科展作品常見問題與建議 台中教育大學 科學應用與推廣系 許良榮 壹、何謂「研究」？ 科展=科學研究 一、研究的本質 為問題尋求解答 描述、說明、解釋 要求→ 科學性 精確性、可複製性、合理(邏輯)性、公開性 ..…. 二、研究的類型 What：現況的了解、發現與歸納事實 校園變色植物(酸鹼)；茶葉除垢 How : 資料(變項)間之關係 暖暖包；鐵生鏽； Why：現象之原因 (因果) 討論與推論 謹慎！
Download ReportTranscript 科展作品常見問題與建議 台中教育大學 科學應用與推廣系 許良榮 壹、何謂「研究」？ 科展=科學研究 一、研究的本質 為問題尋求解答 描述、說明、解釋 要求→ 科學性 精確性、可複製性、合理(邏輯)性、公開性 ..…. 二、研究的類型 What：現況的了解、發現與歸納事實 校園變色植物(酸鹼)；茶葉除垢 How : 資料(變項)間之關係 暖暖包；鐵生鏽； Why：現象之原因 (因果) 討論與推論 謹慎！
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科展作品常見問題與建議
台中教育大學 科學應用與推廣系
許良榮
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壹、何謂「研究」？
科展=科學研究
一、研究的本質
為問題尋求解答
描述、說明、解釋
要求→ 科學性
精確性、可複製性、合理(邏輯)性、公開性 ..….
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二、研究的類型
What：現況的了解、發現與歸納事實
校園變色植物(酸鹼)；茶葉除垢
How : 資料(變項)間之關係
暖暖包；鐵生鏽；
Why：現象之原因 (因果)
討論與推論 謹慎！
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三、科展作品的價值性 (重要性)
研究問題：未被解答>>>已解答
重要因素：學生能力範圍(參與程度)
實驗設計
描述、歸納、推理的合理性
資料分析整理與呈現(圖文)
…
無關因素：實驗多寡、知識難度、方法複
雜度
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貳、科展內容各要項評析與建議
一、研究動機
二、研究目的（問題）
三、研究設備及器材
四、研究過程或方法
五、研究結果
六、討論
七、結論
建議每項實驗結果給予”
描述、說明與討論” ，
可合併 避免”結果”與”討論”分
開呈現。
八、參考資料及其他
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一、研究動機
ˇ 1.以學生的角度描述
ˇ 2.簡要說明：觸發的人物、事件（現象）
× 3.有否先前研究？（歷屆科展、文獻）
× 4.與課程的相關
例1：
放假日，幫媽媽整理陽台上的盆栽，可憐的葉子有點下
垂的，使我想起花木是不能沒有水的。那麼它們一天到底
會喝掉多少水呢？做個實驗看看，一定很有趣的。於是在
老師的指導與鼓勵下做了一連串的觀察與探討。
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ˇ 1.以學生的角度描述
ˇ 2.簡要說明：觸發的人物、事件（現象）
× 3.有否先前研究？（歷屆科展、文獻）
ˇ 4.與課程的相關
可再簡短
例2：「起立」「敬禮」「老師好」每天的上課，總是在同學拉動桌椅
的「ㄐ一ㄐ一」聲音中揭開序幕，課堂中偶爾會傳來椅子的移動聲打擾
我們上課，而最恐怖的莫過於午睡時，正當大家已昏昏沉沉進入夢鄉時，
突然傳來「ㄐ一………」尖銳又刺耳的摩擦聲，常讓大家從睡夢中驚醒，
埋怨的眼神就像一支支銳利的箭，紛紛射向那位無辜的同學――「我」
的身上，其實我只是輕輕拉一下椅子，怎知會造成如此巨響呢？為了避
免再吵到同學，我想到五年級時自然課學到有關「聲音與樂器」、「力
與運動」的單元，所以我們找老師討論有關椅腳發出擾人噪音的問題，
希望可以得到減少噪音的方法。
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範例
先前研究（歷屆科展、文獻）也可獨立一節說明。
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二、研究目的（問題）
ˇ1.以條列式呈現
ˇ 2.以探討(究)、分析…等動詞，銜接變項
ψ 3.語詞明確
ˇ4.有實驗變項，寫出對應的依變項
例1
一、 想了解我們的椅子在教室地板摩擦所產生的噪音音量大小。
了解
二、 比較椅子在不同材質的地板上摩擦所產生音量的大小。
三、 想了解我們拉動椅子的角度不同，對噪音音量大小是否有影響。
了解
有何
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ˇ1.以條列式呈現
ˇ 2.以探討(究)、分析…等動詞，銜接變項
× 3.語詞明確
ˇ4.有實驗變項，寫出對應的依變項
例2
一、學習觀察實驗培養觀察紀錄的能力，及解決問題的能力。
應描述“研究問題”，而非描述“學習成果”
二、了解檸檬是否具有清潔及抑菌的功效。
不明確，給予定義
三、自製或改造日常生活常見清潔容器及工具。
?????
