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參考資料1

張貼者:2011年10月24日 下午9:38葉承憲   [ 已更新 2011年10月24日 下午9:54 ]

一、 為什麼要進行科學探究活動

  科學活動的目的有以下數點:
  1. 幫助你更加理解世界;
  2. 如何以科學的方法研究自然界的現象;
  3. 在探究活動中增加對科學概念的理解;
  4. 理解科學知識、科學理論等是如何產生的;
  5. 認知與情意需求的滿足;

二、科學探究活動的一般步驟

要有效的從事科學探究,方法固然有許多,各個科學家採用的也未必完全相同,但一般學校實驗室進行的科學探究活動,仍可歸納成下列幾個步驟,提供同學參考:
  1. 選擇主題
  2. 研究與主題相關內容
  3. 提出假設
  4. 擬定計畫
  5. 開始實驗
  6. 進行觀察
  7. 分析結果
  8. 寫報告做摘要
  9. 寫看版
  10. 準備展出
  在進行科學活動之時,要同時列出時間表,把握每個步驟進行的時間,限時完成每個步驟是非常重要的。

選擇主題

一、提示單

  在整個科學探究活動過程中,選擇題目是最重要的一個步驟。選擇題目要把握下列幾個原則:
  1. 自己的興趣。
  2. 研究內容與結果要能夠加以測量。
  3. 結果要以數據呈現。
  換言之,你要找到一個自己有興趣的問題,而這個問題的答案要能以科學探究的方式加以回答。

  問題的來源可以是:新聞、科學雜誌、與科學有關的電視節目、學校圖書館、課本、雜誌,甚至於家人、朋友、同學皆可提供。

  找到題目之後,要注意限制你探究的範圍。例如你要研究鐵的性質,你只需要在鐵的諸多性質中擇一研究即可,你不可能在一個探究活動中,去研究包含鐵的生銹、鐵的導電性、鐵的硬度、鐵的導熱,鐵的合金......等所有性質。

二、工作單

  1. 請描述自己對科學展覽的初步規劃,包含你要做的題目是甚麼?你如何做?為何選這個題目?

  2.  

     

  3. 教師及同組同學的評語:範圍是否適合?可否從另一角度研究?太困難?太簡單?數據能否量化?

修飾主題

一、提示單

  決定完主題之後,就要訂立一個研究計畫。研究計畫處理的就是因果關係。例如:如果你的研究主題是探討鐵在溶液中的生銹情形,溶液的酸鹼性就是因,鐵生銹的情形就是果。所以你的研究計畫,就要包含這些因果關係的測量與數據。在科學研究裡的因就是自變項,而果就是依變項。

  一般而言,我們所控制的自變項只有一種,在這種條件下,你可以探討:(1)酸的種類對生銹速率的影響;或者探討(2)酸的濃度(PH值)對生銹速率的影響。

  注意:不論自變項或依變項,這些因素要能夠以數據的形式加以測量。

二、工作單

  1. 簡要敘述研究主題:
     
  2. 表列四個自變項(因)及四個依變項(果),按照自己最感性趣的變項列出。
  3. 小組討論的結果:
  4. (1) 變項是否適合?為甚麼?

    (2) 可增減哪些變項?

    探究主題

一、提示單

(1)對主題的探究:

當你決定了研究主題,而且與同組同學討論之後,你就要廣泛閱讀一些與研究主題的相關文獻(參考資料),以增進你的研究品質。所以你必須要加強理解、研究所牽涉到的概念、原理等知識。你要知道所研究的主題有沒有人做過?做到何種程度?與你的有何不同?

(2)將閱讀過的參考資料做成筆記:

在寫總結報告及作結論時,筆記的幫助很大。作筆記可參考下列內容:
  1. 使用三孔活頁紙;
  2. 封面寫:研究筆記;
  3. 首頁寫上暫定的研究主題的名稱;
  4. 每個記錄都要在頁面上寫上日期;
  5. 記錄每個查到的資料;
  6. 正確與清晰的記錄下你的想法,如果要記錄數據,最好做成圖表呈現;
  7. 特別值得一提的想法也要加以記錄,後面也許用的上,但要註明出處;

筆記內的樣本頁:

  • 日期:1998/7/23
  • 參考文章名稱:
  • 作者:
  • 書名:
  • 出版社:
  • 頁數:
  • 選用內容:
  • 對本研究的意義:

二、工作單

以下列表格檢查研究筆記內容

提出假設 

一、提示單

  所有的科學研究都有一個預定的目的或假設。你要回答何種問題?要找出何種實驗數據?你只能在一個科學活動中回答很有限的一、二個問題,所以一定要將研究目標的假設,加以限制。

