置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
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。

2011年12月9日

電學教室的使用與PhET,電子白板的應用

當教室後方,擺了這麼多與電有關的教具,就可以搭配上課來使用。講解、示範實驗、闡述原理、學生實作深化原理與動機。

被萊頓瓶電一下,是一定要的人生體驗!

2011年12月7日

IPEVO P2V vs Ziggi

P2V是愛比公司出的一款輕巧又好用的webcam,之前推出時,試用了一下,就決定要買一支作為教學輔助的工具。主要是因為它的畫質不錯,近拍也強,而且底座的設計可以允許多角度的調整,甚至鏡頭可以拆卸更方便許多不同用途的操作。
P2V的照片(圖片來源IPEVO官網)

電學主題學習區

資優班理化教室的擺設,是動態調整的。
九年級正上到本學期最後一張的電學課程,於是教室後面的佈置就調整成電學的海報和實驗器材囉。

上方是海報展是,中間大張的是電學簡史,左邊兩張及右邊三張比較小的,則是相關科學家的簡要傳記。


2011年12月1日

Phun應用在九年級理化的簡單機械教學

Phun是什麼呢?關於phun請看這裡,還有這裡。關於Algodoo,請看這裡

官方網站在這裡

其實用法很簡單,就是先把一些簡單機械教完後,就讓學生上機去操作phun,先用大概一節課的時間操作phun,講解簡單的操作方式。然後示範一兩個機械,讓學生仿作。

第二節課,就規定兩三個任務要他們做出機械。我給的任務,一個是「雨刷」一個是「噴泉」。雖然是很簡單的東西,但是要憑空自己拼出來,對他們來說還真的有點難度。

2011年11月23日

光的區分性教學



區分性教學是一個重要但難以達成的目標,要針對每個學生的殊異性幫學生量身打造課程或許不容易,但老師可以規劃一個高自由度的學習模式和環境,讓學生發展自己的學習模式。

2011年10月15日

波的課程to do list


to do list的課程(講義在這裡),是在設計區分性課程時,發想思考出來的課程形式。簡單的說就是以一週或兩週的時間,設定幾個課程目標,讓學生分組進行去完成。學生可以選擇他自己想要的順序,也可以自行安排要用多少時間來完成。這是可以讓學生在同時間在課堂內進行區分性課程的一個方式。

2011年10月14日

再談密度課程與密度的實作評量

今年我算是把密度課程弄的很完整。從一開始去發想「如果我們想去比較物質的緻密程度該怎麼辦」作為開始,經過實驗操作,數據分析等等的過程,最後以密度的實作評量作結。中間大概分成三大主題




點下去就可以連到大圖喔

第一大主題是上述的發想,然後把想法轉成可測量的數值,就出現了公式、單位。然後就進行一些基本運算訓練,最後以阿基米德皇冠的題目作結。最後這個題目,也是對最後合金的未知物埋下一個伏筆。

2011年9月21日

物質的性質、純化與變化

今年南一版的2-1講這三件事情。以往在切入這些主題的時候,在講物理性質化學性質;純物質混合物;物理變化、化學變化的時候,最容易從定義下手去教。講解定義後,讓學生依照這個定義去進行分類。這雖然邏輯清楚又好教,但卻是最無聊的上法。
我相信無聊的原因是,這中間完全沒有「科學動機」在裡面。只有「教學動機」在裡面。

科學的動機是好奇,是想把物質世界弄的更清楚。所以我們就從這裡出發。

在講物理性質與化學性質的時候,我隨手拿出一個金屬塊,問學生看到了什麼。再單純用觀看、觸摸的情況下,學生說出了像是顏色、大小、形狀、紋路、軟硬的感覺等等的訊息。

接下來,如果我們還可以對金屬塊加熱、冷卻、泡在酸裡面、在高溫時放入純氧中等等的話。我們蒐集了越多「事實」,我們就對這個金屬塊越了解。如果要把這些科學事實做一些分類的話,或許就可以自然的產生出「物理性質」和「化學性質」這兩種名詞。

2011年9月15日

100年密度課程

表面上是密度的課程,骨子裡卻是科學探究的課程。先講密度課程的部份。
密度是物質的基本性質,受溫度及壓力影響。前兩年的密度課程由「說出何謂密度」進入到「以數學表達密度」然後根據訂出的公式「進行密度測試的實驗」。然後以「測試未知物質密度作結」。

在最開始的密度課程中,我請學生畫出圖型,並且觀察圖型,希望他們能看到圖型的特徵,然後說出一些事情。但是我發現這樣子的課程太抽象了,也很難說出圖型的重點。另外就是我自己對於實驗數據的處理觀念也不夠清楚,所以當時使用這個課程時,學生覺得很困難,我也覺得很困難。於是隔年我就把這部份拿掉,直到今年我把數據處理的觀念弄的比較清楚了,於是就把這部份的課程又加回來。

在今年的課程中,以「如果你想要表達物質排列的緊密程度的話,你該怎麼進行呢?」「你如何告訴別人這東西內部的排列比較緊密而另外一個比較鬆散」學生提出來的方式有:直接用肉眼看(可是看不到原子排列)、兩個東西碰撞敲敲看(可是除了密度外還有其他因素會影響密度)還有許許多多其他的「猜想」,然後慢慢的,就會長出像是「拿同樣的體積去比較,看哪一個質量較大」接著是「拿相同的質量去比較體積的大小」這些想法。

老師就可以繼續挑戰:你真的要把東西切成一樣大去比嗎?

