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2013年5月6日 星期一

如何指導中學生進行生物科學研究---1996年返回母系演講稿

  對包括生物系在內的師大理學院結業生而言,在面臨人生的第一年教學生涯時,往往會有幾個重要的考驗橫陳在眼前,這些考驗不外乎是教學觀摩」、「第一次出段考試題科展。其實,對於前二者,學校教學實習的課程裡已有初步的體驗,舉凡教案的撰寫、課程的安排教具的製作和試題分析等等細節,都有例可循。但科展就不同了!事實上教導學生做研究真的比上課還困難,而這個問題卻年年都重複困擾著教育界的新手,這正是母系要我回來分享經驗的原因。
不要認為十幾歲的小孩做不出什麼研究,那是在我們的經驗裡一個錯誤的謬思,如果我們還把自己成長時那種膠著的心態遺毒給學生,那所有的學習就只是個虛幻表徵的延續。所以,當我們接到指導科展的棒子時,要穩穩的接下,也許下一世紀的E.O.Wilsom(當代偉大的生物學家)就會在你手中誕生。
如何指導中學生進行生物科學研究是這次報告的主題,如果問我為什麼不乾脆用「如何指導學生參加科展」?我會嚴肅的說,科展只是研究的驗收;也會輕鬆的說:先學會教導學生做研究,再做科展也不遲;更會幽默的說:兩小時的演講範圍定大一點,比較多內容可講。無論什麼說法,以下我的報告,全是我的肺腑之言,希望學弟妹們都能夠受用。

                          初掌兵符
   如果你分發的是一所制度很上軌道的學校,你會在開學後第一次「自然科教學研究會」上,得知自己是否接下科展的指導工作。不然,你可能一到新學校就直接被「告知」要參加科展。最好的情況,是自願承擔這項任務,因為沒有人可推諉這份差事一輩子的。只要留在教育界,就有會有輪到的一天。既是這樣,何不欣然接受呢?不管資深同事冷眼旁觀,準備看你出糗;或熱情協助,希望錦上添花,這些人事的變化,都把它擺在一邊,此刻的你正如接了總教練兵符,卻沒有半個球員一樣,一切請重頭做起。
                          終極目的
    然後我們必須知道科展歷三十八年不衰的原因,我們必須清楚「為誰而戰?」、「為何而戰?」。如果只想應付的了事,這一段可以跳過不看了,或者這次演講你可以先離席了。但只要對自己是生物老師這個角色有一點使命感,你就得了解科展的宗旨,我把它總結如下:
.培養中學生獨立思考的能力。
.啟發中學生對生物研究的興趣。
.提高中學生對科學的想像力及創造力。
.建構中學生對科學的正確觀念及態度。
.增進師生研究的機會,倡導中學科學教育效果。
.促進教師改進科學教學方法,提升科學研究水準。
.推動環境保護和生態保育的概念,達到對生命的終極關懷。
.促使社會人士重視科學研究,普及科學知識,發揚科學精神,協助科學教育的發展。

