遊戲融入自然與生活科技教學活動設計--想飛的心

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屏東教大科學教育 2007 年,26,76-83

遊戲融入自然與生活科技教學活動設計

—想飛的心

許鈺羚

國立屏東教育大學數理教育研究所研究生

壹、 前言

下課時,看見孩子嬉嬉鬧鬧的玩遊戲,臉上洋溢著燦爛笑容,代表著他們由衷感到 快樂,「玩遊戲」對他們而言是有意義的,從遊戲當中,他們投下心力,腦袋不停的運轉 著,努力鑽研如何達到「勝利」的方法,並將他們所想到的方法付諸實行,實驗不成功, 則再思考其它的方法來破解遊戲,這符合 Bruner、 Freud 、Erikson 等學者所提出的現 代遊戲理論:透過遊戲學生可以在思考及行為上產生變通能力,並可調節受挫經驗,且 在遊戲過程中發展自我能力(引自郭靜晃,1997)。 科學遊戲將科學活動和遊戲結合,讓學生從中體會科學原理,使教育達到「寓教於 樂」的目標(陳惠芬,2000)。「科學」可以啟發兒童的智慧,「遊戲」則帶來心靈的歡樂 (陳忠照,2000)。對學生而言,「玩科學」比「學科學」更有趣,科學遊戲所帶來的不 確定性更能激發學生的好奇心,藉著「衝突」和「解決」,讓學生呈現答案(David,Lustick, 2001)。 筆者所任教的學校正好位於機場附近,每天可以看到飛機起降的情形,壯觀無比, 鄰近的機場咖啡更是受歡迎,許多慕名而來的人們,來到這裡啜著咖啡,感受飛機起降 的震撼,放鬆心情、無比暢快,因此本次教學活動設計結合了學校本位課程-「想飛的心」, 讓孩子們從科學遊戲中獲得基本飛行原理概念,體會飛翔的感覺。

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貳、 教學活動設計

一、 活動設計原則 本活動設計參照 David,Lustick(2001)所提出科學遊戲教學四個原則: (1)簡單化:透過遊戲能使學生很快的理解基本飛行原理。 (2)可參與:所有學生都能接觸活動,並且有機會去學習。 (3)有目標:學生不僅是「玩」,要從「玩」中獲得科學概念。 (4)不確定性:激起學生的好奇心,藉著「衝突」和「解決」,讓學生呈現答案。 二、 活動設計架構 如附錄(表一)。 三、 教學活動 (一)活動名稱:想飛的心 (二)活動目標(對照九年一貫能力指標) 活動一、想飛的心-飛行的原理 1.能舉出生活中飛行的例子。 2.能瞭解螺旋翼構造與飛行的原理。 2-3-5-4 藉簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體(壓力)等方法來傳動 活動二、想飛的心-紙直昇機載重大作戰 3.能設計、做出個人獨創的紙直昇機。 8-3-0-3 認識並設計基本的造形 4.能探討、分享影響紙直昇機飛行的因素。

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遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 1-3-1-2 察覺一個問題或事件,常可由不同的角度來觀察而看出不同的特徵 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通,共享活動的樂趣 5.能藉由討論、實作的過程培養科學的精神。 5-3-1-1 能依據自己所理解的知識,做最佳抉擇 6-3-2-3 面對問題時,能做多方思考,提出解決方法解決問題 (三)教學內容 1.對象:六年級學生。 2.活動時間:4 節,160 分鐘。 3.教學材料:桃花心木種子、竹蜻蜓、紙竹蜻蜓。 4.學生準備材料:各類紙材、各類支架材料、225 號長尾夾。 5.活動進行方式 活動一、想飛的心-飛行的原理 1.教師提問:在日常生活中看過哪些會「飛」的例子?由學生自由發表生活經驗。 2.教師提問:為什麼這些東西會飛呢?由小組討論後並分享意見。 3.教師展示桃花心木種子,學生觀察桃花心木種子落下飛行的姿態,並觀察種子的構造, 提出自己的發現。 4.教師拿出童玩-竹蜻蜓,學生觀察構造並嘗試讓竹蜻蜓飛起來的方法。 5.教師講解竹蜻蜓的飛行原理:竹蜻蜓的葉片並沒有和水平面平行,而是傾斜一個角度, 旋轉時,葉片將空氣向下推,形成一股強風,而空氣也給竹蜻蜓一股向上的反作用力, 也就是上升的力量,當上升的力量大於竹蜻蜓的重量時,竹蜻蜓就會向上飛起來了。 6.教師提問:如何讓竹蜻蜓飛得又高又遠?由小組討論、提出假說,實驗並分享實驗結 果。

