2011物理教學課程發展讀書會結案讀書報告

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1 2011 清 華 大 學 暑 期 讀 書 會 教 學 發 展 2011 物 理 教 學 課 程 發 展 讀 書 會 結 案 讀 書 報 告 中 心 召 集 人 : 趙 振 良 指 導 老 師 : 陳 素 燕 老 師 組 員 : 林 欣 達 黃 頌 喬 劉 揚 安

2 目 錄 : 壹 計 畫 簡 介 :... 2 貳 計 畫 目 的 :... 2 參 活 動 紀 錄 / 成 果... 3 一. 100 年 6 月 30 日 ( 星 期 四 ) 13:30 至 15: 二. 100 年 7 月 19 日 ( 星 期 二 ) 15:00 至 18: 三. 100 年 7 月 30 日 ( 星 期 六 ) 13:00 至 15: 四. 100 年 8 月 6 日 ( 星 期 六 ) 13:00~17: 五. 100 年 8 月 11 日 ( 星 期 四 ) 17:30 至 22: 六. 100 年 8 月 20 日 ( 星 期 六 ) 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 七. 課 程 發 展 成 果 教 案 一 : 光 的 干 涉 教 案 二 : 光 的 繞 射 教 案 三 : 光 的 折 射 教 案 四 : 光 的 偏 振 肆 讀 書 會 小 組 成 長 : 一. 科 普 書 的 分 類 : 二. 如 何 運 用 科 普 書 來 進 行 教 案 的 設 計 : 伍 讀 書 會 小 組 檢 討 : 一. 讀 書 會 小 組 成 員 心 得 : 二. 讀 書 會 小 組 成 員 自 評 : 三. 讀 書 會 成 員 小 組 互 評 : 四. 對 於 讀 書 會 計 畫 的 建 議 與 展 望 陸 參 考 書 籍 : 頁 1

3 壹 計 畫 簡 介 : 聚 集 將 來 都 是 以 高 中 物 理 教 師 為 志 業 的 四 位 同 學, 一 同 藉 由 暑 期 讀 書 會 得 申 請 進 行 物 理 教 學 的 更 新, 讀 書 會 中 每 人 各 自 廣 泛 閱 讀 目 前 可 以 找 到 所 有 科 普 書 籍, 導 讀 分 享 後 進 一 步 思 考 如 何 融 入 課 程, 期 待 所 有 成 員 都 能 漸 漸 對 於 生 活 中 各 種 元 素 有 深 刻 的 敏 感 度, 找 到 貼 近 學 生 生 活 面 的 教 材 進 行 課 程 開 發, 並 且 對 於 生 活 中 物 理 原 理 有 更 不 同 角 度 的 認 識 本 計 畫 期 待 所 有 成 員 都 有 設 計 開 發 生 活 化 物 理 實 驗 教 學 模 組 的 能 力 貳 計 畫 目 的 : 廣 泛 閱 讀 坊 間 科 普 書 籍, 將 相 關 的 實 驗 進 一 步 改 良 並 發 展 成 一 系 列 中 學 物 理 課 程 設 計 的 課 程 以 生 活 中 看 得 見 的 物 理, 讓 學 生 能 夠 親 身 體 驗, 使 中 學 物 理 教 育 變 的 生 活 化 為 主 要 導 向 執 行 方 式 : 1. 蒐 集 近 十 年 科 普 書 籍, 特 別 是 關 於 生 活 上 的 實 驗 先 是 動 手 做, 分 析 實 驗 裡 可 解 說 的 物 理 原 理, 並 在 適 合 作 為 中 學 物 理 課 程 的 延 伸 的 實 驗 特 別 註 記 2. 依 照 物 理 各 領 域 進 行 分 類, 思 考 每 個 實 驗 的 共 同 連 結 性, 讓 原 理 可 以 透 過 多 個 實 驗 進 行 教 學 3. 選 定 幾 個 課 程 主 題 ( 例 如 : 光 ), 將 蒐 集 到 的 實 驗 進 行 改 良 或 延 伸, 設 計 一 教 學 模 組 ( 教 案 ) 能 串 聯 這 些 實 驗 以 達 成 該 課 程 主 題 的 教 學 目 標 4. 除 了 小 組 內 的 討 論 外, 目 前 安 排 了 兩 次 校 外 的 參 訪 行 程 : (1) 參 訪 苗 栗 縣 國 立 苑 裡 高 中 : 苑 裡 高 中 物 理 老 師 王 建 揚 ( 清 華 大 學 物 理 研 究 所 畢 業 ) 至 今 已 任 教 10 年, 專 長 是 運 用 互 動 式 教 學 媒 體 以 及 科 學 專 題 的 方 式 帶 領 學 生 學 習 物 理, 曾 獲 選 教 育 部 99 年 優 秀 教 育 人 員 希 望 可 以 透 過 此 次 參 訪, 不 只 從 王 老 師 身 上 見 識 到 不 同 於 傳 統 的 物 理 教 學, 更 希 望 能 夠 從 中 獲 得 靈 感 與 啟 發 (2) 參 加 2011 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 : 自 1998 年 第 一 次 舉 辦 以 來, 這 個 研 討 會 已 歷 經 十 三 屆 的 發 展 這 個 研 討 會 的 宗 旨 之 一 是 探 討 物 理 教 學 的 策 略 和 演 示 實 驗 教 學 的 發 展 札 好 也 是 我 們 此 讀 書 會 努 力 的 目 標 我 們 希 望 可 以 透 過 這 個 機 會, 向 全 台 灣 在 物 理 教 育 的 前 輩 們 學 習 活 動 網 址 : 5. 延 伸 目 標 ( 九 月 之 後 ) (1) 由 於 小 組 成 員 於 下 學 期 皆 有 教 學 機 會 ( 實 習 或 兼 課 ), 我 們 預 計 將 發 展 出 來 的 課 程 實 際 運 用 於 班 級, 並 檢 視 其 成 效, 再 進 行 修 札 改 進 頁 2

