第十九期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授美國國家科學教學研究學會（NARST）甫卸任理事長（Immediate Past President）國際純粹化學與應用化學聯盟（IUPAC）執行委員會常務委員中國化學會（臺灣）教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw n  致謝 傳統上，我們總是將〝致謝〞置於文末；一反過去，此次我將其置於正文之前，以表達我深深的謝意。《臺灣化學教育》2017年五月號（第19期）是本期刊邁入第四年的第一期，過去1000多個日子感謝編輯團隊的用心經營、作者群們的熱心撰稿、審查委員的嚴謹把關、讀者群的大力支持，使本期刊得以在穩定中發展。本期刊至今已發表390篇文章、286萬人次造訪，感謝所有投入此項工作的各界人士，也期待大家持續給予鼓勵與支持，使本期刊可以服務更多對化學教育感興趣的人士、教育工作者、政策制定者、以及學生。 n  專題文章方面：科學展覽 國立臺灣科學教育館（簡稱科教館）創建於民國45年，因負責推動全國中小學及大眾科學教育，遂於民國49年開始辦理「全國中小學科學展覽會」，迄今每年參與科展的各級學校作品早已超過萬餘件，每年投入此項科展活動之師生業已多達十餘萬人，對國內科學教育的普及化影響甚鉅（國立臺灣科學教育館，2017）。民國71年臺灣受美國邀請參與其主辦的國際科技展覽競賽，科教館亦負起選拔與輔導學生參賽之重責，歷年來科教館帶動各級學校師生利用學校課餘時間進行實驗、探究問題、尋找答案，成果輝煌。自民國91年起增加「臺灣國際科學展覽會」，藉此活動與國際參賽師生有更密切的交流與觀摩的機會，也因此國內學生的作品陸續在國際舞台上得以發光，學生以得以有嶄露頭角與增廣見聞的機會。 科展競賽活動初期通常僅是某些在校內科學表現較為突出的學生有機會參與培訓與競賽，但是這樣的作法不僅無法達到科普的目的，也難免會被詬病，因此後來也逐漸回歸到當初設立科展的初衷，既然是以提升全民的科學實驗與探究的精神，就應讓所有的學生有參與的機會，因此各級學校便在校內鼓勵所有學生動腦動手玩科學，充分提供學生參與的機會，也期待藉此可以區別科學「績」優生與「資」優生。數十年下來，透過參與國內與國際科展的結果，也為國內發現與培養許多深具科學研究潛能的人才，並已在學術上有所成就；但也有些雖未走上化學的學術路線，但是從其中領悟到做學問與做事的道理—格物致知，何嘗不是此科普活動的至高目標呢！這些成果背後有許多促成美事的人士，而學校教師仍是重要的推手與伯樂。 本期專題以科學展覽（簡稱科展）為主，此次邀請新北市錦和高級中學鐘建坪老師擔任特約主編。鐘老師長期投入科展活動，在校內積極推動學生動手做實驗並探究實驗中的科學原理，此次由他負責邀集在科展活動上帶領學生有相當成果或經驗的老師╱業界人士以及曾參與過科展的學生為文，為讀者呈現科展的風貌與成果。鐘建坪在其〈類似科學家的科學探究活動—科學展覽〉說明探究是科學的本質，學生藉由做科展去了解科學志業；陳虹樺從科教館從業人員的角色說明科學社教機構長期推動科學展覽的使命；張堯卿、江慧玉、陳佩琪三位教師長期指導學生參加科展的教師分享其對科展活動的執著與價值，充分展現出個人對教學的熱誠與高度的使命感，幫助學生發現興趣並成就學生，令人佩服；學生參加科展競賽的目的與經驗，如人飲水冷暖自知，各不相同。本期由三位學生張致嘉、張清菁、潘建彰分享其個人的收穫，這些故事值得與他人分享。 n  專欄文章方面 最後常態性文章，有劉曉倩老師的〈液面上的華爾滋〉一文介紹學生從蜂蜜線捲問題出發所進行的科學探究實驗，並延伸到洗碗精的繩捲纏繞現象，根據其黏滯性和電導度歸納出可能影響的因子與產生的效應。陳孟男老師、廖心妍、林群曜所著〈可攜式積木電解蝕刻教具的設計及應用〉一文開宗明義就問了兩個有趣且具挑戰性的問題，「廢棄的乾電池除了交由清潔隊回收處理還可以有什麼用途呢？」和「這些電池元件可以有那些用處呢？」，讓人不禁想一讀為快，該文配合實驗影片，可以幫助讀者很快地掌握實驗的原則完成動手做實驗的部份，若在中間再加入一些活動思考問題可以是未來在12年國民教育中一門很好的〈自然科學探究與實作〉課程。