然後我隨手拿了兩個生鐵材質的東西說:那你切切看...(以下紅字的部份,就是各種科學探究的能力)

這樣的問題,算是作為一個觀察與發想,作為課程的切入點,這部份還蠻有趣的,有很多不同的答案會跑出來,我覺得是一個還不錯的切入點,不過還不夠好。不夠好的地方在於這東西幾乎是有標準答案了。明年會改變方法!(註)

經過一番討論後,有一組的學生說出「比較相同體積下的質量大小,質量越大就越密」。這在概念上是行的通的,但是怎麼做呢?我如何把我想測的東西都切成相同體積呢?這部份相當於將發想轉變為「可測量的項目」

於是就可以引出用腦子去把東西切成相同體積就好啦--拿質量除以體積--就是這麼一回事。這樣做之後,長出來的東西不就叫做「每立方公分質量有幾克」這個觀念嗎?

於是公式、單位什麼的都長出來了,短暫練習密度的計算問題後,接下來就是進行實驗,收集數據。這部份就會訓練到實驗的規劃,當然即使像是測量密度這麼簡單的實驗,實際進行時,還是會出現很多很多原來想不到的狀況。這部份多累積經驗,應該會慢慢對實驗的設計越來越有概念吧。

實驗設計完之後,就是把數據收集起來準備進行數據的處理和分析了。每一個數據將質量除以體積之後,得到的密度都不一樣,哪一個才是物質的密度呢?取平均值在這裡可不是正確的作法。平均值應該只能用在對某一個物質進行好幾次相同的測量,為了抵消使用工具時的誤差,才用平均值來處理。

這個部分要先觀察到同一個物質在體積-質量的圖上,好像是落在同一條線上,於是應該要問一個問題:體積和質量的數據「有多麼的像」一條線。第二個問題是:這條線應不應該通過原點?

以這個例子來說,當然應該要通過原點。於是我們設定截距為0,畫出一條趨勢線。這條趨勢線又可以告訴我們什麼事情呢?

首先,當我們把點連成線,其實就已經在做預測了。我們在預測實驗的點以外的事情。如果我們只做兩個點,連成一條直線想預測事情的話那是太愚蠢了,但是如果我們做了七個點、八個點甚至幾百個點,而這麼多個點都在同一條直線上,我們就很有充分的理由把這條線連起來,認為其他我們沒有做實驗蒐集數據的點,應該都在這條直線上。

接下來是左右端的延伸,可以延伸嗎?向左端當然頂多延伸到原點,這我們比較有把握。向右端的話,風險其實就比較大。

那這條線並沒有真正通過所有的點,只是我們盡可能的讓線去接近點而已,那這條線為什麼反而代替了實際的點呢?因為實驗總有誤差,如果那些點離那些線並不太遠,我們就可以認定那些點「應該」在線上。到底要多近才行呢?這邊得要看R2值才行。一般的標準是R2>0.995以上,是符合標準的,嚴格一點的就得要>0.999了。

其實中間有些出問題的數據,有一組的數據體積8.5寫成5.8,結果造成R2太低。但是當我們捨棄了那個怪怪的數據後,R2就大幅上升。這件事情剛好被我當成良好的實驗得到的趨勢足以預測未知的事情的案例。

讀完趨勢線後,讓學生把表格和圖整理好,列印出來,作為實驗結果的彙整,再回答最後我列舉的四個問題(在講義內,講義明天補上)就完成了實驗最後的討論。

這些活動結束之後,再進行一個測試未知物質的密度的活動,作為實作評量,這個課程就正式結束了。

(註)明年的切入點應該會用各種不同物質,每一種物質準備七八個,讓學生先去測量這些不同物體的質量和體積,得到一大堆數據之後,再開始就這些數據來進行討論

2011年9月7日

最近拿到的兩個出版品

一個是教育部編印的
「分散式資優資源班經營實務手冊」
寄件者 出版品

我也貢獻了一篇
寄件者 出版品

另外一本是95學年度到99學年度,歷屆比較好的學生獨立研究成果彙集。其實這東西應該要每年做,希望之後有穩定的經費可以來弄這個
寄件者 出版品

寄件者 出版品

2011年9月6日

認識器材課程

去年,我以生物分類的精神來進行理化課第一章裡面的認識器材。今年針對學生的狀況,再對這個課程做了一點思考。決定回到「觀察」「思考」這兩個層面,而把分類觀念拿掉。於是課程就變成:
1.仔細觀察燒杯、量筒、錐型瓶(側管)、漏斗、試管、蒸發皿和冷凝器等器材。
2.畫出器材,不用很精美漂亮。但是要把你看到的特徵畫出來。(這部份和生物觀察動植物,並且用繪圖方式記錄很像)
3.將器材的特徵寫下來。
4.分析這些特徵代表的意義和功用 這過程中,可以讓學生觀察、思考、討論。

 課程影片如下
   
其實我發現學生狀況還不錯,幾乎所有的特徵代表的功能都能講出來。包括量筒上標示溫度的意義、錐型瓶沒有尖嘴的設計,但是可以用橡皮塞密閉、體積測量誤差標示等等。希望這樣的課程,可以慢慢養成學生學會觀察、思考與討論的習慣。 課程講義連結在此

2011年9月5日

阿簡的骨頭人生

7/5,屏東熱血男兒邱彥文老師辦了一場研習-「博客會客室」,邀請了網路上的一些部落客來分享一些教學相關的心得。其中阿簡講的主題,是他的骨頭人生-就是阿簡怎麼從不會處理骨頭製作標本,到現在大家看到他寫的部落格記錄,都覺得他是製作標本的專家,這樣的過程。

其實聽阿簡講這一段,給我不小的震撼。

寄件者 博客會客室


大概一年多前吧,我不知道找什麼資料,找到阿簡的部落格。一看之下,簡直是嚇死我,這傢伙怎麼什麼都會。再仔細看,發現阿簡常常去蒐集一些動物的屍體,處理乾淨後做成標本等等的。看了一陣子他的部落格,加上和BioTOP的人接觸之後,發現怎麼彰師大生物系的訓練這麼綿密扎實。這樣離開學校之後,一定很快可以進入狀況。

我其實常常會覺得我自己的求學過程,學校給的東西缺了很多東西。注重考試的結果,讓學校教學的方向失去了很多學科原本的樣子。結果當我自己當老師的時候才發現,怎麼這裡我也不懂、那裏也不懂?我寫的出、算的出正確答案,但是我真的不懂這些東西。正所謂之其然而不知其所以然吧。我常直接接受他人的說法,很少提出疑問,也常常不知道問題在哪裡。

但是研習的這一天,阿簡說:在學校的時候,因為某些原因,並沒有把製作標本這部份學好。現在會的這些東西,是自己當老師之後,慢慢摸索而學會的!

