國小自然與生活科技「教法」上的經驗分享_如何指導學生做「自己的」科展專題？

（2009年2月23日投稿）

（2009年4月刊登於私立元智大學科學教育中心中華民國科學志工團協會出刊的「科學報」科展搶先報專欄第12版～「樂在成為科教推手」）

        從踏入教育界的第一年起，自己便在學校的要求下承接校內科學展覽的指導任務，一晃眼已經19個年頭。和其他征戰多年的老前輩與青出於藍的年輕後輩相比，我指導科展的成就明顯不如他們，但在這不算短的19年中，讓我對「如何指導學生做科展」有了很大的轉變。

        很喜歡瀏覽歷屆得獎的科展作品，除了欣賞科學專題的新發現、讚嘆學生與老師的努力外，更佩服這些科展作品所呈現的巧思。然而在佩服之餘，令我疑惑的也是這些巧思—難道大多數的國小學生真的可以憑自己的認知發展現狀，設計出「足以讓教授都感動的創新發明或發現」？對我而言，許多科展作品的巧思和我所理解的Vygotsky近側發展區(zone of proximal development)理論有所落差，因此，如何指導學生做自己潛能可以發展到的科展專題，將是比讓學生得獎更重要的課題。

        以「與蟻共舞—舉尾蟻社會結構及蟻巢結構的研究」（中華民國第43屆中小學科學展覽會國中組生物科佳作）這件作品來說，三位作者原本就是我沙崙科研社第5屆的畢業社員。由於國小參與科學專題競賽的經驗，進入溪崑國中後，便主動找我指導國中階段的科展研究。由於那時她們才剛上國中，對於物理、化學、數學、地科方面的知識所學不多，所以我便建議他們嘗試尋找和生物科相關的內容來進行研究，至於研究的確切主題，則是交由學生自己去尋找。很高興她們能將科研社所學到的概念圖運用在尋找科展主題上，經由概念圖對歷屆生物科得獎作品、相關文獻的架構分析，學生選定有文獻參考依據的「舉尾蟻」作為她們國中階段科展的研究主題；研究的內容則是在每個星期一次、每次2小時的相互討論，排除歷屆科展中曾經做過的類似探究，將重點聚焦在「蟻巢結構」的分析上。

        「蟻巢結構」要如何分析呢？這連我自己也不會，學生當然更是茫然全無頭緒。於是我建議學生去找國中的生物老師問問看，是否有老師願意接著帶她們走下去。多虧溪崑國中 陳由中 老師的指導與開放的教學態度，讓這三位女同學能用自己的想法製作屬於她們自己的科展專題。雖然，全國賽的評審認為這件作品「蟻巢結構的分析方式有新意，但題材常見，應該有更特別的地方」，但我卻認為這件作品已經達到當時學生的潛能發展區域，再多指導下去，成人的鑿痕就會逐漸讓作品喪失學生當時探索的真實性，這不是我們所期盼的教育目的。或許我們當時的作法正確，這三位作者目前都在大學從事生物、醫學相關科系的學習歷程，對於科學探索的慾望也從來沒有減低。

     
        在國小的科展作品上，有相當大部分的研究內容來自於「科學玩具」或是「科學遊戲」的加深或加廣。以「ㄆㄚ了就跑，我的捕鼠器動力車」（台北縣93學年度中小學科學展覽會國小組物理科優等）這件作品來說，題目源自於沙崙科研社第2屆畢業學姐在中山女高上生活科技課程時所遭遇的困境。因為該校老師要她們以一個捕鼠夾做動力，製作一台可以跑得很遠的車子。當學弟妹聽到我轉述畢業的學姐向他們求助時，立即就有學生願意自組隊伍研究。雖然這個科展研究主題的獲得來自於老師，但學生想要挑戰它的強烈動機，會讓這個主題變成學生自己的科展主題。

     
        針對捕鼠器動力車，學生基於替學姐解圍的立足點而言，其目的只有一個：「設法讓捕鼠夾的彈簧回復力轉換成車子的前進動力，然後在消耗最少的情況下讓這個動力發揮最大效益」。為了解決這個問題，學生仍然是透過概念圖的分析，逐步的從「拆解捕鼠夾瞭解運作機制」開始，製作動力車原型，然後透過力的傳遞與轉換的教學課程，讓學生嘗試將捕鼠夾的彈簧裝置在原型動力車上，進行一連串的變因探究。在整個科展探究的過程中，真正我介入的部分只有在「槓桿原理」、「力矩」等簡單物理概念的說明上，但學生最後的確成功製作出「捕鼠夾夾一次就可以跑60幾公尺的動力車」。雖然，縣賽的評審認為這件作品「僅在變因控制的地方做著墨，沒有更多物理性的探究」，但我卻認為這件作品也已經達到當時這群學生的潛能發展區域，所以學生和我對於無法進入全國賽雖然覺得有點失望，但卻不影響這群孩子未來繼續探索科學的心意。

        

     
        去年才剛為全台北縣對科展有興趣的老師舉辦過「科教推手」的研習，當我力邀全國科展連續15年 第一名的柯文賢老師為北縣的教育夥伴進行經驗的傳承時，我發現老師那種渴望獲獎的神情，就如同剛開始指導科展時的我一樣，那麼熱切與冀望。或許，要有一陣 子，我們才能從得獎的光環中慢慢沈澱，思索科學教育最重要的問題—發展學生的潛能，一個屬於他認知程度上的潛能發展區域，亟待我們共同努力。