在臺灣,STEAM 課程的呈現常與操作型活動(hands-on activities)連結,認為做出成品就算達成任務,但千萬別忘了既然稱 STEAM 為課程,它就包含了教授、學習、評量等面向。課堂中的提問與引導也應該於課前就規劃好教學目標,並且在學生表現學習成果時,進行其理解程度的評量,如:讓學生解釋自己的實驗結果是否支持預測,老師再適時觀察與提問,這樣除了能理解學生程度外也能藉此調整自身教學。
本篇將延續上篇提到的「探究與實作歷程」基本架構,同樣以電磁鐵概念為例,分享適合學生第一階段的雙語實作課程設計(下篇文章為第二階段)。
第一階段 STEAM 雙語課程設計
對象:高年級學生
先備知識:知道電流通過導線時會產生磁場
課程目標:做出電磁鐵,並能探究線圈與磁力的關係
所需材料(可參考下圖):
- 3 號乾電池及電池盒(附有鱷魚夾)AAA batteries and battery box (w/ crocodile clips)
- 40 公分漆包線(兩端磨光)40-cm magnet coils (both ends polished)
- 鐵棒(釘) Iron sticks (nails)
教學步驟:
1. 將漆包線纏繞在鐵棒(釘)上,再將漆包線兩端磨光的部分與電池上的鱷魚夾連接(如下圖)。
2. 放上電池,這時電磁鐵就已完成。
3. 開始進行探究與實作的歷程。
探究與實作歷程
融入「雙語」提問及時機點如下:
電池未放入電池盒前
基礎提問:How do you know if something is magnetic? 如何知道某些東西具有磁性?
目標:引導學生說出可以用鐵製品來吸吸看是否被未成形的電磁鐵吸引。
延伸提問:How do you measure magnetic force? 如何測量磁力大小?如何比較?
目標:引導學生想出透過可以吸起多少鐵製品來比較,而越多當然磁力越大。接續請學生討論哪些物品適合拿來測試,引導提問如:考量到計算與比較的需求,體積小又易取得的鐵製品有哪些?通常學生就會選擇迴紋針。
電池放入電池盒後
實驗觀察提問:Is the iron stick (nail) magnetic now? Does it pick up the paper clips? How many? Write down your answer. 鐵釘現在有磁力了嗎?可以吸起多少迴紋針?記錄下來。
目標:把通電的鐵釘拿來吸迴紋針,試試是否有磁力。
觀察電磁鐵外觀時
提問:What makes an electromagnetic work? How to make it stronger? Make some prediction! 什麼讓電磁鐵運作?如何可以增強電磁鐵的磁力?我們來預測一下!
目標:引導學生思考改變哪些地方會讓磁力產生變化,可能的答案包含了增加線圈數、增加鐵釘數、增加電池數,或是把漆包線變短…等這些從外觀可看到的材料,這些預測不一定是對的,因此我們需要驗證。接下來就可依照預測,將學生分組並擇定一個變因來進行檢驗(以下用改變線圈數舉例),結束後再分享與討論。
實驗線圈密度與磁力的關係時
提問:How will the number of coils surrounding the stick (nail) affect the strength of an electromagnet? (Observe the number change of the paper clips it picks up.) 線圈數量與電磁鐵磁力的關係為何?
目標:透過記錄線圈數與磁力變化來理解兩者的關係。
結果討論
引導:
- Use your words to talk about how your electromagnet work.
- How does the number of coils affect its force?
- Does your result support your prediction?
目標:
討論結果的歷程中,第一題訓練了學生複習自己對電磁鐵的理解 ;第二題著重學生的觀察及表達能力;第三題則是訓練邏輯推理,包含了預測是否都有根據?實驗結果如果和你的觀察不同,代表了什麼意思?
結語
此篇文章詳細解說了如何在初始階段養成學生對電磁鐵的基本概念,下篇將與大家分享如何完成更進一步的挑戰喔!
(封面圖片出自 Freepik)
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