2015全国科学探究竞赛-这样教我就懂.PDF

2015 全國科學探究競賽-這樣教我就懂 隊名：壓力隊 指導老師： 組員：陳淑貞 謝慶華 老師 主題名稱：任我蛇行 摘要： 引導學生探討蛇板移動的原理。鼓勵學生體驗蛇板移動及觀察蛇板移動時構造上的變 化，提出發現並預測可能影響蛇板移動的因素，最後提出假設，設計實驗，進行驗證，發表 實驗結果與發現。經由探究發現腳或手扭動蛇板使其移動時，輪子會發生轉動，並有回正的 能力。此過程中，輪子產生偏轉造成腳踏板升高，位能增加；蛇板的回正力量，使蛇板的重 心位置下降，位能減少，減少的位能轉成動能，蛇板即可移動。同時，加大扭轉蛇板的幅度 或增加扭轉頻率，皆可使蛇板輪子的偏轉幅度增加，獲得更多動能，移動更快。 探究題目與動機 近年，蛇板成為新興休閒活動， 掀起了學習熱潮，尤其深受小朋友和青少年歡迎。當學 生問我，為何玩蛇板時，只要將雙腳各放在前板和後板，靠腳或身體扭動，就可輕鬆前進？ 這下真的考倒我了！不過，這一問創造了師生共學的機會。 為了解答這個疑惑，我建議學生親自體驗，並仔細觀察蛇板前進時，蛇板本身的變化。 鼓勵學生提出假設，設定題目，進行驗證，找出蛇板前進的原理。 探究目的與假設 因滑板與蛇板的構造不同，前進的方法也不同，希望學生藉著蛇板的體驗及觀察，找出 使蛇板前進的構造及其原理，並能操縱蛇板加速前進。本探究教學活動主要目的是讓學生瞭 解蛇板前進的原理與蛇板構造的關係。因此本科學探究著重在讓學生(一)探討蛇板的前進與 外觀結構變化有何關係？(二)探討蛇板的移動速度與腳或身體扭動的幅度和頻率有何關係？ 探究方法與驗證步驟 本教案的探究方法以學習者為中心，主要依據 Bybee(1997)提出的 5E 探究教學模式(參 與、探索、解釋、精緻化與評鑑)進行探究活動的設計，其探究過程如下： 一、 參與：讓學生體驗蛇板移動，找出使蛇板移動的方法。 (一) 將學生分成 6 小組，鼓勵學生體驗感受蛇板的移動，找出使蛇板移動的方法。 (二) 各小組討論，預測可能影響蛇板移動的因素。 (三) 各小組發表體驗蛇板移動的感受，並與預測之影響蛇板移動的因素連結。 二、 探索：觀察蛇板移動時，其外觀結構有何變化，提出假設。 (一) 各小組針對所預測影響蛇板移動的因素，自行決定要探究的題目與研究問題。 (二) 進行討論，提出可能的假設。 三、 探索與解釋：對所提出的假設，以實驗驗證或尋求理論支持。 (一) 各小組上台報告設計的實驗方法，其他組別提出問題和建議。 (二) 綜合各組意見修正後，學生進行所設計的探究實驗，各小組將實驗所得到的數據或 證據進行檢視，形成合理的解釋，並完成實驗報告。 (三) 各小組上台報告實驗結果，其他組別提問或提出質疑，進行溝通協商，讓學生在提 問與討論的過程中，建構出科學的知識，推論蛇板移動與外觀結構變化的關係。 四、 精緻化與評鑑：讓學生改變腳或身體扭動的幅度和頻率使蛇板前進，使學生觀察其移動 速度的變化。各小組進行任務挑戰，將其建構的知識應用於蛇板競速，看看哪一組蛇板 前進最快。 結論與生活應用/教學應用 一、 無論是以手或腳扭動踏板，皆可使蛇板前進，扭動同時也可感覺到蛇板有回正的能力。 二、 扭動腳或身體使蛇板移動時，可觀察到蛇板的輪子會發生轉動，造成腳踏板有高有低並 非平行地面。如下圖一及圖二，推測輪子轉動是使蛇板前進的原因。 圖一