電磁學課程記錄 from cheng.pong on Vimeo.
置頂
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。
2010年3月31日
科學探究引進課程-右手開掌定則
1.提供:電源供應器,燈泡,導線,強力磁鐵。(鐵架擺旁邊,不提示)
2.要求:自己去試試看,載流導線附近,如果放了磁鐵會怎樣...
3.開始探索~~~
4.若干時間後,有人若有新發現,就讓他把發現講出來給大家聽,然後讓大家繼續做...如果在實驗裝置上有突破(例如中途有人跟老師要鐵架之類的)
5.把更多發現彙集起來...若沒有進展,就可以讓他們了解,要發現一個科學事實有多麼的困難。
6.若沒有進展,可以請學生討論要怎樣做可能效果會比較好?(提高電壓,加強磁力等等)
7.若開始有些進展,看到了受力的關係,就可以開始讓實驗變得比較有條理(引進操作變因、應變變因等觀念)
8.先測試我們所認定的操作變因,是否真的會對結果造成影響。若會,才真的列入變因中
9.設計實驗的紀錄:依據引進的操作變因、應變變因來設計你要記錄哪些東西...
10.實驗做完後,記錄做好後,開始分析歸納實驗的結果...最後提出一段說明文字,或者一個說法來描述整個實驗結果-->導出右手開掌定則..
實際課程影片節錄:
以右手開掌定則進行科學探究課程 from cheng.pong on Vimeo.
最後這裡是第一組學生做出來的實驗記錄,(上面影片是第二組的上課記錄)做的相當好!拿他們自己做的實驗結果,歸納右手開掌定則出來,這個定則就變得珍貴許多了(我不敢講他們這樣會記得比較熟或者考的比較好,因為那不一定,也不是這堂課的重點)但是這個定則再也不是人家整理好好的拿給他們背,而是他們花了一點時間慢慢摸出來的。他們的觀察力應該會好一點,實驗操作的堅持力應該會好一點,對科學的理解也會好一點。這是我這堂課的目標。
寄件者 小p老師的理化遊戲房 |
這是我第一次這樣嘗試。在這之前,我大概會用實驗的方式,讓他們去印證理論。而不是自行由實驗去推導出理論。會這樣做的原因是因為我覺得學生不夠強。但是這次我決定勇敢的嘗試,挑戰學生的能力。結果發現她們做的還不錯。
老師只要在旁邊看,適時的提出質疑或者提供提示...流程就會還蠻順的。(不過其實也是要看學生狀況啦,這是一個互動)
這樣流程的課程,執行了三次,有一組狀況不佳。探索的時間很久,進展卻不太大,我的介入就會多一些。在課程進行中,就會發現其實學生對摩擦力,磁鐵等等的掌握程度其實還不算很好。當然,這些觀念要掌握的很好,真的不太容易。不過相信以後他們會把這些觀念搞清楚的。
2010年3月27日
科學研究課程0, 以科學研究為主軸的課程
但是這一點就是一個困難的點。其中一個原因出在,老師總是扮演了「權威」的角色。權威會提供答案,並且不容質疑。學生的角色,就是接受答案,並且相信。在這個互動關係中,學生沒有思考、探究的必要。或者就算思考,也只是很短暫、淺層的思考。這些知識得來太易,不用太多探究,只要有系統的理解就可以。有時候甚至會認為這些知識真沒價值。
「當線圈附近有磁場改變的時候,就會產生感應電流」很簡單吧,誰不會?我當學生的時候,就時不時會有個疑問:這些東西偉大在哪裡?這麼顯而易見的事實,為什麼要這麼大張旗鼓的講解?