翁榮源教授的〈翻轉教室在基礎化學課程實施的經驗談〉，點出教學現場的改變先移教師教學態度的轉變為出發點，一旦教師有意「翻轉」，課堂的教與學就會起化學變化，期待更多現場老師能從心境的轉變開始，學生自會隨著教師的教學與期待而有所改變。實習教師洪敬明從參與「高中基礎科學研習營」中察覺兩位化學教師對丙烷分子極性的不同解釋，撰寫〈分子的電偶極矩與分子結構對稱性之關係〉一文說明其對分子極性本質的觀點，第一種為高中課本常見的鍵偶極向量加成法，第二種是分子幾何結構對稱法介紹群論以說明分子對稱性與極性的關係，他還進一步討論「透過計算化學方法，定性模擬丙烷的電偶極矩與分子結構之關係」和「利用群論分析分子的對稱性，推測分子是否具有電偶極矩」。這些論點和討論凸顯不同階段所使用的解釋理論的限制性與適用範圍。 n  參考資料 1.        國立臺灣科學教育館（2017），資料來源：https://twsf.ntsec.gov.tw/Article.aspx?a=37&lang=1。  

類似科學家的科學探究活動—科學展覽 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部理化科教師 hexaphyrins@yahoo.com.tw 引言     雖然小學曾參加過班級舉辦的科學展覽(以下簡稱科展)活動，但是印象並不深刻，只依稀記得當時自己完成的是將報章雜誌的資料彙整而成的書面報告。立志為人師表之後，對科展活動的想法開始加深，更深入的體認是在碩士班時期確實投入科學研究的創新發展工作，藉由找尋問題、思索解決之道、設計相關的實驗、收集與分析數據，嘗試找出適切的解釋模型作為未來研究的預測工具。現在回想起來當時科學研究的生活非常規律，每天就是實驗室與宿舍之間的往返路程，但是從思索問題與解決問題而獲得的樂趣，卻是讓自己非常地滿足。     正式成為教師之後，不僅希望學生從課堂中獲取科學知識，更期待學生能夠從實際科學研究歷程中獲得解決問題的樂趣。於是，自己從實習階段開始除了任教國三班級之外，幾乎每年皆會培訓學生進行科展研究活動。而帶領學生的心態亦從實習階段是為了證明自己的培訓能力以考取正式教職至目前是希望學生能夠從中獲得科學研究的美妙體驗。     科展屬於一項接近科學家研究的探究實驗活動，在學習面向上它符合探究學習的特徵(NRC, 2000)。如圖1所示，參與科展歷程中的學生需要提出科學取向的問題，要能根據問題廣泛地收集證據，需要從證據中形成解釋來回答問題，接著需要能評價自己和他人的解釋，並且進行溝通與辯護所提出的解釋。因此，藉由實際參與的歷程，學生自身的想法會逐漸成熟並提升相關的探究能力(鐘建坪，2013)。   圖1 學生科學建構的探究與反思回饋歷程 (引自鐘建坪，2013)       實際上，學生參與科展的歷程中教師扮演相當重要的角色。依據教師介入的程度區分，科展活動往往是屬於引導至開放性的探究活動。教師主要擔任引導者的角色引領學生探索整個科展歷程。為維持教師與學生的動能，教師在帶領學生時需要有一套適切的運作模式提升學生參與動機以及讓學生能夠實質參與科學探索歷程。當開始進行實驗之後所遭遇到的種種難題，皆可能使師生感到困惑，此時更需要師生相互共構進行思辨以解決遭遇的難題，而此獲得解決的途徑正是師生參與科展的重大樂趣之一(見圖2)。   圖2 師生共構示意圖 本期專題簡介     中華民國中小學科學展覽為每年舉辦一次的三種層級(學校、地方政府以及全國)科學競賽活動，首先由中小學自行辦理科學展覽活動推選出優秀作品進行縣市競賽，再從縣市競賽選拔出優秀作品薦送至全國參展。每年實際投入科展研究的老師與學生將近10萬餘人，影響範圍廣泛。另外，從民國91年起國立科學教育館更將原先「參加國際科學展覽活動」更名為「臺灣國際科學展覽會」，開始拔擢國內具有潛力的中學生前往世界各地參與國際科學競賽，強化國際科技教育的合作及交流以培育未來科技人才(國立科學教育館，無日期)。     關於科展議題的內容非常之多，本專輯希望從國立科學教育館的角色、國際科展的帶領、全國科展的帶領、縣市科展的帶領以及學生實際參與科展多年之後的經驗反思，讓讀者對於科學展覽的歷史脈絡、教師帶領技巧以及學生所獲得的啟發有初步的認識。    