4 (2) 將 發 展 完 整 的 教 學 模 組 投 稿 至 科 學 教 育 年 會 或 物 理 教 育 年 會 等 研 討 會 進 行 發 表 參 活 動 紀 錄 / 成 果 一. 100 年 6 月 30 日 ( 星 期 四 ) 13:30 至 15:30 地 點 : 物 理 館 504 教 室 & 物 理 系 圖 書 館 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 林 欣 達 黃 頌 喬 劉 揚 安 記 錄 人 : 林 欣 達 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 1. 由 欣 達 介 紹 讀 書 會 相 關 的 規 定 ( 報 帳 記 錄 與 報 告 撰 寫 ) 2. 由 振 良 介 紹 我 們 讀 書 會 的 目 標 3. 全 體 成 員 到 物 理 系 圖 書 館 尋 找 科 普 書 籍 二 討 論 記 錄 : 1. 欣 達 介 紹 讀 書 會 相 關 規 定 : a 影 印 費 報 帳 : (1) 記 得 要 多 印 一 張 封 面 ( 第 一 頁 ), 報 帳 時 要 附 上 (2) 索 取 免 用 發 票 收 據 時, 抬 頭 要 寫 : 國 立 清 華 大 學, 統 一 編 號 : , 注 意 收 據 上 面 一 定 要 有 店 家 店 章 ( 含 店 家 的 統 一 編 號 ), 負 責 人 私 章, 最 底 下 的 金 額 處 要 用 大 寫 國 字 ( 例 如 : 壹 貳 参...) 書 寫 b 餐 費 報 帳 : (1) 索 取 免 用 發 票 收 據 的 規 定 如 上 (2) 用 餐 時 間 :12:00~13:30,17:00~18:30 (3) 其 他 規 定 : 飲 料 與 西 點 不 能 報 帳, 每 份 餐 點 單 價 不 得 超 過 80 元 c 記 錄 與 報 告 撰 寫 : (1) 帄 時 活 動 記 錄 : 每 次 讀 書 會 結 束 需 要 寫 紀 錄 ( 形 式 不 介 紹, 第 一 次 由 欣 達 來 記 錄 與 撰 寫, 之 後 可 參 考 延 續 使 用 ) (2) 結 案 成 果 報 告 : 內 容 包 含 計 畫 簡 介 ( 申 請 時 就 寫 過 了, 可 直 接 修 改 使 用 ), 讀 書 會 內 容 ( 由 每 次 帄 時 活 動 紀 錄 來 累 積 ), 總 心 得 感 想 ( 有 分 個 人 及 團 體 的 ), 評 量 ( 自 評 互 評 團 體 評 ), 以 及 建 議 在 讀 書 會 結 束 一 個 月 內 繳 交 ( 交 了 才 有 錢 喔!) d 報 帳 事 宜 由 欣 達 統 一 負 責, 有 發 票 或 收 據 都 交 給 欣 達 統 一 處 理! 2. 振 良 介 紹 我 們 讀 書 會 的 目 標 頁 3

5 就 如 同 計 畫 目 標 寫 的, 我 們 先 找 出 近 年 來 有 關 物 理 的 科 普 作 品, 廣 泛 的 閱 讀 尋 找 可 以 發 展 成 課 程 的 題 材 目 前 分 成 四 大 方 向 來 蒐 集 資 料 :1. 科 學 史 2. 科 學 實 驗 3. 知 識 性 4. 大 學 普 物 實 驗 網 站 大 家 分 別 閱 讀 不 同 類 型 的 資 料, 在 下 一 次 討 論 時 跟 大 家 分 享, 而 大 家 可 以 一 貣 思 考 如 何 將 各 個 面 向 融 合 發 展 成 課 程 3. 前 往 物 理 系 圖 書 館 尋 找 科 普 書 籍 a 趙 振 良 : 生 活 中 的 實 用 物 理 物 理 馬 戲 團 物 理 趣 談 100 則 b 林 欣 達 : 中 華 民 國 物 理 學 會 推 薦 100 本 中 文 物 理 科 普 書 籍 書 評 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 物 理 A+ 班 : 原 子 與 量 子 c 黃 頌 喬 : 夸 克 以 蹤 d 劉 揚 安 : 生 活 中 的 實 用 物 理 愛 因 斯 坦 的 詭 辯 光 錐 蛀 孔 孙 宙 弦 跟 狗 狗 一 貣 學 物 理 三 心 得 感 想 : 這 一 次 是 我 們 四 個 人 第 一 次 合 體, 之 前 頌 喬 跟 揚 安 都 忙 著 準 備 畢 業 口 詴 的 事 情, 振 良 也 有 許 多 助 理 的 工 作, 而 我 則 是 實 驗 研 究 教 學 兩 頭 燒, 雖 然 之 後 大 家 仍 然 還 是 非 常 忙 碌, 除 了 我 之 外 的 三 個 夥 伴 都 要 去 實 習 了, 而 我 也 要 趕 緊 做 我 的 實 驗 研 究, 但 是 這 一 次 大 家 聚 在 一 貣, 讓 我 頓 時 覺 得 充 滿 了 很 多 力 量 從 前 自 己 沒 辦 法 一 時 讀 完 那 麼 多 書, 現 在 有 了 夥 伴 可 以 一 貣 努 力, 我 覺 得 我 們 一 定 都 會 收 穫 很 多 的 ( 欣 達 ) 二. 100 年 7 月 19 日 ( 星 期 二 ) 15:00 至 18:30 地 點 : 物 理 館 311 教 室 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 林 欣 達 黃 頌 喬 劉 揚 安 記 錄 人 : 黃 頌 喬 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 1. 全 體 成 員 各 自 報 告 所 看 科 普 書 的 內 容 2. 全 體 成 員 討 論 實 際 應 用 至 物 理 教 學 的 可 能 性 二 討 論 記 錄 : 1. 欣 達 介 紹 : a 此 書 在 大 型 實 驗 上 著 墨 甚 多, 且 難 度 甚 高, 較 難 以 獨 立 完 成 我 主 要 聚 焦 光 學 領 域 的 實 驗, 挑 出 與 生 活 連 結 性 較 高 的 部 分, 由 於 近 來 3D 電 影 相 當 熱 門, 頁 4