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5.避免以資料查詢即可得知的實驗(目的)
屬於“文獻探討”的部分，而非“研究目的(問題)”
6.避免不必進行研究即可確知結果的目的
1.改變磁鐵大小對輸出電壓的影響
2.探討磁鐵個數對輸出電壓的影響
3.不同匝數時，漆包線粗細對輸出電壓的影響
屬於課本已有或已知的知識，不需要再研究
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7.研究目的、研究問題分別呈列，亦可！
缺點：各項研究目的對應的研究問題為何？
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8.研究目的或研究問題應有”聚焦性”：不是越多
越好
至少應：
歸類
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範例
一、調查最常使用偽鈔筆的場所。
二、探討常用的真、偽鈔辨識方法。
三、探討偽鈔筆對真、假鈔票及各種紙類的反應。
四、探討影響偽鈔筆變色的原因。
五、探討偽鈔筆液可能的化學成份。
六、製造便宜又好用的偽鈔筆。
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三、研究設備及器材
1.除非是研究主體，剪刀、原子筆、紙張
等常用物品可以不必列出。
2.主要測量工具或藥品，應說明規格、尺寸、
等級或廠牌。
3.過於瑣碎、多樣時可用照片。
4.如有自製的器材，說明之（例如發射台、
測量工具等），避免在實驗結果中才呈現。
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四、研究過程或方法
1. 研究工具（測量工具）的選擇
研究工具（instrument）：用以”測量”的工具
尺（
筆（
ｏ ）、溫度計（ ｏ ）、問卷（ ｏ ）、
× ）、廣用試紙（ ｏ ）、鐵槌（ × ）
儘量使用儀器進行測量
音量→ 分貝計
重量→天平
酸鹼→ pH計
顏色→比色計或色卡
好不好吃、喜不喜歡…等情意測量→
評審團（多位評分者）
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2. 主觀式測量應注意的問題
本表註2：順暢度排序1~5，以1 最順暢，5 順暢度最差。
本表註3：轉速排序A~E，以A 轉速最好，E 轉速最慢。
研究者排序--客觀性、精確性？
建議：多位觀察者排序之。
範例：找10人試吃白飯以及拌咖哩，結果都是蒸的飯最好
吃。（心得請看實驗日誌）
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範例
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3.變因的操縱與控制
操縱變因→ 實驗變項、自變項
控制變因→不變變因、無關變項
應變變因→ 依變項 (測量值、觀察值)
最常被忽略的是”控制變因”的說明
實驗一：測量一張椅子在移動時所產生的噪音值
1.分別找兩位同學，站著手扶椅背處模擬平常往前推椅子及往後
拉椅子的情況，比較其所產生的噪音值？
2.噪音計放在離椅子20公分處，在噪音持續產生時，取噪音值
最高兩次之數據的平均值。
3.爲避免誤差，測量十次取平均值。
ˇ
如何拉椅子--角度固定？施力點與大小固定？…
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“平均秒數”-- 什麼變因？
控制變因？---沒有一致？
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表1. 不同土肉桂溶液之滴定結果
碘液之滴定量
除非為「多變量分析」 ，一個操縱變因，應
該對應一個應變變因。（pH值為未滴定前資
料，不是應變變因）
控制變因：土肉桂「溶液體積」 。
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範例
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4. 應說明比較對象的選取理由(或依據)
範例
（一）浴室地板材質選擇：我們設定為日常生活中比較常用的材料為主，
以王老師上課的七個班級進行調查與統計同學們家中使用浴室的地板，選
出以「光亮磁磚地板」、「防滑磁磚地板」、「大理石地板」、「花崗岩
地板」、「塑膠防滑地板」、「磨石子地板」等6 種浴室地板為主要的實
驗材料（圖一），其主要成分記載在表二。
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5. 應說明為什麼要做本實驗
未說明！
Slide 25
x
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6.研究架構(或
→標題
研究流程)的
說明
充分非必要
→目的
(問題)
→實驗
建議：階層式
→實驗
內容
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(1)具結構性
(2)簡潔易讀
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過度瑣碎
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五、研究結果與討論
1.實驗結果的資料記錄與呈現
(1)有效位數
要一致！
同一測量工具的”精密度”不會改變
測量值：正確值 + 一位估計值
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依據攝影機拍照結果，得到插在不同酸鹼性水
溶液之玫瑰切花從花開到花謝的時間如圖4-3所示。
圖4-3不同酸鹼性水溶液影響花開的時間
(2) 文字中的敘述與圖title要一致
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(3) 表格應注意格式的清晰與美化
燃燒完全後
自來水量
pH值
不同金紙
用pH計更佳
數據格式”置中”
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(4) 座標以”變項”標示，再標上”單位”
時
間
（
小
時
）
不同溶液
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(5)座標的原點不是0時，應加上ss分隔
ss
Slide 35
ss
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(6)表格資料單純時，不必再用圖形表達
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(7)刪除多餘資料
(8)記錄 -- 明確性，避免模糊（給予定義）
(9)變項的大小變化，應依序排列
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(10) 觀測照片應注意背景條件的一致性。
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Slide 40
2.實驗結果的描述
(1)力求明確、精確
例1
（單位：分貝）
實驗發現：以紙罐和鐵罐的分貝值較高，但並沒有
明顯的差異。
分貝量以紙罐的124.1為最高，不透明塑膠袋的
118.6最低，但其差異只有5.5分貝，差異不大。