首先，由科教館教育人員陳虹樺館員介紹科學教育館在科展活動的任務與角色，並且說明國際科展與全國科展中化學科科學展覽中常見的問題與建議。其二，臺北市麗山高中張堯卿老師介紹國際科展的帶領經驗，並認為持續帶領學生進行科展研究的最大動力就是能夠從中與學生共同成長。同時，他亦從科展的意義反思目前國際科展的現況。其三，由臺北市第一女中江慧玉老師從特定的科展作品介紹如何帶領學生進行化學科展，依序從主題的確立、實驗操作、數據整理、海報編排與口頭報告，從高中實驗室躍上全國科展殿堂的歷程。其四，由新北市樹林高中陳佩琪老師介紹自己帶領學生的方式以及反思自己指導科展的經驗歷程。展望學生能夠從中獲得科學探索的樂趣而非是一項競賽活動。其五，由如荼科技股份有限公司創辦人張致嘉先生分享他個人在10年前參與科展得到的科學學習體驗，並分享科展經驗帶來的價值。其六，臺北市立聯合醫院張清菁職能治療師亦從10年後反思當時實際參與科展歷程的體驗與給自己帶來的改變。其七，由東海大學潘建彰同學反思5年前自己實際投入科展活動的歷程與反思，以及從中獲得的相關啟發。 結語     科展活動是科學教育的根基，它強調過程技能以及高階批判思考能力的學習。深為教師的我們應該思索如何發展學生本位的引導模式，讓學生能夠從科展歷程中獲得相關探究能力，並藉以鼓勵學生著重在科學探索的樂趣而非只是競賽成果。 一、科學教師需要發展以學生本位的帶領模式     帶領科展並不是只有科學班或是資優班教師的工作任務，事實上從本期作者們的分享中可以觀察到科展的參與並非一定要頂尖的學生才行，而是需要找到自己帶領學生進行科展探究活動的模式，才能樂此不疲與學生共同成長。 二、將競賽式的科展活動延伸至同儕研究的分享     完成一件科展作品從開始思索題目至完成書面報告等工作，往往需要半年、一年甚至更長的時間。當學生準備充分地參與競賽時，往往會因為競賽結果不如預期而造成內心的沮喪。或許心態上的調整是最佳的良方，此時教師可以提供機會讓學生彼此分享科展成果(例如：邱彥文，2014)，讓學生從彼此的分享中，重新體認製作科展並不單單為了競賽，而是要讓自己從中獲得探索科學的樂趣。 三、實際參與科展活動的學生確實有所收穫     科展的探索活動實際上帶給學生一個契機，藉由實際投入的歷程學習相關科學概念、探究技能以及思索科學本質。本專欄藉由三位當年實際投入科展探究活動學生的反思回顧可以知道科展活動對他們各自帶來的影響。從學生獲得的內容來看，科展的參與確實是一個值得持續投入的主題。   參考文獻 National Research Council. (2000). Inquiry and the National Science Education Standards. Washington, […]

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45年11月19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51年6月16日由立法院通過「國立臺灣科學教育館組織條例」，同年6月26日由總統公布，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年起改由科教館主辦，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(因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項，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年(52屆-56屆)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年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期，頁29-39。 […]

