當彼此的老師,不只「教自然科」,而是教探究與實作的「科學教育」

當彼此的老師,不只「教自然科」,而是教探究與實作的「科學教育」

▲(左起)莊福泰校長、廖俞雲課督、林百鴻主任、李麗偵老師、何興中主任從念論文開始,當起學生,重新打造「探究與實作」的科學課。曾千倚攝

如果愛因斯坦、霍金總是在實驗室裡反覆操作實驗印證已知公式,那人類的科學發展還會有突破嗎?南臺灣幾位資深科學教育者,挑戰自身無經驗的科學學習方式,用一串對世界好奇的問題,帶領自己與學生設計驗證質疑的實驗,不再「教自然科」,而是做出具探究與實作精神的「科學教育」。

接近午餐時分,前鎮高中的實驗教室傳來一群交互問問題的聲音,「那邊浪比較晃,是不是消波塊蓋得不夠高啊?消波塊是不是應該像『護國神山』的高度?」、「所以你的意思是,消波塊都要蓋得比海浪還要高才有效?」、「你的意思是這樣嗎?」這些聽似簡單、反覆交叉確認的問句,不是出自一群什麼也不懂的學生,而是出自一群教學經驗10幾、20幾年不等的自然領域老師。

看臺南一中學務主任何興中、高雄鼓山高中校長莊福泰、高雄前鎮高中教務主任林百鴻、雄中物理老師盧政良、雄中化學老師李麗偵蹲在人工小水池邊討論,池中人工造浪器,浪高測量管、甚至連等比例迷你消波塊都是DIY手工。這場探究「消波塊有沒有效」的實作實驗當中,沒有樣本實驗器材包,也沒有既定實驗步驟,他們當彼此的學生、當彼此的老師,邊研究邊發揮「探究與實作」的精神,翻轉自己過往制式的自然科教學,期望自己能變成真正的科學教育家。

科學實驗課沒有步驟、沒有既定器材、沒有絕對答案

「教自然科」和「教科學教育」差在哪裡?108新課綱當中,普通高中自然領域的部定必修課程創立了一門「探究與實作」,教學現場都在焦慮這門課是什麼?教什麼?怎麼教?不就是讓學生動手拿實驗器材做實驗就好嗎?

的確,大家印象中的「動手做實驗」,就是照著步驟進行的「菜單食譜式」實驗課,僅用於驗證課本所學的的公式或理論。然而,科學教育不應是要學生背誦、驗證知識而已,更應該培養學生有觀察生活的好奇心、動手替自己找到解答的方法,而且,研究過程不是單唱獨角戲,更講究團隊交叉辯證、集思廣益。

「以前的實驗課上下來,只能告訴你一件事情(已知的公式理論),但探究與實作比較像是我們出了社會之後,解決問題的過程和方式。學生動手設計實驗當中的交叉討論、提問也都更貼近真實科學界的發展,某人提出的數據和實驗設計,都要經得起社群圈的檢驗,」何興中、莊福泰先後解釋「做實驗」與「探究與實作」的差異。

教室就能來場科學沙龍思辨

這樣的課程,教室風景會長怎樣?「學生在課堂上,應該要能『吵』起來!」進入臺南一中何興中與學校生物老師林靜吟、化學老師陳立偉合作的「蛋的熟度以什麼方式區分」探究實作課,不只有對著不同熟度的蛋一會輕敲聽聲音、一會用手機光照透明度、一會又是用鹽水來測驗密度的學生,更有拿著海報紙和彩色筆,來來往往發表意見,遲遲難寫出具共識的實驗步驟和結論的學生。

當彼此的老師,不只「教自然科」,而是教探究與實作的「科學教育」

▲ 南一中「探究與實作」課堂當中,學生不是埋頭做實驗,而是想盡辦法達到共識。程遠茜攝

這堂課每個人都有自己的結論、自己想要做實驗的方法,但必須共同判斷決定哪個先哪個後。不僅如此,還要相互注意實驗設計細節,考量蛋的結構、密度測量計算、光穿透觀察等等知識都不在桌上,卻在學生的腦裡與嘴上。

「蛋有圓有尖,所以看氣室大小無法區分熟度」、「光照只看得到蛋白透明度,蛋七分熟和十分熟的差別在蛋黃,所以光照看不出來」、「蛋煮完比較輕」…...學生們好不容易在臺前發表各組達成的共識結論,然後再達成全班共識「密度可以區分蛋的熟度」,這時老師問題又來了…...

「雄中的結論是:密度不能區分,大家怎麼看?」何興中站在臺前,不但不給任何答案、也不給予任何評論,而是如同議會主持人,再三拋出問題、建立共識、再拋出議題讓學生一直想「發生什麼事」、「為什麼」。這真的不是一門做實驗的課,不會得到立即驗證答案的安心肯定,而是在獨立又協作歷程中,讓更多事情有更多可能的冒險快感。

「我們長久以來只有對與錯、有規範,所以常常集體還是無法解決事情。探究實作要學生們自己形成議題、共同設計實驗,這樣的空間讓學生嘗試『合理的與別人不一樣』,未來臺灣要走出去,就需要獨特,再從中找到共識,要不然總是集體限在島內恐慌。」林百鴻說出科學教育中,非常具人性的素養與教育期待。

如今,這群「亦師亦友」的教學研發團隊,慢慢將具有探究與實作素養的科學課不斷變化,不只在都會區第一志願學校、社區高中教室裡發酵,莊福泰更遠赴偏鄉六龜帶教師社群、公開授課。在大家都能隨手查資料的現代,教育現場的確不該再打餵養已知知識的安全牌教學,且要加緊訓練學生能有動手設計研究方法的能力與膽量,培養思考辨別事物的科學素養。