的過程中儘量扮演「提問者」的角色，而非「解答者」的角色，能讓學生學會發揮自己專長外，並能和其他同學建立良好的合作關係。
指導科展的經驗中，不全然是愉快的。有時學生急功近利只想要結果不肯努力耕耘，有時家長不支持或要求老師一定要讓學生獲獎，有時學生無法全力配合、不願犧牲課餘時間、做不到預期的進度、找不到分析方法或儀器。學生們往往對於實驗的結果非常在乎，卻忽略了過程之中的科學探索。然而實際上高中階段進行專題研究的目的，在於培養科學探究的能力，所以隨時注意學生們的能力是否有精進，學習動機是否提升，而不是只有實驗操作的進度和成果展現。
n 競賽經驗分享
個人第一年指導經驗明顯不足，當時大部分實驗的過程與研究工作是由學生獨立完成（包括科展的題目），而我只提供意見與指導方向，研究成果參加北一區分區比賽沒獲得任何獎項。經由個人反省發現科展題目的篩選極為重要，也是比賽獲獎的必勝關鍵，加上當時自己即將面臨的教師甄試，心想指導科展的成績可能有助於順利考上教職，因此筆者花更多的時間介入與學生討論科展實驗內容，並於第二年時改變指導策略，一口氣指導了七組學生（21人），因此具有七種不同類型的研究題目，以量取勝。果然有3組同學於桃竹苗區科展競賽獲得佳作及優等（見圖一）。指導科展的第五年，很幸運地一路從校內賽第一名、到新北市市賽特優，到第53屆全國中小學科學展覽會高中組化學科，得到最佳團隊合作獎（見圖二）。在參加全國賽時，個人觀察到得到優勝的隊伍有些共同特徵，例如有些明星高中都會與鄰近的大學化學系教授合作，共同指導高中生做科展的研究，也因為大學實驗室提供較新穎精密的儀器設備，使得研究的數據更加完美。有些學校於校內開設一學年的實驗專題課進而培訓科展競賽，或者有些學校週末假日直接到大學化學系實驗室借用設備器材做科展實驗。甚至有些學校科展的研究方向，就是實驗室碩士生的題目的一小部份，此時碩士班的研究生，就順道指導高中生完成實驗。但是我認為學生在學校的實驗室進行科展研究，較能掌控學生的進度，主要因為校園內較為安全，並能隨時地進行討論指導，同學彼此間也較容易產生革命情感，增進同儕情誼。許多偉大的科學家，也是在條件極差的研究環境中，完成許多了不起的研究。個人認為應該鼓勵學生在沒有昂貴儀器設備下，想辦法解決問題，而不是提供學生最好的硬體設備。參賽隊伍中也有些學校師生利用簡陋的實驗室（實驗藥品不齊全、儀器老舊不靈敏），來做科展研究，經過一番努力同樣進入全國賽。由此可見良好的儀器設備並非決勝唯一的要素，過程中學生研究精神，才是值得讚賞與肯定的。
圖一參賽桃竹苗區科展競賽科展 圖二 參賽全國科展
當學生經過一連串的比賽甄選，被選為代表各縣市參加科展的隊伍之後，要如何在短短的幾分鐘內，讓評審瞭解作品的內容，我想學生的臨場表現完整且重點性表達才是關鍵。此時指導老師就顯得十分重要。先讓學生們練習將參賽作品，重點式整理成條列式大綱，經由自己的批判思考轉化成口語表達，再加以多次演練。然而實際操作之後發現其實最困難之處，不是在訓練學生如何表達與預知評審的提問內容，而是在成績公佈後，如何安慰學生被打擊的心靈。學生們在競賽過程中被評審指正、批評，或是競賽成績不如預期，學生可能出現傷心、難過、心情低落、挫折感、退縮的情緒。因此在報名科展競賽之前，就要開始打預防針，做好落敗的心理建設。因為科展競賽是評審短時間評分出來的成績，它是透過評審個別觀看學生作品書面資料及海報說明，有時多少會摻雜評審的主觀意識，我們真的難以掌控評審的審查標準與喜好。
因為觸及競賽，好像只有獲獎，科展研究才能得到大家的肯定，但是我覺得科展競賽研究過程中，學生所產生的成就感、挫折感與臨場比賽的經驗都是最難能可貴的，因為過程的參與才會讓學生慢慢燃起對化學的熱情，遇到問題能想辦法解決。他們經由實際動手做的探索過程中，得到許多寶貴的研究經驗，找尋許多身邊可利用的資源，如果所有的師長、家長願意放下功利與目的的想法，我們學生就更能輕鬆面對每一場競賽，激發出科學的潛質，可惜再當今教育的氛圍中，我們都似乎忽略了，其實參賽「過程」比實際「得獎」更重要，不是嗎？如果大人們真正擺脫名次的綑綁，我想這才是學生參加科展真正的意義所在。
n 展望與結語
身為完全中學的老師，我常分享個人求學經驗，不斷地鼓勵、引導，讓學生了解學習新知可以為生命找到出口。我一直很喜歡這份教育工作，很有意義。我希望從研究的過程中，陪伴學生們成長，訓練學生研究的思路，期望日後以此為基礎，讓他們更上一層樓，讓所學的一切都可內化，形成自己的涵養增廣個人的視野。
未來學生應具備的不只是科學知識，還包含邏輯思考、解決問題、求知熱情、清楚表達等態度的科學素養，而我們身為教師應時時刻刻思考如何培養學生科學素養。傳統方式就是老師直接教一個定律、定理，然後讓學生開始做習題，這種教法可在短時間內傳授科學知識，卻無法教導學生真正學會科學，我期許學生應有動腦的習慣、動手的能力、動口的技巧。
此外，科學教師指導學生進行科展研究時，若過度重視研究的成果而非參與歷程，有時會阻礙學生的科學學習發展。實際上學生的科學知識、科學邏輯與科學技能有時無法在短時間的競賽活動充分被評鑑，然而學生所經歷的點點滴滴，卻是他人生無可取代的經驗過程，而這正是科學教育最需重視之處。我期許自己與學生不一定要當「第一」，但懂得要讓自己「成長」。