凸透鏡成像的單元，對蠻多學生來說，都是蠻複雜的。雖然我也不太知道為什麼我們希望學生把物體放在不同位置的成像特性記起來，不過總之我們都會蠻努力的教會學生這些內容。除了這些成像規則之外，我們還會希望能用光線通過透鏡後偏折的規則來解釋成像。當這些都教完之後，就會問一個經典的問題：「如果有一顆燈泡發光，經過凸透鏡後，在紙屏上呈現清楚的成像，那我如果把凸透鏡遮住一半的話，成像會有什麼變化」
圖：A點發出的許多光線，一部分通過凸透鏡之後會聚到了B點，也就是成像在B點
2024年11月27日
2024年11月14日
用Ai學習微積分
這幾年小孩比較大了，一個大三一個高一，其實他們學的東西，早就有太多太多是我不會的，但即使是這樣，偶爾我還是會想要努力一下幫他們解決學習上遇到的困難。
最近遇到的問題，是生態學中提到當物種在沒有競爭者且環境食物充足的情況下，族群會以甚麼樣的模式成長
課本當然有解釋，老師的投影片也有解釋，上課也有解釋，但是就還是有很多的內容是很難弄懂的，主要是微積分的部分，然後我微積分超爛。
例如， 1/X的積分結果，或是 a^x 的積分結果，這種東西就超過我原本會的東西，我好像頂多頂多有曾經背過，但從來沒會過。小孩卡住的地方，也是這部分。雖然或許可以把這些積分的結果當作已知，跳過理解求證的部分直接運用，但就是會蠻不舒服的。
關於提取練習的想法
再來說一下「提取練習」，在學生學習之後，如果沒有經過適當的複習，其實過一段時間，就會忘掉蠻多的。所以若要將學習成效好好的保留住，用「提取練習」作為建立長期記憶的策略是蠻有效的。
所謂的「提取」，就是把學到的東西拿出來用。把學到的理論拿出來用在解釋現象，把學到的單字意義，拿出來用在閱讀文章甚至書寫文章。
前兩天看到有人學習一門新的語言，請Ai把學到的數個陌生單字，組成不同的短文。這些短文都用到了這些單字單詞，學習者就可以重複閱讀這些文章，就可以把這些單字給記熟。
apple=蘋果，那我就重複這個動作一百次，可能就會背起來了，如果不夠，就再重複一百次。這也是許多老師在「處罰」學生學習成果不佳的時候，用「罰寫」的方式的原因。
但是其實反覆提取策略中，用這種點狀的記憶方式效果是很差的。比較好的方式，是要讓點狀的知識點，變成有脈絡的網狀的，立體的記憶。
所以以記憶詞語意義為例，學習目標是了解詞語的意義，並且能精準使用。單純背註釋的效果是比較差的，更好的方式，是重複的正確的閱讀理解詞語在文章中的意義，再更好的方式，是重複正確的使用這些詞語來造句或作文。
一直重複的將知識點，在有意義的脈絡下去使用它就會變成長期記憶。
以科學定律為例，學習目標是認識某個科學定律，例如
F=GMm/R^2
如果目標是這個，方法並不是把這個定律默寫一百次，而是重複使用這個定律來解決一些有脈絡的問題。
「那就是出題目小考對吧」
對，其實許多老師本來上課就會用口頭或紙筆測驗的方式，讓學生以考試的方式來做複習。不過許多老師也觀察到了，明明已經安排蠻多測驗了，為什麼學生還是學不好？
這裡面有個很微妙的機制是
當學生接受的測驗，是一項考試，是會影響學期成績，要排名次，考不好會被罵，考的好會被稱讚......也就是考試連帶涵蓋了強烈的獎懲意義的時候，學生在進行測驗時，他的心理狀態，都會放在即將發生的獎勵、懲罰、排名這些事件上面
學生的心理狀態，不是在學習，而是在比賽。「績效壓力」會影響學習成效。
在Khanna(2015)的研究中，比較了A「不計分突襲測驗」、B「計分突襲測驗」和C「不測驗」三種方式學生的學習成效，結果發現A>B>C，也就是有測驗是重要的，但不計分的測驗對學習成效更有幫助。
另外，Hinze & Rapp (2014)指出，當測驗結果與成績掛鉤時，學生傾向採用表淺的學習策略，專注於如何應付考試而非深度理解。
這個發現我相信也跟許多老師上課的感受一致，就是常常會發現學生用「快速」「捷徑」的方式刷大量的題目，慢慢練就了答題的速度和精準度，但是學習的成果就是短淺。以這篇文獻的解釋，就是考試的壓力形塑了學生學習的風格樣貌。
把平時的測驗，作為學習的策略，重點放在學生學習的成效、反覆提取重要的知識點形成學生自己的立體的脈絡架構。
要計分，影響學期成績的重要考試，另外切割出來，或許是在教學現場上可行的策略。
2024年11月11日
POE的預測應該要是有依據的
最近學到的一個老東西，一篇1992年的文獻提到的
進行 POE 時應注意的是（White & Gunstone, 1992）：
（1）要提供一個學生可以預測，而且能基於個人理解進行推理的情境或實驗，若純粹只是猜測則將失去其價值；
（2）要提供真實情境與問題給學生，才有助於POE的效果，至少也要提供學童一些支援的線索或說明；
（3）要讓學童的觀察是直接可行的，亦即觀察的實驗結果是清晰可見的；
（4）可以用勾選的方式，提供幾種可能的情況讓學童做預測，用開放的反應模式，讓學童自己表達想法。
這四點都提到課程設計的指引
2024年11月10日
質量守恆定律要怎麼探究?
