化學宅急便：竹山高中為學生的科學點燈 馮松林 國立竹山高級中學 教育部高中化學學科中心 songlin1@ms42.hinet.net n  前言 契機 2011年國際化學年是我們改變教學的契機，教育部高中化學學科中心配合新課綱的推動，邀請全國十所高中辦理動手Fun化學活動，我們接受這個挑戰，在鄉下學校試著推行難得一見的科學實驗活動，一開始或許只是希望好玩的實驗能為學生帶來新的學習風潮。但是當我們在指導學生動手實驗的過程發現，讓學生動手其實是偏鄉學生學習科學的新方式，學生做實驗時展現課堂教學見不到的創意與自信，感動了我們。讓學生動手實驗的成功，重新燃起我們在偏鄉教科學的鬥志。 啟動 我們以動手實驗玩科學為教學主軸，並開始思考為本校所有自然組學生設計高中三年的學習歷程，規劃一系列動手實驗的學習活動。透過這些動手學習實驗的課程規劃，自然組學生是知識的主體，他們要將科學知識轉化成好玩的實驗，設計成關卡帶給全校及中小學生驚奇的體驗，每位同學還要參加校內、外科學實驗競賽。 南投縣竹山鎮的中小學師生都注意到了「竹山高中的學生真的能玩科學」，讓我們這群在鄉下學校玩科學的老師得到最大的鼓勵。我們相信，不管鄉下學校教學環境有多艱鉅，我們要為鄉下科學教育走出一條全新的路。 n  活動理念 科學不應只是精英的科學 很多學校活動和課程都希望派學校的菁英參加，大部分的學生從來從沒機會參加任何活動。而我們要讓每個學生都有玩科學喜歡科學的機會，不是以學習成績決定活動的參與，本校自然組的每位同學都是我們課程的參與者，在「將每個學生的學習帶上來」理念下，讓每位同學在動手實驗中學習科學，自己去設計實驗活動，將科學概念轉化為好玩的動手實驗，激起自我學習科學的動機，並且証明自我的能力，如圖1所示。 圖1：以自然組學生為中心，將每個學生的學習帶上來（左）和以科學活動導引科學能力的培養及學習（右） 以科學活動導引科學能力的培養及學習 辦理科學活動及競賽一般重視的是活動本身的執行成效，比較不注重活動前參與學生之學習歷程。我們則將活動及競賽前學生的學習課程，做為學生學習的重心，我們在每個科學活動和競賽前，安排實驗原理及操作之學習課程，希望學生的參與就是學習的過程，如圖2~5所示。 圖2：學生利用晚上到校實驗 圖3：實驗好玩又充滿刺激 圖4：我的示範實驗是一流的 圖5：Facebook上的活動網 循序漸進活化教學，建構學生自我學習之能力 依據學習鷹架理論，我們配合學生之知識及能力背景，依學生年級不同，讓高一學生先擔任實驗闖關的關主，學習基礎的科學過程技能與探究方法。高二再參加校內的實驗研習及競賽，這項比賽是讓學生先學習實驗方法原理，然後再進行比賽。等到高二升高三，這時學生的能力漸趨成熟，可以參加校外實驗競賽，如遠哲科學實驗競賽等，並在學生參與科學活動中，提供有輔助架構的學習歷程，如圖6所示。 圖6：本方案之學生科學實驗學習歷程 n  實踐 科學宅急便—實驗闖關活動 高一學生在下學期時，開始參加實驗闖關活動基礎培訓課程，課程中會先安排學生基本實驗技能之學習，透過實驗實作的練習，學生要學習分組合作，每組負責不同的實驗關卡，在一個半月的探究活動中，設計動手實驗的關卡。 從100年開始至103年，總共有4個班164位同學擔任過關主，4年來約有6020位中小學生參加竹山高中科學宅急便活動。每年學生所設計的關卡都不太一樣，以下為學生103年所設計的關卡： 1.        步步驚心：闖關學生要猜拳走過以紙杯所做的橋，體驗紙杯分散壓力的驚險狀況，如圖7所示。 圖7：步步驚心關卡 2.        我是神射手：在塑膠水管做成的槍管中噴入酒精，塞入乒乓球，點火後酒精燃燒會產生氣體，管子變熱使氣體壓力變大，將乒乓球射出，如圖8所示。 圖8：我是神射手關卡 3.        重砲連隊：打擊四面封住的紙箱，箱內空氣震動，擠壓形成空氣砲。 4.        電解繽紛樂：利用電解原理，在濾紙上噴上溶有酚酞的食鹽水，用通電的鉛筆筆心在濾紙上書寫，可以寫出紅色的字，如圖9所示。 圖9：電解繽紛樂關卡 5.        益智天秤宮：設計不同的平衡關卡，讓學生將紙牌疊高、用頭運水、用球拍運球。 6.        人力幫浦：用手輕壓住塑膠管口上下晃動，水面會因大氣壓力而上升。 7.        反黑箱：電解水所產生氫氣和氧氣，可做為氫燃料電池，讓LED燈發光。 8.        我要吃冰：以冰加鹽（重量比3:1）做冷劑，在零下20度的低溫，將養樂多冷卻成冰沙。 9.        幫你呼呼：當氣流快速流動時，氣體的壓力變小，吹氣進向下的小漏斗，漏斗中的乒乓球會掉不下來。 10.    嗶啵泡泡：將沙拉脫加甘油及洗髮乳等，學生可吹出很大的泡泡，其它同學則要用大紙杯接泡泡。 每年四、五月很多高三學生都已申請上大學，這些學生不是請假在家，就算來學校亦是無心上課，如何安排這些學生適切的學習活動讓校都相當頭疼，我們即召集已申請上大學的學生為志工，再設計科學實驗闖關活動至社區小學做科學服務。103年我們已為竹山鎮9所小學辦科學闖關活動，104年計劃服務全竹山所有13所小學，為竹山中小學送科學到學校，如圖10~12所示。 […]