但是這是後見之明,如果給我一捆電線、一堆磁鐵、一堆儀器、一堆相關的不相關的通通放在身邊然後說:弄些電出來吧,難度就完全不同了。何況這還已經給了目標,一般人還不見得能夠想像的到自己可以設計一個產生電的機器呢。
在教書的過程中,我才越來越體會到那先科學家前輩的偉大。我幾乎無法想像這些人怎麼可能建立起那些定理的,太強了!
ok..回到學生身上。假設我們有一個研究的主題(不需要管別人有沒有做過,有沒有答案),讓學生開始探究。就假設是繩波的波速好了。從這個點出發,來研究哪些因素會影響繩波的波速。這時候我們知道,學生得有些「知識」才行,例如說,他總得有距離、長度的觀念,還要有時間的觀念。這時候就可以把相關的資料,讓學生去閱讀。這時候,學習知識會有一個動機,而不是為了學而學;為了背而背。
這時候,知識的傳遞,就被包含在科學研究主軸的課程中了。
接著就是來思考變因:甩的大力一點啦(振幅),甩的快速一點啦(頻率)都可以試試看。振幅、頻率這些觀念或許可以讓學生自己定義,當然也可以引進現行大家認同的定義都可以。
然後就是去想實驗要怎麼做。拿根繩子,兩個人拿著兩端,量一下距離。其中一個人甩動,然後有個人測量一下時間。然後下次甩用力一點,看看有沒有變化,就好啦。...
聽起來很簡單,做起來可不見得那麼容易。這裡面有許多的測量誤差會出現,讓實驗結果可能出現一些變數。當然老師先不用去想這個,當學生做了一輪之後(或許只做了兩次,一次輕點、一次用力一點)結果一次碼錶的數字是0.35s, 另一次是0.37秒。然後就跑來說出他的結論:用力一點真的比較快唷。這時候,老師就可以將這個結果和大家講,看大家覺不覺得這樣的結果是大家可以認同的,如果不認同,有什麼樣的理由...
或許就會有人提出來說:才差0.02秒,搞不好是你按得不準,或是搞不好你再做一次又不一樣...
這些質疑,都可以把實驗往更精準的方向推進,也就是科學慢慢開始發展成更精緻的樣子了。
若大家胃口越來越大,開始想要引進定量的觀念,想要知道某個會影響繩波波速的因素到底和波速有什麼樣的數學關係時,科學就又往前邁進了一大步。若最後還要包含了把數據的結果整理好,畫成圖,加以詮釋還要發表出來,整個合起來,就包含了非常全方位的科學練習。
「萬一做錯了怎麼辦」?
老師您千萬要忍住,不要冒出一句說:你們做錯了,理論上不是這樣子的。如果做出來通通非得符合理論不可的話,那乾脆不要做算了。如果這是一個三百年前的課堂,我們正在研究一個大家都還沒發現的科學原理的話,是不可能有「不合理論」這句話的。每個實驗結果,就都是一個暫時的結論(所有的理論都是暫時的結論不是嗎?)老師或許可以提出學生沒注意到的漏洞,去質疑他們的理論,但是不應該引進權威去否定掉整個實驗。
在整個探究的課程中,或許每個學生會擔負起不同的角色。有人有思考力,有人有執行力,有人能找到適當的材料,有人可以想到實驗的漏洞,有人擅長文字寫作,能清楚呈現實驗過程,有人電腦很好,可以輕易將結果付梓,有人口若懸河可以站在台上發表。這些不同的能力,就可以在課程中發揮出來。
ok..以上是理想狀況,這樣的教法,知識的結構會傳遞的很零散(如果你認為知識的重要性很高,你就會受不了)這樣的教法,學生考試很可能會掛光(因為知識零散,然後國中課本裡面的知識根本教不完)這樣的教法甚至在科展比賽裡面可能很難得獎(因為這題目兩百年前就被做完了)這樣的教法,學生也可能會受不了要爆炸(因為實在太不習慣自己找答案了,在黑暗中摸索很刺激,可是也很不舒服)
但是這樣的教法,能讓學生面對自己的問題時(未必是科學問題),會有解決的動機和能力,而不是坐在那邊等別人來給答案或是解決問題。
這是我想要教給學生的真正的東西
2010年3月26日
科學研究課程1, 課程的面向
整個流程裡面,大概可以分成幾項:
1.找題目:觀察、思考、創意、發現問題、解決問題的意願與勇氣...
