科學思維解構學生的探究過程 2011-12

部份內容節錄自：香港教育學院http://www.hkedcity.net/article/project/pspe/PSPE%202009/Teacher%20seminar/dr_so.pdf

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探究過程 --- 各階段常見的問題和建議

第一階段 - 『計劃和設計』第二階段 - 『開展探究過程』第三階段 - 『解釋測試結果』

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第一階段 - 『計劃和設計』

「情難自控」 急於入題，忽略了定義問題和可行性評估 難以將意念轉化為可探究的問題，以及相 關的測試設計（ Chin& Kayalvizhi, 200

2 ）

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第一階段 - 『計劃和設計』

「情難自控」例子 - 探究水是否能除去冰箱的異味

設計：把一杯水放進冰箱，再把不同有味物質 ( 如榴槤 ) 放進冰箱，每隔一小時量度水的體積。 水的體積變化與主題無明顯關係，氣味的多少難以量化 ( 缺乏先進儀器 )

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第一階段 - 『計劃和設計』

「面面俱到」 不必要地擴大探究範圍，務求獲得更多測 試數據 探究內容包含過多議題 ( 大包圍 )

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第一階段 - 『計劃和設計』

「面面俱到」例子 - 昆蟲的生態研習

設計：1 ）飼養獨角仙幼蟲

2 ）測試獨角仙幼蟲排泄物對植物的影響3 ）測試鍬形蟲對光的反應 4 ）測試鍬形蟲 的力量

獨角仙和鍬形蟲是不同品種的昆蟲，建議將探究範圍收窄，集中研習一種昆蟲

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第二階段 - 『開展探究過程』

「徒勞無功」 進行各式各樣的測試，數據繁多，且沒有 系統，未能協助解答探究的問題 宜集中處理 1 至 2 種數據，並闡述數據如

何 解釋探究的結果

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第二階段 - 『開展探究過程』

「徒勞無功」例子 - 污水灌溉

設計：收集「洗米水」，「拖地水」及「洗澡水」，稀釋至不同濃度，再以不同比例混和成不同溶液，灌溉綠豆幼苗，觀察植物的高度、顏色、葉子數目………

建議簡化探究過程，如不同濃度的洗米水如何影響植物的生長速度。

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第二階段 - 『開展探究過程』

「有欠公平」未能適當控制各項變因，或看清各項

因素之相互關係，使測試欠公平

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第二階段 - 『開展探究過程』

「變因失控」 例子 -- 去除鞋底香口膠的 研究

探究 1 ）鞋底與香口膠的接觸面面積 2 ）鞋底物料與香口膠的摩擦力

測試選用了不同類型的鞋底進行以上測試，但沒有控制其他變因如表面形狀、粗糙程度

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第二階段 - 『開展探究過程』

「隨心所欲」未能理解測量的意義和目的，或解釋

測量的設計

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第二階段 - 『開展探究過程』

「隨心所欲」

例子 -- 測試護髮素對頭髮堅韌度的影響設計： 將頭髮放在護髮素中浸泡一星期後 進行測試。這個測試時間的相隔比較長，建議同學說明選取這段時間的理由，而不是隨意選擇

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第三階段 - 『解釋測試結果』

「移花接木」不能將探究結果與資料事實互相匹配，便主觀地將結論延伸擴大或扭曲來詮釋數據

在面對含糊的數據時，人為地把規律強加於數據（ Gott &Duggan, 1995 ）

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第三階段 - 『解釋測試結果』

「移花接木」例子 -- 比較壁虎在玻璃和瓷磚表 面的爬行能力設計﹕利用不同的玻璃、瓷磚等物料製作斜面，衡量壁虎的爬行能力

不同壁虎也有能力上的差異。建議增加壁虎的數目，以平均值比較

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第三階段 - 『解釋測試結果』

「以量取勝」例子 -- 研究不同的隔音物料如何減少躁音

Vs

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總結

「科學思維」“科學思想是基於證據的解釋模型”

（ Giere, 1997 ）在探究各階段，需幫助學生

- 有意識地思考證據的有效性 和可靠性- 形成合理的解釋

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總結教師根據學生的水平，以提問引導學生：在選擇資料收集方法時：使用這些方法獲得的資

料是否真的可以回答問題？在設計探究測試時：所有相關的變數都已經充分考慮到了嗎？

在進行測量時：不同的測試時間、測量範圍以及儀器的選擇等因素是否會對所得結論產生影響？

在解釋結果時：這些數據資料足以得出結論嗎？是否存在一些與直覺和假設不相符的現象？

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2012 科學青苗獎未來世界難題 / 現實難題 Future World Problems / Authentic Problems

世界有什麼難題？難題有多現實？

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2012 科學青苗獎

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2012 科學青苗獎廚餘問題 據報導本港每日產生逾 3000 公噸廚餘，約佔本港固體廢物量約三

成。現時，大部分的廚餘，都會運往堆填區，令堆填區的空間越來越少。雖然政府擬於大嶼山小蠔灣興建廚餘廠，但每日最多亦只可處理200 公噸廚餘。在可見的將來，廚餘的處理，仍然會是本港固體廢物處理其中的一個重要課題。試考慮實際情況，結合科學及科技的方法，計畫一項可行的方案，推薦給香港政府採用。計畫中的建議必須實用、具經濟效益、符合科學原則及有證據支持。

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2012 科學青苗獎廚餘問題廢油大變身 - 廢油變肥皂 ( 清潔能力大測

試 ) 香港華人基督教聯會真道書院

http://www.hkedcity.net/article/project/pspe/archive.phtml 21

2012 科學青苗獎廚餘問題

蠔殼 碳酸鈣蠔殼磨光可以鋪窗門，燒成灰可以砌牆（澳門都係用佢起出嚟）。澳門有條村叫燒灰爐，名都係咁來。香港嘅，用蠔殼燒灰，整來畀人起屋用 wikipedia

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2012 科學青苗獎城市的綠洲 我們居住的城市在全球暖化及熱島效應之下，每年的平均溫度已不斷上升。根據香港天文台的記錄，香港夏天的溫度可達 35 度攝氏。 本計畫的目的是去研究及設計在某特定戶外地方可使用的一個合適「屏障 /遮光物」，以減低各地日間的溫度。你們須從不同角度考量「屏障 /遮光物」的設計，例如：「屏障 /遮光物」擺放地方，其高度、使用的物料、結構及形狀等。你所設計的「屏障 /遮光物」需通過不同的測試，並有足夠的數據以支持。

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2012 科學青苗獎城市的綠洲環保太陽擋 - 中華傳道會李賢堯紀念中學

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2012 科學青苗獎城市的綠洲

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2012 科學青苗獎城市的綠洲

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完 祝成功！

吳勝文老師中華傳道會李賢堯紀念中學

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