科學展覽：誰的國際科展－一位高中科展指導教師的疑惑 張堯卿 臺北市立麗山高級中學 lion@lssh.tp.edu.tw   一、前言     當接到邀稿邀請函，內容是要談有關國際科展指導教師心得的文章專輯，在筆者心中閃過了一些記憶，對於有十多年的國際科展指導經驗的歲月中，尤其是在最近這些年，心中一直有個疑惑，誰才是科展的主角？學生、教師與教授的角色又是如何？科展成績重要還是學生科學探究的過程重要？許多的疑惑，不斷的浮現上來，科展的意義到底何在？     這些疑惑，或許也是一般高中科展指導教師的疑惑，筆者僅以個人看法與多年經驗，做為個人反思並提供一些指導的心得做參考。   二、筆者的指導經驗     2004年國際科展，是筆者第一次帶領學生參與盛會，首次體驗國際科展的魅力(在這之前，一直以為只有全國科展得獎才可參加，資訊的不足，也錯失了一些機會)。有了第一次的經驗，筆者認為鼓勵學生參與國際科展的體驗是一件很重要的事情，因此，筆者年年都有學生參與盛會，共同分享科學研究的樂趣。而學生的表現也獲得科展評委們的肯定，共有四次出國比賽機會，不僅開拓了學生的視野，也在他們的身上，扎下了科學的種子，這些學生目前都已進入相關研究所就讀或已畢業。     這麼多年來的指導工作，曾經有同事問我，「你不累嗎？」，我的回應是：「當然累啊！但是很有成就感！」。舉例說明；在奈米技術剛剛在台灣起步的時候，因為指導學生科展的關係，讓筆者能更清楚了解奈米是怎麼一回事，這是在知識上的成長。當學生在不同的主題上做研究，指導老師就必須比學生更清楚這些研究是否有開創性，能不能突破，是師生共同對未知知識的探索，一同成長。拜科技的進步，如果只靠筆者ㄧ人帶領十幾組學生做專題研究，一定會很累，所以筆者有一個臉書社群，是歷年筆者所教過專題的學生組成，利用學長姐帶領學弟妹，來共同探究新知，也借學長姐的經驗，來提昇高中學生的視野。     一個高中老師，能夠像在大學研究室帶領研究生一起做研究，也就只有這個機會，在筆者的實驗室中(大家共用的，只是筆者比較常用)，有一個題目已做了近8年，經歷過四代的學生不斷的開發與探究，目前已進入第五代學生接手，這是多麼難得的事情，這個研究也曾經被電視台訪問過，拍成專輯。     在筆者的經驗中，印證天底下沒有不勞而獲的事情，學生的努力與付出，在未來的求學之路，都會獲得回報的，舉例說明；筆者有一位學生，在學期間學業並不突出，但是對於科學研究的熱誠卻是沒有斷過，高一、二參加各項科學競賽都沒有獲獎過，但是在高三那年獲得國際科展三等獎，並取得到國外代表權，學生回國之後，借由申請推薦進入臺灣清華大學就讀，據他告訴筆者在清華的日子，課業雖然還是很辛苦，但是在科學研究上卻是得心應手，目前已進入北京清華念研究所了。還有另一位學生的經歷也差不多，目前在美國普渡大學念研究所直攻博士。這些學生在高中期間，在帶領他們做科學研究過程中，就可以發現他們都有實事求是、精益求精的特質。     那麼筆者的指導經驗到底是什麼？就四個字「教學相長」。   三、誰的科展     誰的科展？這疑惑在這些年帶領學生參加國際科展時，感觸更深，是值得去探討的問題？前一些日子，旺宏科學獎執行單位在本校舉辦旺宏科學獎說明會，請到一位大老級的講者到校說明：「國際科展應如何準備？」。大老不可諱言的說，現在要在國際科展得獎，就必須跟教授做實驗才有機會，會中不斷說明，高中生如何在大學教授的實驗室下，如何做實驗，也舉出台大某科學館全館實驗室都可見到綠衣服的學生，幾乎全被包圍了，筆者不禁懷疑，到底是誰在參加科展？從這6年來的獲一等獎分析中(附件一)，大家都應該知道是怎麼一回事了。     以筆者在高中指導學生做科學研究，所強調的是學生必須自己去發現問題與解決問題，高中的資源、設備都是缺乏的，如果好運，或許會有大學教授願意提供實驗室，讓學生們利用大學實驗設備做研究，但是這種機會是可遇不可求的，一般高中(沒有科學班或第一志願學校)是不會享有得天獨厚的資源，就算是到大學實驗室，多數也是研究生撥空來指導學生，在基本上的差異就已呈現出來。     那麼，到底是誰的科展？根據大老的解釋，要去美國參加國際科展，都需要有較深的科學理論，也必須在大學做實驗，才能有好的成績，筆者想試問：是誰如此關注這成績？這成績會影響誰的成就？這成績有關係到國家的顏面嗎？學生的科學研究，所應該關注的是什麼？大人的世界，國家的顏面，為何要讓這些涉世未深的學生們去承受呢？     