2.相關文獻的探討:閱讀、理解、整理資料..
3.訂立研究目的:系統分析,將主題加以分析,並想出不同值得做的方向...
4.設計研究方法:變因分析、規劃實驗的流程、方式。規劃器材藥品等等...
5.執行實驗,取得數據:實驗能力
6.分析數據,討論實驗結果(2, 3, 4, 5, 6常常會反覆交替的進行,數據怪怪的,重複5,發現方法有瑕疵,重複4, 發現更多可以研究的東西, 重複3, 2,),數據分析的能力,觀察數據的能力,理解數據趨勢的能力,理解數字如何詮釋事實的能力。
7.報告的撰寫:把訊息寫清楚的能力。
8.發表:說話,呈現的能力。
每一個步驟,都是很值得學習,很有用處的能力。我覺得帶學生做科學課程,可以全部都run過,當然是最好。若沒有辦法都執行的很完備,略過某些部分,把重點放在某些其他部分也是不錯的。其中,和知識的學習比較相關的部份,只有2而已。也就是說,若一般的自然科課程,幾乎放了所有的心力在知識的傳遞上的話,那就是把2這個部分執行的很徹底,其他就通通沒有了。
2010年3月21日
好站介紹Earth knowledge
天平問題
一個畢業的學生,傳訊息來問我個問題,是關於天平構造的問題:
下午5:25:18 student: 老師
下午5:25:34 student: 我昨天想到一個物理的問題
下午5:26:06 student: 為什麼天平可以拿來秤物體的重量?
下午5:27:11 student: 天平不是利用力矩相同來測砝碼和待測物的重量關係嗎?
下午5:27:33 student: 可是這樣應該只能測出一重一輕的狀況吧
下午5:28:01 student: 因為如果力矩相同了
下午5:28:21 student: 不管轉幾度 都還是會相等吧
下午5:29:05 student: 因為力臂都同時COS了啊
下午5:29:34 student: 這樣那根針不就沒有準確度可言了
下午5:31:01 小p老師 : 所以如果平衡的話,不就代表一樣重?
下午5:31:23 student: 我的意思是
下午5:31:30 student: 就以等臂天平來說
下午5:31:42 student: 水平下會平衡的兩物體
下午5:31:59 student: 即使我把那根桿子傾斜
下午5:32:05 student: 還是會平衡吧
下午5:32:20 student: 應該不會轉回水平狀態
下午5:33:04 student: 那不就形成 明明平衡了 指針卻顯示偏向 的情況
下午5:34:45 student: 應該沒錯吧? 我想了一個晚上= = 好像找不出盲點
提示與嘗試
下午5:54:01 小p老師 : 提示:你的理論是對的...然後依照你的理論,如果要做一個天平,構造要怎麼樣設計,才有效果?
下午6:03:11 student: 我想想
下午6:04:03 student: 彈簧!!
下午6:04:18 student: 向方向盤一樣
下午6:04:21 小p老師 : 多想幾個方案吧...
下午6:04:22 小p老師 : XD
下午6:04:37 student: 讓她本來就會傾向於水平
下午6:05:30 student: 可是 中藥材店用的 只是一根棍子啊
下午6:05:45 student: 天平的最初型也是
下午6:14:07 student: 我想不出其他方法了
下午6:19:34 student: 先離開去讀書了
已變更狀態為 離線 (下午6:19:55)
下午11:00:09 student: 老師我讀完書了
下午11:00:15 小p老師 : ha
下午11:00:23 student: 能夠給更多提示嗎
下午11:00:48 小p老師 : hmm... 你拿一張紙吧
下午11:00:56 student: 恩
下午11:01:09 student: 拿了
下午11:01:14 小p老師 : hm...我想一下
下午11:01:54 小p老師 : 畫一個天平的最簡單圖型出來
下午11:02:04 student: 恩
下午11:02:20 小p老師 : 你畫的一定是,一根橫桿,中間是支點
下午11:02:26 小p老師 : 然後兩邊有秤盤
下午11:02:27 小p老師 : 對吧
下午11:02:39 student: 恩
下午11:02:46 小p老師 : 然後就變成你說的那個狀況
下午11:02:46 student: 沒錯
下午11:03:05 小p老師 : 我的意思是,天平的構造並不是這樣的
下午11:03:09 小p老師 : 但是很接近
下午11:03:13 小p老師 : 所以你試試看
下午11:03:20 小p老師 : 把構造稍微做調整
下午11:04:11 student: 恩 我試試
下午11:04:28 小p老師 : 調整之後,就可以當天平了
下午11:04:46 小p老師 : 照我們原來的畫法,的確不能當天平
下午11:05:27 student: 兩個支點嗎?
