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教學的空間(九)科學篇:說到心坎裡的公平測試

2020/8/13 — 10:03

陶笛(資料圖片,來源:Bong Gyu Park @ Pixabay)

陶笛(資料圖片,來源:Bong Gyu Park @ Pixabay)

【文:霍梓楠 @ 教育工作關注組】

中一綜合科學的第一課,會介紹公平測試(fair test)概念,也要求學生辨認公平測試實驗中的自變量(independent variable)、因變量(dependent variable)及控制變量(controlled variable)。雖然教科書都有不少例子,而且往後課題有很多實驗,透過設計公平測試讓學生驗證科學知識,不過我通常都會多找一兩個額外例子……

「嗱!我知道你哋小學常識科都聽過『公平測試』啦!所以我唔駛教,係咪呢……都係唔放心,同你哋溫下書先。大家見過呢嚿嘢未?冇錯,呢個叫陶笛。你哋啱啱升上嚟中學,聽熟咗校歌未呀?」

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「同小學一樣,聽咗六年啦!」

「咁唔係個個同學都係嘛!而且陶笛版應該未聽過啩!」

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(奏校歌!)

「不過而家唔係音樂堂,而係想問下你哋,你點樣『科學探究』(scientific investigation)下呢嚿嘢?」

「打爛佢然後睇下佢啲構造。」

「如果你買番個畀我,我唔介意呀!為免你哋太過天馬行空搞到入唔切正題,不如我收窄番個研究範圍先……就係佢發出嘅聲響。留意番,我哋而家唔係要了解佢發聲原理……雖然都係有趣嘅科學知識,不過你哋有好多關於聲音嘅原理未了解……或者你哋可能睇過十萬個為甚麼知道一啲嘅……總之,我哋想睇下有乜嘢可以改變佢發出嘅聲響啦!噢!講得太白劇透咗!應該有同學有諗法啦?」

不同層次的假設(hypothesis)

「指法同音高(pitch)嘅關係。」

「無錯!不過示範之前,可唔可以先估下個關係先?即係『假設』hypothesis。你可能話,個假設咪係指法唔同,音高會唔同囉!都啱,不過其實寫假設目的係引導我哋設計實驗嘅。如果個假設太無聊,咁個實驗咪無聊囉!我哋有能力估得『具體』啲,係咪?」

一片安靜。

「我講啦!就係手指按嘅窿愈多就愈低音!(立即示範)甚至可以估,手指按嘅窿嘅面積愈大就愈低音。不過今次嘅示範同頭先果次唔同,我會示範『滑音』,即係 keep 住吹,然後其中一隻手指慢慢由個窿移開(立即示範)。如果你咁樣估,你個實驗咪更有目標囉!」

「你咁講,似乎係暗示咗窿嘅位置冇關係,只係同面積有關囉?」

「呢位同學質疑得好好!要答你呢個問題,其實可以小心啲設計另一個實驗,不如你講下你嘅假設會係乜,然後可以點做實驗?」

科學知識與方法並重

「首先保持每次吹嘅時候手指按嘅窿面積係一樣。然後我估呢……個窿愈近個吹口位就愈高音!」

「事實上個窿位置對音高影響唔大,不過就算係咁,我唔會話佢係錯,而且仲要讚佢講得好好!要留意嘅係,我唔在意佢嘅估計係唔係啱,而係在意佢嘅諗法、做法係唔係合理。你哋學呢科,除咗要記得啲科學知識之外,仲要了解點樣實踐科學方法(scientific method)!

除咗,你哋可唔可以提出另一個有可能影響音高嘅因素?」

「用另一啲物料去整陶笛?」

另一個同學插嘴:「陶笛內壁厚度?」

「好提議!不過我哋唔喺陶笛工場,做唔到度身訂造陶笛畀你哋試!我又縮窄番個範圍先:用番呢個陶笛都可以驗證到嘅因素。」

「吹嘅力度。」

「好!咁你個假設係乜?」

「常識估,應該係愈大力愈高音啦!」

引導學生理解各種變量

「即刻做實驗!(由細力到大力,特登揀低音部份,因為低音部份較容易受吹嘅力度影響音高,而且營造到『鬼影幢幢』效果!)有無留意成個過程我除咗改變力度之外,我嘅指法係冇變過。我知道你哋一定明點解要咁:公平!公平!Fair!

希望你哋仲記得,喺呢個實驗,『手指按嘅窿面積』就係控制變量啦!我哋要靠小心處理控制變量去令個實驗夠公平。咁有冇同學講到喺呢個實驗,自變量同因變量係乜嘢?」

(有同學主動答而且答對!)

「全中!我估有同學唔記得咗,我講多少少啦!自變量中嘅 independent 係解獨立,即係每次試驗都要主動改嘅變量,即係個吹氣力度。我頭先係一口氣咁吹唔同力度,其實當中已經蘊含咗『好多次』試驗啦,明唔明?

至於因變量中嘅 dependent 係解依賴、受影響,我哋估佢個音高受吹氣力度影響嘛,所以因變量就係個音高啦!

我哋番去解答第一個假設嘅實驗:手指按嘅窿愈多就愈低音。請你哋寫低個實驗嘅各種變量,睇吓係咪真係明先!」

(對完答案後……)

珍惜學生發問開拓出的空間

「阿 Sir 我想問,你真係肯定每次吹嘅力度都一樣咁勁?如果唔係咁,即係呢個控制變量控制得唔好,咁咪唔公平囉!」

「問得好!咁不如你試下答埋佢 — 點樣可以公平啲?最多我畀幾百萬你駛!」

「咁買部精準控制風速吹風機番嚟!」

「好提議!其實仲有一個位都值得駛錢,就係『精準測量音高』儀器啦!音高其實係可以量化架!不過唔扯太遠啦,時間差唔多!想知就 Google 下聲波,或者等 DSE 讀物理啦!」

「這是賣廣告嗎?!」

說到心坎裡的(不)公平測試

「仲有一樣我想講,就係做實驗唔一定要喺實驗室。我頭先吹陶笛,其實已經叫做咗一堆實驗啦!仲有,你哋讀書過程都係實驗嚟架!唔係咩?你阿爸阿媽可能成日『哦』你,話阿表姐/堂弟/隔籬屋個仔 etc. 同你一樣咁大,點解人哋考得好過你咁多!呢個仲唔係實驗?呵呵!你哋覺得呢個係咪公平測試呀?」

「性別唔同!」「家境唔同!起跑線唔同!」「學校唔同!聽講呢間學校啲考試係變態㗎!」

「大家好踴躍,似乎好有共鳴喎!」

有同學要爆了:「哼!計我話最重要係啲基因唔同呀!!」

「咁你係咪咁樣駁嘴先!會好 hurt 佢哋喎!」

「哼!係佢哋 hurt 我先嘅!!」「吖!下次我識答佢啦,就話係科學老師教啦(奸笑)!」

「……似乎大家對基因好有興趣!我哋下學期會學基因知識,到時你哋要留心喔!」

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