自然与生活科技教学法之实务探讨.doc

自然與生活科技教學法之實務探討台東縣98年度提升國民小學精進課堂教學能力自然與生活科技領域教師研習第二場次主 講：高雄師大物理系周建和(街頭物理 Adept實驗室達博士) .tw時間地點:豐里國小 98年11月28 (星期六 ) 1900-1630、校址：950 台東市中華路三段80號台東縣豐里國小教務陳東宏主任、電話：089-324040轉305、0912151598、e-mail:.tw 對 象:臺東縣小學老師80人內容大綱:使用過的生活廢棄物如寶特瓶、麥管、紙杯等設計成的趣味科學動手做實驗與遊戲，透過相關科學與休閒過程，以培養學生科學興趣，進一步設計成探究教學的時做情境，以達教改目標。研習主題（一）：動手做5E (Hot-5E)探究式教學l 緒論 -街頭物理l 動手做5E教學模式（HOT-5E）l 教學實例觀摩： 重心與運動-跳豆精靈家族l 教學實例練習： 認識高分子-百變聚合物動手做實驗：跳豆精靈家族（跳豆黑盒子、跳豆精靈、巨人跳豆、貪心跳豆）、搖錢卡（莫瑞圖案）、創意魔球與魔法玉米漿（非牛頓流體）、棉線鋸（聚合物熔點）、許願株（紫外感光致變性）、爬牆蟲壁虎功（聚合物黏著性）、個性手機吊飾（熱縮記憶性）。l 緒論 -街頭物理 Adept-實驗室 與 街頭物理高雄師範大學以物理教學回歸生活為目標，於民國86年成立物理教學藝術與教具研究實驗室(簡稱Adept-實驗室，暱稱阿達實驗室)。藉著生活用品設計成趣味科學動手做實驗，活動經過多次試驗調整、然後規劃適性操作方式，讓民眾親自操作10分鐘內達到80%的成功率。實驗素材盡可能壓低成本，人人容易找到材料DIY。由於具有低花費、高互動性、親子效果極佳等特質，89年與警廣交通網高雄台以科技小叮噹廣播節目，將科普影響擴及全面，讓物理來自生活、很簡單、很生活等觀念，植入活動以外的廣大民眾。同時也因高雄縣社會局全面以街頭物理社區家庭巡迴日進行社區營造，史無前例地將科學活動由教育單位跨越到社會局，轉化成為鄉鎮凝聚社區的新動力，走過全縣27個鄉鎮，場場逾千人的民眾參加，培育的種子更將之擴展至無數延續的大小活動中。為因應各級學校科學課程改革之需要，以實驗室堅強的資深教師團隊，著手努力試驗各種不同方式的創新教學，並藉由每年數十場的公部門和民間組織的教師培訓，讓街頭物理融入實際的教學應用。團隊的工作幾年來陸續獲得各方的鼓勵與肯定，擇要如下：1997年，以物理教學回歸生活為志，成立Adept-實驗室(達實驗室)1998-02年，與社會局合作以街頭物理巡迴日走遍27個鄉鎮受高雄縣政府表揚2000年，與警廣高雄台合製科技小叮噹奪金鐘獎2004-05年，連續兩年榮獲教育部基礎科學教育改進計畫優等獎2005年，陶子老師獲教育部Great Teacher全國創意教學特優獎2006年，Dr.達獲全國物理教學研討會物理教育特殊貢獻獎2007-08年，街頭物理到歐洲HSC、亞洲科教研討會、大陸清、交、浙、同濟等名校2008年，陶子老師再度獲教育部Great Teacher全國創意教學特優獎一位詩人曾經如此寫到：多年來為物理教育親和化、提高學生學習的興趣，創造為數可觀的即席實驗。廉價的器材隨手可得，卻明白顯示物理內涵，現在已成為各級學校、社團競邀的對象。因常在街道旁、公園內設攤即席實驗，因稱之街頭物理。 周建和：國立清學大學物理博士、高雄師大物理系副教授、Adept實驗室資深講師、街頭物理創始人、遠哲基金會高雄規劃委員、科學工藝博物館展示設計規劃顧問暨活動設計（兒童科學園區、科學開門探廳、科學桂冠廳） 序曲： 深信大自然存在某些規律，人們一直想去觸摸，從遠古、現在、到未來，在所有世紀裡。隨著時間流動，遵循著演化的步伐。很渺小的體認，總算是感覺，藉著具體操作齊分享。 