下午11:05:36 小p老師 : 兩個支點會怎樣?
下午11:05:57 student: 這樣如果傾斜就會轉回來吧
下午11:06:12 小p老師 : 啊?你有辦法把設計圖給我看嘛?
下午11:06:28 小p老師 : 我本來想說你有沒有可能用電腦畫
下午11:06:39 小p老師 : 然後用 skype 分享桌面來看
下午11:06:43 小p老師 : XD
下午11:06:55 student: 有點技術上的困難ㄝ= = 我沒SKYPE
下午11:07:00 小p老師 : 嗯
下午11:07:05 小p老師 : it's ok...
下午11:07:13 小p老師 : 有空灌一下也好
下午11:07:24 student: 恩
下午11:07:34 小p老師 : http://skype.pchome.com.tw/
下午11:16:29 student: 中間那條繩子
下午11:16:44 小p老師 : oh 我知道了
下午11:16:50 小p老師 : 我想一下這樣行不行
下午11:17:18 小p老師 : 可以ㄟ
下午11:17:40 student: 可是天平長這樣嗎?
下午11:17:57 小p老師 : 不確定,你可以去實際看看結構
下午11:18:05 student: 我從沒看過這種
下午11:18:21 student: 至少藥材店的絕對不是
下午11:18:30 小p老師 : 反正照你原先的設計
下午11:18:44 小p老師 : 就是一根橫桿,支點在正中間那個
下午11:18:46 小p老師 : 一定不行
下午11:19:01 student: 我也覺得
下午11:19:10 小p老師 : 所以這是一個錯誤的畫法
下午11:19:19 小p老師 : 實際上並不是那樣的
下午11:19:31 小p老師 : 也許不是你畫的那樣但是無所謂
下午11:19:46 小p老師 : 你畫的那個,其實也不是兩個支點
下午11:20:30 student: 的確
不同的解決方案的可能性
下午11:20:53 小p老師 : 然後也不是所有的天平,都是要靠橫桿平行地面來判定質量相同
下午11:21:31 student: 有這等事!?
下午11:21:49 student: 課本上從來沒出現這種款式啊
下午11:23:16 小p老師 : 課本...
下午11:23:35 小p老師 : 也不可能講出全部的東西啊
下午11:24:02 小p老師 : 即使是上皿天平
下午11:24:18 小p老師 : 你也沒有完全了解不是嘛?
下午11:25:28 student: 可是 不是水平就是傾斜吧 這種平衡形式感覺更詭異
下午11:26:13 小p老師 : 有機會可以去中藥行問問,他們是不是看水平
下午11:26:52 小p老師 : 一根橫桿,支點在正中間那個,可不可能用其他方式判定質量相等?
下午11:27:11 student: 只要不轉就可以吧? 我猜的
下午11:27:21 小p老師 : 是啊
下午11:27:41 小p老師 : 所以未必要橫桿平行地面
下午11:28:21 小p老師 : 你還可以把橫桿向上拉,讓系統向上加速
下午11:28:23 student: 那我們學的天平 上面的指針和刻度 就沒太大意義了?