  同學最容易犯的錯誤就是,去挑選一個需要許多資訊、技能、以及工作量的研究目的,超出自己的理解能力,與工作時間的許可範圍。例如實驗儀器材料不易得到,價格高昂,或者需花費極多時間與精力去解決儀器材料問題,以致耽誤研究的進度。

  假設最好能以一個句子敘說清楚。如果作不到,就表示需要對研究主題作進一步的釐清。以下一些關於假設的敘述格式可作為參考:

  1. 假設________與________間有直接關係。
  2. 本研究假設改變________將會導致________的變化。
例如:
  1. 假設酸的種類與鐵的生銹有直接關連。
  2. 本研究假設酸的種類會導致鐵生銹速率的變化。
  假設如果敘述的很清楚,研究題目就可由假設中生成。研究題目要敘述的很完備,但不要太長。確定題目之前,試著多寫幾個題目比較後再做決定。例如酸的種類對鐵釘生?影響的比較研究。

二、工作單

  1. 寫出能反映出研究目的假設



  2. 由研究假設暫訂研究題目



  3. 同組同學討論結果

擬定計畫

一、提示單

  1. 決定研究所需的儀器與藥品或其他材料。
  2. 與老師或是與實驗室管理員確定器材室是否有這些藥品或器材。
  3. 如果器材室沒有,就要查藥品及儀器目錄,這是研究者的職責。
  4. 將你查到的藥品與材料清單註明需用日期後,交給老師或實驗室管理員。
  5. 或者透過關係去查一下學校附近的大學,請求支援。

  研究計畫的一個非常重要層面,就是要決定到底要測量甚麼?如何測量?採用什麼工具?所以要與老師及同組同學多溝通。

  為了有效的擬定計畫,要多了解各變項所扮演的角色。

自變項

  自變項就是你希望控制的變因,以觀察其導致的結果。例如酸的不同種類就是自變項。

依變項

  變因造成的結果就使依變項,鐵釘生?的速率就是依變項。

控制變因

  改變自變項,將其他變因維持不變,稱為控制變因。例如改變酸的種類,但溫度、PH值等維持不變,溫度及PH值即稱為控制變因。

控制組

  控制組是為了與實驗組對照,以找出真正影響實驗結果的變因。例如加入一些中性化合物到水溶液中作為控制組,以與實驗組(加酸)對照。

  接下來就要設計實驗步驟,步驟要非常詳細;當別人看到你的研究步驟,也可重複你的研究。當然好的研究計畫也可允許一些彈性存在,也可因實際需要而更改計畫,解決困難,以達最佳的學習成效。

二、工作單

  1. 依變項:_______________ 測量單位:_______________
    使用工具:_____________ 有效數字位數_______________


  2. 自變項:_______________ 測量單位:_______________
    使用工具:_____________ 有效數字位數_______________
                   
  3. 所有維持不變的控制變因:_______________

  4. 對控制組的描述:_______________

  5. 所有使用藥品:_______________

  6. 如何配製:_______________

進行實驗

一、提示單

  可以在家中或實驗室中進行實驗。試驗進行中,不論藥品或儀器都可能因不當使用、疏忽、而造成傷害。實驗進行前要注意以下安全守則:
  1. 實驗是嚴肅的工作不可嬉戲
  2. 只能作前述經由教師核可的實驗
  3. 保持實驗場所的整潔
  4. 工作前先確知滅火器、洗眼檯、淋浴蓮蓬的位置
  5. 戴護目鏡
  6. 儀器使用前要經過教師的檢查
  7. 每一步驟都要使用正確的工具
  8. 可燃物與易燃物要遠離火源
  9. 勿將臉靠近任何藥品
  10. 立刻清理溢出液體
  11. 任何意外要向老師或家長報告
  12. 蒸氣及氣體溢出的實驗要在通風櫥裡進行
  13. 勿直視雷射光紫外光與太陽光
  14. 檢查取用的藥品名稱是否正確用量是否過多
  15. 勿使用未貼標籤的藥品
  16. 勿直接手觸、舔嚐藥品
  17. 勿將多餘的藥品倒回藥瓶
  18. 強酸要緩緩加入水中
  19. 限制致癌物的使用
  20. 勿隨意混合藥品

二、工作單

記錄數據

  1. 再準備一本實驗用筆記本(三孔活頁),封面寫上實驗記錄筆記本。所有與實驗有關的觀察資料皆需記錄,包含補充資料、遇到的問題,以及如何解決此問題。
  2. 實驗步驟可以表格或段落的形式書寫,盡量不用第一人稱書寫。
  3. 所有使用的儀器名稱及商標皆需註明。
  4. 清楚指出自變項與因變項,控制組與實驗組。
  5. 步驟要寫的很清楚,其他有興趣者也可依此步驟重作此實驗

