生成式AI時代的
科學探究

針對國小科展競賽的指導，我將為每個學科組別提供具體的建議。國小階段的科展應著重於**「探究過程」而非結果的複雜性，因此，指導原則都應以「從學生身邊的觀察與好奇」**出發，引導他們以科學方法進行探究。

（１）數學科

核心精神： 數學科展的核心是**「發現數學規律」和「問題解決」**。指導重點在於將抽象的數學概念具象化，並鼓勵學生從日常生活中尋找數學問題。

• 指導方向：

  • 趣味化引導： 從遊戲、玩具、建築、藝術中尋找靈感。例如：樂高積木的組合排列、摺紙的對稱性、七巧板的圖形變化、逛夜市的機率問題等。

  • 動手操作： 鼓勵學生動手操作實際物品，而非單純的紙上演算。例如：用積木驗證體積與表面積的關係；用骰子或硬幣進行機率實驗。

  • 視覺化呈現： 讓學生用圖表、模型或繪圖來呈現數學關係，幫助他們更直觀地理解規律。

（２）物理科

核心精神： 物理科展的重點是**「觀察現象」與「探究因果關係」**。指導時應從學生熟悉的物理現象（如光、聲音、力、電、磁）著手，引導他們設計實驗來驗證自己的猜想。

• 指導方向：

  • 簡單變因控制： 教導學生如何設計單一變因的實驗。例如，探究「風力」對「風車轉速」的影響時，應保持風車的設計不變，只改變風扇的距離或檔位。

  • 生活化主題： 選擇與日常生活相關的主題，如：不同材質的球反彈高度、太陽能手電筒的發電效率、彈珠台的軌道設計等。

  • 數據記錄與分析： 鼓勵學生用表格和圖形記錄實驗數據，並從中找出趨勢或規律。

（３）化學科

核心精神： 化學科展應以**「安全」為首要考量，並著重於「物質變化」**的觀察與探究。指導時應選擇安全、無毒的家庭化學品，並強調觀察力的培養。

• 指導方向：

  • 安全教育： 在實驗前，必須再三強調實驗安全守則，如：戴護目鏡、不碰觸不明液體等。

  • 有趣的反應： 選擇有趣的化學反應，例如：小蘇打與醋的反應、果汁酸鹼值的測試、自製簡易肥皂等。

  • 觀察力培養： 鼓勵學生詳細記錄實驗前後的變化，如：顏色、氣味、溫度、狀態等，並思考這些變化背後的原因。

（４）生物科

核心精神： 生物科展的重點是**「觀察生命現象」與「探究生物與環境的關係」**。指導時應以學生容易接觸的動植物為對象，並鼓勵他們進行長期的觀察記錄。

• 指導方向：

  • 長期觀察： 鼓勵學生進行長期性的觀察，例如：記錄植物生長過程、觀察昆蟲的生命週期、追蹤鳥類的遷徙等。

  • 戶外探究： 帶領學生到校園、公園或社區進行觀察，例如：調查不同環境下的植物種類、記錄螞蟻的覓食路徑。

  • 倫理觀念： 強調愛護生命、不傷害動物的倫理觀念。實驗應以非侵入性、不傷害生物為原則。

（５）地球科學科

核心精神： 地球科學科展的重點是**「觀察自然現象」與「探究地球系統的運作」**。指導時應將宏觀的地球科學概念，轉化為學生可以觀察和模擬的微觀現象。

• 指導方向：

  • 動手模擬： 鼓勵學生動手製作模型來模擬地球科學現象，例如：用沙子和水模擬侵蝕作用、用燈泡和地球儀模擬日夜變化。

  • 氣象觀察： 引導學生每天記錄天氣變化，並學習製作簡易的氣象圖，探究天氣變化的規律。

  • 地理環境探究： 選擇與居住地相關的議題，如：探究家鄉的河川如何形成、觀察住家附近的土壤性質等。

（６）生活與應用科學科(一)

核心精神： 本組別的核心是**「問題解決」與「設計與應用」**。指導時應鼓勵學生從日常生活的困擾出發，運用簡單的物理與工程原理，設計出解決方案。

• 指導方向：

  • 工程設計流程： 教導學生**「提出問題」、「發想解決方案」、「動手製作」、「測試與改良」**的完整流程。

  • 廢物利用： 鼓勵學生利用回收材料或家中現有的物品來製作裝置或工具，如：用寶特瓶製作浮力船、用回收紙板製作彈力發射器。

  • 功能導向： 強調作品的實用性與功能性，並引導學生思考如何優化設計，使其更有效率。

（７）生活與應用科學科(二)

核心精神： 本組別重點在**「生物科技」與「食品科學」**的應用。指導時應選擇與學生健康飲食、生物應用相關的有趣主題。

• 指導方向：

  • 食品探究： 從學生的飲食習慣中尋找主題，例如：探究不同水果的維生素C含量、不同飲料的糖分高低、製作簡單的優格或酵母麵包。

  • 動手做實驗： 鼓勵學生進行簡單的生物實驗，如：觀察酵母菌的發酵過程、探究不同植物對水的吸收效率。

  • 健康與安全： 強調食品製作與保存的衛生與安全，並教導學生閱讀食品標示。

（８）生活與應用科學科(三)

核心精神： 本組別的核心是**「環境議題」與「化學工程應用」**。指導時應引導學生關注身邊的環境問題，並思考如何運用科學知識來改善。

• 指導方向：

  • 環境議題探究： 鼓勵學生從環境問題出發，例如：探究不同洗劑對水質的影響、如何有效回收雨水、校園空污的來源等。

  • 環保動手做： 讓學生製作簡單的環保裝置，如：簡易濾水器、廢油再生肥皂。

  • 數據與結論： 強調數據的收集與分析，並從中得出結論，提出可行的環保建議。

總結來說，無論指導哪一學科，國小科展的成功關鍵都在於**「引導學生的好奇心」、「強調動手做的過程」，並「培養解決問題的能力」**，而不是追求複雜的理論或華麗的成品。