认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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你是否曾疑虑
　　－制作科展会影响课业？
　　－蒐集题材、拟定研究议题毫无头绪？
　　－科展只是为推甄及申请入学的跳板？
　　－实际操作后总是处处碰壁、不知资源何处寻？

　　阅读本书后
　　－从无到有，初期后期流程皆替你瞻前顾后。
　　－议题选定、研究设计及企划书撰写，助你一臂之力！

　　全方位科展实践手册，带你动手趣味玩科学！

　　本书为实用性科展入门指南，主要架构为两部分：

　　1.第一部分「科展面面观」针对制作科展时，家长及学生容易产生疑虑之处，採一问一答方式，以不同层面切入、探讨现今国中小教育对科展活动的影响，及制作科展面临各种问题的解决之道。在部分篇章文末并搭配「老师的话」和「学生的话」等小单元，依笔者多年指导科展经验，所汇整出有关家长或学生对科展问题所提出的各种大哉问，做进一步釐清及解答。

　　2.最后以「前人智慧做中学」精选出化学、生物、地球科学、物理、数学和应用科学六大领域之完整科展制作范例，期能供欲投入科展的学生参考，并激发更无限精采的想像力与创造力，亦将科学研究的精神普遍推广至我国中小学基础教育。
 

《探索奥秘：科学与工程实践指南》 深入浅出的科学探索与动手实践的百科全书 本书旨在为所有对科学、技术、工程和数学（STEM）领域抱有浓厚兴趣的读者提供一个全面、系统的入门和进阶指导。它并非仅仅关注某一个特定主题的竞赛准备，而是致力于构建一种科学思维模式，激发创新精神，并教授如何将理论知识转化为实际可操作的项目。全书内容紧密围绕“发现问题—设计方案—动手实践—分析结果—展示交流”这一完整的科学探究流程展开，力求覆盖从基础概念构建到高级项目实施的各个关键环节。 第一部分：科学思维的基石与研究方法的建立 本部分着重于培养读者进行严谨、批判性科学思考的能力。 科学精神的溯源与当代价值： 探讨科学方法的历史演变，从伽利略到现代科学范式的转变，强调好奇心、怀疑精神和实证主义在现代社会中的重要性。 问题识别与界定： 如何从日常现象中发现有价值的研究问题？详细介绍如何将一个宏大、模糊的兴趣点转化为一个具体、可测量的研究课题。涵盖“为什么”和“怎么样”问题的区别与联系。 文献综述的艺术： 教授如何高效、系统地检索、阅读和批判性评估现有的科学文献和技术报告。强调如何避免重复研究，并将现有知识整合到自己的项目中。 假设的构建与检验： 深入讲解可证伪性（Falsifiability）原则，指导读者如何提出清晰、具有预测性的科学假设，并设计初步的实验框架来验证或推翻这些假设。 第二部分：实验设计、数据采集与分析的严谨性 本部分是实践科学的骨架，强调实验操作的规范性、数据的可靠性以及分析的准确性。 实验设计原理（Design of Experiments, DOE）： 详细介绍控制变量法、随机化、重复和阻塞等核心实验设计技术。特别针对工程类项目，探讨因子设计和响应面法的基础应用。 测量与误差分析： 涵盖常用物理、化学和生物测量工具的使用规范，重点讲解系统误差与随机误差的区分、不确定度的量化与传播。教会读者如何诚实地报告实验的精度和可靠性。 数据处理与统计基础： 介绍描述性统计（均值、标准差、分布）和推论性统计（t检验、方差分析ANOVA、相关性分析）的基础知识。重点讲解在不同类型数据下应选择何种统计工具，以及如何解读P值。 模型构建与可视化： 讲解如何使用回归分析（线性与非线性）来拟合实验数据，建立预测模型。指导读者利用专业图表工具（如Excel、OriginLab或Python库）创建清晰、信息丰富的图表，实现“一图胜千言”。 第三部分：工程实践、技术实现与原型开发 本部分侧重于工程思维的应用，将科学原理转化为可操作的系统或设备。 工程设计流程（The Engineering Design Process）： 详细阐述从概念生成（Ideation）、约束分析（Constraints）、原型制作（Prototyping）到测试与迭代的完整闭环。 材料科学基础与选择： 介绍常见工程材料（金属、聚合物、复合材料）的机械、热学和电学特性，指导读者根据项目需求进行最优材料选择。 电子与微控制器入门： 提供了基于Arduino/树莓派等平台的入门级教程，教授传感器接口、信号采集、基础电路设计以及编写控制逻辑的代码能力。重点讲解如何将传感器数据无缝集成到数据采集系统中。 机械结构与动力学初步： 涉及简单机械设计、负载计算和运动控制的基础知识。强调结构稳定性和运动效率的优化。 第四部分：知识的整合、报告撰写与有效展示 一项成功的科学探索，其价值的实现依赖于有效的沟通。本部分致力于提升读者的书面和口头表达能力。 科学报告的结构与规范： 深入解析标准科学论文的结构（引言、材料与方法、结果与讨论、结论），指导读者以客观、简洁、精确的语言撰写研究成果。 技术插图与图表绘制规范： 强调图表和流程图在报告中的核心作用，教授如何创建符合学术标准的专业级视觉材料，包括标注规范、坐标轴标签的清晰度要求等。 口头报告的技巧与演示设计： 提供了构建引人入胜的口头报告的策略，包括时间管理、听众分析和高影响力幻灯片（Slides）的设计原则。重点训练逻辑连贯性和应对提问的应变能力。 伦理考量与知识产权： 探讨科学研究中的诚信问题，包括数据造假、引用规范（避免抄袭），以及初步了解专利和知识产权的基础概念，为未来的创新保护打下基础。 本书的特色在于其跨学科的整合性，它不局限于某一门学科的特定考核要求，而是致力于培养一个独立思考、动手能力强、并能系统性解决复杂问题的未来探索者。通过大量的案例分析和贯穿始终的“动手做”环节，读者将真正掌握科学探究的方法论，为任何形式的深入研究或工程实践做好充分的准备。

