科學園遊會的設計與實施

圖文/謝迺岳

大家都喜歡園遊會,在開闊的場地上有音樂、有色彩、有吃又有玩,多樣的變化像夜市一般熱鬧。2020年為科學年,各級政府與科學館舉辦了多姿多彩的活動,除了室內的展覽與講座,最受歡迎的就是戶外的園遊會,配合闖闗活動的連綿帳蓬區能讓參觀民眾流連忘返,還有許多禮物可讓大人小孩滿心歡喜帶回家。

 一、科學園遊會的目的


不論何種園遊會,讓參與者平安度過一天是主要目的,因此事前的規劃必須周全、現場控制必須穩定流暢、會後場地清潔須徹底,且不能留下任何污染與危險物品。

其次,科學園遊會要讓所有參與者享有一段快樂的時光;並讓所有參與者,(規劃者、設計者、關主與觀眾)都能在科學與生活上得到成長。

科學園遊會必須有「科學精神」的內涵;換句話說,「在科學上成長」是科學闖關活動的必要條件:增進了科學知識嗎?提高了科學能力嗎?修正了科學態度嗎?就是活動的設計者與關主們應當關心的課題。

園遊會是成本低且效益高的活動,但是人力多且場地大,管制與效益難以掌握;因此在科學園遊會的整體規劃與各項闖關活動的設計上,須特別注意「安全、教育與歡樂」,以達成預期目標。


圖1.科學園遊會的要素

 二、安全


任何活動安全第一。科學園遊會的闖關活動通常沒有飲食安全的問題,但是噴水(如水火箭)、燃燒(如氫氣與酒精)、極凍(如乾冰與液態氮)、爆炸(如電土砲與乙炔槍)、強光(雷射)、毒物(甲醇與硫酸銅)、射擊(竹蜻蜓與吹箭)、夾傷(如架橋)等等,都可能造成危險。

好玩的活動,就是在這些看來有點危險又能被充分防護的準備下,順利進行而達到一定效果的遊戲。於是在選定適當主題、保持安全距離、合理且清晰的警示、急救包準備與急救站設立、以及活動前的提醒與基本防護知識的宣導,都是必要的工作。下列數個例子可供參考:


圖2.學童動手玩科學

1.在2020年於新竹風箏節中,一位小女孩被大型的風箏尾捲到半空中。幸而眾人合力把風箏拉回地面,小女孩沒受傷,但活動立即停止,且市長出面致歉。事後檢討主要缺失是:活動場地沒有劃出安全線;也沒有設立警告牌提醒民眾保持距離。

2.在2016年於台北市的一所私立高中,課程為在氣球中收集乙炔後點火。一位學生未依照教師示範的方式保持距離,而手持點火槍直接對氣球點火使手臂燒傷,課程立即停止且將學生送入醫院。兩個月後拆除保護用的石膏,所幸沒有留下疤痕,且之後該生也因為專注讀書,而在半年後以高分進入台大電機系就讀。

3.在2015年於新竹縣的跨校活動中,一位小學二年級學生不慎打翻酒精燈而使身上著火,幸而教師立刻用桌上盆中的水滅火,學生沒有受傷;還好因為教師在活動前宣告應注意,且臨場處置得宜,故而家長並無怨言。

4.在2014年於台北縣的社區活動中,在課程結束後,一位國中學生用剛學會的自製弓箭射中教師眼睛,教師休養一週後復原,幸無後遺症。

5.在2013年於嘉義縣的一所國小,教師已提醒不可把乾冰放在任何封口的容器;一位高年級學生卻將乾冰偷藏在自己的硬質塑膠水壺中,造成水壺爆炸,使鐡桌的隔板被炸裂,幸好無人受傷。


 三、教育


失去了教育性,科學園遊會將流於大排檔,和夜市沒有兩樣。

依據布魯姆的學習層次理論,自下而上分別為:記憶、理解、分析、綜合、應用與評鑑。大多數科學園遊會能觸及最下方兩個層次,讓民眾認識相關的科學知識並理解其科學原理。受限於時間,不易做深入的分析與綜合活動;但若是設計得當,卻有可能讓民眾發現科學的應用,並對活動設計作評鑑。

最簡單的評鑑方法就是欣賞:產生了「居然有這麼巧妙的展現!」的感覺,也是「評鑑」的一環。如果能在評鑑之上再有「創意」的啟發與實踐,就更完美了。下列數個例子可供參考:


