2025亞洲化學教育國際研討會: 帶領高中生參與交流的體驗及收穫 谷桂梅、歐詠喆、江長民* 嘉義縣立永慶高級中學 *thebestsky829@hotmail.com 摘要:自2006年成立的亞洲化學教育國際研討會,是兼具學術及實務性整合、專為大學及中學師生舉辦的交流活動,三天學習之旅是走出舒適圈的寶貴經驗。學生以英文進行海報發表與STEAM工作坊活動,展現科學實驗與數位學習設計的多樣性,並與不同國籍的師生互動,提升語言表達能力與自信心。會議內容分享不少創意教學方法及案例,包括AI教學應用、探究學習等主題,其中紅花染的實作和奈良墨的報告分享,更是啟發文化和科學融合的可能性,也明確感受到跨領域協作的重要性。第10屆NICE研討會,不僅開拓視野增廣見聞,也促進師生間的合作與成長,為未來的教學實踐與學習樣貌注入更多可能。 前言 學校裡有群喜愛做中玩、玩中學的老師及學生,長年投入科學教育推廣活動,參與互動的體驗者有學齡前兒童、小學生、中學生及成年人,我們的足跡遍及嘉義縣市、宜花東等地區。在2023年暑假,首度嘗試以科學玩具及闖關方式進行國際交流活動。在2024年收到國立嘉義大學應用化學系連經憶教授的熱情分享及溫馨鼓勵,學生對於能夠出國發表展現出異常興奮,老師則是帶著忐忑不安的心情,陪伴他們展開充滿挑戰的冒險之旅。 研討會見聞 在日本東北地區夏日傳統盛大祭典-山形花笠祭前夕,我們來到風光明媚的山形縣,參加7/26-7/28為期三天的第10屆亞洲化學教育國際研討會(10th Network of Inter-Asian Chemistry Educators Conference,10NICE)。活動場地主要是在山形國際飯店(Yamagata Kokusai Hotel),位處山形市中心區,在新幹線車站、街角一隅或神社旁,不乏有多彩繽紛的紅花斗笠或透出暖光的成串紙燈籠,做為妝點祭典的代表性元素。 一、NICE概述 過去20年來,NICE致力於促進亞洲地區的教師交流,交換各國推動化學教育的策略與方法,分享創新實踐和研究成果。這次研討會聚焦在三大議題融入:STEAM、SDGs (Sustainable Development Goals)、探究學習(Inquiry Based Learning)。大家透過專題講座、口頭發表、海報展示、教具示範、工作坊等形式,進行不同主題的知識分享(圖1、圖2)。 圖1:參加者與NICE創設委員大合照 圖2:臺灣代表團與大會主席合照 二、海報展示及高中生工作坊 雖然在期末考結束後,距離出發日仍有三週時間,但要以英文型態進行專題發表,對我們來說,還是頭一遭!除日常生活用語外,生澀的學科專業詞彙也著實讓大家燒腦有感,還好有英文老師及生成式AI工具(ChatGpt、Gemini、酷英語音合成工具)的協助,得以及時完成海報印製和口述草稿。無論是在前往日本途中或晚上抵達飯店後,學生總是手拿小抄、耳聽音檔,一次又一次練習,只為了能順利和外國人進行成果分享及交流。 大會活動的第一天下午,有大學研究生/中學教師及高中生海報展示(Poster),依據編號分為奇、偶數兩梯次,來自不同國家的專家學者、中學老師及學生,能自由地走到感興趣的攤位前,除聽取專題成果報告外,是可以和發表者進行更多互動。 這次學生帶來發表的專題成果,分別對應至以下的主題類別:實驗室活動(Lab activities)有3件、學生概念與概念變遷(Students’ conceptions and conceptual change)有2件,分別以A、B、C、D、E組標示,學生作品內容如下。 (一)A組學生運用自製裝置及縮時影片陳述:如何從硬度測量找出愛玉成凍的最佳化條件,在凝膠反應過程中不僅可以同時觀察到布朗運動和廷得耳效應,還可以透過相變所造成的黏性改變來一窺關鍵轉捩點。 (二)B組學生手拿數張不同顏色的漸層圖卡賣力解說:天然植物汁液(薑黃、桑葚、枸杞和菠菜)能做為光敏材料,只要塗抹在日本水彩紙上,經過長時間陽光曝曬,是可以取代藍晒法的化學藥品。 (三)C組學生則是分享如何製作出有漸層效果的果凍花:在天然食物萃取液中加入椰奶和吉利丁粉等物質,可以適度增加色素黏度和降低顏色移轉的可能;在不同的酸鹼條件下,花青素是可以創造出一朵鮮艷且有漸層的果凍花。 (四)D組學生運用程式設計專長,以互動式賽車機制結合元素週期表相關知識,讓學生可以在遊戲中學習,教學設計融入ARCS(Attention, Relevance, Confidence, and Satisfaction)動機模式,利用時間壓力和排行榜挑戰來激發學習興趣,並促進學生的自主參與。 (五)E組學生則是設計一個推理導向的數位教學輔具,運用五個依序的任務層級:配對、記憶、模擬、推理,以及真實生活應用,協助體驗者完成有關酸鹼指示劑和 pH 值的概念性知識建構和科學推理的過程。 站在海報攤位前的學生,用眼神靦腆地搜尋著,只要他人有駐足的可能,學生就鼓起勇氣開口講英文,雖然剛開始只是照著稿子說重點,但隨著時間一分一秒地流逝,學生的緊張情緒慢慢地和緩下來,無論是來自日本、台灣或澳洲的教育工作者,在認真傾聽學生解說之餘,也不吝給予學生高度的情緒價值,於是內心感覺到被支持的學生就更能夠自信從容地以英文回應他們的詢問及建議(見圖3與圖4)。 透過海報展示和第二天上午的STEAM工作坊,讓不同文化背景的高中生可以彼此互動和學習,或許是提出疑問、分享觀點,也或許是動手做、解決問題、完成指定任務(機器人競走),每組學生幾乎都能自在地交流著,而不是因尷尬而微笑度過,對於增進彼此的外語能力是有很大的幫助(圖5)。 圖3:學生專題成果發表(第一梯次海報編號奇數) 圖4:學生專題成果發表(第二梯次海報編號偶數) 圖5:NICE提供學生實際交流體驗 […]