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(2)慎下斷語、慎用語詞
（單位：分貝）
實驗發現： 共振筒的長度和聲音的大小並沒有關係。
差異很小 ≠ 沒有關係 ≠ 沒有影響
不同共振筒的長度，聲音的大小差異最多只有0.9分
貝，顯示共振筒的長度對聲音大小的影響很小。
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(3)事實、宣稱與結論的差別
抽象度
她身高175公分、體重60公斤、長髮及肩 → 事實
(可客觀測量)
她長得高高的、模特兒身材 →宣稱（形成主張)
她是美女 →結論（形成通則性)
結論
歸納
宣稱
(發現)
事實(資料)
演繹
(驗證)
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先描述事實，再下宣稱（主張）
事實(數據)
宣稱
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結論
”影響不明顯”太籠統！
事實
宣稱
”越好吹” → 越
能吹出聲音！
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實驗發現：當生石灰、水(外容器)、水(內容器)=200g：300g：
200g 時，在實驗後第17 分鐘即可滿足將泡麵煮熟的條件，且吃
起來的口感剛剛好，並無太爛或不熟的情況發生，其它兩組則
未滿足將泡麵煮熟的條件。
宣稱
宣稱必須要有事實證據(資料或數據)！
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(4)“歸納”結果應具有”通則性”（互為主觀）
“蒸飯是技術最簡單的煮飯方式”能普遍成立？
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(5)小心實驗”目的”與”結果”之匹配
七、無毒實驗:泡著市售矽膠的水裡的蝦子存活量最多….， (市售1:五隻、
市售2:四隻…..)…自製植物渣軟塊竟然比加熱後會產生戴奧辛的市售矽
膠還「毒」! 我們認為泡著咖啡軟塊的水比較混濁，不適合蝦子生存。而
這也證明了市售矽膠在不被加熱的情況下沒有毒性。
蝦子存活少→生活環境不適合
→ 毒性、含氧量、混濁度、溫度…
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(6)謹慎推論實驗結果的”原因”
吹不出聲音：氣流速度、氣流的量、集中情形…
“討論”未必要猜測“原因 ”！
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麵包蟲最耐熱（只比德國小蠊耐熱1℃），可能是因為牠的體
積相對較大，所以比較耐熱。各種昆蟲都禁不起45℃的高溫，
可能是因為昆蟲細胞數量不多45℃的高溫就足以讓昆蟲死亡。
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(7)屬於一般性科學知識，不必在討論中特別提出
一、聲音的產生，是因為物體振動的關係，物體振動會產生一
種波，我們把它叫做「聲波」。聲波具有能量，可以藉由
空氣或其他物質向外傳送出去。
二、一般我們把聲音的高低（音調）、強弱（響度）、音色，
稱為聲音三要素。
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(8)實驗結果的解釋，注意其科學原理為何？
實驗討論：1.一般金紙和環保金紙原本是中性物質，燃燒後
會產生鹼性物質。一般金紙較環保金紙厚因此燃燒後剩
餘的物質較多，因此產生較多的鹼性物質。
燃燒後水溶液成鹼性 → 金屬氧化物！
並非單純的”剩餘物質較多”（燃燒不完全？）
(9)有需要時，請教學科專家
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(10)照片資料應適當篩選，並區分屬於”方法”或”
結果”的性質
（本照片置於”結果與討論”之後，不恰當）
方法
方法
可刪
方法
方法
可刪
結果
結果
可刪
結果
可刪
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六、結論
1.對應研究目的順序，條列式一一寫出結論。
2.經由觀察與測量得到的”結論”，應包含量的資料。
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寫出距離
三、不同材質的飛行器飛行距離不同，以手擲發射都以圓周
長30cm、長度10cm的飛行器飛得最遠；以發射器發射圓
周長30cm、長度10cm的飛行器雖不一定是飛行距離最遠
的，但皆有較遠的飛行距離。
？？？
寫出音量
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範例
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3.避免決斷性的語句
我們的『蒸飯簡單流程』真的很成功，這5位從來沒有煮過
飯的同學按照我們的步驟蒸飯，蒸出來的飯有70％的人說很
好吃，相當成功。
ˇ
4.可強調研究的重要性或貢獻
三、研究的重要性
(一)利用一字光交叉掃描立體模型的原理與方法，查資料後證
實是我們獨創的概念。
(三)利用手邊的材料與工具，自製出簡單又實用的一字光掃描
相關儀器，很有成就感。
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5.綜合性的整理與呈現研究發現
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略嫌瑣碎的結論
“原因”未進行確認，不必寫
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6.可寫出建議、未來展望或心得感想
Slide 60
七、參考資料及其他
1.期刊資料應列出：作者、年代、篇名、期刊名稱、
期卷數、頁碼。
4.林源堂。(2000)。陀螺天燈轉速控制之探討。物理雙
月刊。(二十二卷一期)。2000 年2 月。
缺”頁碼”
2.每筆資料給予編號
1.
2.
3.
作者放前面
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3.網路資料列出檢索日期更佳。
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Good！
材料(分兩列)
作
品
評
析
(1)
描述資料時，應給予”分項歸納”（共同材料、塔塔粉與
糯米粉、加不加熱、加熱方法…等）
注意是”宣稱”，還是”因果推論”！
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Slide 64
控制變因
作
品
評
析
(2)
照片
可刪
數據差異太大
操縱變因
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事實
干擾變項
定義?
宣稱
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為何還做室外?
所有實驗完成後：組織 + 刪減！
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數據不對
不是”宣稱”，已經
跳到”因果推論”
“因果推論”宜謹慎，無充足證據應避免！
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必然結果，研究價值不高
???