搖錢卡：視覺暫留、莫瑞圖案將搖錢卡開始繞圈圈後你看到什麼東西出現了呢？它又是什麼顏色的呢？將卡片上的兩個圖案分別剪下來，利用膠水把水果叉黏在其中一個圖案的背面，再將另一個圖案黏上去。1.為什麼會出現一個十元的硬幣呢？2.是背面的灰色圈圈跑上來了嗎？3.如果要把錢變大該如何做？l 動手做5E教學模式（HOT-5E） Trowbridge & Bybee 的5E學習環教學模式的五階段教育心理學的探討一開始常以幼童或學童為對象，學童是心理發展的出發點，探討根本比較有機會看到全貌，也可以明顯呈現發展階段中的異同，當然由於學童的單純讓人看到較穩定的結果。仔細小心地拿走與心理發展明顯相關的元素，在給予實施層面上適當的修正，大部分的方法或結果可以延伸用到中學以上的場合情境，尤其是在教學模式相關的精神或架構。5E學習環教學模式是針對學童的心理認知能力出發，以活動引起學習興趣，並注意避免學童逃避學習。學童以自己建構、解釋所學習得新的概念，教師同時引進新名詞或做概念澄清，使新概念應用於不同情境或擴展知識。評量是散佈於整個教學活動歷程中，並非獨立學習情境外另加施行的紙筆測驗。評量方式可由教師評量學童迷思概念的改變情形、知識的擴展或由學童自評、互評自己與同儕的學習（林曉雯，2001）。學習環是目前教學常使用的教學模式，從上面可以看到不同的學習環的不同階段，但仔細去看會發現學習環的內涵很相近，因學習環所涵蓋的教學模式具有彈性，可在不同階段使用不同的學習形式，在發展概念的理解上，每一階段有一定的結構或形式（Renner, Abraham & Birnie, 1989），這裡考量學生的概念發展階段及學習環的歷史演進選用較後期的5E學習環教學模式，也就是Trowbridge & Bybee(1990)在美國BSCS的5E學習環教學模式，下面5E學習環稍加介紹。 5E學習環的教學策略與研究1980 年代，美國BSCS（Biological Science Curriculum Study）以建構主義觀點為基礎所發展的5E學習環教學模式，其教學步驟包括：參與（Engagement）、探索（Exploration）、解釋（Explanation）、精緻化（Elaboration）、評量（Evaluation）（黃鳳琴，民91）。而Beyee & Landes（1988），也指出5E學習環教學模式，分成相同的五個階段依序，如圖一。參與（Engagement）探索（Exploration）解釋（Explanation）精緻化（Elaboration）評量（Evaluation）圖二 BSCS的5E建構教學模式(Beyee & Landes,1988)而游淑媚（1996）提出的五階段教學模式如圖二所示，在進行參與（Engagement）、探索（Exploration）、解釋（Explanation）、精緻化（Elaboration）四個階段後，也可以依需求再次重複進行探索、解釋、精緻化等步驟，或評量後再次循環探索、解釋、精緻化等過程階段，以達教學目的。參與（Engagement）（引出舊經驗）探索（Exploration）（主動探討）解釋（Explanation）（討論說明）精緻化（Elaboration）評量（Evaluation）圖三 BSCS 5E學習環教學模式（游淑媚，1996）由上述兩種5E學習環教學模式過程步驟的不同，可以看到就名詞相同的5個教學步驟在內涵詮釋與架構程序上可以有很大的變化，可以針對實際的學生對象與教學情境做經過修正與設計，讓它的應用顯得很有彈性。