燃燒你的小宇宙-真人太陽系之教案實作

資料來源
科學研習月刊57-10


紀則賢 /高雄市立苓雅國民中學自然科教師
 
人類所生活的地球身處於太陽系之中,太陽系的構成除了你我熟知的太陽、月亮,八大行星也是人人耳熟能詳的天文名詞,許多學生在學習這章節之前,就已對這些名詞有初步的概念了,要使他們更深入瞭解太陽系,除了考試的題型和影片的呈現,有沒有其他方式能讓學生印象更深刻呢?這個教案設計的用意,即為讓學生走出教室,用身體去模擬太陽系的組成跟運動,除了寓教於樂之外,也更能加深學習印象,一舉數得。


天文學的規模比我們平常理科實驗室可以看到的單擺、量筒大上太多,通常只能依賴觀測看到一些畫面,靠計算得到一些數字,靠著動畫模擬製造一些比較的感覺,但就算依我個人來說,每次坐飛機都喜歡坐靠窗的位子,看看地球有多大,但往往也只能讚嘆,實際上很難去估量地球到底有多大,在我自己學生時代學習這個章節的時候,也就是死背一下類地行星跟類木行星的差異,金星跟火星為什麼不適合人居住,再複雜一點就是再加上公轉自轉的概念,這樣就算「學完了」。如今,當我的角色從台下的學生轉換到講台上成為老師,講授這個章節的時候,不禁會想,除了畫重點講笑話,還可以做甚麼?靠著現今的資訊容易取得,我們很容易就可以搜尋到各種教學影片,影片不只說明各星體的情況,還可以比較不同星體的規模,除此之外,學校還有觸控螢幕可以讓學生手動操作,硬體設備是完善的,我只是好奇,還有沒有其他更有趣的呈現方式。

105年時我教到一班對學科很不感興趣的班級,要他們去做志工、慈善活動、體育競賽和化妝遊行,都可以拼命去做,但遇到學科就是眼睛瞪著大大的,腦袋就是停止轉動,於是我盡量設計一些體驗活動讓他們可以用身體去學習跟記憶,在上到這個章節的時候,我靈機一動,與其讓學生在設備上看八大行星,不如就讓學生自己來扮演八大行星,想法有了,計畫跟 執行上需要克服的幾個問題,再一一設法來解決,,問題如下:

1. 上課所需要的時間(上課堂數)
2. 工作人員的分配
3. 要呈現多少內容

上課堂數我參考了三家出版社的課程計畫,以及本校的課程計畫,太陽系的上課時數都規劃了三堂課,那我也就以這樣的時間來規劃這堂課。工作分配上,由於扮演行星需要訓練公轉跟自轉的速度,所以要挑選反應比較好的學生,測量相對距離需要數學比較好的學生配合一個操作能力比較好的學生。表1是三堂課的課程目標。



表2是太陽系中八大行星與太陽的相對距離,由於學生預定活動距離最長約60公尺,就以最遠的海王星訂為60公尺,其他行星相對距離依比例換算,換算數據如表2所示,圖1為學生量測距離實況,在量測過程就請八名扮演行星的學生們一一就位,記住位置。

圖1.學生以皮尺測量行星站位距離

表3除了列出八大行星的自轉週期之外,活動時設定地球自轉一圈需時60秒,換算出其他行星自轉一圈所需要的時間,在活動預演之後,發現360度的範圍太大,學生很難練習,後來改以60度為準,讓學生練習轉60度所需要花費時間,水星跟金星因為速度太慢,扮演這兩顆行星的學生在活動過程幾乎是不太需要自轉的。

這個部分應該是整個活動設計中最困難的,如何控制自己10秒剛好自轉60度,其實並不容易,但活動以趣味為主,些微的誤差是我們可以接受的,除此之外,學生對這活動很感興趣,反而變成他們那幾天下課的活動,如何控制幾秒剛好轉60度,不只沒有增加學習負擔,反而增加了學生的休閒樂趣,這也是設計活動時沒有預料到的意外收穫。



八大行星中,大部分行星各自有衛星及行星環,數量不一,在設計此活動時,因材料所限,以及部分行星的衛星數及行星環的數量太多,要如實呈現有執行上的困難,於是在執行時只有呈現最有名的土星環,其餘的部分就在教室中口頭講述,表4為八大行星行星環數及衛星數的列表,圖2是扮演土星及其衛星的學生留影畫面。




圖2.以呼拉圈呈現土星環
各自任務安排就位後,第二堂課程就要直接到操場操作,其中安排兩位較為好動的學生擔任攝影工作,一位在高樓層處拍攝較廣的場景,一位同樣在操場上拍攝同平面的角度,讓每位學生都有可以參與的機會。

圖3.真人太陽系


圖4.扮演地球與月球的學生

第三堂課除了請學生填寫回饋單之外,也補充說明相關的重點,讓學生除了科學素養教育外,也兼顧了傳統考試教育的需求。

這個教學活動的設計,需要背誦死記的比重不高,不需要花太多時間就可以執行的課程內容。在這個資訊爆炸的時代,網路跟搜尋工具提供了非常便利的資訊來源,學生要取得資訊,一點都不困難,困難點在於分辨資訊正確性之外,還有就是對於學習的熱情,如何讓科學底子或邏輯不好的學生,也能感受到科學的趣味性,讓學生以實際版扮演八大行星的方式,去瞭解太陽系的運作、以及宇宙星系的廣闊,雖然無法完全展現所有細節部分,但活動過程讓學生們可以注意到公轉、自轉的快慢以及方向的不同,以及衛星跟行星環的存在,相較傳統講述式教學,學生不只開心,學習心態上也更為投入。