公 開 課 : 空 氣 壓 力 盧 敏 玲 這 次 評 述 的 是 優 質 的 觀 課 與 評 課 (TALON) 計 劃 的 第 六 場 公 開 課, 科 目 為 常 識 科, 兩 位 負 責 老 師 分 別 是 吳 老 師 和 梅 老 師, 他 們 選 擇 教 授 的 課 題 為 空 氣 壓 力, 對 象 是 六 年 級 的 學 生 下 文 會 先 描 述 課 堂 的 教 學 情 況, 再 詳 細 分 析 教 師 的 教 學 學 習 內 容.. 空 氣 壓 力 關 鍵 特 徵.. 1) 空 氣 有 壓 力 2) 在 固 定 的 空 間 內, 空 氣 減 少, 壓 力 也 減 少 課 堂 描 述 引 入 課 題 (3 分 鐘 ).. 吳 老 師 先 與 學 生 重 溫 空 氣 的 特 性.. 無 色 無 味 無 嗅 存 在 於 四 周 和 佔 有 空 間 之 後, 吳 老 師 介 紹 中 國 第 一 名 成 功 上 太 空 的 太 空 人 楊 利 偉, 並 問 學 生 上 太 空 時 為 什 麼 要 穿 太 空 衣? 學 生 踴 躍 說 出 看 法.. 太 寒 冷 太 空 沒 有 空 氣 太 空 沒 有 萬 有 引 力 太 空 有 輻 射 之 後, 吳 老 師 告 訴 學 生 接 著 將 做 兩 個 實 驗, 證 明 一 些 跟 空 氣 有 關 的 東 西 實 驗 一 [ 受 壓 的 汽 水 罐 ](12 分 鐘 ).. 吳 老 師 準 備 了 三 個 汽 水 罐, 並 於 罐 子 內 倒 入 少 量 水, 其 中 一 個 放 在 桌 上, 另 一 個 放 在 酒 精 燈 上 燒 四 至 五 分 鐘, 之 後 請 學 生 留 心 觀 察 其 中 變 化 師.. 加 熱 時, 罐 子 裡 有 什 麼 變 化? 生.. 水 變 得 更 熱 生.. 有 水 蒸 氣 師.. 為 什 麼 會 有 水 蒸 氣? 還 記 得 水 的 三 態 嗎? 生.. 因 為 水 遇 熱 變 成 了 水 蒸 氣 接 著 梅 老 師 問 學 生 是 否 看 到 煙, 即 水 蒸 氣 從 罐 子 走 出 來, 繼 而 再 問.. 師.. 你 猜 罐 子 內 是 否 還 有 水? 生.. 應 該 還 有 一 點 師.. 水 會 否 愈 來 愈 少? 生.. 會 師.. 那 麼 水 蒸 氣 為 什 麼 會 變 回 水? 生.. 遇 冷 師.. 水 蒸 氣 愈 來 愈 多 還 是 少? 生.. 多
師.. 你 覺 得 罐 內 是 否 都 是 水 蒸 氣? 生.. 可 能 是 師.. 有 沒 有 其 他 意 見? 生.. 還 有 水 師.. 你 猜 有 沒 有 空 氣? 生.. 有 師.. 還 有 嗎? 但 你 們 剛 才 說 水 蒸 氣 在 罐 內? 生.. 師.. 我 們 看 到 愈 來 愈 多 水 蒸 氣 從 罐 口 走 出 來, 水 便 會 愈 來 愈? 生.. 少 一 息 間, 吳 老 師 倒 轉 汽 水 罐, 迅 即 把 它 放 進 旁 邊 的 一 盤 冷 水, 冷 水 蓋 過 汽 水 罐 口, 罐 子 即 時 凹 陷 之 後 吳 老 師 把 罐 子 抽 出 來, 問 同 學 觀 察 到 什 麼 同 學 都 知 道 汽 水 罐 凹 陷 了, 但 另 一 個 現 象, 即 罐 內 流 出 來 的 水 比 之 前 注 入 的 要 多, 實 驗 所 見 卻 不 大 明 顯, 但 吳 老 師 卻 告 訴 學 生 罐 內 有 大 量 的 水 流 出 來 接 著 吳 老 師 以 綠 色 代 表 水 蒸 氣, 紅 色 代 表 空 氣, 以 圖 像 講 解 兩 個 現 象 ( 見 圖 1 和 圖 2), 並 探 討 箇 中 原 理 師.. 一 開 始, 罐 子 保 持 原 狀, 什 麼 都 沒 發 生, 為 什 麼? 生.. 因 為 罐 內 既 有 水, 又 有 空 氣 師.. 那 又 如 何? 生.. 不 會 漏 水 師.. 四 周 有 空 氣, 便 有 壓 力, 但 因 罐 內 有 空 氣, 可 抵 消 外 面 的 壓 力, 也 即 所 謂 的 大 氣 壓 力 加 熱 後, 罐 內 的 水 由 液 態 變 成 氣 態, 因 此 水 比 之 前 少 了, 而 周 圍 環 境 卻 沒 變, 依 然 有 空 氣 壓 力, 但 罐 內 的 空 氣 卻 愈 來 愈 少, 因 為 水 蒸 氣 把 罐 內 的 空 氣 迫 出 來 了, 不 過 水 蒸 氣 同 樣 有 壓 力, 因 此 罐 子 不 會 凹 陷 小 組 討 論 ( 7 分 鐘 ).. 解 說 過 後, 吳 老 師 請 同 學 討 論 之 後 發 生 的 現 象 ( 即 罐 子 倒 轉 放 進 冷 水 中 即 時 凹 陷 的 現 象 ) 之 成 因 討 論 期 間, 部 分 同 學 認 為 罐 子 凹 陷 是 冷 縮 熱 脹 的 緣 故 匯 報 (10 分 鐘 ).. 老 師 請 不 同 組 別 解 釋 罐 子 凹 陷 的 原 因.. 生.. 汽 水 罐 之 前 遇 熱, 之 後 遇 冷, 因 此 凹 陷 形 成 冷 縮 熱 脹 生.. 因 為 它 燃 燒 之 後 拿 上 來, 空 氣 便 會 從 罐 口 流 出 來, 所 以 便 會 凹 陷 師.. 空 氣 由 罐 口 走 出 來 便 會 突 然 凹 陷? 這 組 能 不 能 再 作 補 充? 生.. 師.. 空 氣 從 罐 口 走 出 來 後, 罐 內 會 如 何? 裡 面 還 有 什 麼? 生.. 水 蒸 氣 師.. 不 要 緊, 還 有 沒 有 組 別 能 補 充? 生.. 因 為 裡 面 有 一 股 熱 氣 遇 冷, 所 以 在 罐 口 爆 了 出 來, 令 罐 子 凹 陷 匯 報 時, 雖 然 吳 老 師 多 番 引 導, 同 學 都 未 能 具 體 說 出 原 因, 於 是 吳 老 師 輔 以 圖 像 解 釋 ( 見 圖 3) 因 為 罐 子 加 熱 後, 水 變 成 了 水 蒸 氣, 水 蒸 氣 佔 據 大 部 份 空 間, 令 空 氣 從 罐 口 的 孔 釋 放 出 來, 因 此 水 和 空 氣 減 少 不 過, 水 蒸 氣 依 然 能 抗 衡 大 氣 壓 力 可
是, 把 罐 子 倒 轉 放 進 水 中, 罐 子 便 會 成 為 密 封 狀 態, 而 罐 內 大 部 分 空 間 充 斥 水 蒸 氣, 當 水 蒸 氣 遇 冷 時 變 回 水 時, 所 佔 空 間 便 會 變 少 與 此 同 時, 惟 一 的 孔 封 著 了, 罐 子 內 便 形 成 類 近 真 空 的 狀 態, 基 本 上 什 麼 都 沒 有, 只 餘 下 很 少 水, 因 此 不 能 抵 受 壓 力 老 師 繼 續 補 充 在 整 個 實 驗 裡, 外 在 環 境 並 沒 改 變, 但 罐 子 內 沒 有 足 夠 的 水 蒸 氣 和 空 氣 抗 衡 大 氣 壓 力, 因 此 罐 子 凹 陷, 這 原 理 跟 吸 啜 檸 檬 荼 一 樣, 吸 啜 空 的 紙 包 飲 品 令 紙 盒 內 的 空 氣 減 少, 於 是 不 能 抵 抗 外 在 的 大 氣 壓 力, 紙 盒 便 遭 壓 扁 老 師 並 總 結 空 氣 壓 力 大 得 連 鋁 罐 也 可 壓 扁 圖 1.. 加 熱 前, 罐 內 空 氣 的 壓 力 與 外 面 的 大 氣 壓 力 平 衡 圖 2.. 加 熱 後, 罐 內 的 水 變 成 水 蒸 氣, 把 空 氣 擠 出 罐 口, 水 蒸 氣 取 代 了 原 本 由 空 氣 佔 有 的 大 部 份 空 間