進行觀察

一、提示單

  你可以在實驗記錄簿上以表格來記錄數據,表格記錄可使數據變得有條理與組織,而且在寫總結報告時,只要將原有表格複製即可。

  例如:要測量不同種類的酸對鐵生?速率的影響,可設計下列表格;

  首先要決定生銹速率如何測量?(單位時間內鐵減輕的重量)

  標題:1M 的硫酸對鐵生銹速率(克/分)的影響 

依此類推,將實驗結果加以記錄。

  要注意自變項與因變項的單位,標題最好也要附加單位。

  以函數圖形表示變項間的關係

  通常以橫座標表(x軸)自變項,以縱座標(y軸)表因變項,在各座標上取適當的截距單位,則可顯現出兩個變項間的關係。

二、工作單

觀察結果

研究活動名稱:______________________

  將觀察數據填入下列表格, 並將數據轉換成表格,加上標題、測量單位。

理解觀念

一、提示單

  為了能有效的由實驗中引出結論,必須要對實驗活動所牽涉到的所有科學概念、原理、及理論有透徹的了解。例如實驗目的是為了理解酸的種類與鐵銹的關係,就必須知道甚麼是酸,鐵銹的化學成份及其相關化學反應。

二、工作單

  寫出至少三段與本實驗相關的背景知識,解釋每個科學概念、原理、及術語名詞,愈詳盡愈完備愈佳。

  相關科學概念、原理及術語的解釋與說明:

分析結果

一、提示單

  科學研究的目的之一,是決定自變項與因變項之間是否確有因果關係?而且此因果關係不是機率所造成的。

  你必須要對數據做一些分析,才能由實驗研究得出邏輯結論。分析實驗結果要經過三個過程:

  1. 對此研究相關概念要完全理解。
  2. 對數據要做統計分析。
  3. 對分析的意義做合於邏輯的解釋。
  分析結束後的下一步驟是對研究結果提出解釋。為何有些現象會發生?例如:為何不同的酸會造成鐵生銹速率的不同?為何某些酸的生銹速率會特別快(慢)?這些資料都要到圖書館做更多的探究,而且要將這些查到的資料加到參考資料內。

二、工作單

  先將結果加以敘述,再解釋之。
  1. 依照本研究的數據得出如下結果:


  2. 這些結果可能是因為下列原因造成的:

準備展出

一、提示單

寫研究報告

  研究報告是為了要去說服讀者,研究者所獲致的結論是正確的。如果你的報告寫的清晰又正確,將有助於你達到上述目的。

  研究報告要用打字處理,要包含下列各項:

  1. 標題首頁    5.結果分析    9.致謝 
  2. 引言      6.結論 
  3. 研究假設    7.可能應用 
  4. 實驗步驟    8.參考資料

標題首頁:

標題置於頁中,不必寫作者與校名。

引言:

引言不要超過一頁,其目的是吸引讀者對你的研究主題感到興趣。引言可以從題目的來源開始討論。解釋為何要做此題目的原因(受新聞事件的影響,或有何個人的理由?),題目的意義等。簡要描述其他研究者所作的相關研究,結束時要提到此研究的意義,以及驗證了何種假設。

研究假設:

研究假設要以完整的句子敘述。

實驗步驟:

實驗步驟以表格、流程圖、或文字敘述來表示;避免將人稱代詞(你、我、他)融入敘述中。器材與步驟可寫在一起。要清楚指出自變項與因變項,實驗組與控制組(如果有的話)。步驟要清晰到有興趣者可重複你的實驗。

結果與分析:

所蒐集的數據要在此階段處理,可列表或者繪製函數圖。表與圖要在不同的頁面上呈現,然後對此表格及函數圖形作分析。每個表格及圖形皆要有標題、數據要有單位,圖形的刻度要適當,表格上要以數字標明實驗順序。
可以在結果敘述完之後,再對結果作分析與討論。所有的分析要附上必要的計算,計算紙也要附有標題。

結論:

結論要包含有:說明研究、數據、與圖形分析的結果。結論要能與假設相呼應,也可進一步對結論加以分析、解釋,以及討論其他研究者的相關研究,與你的研究有何異同。

應用:

此研究有何意義?有何啟示?略為敘述你的研究對學科概念,或特殊的社會價值有何含意?

參考資料:

所有參考過的相關資料依固定的格式在此列出。

致謝:

列出所有曾經在此研究中幫過你的人,包括家長、老師、實驗室管理員、大學等。

二、工作單

科學探究活動計畫表       研究群姓名:

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