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7.教師歸納結論:當我們給予竹蜻蜓的旋轉力越大,竹蜻蜓就會飛得愈高愈遠。補充: 竹蜻蜓的葉片傾斜角愈大,上升的力量就愈大,飛得愈高。葉片的面積愈大,空氣的 浮力也愈大,竹蜻蜓也會飛得愈高。 8.教師教導學生製作簡易的紙竹蜻蜓,由學生拿出身邊的任意紙材,完成作品並試驗飛 行。 9.進行紙竹蜻蜓飛行比賽,學生比較不同紙材、不同大小的紙竹蜻蜓對旋轉速度和空中 停留時間長短的影響。 活動二、想飛的心-紙直昇機載重大作戰 1.學生挑戰任務:做出能在空中停留時間最長的紙直昇機。 2.教師講解規則:不限紙材和支架材料,紙直昇機負載一個 225 號長尾夾,從教學大樓三 樓釋放,葉片需能旋轉落下,在空中停留時間最長者獲勝。 3.學生發揮創意,設計獨一無二的紙直昇機,完成作品後試飛並改良。 4.進行紙直昇機載重競賽,取出前十名優勝者,大家共同給予鼓勵及表揚。 5.學生分組探討影響紙直昇機旋轉速度,以及在空中停留時間長短的因素,與大家分享 小組討論結果。 6.教師綜合歸納結論,學生完成學習單。

參、 教學活動成果討論

一、舉出生活中飛行的例子 由於本校非常接近機場,因此學生在舉出會「飛」的例子時,很快的便說出「飛機」、 「直昇機」、「噴射機」、「戰鬥機」等飛行器的例子,當然也會說出「麻雀」、「小鳥」、「蚊 子」等動物名稱,「飛盤」、「飛船」、「飛碟」等「飛」字輩的物體,在老師沒有限定範圍 的情況下,學生能舉出許多飛行的例子,由此引出他(她)們知道的部分,可看出學生 的先備概念,對於飛行物的認定,有些學生認為只要能在空中飄的物體就是飛行物,例 如:蒲公英的種子,有些學生則認為需要具有一對翅膀的物體才是飛行物,例如:鳥類、

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遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 飛機,因此,如欲更清楚瞭解學生的概念是否正確,教師可以限定舉例的範圍,例如: 舉出無生命的飛行物體、有生命的飛行物體、植物界中會「飛」的例子等,甚至可以讓 學生討論「飛」的定義,藉此引出更多概念。 二、瞭解螺旋翼構造與飛行的原理 進行桃花心木種子的觀察時,學生發現種子的外形就像一隻翅膀,僅有一隻翅膀就 能夠讓種子旋轉飛行落下,原來翅膀並非平坦,而有凹凸、厚薄之分,再來進行竹蜻蜓 操作活動時,學生發現給予竹蜻蜓旋轉的力量越大,竹蜻蜓旋轉的速度越快,飛得越高 越遠,在實驗中玩得樂此不疲呢!紙竹蜻蜓製作不限定紙材,學生利用身邊的廢紙或計 算紙來做紙竹蜻蜓,每個人的紙竹蜻蜓大小、重量、比例都不一致。試驗飛行的時候, 同儕間互相比較,發現紙材輕薄一點、螺旋翼大一點,紙竹蜻蜓在空中停留的時間會比 較長;另外也發現螺旋翼的大小、比例不均衡時,紙竹蜻蜓無法順利旋轉落下,學生並 不瞭解確切的原因,僅能推測大概與氣流有關,需依靠教師的介入與說明才能瞭解螺旋 翼的飛行原理,由此可以得知學生對於飛行的先備概念不足,空氣的浮力原理對學生而 言是陌生的概念,需要老師的講解方可釐清竹蜻蜓的科學原理。 三、設計、做出個人獨創的紙直昇機 桃花心木的觀察、竹蜻蜓的操作,以及紙竹蜻蜓的製作與試飛,經由這些前置經驗, 每個學生都能產生想法,設計並做出自己獨創的紙直昇機。在考慮選用紙材和支架時, 大部分學生以減輕重量為首要條件,選擇圖畫紙、西卡紙、吸管等材料,甚至還有學生 在紙直昇機上黏上一層棉花,認為棉花很輕可以幫助紙直昇機飄浮在空中;然而,棉花 有重量,此舉也增加了紙直昇機的重量,學生這部分的迷思概念是需要釐清的,但我們 能看出學生會想出很多方法試著解決問題,這仍是值得肯定與鼓勵的。 四、探討、分享影響紙直昇機飛行的因素 學生們結伴一同進行紙直昇機試飛實驗,無論試飛成功或失敗,他們會互相建議和 交換意見,例如:「紙太軟了啦!不夠硬,難怪不能撐住長尾夾」、「太重了,掉下去的速 度太快」、「折的角度還要再大一點」、「風太大了,墜機了」等,這幾句話是活動進行中 時常聽到學生之間溝通的話語。無論這些想法和分享是有效建議或無效建議,同學之間 的確不吝於彼此交換意見,也許單憑個人對現象的解釋和看法,也許是個人實驗之後的 經驗提供,透過分享、探討影響紙直昇機飛行的因素,不斷進行改良並試飛,讓學生得

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五、討論、實作的過程培養科學的精神 從學生討論、分享經驗、提供建議、改良紙直昇機、實際操作試飛、試飛失敗重新 再來,這種種歷程使學生培養了科學的精神--努力不懈、失敗了再試驗、思考解決問題、 以及創新的想法與設計。科學精神不僅適用於科學學習,更加能應用於日常生活處事, 學生能從中學習實事求是,務實生活並創新生活,這對他們而言,豈只有科學學習的成 果,更是人生一大收穫呢!