就游淑媚闡釋的教學模式來看，學習的每一個過程都注重學生的思考探索與說明解釋，但是主體是都是以建構主義之主動、適應、發展三大原則為主軸，所構成的學習環及教學模式，它與Drive & Oldham（1994）提出的教學流程區分為五個階段：確定探討的方向、引出學生的想法、學生想法的重組、應用新的想法、回顧想法的改變教學過程相似（黃鳳琴，民91），Trowbridge & Bybee (1990) 進一步提出每一個階段都有提供教師要遵守的規則及學生應扮演的角色（表一），使用者在做使用前會進行修正與設計，比較幾個不同的設計(游淑媚，1996；陳均依、張惠博，2007)就可以看出其中奧妙。表一：5E學習環教學模式各階段的教學活動教學模式教師的角色學生的角色參與（Engagement）1. 引起興趣2. 引發好奇心3. 提出問題4. 引出學生的回答，以了解學生對概念或主題的認識或思考。1. 提出問題，如：為什麼這件事會發生？對於此事我已經知道哪些？從這裡我可以發現到什麼？2. 對老師教的主題感到興趣。探索（Exploration）1. 鼓勵學生一起學習而不直接教導。2. 觀察與聆聽學生之間的互動3. 必要時提出探討的問題，引導學生探究方向。4. 讓學生有充分的思考時間。5. 扮演諮詢者的角色。1. 在活動範圍內自由思考。2. 提出新的預測、假設。3. 形成新的預測及假設。4. 嘗試其他的方式並與同學討論。5. 記錄觀察及並寫下想法。6. 不立即做判斷。解釋（Explanation）1. 鼓勵學生以自己的話語解釋概念。2. 要求學生提出證據。3. 提供正式定義與解釋。4. 利用學生原有經驗來解釋概念。1. 向其他同學解釋可能的解答。2. 注意聆聽別人的解釋。3. 質疑別人的解釋。4. 聆聽並設法了解老師的解釋。5. 能與先前的活動做連結。6. 在做解釋時用到自己觀察的東西。精緻化（Elaboration）1. 預期學生應用正式的定義與解釋。2. 鼓勵學生在新的情境下應用與擴充概念與增進技術。3. 針對已知證據問學生：你已經知道什麼了嗎？為什麼你認為如此？（探索的部分也應用到此策略）1. 應用新的定義、解釋、技術在新但是卻類似的情境。2. 應用先前所學得的東西來提問，並假設解答，做決定和設計實驗。3. 根據證據下結論。4. 對觀察與解釋做紀錄。5. 在同儕間檢驗是否了解。評量（Evaluation）1. 觀察學生如何應用新的概念與技術。2. 評量學生的知識與技術。3. 注意學生的認知是否有所成長。4. 讓學生自己評估個人及團體的學習技巧。5. 利用開放式的問題，如：為什麼你認為？你有什麼證據？你如何知道？你要如何解釋？1. 利用觀察、證據和先前已接受的解釋來回答開放性的問題。2. 顯現出對概念或技術的理解。3. 評估自己的進步。4. 所問的相關問題能激起進一步探究。(引自 Trowbridge & Bybee, 1990) HOT-5E教學模式綜上所述5E學習環教學模式，以活動或動手做引起學習興趣，讓學生從探索建構、並能解釋所學習到的新概念，教師同時引進新名詞或做概念澄清，讓學生能應用所學於不同情境，教師再利用形成式評量來評估學生的學習情形。動手做5E教學模式（HOT-5E；Hands-On- Toward）採用此教學模式，並以在一般教室內就可進行的簡易器材動手做實驗為主要的學習素材，根據表一的5E學習環教學模式各階段的教學活動及師生的角色為原則，精心挑選動手做實驗單元編寫詳細教案據以實施教學。以學生為中心透過活動設計及教材的編輯，教學採用發現式探究及實驗，能讓學生透過實際動手操作實驗的經驗，在課堂上進行主動探索，使學生由經驗及摸索的歷程中去建構出新的知識。HOT-5E教學模式包含以下的特色：1. 以學生為中心。2. 能讓學生主動探索。3. 所含的步驟較為詳細和完整，能讓學生在每個階段親身參與、體驗、建構新的概念。4. 具體操作可以有效幫助學生的科學學習。