STEAM如泉涌 好奇心大喷发|星岛教室

2023-07-13 12:27

有句谚语:「无聊的解药是好奇心,好奇心却无药可救。」如果科学老师能诱发学生对追求科学知识的好奇心,学生自然不会觉得学习是无聊或沉闷,假以时日定成为STEAM的「发烧友」。

裘锦秋中学(屯门)的科学老师在课堂中援引大量生活例子作为STEAM教学的重要策略。学生在完成课堂上的学习后,化身为「STEAM大使」在全体学生面前分享所学。「喷泉之所以漂亮,是因为有压力」,藉着面对群众解说知识这个「重大任务」,同学事前务必做足准备工夫,深入研究题目,从中建立深层学习(Deep learning)的能力,回应同学诘难则能提升沟通和表达能力,这些成功的经验不但可以增加他们对STEAM的学习兴趣,并且强化他们的自信心,可谓教学相长。


天然清洁剂——梳打粉

在中一级其中一节的科学堂中,老师让学生认识溶剂、溶质,有些物质可溶于水,并生成溶液;但有些物质却不溶于水。因此,老师为学生介绍梳打粉是其中一种可以溶于水的物质。除此之外,也介绍它的神奇特性。

梳打粉(Baking soda)的化学名称是碳酸氢钠(Sodium Hydrogencarbonate),除了用作烘焙面包或曲奇外,它还是用途广泛的天然清洁剂,除了去除家居厨房用具的污迹,例如微波炉、抽气扇污迹外,还可消除雪柜及鞋柜异味。

学生虽然有不同的学习需要,但他们对新奇事物探究的好奇心是一致的。曾经有一次,科学老师在其中一个科学活动中送了一个二氧化碳气球给学生,事后该学生家长告诉老师,学生在家探究了一整晚为何二氧化碳气球下坠的速度这么快,原来老师的举动已触发了同学对探究科学知识的好奇心。另外,老师在课堂上教导学生如何善用梳打粉清洁及除臭,之后有不少家长反映在这几天中,家里消耗得最多的就是梳打粉,也乐见学生利用梳打粉帮忙清洁家居。


清洁原理

梳打粉属弱硷性,接触油污(脂肪)会产生少量肥皂(脂肪酸钠),因此有高效的除油污效能。此外,梳打粉的颗粒尖锐和坚硬,加入少许水分后成糊状,于污迹上擦拭,具研磨作用,能擦走顽固污迹。


纵轴的课程延伸

根据「反作用力原理」,火箭车在加入梳打粉和醋酸后便会移动。这个活动除了能够让学生动手做自己的火箭车外,也可以学习不同化学物品混合后的结果和相关原理。学生问:「如果我加入过量的梳打粉,会不会导致车辆过重?」、「梳打粉是否对全部东西都会有化学反应?」诸如此类的提问也是很值得深究。

在高中的化学科课堂,学生会再次遇上「碳酸火箭车」。不过这次探究的是找出甚么是限量反应物。我们的课程规划是期望学生的学习经历不是一次性,而是宽广而持续的,我们期望学生的记忆是长期的,着重思考的,能举一反三的。

例如课堂上以不同质量的梳打粉加进醋酸,观察气球的大小,让学生凭肉眼分辨哪一个才是限量反应物,相对于课本上的讲解,学生的理解及掌握会更深入。重要的是,这些知识其实在他们初中时已略有认识,关键在于螺旋递进式的深化和应用。

高中生进行化学科的探究
高中生进行化学科的探究


游戏中学习——碳酸火箭车

透过竞技游戏可提升学生的学习动机,老师在课前预习设定引入问题︰「当我们把梳打粉加入醋酸中,会产生大量的气体,这些气体是甚么?」「这些无色的气体是二氧化碳!」一些主动积极的学生已在预习中找到答案。透过这个问题我们引出这次活动的主角——「碳酸火箭车比赛」。

制作碳酸火箭车
制作碳酸火箭车

 

碳酸火箭车完成图
碳酸火箭车完成图


这包括两项学习内容:

学习制作一辆性能良好的模型车,当中包括轴距影响、车架的设计等。

加入梳打粉和醋酸分量的比例,制造的二氧化碳愈多,火箭车行驶的距离也愈远。

中一生在课堂中准备特制的火箭车
中一生在课堂中准备特制的火箭车


小小冷知识

1. 醋酸可用作清洁,如加入梳打粉后会产生大量泡沫。这是否代表有更强的清洁效能?
答:不是。醋酸和梳打粉混合会产生盐和二氧化碳,这些盐是没有很强的清洁效能。

2. 梳打粉可以用来清洗任何衣物上的污迹吗?
答:不能。梳打粉是硷性物质,不适合清洁对硷性物质有化学反应的物料,例如羊毛及丝质衣物,可能改变其蛋白质结构,更会影响外观。


文:裘锦秋中学(屯门)校长陈月平博士、裘锦秋中学(屯门)助理校长吴嘉和、裘锦秋中学(屯门)主任张镇良

本栏逢周四刊登,由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿,旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料,引发学生探求知识的兴趣,将学习融入生活,培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。


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