思源科學創意大賽： 嘉義女中讓學生自我實現（上） 江淞承1, *、詹宜婷1, 2 1國立嘉義女子高級中學 2國立台灣大學藥學系 *cancer_wu@yahoo.com.tw n  教學反思 筆者（江淞承）於2003年任教於台北滬江高中時即已與此競賽有了第一次接觸，當時便感覺這是一項相當值得高中學生參加的競賽，可惜因個人生涯規劃，僅任教一年即離開台北，故僅指導學生完成初賽，未能完成後續的複賽及決賽。而在後續的年度中，除2010年因積極參加教師甄試而未指導學生參賽外，至今每年皆指導學生參賽。 眾所皆知，台灣的教育在升學主義掛帥，考試領導教學及多年來教改的影響之下，在學科知識的學習上，學生在知識的背頌能力受重視的程度遠高於知識的應用能力，紙筆測驗的能力受重視的程度亦遠高於操作的能力；在生涯規劃的選擇上，因受社會及長輩的價值觀趨使，學生對未來志願的選擇偏向保守或由家長決定的居多，極為少數取決於學生自我意志或肯接受挑戰。中學階段正值學生學習能力及活力極強的時期，這樣的教育生態，活生生地將多數學生的學習意願、好奇心及天馬行空幻想的能力消磨殆盡，而此影響即遠且深，台灣學生缺乏想像力、創造力及企圖心的報導及分析結果在國內外各大媒體及雜誌上時有所聞。筆者身處台灣科學教育的第一線，對此現象當然感到極為憂心，然個人的能力所及，無法左右大環境的改變，只能盼望所任教的學生在筆者的鼓勵下，能在課業之餘多多接觸課外的活動，因此各項科學、創意相關競賽皆成為筆者經常鼓勵學生參加的項目，其中又以「思源科學創意大賽」筆者著墨最深。 n  參與和成長 參加「思源科學創意大賽」，對台灣的學生而言，其實是極大的挑戰，因台灣的中學生普遍缺乏操作及想像能力，而此競賽又僅給予學生極少限制（僅限制場地、關卡數量、科目及主題1），其他所有要呈現的東西參賽學生皆須從零開始，無中生有，再從有到好，再到最佳化，這一連串的過程，對於有完成複賽的團隊而言，大約需費時三個月，若是能晉級全國決賽，則須經歷約四個月的歷程，相較於一般的課堂，這是一個截然不同的學習過程，但以筆者的觀察，這同時也是一個可以讓學生心智急速成長且難忘的過程，2012年本校參賽隊伍「i can」設計的兩個關卡，如圖1所示。   圖1：2012年本校參賽隊伍「i can」設計的兩個關卡 以下筆者就以多年的指導經驗，敘述指導過的團隊在參賽後的成長及改變。 一、  科學認知方面 首先，在科學認知上，參賽同學可清楚體驗「理想與實際的差距」。學生已習慣將平時在教科書中所習得的知識視為理所當然，尤其是物理或化學的一些覺見的原理或定律，卻不知其實大多時理想的狀態，要真的在實際操作上獲得成果或看到現象，例如：焰色、氧化還原、震盪反應或是角動量守恆、共振現象等，其實是有難度的，更遑論要在「思源科學創意大賽」中，由「骨牌」推動關卡，使其「自動」完成現象之演示，更是難上加難。而筆者經長期觀察，參賽過的同學在之後的學習及事務的處上，較能懂得質疑、較能以務實的態度面對，不會只一味地相信書本中的東西。 二、  技術層面方面 其次，在技術層面上，學生可獲得教科書以外的額外技能。因作品設計、操作及運送上的考量，筆者在指導時常會加入電工及木工的元素，因此參賽的學生可以在作品製作的過程中，學習到一些電路設計、焊接及簡單的電路控制的觀念，以及基礎的木作能力。此外，基於運送前後作品的穩定度考量，筆者常建議及指導學生將作品「模組化」，即相關的、不適宜經常拆裝的結構要求他們直接固定成一座一座的，直接搬運，如此可以兼顧作品的強度、穩定性及整體性，因此筆者指導的團隊作品皆顯得較為「龐大」，但也較為堅固。