l 教學實例觀摩： 重心與運動-跳豆精靈家族高雄師大物理系周建和2009/11/28 Hot-5E教學設計理念：引起動機（Engagement）探索（Exploration）說明（Explanation）精練（Elaboration）評量（Evaluation）Hot-5E 引起動機很快引起學生學習興趣，有效提高學生上課的的專注力磁力、電力、或其他？美美的成品或好玩的玩具以HOT- POE方式進行猜謎遊戲， 以美美的科學操弄或作品吸引Hot-5E 探索 接著以進一步的加工修改輕易可行性，有助於學生經驗主動的探索學習內涵兩種特色選擇符合學習主軸概念的動手做實驗數個，擔任探索階段學習任務。 跳豆精靈辯論大賽。 跳豆精靈DIY。 其它重心、或運動動手做Hot-5E 說明 在探索活動結束後，適當的討論與整理消化是必須的，所以說明階段常以傳統驗證性實驗或便於發現或觀察的實驗、分組討論、合作學習進行。 巨人跳豆Hot-5E 精練 安排需要了解原理才能解決問題實驗成功的動手實作，學習情境的佈置是交付學生明確問題，學生需要小組合作應用前述歸納的原理解決問題完成實作任務。 貪心跳豆Hot-5E 評量_多元化評量，用在技術校院科學通識課程，則少不了接近市面成品的專題實作，但是一定巧妙發揮主軸概念，並且結合各別專業領域的作品。 跳豆大觀園l 教學實例練習： 認識高分子- 百變聚合物高雄師大物理系周建和2009/11/28 讓我們先介紹您幾項用生活廢棄物設計成的高分子聚合物物理性質的趣味實驗演示、科學動手做與科學遊戲，請您嚐試加入其他元素後，將它設計成一個以聚合物為主題的Hot5E的教學單元。（以小組為單位，在A4紙上寫下您設計的草案，並準備5分鐘的發表分享） 引言： 從固特異、杜邦、到白川英樹：高分子聚合物，或俗稱塑膠、或橡膠、或樹脂。1844年固特異嘗試天然的樹脂中加入硫，發明性質良好的橡膠，聚合物從此就深入我們生活的週遭。現今大街小巷的輪胎店招牌上，固特異三個字經常可見，難以想像其中橡膠製程還保存著他的十幾項專利。踏入二十世紀之際，人類對大自然奇妙的微觀世界有了一些突破性的了解，藉助量子力學的成功應用所伴隨的科學與科技迅速發展，原本因為分子太大呈現不穩定性質而難以掌握的困難，逐一地被解決，科學家開始成功地做出合成聚合物，聚合物的新發現很短時間內就會轉變成改善生活的新創思。不知不覺地曾幾何時，就像植物學上，台灣的土地上到處可見的外來種，如蔓澤蘭、福壽螺等的入侵。聚合物到處藏身在每一個人生活的週遭，戴頭上的髮飾和眼鏡、臉上的化妝品、身上的衣服、腳上的鞋子、肩上背的包包、手上拿的提袋、車子的結構、嘴裏的假牙、剛完成手術裝上去的人工器官、甚至喝的飲料、吃的食物，天呢！這麼長久的時間裡，你會驚訝為何沒去注意到。聚合物帶來許多好處，也帶來了不少無法彌補的傷害，誇張一點說，聚合物和人類創造了許多文明。本單元選取聚合物的一些獨特意性質，設計成簡單的科學動手作，以魔術或特異功能的面貌見面，以利用便宜容易取得之簡易器材讓人人皆可上手，藉此，喚醒大家對聚合物的了解，一同與快速變化的科技文明成長，一起為愛護地球的資源努力。 一段小故事：印地安人的天然鞋天然聚合物從古早時候就在了。傳說中亞馬遜河域雨林中，倒下的龐然大樹蘊藏著豐富樹汁。印地安人習慣地讓腳沾上樹汁，碰到空氣（氧）神奇地變硬了。高高興興穿上大地賜給天然鞋去工作，神有規定新鞋只能穿一天。天天穿新鞋，大樹是鞋店，大地是老闆。19世紀，人類發現原子的結合主宰著現所知道的化學反應。還發現，高分子龐大結構複雜，性質不穩定很討人厭。20世紀，知道了分子與原子，知道了像鋼硬的塑膠、會導電的聚合物、. 一段驚奇之旅： 隨應力改變黏滯性一般的物質的黏滯係數是一定的。可是某些聚合物就很特殊，黏滯係數不受外力時較大，受到外力時反而變小。