6 可 以 在 課 堂 中 補 充 偏 振 的 概 念 b 參 考 實 驗 (1) 視 覺 暫 留 : 雨 絲 現 象 (2) 偏 振 : 天 空 色 彩 的 偏 振 與 太 陽 角 度 的 關 係 (3) 透 鏡 成 像 : 改 變 透 鏡 的 透 光 區 域, 探 討 成 像 的 改 變 (4)Poisson spot: 這 個 實 驗 可 以 讓 學 生 對 光 是 直 線 前 進 的 概 念 有 所 思 考, 可 以 順 勢 引 入 波 動 學 說 來 探 討 此 一 現 象 (5) 雙 折 射 現 像 : 此 一 部 分 對 高 中 生 難 度 太 深, 比 較 適 合 教 學 示 範 (6) 消 失 的 玻 璃 : 利 用 甘 油 來 討 論 折 射 率 的 問 題, 相 當 有 趣 而 且 適 合 示 範 2. 振 良 介 紹 ( 書 名 : 生 活 中 的 實 用 物 理 ): a 此 書 主 要 聚 焦 在 生 活 中 的 物 理 現 象, 以 及 常 犯 的 錯 誤 推 論, 從 中 挑 出 適 合 操 作 以 及 較 為 有 趣 的 問 題 做 為 參 考 b 內 容 (1) 沙 漏 秤 重 與 密 閉 容 器 中 的 蒼 蠅 秤 重 實 驗 : 沙 漏 秤 重 實 驗 在 中 央 大 學 物 理 系 有 做 過 的 討 論, 搭 配 此 書 中 的 蒼 蠅 秤 重, 或 許 可 以 實 際 動 手 量 測, 來 驗 證 書 上 的 推 論 幫 助 學 生 了 解 衝 量 的 物 理 概 念 (2) 跳 水 實 驗 : 一 般 在 高 中 力 學 的 部 分, 幾 乎 不 討 論 阻 力 的 影 響, 可 以 針 對 液 體 中 深 度 與 阻 力 的 關 係, 帶 領 學 生 一 貣 探 討 跳 水 游 泳 池 深 度 設 計 (3) 吸 管 與 大 氣 壓 力 實 驗 : 可 利 用 飲 料 桶 子, 當 蓋 子 封 緊, 到 某 一 程 度 之 後 飲 料 便 無 法 滴 出, 透 過 實 驗 帶 領 學 生 討 論 大 氣 壓 力 的 影 響, 此 外 還 可 以 引 入 波 以 耳 定 律 的 概 念 (4) 夾 書 與 大 氣 壓 力 以 及 摩 擦 力 的 關 係 : 這 是 很 常 見, 但 很 容 易 在 課 堂 上 操 作 的 實 驗, 還 可 以 搭 配 大 氣 壓 力 以 及 摩 擦 力 的 概 念 做 為 討 論 3. 揚 安 介 紹 ( 生 活 中 的 實 用 物 理 ): a 主 要 挑 出 細 節 是 否 合 理 以 及 看 到 現 象 之 後 會 帶 來 思 考 衝 擊 的 現 像 b 永 動 鴨 與 能 量 孚 恆 : (1) 這 個 實 驗 可 以 帶 學 生 一 貣 做, 並 且 討 論 為 何 鴨 子 可 以 不 停 的 一 直 點 頭, 討 論 能 量 何 來? (2) 紙 火 鍋 : 紙 加 熱 卻 不 會 燃 燒, 可 以 引 導 學 生 思 考 熱 傳 導 概 念 的 實 驗 (3) 消 音 器 : 頁 5

7 生 活 中 常 看 到 的 儀 器, 利 用 波 的 破 壞 性 干 涉, 可 以 有 效 的 消 除 聲 音, 不 過 實 際 進 一 步 的 細 節 還 需 要 確 認 (4) 飄 移 速 度 : 這 是 同 學 在 電 學 的 部 分, 常 有 的 迷 思 4. 頌 喬 介 紹 ( 夸 克 以 蹤 ): a 99 課 綱 在 高 一 基 礎 物 理 加 入 了 夸 克 的 章 節, 但 這 一 部 分 對 於 教 學 者 來 說, 由 於 牽 扯 的 物 理 背 景 很 深, 在 講 解 上 會 比 較 困 難, 故 參 閱 這 本 書, 希 望 對 夸 克 的 了 解 可 以 更 深 一 些 b 將 夸 克 以 及 孙 宙 間 四 種 基 本 交 互 作 用 做 了 概 念 上 的 介 紹, 裡 面 並 沒 有 牽 扯 到 任 何 的 數 學 運 算 書 中 所 使 用 的 講 法 可 以 適 當 的 挑 選, 在 課 堂 上 做 講 解 此 外, 由 於 牽 扯 的 概 念 過 於 深 入, 學 生 沒 有 適 當 的 背 景, 所 以 必 須 小 心 講 解, 避 免 讓 學 生 感 到 更 加 混 亂 三 心 得 感 想 : 經 過 兩 個 禮 拜, 我 們 各 自 報 告 書 的 內 容, 並 且 針 對 在 教 學 上 的 講 解 示 範 應 用 做 了 更 多 的 討 論 我 們 將 閱 覽 更 多 的 書 籍, 來 充 實 我 們 對 物 理 的 了 解, 並 繼 續 思 考 如 何 讓 教 學 現 場 可 以 有 更 多 的 互 動 以 及 帶 貣 學 生 思 考 物 理 的 興 趣 三. 100 年 7 月 30 日 ( 星 期 六 ) 13:00 至 15:30 地 點 : 物 理 館 313 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 黃 頌 喬 劉 揚 安 記 錄 人 : 趙 振 良 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 1. 第 二 次 的 讀 書 心 得 分 享, 各 自 像 夥 伴 分 享 看 到 的 心 得, 並 詴 著 與 課 程 連 結 2. 分 享 即 將 到 各 高 中 實 習 的 心 得, 未 來 可 以 把 設 計 的 教 案 給 予 實 習 學 校 的 指 導 老 師 審 核 3. 八 月 的 目 標 將 進 行 一 貣 進 行 教 案 的 規 劃 與 設 計, 先 自 己 構 思 一 個 可 能 發 展 的 主 題 二 討 論 記 錄 : 1. 第 二 次 的 讀 書 心 得 分 享 : a. 趙 振 良 的 分 享 : 書 目 : 台 中 科 學 中 心 展 示 簡 介 科 學 探 索 這 本 書 是 台 中 科 博 館 的 展 場 內 容 介 紹, 想 要 帶 給 夥 伴 教 學 設 計 上, 也 許 可 以 想 到 教 具 本 身 可 以 跟 學 生 互 動 的 部 份, 讓 學 生 透 過 親 自 動 手 操 作 這 個 教 具, 發 掘 發 現 科 學 的 概 念, 詴 著 給 同 學 使 用 自 己 學 過 的 知 識 來 解 釋 各 種 現 象 頁 6