圖 3.. 罐 子 倒 轉 插 入 冷 水 時, 水 蒸 氣 遇 冷 凝 結 成 水, 因 罐 口 密 封, 外 面 的 空 氣 無 法 進 入 罐 內, 而 罐 內 水 蒸 氣 減 少, 空 間 卻 不 變, 令 罐 內 壓 力 減 少, 因 此 罐 外 壓 力 較 罐 內 大, 罐 子 被 壓 至 凹 陷 ; 另 一 方 面, 外 面 的 大 氣 壓 力 也 把 水 擠 進 罐 內 ( 下 圖 另 行 表 述 ) 註.. 圖 中 紅 色 線 代 表 空 氣 氣 壓 的 方 向, 綠 色 線 代 表 水 蒸 氣 氣 壓 的 方 向 吳 老 師 續 請 學 生 解 釋 第 二 個 現 象 罐 子 的 水 比 之 前 多 了 生.. 水 蒸 氣 遇 冷 變 成 水, 所 以 水 多 了 師.. 但 我 當 初 倒 進 的 水 只 有 很 少, 而 最 後 罐 內 卻 有 很 多 水, 那 多 了 的 水 從 何 而 來? 生.. 師.. 的 確, 氣 態 變 回 液 態, 但 為 何 水 會 無 端 變 多? 生.. 空 氣 壓 力 壓 著 水, 於 是 把 水 迫 進 罐 子 裡, 所 以 罐 子 內 的 水 多 了 學 生 答 對 後, 老 師 再 以 圖 ( 見 圖 4) 解 說 空 氣 本 身 有 壓 力, 且 無 處 不 在, 某 些 壓 力 由 上 而 下 壓 著 盤 中 的 水, 令 水 注 入 罐 中, 所 以 加 熱 後, 罐 內 的 水 不 少 反 多, 其 實 是 盤 裡 的 水 被 壓 入 罐 裡 之 故 圖 4.. 由 於 罐 內 氣 壓 比 外 面 小, 外 面 的 大 氣 壓 力 便 由 上 而 下 壓 著 盤 中 的 水, 令 水 注 入 罐 中 註.. 圖 中 紅 色 線 代 表 空 氣 氣 壓 的 方 向 補 充 實 驗 (8 分 鐘 ).. 為 了 消 除 同 學 認 為 罐 子 凹 陷 是 因 為 冷 縮 熱 脹 這 誤 解, 吳 老 師 之 後 再 加 熱 第 三 個 罐 子, 不 過 這 次 卻 把 它 垂 直 放 進 盤 裡 師.. 剛 才 不 少 同 學 說 是 因 為 冷 縮 熱 脹, 我 們 又 看 看 今 次 會 否 凹 陷 師.. 這 情 況 跟 之 前 完 全 相 同, 只 有 罐 口 向 上 是 不 同 的 同 學 可 對 照 一 下 跟 之 前 的 變 化 有 什 麼 不 同? 師.. 現 在 罐 內 的 情 況 跟 之 前 是 否 相 同? 生.. 是 所 有 同 學 都 認 為 水 應 該 少 了, 因 為 水 的 形 態 轉 變 了 而 且 大 部 分 同 學 認 為 罐 子 不 會 凹 陷 師.. 為 什 麼 兩 次 實 驗 有 這 麼 大 的 差 異? 生.. 因 為 空 氣 從 罐 口 進 去, 所 以 不 會 凹 陷 師.. 那 為 什 麼 空 氣 進 入 罐 子, 罐 子 便 不 會 凹 陷? 生.. 空 氣 進 去, 罐 子 便 能 抵 擋 出 面 的 空 氣 壓 力
吳 老 師 補 充 四 周 有 空 氣, 空 氣 本 身 有 壓 力 做 這 實 驗 時, 由 於 罐 口 向 上, 即 使 裡 面 的 水 蒸 氣 遇 冷 凝 結, 罐 內 壓 力 減 少, 但 外 來 空 氣 立 刻 會 經 罐 口 進 入 罐 內, 使 罐 內 外 氣 壓 重 新 平 衡, 罐 子 便 能 抗 衡 外 面 的 壓 力, 不 致 凹 陷 ( 見 圖 5) 老 師 進 而 補 充 冷 縮 熱 脹 的 原 理 是 正 確 的, 但 罐 子 膨 脹 的 情 況 輕 微, 不 足 以 令 罐 子 凹 陷 圖 5.. 雖 然 罐 子 加 熱 後, 罐 內 充 斥 水 蒸 氣, 但 由 於 這 次 罐 口 朝 天, 當 水 蒸 氣 凝 結 導 致 罐 內 氣 壓 減 少, 外 面 的 空 氣 便 立 刻 從 罐 口 擠 進 罐 子 中, 於 是 內 外 壓 力 依 然 能 保 持 平 衡 狀 態, 罐 子 沒 有 凹 陷 註.. 圖 中 紅 色 線 代 表 空 氣 氣 壓 的 方 向 最 後, 吳 老 師 跟 學 生 總 結 這 個 實 驗 證 明 了 空 氣 有 壓 力, 而 且 在 同 一 個 空 間 內, 空 氣 愈 多, 壓 力 愈 大, 相 反 則 愈 少 延 伸 實 驗 [ 神 奇 水 樽 ](7 分 鐘 ).. 梅 老 師 拿 出 一 個 水 樽, 水 樽 底 有 一 個 小 孔, 但 水 沒 有 滴 出 來, 老 師 讓 學 生 觸 摸 水 樽, 並 問 學 生 為 什 麼 水 樽 不 漏 水, 但 一 開 蓋 便 漏 水 生.. 空 氣 由 上 面 壓 下 去, 令 水 流 出 來 師.. 何 時 空 氣 可 壓 下 去? 現 在 空 氣 能 否 從 上 壓 下 去? 生.. 不 能 師.. 為 什 麼? 生.. 樽 口 封 著 了 師.. 那 開 蓋 了 會 怎 樣? 生.. 空 氣 便 能 壓 下 去, 令 水 走 出 來 師.. 為 什 麼 下 面 有 個 小 孔, 四 周 也 有 空 氣, 卻 沒 有 滴 水? 生.. 因 為 就 算 入 面 真 的 有 空 氣, 但 它 是 上 面 的, 入 面 的 空 氣 沒 壓 力 師.. 入 面 的 空 氣 沒 壓 力? 空 氣 是 有 壓 力 的, 入 面 不 是 沒 壓 力, 不 過 怎 樣? 生.. 很 少 師.. 為 什 麼 很 少? 生.. 入 面 全 都 是 水, 沒 什 麼 空 氣 師.. 為 什 麼 沒 什 麼 空 氣? 生.. 水 佔 了 大 部 分 空 間 師.. 空 氣 在 樽 內 還 是 否 有 位 置? 生.. 沒 有 之 後 梅 老 師 以 圖 解 說, 因 水 樽 裡 面 空 氣 很 少, 只 有 微 量 壓 力, 而 四 面 八 方 卻 有 空 氣 壓 力, 這 些 壓 力 比 樽 裡 的 大, 因 此 水 不 能 從 孔 中 流 出 打 開 蓋 後, 大 氣 壓 力 維 持 不
變, 可 是 空 氣 也 能 走 進 水 樽 內, 因 此 上 下 空 氣 壓 力 抵 消, 樽 內 的 水 本 身 有 重 量, 便 會 流 出 來 總 結 (3 分 鐘 ).. 老 師 請 學 生 利 用 剛 才 學 到 關 於 空 氣 壓 力 的 知 識 解 釋 為 什 麼 太 空 人 要 穿 太 空 衣, 可 是 大 部 分 學 生 沒 有 回 應, 於 是 老 師 引 導 學 生 思 考 地 球 和 人 體 內 都 有 空 氣, 可 是 太 空 卻 沒 有, 因 此 不 穿 太 空 衣, 人 體 的 壓 力 便 會 令 太 空 人 的 身 體 不 斷 膨 脹, 所 以 太 空 衣 解 決 了 氣 壓 問 題, 對 太 空 人 十 分 重 要 課 堂 分 析 觀 課 與 評 課 可 有 不 同 的 角 度, 包 括 教 師 的 個 人 素 質 教 學 技 術 層 面 和 處 理 學 習 內 容 的 方 法 等 下 文 會 以 老 師 如 何 處 理 學 習 內 容 為 分 析 重 點, 這 包 括 五 方 面, 即 課 業 組 織 內 容 選 材 學 科 知 識 教 學 評 估 和 教 學 設 計 課 業 組 織 雖 然 這 節 課 堂 的 學 習 內 容 是 空 氣 的 特 性 之 一 : 空 氣 壓 力, 但 老 師 並 非 只 簡 單 處 理 空 氣 壓 力 的 概 念, 而 是 有 意 識 地 聯 繫 學 生 以 往 所 學 的 一 些 概 念, 如 空 氣 佔 有 空 間 和 水 的 三 態, 這 不 但 讓 學 生 重 新 憶 起 已 有 的 知 識, 更 重 要 是 作 為 後 來 教 學 的 鋪 墊 學 生 要 明 白 實 驗 一 的 原 理, 必 先 掌 握 水 受 熱 變 成 水 蒸 氣 時, 水 蒸 氣 佔 有 空 間, 因 此 慢 慢 把 空 