聽到這一句,我突然想開了。學校不可能把你所需要的東西通通塞給你。學校應該是給你一些基礎知識,給你興趣、給你熱情和給你方法的地方。

不管是在學校裡面或外面,學習是一個不間斷的過程。所以其實並沒有誰該教會你什麼的這種事情。重點是自己想學什麼,然後投入那個領域,找資源、找方法、找資料、找老師,投入夠多的時間,然後你就學會了。越投入,時間和心力花的越多,方法越正確,就學的越多。

在學校的時候是如此,畢業的時候也是如此。

不管是自己想要,職場有需要或家庭有需要,要學新的東西,就去學。學會了就是自己的。所以我不再抱怨了,認真把我現在認為重要的科學史、科學精神、科學方法、數值分析方法、科學眼光、找尋科學問題、科學態度等等的東西學好,然後再學著怎麼把這些東西教會學生就對了。


2011年9月3日

我的雲端教學

應張主任的要求,安排了一個研習活動。一開始是想把我從TED看到的東西介紹給大家,後來發現要把TED的東西整理變成很有條理的東西有點困難,所以我就決定擴大一點,把我用的一些資訊工具,加上一些可以被稱為「雲端」的東西。在這個名詞還沒冷掉之前,來湊個熱鬧講一下。

投影片的PDF檔在這裡

講到的東西有Dropbox, Evernote, google的各項服務, PhET, google art project, TED, iTunesU, MyOOPS, KhanAcademyGapminder

雖然講了這一大堆工具,但是我真正想講的仍然是如何把課堂學習的中心交還給學生。老師退到幕後營造一個環境,讓學生主動的觀察、發現問題、進行探究、解決問題。

所以我把上面的工具再分類一下。像是Dropbox, Evernote, Google docs等,這種是純屬於輔助性的工具,可以幫助老師自己整理資料,或者是提供老師和學生或者是學生之間的一個資訊交流、研究討論的平台。

TED, iTunesU, MyOOPS這種,則是提供了許多很新很棒的想法、資訊。老師可以從裡面獲得很多想法,也可以提供給學生他們適合看的演講。除了讓學生學習閱讀之外,也可以讓學生學習去從這些地方獲得想法。這些很新、很正面、很有創意、很積極的想法、觀點,是在台灣的媒體上很難獲得的資訊。從這些地方,尤其是TED裡面可以獲得很多。

老師可以拿這些演講當素材,刺激自己和學生的想法,然後作為一個老師和學生共同可以討論的主題。這樣就會有「想法」和「討論」。

我在這次演講中提到的包括Google art project, KhanAcademy, Gapminder等等都是從TED中看到的。

最後一類,就是可以方便讓老師提供一個探究的環境,讓學生去主動探究學習。像是PhET, KhanAcademy, Gapminder就是屬於這類的工具。

PhET提供了一個理想的,無雜訊的實驗環境。老師可以把它當作一個真實的實驗環境,然後讓學生從裡面看到的現象,歸納出科學的原則。課程案例

KhanAcademy則是一個很棒的,讓學生成為學習中心的一個例子。學生利用網站的影片和題庫來自學,老師則是藉由網站記錄學生學習的曲線來觀察學生的學習狀態,並在課堂上給予適當的協助。

Gapminder則是我很喜歡的,很powerful的工具。由於裡面的資料正確又齊全,地理、歷史、公民、健教、生物、理化等課程幾乎都可以在裡面找到可以討論的議題。老師可以拋出議題,讓學生從gapminder裡面找到資訊,然後用自己的方式來詮釋。然後就可以有想法的討論和交流了。

2011年7月3日

全國各區五校研究成果聯合發表會 後記

這個瘋狂的活動,經過一年的醞釀,兩個月的規劃籌備,然後在7/1, 2兩天發光。就如同我一開始講的,這活動最困難的事情,其實在最開始就解決了。邱彥文老師、鍾昌宏老師、吳月鈴老師、劉睿荷老師、本校的許家源和我自己在最開始的時候,我就知道我們都是熱愛科學和教育的。也都知道讓學生有做研究的經驗對學生來講會是很重要的成長,於是也都排除了萬難,想辦法擠出時間讓學生好好的做研究。各個學校的異同,月鈴老師說她想寫一篇專文,所以這部份就讓給月鈴老師了。

每個學校的狀況,學生的狀況雖然都不一樣,但是這些老師都找到了自己的一套方法,在各個不同的條件下,都讓學生從原來的地方往那個正確的方向跨了一步。而這個活動,聚集了這些有志一同的老師和他們的學生,讓學生之間能個見個面,知道自己不是唯一被老師虐待努力訓練的人,知道原來就在台灣就有這麼多人和他一樣努力的做了研究,和他一樣即使感到緊張害怕,仍然到了台上完成了自己的present。這或許在他的人生上,是很大的一步。

老師之間也藉由這個機會看到別的老師的作法和成果。我也在這活動中,腦子就爆發出了好多靈感,一下子明年整個科學探究課程的作法就浮現在腦中了。

全國各區五校研究成果聯合發表會(下)活動與競賽

第一天是超艱難的研究發表,第二天得要放輕鬆點。就安排個科學活動和競賽好了。我負責演示一些科學活動,彥文老師就負責帶一個競賽。

有這麼多朋自這麼遠方來,所以我決定要放大絕。拿出鄭永銘老師傳授給我的絕技「光劍」來讓大家開開眼界


寄件者 72活動



徒手點亮日光燈


寄件者 72活動





寄件者 72活動


學生把燈管拿去研究,也想點亮日光燈


寄件者 72活動


當當~沒成功

寄件者 72活動


有學生來觸摸燈管,結果突然更亮了


寄件者 72活動


但只要離開我的身體,燈管就是不會亮

寄件者 72活動



鄭永銘老師說:你只要拿著發亮的燈管走在馬路上,相信沒有人敢惹你!