作者简介

梅期光

　　台北市立中正国中自然领域退休教师
　　国立台湾科学教育馆创意科学实作演示讲师
　　国立台湾科学教育馆馆务发展谘询委员
　　台湾拜耳公司志工日科学教育顾问讲师
　　小天下「未来少年」月刊梅老师科学教室专栏编写
　　国中小教师、学生创意科学实作课程讲师及科学研究(科展)指导
 

推荐序
序
再版序
三版序
基础篇
科展
面面观

Q　何谓中小学学生科学展览？中小学学生科学展览是什么性质的活动？
Q　办理中小学学生科学展览的宗旨是什么？为何要办理中小学学生科学展览？
Q　中小学科学展览的组别与类别有哪些？
Q　哪些单位会办理「中小学科学展览」活动？
Q　办理中小学科学展览的原则是什么？
Q　除了科学科展览，还有其他激发学生科学创意的管道吗？
Q　教师的教学与科学展览的关系？
Q　学生科学课程的学习与科学展览的关系？
Q　谁适合参加科学展览？
Q　学生只为了增加升学比序的优势而参加科学展览吗？
Q　参加科学展览是否是提供学习科学的有效途径？
Q　参加科学展览会排挤学生课业学习的时间吗？
Q　参加科学展览需要投资很多经费吗？
Q　参加科学展览会影响学生的课业成绩吗？
Q　教师、家长为何应该「鼓励」学生参加科学展览？
Q　参加科学展览对学生学习科学有何益处？
Q　参加科学展览可以培养学生哪些能力？
Q　邓火土博士曾经说过一段发人深省的话
Q　诺贝尔奖得主杨振宁院士怎么说？
Q　诺贝尔奖得主李政道院士对求学问正确态度的建
Q　结合课程教学与科展的教学，科学活化教学的最佳范
Q　如何进行科学展览研究的准备工作？
Q　如何跨出进行科展研究的第一步？
Q　如何分析科学研究议题的相关变因？
Q　如何取得进行科学研究所需资源？
Q　如何设计观察实验纪录表格？
Q　如何设计符合科学研究议题的相关科学实验仪器？
Q　如何拟定科学展览实验计画的5W2H法？
Q　如何取得科学研究器材设备资源？
Q　如何规划进行科学研究的时间？
Q　如何进行科学实验观察与记录？
Q　如何纪录实验观察资料？
Q　如何分析讨论实验纪录？
Q　如何以图表汇整相关实验纪录？
Q　如何汇整相关实验观察资料编写科学展览作品说明书？
Q　如何制作科展展览板（如何汇整展板资料）？
Q　如何进行模拟口试及操作演示说明？
Q　养成详实纪录科学展览科学研究实验历程（实验日志）的习惯
Q　科学展览难不难？
Q　现阶段国中小科展活动所碰到的瓶颈为何？
Q　2012年PISA国际评比的成绩代表的意义为何？
Q　科学实作能力的培养对科学研究能力的影响为何？
Q　科学展览应用的科学方法？
Q　教学实验与科学实验的区别为何？
Q　面对103年推动12年国教国中小自然科教学方式的转变？