淺談TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study) 國際數學與科學成就調查之參與經驗 張美玉1、李哲迪2 國立清華大學教育與學習科技學系1 國立臺灣師範大學科學教育中心2 mychang@mx.nthu.edu.tw1 chedi@ntnu.edu.tw2 臺灣在1999年第一次參加教育成就評鑑國際協會(International Association for the Evaluation of Educational Achievement ,簡稱IEA)所主辦的國際調查──第三次國際數學與科學教育成就研究後續調查(Repeat of the Third International Mathematics and Science Study,簡稱TIMSS-R)(曹博盛,2005)。該次只有調查八年級學生。2000年,在教育部與國科會的支持下,臺灣師範大學負責籌組TIMSS 2003的研究工作。以當時臺灣師大理學院院長物理系張秋男教授為研究計劃的主持人。研究團隊的共同主持人有臺灣師大科學教育研究所:邱美虹、李田英、楊文金、譚克平;臺師大數學系:洪有情、曹博盛;臺師大化學系:方泰山、洪志明;臺師大生命科學系:林陳涌、張永達;臺師大地球科學系:張俊彥、傅學海;臺師大環境教育研究所:張子超;國立新竹教育大學應用數學系:林碧珍、蔡文煥;國立新竹教育大學教育系:張美玉;臺北市立教育大學數學資訊教育學系:林保平;臺灣師大科學教育中心:張殷榮、羅珮華等教授及研究員。自 TIMSS 2003 以後,TIMSS 所代表的意義改變為 Trends in International Mathematics and Science Study,有別於 TIMSS-R 的 TIMSS 所代表的意義。TIMSS研究的主要目的在提供各國長期追蹤學生數學和科學成就的趨勢,蒐集課程、教學、學習環境、家庭背景、以及教師等與學習成就有關之因素的資料,藉以了解各國的課程規劃與實施結果,並作為後續改進的參考。 TIMSS調查每四年舉行一次,至TIMSS 2019,臺灣已連續參加六次調查。為了感念當年台灣師範理學院張秋男院長率先整合TIMSS研究團隊,建立良好的工作模式。而且,2003年TIMSS測驗主題涵蓋較多面向,之後的測驗,就有所調整。因此本文特別以TIMSS 2003的成就測驗為基礎做介紹。 TIMSS 調查的對象是以國中二年級(即八年級)和國小四年級學生為母群。在TIMSS 2003,參加四和八年級的國家和地區共有51個(部份國家僅參加單一年級),到 TIMSS 2019,參與數則增加至 64。臺灣TIMSS研究團隊的主要工作內容為提供命題架構的意見、數學和科學試題的命題、題本的翻譯、翻譯的確認,學校聯絡人講習、監試人員講習、試測(field […]
「柏林圍牆倒塌 (Falling Walls) 」科學高峰會議- 打破學科藩籬共創人類美好的未來 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw n 前言 「圍牆倒塌」(Falling Walls)基金會是一個連結科學、企業和社會的全球性非營利組織。該基金會主要是促進研究並討論具有創新性和影響力的想法和發現,以共同致力於打破學科之間的藩籬來塑造人類的未來。這個目標驅動該基金會努力不懈去尋找繼1989年柏林圍牆倒塌後「下一個會倒塌的牆是什麼的? 」,這是跨領域也是全球性的問題(Falling Walls, 2022)。該基金會獲得德國聯邦教育及研究部、Robert Bosch基金會、Helmholtz Association以及其他知名學術機構、基金會和公司的資助與支持,並於每年11月9日柏林圍牆倒下紀念日舉辦Falling Walls Conference國際科學會議(Deutscher Akademischer Austauschdienst [DAAD], 2022)。 n 活動簡介 「柏林圍牆倒塌科學高峰會議(Falling Walls Science Summit in Berlin)」是一個國際性、跨學科和跨政府部門的論壇,由「圍牆倒塌」基金會所辦理的。該活動旨在促進全球科學領袖與社會之間的對話,並肯定具突破性的科學研究(Break Through)。該活動於每年11月7日至9日在柏林舉行,以紀念柏林圍牆在1989年11月9日倒塌事件。這項高峰會議共頒發出十個獎項,分別是生命科學、理化、工程與科技、社會科學與人文、藝術與科學、未來學習、科學和創新管理、新銳人才 (主辦小組:Falling Walls Lab)、科學啟蒙(主辦小組:Falling Walls Venture)和科學投入(Falling Walls Engage)。 在三天之中演講和競賽活動是平行辦理的,首先是11月7日由「圍牆倒塌實驗室(Falling Walls Lab)」所負責的新銳人才(Emerging Talents)「圍牆倒塌專案 (Falling Walls Pitches) 」的競賽,目的是在挑選出具潛力的年輕學者或創業家,參賽資格是只要年滿18歲,各學科領域的學士/碩士/博士學生、博士後、青年研究人員、企業家、學者,均可報名參加(請注意已取得學位者,學士應為10年內、碩士7年內、博士5年內。其次是11月8日的「圍牆倒塌圈(Falling Walls Circle)」,主要是各領域的頂尖研究人員分享與對話科研成果與全球科學性議題,並說明如何獲得創新的想法與做法。最後一天11月9日的重點活動「圍牆倒塌年度科學突破獎(Falling Walls Science Breakthroughs of the Year)」。這項科學高峰會議集合來自學術界、政界、業界、媒體和民間社會的全球科學領袖討論科學突破性研究在解決全球重大議題、面對挑戰和塑造永續未來的活動,同時也希望打破科學和社會之間的隔閡,讓大家更可以有跨領域的對話與成果。 […]
基礎科學促進永續發展國際年(IYBSSD)活動簡介 扎根科學 永續臺灣 邱美虹1* 鄭原忠2 李旺龍3 楊仲準4 趙奕姼5 1國立臺灣師範大學科學教育研究所 2台大化學系教授/自然科學及永續研究推展中心主任 3成大材料科學及工程學系教授 4中原大學物理系教授 5中央研究院兼任研究員 「基礎科學促進永續發展國際年」(International Year of Basic Sciences for Sustainable Development, 簡稱IYBSSD)是由聯合國宣布自2022年1月1日起至2022年12月31日止的國際年,後因疫情影響而延後到2022年7月8日正式開幕並將慶祝活動延長到2023年6月30日止,主辦單位國際純粹及應用物理聯合會(International Union of Pure and Applied Physics, IUPAP)邀請全球各組織或團體共同推動一系列活動以強調基礎科學對於邁向永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)之重要性與貢獻。臺灣在科技部自然司的規劃下,號召一群沉浸於基礎科學研究的科學家與關心科學傳播的科普人共同策劃支持IYBSSD@Taiwan。以下簡介IYBSSD活動背景與臺灣系列活動,歡迎各界人士共襄盛舉,使國人更加重視基礎科學研究對社會的影響與貢獻,以及珍惜自然界的資源與生活物資,唯有全體國民的科學素養提升,才能讓社會走向永續發展,也才有可能讓地球得成為人類最適合且最友善的生活環境。 