有誰能真正告訴這群高中的指導老師，到底是誰的科展？   四、科展的意義     在筆者的觀念裡，科學展覽是學生在接受一連串的科學學習與親自做實驗後，對於自己所做的實驗整理、分析、歸納後的成果展現，學生科學學習最重要的是整個過程的經驗，最後的科展，是學生如何將自己的學習成果分享給一群志同道合的青年朋友們。     利用科展的機會，讓來自各地的青年學子們，互相交流彼此做研究的樂趣與經驗，筆者也常常鼓勵學生，參展就是一種肯定，多去學習別人的經驗，多去認識一些志同道合的朋友，因為這才是科學展覽的目的。     對於臺灣國際科展的宗旨1.培養中等學校學生科學研究興趣，提高科學教育水準，培養未來科技人才。2.增加學生觀摩國際科展的機會，交換科學研究心得。3.加強國際科技教育的合作及交流，提昇國民外交並爭取國家榮譽(科教館，2016)。這三項的宗旨，是值得肯定的，但是在學生獲獎後的獎勵做法上是值得商榷的。以培養未來科學人才這件事情來說，歷年來得過美國大獎的學生，有多少學生真正在基礎科學研究上發展呢？在台大醫科、台大電機可能可以找到許多人吧！     當科學展覽的成績可以當作學生保送大學的一個門路時，科學展覽的意義多少都會產生一些質變與不好的風評，公正性也慢慢被質疑，在國中、小學階段，科展是獨立的一個事件，雖然有些縣市會將科展表現列入升學記分，但分數也不多，全然沒有像國際科展如此的獎勵優厚。但誰能替學生決定一切？     筆者在此疾呼，回歸科學展覽的本意，如果國家有對外顏面的考量，那就應該更公平的對待學生，讓學生在同樣基礎的條件下競賽，而不能為特別學校所獨佔。   五、結論     ㄧ個高中老師，在國際科展這條路上，就是陪伴學生度過ㄧ切的困難，鼓勵學生多思考，多閱讀，將最後的成果展現出來，努力去享受國際科展的氣氛，去認識跟他們相似的一群人，認識ㄧ些志同道合的朋友，談談科學研究過程中的樂趣，獲不獲獎反而是另一回事了。     筆者的疑惑，或許無法在短期中得到解答，但是可以肯定的是帶學生做科學研究的這條路，會ㄧ直走下去，因為看到學生的努力，也激發了自己對科學研究原來的樂趣，與學生一起成長，探究科學的奧妙，它是辛苦的，但是也是值得的。   六、參考文獻 科教館(2016)。國立台灣科學教育館網。2016年12月2日，取自: http://www.ntsec.gov.tw/User/index.aspx   […]

科學展覽：科學展覽製作對我的啟發 張致嘉 如荼科技股份有限公司 創辦人 john810235@gmail.com   一場意外開啟的啟蒙之路         記得是國一暑假吧，老師把班上幾個對於自然科學有興趣、學習意願高的學生集合到一間實驗教室。當時我們聽著老師提出的邀請與說明科學展覽(以下簡稱科展)可能帶來的好處。雖然老師想要努力傳達給我們知道科學研究的精髓，但是當時心裡只有想著「反正這個暑假也沒什麼事情可以做，在家裡八成又是每天跟弟弟搶著電腦玩吧！」，就這樣開始科展的研究。日後回想這樣的歷程，其實多數的在學學生都應該勇敢嘗試一下。經歷基礎科學研究與方法的實踐，也對於一個人在思考事情上面有顯著的影響。     本篇文章將會介紹當時發現的過程經驗，進而介紹在過程中得到的科學學習體驗，最後連結上日後於工作，並分享科展經驗在其中帶來的價值。 體驗從無到有 一、發想學習 記得科展活動剛開始的一天下午，老師發給我們一人一張白紙，讓我們開始寫關聯樹狀圖。基本上忘了當時寫些什麼，只記得自己沒頭沒腦寫了一張滿滿亂七八糟的關聯圖。在當時，我的學識尚未有能力去解釋這些圖的關係，更不用說去整理跟分析，但是老師耐心的拿著我們的A4紙與我們討論，慢慢地理出思緒，進而歸納出自己對於每個命題的看法，共同把有用的資料拼湊出一個可能作為科展專題研究的發展方向。日後我才知道老師那天教給我們的方法叫做心智圖，而這是大學之後的事情，而這樣的工具對於在大學學業的學習，以及後來在思考事情的時候都變成我的習慣。 二、搜集資料 發想後老師請我們上網找資料，打了很多關鍵字，在那個時候還是Yahoo!火紅的年代，網路沒有臉書只有知識＋還有奇摩家族。我們在看不懂英文的狀況下，實際所能蒐集到的資料相當有限，而且許多的資料裡面都有著三角函數、微積分。