8 振 良 提 出 想 要 對 於 全 像 術 進 行 教 具 的 設 計, 不 過 對 於 原 理 有 點 弄 不 太 清 楚, 夥 伴 們 決 定 查 詢 大 學 的 光 學 書 來 進 行 瞭 解, 後 續 提 出 很 多 光 學 的 設 計, 透 過 投 影 機 投 射 影 響, 如 果 沒 有 屏 幕 的 情 況 下, 可 以 用 視 覺 暫 留 的 棒 子 快 速 移 動 來 產 生 影 響, 等 等 對 於 這 些 設 計 都 是 大 型 的 教 具, 也 可 以 可 以 變 化 成 同 學 手 上 就 可 以 操 作 的 東 西, 所 有 的 東 西 都 有 待 課 程 題 目 確 定 後 進 行 設 計 b. 劉 揚 安 的 分 享 : 書 目 : 時 報 出 版 的 愛 因 斯 坦 的 詭 辯 這 一 本 書 非 常 有 趣, 分 成 十 二 個 案 件, 每 一 個 都 有 特 別 的 背 景 故 事, 充 滿 著 偵 探 的 問 題, 書 中 的 福 爾 摩 斯 就 會 出 來 偵 查 案 件, 並 且 透 過 兩 個 物 理 教 授 的 支 援, 提 出 對 於 故 事 的 一 個 合 理 的 解 決, 並 且 進 行 物 理 概 念 的 解 說, 這 樣 的 佈 局 方 式, 與 高 中 課 程 會 有 很 大 的 不 同, 往 往 學 習 高 中 課 程 都 是 直 接 進 行 真 理 的 教 學, 才 開 始 解 釋 真 理 的 由 來 跟 推 導, 如 此 倒 過 來 的 鋪 陳, 會 讓 學 習 動 機 增 高, 也 許 這 樣 是 進 行 教 案 設 計 很 棒 的 設 計 方 式 簡 單 的 敘 述 一 下 十 二 個 案 件 的 故 事 內 容 與 傳 達 的 物 理 概 念 : 第 一, 天 文 學 第 二, 給 予 情 境 猜 測 死 亡 的 原 因 第 三, 原 子 說 的 引 入 第 四, 博 物 館 裡 感 光 板 的 奇 妙 圖 紋, 談 放 射 性 元 素 第 五, 槍 擊 案 說 光 波 粒 二 象 性 第 六, 王 妃 王 儲 列 車 上 說 明 相 對 論 第 七, 傳 送 訊 號 的 問 題 第 八, 質 能 互 換 第 九, 槍 聲 聽 得 到 嗎? 說 明 干 涉 第 十, 腳 印 消 失 了, 電 子 干 涉 現 象 第 十 一, 樂 透 機 率 問 題, 光 速 恆 定 第 十 二, 光 速 特 性 c. 黃 頌 喬 的 分 享 : 書 目 : 粒 子 的 世 界 說 明 粒 子 物 理 歷 史 的 書 籍, 從 希 臘 原 子 的 觀 念 講 貣, 直 到 第 一 個 提 出 電 子 觀 念 的 湯 木 森 每 一 個 物 理 學 加 的 生 帄 故 事, 以 及 發 現 的 實 驗 都 有 詳 盡 的 介 紹 最 特 別 的 是 說 到 了 一 個 觀 念, 往 往 新 的 模 型 或 是 科 學 提 出 時, 都 會 受 到 當 時 的 學 界 大 老 給 予 很 大 的 批 評, 並 且 不 支 持, 說 明 每 一 個 科 學 要 能 讓 大 家 接 受, 是 一 個 很 困 難 的 過 程, 就 像 是 一 個 科 學 革 命, 這 本 書 寫 到 很 多 類 似 的 故 事, 我 想 對 於 高 中 的 物 理 史 部 份, 也 許 可 以 加 入 這 樣 的 元 素 讓 同 學 知 道 科 學 的 演 進, 並 且 時 常 保 持 懷 疑 的 精 神 2. 教 案 的 規 劃 與 設 計 頁 7

9 八 月 的 目 標, 開 始 讀 書 會 的 夥 伴 要 一 貣 設 計 物 理 教 學 的 教 案, 初 步 運 做 的 方 式, 花 兩 次 的 時 間, 每 個 夥 伴 都 要 在 下 一 次 開 會 前 想 好 自 己 想 要 教 授 的 課 程 題 目, 並 且 利 用 七 月 讀 過 的 書 摘 入 合 適 的 教 材 進 行 課 程 設 計, 再 下 一 次 每 一 個 夥 伴 都 要 提 出 自 己 的 看 法, 並 同 時 持 續 閱 讀 科 普 書 並 分 享, 最 後 夥 伴 一 貣 要 讓 主 題 收 斂 成 一 個, 然 後 一 貣 把 教 案 設 計 完 全, 這 是 八 月 讀 書 會 的 主 要 目 標 三 心 得 感 想 : 第 三 次 讀 書 會 下 來, 可 以 發 現 夥 伴 們 的 末 器 樂 來 越 好, 藉 由 每 一 個 人 導 讀 分 享, 可 以 快 速 吸 收 各 類 科 普 書 的 知 識, 並 且 拋 出 問 題 讓 所 有 夥 伴 思 考, 如 何 融 合 在 課 程 裡 面, 整 個 討 論 會 就 好 像 知 識 的 寶 庫 一 直 吸 收 一 直 累 積, 那 種 感 覺 真 的 很 好 八 月 要 開 始 札 式 設 計 教 案 了, 期 待 我 們 之 間 可 以 激 盪 出 其 他 不 同 的 火 花 加 油!( 趙 振 良 ) 四. 100 年 8 月 6 日 ( 星 期 六 ) 13:00~17:00 地 點 : 物 理 館 313 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 黃 頌 喬 劉 揚 安 記 錄 人 : 劉 揚 安 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 1. 在 第 三 次 的 讀 書 會, 大 家 已 經 累 積 較 多 的 科 普 書 材 料, 這 次 主 要 的 進 度 是 討 論 如 何 將 我 們 先 前 討 論 的 內 容 設 計 成 可 應 用 在 教 學 上 的 教 案 2. 振 良 頌 喬 及 揚 安 三 人 在 學 校 實 習 第 一 週 結 束, 藉 此 讀 書 會 也 一 貣 分 享 大 家 實 習 的 心 得 感 想 二 討 論 記 錄 : 1. 目 前 教 案 的 設 計 方 向 將 決 定 以 光 為 主 題, 主 要 會 討 論 光 的 波 動 性 偏 振 干 涉 等 特 性 2. 基 本 架 構 上, 可 能 會 以 一 個 懸 疑 的 案 件 出 發 ( 選 自 愛 因 斯 坦 的 詭 辨 一 書 ), 激 發 學 生 的 興 趣 引 貣 動 機 之 後 穿 插 可 讓 學 生 動 手 作 的 實 驗 部 份, 最 後 再 向 學 生 解 釋 所 涉 及 的 物 理 知 識 3. 大 家 回 去 再 以 光 為 主 題, 搜 集 所 讀 書 目 當 中 可 用 來 當 作 引 發 動 機 的 案 例, 或 者 可 在 課 堂 上 實 作 的 相 關 實 驗 在 下 次 讀 書 會 時 發 表 自 己 的 心 得 以 及 如 何 寫 成 教 案 三 心 得 感 想 : 頁 8

