2022秋季跨域專案│大自然的水資源和台灣的關係│學習從自身經驗出發(應用班)

我們從來不談引起動機,孩子實際體驗生活,感受自己和世界的關係。

秋冬季的循環主題再次回到「環境」,這兩季我們討論大自然的水、人類如何留下水。

秋季先和孩子一起經驗的是-大自然的水資源和台灣的關係。

※以下內容以課程主軸為主,未完整記錄下整季課程中的所有學習,尤其是基礎認讀學習幾乎都沒有出現在文中喔!

 

水是我們的日常,每個人都能信手捻來的分享。

孩子在專案筆記本寫上秋季主題前,我們先聊聊大自然中水的各種形式。孩子們從常看到的河、湖、海開始,看曾看過的冰、霧、雪,再繼續用力回想還聽過哪些「水」,於是霰、雹、露等等一個個出現。

一面講的時候,孩子發現有些自己曾經看過的水型態都不是天然的,像是冰箱結霜;也發現自己有些誤會,如同煮湯的時候冒出的「白煙」水蒸氣。

孩子們一面分享,我們一面嘗試把固液氣三種型態間的轉換畫下來。要馬上到大自然裡看見各種樣態的水,對於還沒有獨自移動能力的孩子來說有些困難,但如果是要製造出三態水的相變化,那不出門也辦得到。也因此孩子的第一項回家作業就此誕生。

孩子在筆記本上畫下的三相圖。
孩子在筆記本上畫下的三相圖。

 

延伸生活經驗,找出、做出生活中的水。

融化、凝固對已屆中高年級的這群孩子來說不成問題,而在發現煮水冒出的小水滴不是水蒸氣後,小孩反而不太確定自己是不是能夠從生活中證明水蒸氣的存在。

孩子困在確定水真的可以蒸發消失在眼前、也確定液態水不會憑空消失(小孩生命經驗中沒有看過水的固氣互逆),但卻不知道怎麼證明水蒸氣真的存在。我問孩子:「如果我們不能直接看到水蒸氣,那如果讓看不見的水蒸氣再變回來,算不算證明水蒸氣存在?」於是孩子開始了各種間接證明。有人開一整晚的除濕機,再打開集水槽證明空氣中的水氣被凝結回水;也有人把乾燥的鍋蓋舉在燒滾的鍋子附近,等鍋蓋冒出水滴。那還沒能想到辦法的孩子呢?他們也嘗試上網搜尋,找到數種不同的辦法是著驗證看看,如果成功,就再想想除了水蒸氣真的存在之外,還有沒有其他可能造成眼前的結果。

做實驗的同時,孩子們也利用照片或影片來記錄,一步一步地將生活經驗與新的學習連結。

 

 

水為什麼會循環、相變化的過程中水發生了什麼事情?

分享完作業發現的孩子們,看著自己的作業照片/影片思考著上述小標題上的問題。

A:是溫度變高嗎?因為冰塊融化,摸起來就不冰了。
B:還是水狀態改變的時候會吸收熱?
C:變熱的時候會讓東西動起來嗎?像是煮開水的時候表面會冒大泡泡,然後水就會開始變少。

當想法開始躁動時,就是實驗進入課堂的時候。燒杯、冷水、瓦斯爐、溫度計再加上六雙眼睛,他們觀察到的是煮開水的泡泡不是憑空出現在水面上的,而是從杯底一路冒上來的,原來加熱真的會讓水動起來。那看不到的溫度呢?我們把兩支溫度計分別放杯底和上緣,顯著的溫度差異讓孩子漸漸形成熱對流的推論。

觀察熱對流實驗。
觀察熱對流實驗。
孩子紀錄下熱對流實驗觀察。
孩子紀錄下熱對流實驗觀察。

 

這是秋季的第一次,孩子們經驗著在情境中誘發思辨、於思辨中找到答案。用類似的方法,我們也探究著水的微觀變化。

降雨量怎麼量?從生活情境中提出假設。

深入談完水循環後,我們再次回到孩子的生命經驗。今年秋季的台北幾乎都下著雨,每天新聞都在報降雨量,小孩也不時爭論著今天下的雨算不算大雨。大雨和降雨量的關聯就成了我們的下一個議題。

對於降雨量該如何測量,大家各有想法,甚至也有人曾經在學校或景點看過百葉箱或氣象站。孩子們開始提出自己的想法:「我覺得會用容量表示降雨量吧!因為水都是標容量啊。」、「不是吧!那這樣不是要用超級大的容器嗎?水滿出來會淹水耶!」、「今天剛好沒下雨,那我們自己製造雨來接看看嗎?」在孩子討論的同時,也可以看到經常實作的習慣發酵著,大家開始提出可執行的方法。