在當時的我們是絕對沒有辦法理解這些在寫些什麼，於是我們只能用我們最大的力氣，把我們所查到的資料和老師討論，當然老師會把他所能提供的資料讓我們參考，搜集資料後的討論讓整個題目的輪廓越來越清楚，進而開始設計實驗模型。 三、設計模型 這個部分對於國中生來說應該是最不一樣的地方，平日上課很少從假設到實驗設計都是由自己親手動手完成。記得那個時候我們做的測試曲面摩擦力的實驗，遭遇到在單位上如何精準計量的問題。最後思考數日之後，想到用水滴做為最小單位來代替砝碼。我還清楚記得當時當裝置設計出來以及完成數據的成就感，那真的是比起100張考試卷上面出現100分都還要令人有成就感。而這樣的實驗模型設計，到高中後的學習也是相當有幫助，因為理解了整個實驗設計的過程，在對於後來的正規教育學習上面可以比起同儕有更深的體悟。 從科展中第一次知道什麼是科學         從小到大我從教育中認知的科學就僅僅是找到詳解本上的「最佳解」，或許其他人不是這樣，但是在我一貫面臨的升學考試系統中，我所受到的訓練一直都是考試領導教學，要求「快、狠、準」的答題速度。經過科展後我才了解，真正基礎科學研究並不像考試，並不是每題都有標準的算式流程。原來把一個問題用土法煉鋼的方式，一步一步邏輯性的串起推導出答案，甚至去圖書館或是網路上查資料，把所蒐集到的資料經過整理然後吸收，都是可以思索的問題解決方向。或許這樣學習的時間會比較長一些，但是我了解到的不再只是一題一題經過設計的題目，而是回到最根本這個學問被發現的時候，從最基本的現象去彙整，然後加以分析，最後了解，讓知識可以被落實於生活中。         這次的科展經驗除了上述所提到的，建立了我日後的學習以及理解模式之外，並且讓我開始運用懷疑的態度學習知識。這樣的懷疑因子帶到了高中，更受到當時地科老師的型塑，使我得到了一個非常受惠的特質，意旨永遠不要直接相信某件事情，而是經過求證後再下結論。我想科展的目的並不是要教育我們不要相信他人，而是日常生活中常常錯誤而無根據的事情經由傳播之後而渲染，而人們通常不會求證而選擇接受或相信。而科學某種程度上的本質就是建立在懷疑之上，透過了解科學的面貌也對於未來我的人格特質上有了不小的影響。 剛做完科展時沒深刻感覺，但回到考試體系後卻深刻發現不同         回到考試體系後，科展的研究讓我切入學科的方向從「這題答案要怎麼找」變成了「這個理論怎麼來的」，看起來好像多了很多時間去理解內容，但實際上是增加許多學習的樂趣。因為探詢的歷程中增進理解科學理論的假設是怎麼來的，也知道要如何分析才會促進對問題的理解。除了這些之外，科展研究最容易遇到的就是「挫折」，常常有些時候對於一個實驗步驟的設計錯誤，可能會帶來很多天的撞牆期，然而挫折是一定會發生的，重點在於要怎麼面對挫折，用什麼樣的心態去度過挫折。因此在考試上遇到難題時比較少會再放棄學習，就算是用條列式一個一個可能列出來也會去尋找答案。         和過往的求學經驗最大的不同是，我不再追求詳解本上面的最佳解了，因為經過科展後，我了解，所有的公式、理論，都是由觀察、紀錄、分析最後歸納所得，這些最佳解不過只是步驟的化簡，背了最佳解或許會讓我的學業成績得到好結果，但是這些知識與內容，並沒辦法真正被落實在我的生活中。相反的，應該了解問題的本質並且找出答案，再一次一次的修正，這樣的過程亦或許才是一個學生應該有的學習態度。因為瞭解現象的根本後才是真正的學會。 開始接觸工作後，科展經驗對於工作上的影響         開始接觸工作後會發現，真實生活中的情況跟我所受到的科展訓練有很大的相似之處，但和實驗室訓練所帶給我們不同的地方是，真實生活中的狀況是相對複雜的，若是要一步一步了解現實世界，必須要去觀察、發現那個待改善的點並且對它(可能是現象或…)進行假設，接著要搜集資料，不管是透過看書或者是去網路上搜集資料，然後搜集資料後要比對資料的真實性，最後是將可行的方法跟經驗歸納成一個系統，這個系統的用意不僅僅可以幫助我們進行研究，更可以將其推向實用端，不只受惠於當下進行研究與實驗的自己，更可以讓他人在參考這樣的數據研究時受惠。         