STEAM如泉湧 好奇心大噴發|星島教室

2023-07-13 12:27

有句諺語:「無聊的解藥是好奇心,好奇心卻無藥可救。」如果科學老師能誘發學生對追求科學知識的好奇心,學生自然不會覺得學習是無聊或沉悶,假以時日定成為STEAM的「發燒友」。

裘錦秋中學(屯門)的科學老師在課堂中援引大量生活例子作為STEAM教學的重要策略。學生在完成課堂上的學習後,化身為「STEAM大使」在全體學生面前分享所學。「噴泉之所以漂亮,是因為有壓力」,藉着面對群眾解說知識這個「重大任務」,同學事前務必做足準備工夫,深入研究題目,從中建立深層學習(Deep learning)的能力,回應同學詰難則能提升溝通和表達能力,這些成功的經驗不但可以增加他們對STEAM的學習興趣,並且強化他們的自信心,可謂教學相長。


天然清潔劑——梳打粉

在中一級其中一節的科學堂中,老師讓學生認識溶劑、溶質,有些物質可溶於水,並生成溶液;但有些物質卻不溶於水。因此,老師為學生介紹梳打粉是其中一種可以溶於水的物質。除此之外,也介紹它的神奇特性。

梳打粉(Baking soda)的化學名稱是碳酸氫鈉(Sodium Hydrogencarbonate),除了用作烘焙麵包或曲奇外,它還是用途廣泛的天然清潔劑,除了去除家居廚房用具的污迹,例如微波爐、抽氣扇污迹外,還可消除雪櫃及鞋櫃異味。

學生雖然有不同的學習需要,但他們對新奇事物探究的好奇心是一致的。曾經有一次,科學老師在其中一個科學活動中送了一個二氧化碳氣球給學生,事後該學生家長告訴老師,學生在家探究了一整晚為何二氧化碳氣球下墜的速度這麼快,原來老師的舉動已觸發了同學對探究科學知識的好奇心。另外,老師在課堂上教導學生如何善用梳打粉清潔及除臭,之後有不少家長反映在這幾天中,家里消耗得最多的就是梳打粉,也樂見學生利用梳打粉幫忙清潔家居。


清潔原理

梳打粉屬弱鹼性,接觸油污(脂肪)會產生少量肥皂(脂肪酸鈉),因此有高效的除油污效能。此外,梳打粉的顆粒尖銳和堅硬,加入少許水分後成糊狀,於污迹上擦拭,具研磨作用,能擦走頑固污迹。


縱軸的課程延伸

根據「反作用力原理」,火箭車在加入梳打粉和醋酸後便會移動。這個活動除了能夠讓學生動手做自己的火箭車外,也可以學習不同化學物品混合後的結果和相關原理。學生問:「如果我加入過量的梳打粉,會不會導致車輛過重?」、「梳打粉是否對全部東西都會有化學反應?」諸如此類的提問也是很值得深究。

在高中的化學科課堂,學生會再次遇上「碳酸火箭車」。不過這次探究的是找出甚麼是限量反應物。我們的課程規劃是期望學生的學習經歷不是一次性,而是寬廣而持續的,我們期望學生的記憶是長期的,着重思考的,能舉一反三的。

例如課堂上以不同質量的梳打粉加進醋酸,觀察氣球的大小,讓學生憑肉眼分辨哪一個才是限量反應物,相對於課本上的講解,學生的理解及掌握會更深入。重要的是,這些知識其實在他們初中時已略有認識,關鍵在於螺旋遞進式的深化和應用。

高中生進行化學科的探究
高中生進行化學科的探究


遊戲中學習——碳酸火箭車

透過競技遊戲可提升學生的學習動機,老師在課前預習設定引入問題︰「當我們把梳打粉加入醋酸中,會產生大量的氣體,這些氣體是甚麼?」「這些無色的氣體是二氧化碳!」一些主動積極的學生已在預習中找到答案。透過這個問題我們引出這次活動的主角——「碳酸火箭車比賽」。

製作碳酸火箭車
製作碳酸火箭車

 

碳酸火箭車完成圖
碳酸火箭車完成圖


這包括兩項學習內容:

學習製作一輛性能良好的模型車,當中包括軸距影響、車架的設計等。

加入梳打粉和醋酸分量的比例,製造的二氧化碳愈多,火箭車行駛的距離也愈遠。

中一生在課堂中準備特製的火箭車
中一生在課堂中準備特製的火箭車


小小冷知識

1. 醋酸可用作清潔,如加入梳打粉後會產生大量泡沫。這是否代表有更強的清潔效能?
答:不是。醋酸和梳打粉混合會產生鹽和二氧化碳,這些鹽是沒有很強的清潔效能。

2. 梳打粉可以用來清洗任何衣物上的污迹嗎?
答:不能。梳打粉是鹼性物質,不適合清潔對鹼性物質有化學反應的物料,例如羊毛及絲質衣物,可能改變其蛋白質結構,更會影響外觀。


文:裘錦秋中學(屯門)校長陳月平博士、裘錦秋中學(屯門)助理校長吳嘉和、裘錦秋中學(屯門)主任張鎮良

本欄逢周四刊登,由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿,旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料,引發學生探求知識的興趣,將學習融入生活,培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。


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