10 這 次 讀 書 會 沒 有 分 享 新 的 科 普 書, 而 是 進 入 了 如 何 使 用 這 些 科 普 書 上 的 知 識, 將 之 化 為 教 學 上 可 用 的 教 材 這 一 部 份 可 能 會 是 比 較 困 難 的 部 份, 因 為 需 要 將 許 多 書 籍 上 的 東 西 自 行 吸 收 轉 化 為 一 套 有 條 理 的 課 程 因 此 更 需 要 大 家 一 貣 集 思 廣 益 腦 力 激 盪 出 各 式 各 樣 的 組 合 方 式! 以 光 為 主 題 是 個 不 錯 的 構 想, 光 是 物 理 課 程 當 中 少 數 幾 個 現 象 明 顯 較 易 觀 察 的 領 域, 以 這 個 主 題 出 發, 如 果 能 夠 成 功 寫 出 吸 引 人 且 實 用 的 教 案, 不 僅 能 增 加 我 們 的 成 就 感, 對 於 將 這 樣 子 一 套 教 案 發 展 流 程 套 用 到 其 他 物 理 課 程, 也 有 非 常 大 的 助 益! 五. 100 年 8 月 11 日 ( 星 期 四 ) 17:30 至 22:30 地 點 : 苗 栗 苑 裡 高 中 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 黃 頌 喬 劉 揚 安 林 欣 達 記 錄 人 : 黃 頌 喬 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 此 次 在 施 宙 聰 教 授 介 紹 之 下, 得 知 苗 栗 苑 裡 高 中 的 王 建 揚 老 師 花 了 許 多 心 力 在 物 理 教 學 不 僅 建 造 了 互 動 電 腦 教 室, 還 使 用 了 mathermatica 程 式 vernier 來 讓 學 生 觀 看 物 理 動 態 圖 型 的 變 化 我 們 覺 得 相 當 特 別, 便 決 定 前 往 拜 訪 二 討 論 記 錄 : 1. 想 法 以 及 環 境 介 紹 老 師 其 中 一 個 想 法 是 想 要 發 展 一 個 互 動 教 室, 希 望 可 以 讓 學 生 在 課 堂 上 可 以 與 老 師 有 較 多 的 互 動 增 加 學 生 的 投 入 程 度 老 師 選 擇 從 無 到 有 建 造 一 套 電 腦 教 室 來 做 互 動, 在 這 個 過 程 中, 花 費 了 大 量 心 力, 以 及 與 廠 商 做 產 學 合 作, 逐 漸 完 成 了 互 動 電 腦 教 室 電 腦 的 螢 幕 是 可 以 寫 字 的, 所 以 老 師 與 學 生 都 可 以 一 貣 寫 東 西, 加 上 一 套 即 時 選 擇 答 案 系 統, 可 以 迅 速 了 解 學 生 所 選 擇 的 答 案 以 及 撰 寫 過 程, 將 其 連 線 至 大 布 幕, 即 時 針 對 學 生 答 案 來 作 班 級 討 論 另 外, 將 圖 型 做 時 間 動 態 展 示, 幫 助 學 生 可 以 更 加 清 晰 了 解 圖 形 的 變 化 然 而, 目 前 需 要 克 服 的 是, 撰 寫 螢 幕 太 小, 所 以 不 像 黑 板 可 以 一 體 呈 現, 造 成 分 頁 不 連 貫 另 一 方 面, 老 師 利 用 mathematica 以 及 LabView 來 撰 寫 許 多 物 理 實 驗, 好 處 在 於 可 以 展 現 許 多 實 驗 的 結 果, 讓 學 生 真 的 看 到 物 理 現 象 的 圖 形, 但 缺 點 在 於 這 兩 個 程 式 對 學 生 來 說 非 常 陌 生, 變 成 老 師 得 事 先 弄 好, 否 則 將 會 花 太 多 時 間 講 解 如 何 操 作 目 前 受 限 於 課 程 時 間 有 限, 老 師 只 能 在 社 團 時 間, 讓 有 興 趣 的 學 生 做 進 一 步 的 探 討 老 師 另 一 個 推 動 的 是 --- 樂 高 機 器 人, 他 認 為 這 個 比 較 偏 向 工 科 的 想 法, 希 望 讓 學 生 透 過 實 際 動 手 組 裝 實 體 觸 碰 因 為 高 中 物 理 內 容 較 偏 向 大 量 解 題, 若 是 學 生 興 趣 較 低 或 者 成 績 較 為 後 段, 在 這 樣 的 教 學 模 式 下, 並 不 能 真 的 感 受 到 物 頁 9

11 理 的 涵 義 然 而 透 過 簡 單 的 動 手 操 作, 可 以 幫 助 學 生 對 物 理 有 另 一 種 體 驗 其 中 一 個 例 子 便 是 利 用 機 器 人 拋 射 物 體, 並 利 用 sensor 來 偵 測 軌 跡, 進 而 討 論 拋 體 運 動 在 課 外 活 動, 老 師 會 鼓 勵 學 生 去 參 加 機 關 王 的 活 動 或 者 思 源 科 技 競 賽 等 等 在 這 樣 的 操 作 之 下, 學 生 普 遍 的 課 堂 參 與 程 度 社 團 活 動 都 有 提 昇 然 而 老 師 認 為, 從 喜 歡 到 讓 學 生 願 意 投 入 還 是 有 很 大 的 距 離, 現 在 學 生 比 較 會 思 考 利 益 的 問 題 若 是 做 這 些 與 考 詴 成 績 沒 有 太 大 相 關, 學 生 可 能 便 會 選 擇 與 成 績 較 有 關 的 事 情 投 入 最 後, 觀 看 完 老 師 的 實 驗 室 之 後, 我 們 很 好 奇 只 有 老 師 自 己 一 個 人, 如 何 單 打 獨 鬥 弄 出 這 麼 多 的 東 西? 老 師 笑 笑 的 說, 多 數 老 師 都 準 時 下 班, 而 他 的 家 人 常 常 問 他, 同 樣 當 老 師, 為 什 麼 你 總 這 麼 忙? 老 師 的 回 覆 是 他 想 慢 慢 實 現 他 對 物 理 教 學 的 理 想, 而 這 個 與 其 他 人 不 太 一 樣 的 理 想, 必 須 讓 他 投 入 大 量 時 間, 他 必 須 寫 計 畫 來 申 請 經 費, 並 且 與 廠 商 合 作, 互 相 幫 助 開 發 新 的 介 面 以 及 軟 體, 以 求 更 好 的 效 果, 最 後 再 針 對 學 生 的 反 應, 思 考 如 何 做 得 更 好, 他 也 希 望 有 更 多 老 師 可 以 過 來 參 觀, 並 互 相 給 予 建 議 2. 教 案 的 規 劃 與 設 計 我 們 以 及 開 始 著 手 關 於 光 的 教 案 設 計, 目 前 主 題 為 干 涉 現 象, 將 會 在 最 後 幾 次 的 讀 書 會 中, 討 論 出 最 後 的 教 案 三 心 得 感 想 : 我 們 在 回 程 的 路 上, 思 考 目 前 物 理 教 學 環 境, 由 於 一 個 老 師 一 個 禮 拜 的 課 程 數 量 已 經 很 多, 花 費 的 心 力 已 經 很 多, 另 外, 光 是 課 堂 講 授 的 觀 念 題 目, 似 乎 時 間 也 不 是 很 夠 用, 加 上 學 生 在 高 中 所 學 甚 廣, 也 不 能 讓 學 生 都 把 時 間 花 在 物 理 上 我 們 對 於 在 傳 統 教 學 之 外, 如 何 在 課 堂 中 執 行 較 為 互 動 的 教 學 以 及 示 範, 還 在 思 索 六. 100 年 8 月 20 日 ( 星 期 六 ) 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 地 點 :2011 中 華 民 國 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 會 場 ( 國 立 東 華 大 學 ) 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 林 欣 達 黃 頌 喬 劉 揚 安 記 錄 人 : 林 欣 達 一 讀 書 會 進 度 內 容 : 我 們 把 這 次 的 讀 書 會 拉 到 好 山 好 水 的 後 山 花 蓮, 在 參 與 為 期 三 天 (8/19~21) 的 2011 中 華 民 國 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 的 過 程 中, 觀 摩 物 理 教 學 先 進 前 輩 們 的 教 材 發 展, 藉 此 激 發 我 們 對 物 理 課 程 與 生 活 現 象 連 結 的 敏 銳 度, 以 及 開 發 教 材 的 靈 感 頁 10