偶爾會有友人建議筆者作品可以縮小，如此可以節省成本，也較為輕鬆，筆者卻認為，應當給予學生「完整性」的教育，筆者指導此競賽並非只希望學生將作品「完成」，而是由設計、製作、運送到呈現都要完整規劃及考量，對學生而言，將來出社會後，要成為出色的人才，「整體考量」的能力是必需要具備的，現在各大企業要有更強的競爭力，能夠提供「一次解決」方案的能力是必需具備的，因此筆者希望藉此機會讓學生感受這種經驗。 三、  技術層面方面 再者，在人際關係上，參賽同學可以深刻體認何謂「團隊」及「人性」。不同於學生平時單打獨鬥的學習習慣，筆者所指導的團隊成員，基本上都採自由組隊方式，成員及領導者不同，團隊的特性也會不同，人與人之間的互動、摩擦及競合關係也會有所不同，唯一相同的是，因為要完成作品的工作量太大，絕不是一個人可以完成的，因此勢必要能互相合作才能完成，過程中各成員及隊長間難免會有工作量分配、各成員付出呈度不同或對作品意見不合或有成員無法配合等等的情形，當然也難免有摩擦甚而翻臉的情形，考驗著各團隊處理人際關係的智慧，而能否展現出團隊合作的精神，則決定了該團體在競賽時的表現。依筆者長期觀察，在學業表現上突出的同學，在團隊合作及作品製作成效上，並不見得有相對突出的效果，但絕大部份同學在參賽後，皆能表現出較能顧全大局、為別人著想的態度，也較能用更全方位的角度評斷他人，不會再只以考試成績作為依據。 四、  問題解決方面 另外，在遇到問題時的處理態度上，參賽同學會變得更積極、更務實。台灣的中學生有很多只被家長要求「把書讀好」，其他的事都不用做，久而久之，變得對問題沒有思考及處理的能力，筆者在每年指導競賽的過程中，一開始最常被學生問的問題是「這個問題要怎麼辦？」或是「這個東西要怎麼做？」，甚至是「我現在可以做什麼？」，無異於平時的學習習慣，只想要老師直接給一個明確的答案，筆者便經常回以「那你認為呢？」或「那你有什麼想法？」來回應，不會直接給予答案，迫使其自行思考，養成先有想法再問他人意見的習慣，不要一味地只是希望別人幫他解決問題，即便是很簡單的問題，筆者也都會儘量忍住不給予解答（雖然有時候還是會不小心就直接給了我的想法），目的就是要學生養成自己尋求問題解決之道的習慣。通常剛開始時學生會非常不習慣，總覺得沒有得到想要的「答案」，甚至有的同學會覺得筆者「都不幫忙」，而對筆者頗有怨言，但經過長期觀察，大部份的學生經過這一過程後，都變得較為能夠達到「先行思考」再尋問，甚至是先行嘗試進而自行解決問題，當學生達到此一境界時，甚至會出現筆者都未曾想到的妙法，此時筆者便會感到相當欣慰並以欣賞的態度看待學生的成長及表現。 五、  人生方向和讀書態度方面 最後，在人生方向和讀書態度上，參賽同學可以變得更有方向及企圖心。台灣的學生對自己的未來，有很高的比例是沒有想法、沒有願景的，原因可能是來自於對自己的不了解，或是社會的價值觀所趨，也可能是長輩的影響，筆者對許多學生問起將來的發展方向時，常常未能獲得可能的方向，或是其方向可能是要由家長來決定，學生沒有自己的想法，而參加過「思源科學創意大賽」的同學，或者因為經過參賽過程的洗禮，對自己更加了解，又或者因為經歷了一次真的比讀書還累的過程，了解到完成一件事的困難，也可能因為這樣一個歷程，讓同學發現自己喜歡的東西，筆者發現這些同學對自己的未來變得較有想法，也較有企圖心。