打破「學霸獨尊」 宜蘭高中學生自己設計實驗,普通班也攻進科展|天下雜誌

打破「學霸獨尊」 宜蘭高中學生自己設計實驗,普通班也攻進科展

「今天要餵細菌吃東西!」宜蘭高中的自然科探究與實作,學生不看老師示範,自己設計實驗、找答案,甚至有人在校玩不過癮,回家還繼續。宜中如何燃起學生的實作魂?

108課綱-宜蘭高中-自然科-探究與實作-實驗-教育特刊 以往做實驗,被認為是資優生的專利,如今探究與實作,讓所有同學都有機會,自己玩實驗找解答。圖片來源:黃明堂攝
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說到實驗課,你想到什麼?

是拿著量杯,依照老師的指示,一個口令一個動作;又或者是參照教科書指示,力求做出和課本一樣的實驗結果?

如今,這樣照本宣科的教學模式已被解構。「今天要餵細菌吃東西!」宜蘭高中這一週自然科探究與實作的主題是「發酵實驗」,化學科老師許仁祥與生物科老師魏雋瑀輪番上陣,概要講解生物產生能量的原理及化學式後,便開始發放實驗材料。


自然科探究與實作課程

  • 指導老師/自然科教師(生物化學一組、地科物理一組)
  • 課程特色/擺脫按表操課形式,由學生主導實驗設計
  • 課程成效/提升學生「自己找答案」的能力、激發科學研究興趣
  • 教學心法/不干涉過多實驗過程,給予學生發想空間

重頭戲接下來才要開始,學生們領了試管及蒸餾水、葡萄糖、澱粉、蔗糖溶液等實驗器材,便自由分組,開始七嘴八舌,各組都得想出一套能分辨酵母菌在不同溶液中活性差異的實驗。課堂中,同學們不時向老師回報進度,整間教室十分熱鬧,最後每一組設計的實驗,酵母菌劑量與溶液比例都不相同。

同樣的實驗器材,只要能做出成果,可以有千百種實驗方式,這就是108年課綱「自然科探究與實作」的核心精神。

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強調學生才是做實驗的主體,老師只是輔助角色,當實驗器材一發下,實驗如何設計、實驗結果要怎麼驗證,主導權都在學生手中。

宜蘭高中是少數提前一年開跑「自然科探究與實作」的學校,傳統以理工為強項的宜中,選擇將自然科探究與實作放在高一,而非高二,原意是為銜接宜中固有的高二自然科深入課程,卻在學生的反饋中,發現意想不到的收穫。

實驗結果不必吻合課本

「可以自己玩實驗器材,感覺很爽!」回憶起實驗過程,宜蘭高中二年級學生古千鈺興高采烈地分享,會這麼開心是因為親手做實驗,看到實驗結果符合想像,很有成就感。

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更有同學將實驗融入生活中,高二的郭倢如分享,當初做酵母菌活性實驗時,覺得在學校做實驗做不過癮,「想帶回家做,沒有器材,就找家裡有的!」於是,郭倢如回家自己買了麵粉,觀察在不同的溫度、酵母菌劑量下,麵包發酵的差異,並用烤托盤仔細測量麵包膨脹的情形,實驗魂完全被激起。

探究與實作課到底有什麼魔力,與以往的實驗課有何差別?同學們異口同聲表示,國中的實驗課多半是老師一個口令、一個動作,就算實驗結果跟課本寫得不一樣,回教室後也得改成跟課本一樣的答案。甚至有老師不進實驗室,要同學直接背課本上的實驗結果。「那樣很不自由,」高二同學張芸榕表示,國中時學不到實驗會有誤差值,與真實結果未必相符。

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教學相長,宜中老師也有收穫。相較以往實驗課只有單一解答,探究與實作則是「有好幾條路可以走,不會只有一條,」化學老師林揚閔分析,學生的思考變得更廣。

除了激發學生的興趣,探究與實作也使宜中學生對儀器操作及實驗方式有了基本概念,程度自然提升。

魏雋瑀就發現,上過一個學期探究與實作後,同學有能力在期末發表時,針對別組同學的實驗過程提出疑問,這是課程開始時,學生做不到的。

照本宣科的時代過去了,課本不再是唯一真理,探究與實作,要培養的是學生獨立思考、找答案的能力。(黃明堂攝)

魏雋瑀舉例,在測量心跳脈搏的實作課堂中,結果並不符合實驗當初的假設,同學會仔細思考實驗失敗的原因,提出包括儀器不精確、測量姿勢不正確、數據不夠大等各種可能性,「這是我們很開心能看到的,」魏雋瑀更發現,這批學生升到高二後,在思考與設計實驗上,明顯比沒上過的同學表現更好。

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參加科展不再是學霸專屬

探究與實作的另一項成果,是讓更多人勇於動手做並有信心參加科展。

宜中一直相當注重科展,除了積極鼓勵學生參加校外比賽,每年還會舉辦嚴謹的校內科展評比,由全校師生共同選出最佳作品。許仁祥發現,今年校內科展作品從40件成長到50件,不但數量暴增,內容也更嚴謹。

更值得注意的是,數理資優班與科學實驗班以往是科展主力,今年科展增加的件數卻有不少來自普通班。

宜中生物老師黃國修分析,過去專題研究局限於數資班學生,普通班學生覺得與自己無關,因為有了探究與實作,讓不少普通班同學發現自己對做實驗很有興趣。

「國中實驗室都被成績很好的『科學學霸』佔據,」剛做完酵母菌實驗的高一學生岳竑頤回憶,他認為如今一般學生參與實驗的機會,的確變多了。

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關鍵在互動,別當依附型組員

面對探究與實作將納入大考範圍,學生該如何準備?

許仁祥表示,探究與實作題常常是「現學現賣」,學生得透過閱讀題目,自己去找答案,但大前提仍是先掌握基本學理。

魏雋瑀則直言,探究與實作是素養題,須從日常生活中養成,「不像以前背了就有答案,基本的學理與獨立思考的能力都要有。」關鍵是在實驗過程中,必須積極與同學、老師互動,而非當小組裡的「依附型」同學,才能踏實鍛鍊思辨能力。

師生關係正在解構,老師從權威指導者,變成輔助者,重點是要打開孩子的眼,讓他們提早知道,屬於自己的答案,得自己找。(責任編輯:王儷華)

 


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