肆、 教學感想與建議

一、讓孩子多發表 由於本校非常接近機場,因此學生在舉出會「飛」的例子時,很快的便說出「飛機」、 「直昇機」、「噴射機」、「戰鬥機」等飛行器的例子,當然也會說出「麻雀」、「小鳥」、「蚊 子」等動物名稱,「飛盤」、「飛船」、「飛碟」等「飛」字輩的物體,孩子天馬行空的想法 也無可厚非,能夠引出孩子越多想法和概念越好。若孩子於發表中呈現迷思概念,教師 也能即時引導並修正其錯誤觀念。 二、讓孩子多看、多聞 都市的孩子平日極少觀察自然生態,桃花心木種子對他們而言少見又稀奇,他們感 到非常驚訝,植物為了繁殖竟然可以發展出這麼多型態,對孩子而言又是一項科學的新 發現。竹蜻蜓算是七、八十年代的童玩,市面上也幾乎看不到了,孩子對竹蜻蜓的印象, 大多認為是電視上的卡通人物--小叮噹頭上插的飛行道具,玩過竹蜻蜓之後,孩子了解 原來是葉片施予空氣的推力、空氣給予葉片的反作用力,還有竹蜻蜓本身的重量,這三 力的合力讓竹蜻蜓飛了起來。孩子深刻體會這一項簡單的玩具所富含的科學原理,也體 認到瞭解原理之後,更能夠抓住操作的技巧。

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遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 三、適當的競賽讓孩子更積極 紙直昇機載重競賽對學生而言極具挑戰性,他們想盡各種辦法減輕作品的重量,測 試螺旋翼彎折的角度,在正式比賽前不斷的試驗、改良作品,期望能夠在比賽中得到名 次。因此,我認為,適當的競賽能激發孩子的動力與潛能,促使他們更積極努力,有的 孩子因為試飛地點選擇錯誤,作品不慎掉到水溝裡,仍然有毅力、有耐心的重做一個, 在一次次的試驗當中,孩子獲得更多非課堂上所能學習到的知識和體悟,當我聽到孩子 開心的告訴我,他的作品在空中停留的時間比上次多一秒時,我真的很感動! 四、遊戲融入教學使學習更有趣 以遊戲的方式讓孩子接觸科學,更能激發孩子學習與研究科學的興趣,孩子將興致 勃勃的參與科學討論,若教師一味的在課堂上講述科學知識,學生容易感到枯燥乏味, 漸漸地對科學失去學習的動機。因此,期望讓孩子感到科學很有趣,可以運用他們熱愛 「遊戲」的心理,也可以從中「玩」出科學原理來。然而,「遊戲」讓孩子感到興奮不已, 因此活動中難免出現失控的狀態,教師適時的維持秩序,善加掌握教學現場的流程與氣 氛,將能讓每個孩子在良好的學習環境中獲得成長。 五、掌握教學重點 遊戲融入教學時,「遊戲」只是輔助的工具或方法,「教學」才是本質。因此,教師 在教學活動過程中需掌握教學重點,避免學生「玩」完遊戲後只覺得有趣,而沒有得到 科學知識的收穫。此外,在教學過程中,教師可以運用、融合多元的教學方法,以彌補 單一教學法的不足之處,學生將可以獲得更完善的學習。

伍、 結語

在九年一貫課程中,自然與生活科技領域強調學習應以探究和實作的方式來進行, 強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧及知能與態度並重,因此,教師們竭盡心力 設計科學實驗活動,讓學生透過實作後再引入科學概念,達到「做中學」的目的,原則 上符合「活動導向」理念,卻難免落入「食譜式」的實驗教學,過於強調正確的結果與 答案,將可能降低孩子的學習熱忱和興趣。相反的,科學遊戲提供歡樂、沒有壓力的學 習情境,讓孩子透過主動的探索、觀察以及與同儕間的互動、討論去建構知識,當遊戲

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過程中遇到難題,更能培養孩子獨立思考、解決問題的能力,甚至能激發潛能,發揮創 造力。

參考文獻

許良榮(2004)。從科學遊戲到科學教學。國教輔導團雙月刊,44(2)。 陳忠照(2000)。圓一個快樂童年的夢-親子科學遊戲的實施。國民教育,40(5)。 教育部(2003)。九年一貫自然與生活科技學習領域課程綱要。台北市,教育部。 Mintzes, Joel J.著;黃台珠等譯(2001)。促進理解之科學教學 : 人本建構取向觀點。台 北市,心理出版社。 蘇秀玲(2005)。科學遊戲融入國小自然學童的科學態度與問題解決能力之研究。國立台 南大學自然科學教育學系研究所碩士論文(未出版)。

David , L .(2001).Fun and games science . The science teacher.68(3), 58-61.

附錄(請參考電子全文版)

表一、活動設計架構 想飛的心學習單 孩子的紙直昇機

數據

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參考文獻