氣 擠 出 罐 外 直 至 罐 內 差 不 多 全 是 水 蒸 氣, 而 把 燒 熱 的 汽 水 罐 倒 轉 放 進 水 中 時, 如 果 罐 內 的 氣 體 量 沒 有 改 變, 罐 內 的 壓 力 也 不 會 改 變, 所 以, 罐 不 會 被 壓 扁, 罐 外 的 壓 力 也 無 法 把 水 擠 進 罐 內 正 因 為 水 有 三 態, 當 燒 熱 的 汽 水 罐 倒 轉 放 進 水 中 的 一 剎, 罐 內 的 水 蒸 氣 遇 冷 凝 結 成 水, 於 是 罐 內 所 餘 下 的 較 少 量 氣 體 仍 然 佔 據 同 一 個 空 間, 罐 內 的 壓 力 便 相 應 減 少, 因 此 罐 外 的 壓 力 就 能 把 水 擠 進 罐 內 另 外, 老 師 在 前 測 發 現 不 少 學 生 把 罐 子 燒 熱 倒 插 入 水 後 凹 陷 歸 因 於 冷 縮 熱 脹, 所 以 特 地 在 課 堂 設 計 另 一 個 實 驗, 把 罐 子 燒 熱 後 直 插 入 水 中, 與 受 壓 的 氣 水 罐 的 實 驗 對 比, 以 消 除 學 生 的 誤 解, 令 他 們 知 道 真 正 的 原 因 是 因 為 氣 壓 改 變, 亦 令 學 生 對 冷 縮 熱 脹 加 深 理 解 老 師 這 種 做 法, 體 現 了 照 顧 學 生 的 個 別 差 異 我 相 信 學 生 學 不 到 的 主 要 原 因, 是 他 們 對 學 習 內 容 持 有 某 些 直 觀 的 看 法, 而 這 些 直 觀 的 看 法 卻 是 錯 誤 不 完 善 甚 至 影 響 他 們 接 受 及 理 解 老 師 教 授 的 概 念 的 在 這 裡, 老 師 發 現 大 部 分 學 生 都 認 為 汽 水 罐 凹 陷 是 因 為 冷 縮 熱 脹, 當 大 部 分 學 生 都 持 這 種 看 法, 便 難 以 接 受 氣 壓 的 概 念 老 師 於 授 課 前 先 找 出 這 些 妨 礙 學 生 學 習 的 難 點, 並 特 意 在 課 堂 上 處 理, 令 這 批 可 能 因 這 個 難 點 而 學 不 到 的 學 生 都 有 機 會 學 到, 便 照 顧 了 這 批 在 學 習 上 有 差 異 的 學 生 了 內 容 選 材 許 多 日 常 生 活 的 現 象, 其 實 都 與 空 氣 壓 力 有 關, 例 如 掛 勾 為 什 麼 能 牢 牢 黏 在 牆 上, 為 什 麼 要 在 罐 子 開 兩 個 小 口 液 體 才 能 順 暢 流 出 來 等 然 而, 空 氣 壓 力 是 非 常 抽 象 的 課 題, 大 部 分 學 生 都 因 感 受 不 到 空 氣 壓 力 而 未 能 理 解 這 些 日 常 生 活 常 見 的 現 象, 因
此, 老 師 選 取 空 氣 壓 力 作 為 課 堂 教 學 內 容 非 常 恰 當 不 過, 要 在 課 堂 上 向 學 生 講 授 空 氣 壓 力 的 相 關 概 念, 還 得 利 用 合 適 的 實 驗 才 行 一 般 老 師 會 利 用 掛 勾 為 什 麼 能 牢 牢 黏 在 牆 上 去 教 空 氣 有 壓 力 這 現 象, 但 當 掛 勾 被 壓, 空 氣 被 擠 出 掛 勾 後, 掛 勾 與 牆 之 間 的 空 間 其 實 也 同 時 改 變 了, 故 要 解 釋 這 現 象 便 不 純 粹 是 空 氣 減 少 的 問 題, 而 是 空 間 與 空 氣 同 時 減 少 如 此 看 來, 用 這 例 子 教 在 固 定 空 間 內, 空 氣 越 少, 壓 力 越 少 便 不 適 當 另 一 個 常 用 的 實 驗, 是 用 玻 璃 片 或 硬 紙 皮 蓋 著 滿 載 水 的 水 杯, 然 後 倒 轉, 讓 學 生 觀 察 水 不 能 流 出 而 玻 璃 或 紙 皮 也 不 會 掉 下 來 的 情 況 這 實 驗 可 以 用 來 解 釋 氣 壓, 但 效 果 卻 不 夠 震 撼, 而 且 還 可 能 發 生 以 下 情 況 : 水 杯 可 能 不 是 填 滿 水, 當 倒 轉 水 杯 後, 有 空 氣 在 杯 的 頂 部, 但 玻 璃 片 或 紙 皮 仍 沒 有 掉 下 來 要 解 釋 這 情 況 對 老 師 來 說 是 一 大 挑 戰 既 然 杯 的 頂 部 有 空 氣, 也 代 表 有 氣 壓, 那 麼 這 氣 壓 應 能 抵 消 外 面 壓 著 玻 璃 片 或 紙 皮 的 壓 力, 當 兩 股 壓 力 剛 好 互 相 抵 消, 杯 內 的 水 的 重 量 不 是 該 能 使 玻 璃 片 或 紙 皮 掉 下 並 有 水 從 杯 中 流 出 來 嗎? 這 本 是 對 的, 水 真 的 會 流 出 來, 但 當 水 流 出 來 後, 水 所 佔 有 的 空 間 便 減 小, 而 杯 內 空 氣 所 佔 有 的 空 間 相 繼 變 大, 這 樣 杯 內 的 空 氣 壓 力 便 會 減 少, 當 這 減 少 了 的 壓 力 加 上 水 的 重 量 也 不 及 大 氣 壓 向 玻 璃 或 紙 皮 的 壓 力 時, 玻 璃 或 紙 皮 及 杯 內 的 水 便 不 會 掉 下 來 這 情 況 發 生 於 一 瞬 間, 當 老 師 倒 轉 水 杯 而 還 未 放 開 托 著 玻 璃 或 紙 皮 的 手 時, 整 個 變 化 已 發 生, 所 以 當 老 師 放 手 時, 學 生 只 見 到 玻 璃 片 或 紙 皮 及 杯 內 的 水 不 會 掉 下 來 由 於 解 釋 這 現 象 涉 及 當 空 氣 量 不 變, 如 果 體 積 增 加 則 壓 力 減 少 這 原 理, 所 以 也 不 適 用 於 這 一 課 由 此 可 見, 老 師 選 取 實 驗 時 並 非 隨 意, 而 是 經 過 一 番 縝 密 的 思 考, 這 同 時 必 須 建 基 於 老 師 對 學 科 知 識 的 深 入 理 解 這 節 課 選 取 受 壓 的 汽 水 罐 作 為 實 驗, 選 擇 得 非 常 恰 當, 原 因 有 數 點 : 一 老 師 授 課 時 通 常 只 會 關 注 一 個 重 點, 不 過 也 必 須 製 造 機 會 讓 學 生 把 這 些 分 開 來 學 習 的 重 點 連 繫 起 來, 讓 學 生 體 會 到 他 們 學 習 的 並 非 一 些 零 碎 而 是 互 有 關 係 的 知 識 這 個 實 驗 正 好 需 要 利 用 多 於 一 個 概 念, 讓 學 生 有 機 會 融 合 知 識 二 這 實 驗 能 讓 學 生 透 過 觀 察, 利 用 已 有 知 識 作 出 推 論, 能 培 養 學 生 的 科 學 精 神 三 這 實 驗 能 讓 學 生 感 受 到 空 氣 壓 力 的 威 力, 如 果 實 驗 成 功, 能 把 汽 水 罐 壓 扁 及 把 水 擠 進 汽 水 罐, 令 學 生 看 到 提 起 罐 子 時 有 大 量 的 水 流 出 實 驗 震 撼 的 效 果 能 令 學 生 驚 訝, 吸 引 他 們 的 注 意 力, 留 下 深 刻 的 印 象 四 這 實 驗 能 讓 學 生 體 會 在 固 定 的 空 間 內, 空 氣 量 的 多 少 與 氣 壓 大 小 的 關 係, 把 空 氣 有 壓 力 這 個 抽 象 的 概 念 具 體 化 學 科 知 識 兩 名 參 與 的 老 師 於 準 備 公 開 課 時, 經 過 一 輪 深 入 研 究 探 討, 都 能 深 入 掌 握 課 堂 要 教 的 學 科 知 識, 為 了 充 分 理 解 學 習 內 容 及 其 關 鍵 特 徵, 老 師 也 下 了 不 少 功 夫, 這 點 可 從 課 業 組 織 及 內 容 選 材 方 面 證 明 雖 然 老 師 都 掌 握 了 一 定 的 學 科 知 識, 不 過 老 師 在 課 堂 處 理 受 壓 的 汽 水 罐 這 實 驗 時 的 手 法, 仍 有 美 中 不 足 的 地 方, 反 映 了 他 們 未