IYBSSD2022的背景 2015年聯合國核准在2030年達成17項永續發展目標(Sustainable Development Goals, 簡稱SDGs)的倡議,楬櫫保護地球環境並促進社會發展的決心,其目標包含消除貧窮、飢餓,改善衛生、健康、倡議優質教育、性別平等、經濟與社會權益以及負責任的消費與生產,且應能因應環境變化與發展夥伴關係等;為慶祝IUPAP成立100周年,理事長 Michel Spiro則向聯合國提出IYBSSD來強調基礎科學研究對於推動永續發展的重要性,並獲得歐洲核子研究組織(The European Organization for Nuclear Research, CERN)、國際純化學暨應用化學聯合會(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)等26個國際科學組織支持而聯合提案,並獲得超過80多個國家學術團體、國家科學院、研究和教育中心的支持,倡議透過IYBSSD讓全球重視基礎科學與永續發展。 IUPAP主席Michel Spiro認為「基礎科學提供面對重要挑戰的必要手段,例如全球需要的食物、能源、健康照顧和通訊技術」,基礎科學是達成永續發展的必要條件,即便基於好奇心的研究往往一開始無法看見研究結果的應用層面,但當我們面臨環境改變或挑戰時,由基礎科學研究所累積的知識才是我們面對逆境最重要的資產;如同COVID-19肆虐的這兩年,雖然帶給人們巨大的威脅,但是若沒有過去基礎科學研究所累積對於病毒、疫苗、基因序列的瞭解,COVID-19將會帶給人們更不堪設想的結果,因此永續發展將奠基在基礎科學上(詳見https://www.iybssd2022.org/en/home/)。 […]
化學課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構高端論壇—羥基官能團現場教學演示與專家點評心得 劉曉倩 國立彰化高級中學 torrina01092002@yahoo.com.tw n 前言 2019年8月與邱美虹教授於亞洲化學年會巧遇,邱教授在化學教育的貢獻有目共睹,當筆者受邀參與第十六屆大陸化學教育課程與教學論學術年會暨兩岸同課異構教學演示時,心裡卻掙扎很久。所謂同課異構就是臺灣與大陸的教師針對同一個教學主題各自設計課程,再進行30分鐘實際教學,教學結束後再由現場的教育學者專家、科學家及教授進行現場點評。本次教學主題主要是以大陸人民教育出版社出版的高中化學教材內容為主,同課異構主題分別是高一的「氯」以及高二的「羥基官能團-醇與酚」,而筆者主要負責的教學內容是「羥基官能團-醇與酚」。雖然筆者有二十餘年的教學經驗,其中不乏多次公開授課,但是與大陸高等學校教師進行同課異構教學及接受現場點評還是頭一遭!此外會議舉辦的時間在12月底,地點是哈爾濱,十二月的哈爾濱氣溫在攝氏零下20度至40度之間,對於出生在亞熱帶的我們是一大挑戰!想著前幾年跟隨美虹教授至上海教學參訪時帶來的強國震撼,還有北京參訪時感受到大陸教學的進步及成長,雖然不知道此行會面臨什麼樣的挑戰,但是只要願意去嘗試,願意去改變,相信自己可以飛得更高,看得更遠!這些難得的經驗非得要自己去感受才行,這是讓自己蛻變的道路,也是美虹教授不斷地引領我們的道路,有時雖然會感受到壓力,但是也是一種動能,如同平凡的石墨在高溫高壓下才能成為鑽石! n 同題異構教學前的準備 一接到大會寄來的大陸人民教育出版的高中化學教材內容時,筆者仔細地將內容看過,發現課本內容與臺灣高二課本有些出入。以筆者所教授的「羥基官能團-醇與酚」為例,大陸對於醇與酚的介紹,除了醇的基本定義、分類、物理性質及化學性質外,更重視醇類的反應(取代反應及脫去反應)。而臺灣的高二必修基礎化學(二)課本中對於醇及酚的介紹,除了醇酚的定義、分類、物理及化學性質外,對於醇酚的命名及異構物著墨很多,至於醇酚的取代及脫去反應則是在高三選修化學(下)第七章有機化學才會學到。筆者認為主要原因可能在於大陸的高中課程必須在兩年完成所有化學課程內容,高三則著重在於高考準備。反觀臺灣的高中化學課程採取螺旋式教學方式,高二上學期的基礎化學(二)是所有高中生的必修課程(自然組及社會組同學都要),所以對於醇與酚的學習只需在定義、種類、命名、異構物、物理及化學性質有基本概念即可。有鑑於2015年筆者曾在北京見識到大陸高中有機化學的內容除了基本的反應以外,還有難度較深的有機合成及應用,於是利用暑假期間將大學有機化學(Organic Chemistry by Wade)的醇與酚的章節重讀,並將臺灣各個版本的教科書中相關的單元及實驗部分重新看一次,希望可以給自己多一些教學深度及靈感。 準備期間也將完成的教學活動設計多次請益邱美虹教授、鐘建坪老師及蔡孟祐老師。但是教學活動設計初稿仍然擺脫不了傳統講述法(引起動機、定義及性質說明…),雖然安排了學生分組實驗實作,但是教學活動設計仍停留在學生實驗驗證定義的階段,亦即教學亮點不足。 9月時筆者將實驗活動設計落實在學生的專題實驗課中,師生多次討論實驗的細節及可以進一步規劃的探究方向。過程中教師提供了研究的主題,學生在實驗過程打開了新的視角,透過師生有質感的對話,無形中把重要的概念深植在心中,整個探究的過程中彼此都獲得很大的成就感(如圖1所示)。 圖1:教學演示前與筆者學生進行試做實驗及準備工作 12月初「羥基官能團-醇與酚」教學活動設計有了進一步的發展,規劃如下: 一、設計理念: 此次教學活動課程設計理念在於啟發學生科學探究的熱忱與潛能、建構科學素養,使學生具備基本的科學知識、探究實作能力及科學態度,且能於實際生活中有效溝通、參與公民社會議題的決策與問題解決,同時對媒體所報導的科學相關議題能理解 ,例如汽車抗凍劑及飛機除冰劑的主要成份,經由科學實驗數據檢測其可信度,培養求真求實的科學精神。進一步地奠定學習科學與運用科技的基礎,養成學生對科學正向的態度、學習科學的興趣以及運用科技學習與解決問題的習慣,為適應科技時代之生活奠定良好基礎。 二、總體學習目標: 1.學生可以理解教師所講授的學習內容,例如:醇與酚的定義、命名、物理性質、化學性質、常見的化學反應及生活中常見的應用。 2.學生透過探究實作,提升其思考智能、並能想像創造、推理論證、批判思辨及建立模型。 3.學生能從一系列的觀察、實驗中取得科學數據,並依據理論及方法進行比較與判斷資料,進而以批判的論點來檢核資料的可信性,並提出創新與前瞻的思維來解決問題。同時能反思實驗過程的優、缺點,藉以修正實驗模型。 三、本教學活動根據學生特質與教學需求分為以下四個階段進行 1.