                      中學生的生物科教學作為
   接下來,我們先從平時的生物科教學講起,因為唯有落實學科教學,最上層的探究活動才有可能被啟動。詳細的分析如下:
創新作業:這是針對全班的設計,科學的啟蒙由簡單做起,且不必拘泥在參考書和講義內,列舉數例如下:
1.問卷調查。
2.學習單。
3.科學新知剪貼簿。
4.自然筆記。
5.科學繪圖。
實驗:
1.教科書中食譜式的實驗。
2.養殖(種植)的紀錄:隨單元發配下去自行養殖或種植某種生物。
3.教學示範實驗。
分組討論:
1.分組報告。
2.分組搶答。
3.分組辯論。
4.分組實作。
專題報告:
1.限主題限格式報告。
2.不限主題格式報告。
3.不限主題不限格式不限篇幅報告。
校外參訪
1.參觀博物館。
2.參觀自然棲地。
3.參觀展覽。
                         科學展覽
校內科展:
    校內科展的性質和校際科展不同,介紹科學新知和展示集體製作能力是重點,資料的完整性和資訊的有效性應該要求,所教的班級接會要求指導,但不宜介入太深,以免重心有偏落人不公的口實。而通常,我們都會是評審之一,這正是我們強調不宜介入太多的原因之一,校內科展可以辦得像嘉年華一樣熱鬧,那要看各校重視的程度。
校際科展
    凡是指導的作品合於下列各項內容的任一個,均可參加校際的展覽:
1.為經發表之科學研究或新的科學研習結果。
2.科學技術之創新或發明。
3.科學原理、定律、觀念、精神、態度、方法之闡釋或介紹。
4.經收集、整理、能做有系統陳述之科學資料。
5.科學實驗及數學儀器、機具或模型之製作。
6.科學實驗之新操作及應用。
  ()中小學科學展覽
   這是正規的競賽,必須從縣內經初選、複賽,得到縣內代表權,才參加全國的科展,縣內的初選,有時只是書面的審查,有少數的縣市,則是以書面報告做為初評的依據。
  ()國際科展
   這是通往國展的捷徑,並且有機會出國參賽,但必須國三以上,才有資格參加。近年來教育部開闢這個管道,可以說是給資優生多一個伸展的舞台,我個人建議,不妨先參加國際科展,若沒錄取,可以再報地方縣賽,因為國際科展比一般地方的縣展快比。而參加國際科展,視野會更寬闊。

                          堅強的後盾
   要順利完成指導科展,必須有堅強的後盾,尋求各方的支援,是科展獲獎的不二法門,你不能只限你的學生獨立作戰,因為你帶領的Team是代表學校,這裡提供支援來源,你可以充分的利用:
行政支援:
  1.教務處:科展是教務處承辦的業務,為了指導科展,你可以請求調課、出差、以及其他有關課務的方便,教務處是最希望你成功的處室。
  2.設備組:科展會花費許多文具用品、實驗器材、場地、看板、送件,都是由設備組負責,所以設備組是物資的提供者,要建立良好的關係。
  3.總務處:總務處的支援是最直接,就是經費的來源,讓總務處相信,你這次指導的學生有希望,將會有更多實質的受益。
  4.訓導處:為了讓你的愛將請公假方便,必須和訓導處保持良好的溝通,訓導處會給予學生在繁多的公假手續上容易完成,且在敘獎上會多一點獎勵。
  5.輔導室:讓你的學生們全都至輔導是登記為特殊學生,而你也加入認輔的工作,所有的參展學生全由你輔導,這是從輔導心理層面出發所做的辦法,只要你有心,輔導室會全面配合才對!
教師支援:
  1.導師:你的戰將所屬班級的導師,對你指導的科展有舉足輕重的影響力,你要取得導師的充分信任,讓他的學生由你掌控。否則,你的戰機將會很辛苦,不要讓科展變成師生衝擊的起點,那會使你身在夾層中很難應付。
  2.其他生物老師:你一定會有面臨疑難的時候!其他的生物老師,是你最快獲得解答的地方,因為經驗才是最可貴的。
母系:
    學術的問題,回母系尋求協助是必須且首要想及的靈感,甚至母系的設備及資料都可以成為你學生的工具,敢回來求援,系上的老師應該會支持你的孜孜不倦。
家長:
    你的愛將常會因進行實驗、報告或實作或製作看板而晚歸,為了避免家長因關心而斥責,要將阻力化為助力,就是主動跟家長聯繫,以瞭解學生的研究進度,如果家長支持,學生的表現會更揮灑自如。

                          欽點戰將
    學生是研究的主體,學生的選拔培育,直接影響到研究的成功與否。學生的選拔可以由下列幾個特徵決定:
思想敏捷、反應快。
常提問題、批判性強。
有恆心、肯聽話。
能言善道。
膽大心細。
有強烈意願。
   以這些標準選拔出來的學生,他的性向應該是傾向研究的,我們收到這樣的子弟兵,要努力的培育他們、引導他們,「把小孩交給我,我還你一個科學家」,這應該是我們對家長拍胸脯保證的,為了實踐我們的諾言,我們應該用方法訓練,欽點的戰將。
蒐集資料的訓練。
二、觀察的訓練。
三、總合整理的訓練。
四、提問假設的訓練。
五、實驗的訓練。
六、寫報告的訓練。
七、表達的訓練。