 

透過CER論證架構自己找答案。

這次在實作之前我先介紹了《CER論證架構》,讓孩子先試著提出自己的主張(Claim),再設計實驗來測試自己的想法,當然已經存在的證據(Evidence)及理論也是很好的佐證資料。最後將主張及數個證據結合起來形成推理(Reasoning),一層一層的將原來散亂在腦中的想法架構起來。手腦並用之前,先讓接下來要做的事都在腦中跑過一遍,賦予即將執行的每件事目的。

孩子用手邊工具模擬降雨量測量。
孩子用手邊工具模擬降雨量測量。

在這個練習中,孩子需要逐一核對證據與主張之間的關係,於是更能夠在沒有老師的協助下做到自主提問,確認自己的每一層推理都「有跡可循」。
※核對證據的過程中,也可能發現與主張相違背的證據,這時候CER論證的第四個步驟「反駁」就會加入其中。

孩子第一次嘗試寫CRE論證架構。
孩子第一次嘗試寫CRE論證架構。

學習的過程裡新知識或技能就這樣一層一層的堆疊在孩子的先備能力中,每一次的任務都透過加入新技能或精熟練習讓目標稍高過孩子的能力,卻又不至於完全達不到,藉以降低行為門檻,讓孩子在這個過程裡獲得學習成就感。

 

其實台灣雨下很多,那為什麼還缺水?

如果是住在南部的人,可能會猜雖然台灣下很多雨,但雨都集中在夏天,所以冬天可能就會沒水用。可是對自小就生活在北部的孩子來說,下雨根本就是日常,尤其今年一二月幾乎天天下雨、十月總雨量甚至破了台灣新紀錄。因此缺水這件事,實在是不容易理解。於是在課程裡,除了思考和連結經驗外,我們也根據主題閱讀各式文本。從新聞報導中,孩子不難注意到台灣的降雨量和他們的生命經驗一樣多,多到就算放到世界的尺度來看也是相當豐沛的。可是文本裡也同時提到,台灣南部年年缺水、中部也時常水不夠用。

 

如果不是因為降雨量,那缺水的原因還可能是什麼。

小孩開始想是因為南部沒有河嗎?還是因為南部太熱了,水蒸發太快?很好的是,兩個想法都可以很快驗證,查了資料就能發現南部河很多,也沒熱到可以馬上把水蒸發。就在地圖上看河流位置的時候,孩子發現台灣的河流多為東西向,因此開始猜想地形可能也會是影響之一。

相對於水循環,地形對孩子來說是模糊的概念,大概知道有山、平原和盆地,但它們長什麼樣子則還沒辦法具體描述。在孩子有這層猜測時,我沒有馬上拿出立體地圖,取而代之的是從定義開始認識常見的地形。

 

利用已知學習未知,將知識立體化成體驗。

  1. 透過圖畫,呈現自己的理解。
    5~10分鐘的時間,根據定義畫下自己認為各地形應該長什麼樣子。
  2. 集眾人之智,找出答案。
    在相互分享自己的想法時,地形的樣貌就慢慢在孩子的腦中成型。而在理解地形是什麼的這段時間,就成了一個解謎遊戲,大家一起在線索裡找出答案。
  3. 核對結果,找出異同。
    用投影片展示出參考書中的地形圖,讓孩子們透過交叉比對,更清楚各地形的差異及特徵。
  4. 統整產出,形成結論。
    將地形圖和文字定義印下來,讓孩子用自己的方式整理一份資料,用剪貼的、重新寫都很好。
孩子理解地形定義的動作歷程。
孩子理解地形定義的動作歷程。
孩子各自用自己的方法記錄下地形定義。
孩子各自用自己的方法記錄下地形定義。

 

平面轉立體的抽象思考,搭配互助合作的能力。

知道怎麼畫出平面,和想像出立體的樣貌,需要用到抽象思考的能力。而這當中降低門檻的方式,便是實際操作!我們不急著直接堆地形,而透過桌遊《立體派》讓孩子先熟悉平面圖像和立體結構間的關係,並利用遊戲中層層堆疊的概念,以類比帶入等高線這個新知識。孩子便能很快類推「噢~遊戲裡每層骰子都一樣高,等高線也是一樣的意思。」於是開始做地形模型就相對容易了。

