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阿梅的生物圈一號韓中梅製作,以創用CC 姓名標示 3.0 台灣 授權條款釋出。
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2021年5月1日 星期六

探究實作B第八週-調整實驗設計

課程的第八週,行事曆的第十週

今天的課程,不插電~

在上課前的場地佈置。

上週的實驗數據+本週預計的結合實驗與論證。
很多老師來觀課後,都說因為我有這樣的教室,所以可以這樣上課。但其實不是的。
在我做這樣的場地佈置背後,是必須折衷其他課程的場地佈置。
也有很多替代方案。像是今天使用的海報紙呈現上週實驗數據,與利用可以重複使用的論證架構海報,都能很方便地在上課前五分鐘讓小老師貼在教室的黑板上。

另外一部分是上學期做的「關於實驗設計的注意事項」海報,和這次要寫的實驗流程注意事項。這個同樣是可以放在班上,然後在上課前五分鐘讓小老師貼在教室的黑板上(只要調整貼的方式,可以跟上面兩張海報貼在同一個黑板。真的不行的話,貼在窗子上或牆壁上都可以)



另外一個是今天要分配各組做水中化學物質的檢測,一種離子只能有三組,而且每組只能測試三個樣本。(因為我們訂的藥品遲遲無法進口)
同樣的,如果沒有專用教室的老師,可以在前幾週的上課就是使用海報紙,留在原班,請小老師備妥。自己只要帶便利貼過去就好(應該不需要我提供替代方案吧orz)

這樣準備好有一個好處。
通常我都會在上課鈴響前在教室等候學生,但今天因為在樓下準備實驗的東西,所以打鐘時才走進教室。
這時候已經在教室的學生已經發現自己組的數據是空白的,自動在補數據了
而且很多同學已經在討論數據,這表示他們已經在上課的狀態了



在這張海報前,我們一起回顧上次的數據。
(老師要事先想好每一列要講什麼,而且不能說學生做錯,因為我們上次是第一次做實驗,而且時間很短)

首先,先跟大家確認,我們登記的數據是上週給的標準水樣,有沒有哪一組登記成自己的數據呢。
將非標準水樣的數據用小小的三角形做記號
(不要劃掉喔,學生會很傷心的,那都是她們很認真做出來的數據~)

在電導度的部分,要帶大家看單位的重要性。理論上是us(10^-6,微秒),如果看到的是ms(10^-3,毫秒)就要注意了。因為這邊的兩組都是登記自己的水樣,不是標準水樣,如果是標準水樣,就很有可能是機器的問題或是試管沒洗乾淨~

在酸鹼度的部分,差異其實有點大。所以大家等等再次測試的時候,要注意一下有哪些步驟可能讓數據有誤差。例如沒有沖洗乾淨~

在溶氧量的部分,因為溶氧或隨著時間而變化,加上這個原理可能會因為手勢而有差異,所以可能要想一下有哪些地方可能讓數據有不同。

而在吸光度的部分,我簡單介紹了吸光度與濃度的關係,也說明了寫在白板上的檢量線,可以換算為濃度。
但因為標準液是我們配的(學生不知道有沒有察覺這跟上週我說的不一樣哈哈),理論上的濃度是3ppm。在數據中看來只有第二組是接近的。
所以我們今天先不要測各組的水樣,先把測量流程搞定,免得浪費大家的水樣跟藥品!
等一下第二節課,詩斌老師會跟大家一起確認吸光度計的使用
(同樣的,如果我沒有化學老師可以協作,就會自己先去學分光光度計的使用)
(其實生物老師會用分光光度計,但是每一台的操作都不一樣,也要想一下如何讓學生簡單的理解分光光度計與濃度檢測的概念)

這時候,上學期一起討論有關實驗設計的海報就很好用了。(很好移動到任何教室的方法喔)
上學期大家在做口罩實驗、風力發電機,還有這學期測量體重體脂的實驗時,有發現要盡量排除干擾的可能,最好有測量的標準步驟,而且還要考慮儀器運用的原理。
要怎麼排除干擾數據的因子呢?
接下來要請各組負責電導度的同學聚集在一起,其他三項測量的同學也是,一起回想除了寫下來的流程之外,哪些步驟的細節會使得數據變得不可信~

所以接下來,各組做同一項測量的同學,要移動到特定的位置。
我是直接指定,然後就是一聲令下,小朋友就很迅速的移動了欸。
其實我是很驚喜的!
因為那個氣氛是「大家真的很想知道別人怎麼做」才會有的節奏。

 
討論好就把海報牆上的粉紅色大張紙拿下來,把討論的結果寫上去。
這個階段並不是丟下去,學生就會有效率的討論。(他們很快速地移動到我指定的位置,但需要有人主持討論,我並沒有指定是誰,所以如果要節奏明快的話,就要處理一下)
因為每種測量一共有九個人,所以會坐在兩個不同的桌。
所以我會下去再給指令是各桌分開在白紙上寫下討論事項,然後彙整後寫在紅色大張紙上。