能 充 分 掌 握 科 學 方 法, 及 未 能 體 現 科 學 精 神, 這 點 會 在 評 述 課 堂 的 實 踐 情 況 時 一 併 詳 述 此 外, 當 老 師 在 課 堂 尾 聲 回 到 太 空 衣 的 問 題, 利 用 有 關 空 氣 壓 力 的 概 念 解 釋 太 空 衣 的 重 要 用 途 時, 也 未 有 與 學 生 深 入 剖 析 教 學 評 估 老 師 上 課 時, 經 常 提 問 學 生, 以 檢 測 學 生 是 否 明 白, 這 種 處 理 手 法 非 常 恰 當 例 如, 老 師 請 學 生 嘗 試 解 釋 實 驗 的 結 果, 引 導 學 生 說 出 他 們 的 不 同 理 解, 便 是 善 用 評 估 即 時 回 饋 教 學 的 做 法, 如 此 老 師 便 能 適 時 對 症 下 藥 所 以, 當 有 學 生 說 出 罐 子 凹 陷 是 因 為 冷 縮 熱 脹 時, 老 師 便 立 刻 做 了 一 個 對 照 實 驗, 即 時 處 理 學 生 的 誤 解 : 一 切 情 況 不 變, 惟 一 改 動 是 沒 有 倒 轉 汽 水 罐 結 果 汽 水 罐 並 沒 因 冷 縮 熱 脹 而 遭 壓 扁, 證 明 汽 水 罐 被 壓 扁 並 非 由 於 冷 縮 熱 脹 老 師 這 反 應 看 似 即 興, 其 實 是 經 過 深 思 熟 慮, 課 前, 老 師 與 學 生 進 行 評 估, 並 針 對 他 們 所 持 的 誤 解, 計 劃 好 對 應 方 法, 可 惜 老 師 於 課 堂 上 還 是 未 能 妥 善 利 用 這 變 易 ( 倒 轉 及 不 倒 轉 ) 引 導 學 生 思 考 兩 種 情 況 的 更 深 層 意 義 : 倒 轉 罐 子 插 入 水 中 會 造 成 什 麼 情 況, 繼 而 把 思 考 範 圍 縮 窄 至 與 封 閉 的 空 間 有 關 教 學 設 計 由 於 這 是 以 科 學 為 主 題 的 常 識 課, 所 以 下 文 會 以 評 科 學 課 的 角 度 來 評 析 我 認 為 科 學 課 必 需 具 備 某 些 科 學 方 法 的 元 素, 例 如 培 養 學 生 觀 察 探 究 推 理 假 設 驗 證 及 邏 輯 思 維 的 能 力 首 先 我 們 檢 示 教 學 設 計, 老 師 於 公 開 課 前 所 提 交 的 教 學 計 劃, 包 括 流 程 和 所 採 用 的 教 學 活 動 都 十 分 符 合 科 學 課 的 要 求, 而 且 有 不 少 優 點 : 1. 學 習 科 學 概 念 必 須 與 日 常 生 活 的 應 用 連 繫, 否 則 所 學 便 流 於 抽 象 老 師 由 所 有 學 生 都 熟 識 的 太 空 人 楊 利 偉 開 始, 聚 焦 於 他 所 穿 的 太 空 衣, 由 此 帶 出 氣 壓 的 概 念, 便 是 希 望 做 到 這 一 點 2. 第 一 個 活 動 ( 引 入 活 動 受 壓 的 汽 水 罐 ) 由 老 師 示 範 氣 壓 的 威 力, 選 取 得 非 常 適 當, 前 面 已 提 過, 此 處 不 再 贅 述 不 過, 如 老 師 做 這 個 實 驗 時, 能 巧 妙 提 問 及 引 導, 將 能 給 予 學 生 更 多 觀 察 及 推 理 的 機 會, 讓 他 們 融 合 不 同 的 知 識 3. 老 師 示 範 的 第 二 個 實 驗 ( 即 上 文 的 補 充 實 驗 ), 是 第 一 個 實 驗 的 對 照, 主 要 分 別 在 於 罐 口 向 上 ( 空 氣 可 以 進 入 ) 還 是 在 水 中 ( 空 氣 不 能 進 入 ), 這 是 要 解 決 汽 水 罐 凹 陷 的 原 因 是 否 冷 縮 熱 脹 之 故 老 師 決 定 在 學 生 討 論 後 才 做 這 實 驗 而 不 在 開 始 把 兩 個 實 驗 一 起 做, 便 是 希 望 給 學 生 提 供 機 會, 驗 證 冷 縮 熱 脹 這 推 論 或 假 設 是 否 正 確 這 樣 的 設 計, 顯 示 老 師 留 意 到 學 生 對 學 習 內 容 的 誤 解, 並 能 設 計 適 切 針 對 性 的 學 習 經 驗 幫 助 學 生 消 除 誤 解 這 流 程 也 可 體 現 科 學 方 法 的 重 要 步 驟 : 由 觀 察 結 果, 作 出 假 設, 再 做 實 驗 以 驗 證 假 設 的 真
偽, 然 後 基 於 實 驗 的 結 果 推 翻 假 設 ( 這 裡 即 冷 縮 熱 脹 的 假 設 ) 如 果 老 師 能 巧 妙 帶 動 討 論, 可 讓 學 生 感 受 到 科 學 家 所 用 的 科 學 方 法 我 認 為, 每 一 個 科 學 課 都 應 該 讓 學 生 體 驗 科 學 方 法, 培 養 學 生 以 科 學 方 法 思 考 解 難 處 事, 才 是 教 科 學 科 的 主 要 目 的 4. 老 師 能 製 造 機 會, 讓 學 生 應 用 剛 學 到 的 概 念 教 學 計 劃 裡 名 為 神 奇 水 樽 的 延 伸 活 動 ( 即 上 文 課 堂 描 述 的 延 伸 實 驗 ) 讓 學 生 應 用 剛 學 到 有 關 氣 壓 的 概 念, 解 釋 為 什 麼 水 不 會 從 底 部 有 小 孔 的 瓶 子 流 出 來, 最 後 回 到 太 空 衣 幫 助 太 空 人 解 決 處 於 太 空 時 的 氣 壓 問 題 5. 實 驗 所 用 的 儀 器, 都 是 一 般 小 學 很 容 易 找 到 的 另 外, 老 師 為 了 讓 學 生 更 容 易 審 辨 學 習 內 容 的 兩 項 關 鍵 特 徵, 在 課 堂 上 有 意 識 地 運 用 了 變 易 圖 式, 令 其 教 學 更 為 聚 焦 所 謂 變 易 圖 式, 簡 單 來 說 是 指 老 師 在 設 計 教 學 時, 針 對 內 容 的 關 鍵 特 徵, 通 過 變 與 不 變, 讓 學 生 更 容 易 審 辨 到 關 鍵 之 處 以 下 就 課 堂 的 教 學 設 計 略 作 說 明, 分 析 教 師 如 何 利 用 變 易 帶 動 教 學 老 師 在 課 堂 運 用 了 不 同 的 變 易 圖 式 帶 出 各 項 關 鍵 特 徵, 在 第 一 個 實 驗, 老 師 燒 熱 罐 子 並 把 罐 子 倒 插 入 水, 這 個 實 驗 裡 不 變 的 是 汽 水 罐 及 空 氣 的 壓 力, 變 的 是 罐 內 的 氣 體 量 之 多 少 ( 水 蒸 氣 凝 結 導 致 氣 體 量 減 少 ), 由 此, 學 生 能 審 辨 到 罐 內 的 空 氣 減 少, 壓 力 便 相 應 減 少, 因 此 汽 水 罐 放 進 水 中 會 凹 陷 課 堂 運 用 的 變 易 圖 式 1.. 不 變 變 審 辨 的 關 鍵 特 徵 汽 水 罐 空 氣 壓 力 汽 水 罐 內 的 空 氣 量 多 少 汽 水 罐 有 沒 有 被 壓 扁 空 氣 存 在 很 大 的 壓 力 當 罐 內 的 氣 體 減 少, 壓 力 也 減 少 之 後, 老 師 跟 學 生 討 論, 又 畫 圖 說 明, 向 學 生 講 解 由 於 罐 內 的 氣 壓 因 汽 水 罐 內 的 氣 體 量 減 少 而 降 低, 罐 外 的 大 氣 壓 力 便 比 罐 內 的 壓 力 大, 因 此 水 被 外 面 較 大 的 空 氣 壓 力 擠 進 氣 壓 較 小 的 汽 水 罐 內 解 說 過 後, 老 師 為 了 讓 學 生 明 白 汽 水 罐 凹 陷 與 冷 縮 熱 脹 無 關, 做 了 另 一 個 對 照 實 驗, 把 汽 水 罐 倒 轉 和 不 倒 轉 插 入 水 中 在 這 裡, 不 變 的 仍 是 汽 水 罐 和 空 氣 壓 力, 變 的 是 汽 水 罐 頂 部 的 小 孔 有 沒 有 被 密 封, 透 過 聚 焦 於 變 動 的 地 方, 學 生 便 可 審 辨 到 罐 內 有 沒 有 空 氣 抵 抗 外 面 的 大 氣 壓 力 才 是 汽 水 罐 會 否 凹 陷 的 原 因 課 堂 運 用 的 變 易 圖 式 2.. 不 變 變 審 辨 的 關 鍵 特 徵 汽 水 罐 空 氣 壓 力 汽 水 罐 的 孔 有 沒 有 密 封 ( 即 汽 水 罐 倒 轉 和 不 倒 轉 插 入 水 中 ) 有 沒 有 凹 陷 密 封 的 汽 水 罐 才 會 凹 陷