接著我玩了兩個簡單展現化學power的遊戲。兩個都很簡單,但是威力都很驚人。第一個是生石灰乾燥劑加水放出高熱的遊戲。生石灰很好買,所以這實驗很容易重複玩。


寄件者 72活動


把一個蛋放在杯子裡面,倒上生石灰把蛋蓋住,然後加水就會放出高熱把蛋煮個半熟。

寄件者 72活動


如果要更熟一點的話,生石灰要加多一點,或者用實驗室等級的生石灰。

接下來玩的遊戲,是由謝迺岳老師傳授的電光砲。在寶特瓶下方開個小口,從上方倒入碳化鈣和水,兩者混合會產生乙炔。當乙炔和空氣混合後,用長形的打火機在小開口的地方點火,就會產生聲響很大的爆炸。

我第一次做的時候,完全沒有警告學生聲音會很大,果然讓大家都嚇了一跳,效果超好的XD


寄件者 72活動



寄件者 72活動



寄件者 72活動


剛好拍到火點起來的瞬間

寄件者 72活動


這些爆炸片段,昌宏有錄影,屆時也麻煩他提供一下吧

我的部份結束後,就換彥文上場。安排的比賽是:用一張A4紙撐起裝滿水的寶特瓶。稱住越多就越厲害!


寄件者 72活動


這活動很棒,學生很自然就產生了討論


寄件者 72活動


實作

寄件者 72活動


嘗試

寄件者 72活動


再嘗試

寄件者 72活動



寄件者 72活動


而這些過程,正是我們在科學教育中想傳達的部份。這活動的最後,就是讓大家比賽。結果最後最高記錄好像是用一張A4紙支撐住了46個裝滿水的寶特瓶。真是嚇到我了,這也太厲害了吧!


寄件者 72活動



寄件者 72活動


認真的男人最帥氣!

寄件者 72活動


最後就由彥文老師做了結論完成這兩天的活動


寄件者 72活動

全國各區五校研究成果聯合發表會(中)7/1實況

寄件者 7/1五校聯合研究成果發表會


時間終於來到了七月一日,會場早已準備好,就等各路人馬蒞臨,開始今天的盛會。宜蘭的月鈴老師帶領的復興國中團隊第一個到達現場。


2011年7月2日

全國各區五校研究成果聯合發表會(上)緣起與籌劃

寄件者 7/1五校聯合研究成果發表會


前言

今天活動結束後,有人來恭喜我,說我完成了一件困難的事情。我想了一想,這件事情「困難」嗎?在辦理活動的過程中,我的確有感覺到「繁雜」「麻煩」但是其實沒有感覺到「困難」。困難的意思是,事情無法推動執行,沒有辦法按照一些想法去執行。「繁雜」則是有許多細節要思考處理,但是那個並不困難。就像微積分相對於四則運算來講,微積分是困難的,但是如果是連續一萬個加減乘除兜起來的四則運算,你知道你一定會算,只要花時間慢慢算就可以。

這個活動最困難的地方,其實是我必須找到夠多的老師具有夠強的熱誠,這些老師必須要認為科學教育就是要包含「研究課程」。執行這課程不為了什麼,就是因為它理所當然要在科學課程裡面。然後這些老師必須能突破環境的限制,願意去做,學生還願意受老師的教導,去學。

更甚者,這些研究,動機必須很單純。不是為了比賽。家長不會介入太多,老師不會介入太多的狀況下產生出來的作品,才是這個活動真正想要的。學生必須要有親身體驗過研究,而不是為了某些利益目的來做出來的成果。

我必須要找到夠多的這樣的人,還要願意在暑假的第一天跑一趟,聚在一起開這個party。

這個最最最困難的事情,其實在最最最開始,就已經解決了。因為在噗浪上,我早就知道有這些瘋狂的科學老師,每年每年都帶著孩子做研究。我知道只要發出訊息說:「來吧,一起玩」在現實條件允許的情況下,人就會到了!

所以困難的東西消失了,剩下的只是簡單的四則運算。一一解決後,事情就成立了。

p.s.說實在,剛剛上面那一段「現實條件允許」這件事情,有點不太正確。因為我實在不覺得那些從屏東台中宜蘭帶一大堆學生到台北的這種事情,是那麼的「現實條件允許」,但是這個困難是屬於那些瘋狂科學老師去解決的,所以我還覺得他們面對的事情還比我困難。


2011年6月20日

教育噗浪客3來囉



教育噗浪客,是在噗浪上一群無比熱情的教育工作伙伴。這群人在噗浪上分享自己的教育方式、理念和熱情,更是讓我重新點燃熊熊教育熱情的重要轉捩點。今年暑假,教育噗浪客的年度聚會將來到第三屆,敬請期待!