筆者常遇到高一家長詢問筆者，參加此競賽會不會影響到課業，在短期內的影響不可能沒有，而且通常表現會下降，必竟學生花了許多額外的時間在課外的事務上，但若將時間拉長，可以發現參賽同學在競賽完後，因為有了較明確的方向，其唸書的態度會變得較不同，試想現今有多少學生唸書只是「為了家長而唸」，如此的學習是痛苦而沒有效率的，反之，如果學生有了自己努力的目標，其心態將大為改變，學習效率也將為之提昇，依筆者長期觀察，大部份參賽學生短期學業表現會稍降，而長期學業的表現則不受影響甚至會上升。   〔續〈嘉義女中讓學生自我實現（中）〉〕  

思源科學創意大賽： 嘉義女中讓學生自我實現（中） 江淞承1, *、詹宜婷1, 2 1國立嘉義女子高級中學 2國立台灣大學藥學系 *cancer_wu@yahoo.com.tw 〔承〈嘉義女中讓學生自我實現（上）〉〕 n  2014年關卡說明 2014年參加「思源科學創意大賽Plus」作品有四個關卡：第一關卡：霧中迷境（化學），第二關卡：黑潮來襲（物理），第三關卡：火力全開（化學），第四關卡：光中耀賭（物理），如圖2，關卡設計總圖如圖3所示： 圖2：四個關卡名稱 圖3：四關關卡設計總圖 A.      主題說明 今年的題目是「Surprise」，於是我們想到了「賭場」。從小到大對於賭場的認識僅限於影集或電影，光彩奪目的賭場神祕且迷幻，充滿了各種驚喜。以下是四個關卡的描述： 第一關：霧中迷境（化學） 走入賭場，彷彿走進一個遍佈濃霧的世界，當命運的齒輪開始轉動，幸與不幸就在一個選擇間，有可能轉瞬間你的人生就此陷入黑白，猶如齒輪兩側的溶液由七彩轉為無色。吧台上的雞尾酒，原本只是幾杯普通的酒，經由調酒師依照不同的比例組合，調和出不同的色彩，猶如齒輪上方的溶液由無色轉為七彩。色彩華麗的賭場，就彷彿最上方的溶液能夠將原有的色彩點綴得更加美麗。 第二關：黑潮來襲（物理） 液態磁鐵就好像賭場中美麗的水池，隨著音樂展現出美麗的變化，時而上升，時而下降，液態磁鐵沿著螺紋盤旋而上，有如花開花落一般，隨著液態磁鐵的變化，心情也隨之起伏，液態磁鐵代表的不僅僅是賭場中，變化多端的水舞，更充分表達了人們來到賭場時，澎湃激昂、忐忑不安的心境。 第三關：火力全開（化學） 緊接是賭場內的SHOW TIME! 筆芯燈首先出場，細細一條鉛筆芯卻能發出強熾的光輝，令人意想不到。筆芯的高溫點燃火焰，七種不同的焰色透著冰塊的折射閃爍著，原本各自獨立的火焰光芒融合在一起，彩色冰塊，炫爛奪目。冰跟火，看似衝突的兩個元素，卻互相輝映，更顯驚喜。接著中央乾冰包覆的鎂帶燃起，同一時間，外圍的摩天輪啟動旋轉，上方焰色瓶也隨之轉動，外圈7種焰色，內圈絢爛的鎂燈，加上乾冰昇華產生的霧氣，看起來既神秘又令人目不轉睛。 第四關：光中耀賭（物理） 氣球落到木板上時，發出「碰碰碰！」的聲響，賭徒們的心也隨之狂跳著，象徵著賭局進行時七上八下的心情。光纖巴克球內的層流裝置，從原本單調的三點顏料，旋轉後逐漸混濁，反向旋轉後，又回到原點，猶如賭徒在賭場內的遭遇起起落落，似夢境般精采。而光纖做的巴克球，對應著賭場中五光十色的環境，絢麗的光芒不斷反射，呈現一股虛幻又艷麗的氣氛。我們藉由種種的科學原理描繪出腦海中想像的賭場樣子，賭場對我們來說是一個未知的世界，就像我們自己的未來也是一個未知世界，一路上也許跌跌撞撞、困難重重，但同時也充滿了驚奇，參加思源對我們來說也是一個全新的體驗。 