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應置於”結果”，而非”討論”
座標名稱
(單位)
未列出各次
實驗數據
可註明：各次實驗數據請參見附件＊＊
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叁、如何設計科展
科展題目不好找？
豐富的資源--科學遊戲
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一、科學遊戲的資源
1.網路
1.科學玩具柑仔店：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!lEuTLXWFERs3eYDAO7jiVVmubQ--/
2.科學遊戲：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!AqhQe1WeGxzCWnWr4cm8vRpD/
3.科學小玩意：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!pXwue4yIFhav2YOS.v0Afpc4.Bubble Mania：
http://bubblemania.com/welcome.html
5.Science Toys：
http://www.scitoys.com/
6.Science Fair Projects and Experiments：
http://www.juliantrubin.com/fairprojects.html
7.The science club： http://scienceclub.org/
8.Science toy maker： http://www.sciencetoymaker.org/
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科學遊戲實驗室 (http://scigame.ntcu.edu.tw)
Slide 73
2.書籍
四季玩科學: 52個多元主題科學活動
搞怪玩科學: 204個自然與生活科技實驗
趣味電氣科學實驗DIY
科學一做就通
70個奇妙有趣的科學實驗
66個挑戰創意的科學實驗
科學實驗Kids
伽利略工房: 隨手可做有趣的科學實驗
科學玩具實驗
蠟燭的科學遊戲
空氣的科學遊戲
創意的科學玩具
水的科學遊戲
玩科學秘笈
有趣的科學實驗100
77個簡易好玩的科學魔術
動手玩科學
365個簡單有趣的科學遊戲
科學創意實驗書
伽利略工房: 隨手可做有趣的科學實驗
兒童科學實驗
77個不可思議的科學魔術
科學實驗
科學小魔術
科學遊戲大圖鑑
:
整理自：http://www.54power.idv.tw/54power/lib/303/index.htm
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出版：玩出創意：120個創新科學遊戲。台北：書泉出版社。
Slide 75
出版：玩出創意2：48個酷炫科學魔術。台北：書泉出版社。
簡體字版；貴州科學技術出版社（2012）
Slide 76
二、設計科展實驗原則
（一）研究問題的決定
（二）實驗設計
1.可行性
是否能夠客觀的紀錄？有否測量工具？
2.「無關變項」的控制（控制變因）。
3.實驗的安排
研究問題及實驗：不必要多，重要的是：實驗
的必要性與邏輯關聯性。
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三、科展設計舉隅
（一） “How”導向的研究
不同的自變項(操縱變因)，依變項(應變變因)
有何差異？
控制變因！
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1. 一柱擎天
g1
g2
g3
G
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自變項(實驗變項)
1.不同材質筷子
2.不同填充物
3.不同容器
4.不同大小洞口
依變項(應變變因)
能否提起來？
定義：離地十公分並維持至少五
分鐘以上
控制變因
1.填充物鬆緊程度
2.筷子插入方式
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2. 空氣砲彈
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自變項(實驗變項)
1.瓶口的大小
2.瓶身長短
3.施力大小
4.距離遠近
依變項(應變變因)
吹熄幾根蠟燭？
乒乓球運動的距離
Slide 82
空氣砲彈
Slide 83
3. 打結的水
Slide 84
自變項(實驗變項)
1.孔洞大小
2.孔洞距離
3.水位高低
4.孔洞為垂直位置
依變項(應變變因)
水是否打結？
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控制變因：水位如何控制一致？
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Slide 87
4. 動力橡皮筋
Slide 88
自變項(實驗變項)
1.不同物品
2.不同距離(鬆緊)
3.不同橡皮筋
依變項(應變變因)
運動方向與快慢？
控制變因
1.摩擦物
2.摩擦快慢（可成為實驗變項）
事實歸納 羽毛(葉子)方向與 運動方向的關係?
設計”驗證” ：以紙張設計
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Discovery (發現)：有何現象？
觀察(or 實驗) 歸納資料 新的發現與結果
歸納
Justify (驗證)：假說是否成立？
新發現暫時性解釋(假說) 實驗 接受或拒絕假說
演繹
Slide 91
5. 紙花
Slide 92
Slide 93
自變項(實驗變項)
1.不同材質紙張
2.不同花瓣數目
3.不同花瓣長度
4.不同水溶液濃度
依變項(應變變因)
能否開花與快慢
控制變因
1.摺紙方式（順序）
2.摺紙後，壓緊方式
3.紙花放置位置
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◎演繹---驗證
(形成假說---設計實驗)
紙花：報紙 > 影印紙
形成假說 → 吸水快慢？
設計實驗： 剪成長條紙，放入水中，記錄吸水快慢
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6.水上年輪
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自變項(實驗變項)
1.不同種類的油
2.不同品牌的墨水
依變項(應變變因)
形成年輪的圈數？
控制變因
1.沾取物固定
2.沾取量固定
3.沾入位置固定
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實驗中的發現—研究的延伸
•--墨汁一定會暈開?水盆材質、墨汁廠牌
--墨汁與手
研究的再延伸
•高水位：火柴靠中央
•低水位：火柴靠邊緣
•火柴互相吸引
•火柴互相排斥
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7. 魔幻轉輪
Slide 99
Slide 100
Slide 101
自變項(實驗變項)
1.不同轉速
2.不同圈數
3.不同方塊數目
4.不同光源
依變項(應變變因)
旋轉方向為何？
控制變因
1.不同轉速方塊數固定
2.不同方塊數轉速固定
延伸問題：旋轉方向與相機的關係？
自變項(實驗變項)
1.不同相機
依變項(應變變因)
旋轉方向為何？
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（二） 成品製作導向的研究
例如：蒸出漂亮好吃的年糕、設計自動澆水的設備、
拉大泡泡的配方
1.可觸摸泡泡
膠水：清潔劑 = ？：？
Slide 103
2. 魔砂
Slide 104
3. 蛇砲
Slide 105
四、實作練習：波動現形記
Slide 106
Slide 107
做做看，仔細觀察！
2人一組：移動紙卡、拿鬆緊帶
有什麼研究問題可以探討？
1. 探討鬆緊帶的不同鬆、緊程度，波數有何差別？
2. 探討紙卡的不同移動速度，波數有何差別？
3. 探討不同顏色的鬆緊帶，波數有何差別？
4. 探討不同顏色的紙卡，波數有何差別？
5. 探討不同疏密條紋的紙卡，波數有何差別？
Slide 108
不同鬆、緊
程度的波形
紙卡移動速
度不一樣的
波形
延伸問題：
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敬請指教
科展作品常見問題與建議
台中教育大學 科學應用與推廣系
許良榮
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壹、何謂「研究」？
科展=科學研究
一、研究的本質
為問題尋求解答
描述、說明、解釋
要求→ 科學性
精確性、可複製性、合理(邏輯)性、公開性 ..….