官方網站:http://tpet.ntct.edu.tw/bin/home.php

2011年6月5日

暑假研習活動「博客會客室」

來宣傳一下暑假的一個活動


有興趣一次和六位科學blogger互動嗎?想看看他們在一起會討論出什麼火花?歡迎來參加「博客會客室」,7/5在科工館喔!報名網址在這邊

2011年6月3日

摩擦力的虛擬實驗

以摩擦力這個單元來說,在國中要做出很好的定量實驗來證明摩擦力的理論,是相當困難的事情。所以PhET就派上用場了。我覺得PhET在理化上的應用,並不在於取代真實的實驗,而是在面對一些很難做好的實驗,或者是一些抽象觀念時,可以派的上用場。

課程講義在此

也就是說,能真的做實驗,就來做。實驗很難做的話,又不打算(或沒時間)進行改良實驗的教學的話,那就可以用PhET來輔助。

要說明摩擦力觀念,可以利用PhET/物理/一維空間中的作用力,這個單元。在這邊可以很輕易的設定影響摩擦力的諸多因素,並且很精準的觀察到靜摩擦力和動摩擦力。所以教師可以利用這個軟體來進行摩擦力、力、合力等觀念的說明。

我採取的方式,是用實際的物體先說明如何觀察到摩擦力、觀察靜摩擦力的大小、最大靜摩擦力可能受哪些因素的影響。然後再利用軟體來做更精準的說明。接著就讓學生作實驗來證明剛剛的論點。

在這個軟體的設計中,可以改變的變因有質量、摩擦力係數和重力。其中質量和重力兩個因素加起來,其實就是物體的重量;摩擦係數就是兩物體表面的性質決定的。最後歸納起來,就是物體表面的性質和正向力兩個因素在影響最大靜摩擦力。


寄件者 PhET虛擬摩擦力



這軟體因為可以直接輸入施力的大小,所以可以很精準的抓到最大靜摩擦力。例如輸入147N,不會動、148N就動起來的話,就代表最大靜摩擦力介於這兩個值之間。


寄件者 PhET虛擬摩擦力


這方法還是一位同學試出來的,非常棒!


寄件者 PhET虛擬摩擦力


另外關於摩擦力,mythbuster曾經做過一個很有趣的實驗,就是把兩本電話簿疊起來看看要花多大的力量才能拉開,結果最後很誇張的動用了兩台戰車。(其實四台轎車,或者兩台轎車和一個牆壁就可以了)

2011年5月26日

科學概念課程

今天七年級的科學概念課程,仍然是以柯南和恐龍切入來進行一個科學概念教學活動。所謂的科學概念指的是:了解「科學家在做什麼」,這樣的課程。以往在講述這些課程的時候,總讓學生覺得不著邊際。
所以今年就設計了一個活動,先將學生分組。學生拿到的學習單上提供暴龍或梁龍的資訊,

然後學生就要根據學習單上提供的圖片和文字資料,去推斷暴龍和梁龍的生態習性等等。為了提昇學生參與的程度,我將討論形式的課程,轉變成辯論形式的課程。學生共分六組(本來是七組,後來其中兩組合併了)。第一節課辯論暴龍的主題,暴龍以「是否為掠食者」為主題。請其中一組擔任「支持暴龍為掠食者」另一組擔任「暴龍不可能為掠食者」第三組擔任裁判。進行的方式為:第一組先找到所有支持暴龍為掠食者的證據。再來由第二組針對第一組的論述提出疑問,或者由資料的其他部分提出疑問。然後讓第一組來防衛自己的論點。

第三組則要擔任裁判,辯論結束後,要提出來雙方在哪一個部分的討論的優劣點。

結果攻守雙方表現的出乎我意料的好,雖然還算有些畏縮,但是都還能清楚的講出自己的論點,而且都還蠻有力的。

學生在上禮拜就有拿到這份學習單,並且有閱讀過資料,也簡單的先討論了一下暴龍梁龍的食性。上禮拜上完課後,就交代學生,回去這一週,絕對不要先去找網路的資料。因為一旦學生看了那種「權威性」的資料,就很難自己思考了。

這次上課,先將暴龍的三組,拉到靠近講台的座位,並且設定辯論問題和組別,給學生三分鐘的時間整理自己想講的方向,另外一組也先設定可能反駁的方向。


寄件者 恐龍討論課程

2011年5月24日

反應速率實驗,學生作業

第二次段考的時間太趕了,加上我太愛搞東搞西了。加上徹底的把滴定課程執行完畢的結果,就是有一些本來必做的實驗沒做。這個硫代硫酸鈉和鹽酸反應測定反應速率的實驗,就是其中一個。

虎克定律講義

力這個單元,我每次都覺得很難講。想要一次切入力學觀念的核心,應該是太困難的任務。這次決定好好的從虎克定律慢慢出來。由繁入簡。先來看講義:

講義請在此下載

課程中要準備兩三個不同的彈簧,是學生的人數而定。這個實驗其實大概兩個人來做就很多了,所以最佳的情況是每兩個人就要有一個彈簧比較好。

如果手邊只有一種彈簧,可以用膠帶或棉線把部分的彈簧綁住,也就是讓彈簧可以拉開的範圍變少,這樣就可以調整彈簧的K值了。

2011年全球華文部落格大獎入圍



入圍了期待以久的華文部落格大獎比賽,謝謝評審的青睞。希望這個部落格能為科學教育多盡一份心力!

2011年5月4日

John Hunter談和平遊戲


John Hunter是國小四年級的老師,他設計了一個可以在課堂上進行的遊戲,稱為world peace。在上述演講的約第8分鐘後開始,學生在此遊戲中展現的智慧和學習到的效果,相當驚人!


