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0前言
一般而言，几乎没有学童不喜欢游戏的。在各种的学习途径中，游戏是最直接的方式之一。若能搭配教学主题，经由生动、有趣的游戏，则可让学童们从做中学，在快乐中成长（刘宗平，2008）。
从做中学，可让学童们能从生活中自我探索。通过思考问题的内涵、寻找解决问题的方法，可以持续不断地保有学习的动力（刘宗平，2009）。科学的内涵充满高度的学习动机，透过充满创意的科学闯关活动，可带领学童们进入探究科学的世界，使他们的学习具有持久性，达到事半功倍的学习效果。
1科学教学工作中的困扰
对于自然科学的教学工作而言，通常会教导学童们如何运用科学的态度，来面对生活中的各种问题，并应用科学的方法来解决问题。然而，当下学童们解决问题的能力，似乎不如预期。当面临生活中的问题时，许多学童经常会显得茫然不知所措，甚至还会选择逃避、退缩。
经过一番观察后发现，可能的原因之一是科学教学中的实验单元不够落实，导致学童们缺乏挑战问题及解决问题的实际经验。在学校中，担任科学教学的教师们，经常会面临科学进步与升学竞争的双重压力，使得科学教学的工作产生极大的困扰，无法发挥科学教学的预期效果。
由于科学进步神速，使得需要传达的科学知识大增。在授课时数有限的情况下，只好在教材内容上作一些取舍，难免会造成词不达意。如再考虑升学竞争的现实问题时，则科学实验课程的时数就会相对地减少，导致实验教学工作的执行效果大打折扣（邹玉钿，2011）。
2探究式教学与科学活动
与其他学科目的教学相比，科学教学具有三项明显的特色：实验室教学、概念与原理的认知与建构、科学过程技能的培养（吴武雄、陈琼森，1992）。这三项特色与科学创造力间的关系密切，它们彼此间是相辅相成的。科学活动中含有“动手做”和“科学闯关”两项要素，其皆以科学探究的基本精神为主导，它们都是实验室教学中的重要环节。
“动手做”活动之内涵是一种探究式科学教学活动，也是一种最具有科学特色的教学法（DeBoer，1991）。依照学童们各个阶段的知识基础，针对各个科学主题，可以设计一系列具有创意的科学闯关游戏。通过快乐、有趣的科学探究活动，让学童们建构出属于自己的概念性知识，孕育面对问题、解决问题的正确科学观，培养出良好的科学态度与能力，亲身感受科学实际应用的可能性。
当设计“科学闯关”活动时，须让学童们亲身操作、应用科学教具，不仅要体验科学原理，还要达成活动设定的目标，进而获得“过关”和“成功”的经验。对于高年级的学童来说，因已在课堂上学过该项科学活动的相关知识，故具备了执行科学活动所需要的理论性基础。经由实际的活动操作，可以验证科学理论的内涵，加深其对科学原理的深入了解（刘宗平，2009）。
然而，对于低年级的学童而言，虽不一定具有活动所需的理论性基础，但藉由体验科学闯关活动的过程，可以亲身感受科学是有趣的、好玩的，在心中建立“务实”的先备经验。在未来的科学教学课程中，使学童们可以产生较大的兴趣与信心，获得较大的学习效果（刘宗平，2008）。
3科学闯关活动内容设计
根据上面所提到的基本原则，便可着手设计科学闯关活动。通常，会设计出50项以上的科学闯关活动作为题库，其属性要涵盖到各种科学单元。每当推展科学闯关活动时，必须配合特别选定的活动主题，从题库中挑选出其中的20项闯关活动来施行。
设计科学闯关活动时，需要考虑的重要因素有：施行对象、闯关内涵和执行场所三大项。为了让学童们接触科学、认识科学、接受科学，甚至喜欢科学，那么施行的对象就不能太过于侷限。然而，执行闯关活动需要一定的生活体验和科学知识作为基础，才能达到某种预期的效果。如果学童年龄太小，则其生活经验太少、科学知识不足，不易领会闯关活动的内涵。反之，若学童年龄太大，则因其拥有太多的定见，不易享受闯关活动的乐趣。通常，闯关活动的施行对象，大多会以小学1～4年级的学童为主。