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二、研究的類型
What：現況的了解、發現與歸納事實
校園變色植物(酸鹼)；茶葉除垢
How : 資料(變項)間之關係
暖暖包；鐵生鏽；
Why：現象之原因 (因果)
討論與推論 謹慎！
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三、科展作品的價值性 (重要性)
研究問題：未被解答>>>已解答
重要因素：學生能力範圍(參與程度)
實驗設計
描述、歸納、推理的合理性
資料分析整理與呈現(圖文)
…
無關因素：實驗多寡、知識難度、方法複
雜度
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貳、科展內容各要項評析與建議
一、研究動機
二、研究目的（問題）
三、研究設備及器材
四、研究過程或方法
五、研究結果
六、討論
七、結論
建議每項實驗結果給予”
描述、說明與討論” ，
可合併 避免”結果”與”討論”分
開呈現。
八、參考資料及其他
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一、研究動機
ˇ 1.以學生的角度描述
ˇ 2.簡要說明：觸發的人物、事件（現象）
× 3.有否先前研究？（歷屆科展、文獻）
× 4.與課程的相關
例1：
放假日，幫媽媽整理陽台上的盆栽，可憐的葉子有點下
垂的，使我想起花木是不能沒有水的。那麼它們一天到底
會喝掉多少水呢？做個實驗看看，一定很有趣的。於是在
老師的指導與鼓勵下做了一連串的觀察與探討。
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ˇ 1.以學生的角度描述
ˇ 2.簡要說明：觸發的人物、事件（現象）
× 3.有否先前研究？（歷屆科展、文獻）
ˇ 4.與課程的相關
可再簡短
例2：「起立」「敬禮」「老師好」每天的上課，總是在同學拉動桌椅
的「ㄐ一ㄐ一」聲音中揭開序幕，課堂中偶爾會傳來椅子的移動聲打擾
我們上課，而最恐怖的莫過於午睡時，正當大家已昏昏沉沉進入夢鄉時，
突然傳來「ㄐ一………」尖銳又刺耳的摩擦聲，常讓大家從睡夢中驚醒，
埋怨的眼神就像一支支銳利的箭，紛紛射向那位無辜的同學――「我」
的身上，其實我只是輕輕拉一下椅子，怎知會造成如此巨響呢？為了避
免再吵到同學，我想到五年級時自然課學到有關「聲音與樂器」、「力
與運動」的單元，所以我們找老師討論有關椅腳發出擾人噪音的問題，
希望可以得到減少噪音的方法。
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範例
先前研究（歷屆科展、文獻）也可獨立一節說明。
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二、研究目的（問題）
ˇ1.以條列式呈現
ˇ 2.以探討(究)、分析…等動詞，銜接變項
ψ 3.語詞明確
ˇ4.有實驗變項，寫出對應的依變項
例1
一、 想了解我們的椅子在教室地板摩擦所產生的噪音音量大小。
了解
二、 比較椅子在不同材質的地板上摩擦所產生音量的大小。
三、 想了解我們拉動椅子的角度不同，對噪音音量大小是否有影響。
了解
有何
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ˇ1.以條列式呈現
ˇ 2.以探討(究)、分析…等動詞，銜接變項
× 3.語詞明確
ˇ4.有實驗變項，寫出對應的依變項
例2
一、學習觀察實驗培養觀察紀錄的能力，及解決問題的能力。
應描述“研究問題”，而非描述“學習成果”
二、了解檸檬是否具有清潔及抑菌的功效。
不明確，給予定義
三、自製或改造日常生活常見清潔容器及工具。
?????
