地球科學的戶外教育～以岩石與礦物戶外教學為例 文/ 許彩梁
前言：雖然我經常用植物作為戶外教育的課程主軸，但是，戶外教育更是體現地球科學教學的最好途徑。話雖如此，大部分的老師聽到「地球科學」的教學，多有一種陌生的畏懼感，我想可能是因為「地球科學」這門學科進入正式教育體制很晚的緣故。正如我高中一年級（73學年度）讀的「地球科學」似乎是國內第一屆實施的時候呢！
台灣最早進行戶外教育的學科，我想非地球科學莫屬了。這是我從很多人身上的學習經歷得來的印象，或說，早期還沒談戶外教育的時候，學習地球科學的老師和學生，就已經在野外進行相關的教與學，這群人很習慣戶外的學習方式。
國小的地球科學教學如果能利用學校附近的資源，以步行、公車等交通方式前往才是最自然的方式，因為，處處都是題材啊！師生一起外出踏青，欣賞美麗的地景，該是一件多麼美好的畫面啊！我最常帶孩子進行在地「岩石與礦物」的戶外教學，因為在地所以交通很方便，因為在地所以更該認識。這個單元如果能在戶外透過操作的方式來學習，加上地景的體驗活動，我想孩子一定對那一次的活動印象深刻。
 |
| 等你磨出20克的時候 答案就出來了 |
由於筆者任職的學校在臺中市太平區的山區，這裡的地質從砂岩、頁岩到礫石層都有，堆積年代從一萬年到一千萬年前左右，地形則有沖積平原、河階臺地、丘陵和山地等，這些多樣貌的地質與地形，以學習台灣的沈積岩的條件來說，是再好不過的地區了。（當然，我認同不同地區各有其優勢，但有賴當地的教學者找到這些亮點）
要學沈積岩，先從砂、頁岩的認識開始，國小教科書上沒有特別談砂、頁岩，但我認為分辨砂頁岩是一件非常重要的事情，何況認識以後可在全世界通用，投資報酬率很高的。
以105年11月22日下午的「岩石與礦物」戶外教學為例，我以公車作為免費的交通工具（臺中市特有十公里內免費公車的小確幸），從學校（東汴國小）搭乘約十來分鐘的車程，來到與平原交界處的一江橋附近，這裡是當時921地震時斷層或破裂帶通過的地區，斷層經過頭汴坑溪，河床抬昇後形成一處瀑布，高低落差的瀑布有著向源侵蝕的力量，還有加寬、加深的河川侵蝕作用，這裡形成一處瀑布和長達100多公尺的峽谷地形。
我帶孩子沿著河堤走到「錦水頁岩層」的溪床上，一個小朋友剛到堤防的時候，問了我一句話：「這裡的地面好像被火燒過，變得黑黑的！」我笑笑說：「等一下你靠近一點的時候，就知道是不是火燒了」。到了他看到的頁岩層地面，幾個小朋友異口同聲說：「這是地面的石頭，它本來就是黑黑的，不是被火燒過的關係！」原來這是含有黑色石墨成分的頁岩啊！
「磨砂岩、磨頁岩」是我引領學生進入地質世界的第一個教學活動，所以，我預先準備幾顆他處的砂岩（因為這裡是頁岩層，砂岩少），並分給各組砂紙和杯子，我要各組把地上黑黑的頁岩和砂岩，用砂紙磨成粉末，裝在杯子裡，超過20公克就算過關（當然我會放一個電子秤在旁邊），並請各組回答：「砂岩和頁岩哪一種粉末粗、哪一種粉末細呢？」這一個活動，我會先直接告訴孩子，這是砂岩、那是頁岩，因為這兩個名詞是他們第一次聽到。
經過十分鐘之後集合，我還沒讓他們發表，小朋友就已經說：「砂岩粗、頁岩細」，我想第一輪認識砂頁岩的活動已經成功了，因為這裡要學習的，就是粉末顆粒的大小（不是顏色）是砂頁岩甚至其他沈積岩的區分依據。在這裡之所以說「第一輪」是因為砂頁岩的教學在下星期換地點的時候，還會再一輪，第二輪除了再操作一次磨磨樂，還要探討顆粒大小和沈積的遠近（搬運）之間的關係。
錦水頁岩層裡面有太多有趣的地質、地形現象，怎可忽視這些看得到的「為什麼」呢？所以，我請各組在附近觀察錦水頁岩層（這個地層名稱他們已經不陌生，因為在公車上有一個任務就是把太平地區的五個地質名稱和年代背起來，走在河堤的時候，邊走、邊問、邊考、邊給獎卡；我的學生在公車上通常都是有任務的），並且要提出三個有趣的發現。
「頁岩顏色比較黑，頁岩都是黑黑的嗎？」（談頁岩裡面的礦物成份）
「我們發現這裡的頁岩都碎碎的，走起來滑滑的！」（談的是頁岩風化、洋蔥狀剝落現象）
「這附近有一些地方高、一些地方低」（談的是河水、雨水的沖刷與侵蝕）
「我們發現頁岩有一層一層的」（談的是沈積岩的特性）