這種應力不直接與變形率成正比的物質稱為非牛頓流體。常見的牙膏、合成樹脂性的油漆在外力到達臨界值就會如此，靜止時是濃稠狀的，而流動時又覺得變稀薄，所以油漆在桶中看起來很黏稠，攪動後卻覺得很易塗刷。此類物質的結構通常會因外力破壞分子間作用力而改變，而呈現這種非牛頓流體的現象。照片：膠水加入色水與四硼酸鈉水溶液，迅速攪拌後再搓成創意魔球、碰到不會破的泡泡聚合物由單體組成的性質，一個分子可以由高達百萬個原子組成，所以又叫高分子。因為分子太大，很多性質和我們認識的一般小分子物質不大一樣，有些也因為性質不穩定而顯得很奇特。示範中的魔球是在合成膠水中加入色水與四硼酸鈉水溶液，迅速攪拌後再搓一搓做成的。它是屬於一種合成樹脂，突然用力拉它時，因為受到的應力時間很短黏滯係數來不及變化，所以在外力超過結構強度時就容易拉斷掉了。可是當我們慢慢用力時，持續作用下物體的黏滯係數隨著慢慢變小，越拉就越軟可以拉很長還不會斷。另外的出氣包也是這種物質做的，用力丟向玻璃窗時，受到的外力變軟會像麵團一樣貼在牆上。剪報：2007/08/10台東高中同學體驗氣功吸玉米漿盆照片：2007/07/731桂冠也瘋狂iSEE高中營體驗輕功水上飛廚房裡可以輕易找到太白粉、玉米粉和地瓜粉，這些都是天然的高分子聚合物，拿來泡製成體積比大約水2粉5的溶液，就變成有相同性質的魔法玉米漿，它是一種典型的非牛頓流體，而且固體液體兩個極端性質的轉換時間很短，運用這個特性我們設計了一些活動體驗，每個人回到家裡都可以成功地複製實驗。l 如果以慢板鑽進，則見物質像牛奶，可以順利鑽至底部。如果將手指頭以快板鑽進瓶內，則見物質像牛奶糖，居然一絲絲都無法鑽入。l 慢板鑽進迅速提起，可以輕易提起整碗玉米漿，不知道的人會以為你有氣功，或以為你是魔術師氣功提起整碗玉米漿l 挖取一點點魔法物質放在手掌中如果持續地搓，會看到手握著一顆貢丸只要你停止搓，會發現手中一攤水流出. l 勇敢地踏入魔法池就算你有相撲選手的重量，在液面上蜻蜓點水輕而易舉 不可思議的棉線锯子： 與聚合物比熔點請妳親自做一次才會相信我說的實驗、隨手拿起一段縫衣線，一條棉線可以兩三下輕易地弄斷撥霸奶茶吸管、切斷硬硬的原子筆外管、甚至锯斷粗粗的PVC水管。怎麼做到的呢？固體加熱到一定的程度就會熔化，開始熔化的溫度稱為熔點。雖然聚合物因為是高分子結構熔點不會穩定，不過總是在攝氏200度上下，如果把細線或棉繩在塑膠上快速摩擦，局部產生的高熱能高過這個溫度，靠著融化锯斷PVC水管是當然的結果。雖然一般繩子也有尼龍的成分，只要技術上注意棉線的散熱，就不用擔心棉線會先斷。請在做實驗時細心觀察，看看能找到幾個支持棉線斷PVC水管是熔斷的證據。預測一下，棉線鋸子鋸竹筷會如何，棉線鋸子鋸寶特瓶會如何，為甚麼？ 。 紫外線感光珠：光致變色材料進一步相關請參考資料出處 /光致變色材料，是指受到光源激發後能夠發生顏色變化的一類材料。光致變色指的是某些化合物在一定的波長和強度的光作用下分子結構會發生變化，從而導致其對光的吸收峰值即顏色的相應改變，且這種改變一般是可逆的。人類發現光致變色現象已有一百多年的歷史。第一個成功的商業應用始於20世紀60年代，美國的Corning 工作室的兩位材料學家Amistead和Stooky首先發現了含鹵化銀(AgX)玻璃的可逆光致變色性能，隨後人們對其機理和應用作了大量研究並開發出變色眼鏡。但由於其較高的成本及複雜的加工技術，不適於製作大面積光色玻璃，限制了其在建築領域的商業應用。此後AgX光致變色的應用重心轉向了價格便宜且品質較輕的聚合物基材料，而各種新型光致變色材料的性能及其應用也開始了系統研究。許願變色珠的操作與探索：（本項可配合熱縮吊飾單元使用）1. 將許願珠握在手中，虔誠地許願。2. 