圖3.布魯姆的學習層次理論

1.大聲公
用回收的多多罐,結合氣球與吸管可以製出大聲公;運用了伯努利定律與共鳴現象,在運動會與園遊會上吹出很大的聲音,很受孩子們的喜愛。

2.線軸車
用回收的光碟片,結合吸管與橡皮圈可以製出類似線軸車的玩具。運用了功能原理,旋轉橡皮圈後放在地面上使車子跑很遠,是探究與實作的好素材。

3.重力場模型
用塑膠碗與氣球,可以製作如同科學館中的大型重力場模型;模擬星球在重力場中的行為,還能比賽誰可以使硬幣在模型中旋轉最多圈。


圖4.操作線軸車


圖5.操作重力場、電土炮及汽水噴泉

4.汽水噴泉
用寶特瓶與注射筒,將檸檬酸與小蘇打液混合使水柱噴射至三層樓高;可探索酸鹼中和與絕熱膨脹,是非常刺激的活動,總能引起尖叫。

5.電土砲
用寶特瓶與點火槍,在瓶內使電石與水反應後製造乙炔;點火後能產生爆炸聲並將一顆乒乓球射到三層樓高,可探討氧化還原的原理,很震撼且不危險。

吸引人的活動方式通常為「震動」與「感動」。汽水噴泉的玩水與電土砲的玩火,不只是噱頭(震動),更能讓小朋友理解前人如何生活(感動)。如上述例子,希望藉科學闖闗活動傳達環保、生活、實做與科學。在園遊會活動中經常看見老人與小孩攜手同來,老人有智慧、小孩有創意。關主曾經看見小一學生能完成大人都做不到的立體拼圖,八十歲老太太能把大聲公吹響,那份感動遠遠超過「考試獲得滿分」的成就感。


圖6.老太太春大聲公

 四、主題與呈現方式


不論在課堂上或園遊會中,「五有」絕對是課程活動的設計準則。「有趣」能抓住觀眾的注意力,「有用」能使每個人有切身感受,「有效」能立即證明相關的原理與效用,「有心」能讓參與者專注而持久,「有情」則使學習者性靈提昇。

園遊會中不需準備大型器材,因為搬運困難、成本高且較具危險性,若有需要可至科學館內參觀。中型的實驗器材在學校即可演示或操作,因此園遊會中最適當的器材是小型的設備、環保的回收品,以及安全的點火槍與剪刀等工具。

在園遊會中,藉著闖闗活動可展現生活智慧,尤其是童玩的科技化與古早生活模式的現代版,更可作為科學闖關的重點活動。例如在射遠武器中,為何弓箭比彈弓或吹箭使用得更廣泛?水晶寶寶與醃酸菜的原理相同,更可用大顆的水晶寶寶來理解眼球水晶體的變焦能力!原住民將薯榔染布後使用石灰來媒染,以期達到增艷與保存的功能等等。

每場科學園遊會應有統一的主題,且隨著時間與地點更換新主題;不但能開發新點子、創造新議題,且能讓人回味無窮。由於器材小型化,因此科學園遊會具有流動性、選擇性、變化性,更能調適各種年齡層與教育程度。園遊會的規劃者與主辦單位應具有時空與主題的彈性、讓參與人員與展示品有自主性、讓觀眾有更大的選擇性,即能使科學園遊會的效益更高。

 五、效益


科學園遊會的價值,在於參與者眾多而層面廣。

主辦單位必然是政府或其他教育單位(如科學館與社區大學)。事前的規劃與連繫能使各單位產生關聯、加強情感與暸解、並擴大持續合作的可能性。執行單位通常是學校,從各級主管至各個關主(老師與學生)都能獲得設計與實作的機會,而全程的面對民眾更是絕佳的成長機遇。至於參加活動的民眾與學生,則能在短時間內發現科學的趣味與應用,是學校與家庭環境中不易獲得的學習機會,在各個闖關活動中,小朋友不畏失敗的嘗試,終能讓他們獲得成功的喜悅。

與學校課程比較時,科學園遊會的教育影響不夠深遠,因此應延續其影響力。活動前,規劃單位與主辦單位提出時程計畫與主題後,各個學校應向全校教師與學生徵求闖關活動的設計者,使參與面擴大;活動中,各校應邀請多位教師與學生及家長共同擔任關主,並輪流至別的攤位去闖關,同時取經作為往後活動設計的參考。活動後,為了增加回憶與收穫,應整理見聞回校分享,甚至在本校再舉行類似的園遊會;至少可將其中有用的單元設計為教案或科學探究題材,作為後續應用。

為避免科學園遊會的效益受損,應考慮雨天備案、場地交通、周邊住家、疫情管制等等變因。常被忽略的因素之一是時間,因為參觀民眾往往是為孩子教育而來,因此須注意不可在大考前,或與其他大型類似活動在同一天舉辦。

科學園遊會不只是學校教育的延伸,更有社會教育的獨特價值。科學園遊會需要長期的規劃、協調、籌備與訓練,對所有參與者—各級政府、學校、學生與觀眾—都是很重要的成長機遇。若是舉辦一次後即將資料歸檔,就像放煙花一般留個淺薄的印象是很可惜的,也是人力物力的大損失。期望自2020年起,所有科學園遊會的生命都能延續至校內教育,形成全年無休的科學活動,而讓所有學子受益,讓所有人更理性、更健康、更提昇。


圖7.科學園遊會的效益



謝迺岳
新竹高中物理教師(退休)
新竹市科學城
社區大學專任講師