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5.避免以資料查詢即可得知的實驗(目的)
屬於“文獻探討”的部分，而非“研究目的(問題)”
6.避免不必進行研究即可確知結果的目的
1.改變磁鐵大小對輸出電壓的影響
2.探討磁鐵個數對輸出電壓的影響
3.不同匝數時，漆包線粗細對輸出電壓的影響
屬於課本已有或已知的知識，不需要再研究
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7.研究目的、研究問題分別呈列，亦可！
缺點：各項研究目的對應的研究問題為何？
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8.研究目的或研究問題應有”聚焦性”：不是越多
越好
至少應：
歸類
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範例
一、調查最常使用偽鈔筆的場所。
二、探討常用的真、偽鈔辨識方法。
三、探討偽鈔筆對真、假鈔票及各種紙類的反應。
四、探討影響偽鈔筆變色的原因。
五、探討偽鈔筆液可能的化學成份。
六、製造便宜又好用的偽鈔筆。
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三、研究設備及器材
1.除非是研究主體，剪刀、原子筆、紙張
等常用物品可以不必列出。
2.主要測量工具或藥品，應說明規格、尺寸、
等級或廠牌。
3.過於瑣碎、多樣時可用照片。
4.如有自製的器材，說明之（例如發射台、
測量工具等），避免在實驗結果中才呈現。
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四、研究過程或方法
1. 研究工具（測量工具）的選擇
研究工具（instrument）：用以”測量”的工具
尺（
筆（
ｏ ）、溫度計（ ｏ ）、問卷（ ｏ ）、
× ）、廣用試紙（ ｏ ）、鐵槌（ × ）
儘量使用儀器進行測量
音量→ 分貝計
重量→天平
酸鹼→ pH計
顏色→比色計或色卡
好不好吃、喜不喜歡…等情意測量→
評審團（多位評分者）
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2. 主觀式測量應注意的問題
本表註2：順暢度排序1~5，以1 最順暢，5 順暢度最差。
本表註3：轉速排序A~E，以A 轉速最好，E 轉速最慢。
研究者排序--客觀性、精確性？
建議：多位觀察者排序之。
範例：找10人試吃白飯以及拌咖哩，結果都是蒸的飯最好
吃。（心得請看實驗日誌）
Slide 18
範例
Slide 19
3.變因的操縱與控制
操縱變因→ 實驗變項、自變項
控制變因→不變變因、無關變項
應變變因→ 依變項 (測量值、觀察值)
最常被忽略的是”控制變因”的說明
實驗一：測量一張椅子在移動時所產生的噪音值
1.分別找兩位同學，站著手扶椅背處模擬平常往前推椅子及往後
拉椅子的情況，比較其所產生的噪音值？
2.噪音計放在離椅子20公分處，在噪音持續產生時，取噪音值
最高兩次之數據的平均值。
3.爲避免誤差，測量十次取平均值。
ˇ
如何拉椅子--角度固定？施力點與大小固定？…
Slide 20
“平均秒數”-- 什麼變因？
控制變因？---沒有一致？
Slide 21
表1. 不同土肉桂溶液之滴定結果
碘液之滴定量
除非為「多變量分析」 ，一個操縱變因，應
該對應一個應變變因。（pH值為未滴定前資
料，不是應變變因）
控制變因：土肉桂「溶液體積」 。
Slide 22
範例
Slide 23
4. 應說明比較對象的選取理由(或依據)
範例
（一）浴室地板材質選擇：我們設定為日常生活中比較常用的材料為主，
以王老師上課的七個班級進行調查與統計同學們家中使用浴室的地板，選
出以「光亮磁磚地板」、「防滑磁磚地板」、「大理石地板」、「花崗岩
地板」、「塑膠防滑地板」、「磨石子地板」等6 種浴室地板為主要的實
驗材料（圖一），其主要成分記載在表二。
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5. 應說明為什麼要做本實驗
未說明！
Slide 25
x
Slide 26
6.研究架構(或
→標題
研究流程)的
說明
充分非必要
→目的
(問題)
→實驗
建議：階層式
→實驗
內容
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(1)具結構性
(2)簡潔易讀
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過度瑣碎
Slide 29
五、研究結果與討論
1.實驗結果的資料記錄與呈現
(1)有效位數
要一致！
同一測量工具的”精密度”不會改變
測量值：正確值 + 一位估計值
Slide 30
依據攝影機拍照結果，得到插在不同酸鹼性水
溶液之玫瑰切花從花開到花謝的時間如圖4-3所示。
圖4-3不同酸鹼性水溶液影響花開的時間
(2) 文字中的敘述與圖title要一致
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(3) 表格應注意格式的清晰與美化
燃燒完全後
自來水量
pH值
不同金紙
用pH計更佳
數據格式”置中”
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Slide 33
(4) 座標以”變項”標示，再標上”單位”
時
間
（
小
時
）
不同溶液
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(5)座標的原點不是0時，應加上ss分隔
ss
Slide 35
ss
Slide 36
(6)表格資料單純時，不必再用圖形表達
Slide 37
(7)刪除多餘資料
(8)記錄 -- 明確性，避免模糊（給予定義）
(9)變項的大小變化，應依序排列
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(10) 觀測照片應注意背景條件的一致性。
Slide 39
Slide 40
2.實驗結果的描述
(1)力求明確、精確
例1
（單位：分貝）
實驗發現：以紙罐和鐵罐的分貝值較高，但並沒有
明顯的差異。
分貝量以紙罐的124.1為最高，不透明塑膠袋的
118.6最低，但其差異只有5.5分貝，差異不大。