施行对象选定之后，即可进行设计闯关内涵。每一项闯关活动中，原则上包含了活动名称、单元主题、操作方式和原理说明等四个主要部分。前已提及，闯关活动应尽量摆脱课堂教学的刻板印象，代之以生动、有趣的游戏方式来呈现。倘若闯关活动的游戏份量太重，那么所欲表达的科学传播就会变得模糊。在游戏份量与科学传播之间，其取舍经常会面临两难的窘境。因此，闯关游戏的内涵，除了要顾及实验学童的背景知识之外，还要设想实验执行时可能遭遇到的困难。为此，可在闯关活动的摊位前方，放置一片广告牌，上书游戏实验的科学原理和闯关提示，以增强学童闯关时的信心度和成就感。
由于科学闯关活动的施行场所不再限于教室，所以闯关游戏还要尽量适用于各种可能的场所。基本上，施行20项科学闯关活动，需要一个宽广的空间。倘若不在室内进行，那么一般的户外场地或是操场，都是不错的选择。若是艳阳天，搭个遮阳伞，便可施行活动。然而，当活动进行了一段时间之后，突然起风了，或是下雨了，就要有事先备妥的对策来因应，以确保活动可以继续进行。事实上，在设计活动之初，要仔细思索所有可能影响活动的因素。为了展现活动的具体内容，兹以6项普受好评的闯关游戏作为示例，分别叙述之。
闯关活动（1）
活动名称：龙卷风
单元主题：空气压力
操作方式：倒转保特瓶，不得挤压瓶体，让瓶内的水快速地流进另一空瓶内。水一流动，即可成漩涡，像龙卷风似地向下瓶注入。若水流快速注满下瓶者，则算过关。
原理说明：两瓶间有小口径垫片，当两瓶颠倒时，因受下瓶空气阻挡，上瓶内的水不会下流。握住保特瓶，以画圈方式摇动，造成龙卷风，水就会快速流下。
闯关活动（2）
活动名称：电流急急棒
单元主题：导电与绝缘
操作说明：手持电流棒，沿着螺旋形导线移动。当从导线的一端移动到另一端时，若没有触动警报者，则算过关。从实验中，可认识导体与绝缘体，分辨通路、断路与短路，训练手眼间的协调。
原理说明：电流流动所经过的封闭路径，称为通路。一般的通路中，至少有三种元件：电源（干电池、其它种类电池）、导线（电线）与负载（灯泡、马达）。如果通路断掉，就成了断路。有电池的通路中，若移除负载，就形成了短路。
闯关活动（3）
活动名称：归去来兮
单元主题：能量转换
操作方式：圆罐中间，横架着一条橡皮筋。在橡皮筋的中点处，吊着一个小铅垂。当用力推罐子向前滚动时，若罐子向前滚动一段距离后，能自动滚回原来的出发位置者，则算过关。
原理说明：如果罐子向前滚动，那么橡皮筋就会逐渐卷紧，把运动能量储存为弹性位能。同时，罐子会减速。当罐子滚动停止后，橡皮筋的储存能量便重新释放出来，变成运动能量，使罐子反方向滚动，回到原来的出发位置。
闯关活动（4）
活动名称：惯性实验
单元主题：惯性定律
操作说明：先将铁球、纸片平稳地放置在直立钢管的顶端，再在纸片旁放置一片可水平弹射纸片的钢片。用手轻弹钢片，将纸片弹出。若纸片弹出后，钢球依然保持在钢管的顶端处者，则算过关。
原理说明：在不受外力的情形下，物体会保持原有的状态，称为惯性定律。若巧妙地轻弹钢片，则可使纸片水平弹出，不会影响物体在垂直方向的静止状态。
闯关活动（5）
活动名称：毛毛历险
单元主题：波动
操作方式：在两根音叉柱之间，套上橡皮筋。将“毛毛”轻放在橡皮筋的一端，并开始敲击其中一根音叉，千万不能让“毛毛”摔下来。若“毛毛”可从橡皮筋一端抵达另一端者，则算过关。
原理说明：当敲击音叉时，音叉的振动会直接传递到橡皮筋的一端，引起橡皮筋以同样频率振动。若不断地敲击音叉，则“毛毛”便会慢慢地沿着橡皮筋移动。在此活动的实验中，可以认识音叉的振动、振动引起的波动、波在橡皮筋上的传播，以及波动造成“毛毛”的移动。
闯关活动（6）
活动名称：画过星空
单元主题：光反射与手眼协调
操作说明：目视前方的铝板表面，手握金属导电笔，从红点处开始，一笔画完一颗星。当在不导电的星形区一笔画时，若笔尖碰触到黄色金属板的区域时，则前方的红色小灯就会发光，并发出声响。在一笔画的过程中，若红色小灯没有亮，则一笔画完成者就过关了。
