亞太科學教育論壇, 第四期, 第二冊, 文章九(二零零三年十二月) 鄭美紅、蔡慶麟 小學六年級科學探究活動--「力和簡單機械」
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探究活動的推行

以下部分會詳細闡述推行科學探究活動的四個階段，介紹各階段的工作和注意事項，以及分析各階段之間的連貫性。

預備階段

在這個階段，教師引導學生思考如何找出探究問題和實驗目的，以及介紹科學探究是澄清或鞏固科學概念的方法。

要令學生更投入參與科學探究活動，最理想的方法是由學生自訂探究問題，但鑑於學生缺乏這種經驗或能力，教師須作出適當的引導，幫助他們找出想探究的問題。最容易刺激學生思考的方法就是利用與日常生活有關的例子（見圖八）。學生很多時都會對一些日常生活的自然現象感到疑惑，或者習慣了一些常見的現象但不知道箇中原因，這一切都是推動進行科學探究的原動力。教師只要提出一些有關的問題，學生便會知道進行實驗的原因--「實驗目的」。

圖八：日常生活例子

以"力和簡單機械"這個課題為例，"力"是整個學習單元的重心科學概念，很多學生都有同樣的經驗：物件愈重，所需的移動力度愈大。如果比較一公斤和十公斤的物件，學生可以憑感覺決定，十公斤的物件需要較大的力度才可移動；但是，如果比較四公斤和五公斤的物件，就會較困難。學生的內心一定會有疑問，力的大小應如何量度呢？因此實驗一就是讓學生知道如何量度力的大小。

當學生知道如何比較力的大小，就可以透過科學探究的模式，探討機械的功用和好處。常見的機械有斜面、滑輪、齒輪和槓桿。透過收看教統局的教育電視，學生已初步認識上述的機械，尤其是它們的好處、如何省力、如何方便使用。實驗二和三以學生的初步認識為基礎，分別探究定滑輪施力方向與施力大小，以及斜面能否省力，因而進一步發展學生有關力和機械的概念，提供機會讓學生親身進行實驗，應用所學的概念。

雖然學生並不知道如何解釋這些日常生活的自然現象，但他們往往已存有自己的見解，不論他們的見解是否正確。對於一些自然現象變化，學生很多時會根據自己的見解，作出「預測」。透過科學探究實驗，便可驗證他們的見解，並可澄清錯誤或鞏固正確的科學概念。

實施階段

當完成預備工作後，教師仍須留意進行實驗的一些注意事項，包括：學生分組的安排；實驗所需的時間、材料和儀器；實驗步驟和數據記錄的方法；各實驗的概念重點。以下將逐一論述。

在學生分組安排方面，實驗活動通常以小組形式（4-5人）進行，著重培養學生的協作精神和溝通能力，主要分為四個工作崗位："觀察"、"記錄"、"實驗"和"收拾實驗儀器"（見圖九）。各組學生可在不同實驗中擔任不同的崗位，例如：在實驗一中，甲學生負責"觀察"，而在實驗二中，負責"記錄"，如是者，甲學生便可嘗試擔當所有角色。這種做法可幫助一些能力稍遜或較被動的學生主動參與實驗。

圖九：「工作分配表」

工作分配表 請在適當的位置加上「」。 組員 工作         觀察         記錄         量度         收拾儀器、場地清潔

至於實驗所需時間，就要視乎實驗內容的深入程度。如上所述，學生是第一次進行科學探究，因此是次活動只要求學生提出探究問題、預測結果、根據提供的步驟進行實驗、記錄數據、作出結論，各實驗所需的時間大約是一個課節。

要進行科學探究，必須適當地選用工具和物料，不然就無法進行。學生根據實驗工作紙上提供的「材料和儀器」和「實驗步驟」，進行科學探究實驗。在進行測試期間，學生須要決定如何有效地進行「數據記錄」，選用最適當的記錄方法，以便比較。當記錄現象變化時，學生大多數會用文字描述，如果想更清楚記錄下來，就要加入圖畫或圖表說明。

在是次計劃的經驗中，與香港大部分小學的情況一樣，參與的小學沒有實驗室和實驗技術員，因此教師在選擇地點和實驗內容時要注意下列事項：

• 提供足夠的空間。例如在美勞室、活動室或其他較大空間的地方進行。
• 實驗儀器和材料的選用。以本實驗為例，實驗儀器包括：砝碼、牛頓秤、滑輪、斜台。
• 一些實驗活動可能須要自製器材。

每當完成一個實驗後，學生都須要即時填寫學習日誌內的實驗自評，目的是幫助學生自我檢討活動的成效；而當完成所有實驗後，學生還須填寫實驗回顧，讓他們表達對整個探究活動的感受，教師藉此修訂活動設計。

進行實驗期間，教師要注意三個實驗的連繫，各實驗是互相緊扣的，上文已描述了形式上的連貫性，現會就各實驗概念重點的聯繫加以詳述。機械設計的主要考慮條件是省力和方便使用。日常生活中有很多不同的機械設計，雖然學生並不認識這些設計的理念，但卻深深體會它們的功效。在一般的情況下，我們會依據感覺對事物作出判斷；以從地面提起物件為例，通常的方法是用單手或雙手提起，但運用定滑輪，就可以用身體的重量幫助，感覺上是比較省力，但實際上卻是力度相同。這表示我們的感覺並不可靠。假如要評量某機械的省力程度，哪一種方法才是準確可信的？因此，在實驗內容的編排上，學生先從實驗一確認牛頓秤是準確測量力的方法，以及什麼是"量化"的測試。然後在實驗二和三中，一方面讓學生比較"感覺的判斷"和"科學化的測試"，藉此帶出科學化測試的重要性。此外，學生還可透過收集科學數據驗證機械的省力程度，從科學角度作出理性的分析。

總結階段

學生須要分析和歸納實驗所得數據的關係，作出「結論」，判斷是否能解決提出的問題，並比較與預測是否相符，以澄清或鞏固已有的科學概念。學生整合實驗結論或思考觀察結果時，可能會提出一些有趣的問題。提問是科學探究的原動力，沒有探究問題，就不需要探究實驗，因此教師應鼓勵學生積極發問。如果學生發現了問題，而不知道如何解決，他們可能會失去好奇心，也就是失去探究精神。透過全班討論，一方面可增加學生思考問題的機會，培養探究精神；另一方面，可培養學生之間的討論氣氛，令他們積極學習。

回饋階段

在評核學生的學習表現時，教師可注意學生在"探究精神"、"實驗技巧、儀器操作、實驗工作紙"、"參與程度、協作能力"和"實驗安全、時間管理"的表現（見圖三）。教師在評分準則上圈出各組學生的表現，可讓學生清楚知道自己尚待改善和表現傑出的地方。此外，學生給予教師的回饋亦同樣重要，以助教師修訂日後實驗內容的深入程度和教學安排，亦可了解學生進行科學探究時所遇到的困難，以幫助他們解決。