B.       化學關卡說明 第一關卡：霧中迷境（化學）（見圖3） 圖3：「霧中迷境」關卡圖示 1.    A~G玻璃瓶環繞於一圓柱體，瓶內原有各式指示劑和0.1M HCl，皆呈現無色。 2.    當黃色骨牌倒下，壓到微動開關1，帶動垂直於地面的傘形齒輪及兩側的轉軸，使與之相嵌的水平齒輪順時針轉動，而上方的注射器將依次加入0.2 M NaOH。當A~G內的溶液從酸性變為鹼性時，分別呈現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。這一部分的化學反應為HCl與NaOH酸鹼中和，其化學反應如式[1]所示： NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)    [1] 3.    在傘形齒輪轉動的同時，內圈的H~N亦環繞於一圓柱並跟著齒輪轉動，內圈的玻璃瓶及兩側O~T的玻璃瓶內亦有各式指示劑及0.1 M NaOH。當內圈玻璃瓶轉到固定於後方的傾斜檯子時，玻璃瓶上盛裝乾冰的盆子會延著斜坡上升而將乾冰倒入玻璃瓶內，反應而冒出霧氣。隨著時間的流逝，因CO2溶於水中使瓶內的溶液逐漸轉為酸性，故H~N玻璃瓶內的顏色會逐漸變化，最後亦分別呈現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，而兩側玻璃瓶會從七彩轉為無色。這一部分的化學反應為CO2與NaOH酸鹼中和，其反應如式[2]所示： CO2(g) + 2NaOH(aq) → Na2CO3(aq) […]

思源科學創意大賽： 嘉義女中讓學生自我實現（下） 江淞承1, *、詹宜婷1, 2 1國立嘉義女子高級中學 2國立台灣大學藥學系 *cancer_wu@yahoo.com.tw 〔續〈嘉義女中讓學生自我實現（中）〉〕 n  參賽學生心得̶—科學不只是學科 以前的我（第二作者），喜歡暢遊在知識大海，喜歡閱讀很多很多書、吸收很多很多知識，當我把觀念想通或者是串聯起來的時候，那種快感是暢快淋漓的，書本上的理論是許多前輩的智慧結晶，是多年驗證後的成果，就目前的技術層面而言幾乎是正確的，可「盡信書，不如無書」，若一個人失去了思辨、質疑的能力，又怎麼能真正看見前被學者們不曾看見的弊端呢？我們從書本上習得的是「知識」，能將知識加以運用在生活上的卻是「智慧」，而「思源科學創意大賽」就提供了這樣的平台，讓身為學生的我們懂得質疑、應用並且驗證，懂得如何獲得真正的「智慧」。 一、  心態大幅轉變 第一次參與「思源科學創意大賽」是在我高二升高三那年，當初的想法只是很純粹的想要讓備審資料豐富一點，甚至很沒辦法接受這個比賽所占用的時間，要拼學測的我，幾乎每天都會待在補習班自修或者上課，假日也不例外，對我們而言高二升高三的暑假正是最好的「大躍進」時機，更應該好好把握時間念書，好讓局勢翻轉成為申請入學的黑馬，以致於當時的我會覺得比賽很麻煩，可是這是自己選擇的，想擺脫又擺脫不掉，我們同組的除了兩個學妹之外（一個之後退賽）其餘的都是我的同學，大家也都忙著唸書，或許跟我抱有一樣的想法吧，我們不確定這樣到底值不值得，又我們能否真正獲得我們想要的成績。 然而，這樣的心態一直到複賽開始有了轉變，因為我們真的把關卡做出來了，在比賽現場我們能深刻體會到有一群跟我們一樣crazy的人在努力，甚至於大家的想法都比我們還要有創意，或許是這樣的衝擊讓我的心態大幅轉變，我開始重視並且希望自己真的能好好拼出個理想的成績，也逐漸與身旁的夥伴產生密不可分的革命情感，我永遠也忘不掉，那個決賽前一天大家一起看日出的通宵夜晚、那些大家邊罵髒話邊用線鋸機的時光，以及最後在公布名次時滑過大家臉龐的眼淚。 