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(2)慎下斷語、慎用語詞
（單位：分貝）
實驗發現： 共振筒的長度和聲音的大小並沒有關係。
差異很小 ≠ 沒有關係 ≠ 沒有影響
不同共振筒的長度，聲音的大小差異最多只有0.9分
貝，顯示共振筒的長度對聲音大小的影響很小。
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(3)事實、宣稱與結論的差別
抽象度
她身高175公分、體重60公斤、長髮及肩 → 事實
(可客觀測量)
她長得高高的、模特兒身材 →宣稱（形成主張)
她是美女 →結論（形成通則性)
結論
歸納
宣稱
(發現)
事實(資料)
演繹
(驗證)
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先描述事實，再下宣稱（主張）
事實(數據)
宣稱
Slide 44
結論
”影響不明顯”太籠統！
事實
宣稱
”越好吹” → 越
能吹出聲音！
Slide 45
實驗發現：當生石灰、水(外容器)、水(內容器)=200g：300g：
200g 時，在實驗後第17 分鐘即可滿足將泡麵煮熟的條件，且吃
起來的口感剛剛好，並無太爛或不熟的情況發生，其它兩組則
未滿足將泡麵煮熟的條件。
宣稱
宣稱必須要有事實證據(資料或數據)！
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(4)“歸納”結果應具有”通則性”（互為主觀）
“蒸飯是技術最簡單的煮飯方式”能普遍成立？
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(5)小心實驗”目的”與”結果”之匹配
七、無毒實驗:泡著市售矽膠的水裡的蝦子存活量最多….， (市售1:五隻、
市售2:四隻…..)…自製植物渣軟塊竟然比加熱後會產生戴奧辛的市售矽
膠還「毒」! 我們認為泡著咖啡軟塊的水比較混濁，不適合蝦子生存。而
這也證明了市售矽膠在不被加熱的情況下沒有毒性。
蝦子存活少→生活環境不適合
→ 毒性、含氧量、混濁度、溫度…
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(6)謹慎推論實驗結果的”原因”
吹不出聲音：氣流速度、氣流的量、集中情形…
“討論”未必要猜測“原因 ”！
Slide 49
麵包蟲最耐熱（只比德國小蠊耐熱1℃），可能是因為牠的體
積相對較大，所以比較耐熱。各種昆蟲都禁不起45℃的高溫，
可能是因為昆蟲細胞數量不多45℃的高溫就足以讓昆蟲死亡。
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(7)屬於一般性科學知識，不必在討論中特別提出
一、聲音的產生，是因為物體振動的關係，物體振動會產生一
種波，我們把它叫做「聲波」。聲波具有能量，可以藉由
空氣或其他物質向外傳送出去。
二、一般我們把聲音的高低（音調）、強弱（響度）、音色，
稱為聲音三要素。
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(8)實驗結果的解釋，注意其科學原理為何？
實驗討論：1.一般金紙和環保金紙原本是中性物質，燃燒後
會產生鹼性物質。一般金紙較環保金紙厚因此燃燒後剩
餘的物質較多，因此產生較多的鹼性物質。
燃燒後水溶液成鹼性 → 金屬氧化物！
並非單純的”剩餘物質較多”（燃燒不完全？）
(9)有需要時，請教學科專家
Slide 52
(10)照片資料應適當篩選，並區分屬於”方法”或”
結果”的性質
（本照片置於”結果與討論”之後，不恰當）
方法
方法
可刪
方法
方法
可刪
結果
結果
可刪
結果
可刪
Slide 53
六、結論
1.對應研究目的順序，條列式一一寫出結論。
2.經由觀察與測量得到的”結論”，應包含量的資料。
Slide 54
寫出距離
三、不同材質的飛行器飛行距離不同，以手擲發射都以圓周
長30cm、長度10cm的飛行器飛得最遠；以發射器發射圓
周長30cm、長度10cm的飛行器雖不一定是飛行距離最遠
的，但皆有較遠的飛行距離。
？？？
寫出音量
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範例
Slide 56
3.避免決斷性的語句
我們的『蒸飯簡單流程』真的很成功，這5位從來沒有煮過
飯的同學按照我們的步驟蒸飯，蒸出來的飯有70％的人說很
好吃，相當成功。
ˇ
4.可強調研究的重要性或貢獻
三、研究的重要性
(一)利用一字光交叉掃描立體模型的原理與方法，查資料後證
實是我們獨創的概念。
(三)利用手邊的材料與工具，自製出簡單又實用的一字光掃描
相關儀器，很有成就感。
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5.綜合性的整理與呈現研究發現
Slide 58
略嫌瑣碎的結論
“原因”未進行確認，不必寫
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6.可寫出建議、未來展望或心得感想
Slide 60
七、參考資料及其他
1.期刊資料應列出：作者、年代、篇名、期刊名稱、
期卷數、頁碼。
4.林源堂。(2000)。陀螺天燈轉速控制之探討。物理雙
月刊。(二十二卷一期)。2000 年2 月。
缺”頁碼”
2.每筆資料給予編號
1.
2.
3.
作者放前面
Slide 61
3.網路資料列出檢索日期更佳。
Slide 62
Good！
材料(分兩列)
作
品
評
析
(1)
描述資料時，應給予”分項歸納”（共同材料、塔塔粉與
糯米粉、加不加熱、加熱方法…等）
注意是”宣稱”，還是”因果推論”！
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Slide 64
控制變因
作
品
評
析
(2)
照片
可刪
數據差異太大
操縱變因
Slide 65
事實
干擾變項
定義?
宣稱
Slide 66
為何還做室外?
所有實驗完成後：組織 + 刪減！
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數據不對
不是”宣稱”，已經
跳到”因果推論”
“因果推論”宜謹慎，無充足證據應避免！
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必然結果，研究價值不高
???