原理说明：光洁的铝板表面，像一面反射镜，可以反射入射光。目视前方的铝板表面，可见倒映在其中的影像。若笔没有接触到黄色金属板的区域，则电路是断路，红色小灯不会亮。反之，则会。手眼若能协调一致，就会过关。
5结论
学习科学是提升全民知识水平的最佳途径，所以科学教育的扎根工作必须从小学开始做起。科学闯关活动将科学实验与实作体验结合在一起，让不同年级的学童们在游戏中不断地学习科学概念和知识。透过“观察、假设、实验、结论”的步骤和过程，建构属于自己的知识体系，是一种寓教于乐相当有效的方法。
组织推展科学闯关活动的团队，直接走进各个学校，可让学童们在自己熟悉的校园内享受专业的科学教育服务。自2007年迄今，已走过台湾150多所学校，服务过近三万名的学童。经过科学闯关活动的洗礼，学童们不但可在快乐中成长、学习，还能培养出良好的科学态度、提升解决问题的能力，让科学的种子发芽、成长与茁壮。
参考文献：
[1] 刘宗平, 王仲淳, 吴志荣, 尤克强, 洪坤森, 陈文庆, 黄士文. 一种服务学习型“小学科学嘉年华巡回服务计划”的活动设计与实施[C]. 首届海峡两岸科普研讨会论文集，2008.
[2] 刘宗平, 王仲淳, 吴志荣, 潘月里,.学节能减碳课程的规划与设计[J]. 二届海峡两岸科普研讨会论文集, 2009.
[3] 邹玉钿. “探究式创意实验教学”对八年级学生[D]. 慈济大学教育研究所硕士论文，2011。
[4] 吴武雄, 陈琼森. 有效的科学概念教学：职前科学教师教学能力培养之研究[R]. 台湾科技主管部门专题研究计划成果报告,1992.
[5] George E. Deboer, “A history of ideas in science education,” New York, Teacher College, 1991.
作者简介：
汤幼竹，财团法人金沙文教基金会，执行秘书。
林懿伟，财团法人金沙文教基金会，副执行长。
刘宗平，元智大学科学教育研究中心，主任。
潘月里，财团法人国泰综合医院，护理师。
一般而言，几乎没有学童不喜欢游戏的。在各种的学习途径中，游戏是最直接的方式之一。若能搭配教学主题，经由生动、有趣的游戏，则可让学童们从做中学，在快乐中成长（刘宗平，2008）。
从做中学，可让学童们能从生活中自我探索。通过思考问题的内涵、寻找解决问题的方法，可以持续不断地保有学习的动力（刘宗平，2009）。科学的内涵充满高度的学习动机，透过充满创意的科学闯关活动，可带领学童们进入探究科学的世界，使他们的学习具有持久性，达到事半功倍的学习效果。
1科学教学工作中的困扰
对于自然科学的教学工作而言，通常会教导学童们如何运用科学的态度，来面对生活中的各种问题，并应用科学的方法来解决问题。然而，当下学童们解决问题的能力，似乎不如预期。当面临生活中的问题时，许多学童经常会显得茫然不知所措，甚至还会选择逃避、退缩。
经过一番观察后发现，可能的原因之一是科学教学中的实验单元不够落实，导致学童们缺乏挑战问题及解决问题的实际经验。在学校中，担任科学教学的教师们，经常会面临科学进步与升学竞争的双重压力，使得科学教学的工作产生极大的困扰，无法发挥科学教学的预期效果。
由于科学进步神速，使得需要传达的科学知识大增。在授课时数有限的情况下，只好在教材内容上作一些取舍，难免会造成词不达意。如再考虑升学竞争的现实问题时，则科学实验课程的时数就会相对地减少，导致实验教学工作的执行效果大打折扣（邹玉钿，2011）。
2探究式教学与科学活动
与其他学科目的教学相比，科学教学具有三项明显的特色：实验室教学、概念与原理的认知与建构、科学过程技能的培养（吴武雄、陈琼森，1992）。这三项特色与科学创造力间的关系密切，它们彼此间是相辅相成的。科学活动中含有“动手做”和“科学闯关”两项要素，其皆以科学探究的基本精神为主导，它们都是实验室教学中的重要环节。
