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用手指頭泡水做的十分鐘實驗

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 以下介紹的這個實驗是在這樣的討論脈絡下進行的。 在學完了教科書內的知識:紅血球放在清水中會脹破、放在生理食鹽水不會改變、放在濃鹽水裡會縮小。 然後我就問了學生:「你們平常洗澡是用清水洗吧?那麼你的細胞會一個個脹破囉?你們洗澡洗了十幾年了,脹破了嗎?」 我接著說:「如果沒有脹破,那就是教科書寫的是錯的嗎?」 再來又拋出一個問題:「那你們喝水呢?喝清水還是生理食鹽水?」 拋出了一些認知衝突的問題之後,接著就是收割學生的答案 例如有學生說 「還是會脹破,就像是每次洗澡都可以搓出一些屑屑」 「應該不會脹破,因為皮膚會保護」 「喝水不會脹破,因為身體會稀釋」 無論這些答案是對是錯,都是對現象的猜測和推測原因,都是值得被鼓勵提出的。 我再繼續問,「如果清水會讓你細胞膨脹,為什麼洗完澡手會皺皺的?」 這樣的問題總是可以引起很多兩極化的答案,像是 「因為其實是萎縮,所以才會變皺」 「膨脹把皮撐開了,所以才會皺皺的」(我追問這樣的答案,籃球打了氣膨脹之後會變皺嗎?為什麼皮膚膨脹反而變皺?) 在這裡先打住,我不打算在這解決這個問題答案,我們來做個實驗吧。 很簡單的實驗材料,每個人三個小杯子,各裝了飽和鹽水、生理食鹽水、清水,就這樣,還有大家的手指頭。 我拋下了這個實驗問題「手指放到不同濃度的水哩,會發生什麼事情?」,請大家在筆記本上寫下假設。 假設包含了預測可能發生的實驗結果,也推測可能的原因。所以不只是寫下哪杯會變皺,而更要寫出「因為....」。在沒有特別說明的情況,很多學生會用自己的經驗來做為原因,例如「放在清水中,手會變皺,因為洗澡的時候就會這樣」 再來就開始作實驗,但實驗需要對照組或稱為控制組。我們可以用另外一隻手當對照組嗎?看看兩手的皮膚相同嗎?顯然不太一樣,那麼還可以用什麼當對照呢?其實就是拍攝實驗前後的差異就可以。 在拍攝了實驗前的手指之後,一聲令下,所有學生把三根手指頭插在三杯水中等待著,只要十分鐘就可以,我讓學生五分鐘的時候先拿起來看一下,然後再插回去。 十分鐘一到,用衛生紙擦乾手指,立刻再拍一張照片做對照,看看到底是不同濃度的鹽水造成的影響有什麼不同,接著請學生紀錄結果。 結果的紀錄必須是客觀的,如果光講變皺或是有點皺,可能不同人就有不同的形容詞。你要怎麼將質性的描述變成量化的描述呢?如何測量皺的程度? 寫完了結果表格之後,接著就是結論的撰寫。 在結論中,需要把結

乾草浸液裡的科學探究問答

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乾草浸液是生物課裡用來觀察水中微生物的一種重要材料。 細節可以看看這篇   http://a-chien.blogspot.com/2005/09/blog-post.html 取一撮乾稻草放在水中,過幾天之後就會發現水上浮了一層膜,取一些膜,或是取得杯底的沈澱物。總是可以發現很多微生物。 在今年的課程中,當學生觀察末了,我請學生思考一個問題:「這些乾稻草是五六年前從稻田裡拿來的,就包了一包放在實驗室裡。直到上週才取出一些放在杯裡,再加了水。那麼你們剛剛看到的微生物,是哪裡來的呢?」 學生們此起彼落地說:「從水裡來的啊」 剛聽到他們的答案時,有點出乎我意料,但陸續幾個班的學生都是這樣回答,我就有點底了。 我說:「還有可能是哪裡來的呢?」 學生開始猜了:「稻草裡?」、「杯子裡原本就有」、「空氣掉下來的」 有了這些猜測,事情就有趣了。 當我們觀察到一個現象,然後推測可能的原因是什麼?這個過程就是 建立假說 。 「但你怎麼證明你的假說是真的呢?」 「做實驗啊!」 「怎麼做實驗?我要怎麼證明生物是從稻草來的呢?」 一個學生說:「可以弄兩杯水,一杯有加稻草,另一杯沒有加稻草,如果只有加稻草的那杯有長出生物,那就是代表生物是從稻草來的」 我說:「如果我們真的看到了有家稻草的那杯水有長出生物,那麼真的就可以說生物是來自稻草嗎?有沒有其他可能的原因?」 學生沉默了一會,突然有個學生說:「說不定生物是來自水裡的,稻草是他們的食物,所以有稻草就有食物,才會長出生物」 「這樣就有趣了喔,同樣一個實驗結果,卻有兩種可能的原因,怎麼辦?你要怎麼排除?」我意外引導出了這樣的結果,趕緊打蛇隨棍上。 有個學生立刻說:「把水殺菌消毒之後就可以了啊,兩杯都用很乾淨的水,就可以證明了」 我接著說:「既然水可以消毒殺菌,那麼可以把稻草也消毒殺菌囉,那這樣可以規劃出什麼樣的實驗設計呢?」 學生你一言我一語的說著,就討論出可以做這樣的實驗。 我說:「那麼怎樣的實驗結果可以證明你們的假說是對的?」 接著又是七嘴八舌,大致上大家認為這樣的實驗結果就可以證明 不過呢?生物老師們應該知道實際上的結果是這樣,實驗結果變成這樣,那該怎麼解釋呢? 觀察水中微生物的一節課之中,在下課前的幾分鐘大致上可以討論到這邊,我覺得還蠻有趣的。包含了怎麼建立假說、設計實驗、對照組的設置、論證中的反駁主張...。