实践篇
前人智慧
做中学

1.化学
2.生物
3.地球科学科
4.物理
5.数学
6.应用科学

后记
 

序

为什么写这本书

　　本人在2003年前担任行政工作的历程中，一直被「国中教育的本质是什么？」的疑问困扰，因为在国中教学活动中看到的几乎都是以「讲义、测验、评量」为唯一的教与学的方式。至于如何激发学生的多元能力表现？好像只是在教育理论教科书的文字陈述而已！因此，心里就有一种疑问：为什么现在的教师不能将师资培育养成的教育理念，原汁原味的在教育职场中落实？反而以「讲义重点解说、多做题目、能考试得高分」的速食化教学方式能大行其道的被学生与家长接受！

　　因此我毅然在2003年从行政工作退下回归教职，尝试着跳脱出以「讲义重点解说、多做题目、能考试得高分」的速食化教学方式，并规划了从「课程教学、科学实作与科展研究三步骤」的自然与生活科技领域的教与学的模式。

　　在2005年应国立台湾科学教育馆钱康伟主任的邀约在星期三下午担任「创意科学实作教师研习」讲师，从科学实作的操作、科学实作融入教学的意义、科学实作与科学研究（科展）的关系…等，希望参加研习的国中小教师能将科学实作在教学现场中带着孩子从操作中认识科学现象，进而在课程学习中了解科学的内涵，而不是用死记死背的方式记一大堆公式和解题技巧。在与科教馆合作推广「用操作体验的方式认识科学」期间接续办创意科学Easy Go！进入社区、学校，以最近距离的方式与孩子面对面，在操作互动中让孩子从不畏接触而认识科学，从亲身体验而爱上科学。在与孩子面对面的经验中发现：孩子是那么喜爱用手亲近科学，但却又手足无措！深入了解却发现，孩子在科学学习的重心几乎都只是知识层面的记忆，在体验操作的经验累积却贫乏至极，而国小教师对于科学实作的经验也几乎是零（国中的情形则更为严重！）。至于科学研究（科展）活动，对于大部分国中小教师都是以能避则必、能免则免的态度去回避了！因此，我积极与许多学校合作办理科学实作教师研习及学生科学营队的活动，甚至首创开办以「参加科展教师及学生团队为对象」的师生科学实作与科学研究研习活动，邀请有意愿参加科展的教师及遴选参加科展的学生，从科学实作的操作中，学习科学研究（科展）的方法。这几年的教学经验中发现，还是有许多的老师、家长和学生对于科学研究（科展）仍有一份努力尝试的企图心，因此才将在科学实作与科学研究（科展）的经验付诸文字与有意愿参加科学研究（科展）的教师参考、或希望能启发孩子多元能力的家长分享。面对未来「平的世界」的竞争，希望教师、家长您的学生与孩子能在学习的历程中跳脱「讲义重点解说、多做题目、能考试得高分」的速食化教学方式，很抱歉，我实在看不出这种教学方式能教育出什么优秀的学生？让您的学生与孩子从科学研究（科展）活动的学习体验中，从小就养成面对问题、分析问题与解决问题的能力。
 