當 學 生 能 審 辨 到 密 封 的 汽 水 罐 才 會 凹 陷, 以 下 的 變 易 圖 式 便 可 幫 助 學 生 考 慮 密 封 的 效 果 與 氣 壓 之 間 的 關 係 課 堂 運 用 的 變 易 圖 式 3.. 不 變 變 審 辨 的 關 鍵 特 徵 汽 水 罐 空 氣 壓 力 罐 內 的 氣 壓 能 否 改 變 ( 密 封 與 否 ) 有 沒 有 凹 陷 汽 水 罐 凹 陷 的 主 因 與 罐 內 的 氣 壓 變 化 有 關 最 後, 老 師 為 了 鞏 固 學 生 所 學, 預 備 了 神 奇 水 樽 的 實 驗 在 這 個 實 驗, 不 變 的 是 那 個 底 部 有 小 孔 的 水 樽, 而 變 的 則 是 瓶 頂 有 沒 有 空 間 讓 空 氣 進 入 瓶 內, 透 過 聚 焦 於 變 動 的 地 方, 學 生 審 辨 到 空 氣 的 壓 力 能 把 液 體 擠 出 來 課 堂 運 用 的 變 易 圖 式 4.. 不 變 變 審 辨 的 關 鍵 特 徵 裝 了 水 的 水 樽 瓶 底 的 小 孔 瓶 頂 有 沒 有 空 間 讓 空 氣 進 入 瓶 內 ( 即 打 開 瓶 蓋 和 不 打 開 瓶 蓋 ) 水 能 否 從 瓶 底 的 小 孔 流 出 如 果 瓶 內 沒 有 空 氣, 大 氣 壓 力 可 防 止 瓶 內 的 水 流 出 來 如 果 瓶 內 有 空 氣, 則 與 瓶 外 的 大 氣 壓 力 抵 消, 瓶 內 的 水 就 會 流 出 來 總 的 來 說, 這 課 的 設 計 是 理 想 的 科 學 課 好 的 課 堂 設 計 對 幫 助 學 生 學 習, 自 然 事 半 功 培, 但 學 生 所 經 歷 的 學 習 經 驗, 畢 竟 不 能 靠 紙 上 談 兵, 必 須 由 老 師 實 踐 出 來, 而 設 計 和 實 踐 可 以 有 很 大 的 差 距, 所 以, 以 下 會 評 述 這 課 的 實 踐 情 況, 評 述 之 前, 先 來 看 看 學 生 在 後 測 的 表 現, 以 檢 測 他 們 的 學 習 成 效, 作 為 評 述 的 依 據 學 生 的 學 習 成 效 學 生 後 訪 研 究 員.. 你 覺 得 自 己 學 到 了 什 麼? 學 生.. 學 了 空 氣 壓 力 研 究 員.. 那 什 麼 跟 空 氣 壓 力 有 關? 學 生.. 如 果 燒 熱 汽 水 罐, 而 裡 面 裝 了 少 量 的 水, 有 水 蒸 汽, 燒 了 很 久 之 後, 突 然 把 罐 子 倒 轉 插 入 水 中 罐 口 向 水, 罐 子 遇 冷 水 遇 冷 變 回 很 少 的 水, 變 回 水 後, 罐 子 裡 便 沒 有 空 氣 的 壓 力, 所 以 便 會 給 外 來 的 空 氣 壓 力 壓 至 凹 陷 學 生.. 空 氣 壓 力 無 處 不 在 學 生.. 空 氣 壓 力 會 令 一 些 東 西 流 出 來 研 究 員.. 記 得 之 前 我 問 過 你 們 在 益 力 多 樽 戳 一 個 孔 後 反 轉, 液 體 會 否 流 出 來 嗎? 記 得 自 己 如 何 回 答 嗎? 學 生.. 會 一 滴 一 滴 流 出 來 研 究 員.. 你 們 現 在 又 如 何 看 呢?
學 生.. 不 會, 要 用 力 擠 壓 才 會, 因 為 空 氣 壓 力 會 阻 礙 ( 研 究 員 把 益 力 多 樽 倒 轉 ) 研 究 員.. 是 哪 裡 的 空 氣 壓 力? 學 生.. 四 周 研 究 員.. 其 他 同 學 如 何 看? 學 生.. 都 不 會 流 出 來 研 究 員.. 為 什 麼? 學 生.. 因 為 沒 有 在 上 面 戳 一 個 孔, 空 氣 佔 有 空 間 很 少, 會 給 四 周 的 空 氣 壓 力 排 斥, 所 以 不 會 流 出 來 研 究 員.. 排 斥 是 什 麼 意 思? 學 生.. 即 壓 著 研 究 員.. 即 你 們 都 認 為 是 要 在 上 面 戳 一 個 孔 了? 剛 才 老 師 哪 部 分 的 教 學 令 你 覺 得 要 在 上 面 戳 一 個 孔? 學 生.. 老 師 剛 才 在 一 個 水 樽 注 滿 水, 下 面 戳 一 個 孔, 但 沒 開 蓋 子, 但 一 開 蓋 子, 水 便 沿 著 小 孔 流 出 來 ( 研 究 員 在 益 力 多 樽 左 右 兩 邊 各 戳 了 一 個 小 孔 ) 研 究 員.. 這 次 倒 轉 益 力 多 樽, 你 們 覺 得 液 體 會 否 流 出 來? 學 生.. 會 ( 學 生 看 到 液 體 沒 流 出 來, 都 有 點 意 外 ) 研 究 員.. 為 什 麼 沒 有 流 出 來? 學 生.. 因 為 空 氣 由 下 面 升 上 來, 水 又 流 下 去 學 生.. 因 為 這 跟 戳 一 個 孔 一 樣, 下 面 還 是 會 有 空 氣 壓 力, 因 此 就 算 戳 多 少 個 孔, 也 不 會 有 液 體 流 出 來 研 究 員.. 你 覺 得 是 跟 空 氣 壓 力 有 關 嗎? 學 生.. 是 研 究 員.. 其 他 同 學 是 否 同 意? 學 生.. 是 研 究 員.. 如 果 我 要 液 體 流 出 來, 還 有 沒 有 什 麼 法 子? 學 生.. 再 把 孔 子 戳 得 大 一 點 研 究 員.. 如 果 只 有 這 兩 個 孔, 不 能 戳 大 了, 還 有 沒 有 其 他 法 子? 學 生.. 擠 壓 研 究 員.. 還 有 呢? 學 生.. 搖 晃 益 力 多 樽 學 生.. 擠 壓 或 在 上 面 戳 一 個 孔 ( 研 究 員 把 益 力 多 樽 斜 斜 倒 轉, 讓 液 體 流 出 來 ) 研 究 員.. 為 什 麼 這 樣 便 有 液 體 流 出 來? 學 生.. 因 為 空 氣 能 從 另 一 個 孔 子 走 進 去 研 究 員.. 從 哪 兒 走 進 去? 學 生.. 高 一 點 的 孔 子 研 究 員.. 即 因 為 上 面 有 個 孔, 空 氣 從 這 兒 溜 進 去, 因 此 有 液 體 流 出? 學 生.. 是 研 究 員.. 這 位 同 學 上 次 告 訴 我 你 的 媽 媽 倒 奶 時, 要 在 瓶 口 開 兩 個 孔, 現 在 知 道 原 因 了 嗎? 學 生.. 空 氣 幫 助 它 倒 出 來 研 究 員.. 如 何 幫 助? 學 生.. 多 了 一 個 孔 子 讓 空 氣 走 進 去, 令 液 體 流 出 來 研 究 員.. 即 其 中 一 個 孔 子 是 讓 液 體 流 出 來, 另 一 個 孔 子 有 什 麼 用? 學 生.. 令 空 氣 走 進 去 研 究 員.. 剛 才 老 師 做 了 燒 罐 子 的 實 驗, 他 也 說 過 空 氣 有 多 有 少 跟 壓 力 有 關 係, 你 們 是 否 記 得 空 氣 量 的 多 少 跟 壓 力 大 小 有 什 麼 關 係?