質量守恆定律，是一個【經驗定律】嗎?在拉瓦節的年代，是經驗定律沒錯，也就是說這個定律是仔細做了一大堆實驗之後，歸納實驗結果找到的規則。但是到道耳吞之後，原子論解釋了質量守恆定律，質量守恆定律變成可以解釋的，那質量守恆定律就可以變成原子論成立之後的結果。
那到底要先了解原子論，再從原子論去解釋質量守恆定律，再從實驗去驗證質量守恆定律呢?還是要做很多很多的實驗，讓學生歸納出質量守恆定律呢?
以課堂進行來說，若要學生進行很多很多實驗來歸納出質量守恆，是不可能的。如果進行兩三個實驗就歸納出質量守恆的話，又太過大膽。在教學上可以以【兩三個實驗作為示例，用來表示兩三百個實驗】嗎?我覺得是可以的，在學生進行了兩三個實驗，並且測量到質量守恆之後，就聲稱化學家進行了非常多實驗，都發現了這些規則，我們就把它稱為質量守恆定律，然後再以原子論來解釋質量守恆定律。
(如果老師想不開的話，可以這樣想，一個科學家做兩三個實驗，一百個科學家將他們的實驗結果匯集起來，就很多了。科學發現可以合作的對吧。)
這是一種上法
接下來提供另一種上法
因為國中這階段已經上完原子論了，所以對學生來說，可以在認識化學反應之後，先用原子論(模型)來推論化學反應前後的質量變化。然後用碳酸鈉+氯化鈣產生沉澱的化學反應前後質量來提供【符合理論】的驗證。
接下來，用鹽酸+大理石產生二氧化碳的實驗，測量反應後質量會變少(測量少了幾g，數字可以記錄起來)，提供【不符合理論】的現象造成衝突。實驗結果和理論不符合，就有幾種選擇
1.放棄理論，弄個全新的
2.以例外來處理，就是縮小理論適用的範圍，上面那個結果是個例外
3.提出解釋。就是仍然保持原來的理論，但是提出實驗結果和理論看似不合的說法。
如果是選擇第三種，那就得要提出驗證解釋的作法並且實作了。
這個主題當然可以用3.來處理
學生提出解釋：「因為產生氣體跑掉了，所以質量變少了」(這是空口說白話的階段)
接下來就請學生設計實驗驗證這個解釋：我們把蓋子蓋上，讓氣體無法跑掉，如果質量守恆是正確的，那麼蓋子蓋上後，反應前後質量就不會變了
然後進行實驗驗證，確實如此。然後打開蓋子，讓氣體跑掉，再測一次質量，看看變少的幅度和前面測到的數字做比較。
【不符合理論】的現象被驗證了其實還是符合理論之後，接下來就可以舉更多例子，像是鋼絲絨燃燒質量會變重。這時候情境的設定就會變成，我們因為前面的經驗，對於質量守恆定律更有信心了，所以這邊就會更有把握的提出來是有物質和鋼絲絨結合了。
在這邊還可以用另一個【不符合理論】的手法來操作，就是上面寶特瓶的蓋子換成套上氣球。
套上氣球的話，也是可以營造一種密閉的空間，但氣球因為產生氣體後體積會膨脹，在視覺效果上蠻好的，有些操作趣味科學的老師會這樣玩。不過如果去秤重的話，會發現秤上的數值會變小喔。這邊就產生了一個蠻衝突的情況就是，明明在密閉的空間裡，秤到的數值還是變小了，這時候要學生去思考有沒有可能的解釋，難度就會更高一些，適合資優的學生來挑戰看看。
如果是這個流程的話就會變成
1.有個現象：測量一兩個化學反應，發現反應前後質量很接近
2.有個理論：原子論可以提供解釋（1和2順序調換一下都還算可以操作）
3.更多的化學反應：產生氣體的，發現質量變小了
4.提出解釋：氣體跑掉了
5.用氣球包起來：如果用氣球包起來，反應前後質量應該會怎麼樣呢？會維持不變，結果發現產生氣體後，秤上的數值還是變小了
6.再提出解釋：因為氣球膨脹，會產生其他的作用力，讓秤的數值下降
7.提出實作方式：不要用氣球包住，用瓶蓋讓氣體不要跑出來，如果用瓶蓋把瓶子蓋起來，反應前後質量應該會怎麼樣呢？會維持不變。
8.實作發現質量還是守恆的
9.相信質量守恆定律
10.基於相信質量守恆定律的前提，討論鋼絲絨燃燒的質量增加原因
一般的學生可以跳過5-6，資優學生可以跑跑看步驟5, 6
有時間再往下走也很好，就是
11.有人發現核反應質量真的會改變，是原本的理論完全沒辦法解釋的，於是就要用例外，或者新的理論來處理了。
上面的兩種上法我覺得都可以啦，探究的訓練目標不太一樣，前者比較多實驗結果歸納，多一點【分析與發現】的味道。後者【思考智能】的強度比較高。
2024年11月6日
AI 協作科學實驗程式
說「協作」實在是太往自己臉上貼金了，其實我根本不會作，都是Ai在做，我只是出一張嘴，對Ai提出要求，然後檢視程式內容，找到問題或提出進一步的功能，一步一步做出自己想要的東西。
最近作的是這個，可以產生不同頻率的聲音，然後繪製波形來表達
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