问题6：
教师的教学与科学展览的关系？
 
问题6解答：
 
这个问题可以从两个层面来看：
 
第一个层面是，将科学展览看作是科学领域教师在课程教学的活动中，从学生学习科学知识的理解上以实验能力的方式来发挥学生的创意与自主学习的才能表现。因此，可以将科学展览看成是教师在教学活动过程中，连结学生学习科学知识的辅助活动。亦即，教师可以利用科学展览与课程教学结合的方式，将科学课程从「认知、情意与技能」三方面整合的具体表现。在这个层面上教师的角色是科学创意的启蒙者、指导者甚至是合作者，学生借由参加科学展览的活动中，了解自我的创意想法、实验设计操作能力、观察记录资料整合能力等各方面在课程教学中不容易获得训练与表现机会的自我学习表现的能力。因此，能够善用课程教学与科学展览这两种活动微妙的联结，可以让教师的教学内容活化，亦可使学生在学习科学的过程中，不会流于「死读书、背死书」的情形，每一次的科学展览活动都能让学生获得不同的学习经验，对于原有科学课程的认识不仅是知识的理解，亦包括了延伸知识广度与深度的内容都有影响。
 
第二个层面则是，科学展览活动与课程教学是分道扬镳的运作模式，这是非常可惜的，主要原因是现阶段的升学模式，不论是国中升高中的基本学力测验，或是高中升大学的学测都是以强调纸笔测验分数来作为选择志愿的依据，因此，基于担心影响所谓「现实立即式的学习效果」的考量，大部分的学校、教师、家长与学生对于科学展览就不是这么重视，为什么有许多学校、教师、家长与学生都抱持着能不参加就不参加，能躲就躲的心态就不足为怪了。但是，这种观点在现阶段学生学习能力的训练与启发上，真是大错特错的！为什么呢？因为学习是一项从小到大的长期工程，不从国小、国中将这个人生伟大的工程建构坚实的基础，如何开创孩子璀璨的未来，我常在演讲中提到台北101大楼，没有101大楼坚实的地基，如何能构建出这栋举世震撼的伟大建筑，从教育的观点而言，这个坚实的地基就是中小学教育，尤其更应着重在国小与国中教育。

评分☆☆☆☆☆

我当初买《认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版)》是因为我身边很多朋友的孩子都在参加科展，而且都做得有模有样，搞得我有点焦虑。我自己的孩子对科学也不是特别排斥，但从来没有接触过科展这种东西，我担心他会跟不上。这本书真的让我对科展有了颠覆性的认识。它不仅仅是教你“怎么做科展”，更重要的是它在强调“科展的精神”。里面有一章节是关于“培养科学素养”的，讲到要鼓励孩子保持好奇心，勇于提问，不怕失败，以及如何培养批判性思维。这一点我特别赞赏！它没有把科展变成一个纯粹的“得奖工具”，而是把它看作一个培养孩子科学探究能力和创新精神的过程。我儿子现在看了这本书，对科展的兴趣比以前浓厚多了，他不再只是想“做个东西出来”，而是开始思考“为什么会这样？”、“有没有更好的方法？”。这本书真的让我看到，科展可以是孩子学习和成长的绝佳契机，而不是一个给孩子增加压力的负担。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到这本《认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版)》真的像是捡到宝一样！我当初就是抱着姑且一试的心态买的，因为我孩子对科展一直很好奇，但又完全不知道从何下手。平常看网路上那些资讯，东拼西凑的，很多都零零散散，要么太专业，要么就是讲得云里雾里的，让人看了就头痛。这本封面看起来很亲切，我翻开目录，就看到从“认识科展是什么”到“如何选题”、“实验设计”、“报告撰写”等等，简直就是一条龙服务！尤其是“如何选题”那部分，真的是太贴心了！里面有很多实际的例子，举的都是我们生活中很常见的东西，比如说为什么会有“静电效应”、“如何观察植物的生长规律”之类的，不是那种遥不可及的理论。我孩子看了之后，眼睛都亮了，一直问我：“妈妈，这个我们也可以做吗？”让我感觉科展好像不再是那种高不可攀的事情，而是我们生活中可以探索的乐趣。而且，它还特别强调了“科展的意义”，不是为了得奖，而是为了培养孩子的观察力、逻辑思考能力和解决问题的能力，这点我非常认同。这本书真的让我对科展有了全新的认识，感觉它不只是一个比赛，更是一个让孩子学习和成长的绝佳平台。

