2018年5月20日 星期日

二足行不行(科博館)論證探究課程研習心得

二足行不行教案簡介

這場是高雄輔導團這學期第三場探究研習(壓軸),其實本來邀約科博館時,只有指定教案而已,沒想到後來科博館來信告訴我們,當初主導這些課程設計的劉德祥博士剛好有空,也來跟我們分享一小時他從博物館的角度來看探究課程的設計,真的讓人很驚喜。
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之前在科博館上探究主題教案課程時,劉博士也花了一些時間跟老師們談為什麼要進行這樣的課程設計,當時,對於他所提到的「see the big picture」印象很深刻,為了實際教學與考量學生吸收成效,我們很常將科學觀念切小塊進行,但往往忽略了帶學生看起整體,是個需要注意的盲點。而這次,因為二足行不行是論證探究為主,劉博士也分享了他對於論證探究的許多想法。

從博物館的角度來看科學教育,跳脫課本知識的侷限,更加著重於科學本質的掌握,可以發現當今科學教育的主要潮流,由於新世紀的科學、科技、工程和數學等學門太過複雜,應該避免切割導致片段化的學習。

傳統分科教學的方式,學習了大量的學科知識,但是卻無法統整應用,商學院、法學院、醫學院等均開始採用真實個案進行教學。因此科博館從實際科學案例發展個案式的主題教學,以二足行不行課程為例,原本在課本中簡單提到的:「人類開始直立行走」,實際上在科學研究歷程中,是經歷了數十年時間的考古證據發表、科學界論證。

把這種真實科學研究歷程轉化為課程,培養學生的科學素養。
此處,劉博士分享他所認為的素養:是不知不覺逐漸有的能力與熟練科學技能的使用。能讓學生在課程中進行Acdemy conversation,培養論證的素養,把所知道的知識轉成自己的論點,要能分辨證據和解釋。

在科學論證的學習中,要讓學生了解:解釋不等於證據,要能利用事實來建構論點、辯護自己的論點,只是知道很多事實沒有用,除非能把這些事實轉換成自己的論點。

因此,論證探究課程設計時,會著重的學習目標為:
1.科學是在建立想法
2.實驗測試論點(學校現有的實驗課大部分只是驗證實習)
3.要如何進行證據排序

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人類演化在國中課程中,是簡單一句課文「人類約兩百萬年前在地球上出現」就結束的事情,但如果從整個科學發展史來看,卻不是那麼容易,從「人是什麼」的定義開始,就少不了各式各樣的論證爭辯,即便是華萊士這樣的演化論先驅,也是有限入「人類演化與其他生物不同」的迷思中,而達爾文則認為人類的演化是一步到位,直立行走、對握雙手與腦容量等幾大特徵整套同時演化出來的,甚至早期歐洲人類家的優越感,讓他們在歐洲、亞洲等地尋找古人類的化石證據,直到李基家族出現,才將人們的眼光吸引至非洲。

我當初讀理查李基的人類傳奇時,身為一個門外漢看著人類學的各種推論,不論是瑪莉李基在非洲找到的鮑氏南猿骸骨,還是理查李基所挖到的圖爾卡納少年,雖然我能把人類演化樹的相關資料納入教學資料中,其實我不太能理解其中的價值,也因此當我知道有這個二足行不行的教案時,我真的非常好奇是如何設計的,畢竟人類演化的假說如此之多,解剖證據、分子演化證據的判讀方式也是五花八門,要如何變成一個適合課堂的課程呢?