學 生.. 空 氣 愈 多, 壓 力 愈 大 ; 空 氣 愈 少, 壓 力 愈 小 研 究 員.. 剛 才 說 的 實 驗 如 何 引 證 這 一 點? 學 生.. 如 果 外 來 壓 力 小, 就 算 反 轉 罐 子, 罐 子 還 是 會 凹 陷 即 很 小 都 會 凹 陷 會 沒 比 空 氣 多 的 時 候 凹 陷 因 為 空 氣 愈 細 壓 力 愈 細, 如 果 外 來 空 氣 壓 力 愈 細, 就 算 實 驗 不 會 比 之 前 那 空 氣 壓 力 都 會 很 多 都 不 會 凹 陷 得 很 厲 害 研 究 員.. 說 回 剛 才 老 師 的 實 驗, 當 加 熱 罐 子 時, 裡 面 的 空 氣 多 了 還 是 少 了? 學 生.. 少 了 研 究 員.. 而 外 面 的 壓 力 沒 變 動, 便 會 把 罐 子 擠 壓 至 凹 陷 了? 學 生.. 是 研 究 員.. 剛 才 做 實 驗 時, 老 師 把 罐 子 倒 轉 插 入 水 中 後, 說 罐 子 內 的 水 會 多 了, 其 實 你 們 是 否 相 信? 還 有, 你 們 是 否 相 信 水 是 由 外 面 走 進 去? 學 生.. 相 信 研 究 員.. 為 什 麼? 學 生.. 原 本 老 師 只 倒 了 少 量 水 進 罐 子, 而 空 氣 壓 力 把 水 擠 壓 進 罐 子 內 前 訪 時, 研 究 員 問 學 生 如 在 益 力 多 瓶 開 一 個 小 孔, 再 把 益 力 多 瓶 倒 轉 會 怎 樣 當 時, 其 中 一 名 學 生 認 為 益 力 多 會 從 小 孔 一 滴 一 滴 流 出 來, 因 為 空 氣 會 從 小 孔 進 入 益 力 多 瓶 頂, 被 益 力 多 阻 著 ; 另 一 名 學 生 則 認 為 益 力 多 會 從 小 孔 一 滴 一 滴 流 出 來, 但 未 能 解 釋 原 因 ; 而 最 後 一 名 學 生 認 為 只 有 很 少 益 力 多 從 小 孔 流 出 來, 因 為 要 有 兩 個 小 孔 才 流 得 快 後 訪 時, 可 以 看 到 三 名 學 生 均 知 道 把 瓶 上 有 一 個 小 孔 的 益 力 多 倒 轉, 益 力 多 不 會 流 出 來, 因 為 瓶 外 的 空 氣 壓 力 壓 著 小 孔, 這 反 映 三 名 學 生 在 課 堂 後, 透 過 受 壓 的 汽 水 罐 的 實 驗 對 空 氣 有 壓 力 這 概 念 加 深 了 認 識 另 外, 其 中 一 名 學 生 更 能 覆 述 課 堂 上 的 實 驗, 利 用 氣 壓 的 概 念 解 釋 實 驗 結 果, 並 指 出 空 氣 壓 力 之 大 小 和 罐 子 凹 陷 的 關 係 後 訪 時, 學 生 雖 然 未 能 正 確 預 測 在 益 力 多 瓶 上 開 兩 個 小 孔, 然 後 把 益 力 多 瓶 倒 轉, 液 體 會 不 會 流 出 來 不 過, 當 他 們 看 見 液 體 並 沒 流 出 這 現 象 時, 也 能 運 用 空 氣 有 壓 力 的 概 念 解 釋, 其 中 一 名 學 生 的 解 釋 尤 為 正 確 課 後 訪 問 學 生 的 結 果 顯 示, 學 生 還 是 能 掌 握 空 氣 有 很 大 的 壓 力, 並 知 道 在 固 定 的 空 間 內, 氣 體 越 少, 壓 力 越 少, 反 之 亦 然 這 道 理, 所 以 這 課 也 算 相 當 成 功, 能 達 到 老 師 預 設 的 目 的 然 而, 後 訪 同 時 發 現, 三 名 學 生 皆 受 老 師 影 響 而 未 能 忠 於 自 己 的 觀 察, 紛 紛 認 同 在 受 壓 的 汽 水 罐 的 實 驗 時, 的 確 有 大 量 的 水 從 罐 內 流 出 來 課 堂 實 踐 情 況 的 分 析 及 改 善 建 議 整 體 來 說, 兩 位 老 師 在 課 堂 能 互 相 配 合, 帶 出 學 習 內 容 及 其 關 鍵 特 徵, 教 出 一 堂 有 趣 的 科 學 課 當 然, 無 論 多 好 的 課, 也 還 可 以 精 益 求 精 以 下 會 詳 細 分 析 課 堂 的 實 踐 情 況, 並 提 出 改 善 建 議 1. 用 太 空 衣 的 用 途 作 引 入 老 師 問 學 生 上 太 空 為 什 麼 要 穿 太 空 衣, 可 是 老 師 太 注 意 自 己 希 望 得 到 的 標 準 答 案, 因 而 忽 視 了 學 生 所 舉 出 的 其 它 正 確 答 案 其 實 太 空 衣 除 了 幫 助 太 空 人 解 決 氣 壓 問 題 外, 還 有 很 多 用 途, 例 如, 有 學 生 認 為 太 空 衣 能 保 溫 抵 抗 輻 射 供
給 氧 氣 等, 這 些 都 是 極 好 的 答 案, 老 師 不 應 忽 視, 而 問 題 只 是 老 師 應 如 何 把 問 題 聚 焦 於 氣 壓 而 矣 其 實, 老 師 大 可 鼓 勵 學 生 把 不 同 的 答 案 說 出 來, 並 把 答 案 寫 於 黑 板, 當 再 沒 有 其 它 答 案 時, 便 把 正 確 的 圈 出 來, 例 如 保 溫 抵 抗 輻 射 供 給 氧 氣 等 這 時, 根 據 學 生 的 答 案, 老 師 有 兩 種 處 理 方 法 :1) 如 果 有 學 生 提 出 解 決 氣 壓 的 問 題, 老 師 可 在 這 答 案 旁 加 問 號, 再 問 其 它 學 生 是 否 同 意, 又 太 空 衣 是 為 太 空 人 加 壓 還 是 減 壓? 這 空 氣 壓 力 有 多 大? 不 解 決 這 問 題 有 什 麼 後 果? 然 後 老 師 可 告 訴 學 生 現 在 會 做 一 個 實 驗 去 幫 助 他 們 解 答 這 些 問 題, 並 叫 他 們 細 心 觀 察, 仔 細 推 理 找 出 答 案 2) 如 果 沒 有 學 生 提 出 解 決 氣 壓 的 問 題, 則 老 師 可 以 說 他 們 的 答 案 都 正 確, 可 惜 遺 漏 了 太 空 衣 的 另 一 個 非 常 重 要 的 用 途 然 後 老 師 再 告 訴 學 生 現 在 會 做 一 個 實 驗 作 為 提 示, 並 叫 他 們 細 心 觀 察, 仔 細 推 理 找 出 答 案 這 樣, 老 師 便 能 把 學 生 的 注 意 力 聚 焦 到 這 一 課 的 學 習 內 容 了 2. 汽 水 罐 實 驗 示 範 做 這 實 驗 時, 兩 位 老 師 處 理 得 宜, 也 能 互 相 配 合 一 位 老 師 做 實 驗 時, 另 一 位 老 師 則 透 過 提 問, 引 導 學 生 留 意 水 蒸 氣 由 罐 口 溜 走 另 外, 實 驗 時 間 也 掌 握 得 恰 到 好 處, 所 以 當 老 師 把 罐 子 放 入 水 中 時, 汽 水 罐 的 凹 陷 情 況 相 當 驚 人, 應 該 能 給 學 生 深 刻 的 印 象 可 惜, 負 責 做 實 驗 的 老 師 始 終 放 不 下 老 師 要 不 停 說 話 的 心 結, 一 手 拿 著 麥 克 風 不 斷 說 話, 另 一 手 卻 要 把 汽 水 罐 倒 轉 插 入 水 中, 以 致 在 重 要 時 刻 出 現 錯 失, 讓 罐 子 氣 孔 短 暫 露 出 了 水 面, 幸 好 沒 有 影 響 汽 水 罐 的 凹 陷 情 況, 可 是 當 老 師 提 起 汽 水 罐 的 時 候, 便 見 不 到 大 量 的 水 從 罐 內 流 出 來 的 情 況 了! 