第一階段─理解與認知(5分鐘): (1)教師解說醇類在生活中常見的用途,使學生體會生活中醇酚的運用,並能感受科學影響生活的重要性。 (2)教師示範「魔術點菸」,刺激學生思考可能使用的化學藥品為何。 2.第二階段─學生分組實作探究(10分鐘): (1)各種醇類與金屬鈉的反應性差異。 (2)各種醇類與過錳酸鉀的反應性差異。 3.第三階段─分組發表(10分鐘): 學生透過實驗與組員對話、刺激,學會將實驗結果釐清概念,整理出可能的答案,進行發表。 (1)由實驗結果分析各種醇類與金屬鈉反應快慢與醇類結構的相關性。 (2)由實驗結果分析各種醇類與過錳酸鉀反應快慢與醇類結構的相關性。 4.第四階段─學習經驗的統整(5分鐘) 教師統整學生發表結果,歸納出實驗背後的原理原則。 12月中旬筆者先將實驗所需的藥品、玻璃器材、教學所需的電腦相關設備及教學白板,請四川師範大學劉瑞教授協助準備,接下來的工作就是教學講義、簡報及教學演示的準備事宜。 n 北國好風光,盡在黑龍江 哈爾濱地處黑龍江省南部,冬季嚴寒漫長,夏季涼爽短促,是世界著名冰雪旅遊和避暑勝地,以其國際冰雪節和濃郁的歐陸風情而聞名,更是大陸歷史文化名城。哈爾濱由於其地理位置特殊,是20世紀初期蘇聯聯繫中國的橋頭堡,也是國際商貿都市。至今哈爾濱的城市建築風格仍帶有早期俄羅斯及東歐、猶太人等各類歐式建築風格。不過自從中華人民共和國成立後,逐漸被改造為工業及商業並舉的中心城市。然而在筆者心中,哈爾濱勾起了少年時期閱讀的小說「哈爾濱之霧」,這本是由梅濟民教授寫的作品,書名雖然浪漫,但是小說內容講述的是俄軍殘害中國百姓及日僑的慘痛故事,小說中所描寫的哈爾濱令人嚮往,是個民族融合的大城市, 除了中國人之外,還有俄僑與日僑,年輕時的我讀到這裡, 也不禁神遊其中。 此次行前在許多旅遊書籍及網誌讀取冬遊哈爾濱時需要注意的保暖事項(三明治穿著、防風褲、防風手套、止滑靴、各種暖暖包…),趁機買了一堆抗寒衣物。但是12月24當晚一下飛機,迎面而來的濕冷刺骨寒風,仍令人不禁打個哆嗦。由於在大陸網路聯繫不似在臺灣方便,所幸透過美虹教授協助,順利抵達飯店,也深刻地體驗了在零下25度雪地拉著行李箱舉步維艱的感覺。 隔天上午完成會議報到手續之後,哈爾濱師範大學兩位研究生引領我們前往交流學校—哈爾濱市第三中學(簡稱哈三中)進行器材準備與教學場地會勘。哈三中的實驗室硬體設備雖然十分先進,但是筆者教學演示所需的藥品、器材仍有很多不足之處,加上實驗室內雖有暖氣設備,但是氣溫在攝氏10度以下,進行配藥及分裝藥品時仍是寒冷凍手。中午哈三中帥氣的梁主任帶著我們到學生食堂用餐,即使是出太陽的正中午,校園覆蓋皚皚白雪,彷彿穿越白色的沙漠,獨行於晶瑩而神祕的廣袤,沿路樺木挺拔,白雪中校園景觀令人讚嘆(如圖2所示)! 圖2:筆者與蔡孟祐老師(左一)、鐘建坪老師(右二)及哈三中梁主任(右一)於哈三中校園合影留念 盤點完後仍有部分器材及藥品還需採購及準備,第三天我們依然前往哈三中持續為教學交流準備(如圖3及圖4所示),巧遇也是來做場勘的同題異構江蘇省教育科學研究院王峰老師及哈三中李洪濤老師,言談之間發覺王老師個性沉穩、思考敏銳,此行正是與筆者同題異構進行教學演示。李洪濤老師個性活潑、豪爽大方,十分健談,他直言此次教學演示面臨很大壓力,他的指導教授暗示臺灣來的老師中有一位具有化學作業環境測定甲級技術人員的證照,所以在實驗設計上要更加小心。我們邊準備邊聊天,了解到大陸的教學是以升學導向為主,平常很少給學生做實驗,但是這幾年政府在進行新課綱的改變,推行核心素養為本的教學設計與實施,與臺灣的108課綱精神相符,希望透過同題異構教學演示及專家點評,激勵國家一線教師深化教學,透過探究實作的教學活動設計,讓學生動手做,深入探究及自主學習。不過大陸的高中班級人數太多,以哈三中為例,一個班級學生人數約45~60人,進行課綱實驗已經很不容易了,更何況是探究實作!? 當天完成教學演示的實驗準備已經是下午5點鐘了,哈爾濱師範大學的兩個研究生帶著我們三位來自臺灣的老師到松花江上散步及賞冰雕,積雪厚實的松花江雪飄迷濛,站在冰封的松花江上隨時都有跌倒的風險,但是一夥人還是執著於眼前的冰雪美景。哈爾濱從1960年代即開始舉辦冰燈博覽會,至今已近60年,享譽國際。冰雕材料中一塊塊乾淨完整晶瑩剔透的冰塊來自松花江,雕刻師傅首先將晶瑩剔透的冰塊雕成雛型(以建築及動物為主),細節的各個小部分,用水和碎冰粘合起來,零下30度的氣溫,足以將這些部位牢牢地粘在主體上,粘著力比任何膠水還要強大!經驗豐富的師傅甚至會將砌好的冰塊上鑿出冰槽,將低溫燈帶放入其中,夜空下白茫茫,五顏六色的冰雕、冰滑梯及冰城堡映入眼簾,煞是好看(如圖5及圖6所示)! 圖3:哈三中學校實驗室硬體設備先進 圖4:教學演示前的器材藥品分裝 圖5:松花江上的巨型冰雕圖 圖6:冰磚內鑿出冰槽放入低溫燈照明 n 兩岸同課異構教學演示現場及專家點評 12月27日一早6點40分坐上第一班交通車抵達哈三中教學演示現場,一進校園清晨白雪在朝陽的照射下呈現純淨的美,還未被踩過的雪潔白鬆軟,樺樹下的樹掛似乎快滴落而下,陽光穿透過皚皚白雪產生了溫柔的透明感,冷風下微微搖動的樺樹顯得靜謐而柔弱,大陸各省到場的老師震懾於校園美景,靜聲穿過長長的走道直達教學大樓。因為筆者是第一個進行教學演示的老師,趕緊跟幾個哈三中老師將前一天分裝好的器材藥品先安置就位,哈三中高二學生有45位參與教學演示,現場約30位教授及500位教師一就座,教學演示即開始。 由於實驗藥品仍未齊全,筆者在前一晚內心十分忐忑,但是心態轉個彎,反思教學的重點在於學生的「學習成效」,只要能讓現場的學生學習聚焦在教師所要表達的概念及重點,如同邱教授提醒我們的,哪些知識概念是學生在這堂課中可以帶得走的,就是「有效教學」!看到現場的教授、老師及學生,心裡已不再緊張甚至還帶著些許的感動及興奮呢!筆者一開始進行的教師示範實驗活絡了現場緊繃氣氛,雖然與學生是第一次見面,但是哈三中的學生比想像中活潑親切,學生分組進行實驗活動時,對於老師的提問,回答十分踴躍,而且實驗進行時遇到問題也會舉手發問,40分左右的教學過程,讓學生從實驗中探究醇的結構與其反應性的關係,雖然未能完成整個教學探究過程,師生意猶未盡(如圖7及圖8所示)。 […]