遊戲的內容是一個模擬的世界,這世界有四個國家。貧富不一,國家有自己的土地、軍隊、財富、資源等等。由老師聘請總理(學生可以拒絕),由總理聘請內閣。有國防部長、財政部長等等。然後開始針對這世界發生的問題,看看學生如何解決。

2011年4月11日

滴定的實作評量

酸鹼滴定是我喜歡做的實作評量之一,這算是一個很有總結性味道的測驗。

八年級的理化課從上學期末開始,到這邊,學到了莫耳數、化學反應、化學計量、莫耳濃度、酸鹼中和反應、酸鹼指示劑等等的觀念。我發現酸鹼中和滴定的過程會把上述的觀念通通整合起來,所以可以說是一個總結性的實作評量。

酸鹼中和滴定的實作測驗中,我會給學生一個未知濃度的鹽酸溶液,容量將近30ml。學生要自行配置0.1M~0.5M的氫氧化鈉溶液(這濃度算是個提示,降低難度)使用滴定管做酸鹼滴定,然後算出鹽酸的濃度。

學生在各階段使用的觀念如下:

莫耳數:配置氫氧化鈉水溶液
莫耳濃度:配置氫氧化鈉水溶液
化學計量:計算未知鹽酸溶液濃度
酸鹼中和反應:滴定過程
酸鹼指示劑:滴定過程、酸鹼滴定終點的判斷

學生所需要使用的技能如下:

正確使用天平取用氫氧化鈉:藥品不可直接接觸秤盤、秤量速度要夠快以免潮解嚴重、要用括杓或其他適當的器材取用藥品。

正確溶解氫氧化鈉配成適當的體積:要先用少量液體將氫氧化鈉溶解然後再慢慢加水到適當的體積。

取得適當體積的未知溶液:正確使用量筒,取得適量體積的鹽酸。

正確將未知濃度液體倒入滴定管:使用漏斗將液體倒入滴定管,速度不可太快。倒入液體的過程中,鹽酸溶液不宜放在滴定管下方,以免倒液體時失誤,造成兩溶液混合。

正確取用適量的指示劑滴入未知濃度液體中:使用量不宜過多,兩三滴即可。本測驗為強酸強鹼滴定,故沒有挑選指示劑的問題。

正確使用滴定管,並能適當的控制滴定速度:會觀察變色速度,決定滴定速度。能自由控制滴定的快一點或者慢一點。能正確判斷滴定終點。

一個測驗可以考這麼多東西,應該蠻值得做一做的。

學生在正式測驗前,已經學過了藥品配製技能、酸鹼中和的原理、化學計量、莫耳及莫耳濃度計算、滴定終點的判斷原理等等。最後再告訴學生測驗的規則,就讓學生取得未知濃度的鹽酸,自行利用中午時間來完成滴定,寫完實驗報告後繳交,學生操作過程中,老師可在旁觀察記錄學生操作過程是否正確,並可在測驗完成後給予意見及建議。

這些先備的知識技能中,大部分都在課內的課程就會教到,但是在「滴定終點的判斷原理」中,並沒有在課程中特別提到強酸強鹼滴定時,在接近pH=7附近時,pH會大幅變動,所以可以將酚酞變色(pH8~10)當做pH=7的滴定終點。這部份是學生會疑惑的,所以我另外用了一堂課的時間用理論計算的方式說服學生。

學生實作的情形如下:


寄件者 滴定實作評量

2011年4月10日

oops線上開放課程

OOPS線上開放式課程
這是一個令人興奮及感動的網站,這個網站把全球各大名校的開放性課程影片連結起來,然後翻譯成中文!雖然我之前讓電腦很用功的用iTunesU下載了許多化學課程,但是真的沒辦法聽懂,所以一下子就放棄了。但是由奇幻基金會所發起執行的這個計畫,卻幫大家大量的將影片翻譯並且加上字幕。這裡是關於這個課程計畫的訊息。

最近大家最熱門的課程就是哈佛大學的正義課程了。請大家可以點進網站下載影片來看,



2011年4月9日

酸鹼中和與滴定

這部份的課程,是要學生學會酸鹼中和的現象、計算、滴定、酸鹼指示計的使用和滴定的計算等等。課程講義在此

酸鹼中和的現象包含了放熱、產生水和產生鹽類這三個。放熱和產生水,都有很好的實驗活動可以驗證了。但是產生鹽類部分,課本上只有將反應完畢後的液體加熱煮乾,看到產生白色固體這樣的驗證方式。但是其實那個白色固體,也有可能是沒反應完的氫氧化鈉啊?

雖然上課的時候我也呼隆就過去了,不過其實我覺得如果把酸鹼中和後的產物,放在蒸發皿放一個禮拜,把水慢慢蒸乾。如果最後會有正立方體的結晶,或許證據會更鮮明。其實我今年有真的這樣做,也有看到正方形的結晶(薄薄的不像是立方體)但是在我拍下來之前,就被學生不小心洗掉了,所以沒有留下證據。

2011年4月6日

SUPER Biopotluck3, 超級生物趴辣客3

短短半年時間,生物趴辣客就辦了第三屆。而且人一次比一次多,規模也越來越大。甚至因為生物趴辣客國際娛樂事業股份有限公司,亞洲區南台灣辦事處處長邱彥文先生搞了一個太猛的場地(感謝中山大學黃台珠教授鼎力支持!)以致於阿簡發瘋了,說要把規模開到一百人,變身成為超級生物趴辣客。


於是,在四天連假的第一天,沒有任何官方薦派壓力,要自行付費,還要自己提供靜態或上台分享才能去的研習,總共去了99個人和一條狗。研習的全場,大家全神貫注,沒有人偷跑、睡覺。


2011年3月30日

[TED]Hans Rosling and the magic washing machine 漢斯.羅斯林與神奇的洗衣機

以下是嘗試著亂翻譯。其實不是真的翻譯啦,所以翻錯請不要怪我。線上已經有簡中版本的翻譯,請大家可以去看。



在我四歲的時候,我看到媽媽這輩子第一次把衣服裝到洗衣機裡。那真是她美妙的一天。我爹娘為了這一天存了好幾年的錢,終於可以買到一台洗衣機了。

這一天,終於要啟用了。那一天甚至連阿嬤都被邀請來看看這台機器。我阿嬤有夠興奮,她一輩子都用柴生火來煮水,然後用手洗她七個小孩的衣服。而那天她將看到電力來擔任這些工作。

我媽媽小心的打開洗衣機的門,然後把要洗的衣物放到洗衣機裡,像這樣...然後當她將門關起來的時候,阿嬤說:「不不不不~讓我~~讓我來按按鈕」,阿嬤按下了按鈕,然後說:「喔~太神奇了,我要來看看,給我椅子,我要看看!」