這 觀 察 對 以 後 的 推 論 非 常 重 要, 老 師 原 本 是 要 問 學 生, 為 什 麼 最 初 只 灌 入 很 少 的 水, 現 在 卻 有 多 於 十 倍 的 水 流 出 來, 這 些 水 從 何 而 來, 又 如 何 能 進 入 罐 內? 這 部 分 對 確 立 氣 壓 作 用 於 四 面 八 方, 及 空 氣 佔 有 空 間 這 些 概 念 是 非 常 重 要 的 可 能 是 由 於 經 驗 問 題, 又 可 能 是 由 於 公 開 課 的 壓 力, 老 師 恐 怕 不 能 利 用 觀 察 到 的 結 果 帶 動 討 論 及 得 到 預 期 的 結 論, 於 是 便 率 先 指 出 流 出 來 的 水 比 原 先 倒 進 的 多 當 時 並 沒 有 學 生 提 出 異 議, 於 是 老 師 便 能 順 利 完 成 教 學 計 劃 深 入 了 解 學 科 知 識, 不 單 指 認 識 學 科 內 容 和 掌 握 其 精 髓, 還 包 括 體 現 學 科 的 精 神 因 此, 科 學 老 師 自 身 必 須 體 現 出 科 學 精 神, 擅 於 在 日 常 生 活 運 用 科 學 方 法, 才 能 潛 移 默 化 培 養 學 生 的 科 學 精 神 態 度 與 能 力 處 理 這 個 實 驗 時, 老 師 卻 忽 略 了 培 養 學 生 的 科 學 精 神 雖 然 實 驗 失 敗, 老 師 卻 硬 說 罐 內 有 很 多 水 流 出 來, 這 樣 以 先 入 為 主 的 手 段 及 老 師 的 權 威 引 導 學 生 認 同, 並 不 可 取, 而 且 有 違 科 學 精 神 後 訪 時, 我 們 發 現 每 名 學 生 都 深 信 不 移, 認 為 自 己 真 的 看 到 了 大 量 的 水 從 罐 內 流 出, 但 事 實 上, 當 老 師 後 來 示 範 把 燒 熱 的 汽 水 罐 直 插 入 水 中 以 證 明 冷 縮 熱 脹 並 非 罐 子 凹 陷 的 主 因 時, 從 罐 內 倒 出 來 的 水 顯 然 比 剛 才 從 倒 轉 插 入 水 中 的 罐 流 出 來 的 更 多! 科 學 方 法 始 於 觀 察, 科 學 家 必 須 忠 於 觀 察 的 結 果, 透 過 推 論 假 設 實 驗 引 證, 再 推 論 等 步 驟, 解 決 問 題 及 尋 找 真 理, 科 學 教 育 就 是 要 培 養 學 生 實 事 求 是 的 精 神, 因 此 必 須 忠 於 自 己 的 觀 察 許 多 科 學 上 的 重 大 發 現, 便 是 由 於 科 學 家 忠 於 觀 察 的 結 果, 儘 管 他 們 觀 察 所 得 可 能 跟 一 般 的 看 法 傳 統 的 信 念 相 違 背, 但 只 有 勇 於 面 對 事 實, 找 尋 真 理, 才 能 培 養 正 確 的 科 學 精 神 這 次
老 師 卻 不 幸 地 示 範 了 不 科 學 的 方 法 如 果 學 生 根 本 看 不 見 大 量 的 水 從 罐 內 流 出, 卻 仍 接 受 老 師 的 說 法, 便 會 對 自 己 的 觀 察 失 去 信 心, 日 後 盲 目 聽 從 權 威, 後 果 影 響 深 遠 這 樣, 老 師 雖 然 教 了 學 生 一 些 科 學 知 識, 卻 不 能 讓 他 們 透 過 學 習 這 些 知 識 培 養 科 學 的 精 神 態 度 與 能 力 可 惜, 香 港 的 小 學 教 育 不 重 視 科 學 教 育, 導 致 學 生 缺 乏 科 學 的 邏 輯 推 理 和 求 真 精 神, 教 育 界 實 在 要 深 思 這 問 題! 因 此, 如 果 第 一 次 實 驗 失 敗 了, 老 師 應 立 刻 再 重 複 這 實 驗, 並 跟 學 生 討 論 為 什 麼 不 小 心 讓 罐 口 露 出 水 面 時, 倒 出 來 的 水 會 較 少, 而 當 這 次 罐 上 的 孔 完 全 浸 於 水 中, 倒 出 來 的 水 會 多 了 這 麼 多? 這 樣 更 有 利 學 生 審 辨 把 罐 密 封 的 重 要 重 複 這 實 驗 只 需 約 五 分 鐘, 卻 能 幫 助 學 生 建 立 正 確 的 概 念, 絕 對 值 得, 如 果 時 間 不 夠, 寧 可 放 棄 底 部 有 孔 的 水 樽 不 漏 水 的 活 動 另 外, 老 師 與 學 生 分 析 為 什 麼 大 量 的 水 會 進 入 倒 轉 的 罐 內 時, 只 透 過 直 接 灌 輸, 未 必 能 讓 學 生 審 辨 到 背 後 因 由 老 師 在 這 裡 不 妨 透 過 變 易 圖 式, 利 用 另 一 個 對 照 實 驗, 幫 助 學 生 自 己 審 辨 到 水 倒 灌 進 罐 內 的 原 因 老 師 可 把 空 的 水 杯 或 汽 水 罐 倒 插 水 中, 讓 學 生 看 到 水 不 會 進 入 杯 或 汽 水 罐 中, 如 此 他 們 便 能 同 步 經 歷 到 當 罐 子 燒 熱 後 倒 插 入 冷 水 的 實 驗, 從 而 對 照 後 者 有 大 量 的 水 進 入 罐 內 的 情 況 這 樣, 學 生 可 審 辨 到 是 否 燒 熱 罐 子 是 一 個 重 要 因 素, 老 師 可 進 而 引 導 學 生 考 慮 燒 熱 罐 的 目 的 : 讓 水 蒸 氣 替 代 空 氣, 及 後 當 水 蒸 氣 冷 卻 凝 結 成 水 後, 密 封 的 罐 內 的 氣 壓 便 會 減 少, 因 此 水 被 外 面 較 大 的 空 氣 壓 力 擠 進 氣 壓 較 小 的 汽 水 罐 內 如 此, 課 堂 上 便 會 出 現 以 下 的 變 易 圖 式.. 不 變 變 審 辨 的 關 鍵 特 徵 把 空 的 容 器 倒 插 水 中 罐 內 的 氣 壓 ( 大 小 ) 如 果 空 氣 壓 力 比 罐 內 氣 體 的 壓 力 大, 空 氣 壓 力 水 能 否 進 入 罐 內 水 便 會 被 壓 進 汽 水 罐 3. 學 生 分 組 討 論 及 老 師 總 結 實 驗 這 部 分 本 來 處 理 得 相 當 好, 老 師 請 每 組 學 生 把 討 論 結 果 寫 於 紙 上, 並 貼 在 黑 板, 又 把 同 類 答 案 歸 類, 在 每 類 答 案 邀 請 一 位 持 這 種 看 法 的 學 生 表 達 見 解, 這 樣 便 能 處 理 所 有 學 生 的 不 同 看 法, 肯 定 及 正 視 每 組 學 生 的 貢 獻, 令 每 名 學 生 都 能 參 與 可 惜, 老 師 實 踐 時 出 現 了 幾 個 問 題, 減 低 了 活 動 的 成 效 首 先, 老 師 處 理 這 部 分 時 沒 有 明 確 讓 學 生 知 道 他 正 嘗 試 把 答 案 歸 類 ; 其 次, 老 師 沒 有 即 時 回 應 學 生 的 解 釋, 所 以 學 生 未 必 會 認 為 自 己 的 意 見 受 重 視 最 可 惜 的 是, 老 師 先 解 釋 了 這 現 象 發 生 是 由 於 氣 壓, 才 做 把 加 熱 後 的 汽 水 罐 不 倒 轉 插 入 水 中 的 實 驗 由 於 學 生 已 從 老 師 的 暗 示 知 道 冷 縮 熱 脹 的 解 釋 是 錯 的, 所 以 當 老 師 問 學 生 把 正 加 熱 的 汽 水 罐 不 倒 轉 直 插 入 水 中, 汽 水 罐 會 否 凹 陷 時, 幾 乎 所