「我們發現頁岩裡面有一些圓棒狀的東西，那是什麼啊！」（化石、生痕化石）
「我們發現……」（延伸出許多地球科學的知識概念）
 |
| 很少有老師看到這幅畫面 不會緊張的 |
在這裡，我們透過提問、回答，把六、七個地質「名詞」提出來解釋、說明，這些名詞在學習的最後會進行總整理，但是，這個小活動主要學習的是「觀察」與「提問」。順帶一提的是，孩子的注意力通常不會超過15分鐘，除了設計動手做之外，還可以「變換地點」，因為孩子旁邊有背包、砂紙和杯子等物品，很容易分心，或者一邊聽講述一邊磨石頭。所以在進行小組環境觀察之後，我隨即換了一個地點小聲的吹了一聲「集合」的哨音。集合前，我告訴孩子不必帶東西，只要人過來就可以，其實，這一個集合點，只離上一次的地方約莫10公尺，重點是，我要讓孩子心無旁騖地進行討論和分享。
在這裡我實施幾個主要的教學活動，接下來我要複習一個先前提過的「從凝視到透視」的教學方式。在前面的活動討論結束之後，我把孩子往前帶100公尺，靠近溪流旁邊的時候，此時水流聲逐漸變大，加上瀑布、峽谷地形映入眼簾，孩子們驚訝這裡的景致怎麼如此特別，但我們的孩子並不會亂暴衝，因為他們經常在野地學習，知道野地的風險在哪裡，所以，即使我帶他們從峽谷的邊緣（碎頁岩坡）欣賞峽谷地形，我也不會特別擔心。
 |
| 這畫面很詩情畫意 從凝視到透視 |
欣賞幾分鐘後，我請孩子拿出素描簿，告訴他們活動範圍（範圍要明確，孩子才有依循），把看到的景象用15分鐘的時間速寫下來，大約3分鐘以後孩子們多開始進行速寫的活動了，我也趁這個時間走動、拍照、記錄。集合後，就是分享大家的畫，我從大家話裡共同的內容中，引導認識：岩層、峽谷、瀑布、侵蝕、頁岩等概念。例如：我發現一位同學畫峽谷側面的地層是斜的，我問：「我們剛剛不是說，小的顆粒被水帶到遠處沈積下來，形成的地層應該是水平的才是，為什麼度面的地層是傾斜的呢？」孩子們透過發表，慢慢的聚焦問題，並能說出「地層傾斜和地殼的變動有關」、「傾斜和地震有關」、「傾斜是因為地殼擠壓」等等，也就是說，一張圖裡面，我們認識好多的地質「名詞」。
還有一位同學剛剛坐在一塊凸起來的岩石上畫畫，他提問說：「為什麼這一塊石頭會凸出來？」我簡單告訴他們：「你們不是說頁岩比較容易被風化、侵蝕嗎？那麼觀察一下這塊石頭是什麼？石頭的旁邊又是什麼呢？」他們舉手七嘴八舌的回答自想法。五分鐘之後，我告訴孩子們：「帶你們去看這峽谷是怎麼形成的！」
我們穿越高高的甜根子草堆，小雨加上禾本草矽質邊緣割傷皮膚的體驗，加深了這趟旅程的記憶。幾分鐘後我們走到了峽谷的下游，大夥站在峽谷的邊緣，這裡離剛剛的瀑布大約150公尺左右，也是錦水頁岩層明顯矗立在溪床的尾端處，再往下游就看不到裸露的頁岩層了。我告訴孩子們：「921的時候，這裡正是斷層經過的地方，頭汴坑溪在這裡被抬昇大約5-6公尺，形成一個高低落差的瀑布，但是，你們知道河水有侵蝕的力量，加上頁岩又是那麼容易被風化與侵蝕，所以，將近二十年來，瀑布下方的頁岩不斷崩落，瀑布的位置不斷往上移動，旁邊的溪谷不斷的加寬加深。剛剛在上游處看到的瀑布，當時其實是在這裡呢！」。我拿起一位同學的素描簿，一邊說明，一邊用圖示的方式來表達，希望孩子們能清楚「向源侵蝕」的概念。
 |
| 我經常告訴孩子們：每一個人一輩子都要被芒草割一次 |
這一次的活動最後，我請各組利用15分鐘，把今天講解的十五個地質名詞（大約是這個數字！）以學習地圖的方式整理出來。每一次戶外教學活動，都要有學習總整理的時間規劃，無論是「結束圈」、「心得發表」、「概念整理」或「問答方式」都好，不同的時候採用不同的方式，「都好」！
岩石與礦物的系列探討還未結束，第二個星期，也就是105年11月29日下午，我另外安排了一趟搭乘/轉乘四次公車的岩石與礦物戶外教學，因為有〈臺中公車APP〉，當然我先對時刻表研究推演一番，安排三個教學地點，同時，在我利用轉乘公車的短暫時間進行課程統整、問答的時候，我會派一位同學盯著前方的公車是否來到，所以，交通銜接上沒有特別的問題。我想，臺中市的老師如果能好好利用免費公車進行戶外教育，或許這群孩子長大後會有共同「話當年」的話題。
