國小自然與生活科技「教法」上的經驗分享_如何處理學生的實驗失誤_以「邀請學生驗證聲音大小和物體振動強弱的關係為例」

        「真實的課堂教學」和「教學觀摩秀」是不一樣的。前者必須隨時因應學生的學習反應調整教學，所以並不會每一節課都精彩萬分。而後者只要按照創意十足的教案演出即可，不太需要注意到學習者的回饋，因此總是進退合宜令人讚嘆不已。幾年前新北市教育局邀請大陸特級教師在新北市三和國中進行幾天的教學觀摩，在那裡我的確看到了什麼是大陸特級教師精彩的教學，直到現在我都還時常瀏覽當時的教學影片～但，這是真實的課堂教學嗎？

        一般自然科學教師的備課有底下幾種類型。第一種是新手教師，大部分都是先翻閱教科書、指引，以求熟悉課程教學內容，若有時間則準備實驗器材、教具，但常忘記自己先實驗看看；第二種是有經驗的教學者，在備課時會自己先做過一遍實驗，除了確認課本上的食譜式實驗足以「驗證」學習目標外，更重要的是「確認實驗會成功」；第三種是有經驗的資深教師，會檢核教科書的知識內容並重新整理成更完整的知識體系，實驗因為以前做過所以就不必先做了；第四種是以探究教學為信念的資深教師，主要是尋找課本實驗上沒有的細微變化、改變各類變因，從知識、實驗技巧、實驗方法與創造、設計等向度發展可以伸展跳躍的教學主題……但不論是上面的哪種教師，他們都是優秀的老師，因為他們努力的備課，為學生的學習做準備。

        既然都備課了，實驗就不會失敗嗎？不一定，但失敗的機率應該會低些。那為什麼老師和學生會希望實驗要成功呢？因為教學者和學習者都希望「驗證」教科書上的理論。當我們把做實驗的教學目標每一次都限制在食譜式的「驗證理論」時，實驗課對學習者而言就不會是有趣的課堂。

        科學探究的類型可以區分為四個層級：食譜式探究、結構式探究、半結構式探究以及開放式探究，各自可以訓練學生不同的科學素養。下表是我整理各方文獻後所作的表格，層級零的食譜式探究因為題目、實驗設計、數據資料甚至結論都為已知的情況，所以實驗的成功很重要，但實驗不成功也可以回到探索階段，讓學生尋找不成功的原因並加以改正，這也會是很棒的教學亮點。

層級（鷹架給予程度）	探索		解釋	交流	評價	探究類型
	定義和確認問題（形成問題與假說）	設計與實施調查（設計研究方法步驟、產生數據）	分析資料或證據；使用模組與解釋（詮釋數據、建立論證）	溝通發現（說服、辯護）	檢核、回顧與評估
	形成科學議題		解釋科學現象		科學舉證
層級零	給與	給與	給與	開放	開放	食譜探究
層級一	給與	給與	開放	開放	開放	結構探究
層級二	給與	開放	開放	開放	開放	引導探究
層級三	開放	開放	開放	開放	開放	開放探究

        從層級一的結構式探究開始，教學者給予學生的已知資料越來越少，學生開始面臨一個不確定的探究現況，實驗的不成功便會成為常態，因此如何在真實的課堂教學中處理學生的實驗失誤是重要的！影片中的學生剛學會「假設-驗證」，這是他們利用「聲音」這個單元第二次練習「假設-驗證」。我給予的任務是：

1、請找出「聲音大小和物體振動強弱的關係」。

2、使命條件：
（1）說出假設，寫出驗證的方法步驟。
（2）用教室現場的物體操作。
（3）要讓大家「看到、聽到或感覺到聲音大小和物體振動強弱的變化」。

（4）要發表。

在影片中可以發現幾個值得分享的訊息，第一，學生的發表仍需要引導。因為我總會要求「發表者不可以都是同一個人」，但有幾組未遵守這項約定，這是我在後續的發表教學中應該繼續要求的地方。第二，有兩組的驗證實驗並不正確。面對學生的實驗失誤，我採取了不一樣的教學策略。

        第二組利用筆記本的紙張發出大小聲，打算利用擦布塊看到振動的強弱。學生實驗設計上的錯誤在於「將次數少的拍動、跳動誤以為是振動」、「紙張發出聲音時的振動幅度很小，擦布塊不是良好的觀察標的」，發表歷程中雖然我與他組同學給予了不同的鷹架，但學生顯然無法在當下立即修正他們的實驗設計，所以我選擇讓第二組「利用課餘時間討論修正」的方式處理他們的實驗失誤，他們可以修正原來的實驗設計，也可以選擇更改實驗設計。底下是第二組更改後的實驗設計與驗證結果，他們找回了成功的經驗與重要發現～「東西越重放在鈸上就不怎麼跳起來，但越輕的東西放在鈸上跳得越明顯」，這表示學生已經理解擦布塊不是好的觀察標的。

        第七組利用敲打木琴發出大小聲，打算用一攤水看到振動的強弱。學生實驗設計上的錯誤在於「將拍動、晃動誤以為是振動」、「忽視那一攤水會黏滯在木琴表面所產生的效應」，但這一組的主要靈魂人物-泳翔〈雖然他不是組長〉很快速的反應，除了接受同學的意見鷹架外，也改變振動的觀察標的，讓最初的實驗失誤轉為成功。為什麼我選擇讓第七組「直接挑戰失誤」而不是「利用課餘時間討論修正」呢？當然是因為第七組學生有機會可以在同學面前逆轉勝。當影片結束時，第七組泳翔的歡呼，相信可以帶給該組及班上所有同學正向的學習。