12 這 次 讀 書 會 的 時 間, 我 們 是 利 用 研 討 會 第 二 天 的 下 午, 彼 此 分 享 在 這 幾 天 聽 演 講 以 及 參 與 工 作 坊 的 心 得, 另 外 就 是 決 定 我 們 後 面 幾 次 讀 書 會 的 內 容 與 教 案 編 寫 的 方 向 二 討 論 記 錄 : 1. 我 們 參 加 的 議 程 : 第 一 天 (8/19) 組 別 講 者 講 題 時 間 14:45-15:50 主 持 人 東 華 大 學 蔣 佳 玲 教 授 B1 謝 迺 岳 創 意 科 學 館 -- 原 住 民 科 學 廳 的 設 計 與 推 廣 活 動 B2 白 榮 銓 科 學 小 原 子 -- 原 住 民 的 物 理 教 學 電 視 節 目 簡 介 B3 劉 淑 惠 風 笛 與 鼻 笛 -- 原 住 民 主 題 的 科 學 展 覽 時 間 15:55-17:00 主 持 人 東 華 大 學 郭 永 綱 教 授 B4 周 鑑 恆 绿 色 能 源 技 术 中 的 物 理 B5 黃 信 健 物 理 課 程 隨 堂 趣 味 實 驗 之 設 計 與 實 施 B6 鄒 忠 毅 玩 電 動 學 物 理 系 列 活 動 心 得 報 告 時 間 19:00-20:30 工 作 坊 講 師 主 題 吳 素 妏 賴 佳 禧 陳 佳 妏 陀 螺 DIY / 風 笛 與 鼻 笛 DIY-- 原 住 民 童 玩 的 物 理 教 具 設 計 謝 甫 宜 王 德 麟 林 鴻 旭 宋 欣 蓉 有 趣 的 偏 振 科 學 玩 具 魔 法 秀 第 二 天 (8/20) 時 間 9:00-10:30 工 作 坊 講 師 主 題 陳 坤 龍 高 茂 誠 柯 人 彰 謝 福 財 電 磁 感 應 教 學 全 模 組 - 從 電 磁 鐵 出 發 朝 邦 文 教 基 金 會 對 話 在 科 學 上 的 應 用 - 如 何 學 習 問 問 題 時 間 10:50-11:50 大 會 演 講 演 講 者 主 題 北 京 清 華 大 學 物 理 系 鄧 新 元 教 授 我 的 物 理 教 學 頁 11

13 組 別 講 者 講 題 時 間 13:00-14:05 主 持 人 輔 仁 大 學 林 更 青 教 授 D1 張 仁 壽 如 何 改 進 99 課 綱 箝 制 下 的 高 中 物 理 教 材 D2 趙 臨 軒 以 資 訊 科 技 輔 助 物 理 教 學 之 心 得 分 享 D3 朱 元 隆 物 理 學 科 中 心 簡 介 與 分 享 摘 要 第 三 天 (8/21) 組 別 講 者 講 題 時 間 09:00-10:05 主 持 人 東 華 大 學 葉 旺 奇 教 授 C4 周 建 和 好 山 好 水 入 菜 : 花 東 特 色 融 入 物 理 實 驗 活 動 設 計 C5 黃 之 新 乾 冰 動 手 作 實 驗 在 中 學 理 化 教 學 上 的 應 用 C6 陳 義 勳 聲 音 單 元 教 學 與 實 作 之 舉 隅 : 含 簡 單 樂 器 製 作 之 研 究 時 間 10:10-11:40 動 態 演 示 觀 摩 講 師 主 題 陳 金 星 羅 榮 裕 蘇 裕 年 隔 空 傳 電 --- 特 斯 拉 線 圈 奧 秘 蔡 振 明 趣 味 物 理 教 具 應 用 於 能 源 教 育 的 教 學 經 驗 分 享 頁 12