                          萬事起頭難
   當學生都已確定後,你的科展團隊就正式啟航了,要做甚麼研究,往哪個領域探索,都是值得詳細討論的,先提供一項制式的原則如下:
一、強調科學性。
二、把握教育性。
三、重視普遍性。
四、力求持續性。
五、注意真實性。
六、符合安全性。

   主題的選擇,也有所謂的「三不政策」。
一、不選歷屆重複過多的主角。
二、不做危險的設計。
三、不殺無辜的生命。
   實際的方向,應該朝哪裡努力,我有中肯的建議如下:
1、材料易取得。
2、有創意。
3、短時間內可完成。
4、自己較有把握的議題。
   不管怎麼討論,盡量早一點決定研究的主角,而且,選定之後,不可以中途更換,良心的建議是九月底前,就能開始做實驗,因為實驗會有失敗與挫折的時候,要給自己修正的時間。

                          鑽往知來
   為了說明能否得獎有方向可循,我特地整理了從第一屆到三十屆全國科展前三名的作品,由下表的數據不難瞭解,國中學生研究的領域仍然侷限在部分範圍,其實應該讓他更加多元才對。
表一我國第一屆到第三十屆全國科展生物科前三名研究領域分析
研究領域
生態
行為
發育
動物生理
植物生理
遺傳
微生物
生物資訊

解剖
形態
演化
細胞
生物數學
生化
分類
次數
4 
0
5 
16
0
0
8 


              實驗生物
    生物科的研究對象都是生命,我們在整個指導學生的過程都要一再強調對實驗生物的照顧與尊重,養殖紀錄採集紀錄標放紀錄犧牲紀錄及釋放紀錄都要確實。最重要的是不要任意傷害生物,也不做無謂的實驗。中小學生對生物的認知都很淺薄,大量的圖片描述不能少,尤其盡量搞懂研究生物的生活史。
    另外,指導老師要協助學生確認研究物種的分類地位,不要連研究的物種學名都搞錯,這在生物學研究是很重要的。
                          霧海明燈
   通常,學生們都是第一次參與這種最自主的學習活動。他們不習慣找問題,遇到麻煩容易徬徨失措,做紀錄大而化之,寫報告像抄作業,這些我們都要一一指正,他們第一次出航,就困在濃霧中,我們要做燈塔,指引迷航,切記,動手做的永遠是學生,我們只能幫他們打燈光照路。
   我們要如何扮演好燈塔的角色呢?身為指導老師,應該要具備下列的條件,方能勝任愉快:
具有提供更深入、更廣泛的資料的能力。
具有組織學生、分配工作的能力。
能夠解決學生突陷困境及思想迷思的能力
有控制進度、調整研究方向的能力。
有協調行政單位多項溝通的能力。
有美工基礎製作看板的能力。
有建構學生完整科學精神的使命。

                          不可輕忽的細節
不要讓你的愛將太恃寵而驕。
注意你愛將的課業。
所有科展的花費都要開立完整的收據,收據必須要有統一編號。
最後的定稿要親自監督。
看板製作力求色彩對比鮮,要多放照片,收資證明。
保留所有實驗紀錄、原始資料、照片、筆記等。

                          命名原則
   科展的題目通常是中途或要撰寫研究報告時才命名的,題目命得好,可突顯研究主題而或為很好的門面,題目的型是有很多種,大致歸類如下:
疑問句法:
例如:蝦事誰人知?     33屆國展佳作
    家蠅為何摩拳擦掌?  34屆國展佳作
    水果有電位嗎?    35屆國展第二名
  
破折方法:
例如:化腐朽為神奇—蚯蚓對有機廢物的分解與應用   35屆國展佳作
    那根有什麼用—仙人掌的體溫恆定研究      35屆國展第三名
    致命的吸引力—豬籠草的捕蟲袋         35屆國展第三名
    黑夜的提燈者—螢火蟲的觀察與特性研究     35屆國展第一名

