科學教育的未來新趨勢: 探索天文A to Z:Aurora 極光(上)

近年全球暖化與冰川融化成為世界關注的焦點,極地不再只是科學家到遙遠的世界盡頭進行科研考察,而是讓我們能夠理解地球自然系統、氣候變化與環境地貌。
筆者曾三度踏足北極地區:一次在夏季進行地理考察,走訪北歐三國與冰島,觀察冰川、火山與自然保育;兩次則在2023年及今年冬季追尋北極光,親身感受極地如何把「天文現象」轉化為第一身的科學考察經歷及體驗式學習情境。對科學教育而言,這種真實情境的經驗,正是培養觀察力、好奇心、科學提問與系統思維的最佳起點。
冬季的瑞典、挪威與芬蘭,日照時間非常短,早上近十時才日出,下午二時便日落。這種「提早入夜」的環境,讓星空攝影與北極光記錄有了更長的拍攝時間,也讓學生能理解:天文觀測從來不是只靠儀器,更受地理緯度、季節與地球自轉軸傾斜所影響。
筆者在芬蘭凱米乘坐破冰船、穿越結冰的波斯尼亞灣,甚至穿上防寒浮力衣體驗冰海浮泳,這些探險活動能夠探究冰層厚度、海冰形成、寒冷地與人類活動的關係,都是開展跨學科探究學習的絕佳切入點。
而極光,正是把太陽、地球與大氣層連結起來的最佳例子。當太陽風暴把大量帶電粒子噴向太空,地球磁層便像一個保護罩,把粒子導引至南北兩極。這些粒子進入高層大氣後,與原子和分子碰撞,釋放出美麗光芒,形成極光。
這個過程不只是科學知識,更是教學策略:教師可透過極光模擬器,讓學生從極光的顏色、形成過程的科學概念中,理解背後的物理知識和地球科學原理。
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