在陽光下手放開，觀察許願珠是否變了顏色。 3. 利用室內各種燈光，是否能讓許願珠變色。4. 改變距離試試看。 精緻漂亮的聚合物裝飾品：聚合物的熱縮性一般的物體大都受熱膨脹遇冷收縮，鐵軌相接處留空隙防止因熱漲冷縮變形導致火車出軌，輸油管一段距離後就要有彎拱，以防止油管因熱漲冷縮而破裂漏油。液體和氣體的熱漲冷縮更為明顯，如酒精溫度計與熱汽球。那麼請猜猜看，裝水果的塑膠透明盒加熱後會如何呢？ 試驗看看就知道，結果會大出我們意料之外，這種塑膠屬於熱收縮材料，又稱高分子形狀記憶材料，如聚乙烯、聚烯氫等材料通常是線形結構，經過輻射或化學作用後變成網狀結構，叫做交聯。交聯後具有“記憶效應”的原理而製造出來的一類新型高分子功能材料。熱收縮材料加熱到熔點以上時，晶粒雖然熔化具有橡膠類的彈性時使聚乙烯擴張，則冷卻定型後仍能保持擴張狀態。之後，如果將擴張聚乙烯重新加熱到結晶熔化溫度，材料會“記憶”起其未擴張時原來的形態，並重新收縮恢復原樣，故稱“ 形狀記憶 效應”。熱縮記憶吊飾的操作與探索：1. 從回收編號6號PS透明盒塑膠材料剪下小片（熱縮記憶片）2. 用油性筆在空白熱縮片上畫畫寫字(圖案自想或參考圖) 。3. 依照自己喜好剪裁形狀或花邊。4. 離邊約一個圓遠的距離處用打孔器打一個洞(掛鑰匙鍊用的)。5. 利用熱風槍進行熱縮，注意觀察過程，說出其特點 。6. 將鑰匙鍊的金屬環裝在熱縮吊飾的洞上。7. 將變色珠塞入鑰匙鍊的金屬圓柱(必要時用美工刀刮削感光珠一端內側)。8. 請估計看看，加熱後熱縮片縮縮小了幾倍。 壁虎功若人類能像逶樣運用黏著能力，生活在垂直甚至倒懸的遏界中，該多妙。壁虎效應帶來的想像空間無限，透過科學家不斷地研究與發展，可以飛簷走壁的未來值得期。【台北訊】黑木公司研發推出用於 LCD、彩色濾光片、背光模組清潔的水洗式粘性清潔滾輪，可依清潔產品屬性和尺寸，製成不同的黏度和尺寸，並可製成抗靜電功能。 水洗式粘性清潔滾輪是以Polyurethane Rubber 材質製成，具有一般膠帶的黏性，但不黏手 ，可將清理物品的表面的灰塵黏起來，再轉到黏紙上；可用水清洗或無塵紙擦拭去除異物，水乾後又恢復黏性，可重覆使用高雄師大物理系周建和2009/11/28 每個人都玩過或看過不少玩具，奇妙好玩的玩具總是會吸住眾人的眼光。迫不及待地玩一玩時，玩樂中會自然而然地進行觀察，發現奇特現象滿足玩性。在自發性的探索中找到了初步的概略原理時，會體驗到玩樂忽隱忽現地似乎在掌握之中，此時當然也會增添了少許的成就感。總是會有幾次這樣的記憶，不甘願就此罷手，進一步地邊假設邊試驗，不斷探索精煉讓把玩的關鍵技術逐漸提升，而成為箇中好手，流連忘返於玩具蘊藏的樂趣中。從好奇心的開始到頓悟的突破，玩的更高招，玩的更新奇，當然這都是拜科學探究之福。科學探究的衝動與生俱來，科學探究的情境就在許多時刻，也在玩具人生之中，跳豆精靈家族邀請您又一次沉浸把玩玩具的好奇與驚艷中，無形中再一次地遇見許多似曾相似的科學概念，也從頭到尾體驗一次科學探究之旅。跳豆精靈寶盒的觀察：(跳豆黑盒子)1、請針對跳豆黑盒子進行觀察，經過小組討論後，將觀察到的所有(一般或奇特的)，並簡要描述。過程中不能打開盒子或破壞盒子。2、請各組解釋自己發現的奇特現象。3、請嘗試對它的解釋提出反駁與質疑，對自己的主張進行辯護。看到跳豆精靈也許會覺得有點眼熟，很多人小時候看過這種玩具，它利用特製膠囊裝珠子製作而成的，放在手中或放在斜面上把玩，會呈現不可思疑的動作和現象，非常討人歡喜愛不釋手。現在就讓我們用簡單的器材，動手製作跳豆精靈，觀察操弄它所產生奇妙現象，發現蘊藏在跳豆裡的秘密。跳豆精靈製作方法：(器材：鋼珠、鋁箔、粗吸管、小盒（如底片盒）)1. 將名片大小般的鋁箔繞在粗吸管上兩圈，上端鋁箔向上推出一點（約1公分），接著將凸出鋁箔折成封口。