這次在魯志玉老師的解說下,我發現這個課程刪除許多人類學的龐雜枝節,主要以阿法南猿的特徵,來針對幾個人類演化已有明確證據的論點來訓練學生思考:

第一步驟是提出一個問題:人類演化過程中,何者是最早演化出來的特徵?直立行走?腦容量增大?1.猩猩→走路的猩猩→聰明走路猩猩→人
2.猩猩→聰明的猩猩→聰明走路猩猩→人

接著引入:直立行走需要什麼條件?因為腦容量可以從頭圍大小評估,因此更明確的引導學生觀察三種靈長類頭骨的枕骨大孔位置。

今天運氣很好的與會人數不多,因此我們分成三組,一組拿到一個頭骨,輪流交換觀察,進行測量枕骨大孔的相對位置,不過難得拿到阿法南猿頭骨的複製品,我還是忍不住興奮跟露西頭骨合照了一張:P
由於科博館外借教具只有三個頭骨(很貴嘛),因此在課程實際操作上時,志玉老師建議大家可以使用跑台等方式進行。


但是觀察實際的頭骨模型後,其實要量測枕骨大孔相對位置也不太容易,因此有印好的紙本圖案(已經調整過與頭骨實際長度相同)可以讓學生用捲尺測量。此時需要登記在表格中,但有趣的是,這步驟時,志玉老師並沒有特別指定要測那一段距離,只說要測定頭骨三個數據,來判斷枕骨大孔是相對在前、中、後哪個位置。於是三組測定時,有組別是測到牙齒前端作為頭骨全長,也有組別覺得嘴巴前突誤差太大,因此測出上顎的中點作為比較基準點。

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大家量測完頭骨數據後,就有了可以拿出來佐證的實際數據,但還需要思考建立自己的解釋與論點。因此經過討論後,請各組發表自己的看法,結果發現三組雖然可能測量線段與數據不同,但阿法南猿露西的枕骨大孔位置,是比較接近人類的。

但只有一樣證據還不夠,因此再進一步看骨盆,首先要了解直立行走時,骨盤與肌肉需要跟四足行走有什麼不一樣的狀況,此處(臉書上很多朋友很好奇我們在做什麼XD)就是在感受單腳站立時,臀中肌的變化,進而解釋了人類與黑猩猩的髂骨形狀與行走習慣的差異相關性。

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然後才開始量測骨盆長寬並計算比例,再次看露西的骨盆,到底是比較接近習慣四足行走的黑猩猩,還是比較像是習慣直立行走的人類?

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 這次的測量是測量骨盆長與寬,為了避免誤差太大,已經有在骨盆模型上做記號,因此學生可以直接用捲尺量測兩點間的距離就好。

然後就是來看腳步構造,了解到二足行走人類與黑猩猩的腳印痕跡落差所在,接著介紹瑪莉李基在坦尚尼亞的雷托立發現的阿法南猿印在火山灰上的足跡,科博館用大圖輸出把當地的腳印重現在大張帆布上。

接著請大家脫鞋子踩上去走走看,結果發現有腳印意外大的阿法南猿,可能表示當初有更高大的阿法南猿個體,接著如果同時行走,發現到密集的腳印可能是兩隻阿法南猿肩並肩行走的情形,讓人對阿法南猿當時的生活更有許多的猜測與推論。

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最後以影片與一些相關資訊分享作為此次論證課程的結尾,解答了大家的問題,也介紹有老師回饋使用測量頭圍,作為腦容量發展解釋人類演化一個延伸論證活動。




當然,在人類學史上,阿法南猿腦容量還不夠大,因此稱為猿,最早發現的人屬化石「巧人」,還為了列入人屬,而變更了人屬腦容量標準,因此:「猩猩→直立的猩猩(猿)→可以用工具打獵吃肉的猩猩→開始變聰明(腦需要很多能量供應)→人 」變成了許多人支持的人類演化理論。
 
這次的論證探究課程真的很有意思,考古學這種充滿各方解讀爭議、甚至可以直接進行定義更動的主題,卻在明確的論證教學目標下:

1.讓學生學會使用證據建立論點
2.判斷證據重要性並且排列優先次序
3.在證據與理論配合下形成有力的論述

聚焦發展出可以實際操作與具體討論課程活動,讓學生一層一層的抽絲剝繭,實際動手量測思考自己從何而來,人類演化的未知,反而成了讓人印象深刻的論證體驗。

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