下午11:28:28 小p老師 : 有啊
下午11:28:36 小p老師 : 構造不同
下午11:28:46 小p老師 : 我們實驗室用的天平
下午11:28:50 小p老師 : 比較像是你畫的
下午11:29:05 小p老師 : 質量相同時
下午11:29:09 小p老師 : 橫桿的確平行地面
下午11:29:25 小p老師 : 關鍵你可以看你的圖,我說那兩個點並不是支點
下午11:29:31 小p老師 : 那支點在哪?
下午11:30:15 student: 我想想...
下午11:30:40 student: Y字型的交會點
下午11:30:45 小p老師 : ya
下午11:31:27 小p老師 : 這樣的構造,就可以讓,當兩邊質量相同時,橫桿平行地面
下午11:32:04 小p老師 : 關鍵是... 怎樣?:p <---一直忍住不講,學生很棒,一直思考,沒有來要答案!
下午11:32:34 student: ?
下午11:32:50 小p老師 : 我說這個構造,和原先你所知道的構造
下午11:32:54 小p老師 : 最大的差別是啥?
下午11:33:15 student: 和支點的距離會改變
下午11:33:37 小p老師 : 啥東西和支點的距離?
下午11:33:55 student: 兩待測物和支點
下午11:34:09 小p老師 : 會嘛?
下午11:34:12 student: 的有效力臂
下午11:34:35 小p老師 : 嗯
下午11:34:38 小p老師 : ya
下午11:34:41 小p老師 : 當傾斜時
下午11:34:48 小p老師 : 力臂就...
下午11:34:55 小p老師 : cool
下午11:35:15 小p老師 : 這樣你可以算一下了
下午11:35:56 student: 會變成抬起來的一邊較長 <----抓到一個關鍵了,可是還沒察覺到,為什麼這個構造的什麼特性造成這樣的結果。
下午11:36:06 小p老師 : 你說對了ㄟ
下午11:36:31 小p老師 : 抬起來的那端變長的話,力矩就會
下午11:36:52 student: 變大
下午11:36:57 小p老師 : 比另一邊大
下午11:37:00 student: 所以會押回來
下午11:37:06 小p老師 : yes! bingo!
下午11:37:08 student: 但是 我如果沒記錯
下午11:37:20 student: 當初實驗室的天平
下午11:37:22 student: http://www.jwfu.com/upload1/200903/2009331031191904.jpg
下午11:37:25 student: 這一款的
下午11:37:37 student: 不是可以分離嗎
下午11:37:44 小p老師 : yes
下午11:37:54 student: 底座和橫桿
下午11:38:02 小p老師 : yes
下午11:38:04 student: 我記得他只有一個溝槽啊
下午11:38:09 小p老師 : XD
下午11:38:15 小p老師 : 所以你還沒抓到重點
下午11:38:18 student: 而且是成V自行的
下午11:38:36 小p老師 : 重點是支點的位置
下午11:39:28 student: 我知道了
下午11:39:41 student: 支點只要比橫桿高就OK <---找到答案囉~
下午11:39:45 小p老師 : WA
下午11:39:49 小p老師 : 一槍斃命
下午11:39:50 小p老師 : 讚
下午11:40:24 小p老師 : 你可以算喔
下午11:40:24 student: 了解
下午11:40:44 小p老師 : 如果橫桿長度20cm, 重量10g, 質量平均分布
下午11:41:06 小p老師 : 左右各掛10g砝碼,並且支點在橫桿中間,上方5cm
下午11:41:14 小p老師 : 這時候會平衡
下午11:41:30 小p老師 : 如果把右邊質量增加到15g,你看一下,橫桿會傾斜幾度
下午11:41:35 小p老師 : 就變成可以算了
下午11:41:44 小p老師 : 不過我數字沒設計過
下午11:41:57 小p老師 : 你可以劃一劃力圖,然後用三角函數算
下午11:42:10 student: 我想不怎麼好看= =
後面是延伸討論
下午11:42:17 小p老師 : XD
下午11:43:07 student: 只是很奇怪的是
下午11:43:13 student: 天平如果是這樣設計
下午11:43:30 student: 怎麼會連美國最高法院的雕像的做錯= =
下午11:43:47 小p老師 : 有圖嘛?