2. 把棒狀中空鋁箔取出，將鐵珠放入，把另一邊的口亦折成封口，把成品放入一小盒中（如底片盒）搖動讓它自然成型，跳豆精靈便完成了！跳豆精靈如何玩？1. 放在手中，或放入大透明盒（真空罐、磁片盒）中，再稍微傾斜手掌或透明盒，就可以看到會自己蠕動的跳豆精靈寵物。2. 把跳豆精靈放在斜坡上，觀察跳豆精靈是如何滾下斜坡的？跳豆精靈？3. 請各組再一次解釋這些的奇特現象。跳豆巨人製作方法：(器材：乒乓球、美工刀、透明投影片、玻璃珠)1. 將乒乓球利用美工刀小心的剖開成為兩個半球面。2. 取一透明投影片，利用剪刀剪出一個長方形，其中一邊長要比乒乓球大圓的周長長約2公分，另一邊長為跳豆的長度可以自行決定。3. 將長方形透明投影片捲成圓柱狀，將一半球面的乒乓球套在圓柱狀投影片的一端，然後放入玻璃珠。4. 取另一半球面的乒乓球套在圓柱狀投影片的另一端，然後用膠帶固定。跳豆巨人如何玩：把跳豆巨人放在斜坡上，跳豆巨人是如何滾下斜坡的？仔細觀察跳豆巨人內的玻璃珠，想一想它的作用為何？1. (圖一) (圖二) (圖三) (圖四)(1) 一開始跳豆內的鋼珠如圖一所示，因為受重力的影響，鋼珠在跳豆內會往下滾。(2) 鋼珠重量遠大於鋁箔，系統重心在鋼珠上。跳豆靜止時，由於鋼珠在下方，即使上方的鋁箔傾斜不是直立，重心還是容易維持在底面積內，即使系統看起來不正常站立，其實是維持靜力平衡的狀態。(3) 當鋼珠滾到跳豆下方時會呈現圖二的樣子，此時會因為慣性的關係，鋼珠會繼續往前進。鋁箔只好跟著動，要不是滑動，就是（不尋常）翻滾。（碰到時，鋼珠前進一點點，而形成跳豆前方與斜面接觸的點變成支點，而鋼珠碰撞鋁箔產生一個順時針旋轉的力矩。）(4) 此力矩會使整個跳豆形成如圖三所示，跳豆開始翻轉，旋轉力矩持續作用。(5) 最後形成圖四的樣子，即又回到圖一開始週而復始的運動。(6) 因為鋼珠是球形，慣性質量大，所以一但動起來就不容易立即停止，鋼珠被鋁箔包覆，我們看不到鋼珠，就會以為他自己動起來。貪心跳豆：(器材：鋼珠、鋁箔、粗吸管、小盒（如底片盒）)猜猜：1. 長度較長或長度較短的跳豆精靈在手掌上跳動哪一個的靈活度較好？2. 跳豆精靈由斜坡滾下時，長跳豆或短跳豆哪個可以先到達地面呢？ 3. 如果在跳豆精靈的製作過程中，放入2或3顆的鋼珠，製作成貪心跳豆，此時跳豆在手掌上跳動的靈活度將會變得更靈活？還是更遲鈍呢？若把貪心跳豆放在斜面上，它翻滾的難易度會如何變化呢？試試：製作長短不同的跳豆數個和貪心跳豆，實際動手操作看看，實驗結果是否如同你的預期呢？想一想：請你利用跳豆精靈、跳豆巨人翻滾的觀念和原理來解釋造成上述結果的原因？並將討論結果紀錄下來。啄木鳥下樹玩具或遊戲設計（一）：現在就請你根據你和同組同學對跳豆精靈玩具的感受，一起來對跳豆精靈玩具進行改良、美化或利用跳豆精靈玩具來設計一些遊戲。請將你們的討論記錄下來。 我設計的是 跳豆精靈玩具 跳豆精靈遊戲請貼上改良後的啄木鳥下樹玩具照片或是寫出遊戲方法。科學繪本魔法教室說故事、讀繪本，動手做科學高雄師大物理系周建和2009/11/28 設計理念：雖然Piaget等學者主張科學學習需要配合認知成長，但是從出生開始，科學就在生活中，甚至包含尖端科技。Ausubel等學者認為經由適當的安排，原本認為超出該年齡所及者，也可以達到有意義的學習。雖然大家知道伴隨幼童成長的學習需要是完整的，但是由於對於科學艱深的刻版印象，從課程設計者、老師到家長都會有意無意地避開科學，從幼童生活中抽離科學的成分，造成學習完整性的缺口。基於此，突顯出幼童科學課程設計的重要性。科學繪本魔法教室系列的課程設計，是用科學操弄佈置繪本、或童話中故事的情境。引導小朋友走入故事裡自然地遇見科學操弄奇境，操弄中啟發幼童的科學興趣，無形中開發了科學潛能。