我認為訓練思考與實作的科學學習在未來是相當重要的一件事，因為在未來人們要學習東西的份量將會越來越多，什麼產業都必須要聯網，人們的工作習慣將會大大的改變，而科展中有一塊很重要的部分就是學習思考，其中很大部分是考試的教育不會教導的，而原因很單純就只是因為這些東西在大考的時候很難設計成題目。在科展的時候，老師或許會丟資料給你看，會跟你講解，但是不會像是考試的時候一樣用題目去挑戰你，檢查你會不會，但是一個科展研究要能夠進行下去，就勢必要將這個知識學起來，在這個時候就會開始想方法，尋找資料。而這樣的過程對於接下來將面對巨變的未來，我相信會是相當重要的能力。 當然這樣的能力或許在成長後讀到大學或是進入到研究所後，都會學習到這些的研究方法導論，但是相比之下在國中時期的我，比起在大學或者是研究所的我更加的單純，若是到高等教育時才有機會接受這樣的訓練，恐怕這樣的訓練只變成我產生論文的方法論，又或者是得到文憑的一個手段，並沒有辦法在我的生活或者是生命中好好的實踐並且去落實。不可否認地，科展競賽中有其問題所在，例如：教師操刀與公平性問題，但是在這個「maker」崛起的年代，這樣可以讓學生實際動手做與思考的經驗相信是值得被推廣的。 總結：科展為我所帶來的影響         洋洋灑灑地寫了很多，科展對於我現在的工作、思考模式、行為模式有很大的影響，雖然已經不是走在基礎科學研究的路上，但是我想在最後歸納成下列六點讓大家總結，一個科學展覽對於現在的我的影響： 一、了解何謂懷疑，並且知道如何去證實真偽    從一開始發想的時候，老師就不斷的告訴我們要去查證，並且要對每個假設跟論述進行驗證。 二、學習發想技巧，在沒有頭緒的時候理出頭緒    老師一開始教我們的是設計思考(Design thinking)的心智圖發展模式，當下我們並不了解這樣的工具來源跟起源為何，但是卻在讀書上面，做筆記、考試、研究，有了相當大的幫助。最後這些發想技巧，也在日後的研究方法課程被完善。 三、學會真正的學習是理解，不是背誦    在科展的過程中理解到，大部分的理論，皆是有脈絡的，都可以被理解，並且透過理解來實用學來的知識，對於我來說，這樣的學習模式也比較長久，並不會像是強硬背誦的知識，在考試過後就忘記。 四、設計模型驗證假設的能力    設計模型驗證假設，是最能夠創造一個環境去驗證的方法，不過通常模型會有相當多的預先假設，跟現實情況還是會有差異，但是我們可以先對於每個變因做探討，最後找出影響最重的因子。 五、在討論中尋找答案，在論證中了解真相    在現有教育系統下，比較著重於老師教授，學生接受，所以學生往往是接受者，課堂上缺乏同儕的討論，這樣的討論卻是對於不管是學術研究、或者是工作上的專案運作都是相當重要的元素。 六、利用有限的資源，做出最有效的應用   […]

科學展覽：從10年後看當年參加科學展覽的歷程與心得分享 張清菁 臺北市立聯合醫院松德院區精神職能治療科 amy09072243@gmail.com   壹、此時此刻，呈現了過去、改變了未來         生命中的每個時刻都是過去日復一日的積累，而此時此刻轉瞬又將成為歷史，成就下一刻的我。可生命裡總有些時光裡的轉折，決定性地，在不同層面上改變了你的生活、職涯、人格、面對世界的態度……。初初畢業，我懵懂踏入社會，從耳聞到實際體會，每一份工作面試在最初認識一個人，看的大多是你的工作經驗，又或是碩博士與大學學歷，可領著我一路走來的，恐怕是更早以前的經歷，例如10年前在國中時參與的科學展覽競賽。   貳、一段踏實的科展參賽旅程 一、第一個挑戰：學習問問題         那是一個熾熱的暑假，在班導師的鼓勵下，一小群國中生湊起來，在暑期輔導外的時間，仍然留在學校裡參與所謂科展，但我們連題目是什麼樣子都不曉得，老師要我們從無到有生出一個作品，徹底的「無」，但一切就是這麼開始了。     這樣的開頭對於我們而言是困難的，身為一個乖順的學生，對於知識的追求幾乎來自於課本與課堂，對生活與自然現象的好奇，卻未曾被鼓勵所以也未曾想要追根究柢，自然，連要憑空問出有機會被解答的一個好問題，都需要學習。毫無目標地，我和伙伴們找圖書館，找過去歷屆作品蒐集靈感，然後和老師討論、發想、收斂、聚焦，不知道歷經了多久時間，我們的題目總算有個眉目，我們決定以生活化的「洗衣」作為主題，探討污漬沾附時間、洗劑濃度、水流轉速等因子如何影響清潔成效。 