於是，我報名了第二次的「思源科學創意大賽」。 二、  自我實現 第二次參與比賽是在申請上學校後，雖然那個時候已經有學校念的大家都在玩，都在享受所謂的人生，也覺得我很傻，幹嘛花時間在同一件事情上呢？原因其實很簡單：因為我想心無旁鶩地挑戰金牌！現在想想真覺得有點獅子大開口，但不知道為甚麼我就覺得可以試試看，因為這次時間比較充裕，有很多化學反應的部分老師都放手讓我做，購買藥品一點也不手軟，就讓我一直try and error，然後試著自己歸納出一個完美的劑量配方，讓我真正擁有一個純然發揮的空間，親自體驗「設計實驗，驗證理論」的過程。 雖然有比較多時間準備關卡，但最後還是不免俗地通宵，這次通宵我印象十分深刻，因為大家開始胡言亂語的模樣真的好有趣，而且講的都是一些跟我們的關卡有關的字眼，與大家朝夕相處的過程中，逐漸會產生濃厚的革命情感，就好像心理學提到的內團體效應吧。我們會越來越認同自己，越來越有自信，和大家在一起的時候，我存在的價值與意義是能強烈感受到的。即便最後我們不是金牌，也因而掉了許多眼淚，但不可否認的是，這樣的努力已經昇華，我們的成長也不容否定。「思源科學創意大賽」對我而言不只是比賽，更是自我實現。 三、  喜愛設計和實作實驗 參與這兩次比賽著實獲得了許多成長與感動，分以下部分探討。首先，我從來不曾想過有一天我能夠自己「設計實驗」，並且深刻地愛上它，其實在參加思源競賽以前，高中少數的實驗課對我來說是無聊透頂的，就好像按表操課，步驟怎麼寫、老師怎麼講就怎麼做，越快完成就有越多自己的時間可以好好念書，絲毫不會去思考一個最基本的問題：為甚麼？可是相反的，在參賽後，不管遇到甚麼問題我們都需要先自己想過可能原因才可以跟江淞承老師討論，卻也因為這樣的教育方式，讓我們自主性思考、不扼殺我們的創意，這也是我十分感謝老師的部分，待後面詳細描述。 此外，參賽過程中學到的所有實作經驗也成了我上了大學後做實驗比別人「還要厲害」的基礎，其實很多高中生懂得只是課本上的長篇大論，實作經驗是極其匱乏的，這也是我們與高職生無法相比的部分，可是透過參加思源競賽，我有了接觸這方面的機會，很明顯的，進了大學後，多數學生做實驗的技巧都不是很理想，大家怕東怕西，連秤取藥品都會顫抖，好像藥品會把大家吃掉一樣，這可能是因為台大是所著重學術研究的大學，而考進來的人幾乎清一色都是高中生，大家在高中也多半很努力讀書而缺少了實作經驗；可是有了這些經驗的我卻不會如此，反而能十分迅速地完成實驗，並且和大助探討「為甚麼」。很幸運地，我的有機化學實驗大助十分聰穎，思辨力也很好，更喜歡我們「不」按表操課、發現更多他不曾想過的問題，真的跟江淞承老師很像！也因為這樣的機緣，我十分熱愛有機化學實驗，更在課程結束後和大助成了好朋友。 四、  崇尚翻轉教室 再者，在江淞承老師身旁學習，我深刻體會到何謂「教育」，教育不該是單方面的消費行為，不是因為我們有付學費所以應該得到坐在講堂聽課的待遇，比起單方面的傳授知識，我更崇尚翻轉教室的教育方式，不管遇到甚麼問題，課本上的也好、實驗上的也好、生命中的也好，所有問題江淞承老師都不會第一時間給予我建議與解答，他會先問「你覺得呢？」