“动手做”活动之内涵是一种探究式科学教学活动，也是一种最具有科学特色的教学法（DeBoer，1991）。依照学童们各个阶段的知识基础，针对各个科学主题，可以设计一系列具有创意的科学闯关游戏。通过快乐、有趣的科学探究活动，让学童们建构出属于自己的概念性知识，孕育面对问题、解决问题的正确科学观，培养出良好的科学态度与能力，亲身感受科学实际应用的可能性。
当设计“科学闯关”活动时，须让学童们亲身操作、应用科学教具，不仅要体验科学原理，还要达成活动设定的目标，进而获得“过关”和“成功”的经验。对于高年级的学童来说，因已在课堂上学过该项科学活动的相关知识，故具备了执行科学活动所需要的理论性基础。经由实际的活动操作，可以验证科学理论的内涵，加深其对科学原理的深入了解（刘宗平，2009）。
然而，对于低年级的学童而言，虽不一定具有活动所需的理论性基础，但藉由体验科学闯关活动的过程，可以亲身感受科学是有趣的、好玩的，在心中建立“务实”的先备经验。在未来的科学教学课程中，使学童们可以产生较大的兴趣与信心，获得较大的学习效果（刘宗平，2008）。
3科学闯关活动内容设计
根据上面所提到的基本原则，便可着手设计科学闯关活动。通常，会设计出50项以上的科学闯关活动作为题库，其属性要涵盖到各种科学单元。每当推展科学闯关活动时，必须配合特别选定的活动主题，从题库中挑选出其中的20项闯关活动来施行。
设计科学闯关活动时，需要考虑的重要因素有：施行对象、闯关内涵和执行场所三大项。为了让学童们接触科学、认识科学、接受科学，甚至喜欢科学，那么施行的对象就不能太过于侷限。然而，执行闯关活动需要一定的生活体验和科学知识作为基础，才能达到某种预期的效果。如果学童年龄太小，则其生活经验太少、科学知识不足，不易领会闯关活动的内涵。反之，若学童年龄太大，则因其拥有太多的定见，不易享受闯关活动的乐趣。通常，闯关活动的施行对象，大多会以小学1～4年级的学童为主。
施行对象选定之后，即可进行设计闯关内涵。每一项闯关活动中，原则上包含了活动名称、单元主题、操作方式和原理说明等四个主要部分。前已提及，闯关活动应尽量摆脱课堂教学的刻板印象，代之以生动、有趣的游戏方式来呈现。倘若闯关活动的游戏份量太重，那么所欲表达的科学传播就会变得模糊。在游戏份量与科学传播之间，其取舍经常会面临两难的窘境。因此，闯关游戏的内涵，除了要顾及实验学童的背景知识之外，还要设想实验执行时可能遭遇到的困难。为此，可在闯关活动的摊位前方，放置一片广告牌，上书游戏实验的科学原理和闯关提示，以增强学童闯关时的信心度和成就感。
由于科学闯关活动的施行场所不再限于教室，所以闯关游戏还要尽量适用于各种可能的场所。基本上，施行20项科学闯关活动，需要一个宽广的空间。倘若不在室内进行，那么一般的户外场地或是操场，都是不错的选择。若是艳阳天，搭个遮阳伞，便可施行活动。然而，当活动进行了一段时间之后，突然起风了，或是下雨了，就要有事先备妥的对策来因应，以确保活动可以继续进行。事实上，在设计活动之初，要仔细思索所有可能影响活动的因素。为了展现活动的具体内容，兹以6项普受好评的闯关游戏作为示例，分别叙述之。
闯关活动（1）
活动名称：龙卷风
单元主题：空气压力
操作方式：倒转保特瓶，不得挤压瓶体，让瓶内的水快速地流进另一空瓶内。水一流动，即可成漩涡，像龙卷风似地向下瓶注入。若水流快速注满下瓶者，则算过关。
原理说明：两瓶间有小口径垫片，当两瓶颠倒时，因受下瓶空气阻挡，上瓶内的水不会下流。握住保特瓶，以画圈方式摇动，造成龙卷风，水就会快速流下。
闯关活动（2）
活动名称：电流急急棒
单元主题：导电与绝缘
操作说明：手持电流棒，沿着螺旋形导线移动。当从导线的一端移动到另一端时，若没有触动警报者，则算过关。从实验中，可认识导体与绝缘体，分辨通路、断路与短路，训练手眼间的协调。
原理说明：电流流动所经过的封闭路径，称为通路。一般的通路中，至少有三种元件：电源（干电池、其它种类电池）、导线（电线）与负载（灯泡、马达）。如果通路断掉，就成了断路。有电池的通路中，若移除负载，就形成了短路。
