不論選擇那個版本，學生都曾在三、四年級實際量測過太陽竿影；到了五年級，雖然太陽竿影實驗已經不是主角，但課程還是會要求學生「重新複習」一次，然而有經驗的老師都知道，慘劇又要發生～學生的竿影記錄亂七八糟，一點都無法呈現太陽在空中規律運行的特性，更遑論利用太陽竿影推論太陽在天球上的視運動軌跡了。那自然老師該如何引導學生進行這場學習活動呢？

　　首先必須聲明：「為了進行科學本質教學，有時要允許學生犯錯」。在讓學生進行太陽竿影實驗前，我一樣根據學生的程度與學習風格慢慢改變我的教學策略。

1. 為了讓學生學會操作實驗步驟，我先邀請學生「看圖說話」。看看在只有圖示的狀況下，學生是否能藉由這些線索拼湊出實驗步驟。
2. 當我確認大多數的學生無法藉由上面這四張圖理解實驗設計（無法喚回舊經驗）後，我建議學生可以閱讀課本上的實驗設計步驟，以「圖文對照」的方式嘗試理解實驗設計。
3. 當我再次確認這一班大部分的學生仍然無法理解實驗的設計概念後，便很快的取出光碟將實驗操作的影片播放兩遍～但每次到實驗結果出現前便停止播放。
4. 接著帶領這一班的學生至內操場實際模擬演練了一個早上與下午─但是不能畫記號。當我確認每一位學生皆能獨力完成太陽竿影實驗後，才要求學生進行竿影觀測與紀錄。

　　右圖是今年新接的學生所做的太陽竿影記錄（其中之一），很好玩，很多面向都值得探討。

   　　當學生的竿影記錄呈現上面的樣貌，有些老師所採取的作法是：「你這裡、這裡、這裡錯了，改過來」；有些老師的作法是：「你的竿影與課本不一樣，請訂正」……
　　但是有經驗的老師卻應當察覺：      科學探究的本質之一，觀察是理論蘊涵的。也就是說：不同科學理論背景的人，對這張竿影記錄擁有不一樣的理解。這一組的學生在竿影量測的同時，雖然遵照實驗步驟將「該有的都畫出來了」，但是卻因為對「竿影、竿子、太陽相對位置概念」完全不清楚，所以無法在觀察的同時、甚至事後「察覺觀察記錄違反科學理論」，而即時改正缺失，重做實驗。   相反的，擁有「竿影、竿子、太陽相對位置概念」的學生或老師，至少能看出「新北市九月末的竿影不可能偏南方，所以下午2~3時的紀錄違反科學理論」、「新 北市九月末10時～下午1時的竿影間距忽大、忽小，違反科學理論」而即時改正缺失，重做實驗。……甚至有經驗的老師更能指出「該組學生在10時～下午1時 量測竿影時，竿子一定沒有垂直紙板」、「該組學生在下午2~3時量測竿影時，指北針一定沒有定位，以致於紙板擺錯方位」。    

　　在這裡可以探討的是：

1、為什麼三、四年級已經做過的實驗，一年後學生重做實驗（延宕後側）會如此離譜？

2、為什麼我再三確認也已經事前演練過一天的五年級學生，重做這個實驗會如此離譜？

3、為什麼學生無法發現自己的量測記錄已經違反自己的質樸概念或科學原理？
 

　　有指導過學生科展的老師一定都有協助審視學生原始數據的經驗。為了檢視學生的原始數據，我們會依據自己的假設去推論（或說預測）實驗數據「可能」、「應該」會長的什麼樣子。當學生的實驗數據違反這個樣子時，我們通常會建議學生～「再做一次」！ 

　　為什麼我們可以很快的發現「這些數據可能有問題」？因為科學本質～觀察是理論的蘊含，科學知識具重複性、是可預測的。我們依據自己的假設去推論（或說預測）實驗數據「可能」、「應該」會長的什麼樣子，這就是理論的蘊含，因為科學知識具有可重複性，所以讓我們可以事先預測～而這班的學生目前沒有這個能力。

　　那，我們該怎麼做呢？我們可以試著讓學生「相互找碴」！將學生這一次的竿影記錄影印或是掃瞄後列印，發到不同組別，邀請學生針對「他組」的竿影記錄找碴！要求找出錯誤的竿影記錄並寫出理由。如果課堂上的時間足夠，我比較喜歡讓學生直接在課堂上進行討論，因為我可以直接一組一組的和學生面對面討，針對每一組的組成風格進行引導，這樣比較有效率。如果時間不足，我會邀請學生利用在班上的課餘時間一起討論。當然這必須事先與級任導師溝通，讓她協助你。順道一提的是：科任老師千萬不可以將自己做小了，以為只有在科任課時間才是你的上課時間，其他時間都是導師的時間。我們應當以學生為主體，將所有的時間都視為自己的教學時間，與級任老師共同教好這個班級，不能把學生的責任都丟給導師。這樣，學生才能處處、時時受到薰陶啊！

