成为科学家

刘子健

活动的设计动机

不少学生为考试成绩好而背诵历届考试题目标准答案，加上教科书的内容枯燥乏味，学生根本未能真正享受学习科学知识的建构过程，纵使他们最后可能获得高分，但因学习没有结构及挑战性，他们的科学素质及科学探究表现与成绩不成正比。综观香港的教育制度，无论是旧学制还是新高中的学生们，成绩达到特定的要求便能考取大学，加上现时新高中课程范围太广，学校教学时数又不足，教师们只好着重于教授学科知识、考试技巧及与校本评核有关的内容，无疑忽略了情操的培养。有鉴于此，本人通过“成为科学家——科学本质的探究”设计一系列教学活动，配合新高中生物学课程，让授课更有意思，培养学生成为科学家的正确态度并了解科学的真正本质，使学生成为科学的终身学习者。

科学本质（Nature of Science，下文简称为NOS）一般来说是指关于科学是什么、科学如何运作、科学认识论和本体论的基础是什么、科学家如何在社会制度下运作及科学与社会的关系的定义与讨论。了解NOS已经被公认为科学教育的宗旨之一。综观不同国家和地区的科学课程已经将NOS列为宗旨，而且香港的新高中科学课程亦已重视教授NOS。由此可见，教授NOS反映世界科学教育的趋势，因此它有必要在科学堂里教授。

活动内容

关于恐龙灭绝

现行课本中大多只是简单描述恐龙灭绝的原因，甚至只提及一两个假说就没有交代下去，故教材设计上详细地解释4种假说，让学生可全面地了解恐龙灭绝的真相及其原因。

本活动要让学生明白科学家运用各种科学方法提出恐龙灭绝的假说，目的是从多方面了解恐龙灭绝的原因。让学生了解考古学研究涉及搜集数据、根据数据进行逻辑推理以提出假说和以严谨的探究验证假说是否成立。让学生明白在确立恐龙灭绝的原因时，往往需要不同领域科学家的通力合作。让学生了解科学知识源自于系统的科学研究，研究过程包括提出假说，以设计缜密的实验验证假说，以及分析实验结果，从而得出可靠的结论。

关于细菌与溃疡

以前大部分人认为溃疡是由胃酸过多而引起的，但是本活动的教学通过巴里·马歇尔与罗宾·沃伦（2005年诺贝尔奖得主）共同发现胃溃疡是由细菌引起的事实，分析运用适当仪器、大胆假设、小心求证的重要性。

这个活动要让知道在确立某种传染病的病因时，往往需要如微生物学、病理学、组织学及临床研究等不同领域科学家的通力合作。让学生了解科学知识源自于系统的科学研究，研究过程包括提出假说，以设计缜密的实验验证假说，以及分析实验结果，从而得出可靠的结论；明白好奇心是驱使科学家进行科学探究的动力之一。

遗传物质的发现

在本活动中，学生将会细察几位遗传学宗师的研究足迹，分析伟大的科学研究背后的成功因素，并体会这些科学家为有关的科学发现所付出的努力，让学生宏观地分析遗传物质了解的改变，从中学习科学的本质。

通过这一活动，学生会明白，科学理论会随新证据的出现而演进。例如，当支持DNA才是遗传物质的实验证据出现后，科学家便推翻了蛋白质是遗传物质的理论。从门德尔提出的遗传定律，以及华生和克里克提出的DNA反向平行双螺旋结构等例子中，学生要明白在科学家建构理论的过程中，数据分析和想象力同样重要。从门德尔研究遗传定律的过程中，让学生了解科学知识源自于系统的科学研究，研究过程包括提出假说，以设计缜密的实验验证假说，以及分析实验结果，从而得出可靠的结论。活动还让学生明白科学的局限性，科学家在某些领域的讨论，不一定能提供明确的答案，例如DNA技术所引发的道德伦理问题；明白人类基因组计划得以高速发展，有赖于世界各地的科学家携手合作、分享并检视彼此的科研成果。

淀粉酶活性实验

通过本实验，同学应了解淀粉酶的活性会受温度、pH值及抑制剂影响；能分辨及处理实验中的各变量，明白各变量的意思；掌握及体会严谨撰写实验步骤的重要性；了解科学家观察的特质及重要性，什么是假说及假说有什么特质，科学实验预测的重要性，做实验的目的及设计实验的技巧；理解自变量、因变量、控制变量等概念；了解实验结果推断的技巧及意义和实验结论的性质及其严谨性。

开展此活动时，淀粉酶及淀粉溶液的浓度需要在學生进行实验前先测量，因为淀粉酶活性及淀粉的浓度会影响实验结果的准确度及观察颜色变化。应要求学生在使用淀粉酶及淀粉溶液前将其搅拌均匀，以免影响实验结果的准确性。碘液容易被空气氧化，故应建议学生需要时才使用。

鲜菠萝粒果冻不能凝固的实验

设计一个生活化的情境，让学生亲身体会其情境后，然后大家互相讨论并提出多于一个假说解释鲜菠萝粒的果冻不能凝固的原因，然后同学针对其中一个最有可能的假说进行探究。实验除了使用鲜菠萝粒，设计上还加入不同种类的水果，加强实验本身的难度及挑战性。

学生可自行决定使用实验仪器的种类及数目，让他们有较大的空间进行实验，发挥创意。

通过这个实验，学生应会分辨及处理实验中的各可变因素，明白各因素的意思。

苹果去皮后为何变为棕色

设计一个生活化的情境，让学生亲身体会其情境后，然后大家互相讨论并提出多于一个假说解释新鲜苹果去皮后其表面为何马上变为棕色，然后同学针对其中一个最有可能的假说进行探究。新鲜苹果去皮后其表面马上变为棕色的过程很快，故需提醒学生注意，免得同学在苹果出现棕色时误以为是实验结果而影响推论的正确性。

切洋葱诱发流泪

设计一个生活化的情境，让学生亲身体会其情境后，然后大家互相讨论并提出一个以上的假说解释切开洋葱后学生眼睛感到不适而不断流泪的原因，然后同学针对其中一个最有可能的假说进行探究。

这个实验有一定的挑战性及难度，要求学生实验设计较前两个实验精准、细致。做这个实验时，切开洋葱后学生眼睛可能会感到不适而流泪，故一定要要求学生整个实验过程中佩戴护目镜。