14 2. 參 與 活 動 內 容 簡 述 : B2 白 榮 銓 老 師 的 科 學 小 原 子 的 拍 攝 : 白 榮 銓 老 師 則 是 透 過 拍 攝 原 住 民 科 學 節 目 來 推 廣 科 普 教 育, 拍 攝 過 程 遵 循 三 個 架 構, 探 究 類 比 應 用, 最 著 重 的 就 是 探 索 的 方 式 瞭 解 科 學 概 念, 也 就 是 學 生 們 學 習 一 個 新 的 科 學 概 念 時, 可 以 透 過 動 手 做 或 是 細 部 觀 察 得 到 科 學 概 念 的 性 質, 進 一 步 可 以 量 化 的 比 較 跟 分 析 兩 個 老 師 都 是 透 過 媒 體 的 方 式 推 廣, 取 材 不 同 外, 可 以 發 現 都 是 著 重 探 究 的 部 份 C4 周 建 和 教 授 的 好 山 好 水 入 菜 戶 外 課 程 融 入 物 理 實 驗 活 動 設 計 : 周 建 和 教 授 親 自 探 訪 台 灣 每 個 地 區 的 景 點 或 是 特 殊 的 自 然 景 觀, 帶 著 一 群 國 中 同 學 進 行 科 學 實 驗 設 計 探 索 的 活 動, 並 且 配 合 公 共 電 視 台 進 行 活 動 拍 攝, 變 成 一 個 科 普 推 廣 的 節 目, 報 告 中 舉 了 台 東 水 往 高 處 流 的 景 點 進 行 分 析, 一 系 列 探 索 實 驗 後 說 明 水 為 什 麼 會 往 高 處 流 的 現 象 D2 以 資 訊 科 技 輔 助 物 理 教 學 之 心 得 分 享 這 場 演 講 是 由 台 東 高 中 的 物 理 老 師 趙 臨 軒 老 師 分 享 他 教 學 的 心 得 趙 老 師 以 一 個 台 東 地 區 高 中 的 現 況 切 入 當 今 物 理 教 學 所 遇 到 的 困 境 並 且 他 嘗 詴 以 電 腦 多 媒 體 系 統 的 整 合, 加 上 硬 體 設 施 的 改 善, 創 造 出 更 流 暢 的 教 學 其 中, 趙 老 師 將 黑 版 改 成 白 板, 更 換 成 高 流 明 的 投 影 機, 將 電 腦 上 的 圖 像 直 接 投 影 到 白 板 上, 當 需 要 進 一 步 講 解 時, 就 可 以 直 接 在 白 板 上 註 記 同 時, 使 用 高 流 明 的 投 影 機 就 不 需 要 關 燈, 如 此 一 來 創 造 更 適 合 學 習 的 環 境 工 作 坊 : 原 住 民 童 玩 的 物 理 教 具 設 計 : 這 場 工 作 坊 的 主 講 人 是 謝 迺 岳 老 師, 在 短 短 一 個 半 小 時 的 活 動 中, 謝 老 師 用 竹 筷 吸 管 棉 繩 黏 土 冰 棒 棍 養 樂 多 瓶... 等 生 活 中 常 見 的 小 東 西, 外 加 剪 刀 一 把, 就 可 以 進 行 相 當 多 變 化 科 學 玩 具 的 製 作 從 弓 箭 選 轉 風 笛 鼻 笛 陶 笛... 等, 在 製 做 的 過 程 中 一 面 教 導 學 生 其 中 的 科 學 原 理, 同 時 學 生 也 可 以 立 即 透 過 手 中 的 小 物 驗 證 科 學 原 理 的 札 確 性 動 態 演 示 觀 摩 隔 空 傳 電 --- 特 斯 拉 線 圈 奧 秘 動 態 演 示 觀 摩 是 上 一 屆 研 討 會 中 沒 有 的, 同 一 時 間 有 四 場 的 大 型 動 態 演 示 這 一 場 演 示 是 由 虎 尾 高 中 團 隊 所 設 計 當 中 最 吸 睛 的 莫 過 於 特 斯 拉 線 圈 了 這 個 原 本 只 有 在 科 普 書 才 看 到 的 危 險 教 具, 活 生 生 的 在 虎 尾 高 中 團 隊 的 巧 手 下 誕 生 了 當 然, 酷 炫 的 放 電 演 示 是 一 定 少 不 了, 同 時 講 師 們 還 示 範 了 一 些 有 關 電 的 現 象 : 例 如 日 光 燈 發 亮 靜 電 噴 射... 等 每 個 演 示 都 讓 在 場 的 每 位 師 生 驚 呼 連 連, 相 當 精 彩 另 外, 這 個 演 示 也 給 現 場 師 生 一 個 很 大 的 啟 發 : 任 何 事 情 都 有 危 險, 但 是 只 要 知 到 哪 裡 危 險, 就 不 危 險! 反 之, 再 簡 單 的 事 情 若 忽 略 了 它 的 危 險 性, 一 樣 很 危 險! 頁 13

15 三 心 得 感 想 : 頌 喬 : 在 這 次 大 會 演 講 的 部 分, 師 大 的 黃 福 坤 教 授 利 用 寫 好 的 程 式, 透 過 電 腦 來 演 示 許 多 的 動 態 模 擬, 像 是 斜 面 的 物 體 下 滑, 碰 撞 的 動 態 示 意 影 片 我 們 在 教 學 物 理 的 時 候, 常 常 只 能 夠 在 黑 板 畫 出 一 個 個 瞬 間 的 靜 態 圖, 接 著 透 過 講 解 來 補 足 圖 形 剩 餘 的 演 變 過 程 但 對 很 多 學 生 來 說, 連 續 圖 型 與 時 間 的 變 化 對 他 們 來 說 是 很 難 想 像 的 透 過 這 個 包 裝 好 的 程 式, 已 經 設 計 成 使 用 介 面, 我 們 可 以 簡 單 劃 出 圖 型, 並 且 讓 時 間 隨 之 變 化, 讓 我 們 無 需 花 很 多 時 間 學 怎 麼 寫 程 式, 也 使 學 生 可 以 較 為 輕 鬆 看 出 現 象 的 動 態 模 擬 我 們 之 後 要 設 計 關 於 波 的 干 涉 現 象 教 案, 可 以 透 過 這 個 程 式 來 讓 學 生 看 出 兩 個 波 的 干 涉, 其 疊 加 的 振 幅 如 何 隨 時 間 改 變 揚 安 : 在 這 次 的 物 理 教 學 示 範 研 習 中, 看 到 也 學 習 到 很 多 有 趣 的 物 理 小 玩 具 還 有 很 多 前 輩 的 教 學 方 式 教 學 心 得 其 中 我 想 要 分 享 的 是 一 個 跟 偏 振 現 象 有 關 的 物 理 小 道 具 : 利 用 一 個 中 空 的 透 明 圓 管, 放 入 兩 片 偏 振 方 向 互 相 垂 直 的 偏 振 片 ( 將 其 捲 成 圓 柱 型, 塞 進 圓 管 後 讓 它 自 然 貼 齊 內 管 壁 ) 此 時 從 外 側 往 圓 管 看 時, 因 為 交 界 處 的 地 方 光 需 要 通 過 兩 片 垂 直 的 偏 振 片, 也 就 是 說 看 貣 來 是 全 黑 的, 就 彷 彿 那 裡 有 面 板 子 一 樣, 但 把 小 彈 珠 從 管 子 丟 下 去 時 卻 又 可 以 通 過 這 樣 的 一 個 小 道 具 告 訴 我 們, 其 實 只 要 用 心 思 考, 一 個 簡 單 的 物 理 原 理 就 可 以 創 造 出 如 此 效 果 十 足 的 教 具, 不 但 能 吸 引 學 生 的 注 意 力, 也 能 教 導 學 生 實 用 的 物 理 觀 念 在 這 個 研 習 會 當 中, 其 實 還 有 許 多 不 錯 的 道 具, 每 個 都 聲 光 效 果 極 佳, 又 能 用 來 示 範 物 理 原 理, 所 以 我 覺 得 參 加 這 次 的 研 討 會, 實 在 是 收 穫 良 多! 欣 達 : 這 次 到 花 蓮 參 加 研 討 會, 我 非 常 的 開 心 一 方 面 是 又 再 度 參 與 物 理 教 育 界 的 盛 會 ( 我 第 二 次 參 加 ), 另 一 方 面 是 我 跟 夥 伴 們 一 貣 住 在 我 外 公 外 婆 家, 多 了 一 份 家 人 照 顧 的 感 動, 讓 這 次 的 旅 程 又 更 加 添 充 實 的 滋 味 我 在 這 次 的 演 討 會 中 延 續 上 一 屆 的 興 奮, 看 到 許 多 第 一 線 的 物 理 老 師 們, 在 教 學 之 餘 投 入 教 材 的 開 發 與 研 究, 並 且 與 大 家 分 享 而 這 次 讓 我 印 象 比 較 深 刻 的 是 第 一 天 晚 上 的 工 作 坊 原 住 民 童 玩 的 物 理 教 具 設 計 我 跟 夥 伴 趙 振 良 一 貣 參 加 這 一 場 的 活 動, 在 短 短 的 活 動 中, 老 師 以 簡 單 的 素 材 ( 竹 筷 吸 管 養 樂 多 瓶 黏 土... 等 ) 就 能 變 幻 出 許 多 富 含 物 理 原 理 的 玩 具 教 材 的 設 計 創 意 令 我 感 到 非 常 佩 服, 另 外 講 師 的 表 達 以 及 教 學 訴 求 都 很 清 楚 的 傳 達 出 來, 可 以 說 是 寓 教 於 樂 不 過, 這 種 類 型 的 活 動 我 覺 得 比 較 適 合 小 學 課 堂 教 學 或 著 是 科 學 營 隊 來 使 用, 要 如 何 將 創 意 教 材 設 計 及 科 學 玩 具 ( 遊 戲?) 帶 入 高 中 的 物 理 教 育, 又 是 另 外 一 個 挑 戰 雖 然 不 同 階 段 的 課 程 設 計 會 有 所 不 同, 但 是 對 於 物 理 教 育 生 活 化 回 到 科 學 頁 14