闯关活动（3）
活动名称：归去来兮
单元主题：能量转换
操作方式：圆罐中间，横架着一条橡皮筋。在橡皮筋的中点处，吊着一个小铅垂。当用力推罐子向前滚动时，若罐子向前滚动一段距离后，能自动滚回原来的出发位置者，则算过关。
原理说明：如果罐子向前滚动，那么橡皮筋就会逐渐卷紧，把运动能量储存为弹性位能。同时，罐子会减速。当罐子滚动停止后，橡皮筋的储存能量便重新释放出来，变成运动能量，使罐子反方向滚动，回到原来的出发位置。
闯关活动（4）
活动名称：惯性实验
单元主题：惯性定律
操作说明：先将铁球、纸片平稳地放置在直立钢管的顶端，再在纸片旁放置一片可水平弹射纸片的钢片。用手轻弹钢片，将纸片弹出。若纸片弹出后，钢球依然保持在钢管的顶端处者，则算过关。
原理说明：在不受外力的情形下，物体会保持原有的状态，称为惯性定律。若巧妙地轻弹钢片，则可使纸片水平弹出，不会影响物体在垂直方向的静止状态。
闯关活动（5）
活动名称：毛毛历险
单元主题：波动
操作方式：在两根音叉柱之间，套上橡皮筋。将“毛毛”轻放在橡皮筋的一端，并开始敲击其中一根音叉，千万不能让“毛毛”摔下来。若“毛毛”可从橡皮筋一端抵达另一端者，则算过关。
原理说明：当敲击音叉时，音叉的振动会直接传递到橡皮筋的一端，引起橡皮筋以同样频率振动。若不断地敲击音叉，则“毛毛”便会慢慢地沿着橡皮筋移动。在此活动的实验中，可以认识音叉的振动、振动引起的波动、波在橡皮筋上的传播，以及波动造成“毛毛”的移动。
闯关活动（6）
活动名称：画过星空
单元主题：光反射与手眼协调
操作说明：目视前方的铝板表面，手握金属导电笔，从红点处开始，一笔画完一颗星。当在不导电的星形区一笔画时，若笔尖碰触到黄色金属板的区域时，则前方的红色小灯就会发光，并发出声响。在一笔画的过程中，若红色小灯没有亮，则一笔画完成者就过关了。
原理说明：光洁的铝板表面，像一面反射镜，可以反射入射光。目视前方的铝板表面，可见倒映在其中的影像。若笔没有接触到黄色金属板的区域，则电路是断路，红色小灯不会亮。反之，则会。手眼若能协调一致，就会过关。
5结论
学习科学是提升全民知识水平的最佳途径，所以科学教育的扎根工作必须从小学开始做起。科学闯关活动将科学实验与实作体验结合在一起，让不同年级的学童们在游戏中不断地学习科学概念和知识。透过“观察、假设、实验、结论”的步骤和过程，建构属于自己的知识体系，是一种寓教于乐相当有效的方法。
组织推展科学闯关活动的团队，直接走进各个学校，可让学童们在自己熟悉的校园内享受专业的科学教育服务。自2007年迄今，已走过台湾150多所学校，服务过近三万名的学童。经过科学闯关活动的洗礼，学童们不但可在快乐中成长、学习，还能培养出良好的科学态度、提升解决问题的能力，让科学的种子发芽、成长与茁壮。
参考文献：
[1] 刘宗平, 王仲淳, 吴志荣, 尤克强, 洪坤森, 陈文庆, 黄士文. 一种服务学习型“小学科学嘉年华巡回服务计划”的活动设计与实施[C]. 首届海峡两岸科普研讨会论文集，2008.
[2] 刘宗平, 王仲淳, 吴志荣, 潘月里,.学节能减碳课程的规划与设计[J]. 二届海峡两岸科普研讨会论文集, 2009.
[3] 邹玉钿. “探究式创意实验教学”对八年级学生[D]. 慈济大学教育研究所硕士论文，2011。
[4] 吴武雄, 陈琼森. 有效的科学概念教学：职前科学教师教学能力培养之研究[R]. 台湾科技主管部门专题研究计划成果报告,1992.
[5] George E. Deboer, “A history of ideas in science education,” New York, Teacher College, 1991.
作者简介：
汤幼竹，财团法人金沙文教基金会，执行秘书。
林懿伟，财团法人金沙文教基金会，副执行长。
刘宗平，元智大学科学教育研究中心，主任。
潘月里，财团法人国泰综合医院，护理师。