以科學玩具融入自然與生活科技教學之舉隅

陳義勳 博士 台北市立師範學院科學教育研究所教授
  1. 摘要

玩具是兒童所喜愛,依照Piaget的理論,6、7歲~11、12歲的兒童是屬於具體操作期(concrete opera - tional stage ),若兒童透過操作學習科學,印象會深刻,會達到事半功倍的效果,Deway也提到做中學 ( Learning by doing ) ,教師可藉“寓教於樂”,在兒童成長的過程中若伴隨著以科學玩具融人自然與生活科技學習, 而將孩童最感興趣的玩其其科學原理一一講解,諸如:陀螺、紙飛機、直昇機(竹蜻蜓)等。陀螺可以與平衡、轉動的科學相結合,紙飛機可以與流體力學相結合,直昇機或竹蜻蜓可以與流體力學相結合。


在九年一賞課程中,白然與生活科技強調與口常生活相結合,科學玩具融入自然與生活科技教學,符合了Piagct的具體操作期,學生學習科學能與最感興趣的科學玩具輝映對照,此符合了l)動手做科學,2)容易取得,3)造價不昂貴,4)配合教育改革的新趨勢,5)提升學習情境,6)藉科學玩具發現問題,7)可以輔助並解決問題的優點。

上述第一優點是應用科學玩具在教學中其與九年一貫課程相吻合(coincide),而也與美國(National Reserch council)所提出的National Science Education Standards揭示的精神與要求是一致的-動手做科學。第二優點是科學玩具它是容易獲得,因為應用到教學的玩具均可購買,容易取得。第三優點是科學玩具造價並不昂貴,在玩具店中皆可買到,價格不昂貴。第四優點是它是教育改革的新趨勢,以前教科書寫的皆是深不可測的例子,不易讓學生理解,目前舉的例子是能親身感受,而不是遙不可及,是教育改革強調的方向。第五優點是提升學生的學習情境,使學生有身臨其境的Emotion,依Bruner的Action, Emotion, and Thought的三位一體之學習,具有提升的作用。第六優點是使學生藉玩具而發現科學的一些問題,諸如為何飛不遠、飛不高等問題,進而研究改善並解決問題。第七優點它可以利用來輔助並解決問題,科學玩具可以輔助並解決一些科學上的問題。

文獻探討

  1. 此三活動:陀螺、紙飛機及竹蜻蜓在北市南港區某國小以十三位學生為樣本,進才手動手做的科學活動,其中有部份的原理可以延伸到國高中的科學活動。在樣本學生動手操作的過程中,由學生巧手看到科學的創意,學生的臉上洋溢著興奮,這是科學玩具融入教學令人驚奇的一面。公元2005年聯合國教科文組織(UNESCO) 下國際科學教育(ICASE)研討會Kamis hina(2005)也提到科學玩具可以吸引學生進而引發學生探索科學,喜歡科學,陳志中(Chen,2005)也提示科學教育的策略是要學生喜愛科學而不要怕科學,進而建立學生的科學概念,培養科學態度,在在均要強調動手做科學,有第一手的經驗,他Wolfinger(1984)建議科學必需藉著學生主動參與學習過程,並且透過與真實物質的真實情境進行。


關於使用科學玩具到自然與生活科技的活動:

 一、陀螺活動

使用的器材:陀螺或類似原理的科學玩具。

活動目的:使學生藉由陀螺的活動瞭解科學的原理,諸如:平衡、角動量、力矩等的概念。

活動的原理:利用角動量守恆可以使用陀螺站立,但當陀螺旋轉時與地面相摩擦,能量耗損,旋轉速率減慢時,陀螺就會傾斜,產生進動進而倒地。

活動預定的效果:引起學生對科學的興趣,培養學生動手做實驗的樂趣,進而研究其他種可倒立及持續不斷旋轉的陀螺之原理。

陀螺活動
二、紙飛機活動

使用的器材:A4的紙張。

活動的目的:使學生藉山紙飛機的飛翔,瞭解流體力學的原則。

活動的原理:利用紙飛機的運動,瞭解流速快,壓力小,流速慢,壓力大的原理。

活動預定的效果:此單元材料取得方便及容易,易於教學活動。

紙飛機活動
三、竹蜻蜓活動

使用的器材:竹片及嵌人竹片的竹筷子。

活動的目的:使學生藉由竹蜻蜓的活動瞭解螺旋槳轉動的原理,諸如:竹蜻蜓會因而旋轉上昇。

活動的原理:與直升機原理一致,利用漿片的構造,軸的兩側傾斜到固定的一邊,藉由旋轉而產生向上挺升的力量。

活動預定的效果:學生能瞭解直升機的原理,進而知道相對流體流經竹片上下兩面,流體流過上側,速率快壓力小而產生向上挺升的力量。

竹蜻蜓活動