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亞太科學教育論壇,
第一期, 第一冊, 專題版二
(二千年七月) |
科學探究
--知多一點點
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亞太科學教育論壇,
第一期, 第一冊, 專題版二
(二千年七月) |
科學探究
--知多一點點
方文威
人類生活在自然界中，不期然會對四周的自 然現象產生好奇心。例如我們會問：「樹木為甚麼會枯萎？為甚麼會有四季？」等。
在日常生活中，我們往往遇到問題，需要找出問題的原因及解決辦法。事實上，科學家在遇到難題時，亦會運用不同的技能去解答疑問，這些技能稱為科學探究技能，而運用這些技能去進行研究的方法則稱為科學方法。
科學探究技能
科學探究技能包括觀察、量度、分類、推論、預測、假設、分析等。
科學方法
科學方法是科學家從事科學探究的思考工具，亦是幫助他們解決問題的思考方法。以下的流程圖是科學方法的概要。
觀察→假設→實驗→分析→結論
(發現問題)
在探究的過程中，若發現假設是錯誤的，便需要重新定下另一個假設，以實驗再行驗證，從而 作出新的結論。
(發現問題)
以下是一個應用科學方法於日常生活來解決問題的例子:
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觀察(發現問題)
在車站上不能在錢包裹找到車票 |
→ |
假設
車票在書包中 |
→ |
實驗
在書包內尋找車票 |
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新假設
在車站上不能在錢包裹找到車票 |
← |
結論
車票不在書包中 |
← |
分析
在書包內找不到車票 |
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新實驗
回家尋找車票 |
→ |
新分析
在家中找到車票 |
→ |
新結論
車票留在家中 |
變因和公平測試
假若你煮菜後發覺味道不佳，要改善烹調的方法，就得找出有什麼因素能夠影響菜的味道，例如調味料的分量、烹調的時間、烹調的溫度等。這些因素都稱為變因。
變因可分為操縱變因和應變變因兩種。一般來說，在刻意及經過控制下而改變的因素稱為操縱變因；因應操縱變因的變動而改變的因素則稱為應變變因。應變變因通常是我們透過觀察或量度所得到的實驗結果。我們可以利用煮菜的例子，說明這兩種變因的分別。
操縱變因：調味料的份量、烹調的時間、烹調的溫 度。
應變變因：菜的味道。
如果我們想清楚證明實驗結果是會受到烹調過程中的一種特定因素所影響，我們只需要把這種特定因素改變，同時令所有其他可能影響結果的因素保持不變，這樣，便可以進行公平測試。例如，如果我們想找出糖的份量對餸菜味道的影響，就得改變糖的份量，至於烹調時間、溫度和其他因素則必需維持不變。
老師如何幫助學生訂出科學探究的問題
老師要使學生認識到在進行科學探究時，通常需要改變一些因素（操縱變因），與及觀察或量度基於這些改變而產生的效果（應變變因）。一般來說，科學探究的問題可以分為以下四大類：
第一類. 已設定改變甚麼和量度甚麼。 例如：肥料的份量對植物的高度有甚麼影響？
第二類. 已設定改變甚麼，但要決定量度甚麼。 例如：哪種肥料對植物的生長最好？
第三類. 已設定量度甚麼，但要決定改變甚麼。 例如：如何能令植物生長得較高？
第四類.要決定改變甚麼和量度甚麼。 例如：如何能令植物生長得最好？
在這四類問題中，以第一類最為具體。學生已可從問題中，知道哪些是實驗的操縱變因和應變變因，因此對學生的要求也較低。第四類問題因為沒有顯示操縱變因與應變變因，需要學生自行決定，所以難度要算是最高的。
學生可進行的科學探究的例子
學生可以進行的科學探究活動比比皆是。在我們周圍的環境裏所觀察到的種種自然現象，都可以成為學生進行科學探究的素材。只要我們能引導學生多加觀察及思考，便不難訂出有趣而又可以探究的問題。例如，很多孩子都喜歡吹肥皂泡，他們總是希望吹出又大，色彩又美麗，而又持久的肥皂泡。老師便可以引導他們透過科學探究，找出怎樣才能吹出更好的肥皂泡。學生可就以下有關肥皂泡的問題進行探究：
A. 肥皂的份量對肥皂泡的大小有甚麼影響？(第一類問題）
B. 哪類肥皂可造出最理想的肥皂泡？(可能是最大、最持久不變，或是最有色彩的)(第二類問題）
C. 如何能造出最大的肥皂泡？（第三類問題）
D. 如何能造出最吸引的肥皂泡？（第四類問題）
| 老師可鼓勵學生就上述問題的其中之一，進行探究，看誰能夠找出答案來。老師還可以把探究的步驟及結果寄交本刊編輯部，以便在下一期發表。 |
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Copyright (C) 2000 HKIEd APFSLT. Volume 1, Issue 1, Special Section II (July, 2000)