有 學 生 都 舉 手 表 示 不 會 這 樣, 老 師 做 這 實 驗 已 完 全 失 去 了 探 究 的 元 素, 變 得 沒 意 義 了! 我 提 議 老 師 可 明 確 宣 佈 : 現 在 我 會 把 看 法 相 同 的 答 案 放 在 一 起, 這 幾 組 都 認 為 與 冷 縮 熱 脹 有 關, 這 幾 組 則 認 為 與. 有 關 好 的, 首 先 讓 我 們 考 慮 與 冷 縮 熱 脹 有 關 的 說 法 請 這 些 組 別 的 其 中 一 位 同 學 向 我 們 解 釋 他 們 的 看 法, 先 請 X 同 學 吧! 當 這 同 學 說 完 後, 老 師 可 以 問 : 這 位 同 學 是 否 準 確 代 表 了 你 自 己 的 想 法 呢? 然 後 再 邀 請 持 有 這 種 看 法 的 其 它 同 學 補 充 當 再 沒 有 補 充 時, 老 師 可 引 出 假 設 這 名 詞.. 由 於 我 們 暫 時 不 知 道 真 相, 所 以 這 些 同 學 所 說 有 關 冷 縮 熱 脹 的 解 釋, 都 是 一 些 未 證 實 的 假 設 要 求 證 這 假 設, 我 們 可 以 做 以 下 的 實 驗 如 果 他 們 的 假 設 是 對 的 話, 當 我 把 汽 水 罐 加 熱 相 同 的 時 間 後, 再 直 插 進 水 中, 汽 水 罐 遇 冷 便 應 該 同 樣 收 縮, 你 們 認 為 汽 水 罐 真 的 會 凹 陷 嗎? 之 後, 老 師 可 要 求 學 生 投 票 才 作 示 範 實 驗 後 老 師 可 以 告 訴 學 生 : 好 了, 這 實 驗 證 明 冷 縮 熱 脹 不 足 以 導 致 如 此 嚴 重 的 凹 陷 情 況, 所 以 我 們 必 須 放 棄 這 假 設 了 剛 才 有 學 生 認 為, 罐 內 的 水 多 了, 是 由 於 水 蒸 氣 遇 冷 凝 結, 如 果 這 是 真 的 話, 現 在 罐 內 的 水 是 否 也 會 增 多 呢? 老 師 可 再 請 學 生 投 票, 然 後 示 範 最 後, 老 師 可 引 導 學 生 推 翻 這 幾 組 的 假 設, 再 討 論 其 它 組 別 的 假 設 這 樣 的 處 理 方 法, 可 讓 學 生 經 歷 觀 察 推 理 假 設 驗 證, 再 推 理 的 過 程 在 解 釋 氣 壓 作 用 如 何 令 汽 水 罐 凹 陷 時, 老 師 以 圖 片 說 明, 是 相 當 有 效 的 老 師 先 與 學 生 討 論 罐 子 未 插 入 水 時 罐 內 外 的 氣 壓 變 化, 再 邀 請 學 生 分 組 討 論 當 把 罐 倒 轉 插 入 水 後 罐 內 外 的 氣 壓 變 化, 是 一 個 很 好 的 做 法, 可 為 學 生 的 討 論 指 出 方 向, 不 致 無 的 放 矢, 浪 費 時 間 可 惜 學 生 似 乎 未 有 留 意 及 審 辨 到 這 現 象 與 氣 壓 的 關 係, 而 由 於 他 們 對 冷 縮 熱 脹 的 意 識 非 常 強, 導 致 大 部 分 學 生 都 循 這 方 向 去 想 出 現 這 情 況, 降 低 了 分 組 討 論 的 效 能 所 以, 老 師 可 考 慮 示 範 完 第 一 個 實 驗 後, 立 即 帶 領 全 班 討 論, 引 學 生 說 出 冷 縮 熱 脹 的 假 設, 並 立 刻 做 第 二 個 實 驗 來 推 翻 這 假 設, 然 後 才 利 用 圖 片 解 釋 罐 內 外 的 氣 壓 情 況, 再 讓 學 生 分 組 討 論 如 何 解 釋 實 驗 結 果, 並 提 示 學 生 可 考 慮 罐 內 外 的 氣 壓 變 化 這 樣 便 可 讓 小 組 討 論 時 更 聚 焦 於 學 習 內 容, 小 組 討 論 也 能 發 揮 更 大 的 效 用 4. 底 部 有 孔 的 瓶 子 不 漏 水 的 原 因 這 部 分 讓 學 生 有 機 會 親 手 做 實 驗, 可 惜 老 師 仍 然 主 導 得 太 多 如 能 讓 學 生 先 檢 查 瓶 子, 看 看 是 否 真 的 有 孔, 然 後 扭 開 瓶 蓋, 親 身 經 歷 瓶 子 漏 水 的 情 況, 再 分 組 討 論 及 解 釋 這 現 象 的 原 因, 效 果 會 比 老 師 示 範 更 好 5. 總 結 老 師 再 回 到 太 空 衣 的 問 題, 利 用 有 關 空 氣 壓 力 的 概 念, 解 釋 太 空 衣 的 其 中 一 個 重 要 用 途 在 這 裡, 老 師 的 解 釋 可 再 深 入 一 點, 並 讓 更 多 學 生 參 與 要 明 白 太 空 衣 的 作 用, 有 一 個 概 念 是 很 重 要 的, 可 惜 老 師 並 未 帶 出 來, 那 就 是 氣 壓 互 相 抵 消 的 動 態 平 衡 我 們 平 日 在 地 球 上 其 實 要 抵 擋 很 大 的 氣 壓, 但 我 們 身 體 內 也
有 諸 如 血 壓 等 壓 力, 抵 消 了 外 在 的 壓 力, 因 此 我 們 不 會 像 汽 水 罐 般 遭 壓 扁 當 人 處 於 沒 有 空 氣 的 太 空, 上 述 的 動 態 平 衡 便 會 改 變, 人 體 內 的 壓 力 比 外 在 的 壓 力 大, 太 空 人 便 會 向 外 膨 脹 甚 至 爆 破 所 以, 我 們 必 須 重 新 平 衡 太 空 人 體 內 外 的 壓 力 要 做 到 這 點, 可 把 太 空 人 放 於 充 氣 的 堅 固 氣 囊 中, 但 這 樣 太 空 人 行 動 便 更 不 方 便 了, 所 以 用 了 可 充 氣 的 太 空 衣 可 解 決 這 問 題 但 老 師 也 應 指 出, 太 空 衣 與 太 空 之 間 也 有 很 大 的 氣 壓 差, 所 以 造 太 空 衣 的 物 料 必 須 非 常 堅 韌 老 師 也 應 指 出 沒 穿 太 空 衣 的 太 空 人 的 情 況 與 汽 水 罐 的 情 況 的 不 同 之 處 汽 水 罐 內 的 空 氣 被 蒸 氣 取 代, 但 當 蒸 氣 遇 冷 凝 結 後, 被 密 封 的 罐 內 的 氣 壓 突 然 降 低, 於 是 空 氣 的 壓 力 使 罐 凹 陷, 這 是 由 外 而 內 的 壓 力 但 人 在 太 空, 由 於 體 內 的 氣 壓 比 太 空 的 壓 力 大, 人 會 向 外 膨 脹, 造 成 由 內 而 外 的 爆 炸 如 時 間 許 可, 這 情 況 可 用 拔 罐 來 示 範, 當 罐 內 的 空 氣 減 低 時, 皮 膚 會 凸 出 並 會 充 血 由 以 上 的 個 案 可 見, 一 課 的 質 素, 很 大 程 度 取 決 於 微 觀 的 層 面 所 以, 就 算 老 師 得 到 一 個 精 心 設 計 的 教 案 ( 例 如 從 教 科 書 的 教 師 手 冊 網 上 資 源 等 等 ), 也 不 能 保 證 能 完 全 實 踐, 更 不 能 保 證 學 生 能 達 到 預 期 的 學 習 成 效 課 堂 上 的 一 些 細 節, 驟 看 似 微 不 足 道, 卻 能 產 生 決 定 性 的 影 響 例 如 把 活 動 安 排 於 討 論 之 前 或 討 論 之 後, 可 以 把 教 學 由 探 究 式 變 成 直 接 灌 輸 ; 又 如 老 師 在 課 上 的 用 語 也 影 響 學 生 的 學 習, 好 像 老 師 問 : 你 們 看 到 有 多 少 水 由 罐 內 流 出 來 呢? 比 剛 才 倒 進 罐 內 的 多 還 是 少 呢? 是 鼓 勵 學 生 觀 察, 但 如 老 師 說.. 看, 這 麼 多 水 從 罐 內 流 出 來, 比 剛 才 倒 進 去 的 多 很 多! 便 變 成 灌 輪 所 以, 觀 課 及 課 後 分 析 始 終 是 改 善 教 與 學 的 重 要 途 徑