下午11:44:00 student: 我找一下
下午11:45:47 student: 圖都好小= =
下午11:45:51 小p老師 : XD
下午11:47:40 student: 我網路上搜不到
下午11:47:49 小p老師 : ok
下午11:47:51 student: 不過雕像倒是挺多的
下午11:47:57 小p老師 : 不過也無所謂啦
下午11:48:19 student: 記得公民課本上有 國中的
下午11:48:31 小p老師 : 嗯
下午11:48:46 小p老師 : 所以你要知道,你學的那些物理化學
下午11:48:54 小p老師 : 有很多是簡化過的訊息
下午11:49:17 小p老師 : 如果你沒察覺,就會一直覺得沒問題
下午11:49:23 小p老師 : 但是其實問題還不少
下午11:49:42 student: 同意
下午11:50:19 小p老師 : 連天平這麼基本的東西
下午11:50:50 student: 我找到類似的了
下午11:50:50 student: http://122.img.pp.sohu.com/images/blog/2008/3/11/17/3/1193b4c91a7.jpg
下午11:51:25 小p老師 : 嗯
下午11:51:31 小p老師 : 對了
下午11:51:37 小p老師 : 你有空真的去中藥行問一下
下午11:51:49 小p老師 : 他們量藥,需不需要橫桿平行地面
下午11:52:17 student: 好吧
下午11:52:24 小p老師 : 因為喔
下午11:52:38 小p老師 : 那條手拉的線,黏在橫桿上
下午11:52:42 小p老師 : 可是橫桿也不粗
下午11:52:57 小p老師 : 所以支點並沒有離中間很遠
下午11:53:47 student: 恩
下午11:55:07 student: 這句話是指?
下午11:55:15 小p老師 : 喔
下午11:55:28 小p老師 : 你剛剛不是說,支點要高一點?
下午11:55:35 student: 嗯嗯
下午11:55:37 student: 對啊
下午11:55:44 小p老師 : 但是中國桿秤,那個支點我覺得一點都不高
下午11:55:51 小p老師 : 橫桿那麼細
下午11:56:11 student: 感覺都是一條繩子而已吧
下午11:56:47 student: 我猜可能不用水平
下午11:57:15 student: 因為他們在量的時候好像都沒作等待水平的動作
下午11:57:17 小p老師 : ya
下午11:57:20 小p老師 : 我也覺得沒有
下午11:58:13 student: 手移動秤砣時就會看到他們好像順便把桿子弄水平
下午11:59:16 student: 大概只要看有沒有轉就知道了吧
下午11:59:22 小p老師 : 嗯
下午11:59:23 student: 畢竟看轉動比較快
下午11:59:26 小p老師 : 我猜憑手感還多一點
下午11:59:35 student: 我想也是= =
2010年3月17日
2010年3月16日
好站推薦:PhET
http://phet.colorado.edu/index.php
這個網站是科羅拉多大學設置的,內容相當的讚啊。
裡面有大量用java製作的互動式教材,包含物理化學地科生物都有,更棒的是,已經有人把網站翻譯成中文了
挑一個歐姆定律的教具
點下去,就可以看到教具內容,可以很容易的改變電壓、電阻,觀察電流的變化。其他還有相當相當多寫的很好的教具,請大家多多利用喔。
2010年3月9日
google earth看非洲野生動物
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寄件者 google earth |
接著找到有擺設Live webcam的位置,我只有在非洲南部找到一個。
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寄件者 google earth |
當然是給他點下去,就會跳出一個畫面:
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寄件者 google earth |
點下那隻漂亮的大象,或是點那個網址連結都可以。點下去就可以連結到NGC的wild cam網址。只要你有安裝realplayer的外掛,就可以按下play鍵播放了。
播放出來的效果如下圖:剛好有兩隻大烏龜在水邊,超酷!
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寄件者 google earth |
我今天還有看到斑馬,和一些像是鷺鷥的鳥。非常有趣。
你也可以直接連結這個網址:http://video.nationalgeographic.com/video/wildcamafrica/index.html