這堂課我們的目標是用泡棉紙開始做出六種常見的地形模型:平原、盆地、台地、丘陵、山脈、峽谷。限制只有兩兩一組工作、組員不重複、每個地形模型的等高線距要一樣。公布任務後,老師便退到一旁,保留空間讓孩子獨立工作。孩子們透過協調分組,分析各地形製作難度來決定各組負責的項目,也決定用泡棉紙的顏色規律來呈現地形(多做出分層設色的概念)。下課前各組仍處於試錯階段,在發現問題時彼此討論,確認接下來只剩需要專注的工作後才開始收拾,用各自的空白時間完成模型。

孩子們分享用泡棉紙製作的地形模型。
孩子們分享用泡棉紙製作的地形模型。

 

從模型看見輪廓,從地貌看見真實。

看著六種地形模型,孩子開始可以想像各種地形間的彈性。海拔低於100公尺的平原可大可小,深度大於寬度的峽谷若被高山環繞會更顯壯觀,那我們居住的盆地,真的完全被山圍住嗎?課程到了第四周原先預計要到三峽近郊從鳶山俯瞰台北盆地、林口臺地的計畫,被多日大雨及連日餘震打亂。在安全考量下,仍希望讓孩子在這個階段看見真實地貌,我們前往台北第一高樓-101。

無法以五感感受地形,那就讓眼睛發揮更多、也善用科技的力量協助自己看得更清楚。

  • 請根據你在觀景台看到的「自然景觀」,提出證據、證明台北的地形是盆地。
  • 從觀景台上可以看到林口台地嗎?請說明你如何證明自己有看到。(若看不到,也試著說明看不到的原因。)
  • 請沿著指引,在台北地圖標示出各條河流及山脈名稱。
  • 請觀察「新店溪、淡水河、基隆河」周邊,盡可能紀錄下河流周邊的景觀。多加上畫圖紀錄也很好喔!

四個問題,讓孩子在89樓觀景台忙了一下午。
:「繞著玻璃走一圈,真的會看到每一面都有山耶!距離的關係,很難感覺到山是不是比我們在的位置更高。」
:「太霧了,看不到指示上林口臺地的位置。它是不是比較遠?」
:「這裡有河、那邊也有,可是哪一條是哪一條,我看不出來。」
這個疑問後,孩子開始滑導覽螢幕、找柱子和窗台上的方向標示,用各種辦法找出相對方向,透過觀察和討論分析三條河的特徵。

用各種方式在觀景台上觀察的孩子們。
用各種方式在觀景台上觀察的孩子們。

 

河從山上下來,那山越高水是不是就流得越急?

大屯山海拔大約1092公尺,遠遠的看水流還算平穩,而孩子還知道的是台灣有數十座3000公尺以上的高山,因此在實際計算過坡度後產生了新的猜想-是不是高山太多水流太快了,來不及攔下來才缺水?

台灣地形觀察思考討論。
台灣地形觀察思考討論。

孩子們再次嘗試做模型,這次我們用黏土,嘗試更細緻的呈現台灣的整體地貌。製作模型時,孩子們會展現出獨特的性格。有的人仔細捏塑,即使模型縮小到20萬分之一倍仍可以清楚看見盆地和平原;有人闊氣的舖土,發現怪怪的再慢慢把土剝下來;也有人仔細地堆了兩三層之後,就開始覺得不需要做得那麼細緻改用其他技巧來呈現地形。

完成捏塑、標註山脈、畫上主要河流後,孩子確實明顯看出高山主要出現在中南部。

製作台灣地形模型中。
製作台灣地形模型中。

如果從中部開始山就高,為什麼南部更缺水?

整體台灣地形都能從模型中看出來後,我們再回到學季初討論的水循環和降雨季節分布,思考什麼情況下會下雨?孩子知道溫度、濕度都會影響,而我再加入風向的提示,讓孩子能推論不同季節風可能從哪裡來、雨又容易下在哪些位置。

進行運算、閱讀、推理討論的孩子們。
進行運算、閱讀、推理討論的孩子們。

於是,孩子們又一次堆疊了既有能力與新知識,得出了台灣降雨分布的結論。

 

最後課程收在哪裡呢?

整個秋季,我們從生活中的水延伸到水循環,思考降雨是怎麼發生的,著重討論台灣的地形對降雨的影響,再稍微帶入氣候的概念進行通盤性的判斷。最後,我們以台灣北、南、東各一條河流模型呈現作為秋季的收尾,以及冬季人工用水的開頭。

3個班,15個孩子共同完成的台灣河流模型。
3個班,15個孩子共同完成台灣河流模型。

至於河流模型是怎麼做出來的,那又是另一個故事了!

圖/文 藍詩婷