　　雖然學生很用心，導師也很配合，但我們想想：「這群學生怎麼有可能一下子就找出問題並寫出理由來呢？」的確是這樣，因此任課老師的引導並且友善的、可以充分討論的情境營造相當重要。右側是第一次找碴後學生的答案，出作業時我的問句是：「想一想，這組的竿影記錄有沒有讓你覺得不對勁、怪怪的地方？找出來並試著寫出理由。」這組第一次就寫出「沒畫線」，這表示該組學生理解竿影是指立竿點至影子頂端的距離，但量測者卻沒有察覺，然而找碴組卻沒察覺自己的質樸概念竟然是「影子長度＝半徑長」。

　　接下來是邀請學生上台分享自己的討論心得，雖然花時間卻很值得。對一個新接班，通常要求不會太高，所以在學生發表陳述的過程中，建議老師要隨時「搭鷹架幫助學生完成整個發表流程」。

　　學生上台前雖然經過組內發表的演練，但如果學生在台上講不出話來，眼神中透露著害怕、猶豫～老師可以這樣問：「剛剛討論的時候，你那組有人提供意見嗎？」「那個人說了些什麼？」「你和其他組員接著做了什麼事？說了甚麼話？」……最後再補問一句「所以你那組的共識或大家都同意的部分是什麼？」透過這一連串的問句，可以協助有參與討論的學生回憶起當時的討論情形，有助於讓學生「開口」。當學生願意站在台上開口，相信以後會越來越棒！    

　　如果學生的發表切中要害，建議老師當場「複誦、板書」並立即給予正向的鼓勵；如果學生的發言內容有違反科學原理，明顯呈現有爭議的質樸概念時，建議老師更要「立即板書」公開記錄在黑板上。這個動作雖然公開，但卻要安安靜靜，不要中斷學生的發表（和答對時不同），在發表結束後也應當立即給予學生正向回饋。公 開板書的用意有兩個，其一是學生知道你很用心的聽同學的發言，所以大部分的學生會學著老師一起做，學久了也就像了；其二是台下學生聽到這些質樸概念，通常認同的比較多，因為他們大都也有這些質樸概念。老師的公開板書宣示一項意義～嗯？這裡好像怪怪的～你的動作，將會引發學生反思，長久下來，大多數的學生也 會慢慢開始以他們學過的科學理論「檢視」同學的發表。另外必須說明的是：「這些公開板書的錯誤概念，我還是會進行教學。如果當天時間足夠，就立即給予實做或鷹架；如果時間不足，那就會變成我下一節課的教學內容」。      

　　學生公開發表與討論後，我發下事先重印的竿影記錄，再提了一個要求：「試著找出和你日常生活中觀察到現象不一致的竿影，並試著寫出你質疑的理由。那些字寫反啦、字寫錯啦的發現，就先暫時不去管他」。

　　學生經由上述的發表後，我再次發下事先重印的竿影記錄（這次每組所拿到的都不是前兩次的竿影），要求學生在課堂上再次討論、寫下「碴碴」～當然，這次我一組一組的在旁邊聆聽他們的討論，偶而提個意見、不時稱讚幾句，幾分鐘下來效果越來越顯著，學生描述的概念越來越多，運用的細膩度也越發精緻。底下是學生的討論結果，我試著將同一個竿影前、後兩次的找碴記錄同時呈現，大家一起看看「學生能玩出什麼把戲」。

　　藉由上面的教學活動，「我們可以蒐集到很多班上學生學習的眾多資訊」，還可以依據這些資訊利用不同的教學策略設法讓學生經由探索逐漸改變自己的概念～這段時間雖然漫長，但卻很值得；往後可能需要趕課，但卻可能趕的很有價值。因為，接下去的教學活動是「竿影方位與長短變化」概念將與「天球上太陽視運動軌跡」的概念相結合，上面的探索將有助於學生接下去的學習。至於，上面發現的一些還沒建立科學化的概念（例如：「太陽竿影的長度應該有規律性」、「不同月份太陽竿影有不同位置」），則需要藉助天球活動的鷹架，畢竟叫剛上五年級的學生在腦中憑空建立太陽在空中的位置，對他們來說還是有點難度，這急不得。

　　這幾天瀏覽了「教育部 2011-10-06第 481期 電子報」，其中一篇對於「啟發、而非填鴨式教學，是教育的最好方法」報導讓我印象深刻。文章的結論是：「對一個未曾接觸過的玩具來說，在遊戲之前若先加以解說，會降低孩子們探索及自己發現的興趣和動機」；「直接把知識告訴他們當然是可以幫助他們更快速地掌握知識，但是這樣很容易讓學生在老師一旦停止教他們時會認為可以學的都學完了。」就像太陽竿影的實驗一樣，如果我們直接把知識告訴學生，當然可以很快教完該教的進度，但學生藉由這個素材繼續探索的可能將大大減低，創造能力也就在我們趕課的同時被扼殺了。