《臺灣化學教育》第六期(2015年3月) 目 錄 n 主編的話 u 第六期主編的話 /邱美虹〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/施建輝】 u 思源科學創意大賽Plus從頭說起/陳金楓、施建輝〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:過去與傳承/蘇朝琴、周吉人、黃淑滿〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:新竹女中教師評審經驗與學生參與心得(上)/楊樹基、李念儒〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:新竹女中教師評審經驗與學生參與心得(下)/楊樹基、李念儒〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:臺東高中師生最美的學習體驗(上)/謝耀隆、田弘康、張哲倫、黃冠學、趙汝穎、蔡弘毅、譚承恩〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:臺東高中師生最美的學習體驗(下)/謝耀隆、田弘康、張哲倫、黃冠學、趙汝穎、蔡弘毅、譚承恩〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:興國中學的翻轉學習(上)/楊仁文、吳囿瑩、蔡秦瑛〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:興國中學的翻轉學習(中)/楊仁文、吳囿瑩、蔡秦瑛〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:興國中學的翻轉學習(下)/楊仁文、吳囿瑩、蔡秦瑛〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:北一女中「化學探究及創意設計」特色課程之一(上)/周芳妃、詹莉芬、張永佶〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:北一女中「化學探究及創意設計」特色課程之一(下)/周芳妃、詹莉芬、張永佶〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:嘉義女中讓學生自我實現(上)/江淞承、詹宜婷〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:嘉義女中讓學生自我實現(中)/江淞承、詹宜婷〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽:嘉義女中讓學生自我實現(下)/江淞承、詹宜婷〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:曉明女中給學生學習的挑戰機會(上)/陳健安、胡嘉倩、林亮瑩、林莞茜〔HTML|PDF〕 u 思源科學創意大賽Plus:曉明女中給學生學習的挑戰機會(下)/陳健安、胡嘉倩、林亮瑩、林莞茜〔HTML|PDF〕 n 教學科技/行動學習【專欄編輯/翁榮源】 u 平板電腦最強的化學App—iSpartan/翁榮源〔HTML|PDF〕 n 化學實驗/微型化學實驗【專欄編輯/廖旭茂1、方金祥2】 u 可攜式微型電化學電池與電解實驗教具的製作1/廖旭茂、林宸緯、孫妤瑄〔HTML|PDF〕 u 創意微型實驗—微型化學環保鞭炮2/方金祥〔HTML|PDF〕 u 創意微型實驗—微型木材乾餾2/方金祥〔HTML|PDF〕 […]
主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)化學教育委員會主任委員中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw “並非每個人都需要種植自己的糧食,也並非每個人都需要做自己穿的衣服,我們說著別人發展的語言和使用別人逐步形成的數學…我們不斷在使用他人的成果。這種使用人類既有的經驗和知識來進行創造是令人欣喜的事情。〞 —賈伯斯(Steve Jobs) 第六期的「本期專題」是介紹「思源科學創意大賽」的緣起與競賽成品,主要負責的編輯委員是施建輝老師。施老師長期投入化學教學,是位對化學教育非常執著且具熱情的老師。此次專題由他安排該活動的背景說明以及師生稿件數篇,分別說明該競賽的初衷、轉折、與實驗作品介紹和心得分享。該活動強調心到、手到、眼到,尤其是做中學、動手又動腦、並將科學進行統整,做跨際的整合。此次內容介紹以化學為主,希望能引起更多對化學有興趣的師生參與這項活動,並學習創造發明與知識整合。 研究創造力的哈佛大學Howard Gardner曾帶自己的小孩到中國大陸去旅遊,當時旅館的鑰匙是一塊木板外掛一個大型鐵製的鑰匙,由於整個裝置體型較大,出門時必須將鑰匙交給櫃檯才能離開,當然一般人也不希望隨身帶著這樣一個大鑰匙出門。某日Gardner教授的小孩在大廳要繳回鑰匙時,他們夫婦站在旁邊看著兒子嘗試將鑰匙放進一個不完全符合鑰匙大小的長方形洞孔,小孩若要將鑰匙放進去就必須尋找一個特定的角度才有可能將鑰匙放進洞孔內,Garden夫婦看著孩子在那探索過程中豐富表情的變化,知道他是樂在其中矣,正在享受探索的樂趣。但是說時遲那時快,Garden夫婦看到一對中國夫婦正巧經過,很快地熱心幫他們的兒子把鑰匙丟進洞孔中,並露出助人的得意表情(Gardner自忖到,想必那對中國夫婦一定認為這孩子的父母怎麼不幫助自己的孩子還鑰匙呢?)。然而,他頓時注意到孩子失望的表情,似乎想表達我不笨,我可以自己做到,也像是在說:你奪走了我解決問題的樂趣了。從這樣一個小故事可以看到大人常不經意就簡單的奪走了孩子探究的機會以及自我解決問題的成就感,只因為這樣省時,可以快速地解決問題,不用〝無謂的”等待。雖然我們不能以此特例來說明東西文化在教育上的差異,但是無異是提供我們一個反思的事例,在孩子學習的過程中,我們有多少時間願意花在等待他們的成長,而讓他們慢慢品嘗那充滿未知的探險歷程?科學學習〝過程〞的價值應受到更多的關注,在科學教育中讓孩子們自己動手做科學、玩科學、學科學,經歷探究、問題解決、找到答案或解決之道,是需要時間、是需要耐心、是需要愛心的,而這一切應是值得鼓勵的。 本期專題是以科學創意競賽為主,希望屆時參賽的同學可以經歷一個學校教育中所沒有提供的特殊經驗,充分發揮自己的創造力、想像力、批判思考的能力,並享受科學學習探究的旅程。本期還有其他豐富的文章與讀者分享。翁榮源教授再度介紹行動科技在化學的應用,針對學生較難理解的2D和3D分子結構不同表徵之間的模型轉換提供一個很好的教與學資源。廖旭茂老師、林宸緯和孫妤瑄進行微型電化學電池與電解實驗可行性評估的探討,其實驗方法也響應綠色化學減量、減廢的概念,進行電池改良實驗,學生必須具備金屬活性大小、電位差、氧化還原等概念才能進行有效的實驗,並要能判讀數據產生結論,是個與學校課程相互結合的探究實驗。