每次跟江淞承老師對談，我都會被刺激自主思考，自己有了初步的想法後再提出來跟老師討論，此時老師便會指出我沒有思考到的層面，如此激盪下許多問題都迎刃而解，討論出結果後，江老師還會以半調侃、激將法的方式鼓勵我、肯定我，讓我更有動力走下去；我覺得這樣的教育方式是理想而且必須的。學校教育就是踏入社會的前置作業，學生要學的不僅僅只是書本上寫的智慧結晶，我們更應該學習一些抽象性的技巧，如問題分析及處理方式、資源尋找方式、克服困難的心態調整方式等，這些都不可或缺，才能使學生全面性發展。 江淞承老師亦賞罰分明，做對就會讚美，不過做錯就會明講不拐彎抹角、不刻意包裝言詞。雖然有時候殺傷力挺大的，但卻能很直接了當的讓我了解哪邊可以改善。最重要的是，江老師絕對不會否定我之前所犯過的錯誤，我踏出的每一步足跡他都是給予肯定的，也因此讓我明白現在的我便是從過去的這些錯誤中成就而來，如果我們不鼓起勇氣面對這些失敗，那我們就找不到真正的成功，因為失敗與成功本來就是一體兩面。沒有「思源科學創意大賽」，我就不會有機會在江淞承老師身邊學習，而我，就不會是現在的我，仍舊會是那個時常躊躇不定、瞻前顧後的阿詹，永遠不會給予自己肯定，在一次次的否定中逐漸變得渺小，可能連現在在哪裡都不知道。 五、  科學不只是學科 「思源科學創意大賽」是我人生的一個重大轉捩點，因為它「從無到有」提供了一個廣大的空間讓我們做無限發想，讓我們真正放下書本，暢快淋漓地天馬行空一番，讓我們知道科學不只是學科，它可以很具體，可以全然融入我們的生活，更可以成為我們的朋友。 沒有「思源科學創意大賽」，我，就不會是現在這麼有自信的我。 n  結語 常有人問筆者（通訊作者），為何能如些長期投入這項活動的指導，筆者常想，在自己的職業生涯中，除了將固定的那幾本書中的內容教給學生之外，還能帶給他們什麼？以及我得到了什麼？因些在課業之外，我選擇了科學相關競賽的指導工作，而事實上，除了每年的參賽同學都印象深刻、收穫豐富之外，我個人在每年的競賽之後，也頗有成長，整個活動讓筆者頗有「教學相長」的感覺。 首先是科學知識方面，每年在引導學生構思關卡時，當然是先讓他們參閱往年的競賽手冊，了解歷年大家的作品內容，而後再構思今年想要做的東西。為了儘量不要重覆過去的內容，便需集思廣或搜尋更多的素材，而在每年作品製作的過程中，也都會遇到各式各樣不同的困難，在解決困難的過程中，使筆者對各項實驗的結果、影響因素及效果最佳化的方法皆有新的認知。 而在態度方面，筆者在前幾年不可諱言地，非常重視競賽成果，得失心極重，常患得患失，一切的指導理念皆以得大獎為最高指導原則，但到了最近幾年，隨著智慧的增長，心態上已大為提昇，變得較重視學生的思考過程及心智成長，每年在看台上看著自己學生的參賽過程及作品運作時，都有一種「超越金牌的感動」。最終要感謝「思源科學教育基金會」，以及背後的工作人員，為這項競賽默默付出了十餘年，讓許多高中職師生能有讓人生精彩化的機會，也感謝交大思源基金會，能接手繼續承辦，讓這個優質的活動能夠延續，也期待將來有更多精彩的作品出現。 n  附記 作者江淞承，在學生國中時立志擔任數理科中學教師，高雄師大物理系畢業後，曾任教於台北滬江高中、台中大明中學及明道中學，現為嘉義女中物理科專任教師。以下是指導學生參加「思源科學創意大賽」的獲獎記錄。 年度 獎項 任教學校 2004 銀牌獎、最佳創意關卡－物理 台中私立 大明中學 2005 金牌獎、最佳創意關卡－化學、最佳表演解說 2006 銀牌獎、優等獎 2007 […]