(這洗衣機裡面其實有鬼,這邊看不清楚)

然後她坐在機器前面,看完了整個洗衣服的過程,她被迷住了。

對我阿嬤來說,洗衣機是個奇蹟。今天,瑞典和其他富裕的國家,大家用許多不同的機器。你看就是這麼一大堆,有些我連名字都叫不出來。這些人,如果要旅行的時候,甚至會用飛行機器帶他們去遙遠的地方。但是這世界上還有許多人還是用柴火在煮開水,用柴火煮食物,甚至根本連食物都不充足。

他們的生活低於貧窮線,這些人大概有二十億人,每天的花費不到兩美元。

最有錢的十億人在這裡,他們生活在高於我所謂的 Air line(就叫做天龍線好了)之上(阿就是天龍人啦)。因為他們每天要花超過80美元。

這邊包含了三十億的人口,所以還有其他四十億人呢?他們生活在貧窮線和天龍線之間。他們有電可以用,但是問題是他們有洗衣機可以用嗎?

我做了徹底的調查發現到在天龍線底下,大約有十億人有洗衣機,天龍線以上的人也會有洗衣機,所以這裡有一條洗衣機線。這些人一天要花費超過40塊錢美金。所以有二十億人有洗衣機。那其他的五十億人,他們怎麼洗衣服?或者講的更精準一點,這世界上大部分的女人是怎麼洗衣服的?因為洗衣服這件事情大部分還是由女性來做的。

他們這樣洗:用手。

這是一件很費時費力的勞動工作,他們每週要花好幾個小時來洗衣服。有時候他們還得要把水從很遠的地方拿過來,或者是把要洗的衣服帶到有水源的地方來洗。

他們想要一台洗衣機!他們不想要花這麼多歲月來做這麼粗重而低產值的工作!這樣的希望和我阿嬤的沒有什麼不同。你看,兩個世代之前的瑞典~到河邊取水,用柴火加熱,然後像這樣洗衣服。他們也一樣的想要一台洗衣機。

但是當我和關心環境問題的學生講這件事情的時候,他們說:「不能每個人都有一台車子和洗衣機吧」

我們怎麼告訴她(想要洗衣機的人):「你不會有一台洗衣機的」

然後我問我的學生,大概兩年前,我問學生:「你們有多少人沒有用車子?」

有些人驕傲的舉手了,說:「我沒有開車」

然後我問了一個真正恐怖的問題:「你們有多少人用手洗你們的牛仔褲和床單?」

沒人舉手,即使是最強硬的環保人士,也用洗衣機!

.....

我得來分析一下,能源使用的情況。請看:

我把人分成天龍人、洗衣機人(洗衣線以上,天龍線未滿)、燈泡人(有電力,在貧窮線以上,洗衣線以下)和生火人(貧窮線以下)

一個能源單位(一個小方塊)就是一份煤炭或者天然氣的使用,也就是現在最常拿來發電的能源。然後全世界用了12單位的能源,其中最有錢的那十億人用了六份。七分之一的人口消耗掉了一半的能源!

洗衣機人(家裡有洗衣機,但是沒有其他lilicoco的機器的人),則是消耗掉了兩份能源。燈泡人有三十億,每十億人消耗一份能源。最後是生火人,二十億人用掉一份能源。所以總共是12份的能源。

那些關心環境問題的學生,主要的問題在於照這個趨勢看來未來會怎麼樣呢?

如果我們照這個趨勢走下去,到2050年的話,有兩件事情會讓我們能源的使用增加:

第一、人口增加。第二、經濟發展。人口增加主要會發生在最貧窮的那些人身上,因為他們的出生率是很高的。每個女人生的小孩很多,所以那邊的人口會多個二十億人。但其實這不會影響太多能源的使用。

但如果經濟發展起來了,洗衣機人賺了夠多的錢,躍升成為天龍人的話,這樣他們會用的跟天龍人一樣多,這樣就多了四份的能源使用。

如果燈泡人想要洗衣機的話,那他們能源使用的情況就是原先的兩倍。

如果我們希望那些貧困的人們有電可以用,那們他們就會變成燈泡人,能源的使用就變成四份。這樣的話,他們就可以只生兩個小孩,停止人口的成長。(關於經濟提昇和人口的成長問題可以看Hans Rosling的另外的演講)

但是整個能源的消耗就變成了22個單位!

而這22單位的能源,仍然是由最有錢的那群人消耗掉了大部分。

所以我們該怎麼辦呢?

由於氣候變遷是很可能發生的,理所當然的天龍人必須要有更好的能源使用效率。他們必須要改變他們使用能源的方式,省點能源。他們也該多多使用綠色能源。但是當他們這樣做之後,他們應該要建議其他的人怎麼做比較好,開始影響其他的人。

如果我們可以讓洗衣機人這邊使用更多的綠色能源,這是可能發生的。這很困難,但是可能會發生。但是我可以很明確的告訴你,這個在Rio的女人,她想要一台洗衣機!

她很高興他們的能源大臣讓大家有電可以用,高興到她投票給她成為巴西總統(Dilma Rousseff)從能源大臣變成總統了。如果你有民主制度的話,人們會投票給洗衣機,她愛它們!

(後面是Rosling耍寶時間)
我媽媽解釋了這台機器的魔力,在很久很久以前的那一天,我們把衣服塞到洗衣機裡,機器會把衣服洗好,然後我們就可以去圖書館看書了,因為這是個魔法!

(....後面不翻了,看Rosling耍寶就好。前面的洗衣機裡有鬼,現在看的很清楚)


後記:翻譯太難了,我完全不擅長。看懂是一件事,翻譯完全是另外一件事!

心得:我想這篇演講,Rosling主要想講的就是,這些有錢的人,消耗這麼多能源,有責任要趕快推動綠色能源,並且推廣給其他人使用啦!