方金祥教授的環保鞭炮以微型化學為出發點,實驗器材簡單易取得,且符合綠色化學的目標,而改良的木材乾餾微型化學,更是簡易,兩個實驗皆可輕易在學校推廣。李卓然、張一知教授從食品檢驗以及系統性偏差的角度來討論食安問題,近年來食安問題已幾乎成為報章媒體的寵兒,三不五時就有報導,影響所及已影響到國民生計,民眾應建立更正確的食安觀念。在多元教學部分,這一期有兩篇國中化學的作品,一篇是蔡孟錡老師撰寫的「食物中的養分」動手做教學活動,並提供一份完整的教學活動設計;另一篇是吳宏達、陳淑華兩位老師使用「預測-觀察-解釋」教學法來提供學生先以自我的化學知識進行實驗結果的預測之機會,再讓學生觀察實驗現象、探索可能支持或否定預測的原因、進而提出合理的解釋。這樣的教學法在第四期曾經也由謝秉桓介紹過類似的教學法,但此次以燃料電池為主題,並用簡易實驗器材(或生活素材)進行實驗,在學校內或科學營中很容易實施。倪行健老師透過變因探討「紙」色層分析法,實驗簡單易理解,未來也可以考慮使用粉筆來當作素材,以引起學生們的學習興趣與討論。張庭婷、周金城教授以有趣的插畫來教授氣體的各種定律,此種活動活潑、有趣,很適合用在剛出道不久的初任教師的教學中,以及甫接觸抽象概念的化學教學中,此法可以讓學生有機會透過類比描述認識複雜的氣體定律,唯使用時要注意類比的限制。蔡孟錡老師的「食物的養分」動手做教學活動結合生物和化學的醣類知識,透過本氏液的實驗探討日常食品的醣類成分,簡單易實施,應可提升學生學習興趣。傅麗玉教授和楊惠媖老師介紹阿美族草木灰與植物染文化中碳酸鉀的性質與運用,透過科學、文化、藝術的跨際關係,引介生活化學的價值。施建輝老師針對上一期的「膠體溶液的帶電性與凝聚」再做進一步的解說,配合示意圖的呈現,使得概念的陳述更加明確。最後,林靜雯教授介紹國內外化學教育交流活動,尤其是國外的學術性研討會,請大家可以共襄盛舉。
思源科學創意大賽Plus從頭說起 陳金楓1、施建輝1, 2, * 1國立新竹科學園區實驗高級中學 2教育部高中化學學科中心 *schemistry0120@gmail.com n 設計理念 站在教學的崗位上,長久以來,覺得我們的學子能言善道、滿腹經綸,然而真正面對問題時,卻又是手足無措、眼高手低。拜當今有線電視的無遠弗屆、無所不播,一次偶然的墮落中,欣賞「回到未來」的片首,「博士」設計輕巧的連動裝置,趣味橫生,極具教學價值;頓時引發靈感,如果讓我們的學生,也去設計一些簡單的連動裝置,將過去所學過的一大堆理論、一長串反應式,化為實際的行動,不但能「做中學」,也能「學中做」;於是將這種新的嘗試,放入我們合開的課程「理化統合」當中,並取名為「理化統合之虎膽妙算」。 此課程設計的理念是鼓勵學生動手、動腦做自主性學習與反芻,將過去灌輸的「知識」與囫圇吞棗的「資料」消化並融入活動設計裡,以趣味性的方法來引發學習的興趣。活動展開後,情況出乎意料;從開始製作的巧思、專注到成品的展示,我們看到了學生不可侷限的潛力;互動式的學習,也讓老師們深刻體認,教育不是單向性的灌輸,教學可以有更大的彈性,把時間還給學生做自主性的學習、留下空間給學生更多的機會,或許對某些主動學習的學生會有更大的收穫。 這項活動的進行,受到學生與同仁們的肯定與支持。2002年「思源科技教育基金會」,極力推廣科技教育與創意活動,巧逢其時,藉由施建輝老師的引介,以「虎膽妙算」當作雛形,集合許多高中老師討論,決議推廣為全國性的創意競賽,在眾人集思廣益之下,修改部分辦法,並加入一些新的活力元素,發展成最早的「思源科技創意大賽」—用骨牌連接八個科學關卡,物理和化學各四個關卡。 n 學生手稿—「虎膽妙算」 「虎膽妙算」的關卡內容需至少出現課程名稱「理化統合」或「金輝凍蒜」,學生設計的手稿如圖1所示。此一課程於1999年實施,適逢年底舉辦總統大選,因此有「金輝凍蒜」課程名稱。 圖1:「理化統合之虎膽妙算」的學生設計手稿 n 關卡設計與說明 關卡 原理屬性 關 卡 設 計 與 說 明 啟動 – 於軌道上端放置一顆鋼珠,開始展示時,鋼珠沿軌道向下滑動。 1 物理 鋼珠撞到懸吊在竹筷上複擺的第一顆鋼珠,複擺上的鋼珠開始擺動,並藉著竹筷將能量傳遞至複擺的第二顆鋼珠,當第二顆鋼珠的振幅夠大時,將撞倒放在前面的骨牌,呈現第3關的設計。 2 化學 啟動前,電池屬於短路狀況,下方電解槽尚未通電,啟動後,滾下的鋼珠撞開交叉的迴紋針,上方變成斷路,下方則成為通路。由於以銅片做為陽極的電極,開始進行電解後,陽極的電解槽將生成銅離子,使原本無色的氯化鈉溶液呈綠色,出現課程名稱之一:「理」字。 3 骨牌設計 複擺的第二顆鋼珠撞倒骨牌後,倒下的骨牌出現課程名稱之一:「化」字。此關使用的骨牌全部放在課桌上,當課桌上四個角落的骨牌掉出課桌後,將啟動5、6、7、8等四個關卡。 4 物理 啟動用的鋼珠沿軌道繼續向下滾,於中段紙盒中撞到另一鋼珠,原有一顆鋼珠前進到第4關,另一顆鋼珠進入第9關。第4關原有通電,其電磁鐵具有磁性而吸住鋼珠,鋼珠撞開鱷魚夾後變成斷路,電磁鐵失去磁性,鋼珠掉下,進入第10關。 5 化學 來自關卡3的骨牌掉下課桌時,拉動加熱板的加熱開關,加熱板開始加熱,置於其上以稀硫酸繪製的圖案,因硫酸受熱導致紙張脫水,出現黑色的黑桃ACE(撲克牌)。 6 化學 來自關卡3的骨牌掉下課桌時,拉動滴定管的活拴使滴定管內裝有的氫氧化鈉溶液流出,置於其下以酚酞指示劑繪製的圖案,因遇到鹼性溶液而變色,出現紅色的紅桃ACE(撲克牌)。 7 化學 來自關卡3的骨牌掉下課桌時,拉動滴定管的活拴使滴定管內裝有的鹽酸流出,置於其下的燒杯裝有紫色高麗菜汁,並以黑紙剪成紅鑽ACE(撲克牌)圖案貼在燒杯外側底部,杯內紫色高麗菜汁因遇到酸性溶液由紫色變成紅色,經燈光照射,燒杯下方的紙張出現紅色的紅鑽ACE。 8 化學 來自關卡3的骨牌掉下課桌時,拉動滴定管的活拴使滴定管內裝有的碘液流出,置於其下以澱粉液繪製的圖案,因遇到碘液而變色,出現黑色的黑梅ACE(撲克牌)。 特別說明 […]