故事情節也寓意著生活道理，在趣味科學襯托下，情意感觸加深印象。讓幼童的遊戲生活與自然探索從小一起長大，同時培養正確的科學探索方法與良好生活習慣態度。如下圖所示，科學課程設計特點在於融入故事情境的幼兒科學實作，本質上是幼童在其生活中經由接觸自然，從小就開始培育科學火苗。無論是讀繪本，或者做科學的美伊時刻，都能同時達到whole language及 whole science式的完整學習。課程中重視落實身歷其境的實驗操弄和角色扮演，兩者皆能經由幼童親身體驗，確實做到children see, children say, children do ，十足肯定了children 伴隨科學的自然成長（growth）。由於幼童年紀尚小，在課程的進行中，會特別掌握與強調以下幾個重點：注意實驗安全、小朋友操弄實驗、小朋友扮演、使用大書、坐著說故事、誘導小朋友畫出感覺、說話使用淺顯字詞、道具放著小朋友可以隨時延續所學。Touching nature through hands-on context stories融入故事情境的幼兒科學實作觸摸自然hands-on科學操弄whole languagewhole scienceacting角色扮演children seechildren saychildren doput science back into children growthscience seeds in the children mind科學回歸生活、從小培育科學火苗Construction學童為中心whole全單元名稱：最珍貴的寶貝螢光魚（每單元1.5小時，三個單元為一個套組）情意與故事：光精靈的光魔法、冰山火山螢光魚、巫婆王國選女王。科學與操弄：光魔法（變色石）、發光螢光魚（螢光棒）、創意螢光晚會（螢光棒組合）。主要目標：體驗發光與螢光的操弄、體驗友情與尊重的珍貴、體驗創意的發表與分享。1. 體驗常用光源基本性質（認知）。2. 能區別變色珠的顏色與光照差異。（認知）3. 了解螢光棒發光的關鍵。（認知）4. 了解螢光棒發光強弱與溫度高低關係。（認知）5. 體驗光源與變色珠的操作。（技能）6. 螢光棒組合操作體驗團隊合作解決問題。（技能）7. 認識巫婆有好人有壞人。（情意） 8. 認識友情的珍貴。（情意）活動大綱（道具環境）老師小朋友第一週科學操弄：光魔法邀請加入：介紹道具環境（老師造型服裝、唸咒語變空中水母的魔法）教咒語：（跟著魔法爺爺學魔法）聒聒！呱呱！光精靈 變！（帶動作）光魔法1：關燈暗暗開燈亮亮、手電筒與電池。光魔法2：滿天星（手指燈與光纖）。一起唸咒語：看到 繪本大書、單槍、道具、科學儀器繪本故事：光精靈來了繪本與繪本大書巫婆帽、聒聒、掃叟(火閃電)、魔法棒科學探索說故事大綱l 隨意提及、快速簡要帶過、能讓學童期待最好。l 留下繪本，能讓學童空暇翻閱。l 人物出現。巫婆的家當有哪些？ l 介紹米羅與聒聒的其奇特個性。光魔法3：魔法石許願珠。紫外線、手電筒等照射魔法石。指出書中人物。自動閱讀。說出米羅與聒聒的個性。觀察與區別魔法石的變色：變甚麼顏色？哪些燈照射不會變色？猜陽光的照射結果。第二週回憶上週故事大綱繪本故事：暖身招募演員角色扮演繪本故事：第一回合達博士講第二回合小朋友分景演科學操弄：邀請加入：當巫婆需要甚麼？ 跟我大聲說：尖帽當巫婆需要甚麼？Diego Daro 跟我大聲說：尖帽巫婆是好人還是壞人？ 跟我大聲說：壞人或好人最珍貴寶貝故事裡發生甚麼事？最珍貴寶貝故事主角是誰？ 跟我大聲說：米羅和聒聒場景1：涼亭聒噪烏鴉 。故事裡：愛讀書和愛玩哪個好，為甚麼？場景2：出發。故事裡：巫婆的交通工具是甚麼？故事裡：你會拿甚麼寶貝參加？場景3：鯨魚島。故事