二、學習設計實驗 　　如何解答我們的困惑呢？做實驗是唯一解方。我們找出過去題目與我們相關的所有作品一一詳讀，參考其實驗做法，也從中去思考還能夠怎麼改進實驗，但有時也必須考量現有資源來做調整與妥協。研讀、思考後，找老師討論，再研讀、再思考，反覆多次，終於建立起實驗方法的雛型。而後經過數次的實作與微調，完成了實驗的最終版本。 三、學習堅持、一步一腳印 　　然後就是無止盡的實驗了。現在想來不可思議，那時學期間幾乎每個週六上午與數天平日晚上，還有整個寒假，我們都泡在理化實驗室裡做實驗；回家後，還有數不盡的實驗結果圖片等待電腦分析。我們一再重複相同的步驟，如同我們當時用來模擬洗衣機的磁力攪拌器，重演無聊的旋轉。可是我們都知道，唯有堅持下去才有機會接近我們要的解答，於是我們耐著性子，用數不清的夜晚和假日，與實驗奮戰！ 四、學習自己去探究知識 　　既名為科展，便不能只是現象的發現，還須與知識做連結，我們便上網、上圖書館查資料，查清潔劑的原理、查碰撞學說，茫茫的資料海裡，我們揀選我們的程度所能讀懂的，閱讀、消化、拼湊成真正屬於我的知識。 　　清潔劑之所以能清除汙漬是由於清潔劑的分子結構其一端為親水性(hydrophilic)，另一端為疏水（親油）性(hydrophobic)，所以清潔劑分子的疏水端可親近油汙與之結合，親水端卻唱反調，死命地往水中拉扯，數個分子聚集後，便將一部份油汙扯起，包裹成團，於是清潔劑分子便和油汙一同在水中漂浮。而清潔的成效，也就是洗衣機是否能將衣服洗乾淨，決定於清潔劑與油汙的反應速率，碰撞理論解釋了反應速率，清潔劑分子與油汙之間需要發生有效碰撞才可能拔除油汙。這些現在看來淺薄容易的化學概念，卻讓當時剛剛讀明白的我好興奮雀躍！好像是不小心窺見了另外一個世界的秘密，整個腦海裡都是拖著尾巴的清潔劑分子在橫衝直撞，還有幾大坨油汙和清潔劑在漂浮晃蕩的畫面，久久揮之不去。原來自己找來的知識，那麼深刻。 五、 享受成果的甜美 　　實驗後，還有更多繁瑣的工作等待完成，整理數據、分析數據、撰寫報告、製作海報等等，前前後後歷經了一年，在老師帶頭引領、處處提點下，我們步步親力親為，完成了我們的作品。站在大海報面前，我細細地看過它一次又一次，我和伙伴們都覺得，我們和這張海報一樣了不起。想著後來可以順利地通校內科展，準備參與縣賽，如果再更順利一點，我們就要往國展挺進了……。   叁、參與科展帶來的改變 　　如此耗盡時間，只為一個解答，是否值得呢？當時我不禁這麼想。如今回顧起來，實驗的過程枯燥依舊，可是卻覺得當時認真走每一步的自己很迷人，那就是探究知識的精神呀，堅持不懈，用這一步支持著下一步，只為了更接近真理一些些。         而不同於勵志故事的結局，我們最後在縣賽只得了跟安慰獎意思差不多的甲等獎，當下到底有多失落也記不得了，只是現在回顧這趟旅程時，我心裡仍然充滿感恩，感恩自己有幸經歷過這一段，也感恩自己曾那麼努力，因為即使現在甲等獎的獎狀不知道被我扔在哪個角落了，但還有其他更重要的改變留在我身上。 一、培養己身感知與知識的連結         在看見如此日常的洗衣服背後，是粒子們的激烈碰撞與相互拉扯以後，我所放眼所望的世界，與課本裡的世界，似乎不再那麼一分為二，而是能有更多交疊的。當知識能與自身經驗結合，學習起來會更有感、深刻、有效率。 二、揀選有效知識的能力，學會質疑與相信     資訊取得的管道眾多，如何去揀出有用的訊息，或許是身為一個知識份子需要慢慢學習的技能，但早在做科展的過程裡，為了減少誤差，我們總謹慎斟酌，調整過許多次實驗方法，這些自我質疑、解決疑慮的往返過程裡，對知識要「求真」的態度也早已植入我心。 三、靠自己學習         再一次與勵志故事相反的是，老實說，我沒有因為科展而生出對化學的無限興趣，甚至後來高中時，化學的某些章節完全成為我的罩門，一開始遇到反應速率的計算完全落敗。但科展經驗卻讓我相信知識的追求除了靠老師講解，也可以靠自己，遇到聽不懂的、想不通的（或上課打瞌睡沒聽到的），我翻書、查資料、問同學，尋找一個我能理解的說法，一個不懂，可以找下一個，自己慢慢嘗試與學習，總能有辦法學會，屢試不爽。 四、解決問題的能力與勇氣 […]