思源科學創意大賽:過去與傳承 蘇朝琴1, 2,*、周吉人2,**、黃淑滿2 1國立交通大學電機工程學系 2財團法人交大思源基金會 *ccsu@cn.nctu.edu.tw, **jchou@itri.org.tw n 緣起 舉辦超過十年,每年吸引近千位高中學子參賽的「思源科學創意大賽」,因贊助企業被併購,原主辦單位「思源科技教育基金會」思考轉型不再舉辦此活動。「財團法人交大思源基金會」基於認同本競賽活動,能培養高中階段學子喜歡自然科學、愛好思考、並激發其創意潛力,對科技教育往下紮根的重要意義,故於2014年時接棒辦理本活動,讓此深具意義的比賽得以延續。 「財團法人交大思源基金會」是一個由交大校友捐款成立的基金會,以工商管理與科技研發推動產業升級為主要任務,結合交大校友及社會資源推動辦理有關經濟發展、文化及教育之學術合作與交流等相關活動,網址:http://www.spring.org.tw。此次本著「飲水思源」的創會宗旨,承接此一比賽,並更名為「思源科學創意大賽Plus」(網址:http://exam.nctu.edu.tw/spring/),除了延續比賽原有的精神外,並藉由引進交大傑出的理工電資專長,將比賽帶往更高的一個層次。競賽特別重視團隊精神培養,藉由活動設計,鼓勵參賽團隊藉由分工合作解決問題以達成任務。本競賽每年3月中開放網路初賽報名,8月初複賽,8月下旬舉辦全國總決賽。除最大獎—金牌獎可獲最高獎金10萬元外,另設置多達10多種獎項,歡迎學子勇敢來挑戰。 n 決賽現場活動照片 「思源科學創意大賽Plus」2014年決賽現場,如圖1~圖5所示: 圖1:參賽隊伍佈置關卡之一 圖2:參賽隊伍佈置關卡之二 圖3:參賽學生專心佈置關卡之三 圖4:參賽學生專心佈置關卡之四 圖5:決賽現場,各隊全力以赴 n 宗旨與業務 「財團法人交大思源基金會」之宗旨任務在促進產業之升級、工商管理之現代化,以及產業之科技研發與服務。 本會之業務範圍如下: 1.接受委託與委託他人辦理前條相關科技之研究發展與提供諮詢服務。 2.獎勵有關產業之學術研究。 3.推動從事亞太地區科技與工商管理之研究發展。 4.工商管理之服務與諮詢。 5.主辦及支援產業升級相關之人才培訓、學術講座及研討會。 6.建立工商業有關資訊之交流管道。 7.工商業現況及市場之調查與分析。 8.前條科技產品及方法之研究發展與其成果之推廣。 9.前條相關技術之調查引進審查與可行性研究,及工業研究計畫之經濟評估。 10.前各款有關業務之服務、諮詢、技術服務、研究發展、人才培訓、合作交流。 11.研究並辦理有關經濟發展、文化及教育之學術合作與交流等相關活動。 12.與本會業務有關之投資。 n 傳承記者會 2014思源科學創意大賽Plus記者會以推倒兩階段骨牌象徵傳承,骨牌是由「思源科技教育基金會」連接到「交大思源基金會」,象徵活動的傳承意義,如圖6所示。 圖6:2014思源科學創意大賽Plus記者會之一 圖7的相片前方為原主辦單位出席人員,左為財團法人思源科技教育基金會董事長蘇朝琴先生(交大電機系教授),右為思源科技教育基金會長期志工施建輝老師。前方骨牌圖案為思源科技教育基金會logo,後方骨牌圖案為交大思源基金會logo。相片後方是交大思源基金會執行長周吉人先生(中)、董事黃種智先生(左)與蘇冠暐教授(右)。思源科技教育基金會執行秘書邱燕君小姐擔任司儀。 歷屆參賽學生也獲邀出席記者會,也具有傳承的意義,如圖7所示。 圖7:2014思源科學創意大賽Plus記者會之二 圖8的相片後排站立者由左至右依次為交大教務處同仁、黃種智先生、周吉人先生、蘇朝琴教授、蘇冠暐教授、施建輝老師、教務處同仁。相片前方半蹲者為獲邀出席記者會之歷屆參賽學生。 n 2011董事長的話 用科學創意,拾起童心的記憶 為激發青少年展現創意,培養科學思考與實踐夢想,並從中學習團隊合作能力,思源科技教育基金會長期透過舉辦「思源科學創意大賽」,吸引無數高中職生體驗科學實作的樂趣,而對於如何成為一流的科技人才?思源科技教育基金會董事長蘇朝琴認為,必須兼具「科學力、創意力、統合力、實踐力、表達力」這五大關鍵能力才能在未來勝出。 勝出未來的關鍵五力 蘇董事長認為科學力是研究的基礎,是能看到問題並解決問題的能力,也是支撐研究創造發明的重要能力;創意力則指的一定程度的創新,一種能夠領導趨勢的新作法、新思維的能力。至於統合力,指的是整合不同領域,將不同技術結合起來的能力,他指出,當前的科學,不單要結合人文應用,更要能與藝術、商業概念相結合,配合實踐力,才有辦法將腦中的創新構思確實執行與實現。另外他也強調,表達力也很重要;當初交大學生創立無名小站,影響力不輸當今的臉書,最後無名小站雖被以七億高價併購,但卻未能推廣到國際,這就與學生外語能力不足有關,表達力不理想,往往讓科學創意的影響力也打折,因此他認為科學研究者同樣需具備良好的表達力。 思源科學創意競賽—從做中學 培養未來人脈與能力 至於如何培養這些關鍵能力?蘇董事長說,必須即思即行,知行合一,就是從做中學、邊做邊學;如參加全國科展、思源科學創意大賽等,就是最佳途徑!尤其學生與一群人參與競賽共同努力的過程,期間培養出來的革命情感對日後人脈發展有著重要影響。此外,學生的科學實作能力,長期在準備科展或競賽過程中被培養訓練,這種自發性的學習,以及對研究的積極與熱誠,比起升學考試的被動式學習還要來的珍貴。 今年思源科學創意競賽的主題訂為「童心」,他認為是個創意十足的題目,因為孩提時代是創意力最旺盛的時代,就像一根竹竿,你想像它是什麼,它就能成為什麼,相對於當前多數學生,科學力愈高但創意力卻愈稀少,因此希望藉由「童心」這個題目,激發學生找回最初熱愛實驗創意的童心,並運用科學原理及才藝涵養展現特色。 思源宅急便 […]
思源科學創意大賽Plus: 新竹女中教師評審經驗與學生參與心得(上) 楊樹基*、李念儒 國立新竹女子高級中學 *yg.yj@msa.hinet.net 「思源科學創意大賽」與我(通訊作者)的因緣,開始於2002年的春天。記得在一個午後的掃地時間,兩個我任教的高二學生找我,告訴我週六在新竹中學有場科學競賽,她們希望我能擔任領隊老師。就這樣短短幾分鐘的對話,讓我一頭栽進了這個意義深遠的活動,而十二年就在不知不覺中轉眼流逝。 n 宗旨與特色 「思源科學創意大賽」是一個藉由「動手做」來體現科學原理與概念的比賽。這個比賽希望以「寓教於樂」的方式,喚起學生對科學的熱情,激發學生的創造力,並培養學生團隊合作的能力。誠如思源科技教育基金會現任董事長蘇朝琴教授所言,年輕人若想在激烈競爭的世代中脫穎而出,必須具備五項能力:科學力、創意力、統合力、實驗力與表達力。這些立足於未來的能力,其實正是參加科學創意大賽,所需要的能力。 n 以科學關卡的競賽方式 「思源科學創意大賽」的比賽內容,雖然屢有改變,但大體上其精髓是不變的。就以最初的此大賽來看,其競賽作品,係由八個科學關卡以及連接關卡與關卡間的骨牌所組成。科學關卡的內容,是由物理原理、化學原理與數學定理組成,學生必須設計出可以一氣呵成展示這些原理的裝置來。關卡與關卡之間以100片的骨牌銜接,老實說,排列這些骨牌是一項高難度的工作。這個競賽分為地區初賽、地區複賽與全國決賽三個階段。地區初賽與複賽,在四個區分頭進行。初賽的評審,以企劃書審查方式進行。