2011年9月9日

科學方法到生命起源

今年在上科學方法的時候,我開始有個想法,不希望只讓科學方法在學期初曇花一現。其實課本裡的科學知識,都是科學家用科學方法得到的結論,我想在課程中應該也讓學生明白這一點。除此之外,也讓學生了解日常生活中也會用到科學方法,這就和能力指標的 7-4-0-3 「運用科學方法去解決日常生活的問題」一樣。

日常生活裡的科學方法-座號怎麼排

開學第一堂課,我都會帶著相機拍下學生的個人照,做紀念也做紀錄。拍照的時候,我請學生在黑板上先寫上姓名,然後站在姓名旁邊拍照。拍著拍著,突然就想到了一個探究的例子:「座號是怎麼排的?」

我們學校的座號排法是這樣的,男生排前面,女生排後面,然後再依照姓氏排順序,安排座號的過程包括了分類和排序。這件我老早就知道的事情,其實學生根本不知道為什麼會這樣排。

所以我就這樣安排了這個課程,情境是這樣子的,我說我剛剛在拍同學照片的時候,發現了一些事情,觀察到一些現象:
  • 我依照座號叫上台拍照,先上台的都是男生,女生是後上台的。
  • 有幾位座號相連的同學,姓也都相同。

我問同學,除了我觀察到這些的現象以外,同學還看到了什麼現象。接著我就把這些現象寫在黑板上。然後是問題:「到底這些座號怎麼排的」。

接著我開始問學生,「你們覺得這怎麼排的?」其實我本來預測學生早就知道座號編排的原則,不過訪問完學生,才知道他們對這原則沒什麼概念。

學生們提出了許多可能的答案,這些答案包括
  • 用入學時間排的
  • 用姓氏排的
  • 用年紀排的
  • 電腦亂數排的


從一開始寫出觀察到的現象,到問座號是怎麼排的,一直到提出可能的答案。其實這個過程就是探究的過程,包括「觀察」、「提出問題」、「提出假設」。

接著我就根據學生提出的假設來做驗證,就先拿年紀來說吧,我就隨機取了幾個同學,看看座號的順序和年紀是否有相關,結果發現似乎找不到規則。一個個刪除掉可能的答案之後,發現用姓氏來排的似乎有點規則。

有了姓氏和座號有相關的規則之後,我們就拿這個當證據,證明用姓氏去排的是對的,因此在心中就有個結論,喔,那就是「座號是用姓氏去排的」

我帶著學生把整個過程走過一次之後,接著我才在黑板上根據剛剛寫的那些句子,一一標示上「觀察」、「提出問題」、「提出假設」、「證據」、「結論」等詞語,再用箭頭標示出順序。

日常生活裡的科學方法-誰在門外
除此之外,我還用過以下幾個例子

你放學回家之後,正在打電腦,突然門鈴響了,於是你心想:「是誰在按門鈴?」,可是你不會疑惑,你還會猜大概是誰,根據你過去的經驗,這個時候回家的可能是爸爸。當你開了門之後,看見居然是媽媽,所以你心裡想「原來開門的是媽媽」。這樣的心路歷程,其實就包含了科學方法的過程。


這個過程是這樣的:
觀察:聽見門鈴聲
問題:是誰在按門鈴
假設:是爸爸在按門鈴
驗證:開門看看
結果:看見媽媽
結論:是媽媽在按門鈴

爸爸媽媽回來之後開始做菜,你看見他們炒菜都會加鹽,你心想「如果不加鹽會怎樣?可能加鹽會比較好吃吧?」,於是你就想來做個實驗,請爸爸用炒鍋炒高麗菜不加鹽,媽媽用平底鍋炒花椰菜加鹽。你吃了之後發現「嗯,花椰菜比較好吃」,所以你就有個結論是,炒菜加鹽會比較好吃。

這樣的例子,除了讓學生去找出科學方法的推論過程外,還要讓學生找這樣的實驗有沒有問題?如果要重新作一次驗證,應該怎麼做?

學生回答完之後,在學習單上面寫出來,日常生活中還會有哪些過程用到科學方法。
學生作業-日常生活的探究


發展高層次的思考能力-批判性思考與論證
懂科學方法之後,進入1-1 地球的起源之後,我用「生命的起源」這個概念,繼續講科學方法以及讓學生進行論證。

我希望學生不是只有學知識而已,還希望他們能夠發展高層次的思考能力,所以針對課本裡的知識,我會再提出更多的問題,雖然有些問題不一定能找到答案。

生命起源
關於生命起源,課文是這樣的:
地球形成至今,孕育許多的生命,但最早的生命是如何誕生的呢?有些科學家認為大氣中的各種成分在閃電及高溫作用下產生許多新物質,其中部分物質混入水中,經過不斷的結合、改變,進而形成原始的生命。

從這段課文中,找找看「問題」「假設」「驗證」「結果」「結論」在哪裡?

找一找會發現,課本裡不會把每件事情都交代清楚,這段交代的只有問題和結論。
  • 問題:最早生命如何誕生?
  • 假設:沒找到
  • 驗證:沒找到
  • 結果:沒找到
  • 結論:大氣中的各種成分....形成原始的生命


批判性問題:
  1. 你認為他們的假設是什麼?
  2. 有些科學家下了這個結論,他們的證據是什麼?
  3. 為什麼是「有些」科學家認為?其他的科學家可能怎麼想?
  4. 你認為生命怎麼誕生的?

生命現象


關於生命現象,課文是這樣的
大部分的生物需要空氣、陽光、養分和水等,即使是深海的魚類,生活在沒有陽光的環境,其維生食物的能量仍源自陽光。但有極少數的特例,例如有些生物棲息在海底火山附近,是以來自地球內部湧出的物質維生,即使沒有陽光也能生存。

問題:
「科學家認為大部分的生物需要空氣、陽光、養分和水」,為什麼說是大部份?


學習單問幾個論證問題
  • 你認為火星上有生命嗎?
  • 你的理由是?
  • 如果有人和你的意見相反,你認為他的理由是?
  • 你要用什麼證據駁斥他?


除了提出這些問題外,我另外摘錄一篇科學人的文章-到火星找火星人給學生閱讀,有參考資料之後,讓學生開放回答那些問題,沒有標準答案,但是要寫出理由證據等。

學生作業-火星上有沒有生物



最後還有張學習單,我的目的希望學生能發揮創造力,所以讓學生去畫出想像中的外星人。我是問「如果有外星人的話,外星的環境是什麼樣子?畫出他的樣子,並解釋你為什麼這麼畫?

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其實,四個班畫下來,很明顯看到電視、電影裡的形象深植人心,但是也有不少佳作就是了。

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