2021年11月10日 星期三

探究與實作融入日常教學之1測量密度、2針孔成像

這其實是一系列企圖想要將科學方法融入日常教學的歷程
一開始從實驗的結果來回應一個待答問題
包含實驗步驟如何安排,操縱變因、控制變因、應變變因的意義與選擇

甚至自己要設計一個表格來記錄你的實驗結果
這樣的實驗結果你會如何下結論讓別人更容易理解?
通常應變變因有數字的量測或質性的觀察
這是兩種不同的分析模式
有數字的紀錄比較客觀,甚至我們希望多位學生去操作
但質性的觀察通常有階段性的、階級性的描述(越來越暗、越來越大等)
所以反而希望讓單一個學生操作(觀察)整個實驗來記錄
這樣反而相對是比較適合的方法

有數字的量測通常都會進入物理量的分析
所以實驗的次數(紀錄)至少要有5組以上

分析的方法很多,大部分都會畫成平面座標圖來看趨勢
因此趨勢圖的意義就必須在這個時候特別說明





不然許多學生只會將所有點連接起來,反而呈現出一個莫名其妙的圖形
還有XY座標分別放哪個變因,都會影響別人對你的實驗結果的解讀

但如果紀錄的是質性觀察
時間若不夠,勉強3組也可以接受
表格的設計就比較不會那麼堅持直式或橫式了


甚至可以更開放成整體描述的方法紀錄(雖然我不喜歡這樣的記錄方式)


因此紀錄表格的設計就會影響判斷的習慣
通常有數字的紀錄我們會希望同一個物理量以橫式的方法紀錄
這樣未來用電腦分析時比較容易抓數據
但也不是不能用直式,這就讓學生自己去體會了



最後實驗結論的撰寫是很多學生沒有的經驗
因此先給一個通用的句型
如果屬於數字型的量測,重點可能會在圖形的趨勢分析,甚至進一步看出數學關係
藉由改變...(某樣東西)的...(物理量A),我觀察到...(物理量B)也會跟著變化,但...(物理量C)不會跟著改變,進一步再從圖形分析,我發現...(某物理量)和...(某物理量)有著...的數學關係。因此我推論(某樣東西)的...(物理量A),(會或不會)影響...(物理量B或C)



但如果是質性描述的結論,就會比較單純去判斷是否有因果即可
藉由改變...(某樣東西)的(物理量A),我觀察到...(物理量B)也會跟著變化,但...(物理量C)不會跟著改變,因此我推論(某樣東西)的...(物理量A),(會或不會)影響...(物理量B或C),(會改變的那兩個物理量)兩者有著...的關係。



實驗結論一開始一定就是客觀描述實驗過程和結果
再經由圖形(數字量測)或變化趨勢(質性觀察)來推論因果

這個推論必須站在實驗結果的立場來下,而不是純理論
因此有可能操縱變因和應變變因有相關,但最後你的推論卻是沒有因果
此時就需要介入理論支持你最後的推論
通常在國中一開始我們不會搞到這麼複雜
但如果進入高中的獨立研究就很可能會出現這樣的實驗結論了

這些科學訓練的歷程很緩慢,成效也不容易立即呈現
更不可能抓除一個獨立的時間來教導學生
所以融入原本就要上的課程中就會是一個比較可行的折衷方法

批改這樣的實驗報告很痛苦,需要來來回回數次
但苦甜苦甜的滋味大概也只有老師能體會了~~