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應置於”結果”，而非”討論”
座標名稱
(單位)
未列出各次
實驗數據
可註明：各次實驗數據請參見附件＊＊
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叁、如何設計科展
科展題目不好找？
豐富的資源--科學遊戲
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一、科學遊戲的資源
1.網路
1.科學玩具柑仔店：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!lEuTLXWFERs3eYDAO7jiVVmubQ--/
2.科學遊戲：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!AqhQe1WeGxzCWnWr4cm8vRpD/
3.科學小玩意：
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!pXwue4yIFhav2YOS.v0Afpc4.Bubble Mania：
http://bubblemania.com/welcome.html
5.Science Toys：
http://www.scitoys.com/
6.Science Fair Projects and Experiments：
http://www.juliantrubin.com/fairprojects.html
7.The science club： http://scienceclub.org/
8.Science toy maker： http://www.sciencetoymaker.org/
Slide 72
科學遊戲實驗室 (http://scigame.ntcu.edu.tw)
Slide 73
2.書籍
四季玩科學: 52個多元主題科學活動
搞怪玩科學: 204個自然與生活科技實驗
趣味電氣科學實驗DIY
科學一做就通
70個奇妙有趣的科學實驗
66個挑戰創意的科學實驗
科學實驗Kids
伽利略工房: 隨手可做有趣的科學實驗
科學玩具實驗
蠟燭的科學遊戲
空氣的科學遊戲
創意的科學玩具
水的科學遊戲
玩科學秘笈
有趣的科學實驗100
77個簡易好玩的科學魔術
動手玩科學
365個簡單有趣的科學遊戲
科學創意實驗書
伽利略工房: 隨手可做有趣的科學實驗
兒童科學實驗
77個不可思議的科學魔術
科學實驗
科學小魔術
科學遊戲大圖鑑
:
整理自：http://www.54power.idv.tw/54power/lib/303/index.htm
Slide 74
出版：玩出創意：120個創新科學遊戲。台北：書泉出版社。
Slide 75
出版：玩出創意2：48個酷炫科學魔術。台北：書泉出版社。
簡體字版；貴州科學技術出版社（2012）
Slide 76
二、設計科展實驗原則
（一）研究問題的決定
（二）實驗設計
1.可行性
是否能夠客觀的紀錄？有否測量工具？
2.「無關變項」的控制（控制變因）。
3.實驗的安排
研究問題及實驗：不必要多，重要的是：實驗
的必要性與邏輯關聯性。
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三、科展設計舉隅
（一） “How”導向的研究
不同的自變項(操縱變因)，依變項(應變變因)
有何差異？
控制變因！
Slide 78
1. 一柱擎天
g1
g2
g3
G
Slide 79
自變項(實驗變項)
1.不同材質筷子
2.不同填充物
3.不同容器
4.不同大小洞口
依變項(應變變因)
能否提起來？
定義：離地十公分並維持至少五
分鐘以上
控制變因
1.填充物鬆緊程度
2.筷子插入方式
Slide 80
2. 空氣砲彈
Slide 81
自變項(實驗變項)
1.瓶口的大小
2.瓶身長短
3.施力大小
4.距離遠近
依變項(應變變因)
吹熄幾根蠟燭？
乒乓球運動的距離
Slide 82
空氣砲彈
Slide 83
3. 打結的水
Slide 84
自變項(實驗變項)
1.孔洞大小
2.孔洞距離
3.水位高低
4.孔洞為垂直位置
依變項(應變變因)
水是否打結？
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控制變因：水位如何控制一致？
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Slide 87
4. 動力橡皮筋
Slide 88
自變項(實驗變項)
1.不同物品
2.不同距離(鬆緊)
3.不同橡皮筋
依變項(應變變因)
運動方向與快慢？
控制變因
1.摩擦物
2.摩擦快慢（可成為實驗變項）
事實歸納 羽毛(葉子)方向與 運動方向的關係?
設計”驗證” ：以紙張設計
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Slide 90
Discovery (發現)：有何現象？
觀察(or 實驗) 歸納資料 新的發現與結果
歸納
Justify (驗證)：假說是否成立？
新發現暫時性解釋(假說) 實驗 接受或拒絕假說
演繹
Slide 91
5. 紙花
Slide 92
Slide 93
自變項(實驗變項)
1.不同材質紙張
2.不同花瓣數目
3.不同花瓣長度
4.不同水溶液濃度
依變項(應變變因)
能否開花與快慢
控制變因
1.摺紙方式（順序）
2.摺紙後，壓緊方式
3.紙花放置位置
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◎演繹---驗證
(形成假說---設計實驗)
紙花：報紙 > 影印紙
形成假說 → 吸水快慢？
設計實驗： 剪成長條紙，放入水中，記錄吸水快慢
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6.水上年輪
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自變項(實驗變項)
1.不同種類的油
2.不同品牌的墨水
依變項(應變變因)
形成年輪的圈數？
控制變因
1.沾取物固定
2.沾取量固定
3.沾入位置固定
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實驗中的發現—研究的延伸
•--墨汁一定會暈開?水盆材質、墨汁廠牌
--墨汁與手
研究的再延伸
•高水位：火柴靠中央
•低水位：火柴靠邊緣
•火柴互相吸引
•火柴互相排斥
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7. 魔幻轉輪
Slide 99
Slide 100
Slide 101
自變項(實驗變項)
1.不同轉速
2.不同圈數
3.不同方塊數目
4.不同光源
依變項(應變變因)
旋轉方向為何？
控制變因
1.不同轉速方塊數固定
2.不同方塊數轉速固定
延伸問題：旋轉方向與相機的關係？
自變項(實驗變項)
1.不同相機
依變項(應變變因)
旋轉方向為何？
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（二） 成品製作導向的研究
例如：蒸出漂亮好吃的年糕、設計自動澆水的設備、
拉大泡泡的配方
1.可觸摸泡泡
膠水：清潔劑 = ？：？
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2. 魔砂
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3. 蛇砲
Slide 105
四、實作練習：波動現形記
Slide 106
Slide 107
做做看，仔細觀察！
2人一組：移動紙卡、拿鬆緊帶
有什麼研究問題可以探討？
1. 探討鬆緊帶的不同鬆、緊程度，波數有何差別？
2. 探討紙卡的不同移動速度，波數有何差別？
3. 探討不同顏色的鬆緊帶，波數有何差別？
4. 探討不同顏色的紙卡，波數有何差別？
5. 探討不同疏密條紋的紙卡，波數有何差別？
Slide 108
不同鬆、緊
程度的波形
紙卡移動速
度不一樣的
波形
延伸問題：
Slide 109
敬請指教