跨領域的科學活動: 以「澱粉」主題為例 ∕ 潘俊宏

星期六 , 5, 一月 2019 Leave a comment

跨領域的科學活動: 以「澱粉」主題為例

潘俊宏

臺北市立介壽國中教師

petersonpan1@yahoo.com.tw

12年國民基本教育課程綱要即將於108年開始實施,在自然科學領域除了強調問題解決之「探究能力」外,更需要有跨領域議題的探究與實作學習。在此探究的科學活動希望能夠培養學生有系統思考、創意思考、問題解決、表達溝通等多元的能力,進而使學生具有相當的能力與素養去面對未來快速變化的日常生活議題,這些學生應必備的能力並非只是單純的學科知識,且更非由教師單方面的知識給予,必須由學生於課堂中經實際的觀察、探究、思辨和溝通,進而培養出學生的基本素養。基於此概念,便設計一跨科/領域的科學探究活動。以下我們介紹一個以澱粉為主題,所設計的跨領域科學探究活動。

n  「澱粉」專題科學活動:

「澱粉」是人類飲食中最常見的碳水化合物,平常所吃的食物中很容易所看見「澱粉」的存在,因此便設計相關的活動使同學對生活中常接觸的「澱粉」有更深入的認識,本科學活動主要針對國中階段的學生設計一系列活動,活動首先讓同學知道哪些農產品(或產品部位)中含有澱粉,進而引導同學如何生產(製作)澱粉,經由活動產出的澱粉和日常生活中的澱粉產品進行觀察,分辨其物理性質和化學性質的特性與差異。此外,利用種子的發芽過程讓同學觀察、探究種子內的澱粉含量的變化,引導同學藉由活動的結果觀察、思辨、而瞭解澱粉在種子發芽時所扮演的角色。由於澱粉為人類主要的糧食之一,所以活動最後便指導同利用不同植物所生產的澱粉(:太白粉、麵粉、糯米粉)來製作食物~麻糬,由產出的食品外觀、Q度和口感等性質,來瞭解不同種類澱粉經加熱發生澱粉糊化現象後有不同的結果,期使同學對澱粉與其糊化現象有更深刻認識。

本活動透過以學生為中心的自主學習教學法,過程中採用POE (預測觀察解釋)教學法與合作教學法進行,教師在旁引導同學進行活動,而活動設計主要有以下幾個特色:

一、家庭科學實驗:活動中所採用的材料或物品大部分來自家庭中常見或隨手可得的物品,以期活動操作結束後,有興趣的同學仍可進一步自己再進行探索研究。

二、活動與課程結合:本活動和目前國中自然與生活科技及綜合(家政)領域的課程有高度相關,所以本科學活動可當作跨科/領域課程來進行,亦可配合教學課程進行課後活動來實施。

三、差異化教學方式:本教學設計主要配合國中自然與生活科技領域的課程所設計的科學活動,對於不同能力(或年段)的同學可著重教材不同學習成就,對能力較差的同學而言,主要在於化學變化的現象瞭解與動手作的部分,而對能力中等的同學而言,可進一步探討澱粉其他的原理(:分子結構、澱粉分解),而對能力較佳的同學而言,可鼓勵同學進一步對澱粉探究(:抗性澱粉..)。除此之外,亦可針對不同能力的學生,在教材上作一深入探討,或對此仍有興趣的同學,再作探究式學習的科學活動。

本科學活動主要強調學生的主動探究與學習,其活動內容大綱如表一所示。本科學活動主要分成四大單元,分別為:澱粉的製作、澱粉在植物中的祕密、澱粉的特性和美味的澱粉。

表一: 澱粉主題活動的活動內容大綱。

澱粉科學活動

活動單元

澱粉的製作

澱粉在植物中的祕密

澱粉的特性

美味的澱粉

活動內容大綱

讓同學探究澱粉主要儲存於植物何處,並進一步讓同學能製作出不同來源的澱粉,如:番薯、馬鈴薯等。

觀察花豆或其他豆類在種子發芽前後,種子內儲存的澱粉的變化?並探究其主要原因。

觀察澱粉和一些化學藥品的反應與透過顯微鏡進一步瞭解澱粉的種類與物性和化性

利用不同來源的澱粉,如:糯米粉、太白粉、玉米粉等,讓同學利用簡單的製作方式去製作出美味的麻糬。

與國中相關科目

理化(化學)、家政、生物

理化(化學)、生物

理化(化學)、生物

理化(化學)、家政

活動時數

(小時)

1~2

1~2

2~3

2~3

活動的內容探究難度可視學生活動狀況作一調整,其科學活動內容描述如下:

一、澱粉的製作:本單元先引導同學判斷在哪些農產品中那些富含澱粉,接著以碘酒進一步檢測農產品中所含澱粉,進而找出富含澱粉的農產品,最後再和同學討論如何從農產品中將澱粉分離出來。

二、澱粉在植物中的祕密: 活動可配合目前生物教材進行,分別準備已泡水的和巳發芽的種子(:),同學預測二種不同狀況種子的澱粉分布,再利用碘液測試和顯微鏡觀測來驗證自己的預測,也能在教師的引導下,解釋發芽前後澱粉的差異及造成差異的可能原因。

三、澱粉的特性:本活動可接續澱粉的製作單元,活動中利用同學所製作出的澱粉和教師提供不同的澱粉,引導同學探究不同澱粉的性質有何不同,例如:利用碘液配製不同濃度之溶液進而觀察顏色差異(如圖一和圖二),也可於澱粉加碘液後,利用顯微鏡加以觀察探究(圖三)

 

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圖一:不同濃度的支鍵澱粉在碘液下所呈現顏色 

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圖二:不同濃度的直鍵澱粉在碘液下所呈現顏色

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圖三:鍵澱粉加碘液在顯微鏡下所呈現情況 

四、美味的澱粉單元:同學經由初步對澱粉認識後,最後教師將經由麻糬的製作來介紹澱粉的糊化現象,首先,教師可引導同學用不同的澱粉來製作麻糬(如圖四),進而由同學自行設計最美味的麻糬食譜。

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圖四:不同來源的澱粉所製作而成的麻糬 

n  科學探究活動始終來自日常活動

經由此系列科學探究活動的同學對澱粉的概念有基本的認識,同學也學會探究事物的能力,但要設計一個完美的科學活動,仍需更多專業教師的共同討論、備課、試行與再修正(見圖五),以設計出更好的科學活動,以提高同學的探究興趣,利於同學於課後或假期進行個人的專題計畫或學習,進而增進學生個人日常解決問題能力以及具備科學素養的生活能力。

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圖五:同學們設計自己的美味食譜

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