 |
| 崩塌地是非之地 拿了石頭快步離開 |
這一天的第一站是探討福利社（公車站牌名稱）旁的大芒果樹與漢人開發的歷史，我引導孩子思考：階地堆積層（河階）的年代雖然不久，但是離水源近、地勢又平坦，是人們生根落腳會選擇的地方，也因為如此，這裡有一棵漢人當初開墾頭汴坑地區時種下的芒果樹。我提供了芒果每年樹圍生長2公分的「參數」，孩子透過測量與計算，得知這棵樹的樹齡是270年，同時，用粉筆把清朝的皇帝年代寫在地板上，要孩子推算一下，這棵樹是哪一個清朝皇帝的時候，有人種下去的。各組很快的比對資訊，發現是1746年乾隆皇帝的時代種下的，於是芒果樹命名活動開始，有人說它是「芒乾樹」或「乾隆王芒果」。同時，我引導孩子思考「太平山區的正式開發在1888年以後的事情」，1746年的時候有無可能有漢人來這裡開墾？年代的誤差可能來自哪裡？我想，參數、測量或樹身的生長情形等，都可能是誤差的來源，但，這個活動是要從地形來談人類開墾的關係，您或許會說「芒果樹和岩石礦物的教學無關」，但我認為所有學科領域的學習，如果沒有刻意被分割，其實都是彼此有相關聯的。
 |
| 野地附近的廟宇 是很好的遮陽避雨的教學場所 |
第三站的時候（已經搭乘了三班公車），我帶孩子到一處崩塌的山壁（露頭），我請孩子經過崩塌地的時候，左手撿取一顆砂岩、右手撿取一顆頁岩，並且用眼睛把山壁的樣子「拍」下來。然後，快速通過將近100公尺的崩塌地，到了空空堂（濟公師父廟）的廟埕，這裡有廁所，又可以遮小雨，真是太好了。我拿出粉筆在地上畫兩個圈，一個圈圈寫「砂」，一個寫「頁」，請每個同學把手上的兩塊石頭放進去，看看同學們對砂頁岩的辨識是否正確，最後發現，只有一個砂岩被放在頁岩的圈圈裡面，因為那一塊砂岩「看起來」黑黑的。
接下來，就是我上面提到的「第二輪」的教學，因為砂頁岩的分辨太重要了，所以，我又把砂紙、杯子拿出來，請各組再磨出20公克以上的粉末，這一次，他們磨的粉末更細緻了，比較不會跑出很粗的顆粒，當然也有孩子「發明」新式磨法～把砂紙平放在地上，以石頭磨砂紙，他們說，這樣子磨起來很輕鬆也很快。
磨完後，我請一個孩子拿掃把將地板掃一掃，以免廟方說我們很沒水準。孩子們再一次確認頁岩細、砂岩粗的特徵，之後，我請孩子分享「拍」到的照片，有一位同學說，他看到山壁上面是砂岩，下面是頁岩。其實，最上面的砂岩層很清楚，中間以下的砂頁岩互層，他都認為是頁岩，但我說：「沒關係，等一下走回去的時候，再拍一下，看看有沒有不一樣！」
離開廟埕以前，我和大家討論搬運、堆積與顆粒大小的關係，我用粉筆在地上把從學校（東側）到一江橋（西側），也就是山區的剖面與地層畫下來，說明兩件事情：一、正常而言，老的地層在最底下，所以一江橋的錦水頁岩層比這裡卓蘭層、學校旁的頭嵙山層年代久遠；二、顆粒細的會被沖到離海岸比較遠的地方，所以越往西邊的沈積顆粒越細，最細的頁岩沈積成錦水頁岩層，這裡不遠不近，一下子砂岩、一下子頁岩形成砂頁岩互層，學校附近則是以前的海岸線，沈積的是最重的礫石。
 |
| 孩子們或坐或站 參與這幅示意圖 構成了教學的風景 |
戶外教育的老師身上可帶幾根粉筆，利用現場的地面進行說明，擔任具象與抽象概念之間的橋樑，對學習有很大的幫助。整體岩石與礦物的教學還沒結束，因為「岩石與礦物」的概念中，還有變質岩、火成岩，還有硬度、礦物等。或許，有人會質疑這些概念難道也要帶到戶外進行教學嗎？喔！當然不是，適合室內的課程就在室內上，學校附近有的資源就在戶外上，此外，戶外教育有它特別教學方式。而且，重要的是，室內也好、戶外也好，都要回到教育的核心與教學的本質。
 |
| 土地公看了也會微笑的說「You know me !」 |
地質教學小工具～粉筆
1.學校有很多「粉筆」上課老師已經很少使用了，它在戶外活動很好用。
2.戶外活動時大地就是黑板，孩子們從仰望黑板到俯視黑板，這種改變會有特別的感覺。
3.有人會說：「你怎麼在地上亂塗粉筆」。我想說的是：「這地面上的圖像和知識概念很寶貴，請你趁它還沒消失以前，趕快來閱讀。晚一步就看不到了！」
4.當然，如果是人來人往的地方，