這個時候,只有一個人在用色筆寫大張紙,其他人不知道要幹嘛的狀態。
所以統一再給另一個指令,請大家把討論的東西寫在筆記本上,等一下做實驗的時候用來提醒自己。
重點是,大家還真的很迅速地就在紀錄欸。沒有那種我逼他們寫的感覺。
(也可能是我當時很high,所以自我感覺良好。)

然後就是這樣的四張囉。
其實內容我根本沒有看哈哈,因為我有把握這樣的流程後,大家討論出來的一定是足夠詳細的!
(後面的實驗結果也證實如此~)



接下來要分配各組真正測試的離子了。
因為之前是請各組將四種測試方法都做流程圖,但現在又只能做一種。
沒有正當合理的理由時,學生會覺得自己在做白工。
所以我說明我們訂的藥品因為疫情的關係一直無法到貨,所以只能就我們現有的藥品分配給各班。
每班分配到的藥量是每種離子只能供應三組,而且只能測三次orz(藥品真的一直無法到貨啊啊啊)

接下來各組要想一下自己的水樣,測試哪種離子最有可能有幫助,然後自己來將便利貼移動到題目旁邊。
例如原水測氯就沒意義,因為氯是人工加的。
而除非有可能有工業污水排入,否則測銅或錳沒什麼意義。

到這邊各組的測量項目終於底定
(這個步驟在學生真的進實驗室後再確定會比較好,他們對實際上會發生的事情有點初步的概念後,再形成實驗設計才是有可能的。再進實驗室實際了解檢測流程前,要學生真的規劃好全部的實驗是沒有意義的。)


但是呢,每一組只有測三次的機會,所以要討論一下是不是要調整實驗設計。


因為我們剛剛討論的實驗流程,只是可能漏洞的一小部分。
其他像是採樣的地點、次數與天氣是不是具有代表性,採樣的流程會不會造成很多檢測上的漏洞。像是測溶氧量的話,最好是帶著溶氧計去現場測,但是我們沒辦法讓大家帶走儀器,所以當你採樣一瓶水,晃來晃去拿到學校時,都已經不知道有多少氧氣又加進去,或是散掉了。

所以大家接下來討論一下,三次測試要怎麼重新安排。

到這邊,距離下課還有五分鐘。
我宣布,因為大家只有三次測試的機會,所以我們下一節課,再一次測定標準水樣,等我們確認大家檢測的流程沒有問題了,再開始做真正的檢測。
免得浪費大家的水樣與藥品。
這一句話很重要,才不會讓他們覺得「幹嘛一直重複一樣的事情??」

讓大家用最後的時間,確認等一下要做的步驟。
下最後一個指令,下一節課上課前,所有人都要穿好實驗衣,坐在自己的檢測桌前!
==============

學生真的好棒,真的在上課前全部坐定欸!




學生真的很認真一起思考為什麼同一個水樣,但不同機器的讀數不同,或是為什麼同一個機器再重複測試的時候,竟然讀數會改變。

我真的超愛大家一直想要解決讀數的問題。
(真的,我超多課程是同時面對文組與理組的學生,「是不是理組」在探究與實作中,真的不是重點)
(我的文組學生都很認真在做探究,對照外校老師反應他們社會組學生很反抗上自然探究與實作,真的讓我覺得老師們能否正確地設定必修自然探究實作的定位,會決定自己是否面臨這樣的困境)

所以,最後,大家的數字真的很棒。
事實上,比我的高三三類組學生的檢測結果的一致性更高。
這樣的數字,怎麼能不跟學生一起來看呢。
所以當然就是跟大家一起欣賞這個數字有多美麗!
美麗到我寧可懷疑儀器壞掉,或是檢量線有問題~~~

像是酸鹼度,因為我是用蒸餾水配的,即使我加入了錳離子的標準液(是強酸)。我也不認為酸鹼度會是3。但大家的測定顯然沒問題,那就是儀器有問題

(我們後來用萬用試紙檢測,的確不太可能是3。然後就發現一件慘案。學生上次用完pH meter,竟然把蓋子裡的保存液都倒掉了。所以很可能十支pH meter都因為探頭乾掉而壞掉了嗚嗚)
(而利用原來的檢量線反推的錳離子濃度接近4ppm,但我調出來的標準水樣應該只有
2ppm。我們這一次才發現原來的分光光度計的壓克力樣品槽是有刮痕的,很可能做出來的檢量線是錯的)

同學的檢測結果厲害到讓我們發現儀器的問題,是不是很棒!

所以回到生物教室以後,除了讓他們把剛剛在檢測時一起發現的事情趕快紀錄在筆記本上,在最後兩分鐘時,我很慎重的借用大家的手,為所有同學做得很棒的檢測做了很正式的恭喜與鼓勵。

大家真的做了很棒的一次實驗!!!

那當下的氣氛真的超開心欸,我相信學生也很享受。
觀課的老師也給我同樣的觀察紀錄喔~

能照我的規劃把這一次課程走完,真是開心~~~




 

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