突顯主題法:
例如:浮萍的一生 34屆國展第二名
    眠蟲    34屆國展佳作

標準法:
例如:探討地錢氣孔運動之生理及環境因子對其氣孔之影響 35屆國展第一名

                          紙上作業
   要將研究結果付諸具體,最重要的就是報告的撰寫,指導老師在整個研究過程中著墨最多的,不容易放手給學生做的,就是這一部分,不可不慎。內文的標題完整的版本是:
研究動機
研究目的
研究設備器材
研究過程或方式
研究結果
討論
結論
參考資料或其他

                          養兵千日
   作品評審得當天,是一決勝負的時候,學生要在前一天就帶到會場布置且熟悉場地,比賽時老師是不能在場的,就像運動教練不能陪跑一樣,一切都看學生自己的造化。臨場表現很重要,必須讓評審確定作品是學生自己完成的,而評審評分的標準雖然有六項(如下),但重點放在表達能力和生動程度,這是科展比賽的特色。

評審標準:
.創作能力。
.科學精神(態度)。
.思考程序。
.完整性(含參考資料及研究記錄)。
.表達能力及生動程度(操作技術)。
.學術性或實用價值。
你必須耳提面命,要你的愛將在面對教授時:
.自信且謙虛。
.自然而有禮。
.有問必達,有答必切要。
.反質詢是大忌。
.咬字清晰音量適宜。

                          進退之間
   做任何事情,都會有得有失,這ㄧ年的付出,也是如此,每個老師的感受可能不同,但客觀的來說,你愈清楚得到什麼愈明白會失去什麼,心情也會更篤定平穩。

   指導學生參加科展的好處在於:
一、提升在學校的地位。
快速累積積分,以利考績、調動。
不忘學術本質。
培養自己的心腹。
藉此與系友交流。
能有"得天下英才而教之"的成就感。
請公假不必補課。

   培養學生參加科展的損失:
要花很多額外的時間與學生相處。
可能面對多數學生「偏心」的指責。
常因要「收買人心」而破費。
得犧牲寒假一部分時間製作看板。
課程很容易被延誤。

                           結語
    並不是每個學生都可以成為科學家,但當我們遇到一個有科學潛能的小孩時,應該好好的發掘他、培育他,而參加科展,就是讓他在正規課程外最好的伸展舞台,這正是特殊教育的重點,而科展正可成為其中資優教育的特殊方法。
    近年來,科展被部分老師譏評為「一年一度的大拜拜」,如果不是有心人「只求得獎全面捉刀」,如果不是少數人「草草製作應付了事」;如果不是主事者「只重升學不重科教」怎會有「一年一度的大拜拜」之譏呢?展望未來,科展的作品水準將逐漸提高,各位想在教育界扮演伯樂,只要用心講方法,千里馬就近在身旁,成就千里馬的榮耀,就是伯樂最大的快樂。
    事實上我就是活生生以科展起家的例子,可以說如果沒有科展,就沒有今天站在這邊的我,打從國小五年級起到高三畢業,每年我都會接觸到科展,八年來,全國科展就參加了五屆,我的學習史就是科展串聯起來的,這是我一輩子最珍惜,最津津樂道,最感到幸運的經歷。我必須承認我就是那個十幾年前在科展會場桀傲不遜的中學生,因教授對實驗的設計質疑令我感到羞辱而直言頂撞,本來頗後悔衝動之後必然影響成績,沒想到我所頂撞的評審教授卻仍然給予我大獎,我才能順利的在該年進軍全國賽。幾年後我頂撞的教授成為我的大學老師,我變成仰慕他的追隨者,選修他所有開設的課程,而直到現在,我仍醉心於他的生態學和演化學課生動的講詞呢。
   最後,我希望我的建言能夠帶給你們實際的幫助,我即將重回學術領域了,這基礎生物教育扎根的工作,就交給你們了!祝大家鵬程萬里、順利成功!

                          參考資料
中華民國第一屆至第三十五屆中小學科學展覽會作品目錄 國立台灣科學教育館。

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