由任教經驗豐富的高中老師群,針對企劃書的完整性、科學性、創意性以及可行性,進行評分。各區勝出的隊伍,進入以實作為主的地區複賽。地區複賽與全國決賽,先讓學生在現場花三到四個小時來布置他們的作品。展示時,每隊一位同學必須在現場解說關卡設計,並回答評審提問。評審團則以展示過程所呈現的流暢性、創意度與完成度,作為評比依據。 n 十二年的評審觀察 每次全國決賽後,該基金會根據比賽過程發現的問題,以及賽後老師與同學們的回饋意見,召開檢討會,找出具體的改進辦法,並在新年度的活動中加以落實。創意科學大賽就是在這樣的氛圍下,與時俱進。下面是快速的回顧十二年來,這個比賽的演變: 2002-2003年 全線有八個關卡,其中四個是基本關卡,四個為進階關卡。基本關卡所運用的科學原理,以基金會賽前的指定項目來組合。進階關卡的科學原理,則由學生自由發揮。關卡與關卡間以骨牌連接,且骨牌數至少為1000片。圖1即新竹實驗中學參賽隊伍C.P.M.參加2003「思源科技創意大賽」(註:這是最早的名稱)的關卡設計總圖,可看出八個關卡的連結方式。圖2~4分別為該隊第一關「焰色反應」(化學關)、第五關「液體爬竿賽」(物理關)、第八關「魔法調酒師」(化學關)。該隊表現極為突出,最後獲得全國決賽冠軍。經詢問指導老師施建輝,該隊隊名C.P.M.分別是「Chemistry、Physics、Mathematics」,可見當時還有數學關,化學「Chemistry」擺在第一,是對老師的敬重。 圖1:新竹實中參加2003大賽的八個關卡設計總圖 圖2:「焰色反應」關卡設計(化學關) 圖3:「液體爬竿賽」關卡設計(物理關) 圖4: 「魔法調酒師」關卡設計(化學關) 化學關卡說明:(一)「焰色反應」:其內容詳見本期專題報導之〈思源科學創意大賽Plus從頭說起〉。(二)「魔法調酒師」:這是一個「香檳塔」的設計,每一層都會產生顏色變化。第一層是注入純水,水滿出酒杯後留到下一層;第二層分別裝有硫酸(A)、氫氧化鈉(B)及純水(C),而且各酒杯都加入廣用指示劑,呈現顏色分別為紅色、紫色及綠色。當第一層的純水注入後,液體滿出而流入第三層;第三層的酒杯因不等量的酸鹼混合而依次呈現紅、橙、黃、綠、藍、及紫的顏色,令人讚嘆。 2004年 取消基本關與進階關的區別。全線八個關卡中,至少有三個是物理關卡且至少有三個是化關卡。各關卡所運用的物理、化學原理,不再規範,完全由同學自行決定。關卡與關卡間的連接,限定至少有四處必須以骨牌連接,而非骨牌的連動機制,其動作至少要5秒以上。圖5即為非骨牌連結, 圖5:非骨牌連結 非骨牌連結說明:在塑膠盆內的白紙,事先以黃血鹽(K4Fe(CN)6)溶液寫著「HAPPY BIRTHDAY」,乾燥後看不到所寫的字,從上方流下的溶液是硝酸鐵溶液,兩者混合後,出現藍色普魯士藍(Fe4[Fe(CN)6]3)的「HAPPY BIRTHDAY」字樣。其化學反應如式[1]所示: 4Fe3+(aq) + 3Fe(CN)64−(aq) → Fe4[Fe(CN)6]3(s) [1] 接著是非骨牌連結設計,很有巧思,用的是一段衛生紙卷的衛生紙!當塑膠盆內液體沾濕衛生紙,衛生紙因吸水而斷裂,連結到下一關。 2005年 將八個關卡簡化為四個關卡。四個關卡中至少有一個是物理主題的關卡,一個是化學主題的關卡。複賽與決賽,增加現場的PPT說明,以及每一關的DV播放。將關卡數大幅縮減的主要考量有二:一、希望能提高比賽進行時的流暢度;二、讓學生有足夠的時間來精緻化他們的作品。 2006年 首創主題競賽,並明訂參賽同學人數(限定4-6人)。關卡與關卡的連接,至少有一個為非骨牌連接,且時間差為5秒以上。若以骨牌連接,骨牌數減為100片以上。主題式的競賽實屬創舉。睽諸過去幾年的比賽,在同學們挖空心思、出奇制勝的努力下,每個關卡都有矚目的表現,但是關卡與關卡之間,總是缺少一種意象的連結。因此,今年的比賽,決定加入主題引導(這一年的主題是「驚喜」)。參賽隊伍根據這個主題,天馬行空的發想,將最能展現這個主題的意象,以四個關卡來展現。每個關卡都是主題故事的一部份,無形中這使作品產生一種生命力與想像力。這個重要的變革,為這個歷經四載的比賽,注入了新契機,而其成果自然是豐碩無比的。 2007-2009年 這三年的主題分別為「節慶」、「蛻變」、「我的家鄉」。透過不同的主題呈現,我們不單單看到孩子們的想像力,也看到了台灣未來的希望。 2010-2011年 主題分別為「飛翔」、「童心」。環保及節能設計正式列入評分,希望參賽作品能就地取材,以最小資源消耗,展現最佳的效果。 2012年 本年主題為「明日世界」。這一年最值得一書的大事,是台灣多媒體創意教學協會,主動與基金會接觸,願意為決賽提供無償的轉播與錄影。在台灣多媒體創意教學協會的協助下,這個比賽的細節能更圓滿的呈現,除了現場展示的即時轉播,在決賽舞台上,增加比賽同學的訪問,讓全程沒有冷場(見圖6)。 圖6:關卡進行與現場轉播 2013年 本年主題為「故事」。這一年,該基金會的母公司另有計畫,決定將這個十二年的創意大賽,在決賽後劃下句點。這個突然的決定,讓所有曾經參與過這個比賽的老師與學生同感震驚。我在初聞此訊息時,也甚感扼腕,感嘆在升學主義瀰漫的大環境下,學生又少了一種選擇,社會又少了一股清流。就在一切既成定局時,幸賴該基金會董事長蘇朝琴教授多方奔走,最終為這個活動留下了一線生機,「財團法人交大思源基金會」表達出支持的意願,才讓這個活動可以繼續為台灣的科學教育繼續奮鬥。由於這段奇蹟式的重生過程,實在出人意表,因此,2014年的競賽主題就是「Surprise」,浴火重生後的競賽,也更名為「思源科學創意大賽plus」(見圖7)。 圖7:進入「思源科學創意大賽plus」的時代,右圖致詞者為交大思源基金會吳廣義董事長 我與所有多年參與這個活動的伙伴們,對所有支持這個活動的朋友們,心存無比的感謝。相信在你們的熱情支持下,未來會有更多的老師與學生加入我們的行列,有更多莘莘學子,會在這個活動中找到自信,成就未來。 n 評審後記 一位曾經參加過這個比賽的學生,在畢業時給我一封信。信中提到,她從小到大雖然經歷好些寒暑假,但多半是渾渾噩噩的度過,唯獨參加「思源科學創意大賽」的那個忙得不亦樂乎的暑假,是她收穫最多也最難忘的暑假。我自己的兩個孩子,也曾先後參加這個比賽,經過多年,他們更為肯定這個活動對他們的造成的影響。我想這個活動不只是一個普通的科學競賽而已,多年來,我看到許多對自己沒有信心的孩子,在這個比賽中找到了自我,看到了自己的長處,對未來也充滿著一種期待。這個比賽從準備企劃書到決賽結束,前後歷時三個月,這個過程是毅力與耐力的考驗,也是團體合作的磨練。孩子經過這個考驗後,會變得更成熟,而溝通能力也更好了。 […]