2011年3月29日

酸鹼中和的教學計畫

每年到了這個時候,就特別開心。因為有可以讓學生好好玩的課程了。這個「玩」並不是指什麼花俏絢麗的實驗,而是可以真正測試自已實力的課程。
下學期第二章的酸鹼中和課程,排在「莫耳」「莫耳濃度」「化學計量」這些課程之後。在酸鹼中和之後的課程,進入到氧化還原和反應速率與平衡。所以化學計量相關的課程中,酸鹼中和算是個ending。所以在這裡安排一個綜合性的實作評量應該是很合理的。

課程安排如下:
酸鹼中和的現象:產生鹽類、水和熱。分別用示範實驗證明,說明鹽類的定義與鹽類酸鹼的判斷。學會酸鹼中和的計量計算,並且做一些練習。

學會操作滴定管:知道怎麼控制滴定管的水流,並且要先慢慢滴,如果顏色沒有改變的話,就可以快快滴,直到顏色改變的時間變長,再放慢速度。不過說實在的,我蠻想買個四五支滴定管放在教室的。學校的滴定管堪用的好像不太夠多。

證明指示劑變色的瞬間,可以當做滴定終點:先學會如何計算酸鹼中和的pH值。不用真的算出來,只要會列算式就可以。然後讓學生使用電腦,用excel計算出0.1M鹽酸滴定0.1M, 10ml氫氧化鈉的pH變化曲線。曲線出來之後,就可以說明為何pH就算高達10~11,也可以當做滴定終點。

接著就讓學生先去構思如何進行滴定的實驗。我要配置未知的鹽酸水溶液,濃度大約是0.1M~0.5M然後讓學生自己配置氫氧化鈉水溶液來做滴定。學生必須先設計好實驗流程,然後自己找一個中午的時間來把unknown完成。

unknown作業大概要花一個禮拜完成。

希望同學們加油!

2011年3月17日

JR's TED Prize wish: Use art to turn the world inside out



用藝術改變世界的絕佳例子。

這傢伙居然敢跑到以色列去進行face 2 face的project。他拍了一大堆以色列的人臉和巴勒斯坦的人臉,然後把其中相同職業的人臉擺在一起貼在以色列和巴勒斯坦的建築物上。

以色列人問:你在貼什麼?

JR說,我把以色列的人和巴勒斯坦人的臉貼在一起啊

以色列人說:啥!?!!?

JR問:你分的出來誰是誰嘛?

以色列人:......

好強烈的訴說著一些事情啊!

TED:Wael Ghonim, inside the Egyptian Revolution



三十多年來,埃及沒什麼長進。人民雖然感覺到不快樂,但不敢做任何事情。因為不知道別人怎麼想,不知道會怎麼樣。直到臉書、Twitter、youtube這些平台的出現,人民開始可以在上面交流想法,大家才知道這些渴望自由、渴望民主、對政府的憤怒的心情是大家都一樣的......

2011年3月11日

鹼的反應

課本上寫著:鹼性的水溶液摸起來會有滑膩感。所以我泡了課本上舉例的氫氧化鈉和氫氧化鈣,但其實只有氫氧化鈉水溶液摸起來有滑膩感,氫氧化鈣水溶液摸起來倒是跟水差不多,我想應該是氫氧化鈣的溶解度不高的關係吧。

接著是測試氫氧化鈉吸收水份和二氧化碳這件事情。課本把這件事情寫在氫氧化鈉的條目底下,但其實如果去查維基百科會發現,IA, IIA族的氫氧化物,都有吸收水份和二氧化碳的能力。但是其實必須要在潮溼的情況下才行。也就是其實在潮溼的情況下,二氧化碳溶於水形成碳酸,同時又和氫氧化鈉的鹼性中和,所以二氧化碳就會一直溶進去了。

如果沒有水,其實氫氧化鈉很難吸收二氧化碳的。

這個實驗蠻有趣的,首先用排水集氣法將二氧化碳搜集到寶特瓶裡面。


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


蒐集完一罐之後,將一些氫氧化鈉,氫氧化鈣放到罐子裡面,然後密封。


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


如果罐子裡面的水不是很多的話,沒有太多反應。罐子可以打開,加一點水進去,就會變成這樣:



氫氧化鈣的實驗結果在此


寄件者 二氧化碳與鹼的反應


不知道為什麼課本要把這個條目寫在氫氧化鈉的底下,明明幾乎所有的鹼包含課本有提到的氫氧化鈣都有類似的情況。這件事情讓我誤會好久,我一直以為只有氫氧化鈉會有這種特性,我問了幾個人,他們的印象也是相同的。

要不是我這次多測試了其他的鹼,還查了資料,還真的不知道這件事情呢。

鹽酸的「特性」

當我在上課的時候,先拿了一些鹽酸和氨水靠近,然後產生大量白煙。我就跟學生講了:你看鹽酸和氨水可以互相檢驗。只要拿氨水靠近產生白煙,就是鹽酸;拿鹽酸靠近產生白煙就是氨水唷。
但是因為知道了對照組的重要,於是在進行鹽酸特性時,就特別的注意到一定不能只用鹽酸去和氨水靠近產生白煙。一定要先做空白測試(實際上濃氨水自己就會有白煙產生了,但是很明顯的用鹽酸靠近後,會跑出來一大堆白煙),另外就是要把手邊有的酸通通拿來測試一下。結果讓我很傻眼--全部的酸靠近氨水都會產生白煙啊。實驗結果看這裡

結果我只好修正前面的說法:氨水碰到各種酸都會產生白煙唷...Orz...

雖然如果仔細觀察白煙還是會發現其中的異同,不過光看「產生白煙」這件事情似乎是不太夠的。

我覺得這個上課經驗再一次強化了我的想法,也就是純「說明」性的實驗,真的是不夠的。如果沒有經過正確的科學探究過程,就會常常犯我這樣的錯誤。

這樣的錯誤,在「鹼」的性質上,又再度出現。


待續!