评分☆☆☆☆☆

这本《认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版)》简直是家长们的福音！我儿子平时对身边的事物总是有很多为什么，但总不知道怎么把这些问题变成一个有意义的科展项目。我之前也尝试给他看一些科展的介绍，但很多都太专业了，看得他一脸茫然。这本的语言风格真的太友好了，就好像一个经验丰富的老师在跟你聊天一样。它从最基础的“科展的准备工作”讲起，包括时间和精力的分配，如何与队友合作（如果组队的话），甚至还有如何克服“拖延症”！这部分我真的太需要了！我儿子有时候做事情很容易虎头蛇尾，这本书就教了很多实用的小技巧，让他能够坚持下去。而且，它里面还提到了“如何撰写科展报告”的技巧，包括标题、摘要、目录、正文、结论、参考文献等等，每一个部分都有详细的指导和范例。我以前看到报告就头大，这本书让我觉得，写一份条理清晰的报告，其实也没有那么难。我儿子现在自己就能参考书里的范例，一步一步地完成他的报告，真的让我省心不少！

评分☆☆☆☆☆

买这本《认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版)》纯粹是朋友推荐的，我当时对科展的概念其实很模糊，只知道是学校里的一种活动。我家里有两个小孩，一个上小学，一个上国中，我总觉得他们应该接触一些课外的东西，拓展一下视野。这本书的设计真的蛮用心的，它不是一本厚厚的教科书，排版很活泼，字体大小也适中，不像有些专业书籍那么压抑。我特别喜欢它关于“实验设计”的部分，里面详细列出了几种常见的实验设计方法，并且举了很多小例子，比如“控制变量法”、“分组比较法”等等，都有详细的图示和说明。我以前总觉得科学实验就是乱做一通，这本书让我明白，一个好的实验是有严谨的设计的。它还教我们怎么记录实验数据，怎么分析数据，怎么得出结论。这些内容对我这个对科学不太懂的家长来说，简直就是及时雨！我儿子现在有时候就会拿着书来问我：“妈妈，这个实验我应该怎么设计？”我都能在他旁边指导几句，感觉自己也跟着一起学习了不少科学知识。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我拿到这本《认识科展的第一本书：科展完全攻略(4版)》的时候，我带着一种“看看就好，也许用处不大”的心态。毕竟，科展听起来就很高大上，感觉是那种需要很多专业知识才能玩转的活动。我儿子平时对科学很有兴趣，但总觉得他的点子都比较天马行空，不知道怎么把它变成一个有条理的科展作品。这本书一翻开，我就被它的“接地气”给吸引住了。它没有一开始就讲复杂的理论，而是从“什么是科展”开始，用非常浅显易懂的语言来解释，还配了很多插画，让我儿子一点都不觉得枯燥。最让我惊喜的是，它里面有专门讲“如何与评审沟通”的章节！这部分我之前完全没想过，觉得评审什么的都是专业人士，我们小孩怎么沟通得了？但这本书就教你怎么样用清楚、简洁的方式表达你的研究过程和成果，甚至还教你如何回答评审可能提出的问题。这真的是太实用了！它让我意识到，一个好的科展作品，除了内容本身，表达能力和沟通技巧也是非常重要的。我儿子看了之后，现在已经开始思考怎么把他的想法讲给别人听了，比以前自信多了。