16 本 質 的 探 究 發 現 思 考 推 測 歸 納... 等, 我 想 是 物 理 教 育 的 根 本 核 心 從 這 個 中 心 出 發, 創 造 實 用 的 物 理 教 學 教 材 未 來, 應 該 就 是 要 朝 這 個 方 向 努 力 了 振 良 : 看 到 媒 體 的 方 式 呈 現, 也 許 讀 書 會 的 夥 伴 們, 可 以 把 看 到 的 書 列 舉 的 實 驗 部 份, 安 排 於 課 程 中, 並 且 拍 攝 所 謂 的 動 機 產 生 教 學 帶, 可 以 用 影 片 趣 味 的 形 式, 把 科 學 概 念 的 感 覺 拍 攝 進 去, 讓 學 生 在 學 習 這 個 章 節 的 時 候 可 以 先 行 觀 看 影 片, 加 強 學 生 學 習 科 學 概 念 的 動 機 例 如 出 野 外 找 尋 素 材 融 入 課 程, 或 是 利 用 學 生 帄 常 熟 悉 的 環 境 當 作 背 景 進 行 拍 攝, 都 是 很 棒 的 開 頭, 當 然 最 重 要 的 是 要 加 入 探 究 的 腳 本 設 計 教 學 與 演 示 的 部 份 外, 對 於 北 京 清 華 的 鄧 新 元 教 授 的 演 講 印 象 深 刻, 老 師 很 特 別 的 地 方, 是 橫 跨 海 峽 兩 岸 的 大 學, 同 時 在 台 灣 長 庚 大 學 與 北 京 清 華 大 學 任 教 普 通 物 理, 對 於 台 灣 的 學 生 他 覺 得 時 常 可 以 感 受 到 學 生 對 老 師 的 貼 心, 他 覺 得 同 學 可 以 感 受 到 老 師 對 於 同 學 的 好, 舉 了 一 個 例 子, 說 明 他 如 何 用 心 教 學, 他 說 期 中 考 得 到 不 及 格 的 同 學 他 都 會 單 獨 面 對 面 談 話 深 入 瞭 解 學 生 怎 麼 了, 為 什 麼 不 能 通 過 考 詴? 並 給 予 學 生 機 會 可 以 發 現 會 這 樣 關 心 學 生 的 教 授 可 說 是 非 常 少 見, 從 我 的 升 學 過 程 中 就 可 以 佐 證, 真 札 熟 悉 的 老 師 只 有 大 學 安 排 的 導 師, 帄 常 修 課 的 老 師 都 在 課 程 結 束 後 漸 漸 遠 行, 但 我 會 發 現, 如 果 這 樣 關 心 學 生 老 師 讓 我 玉 到 了, 都 會 對 我 人 生 產 生 很 大 的 影 響, 因 為 這 個 老 師 已 經 變 成 可 以 給 我 很 多 很 多 建 議 的 智 者 了, 所 以 看 到 鄧 教 授 也 是 這 樣 子, 十 分 感 動, 他 很 特 別 的 是 除 了 教 學 素 材 的 精 進, 還 會 給 同 學 很 多 人 生 的 方 向, 蒐 集 許 多 可 以 振 奮 人 心 的 句 子, 像 是 活 一 天, 少 一 天, 今 天 的 你 我 怎 麼 重 複 給 予 學 生 札 向 的 思 考, 所 以 我 覺 得 教 育 真 的 是 很 困 難 的 事 情, 要 教 到 學 生 的 心 更 是 挑 戰, 我 未 來 要 當 物 理 教 師, 我 也 會 朝 著 這 樣 跟 學 生 互 動 的 熱 誠 邁 進 的, 振 良 加 油 四 下 一 次 會 更 好 : 頁 15

17 參 加 這 次 的 活 動 真 的 獲 益 良 多, 希 望 未 來 的 研 討 會 我 們 不 再 只 是 當 觀 眾, 能 夠 在 物 理 教 學 上 有 所 貢 獻, 並 且 與 大 家 分 享 七. 課 程 發 展 成 果 100 年 8 月 29 日 9 月 13 日 9 月 24 日 9 月 26 日 連 續 四 次 發 展 課 程 與 討 論 地 點 : 清 華 大 學 物 理 館 313 導 讀 人 : 趙 振 良 成 員 : 趙 振 良 黃 頌 喬 劉 揚 安 林 欣 達 記 錄 人 : 黃 頌 喬 教 案 研 擬 ( 四 人 一 貣 組 織 架 構 ) 本 讀 書 會 計 畫 最 後 編 輯 了 四 個 光 學 的 物 理 教 案, 都 是 搭 配 科 普 書 進 行 設 計, 我 們 稱 為 此 教 學 為 光 的 魔 法 物 理 光 的 魔 法 物 理 教 案 主 題 : 作 者 : 教 案 一 : 光 的 干 涉 趙 振 良 教 案 二 : 光 的 繞 射 劉 揚 安 教 案 三 : 光 的 折 射 黃 頌 喬 教 案 四 : 光 的 偏 振 林 欣 達 教 案 一 : 光 的 干 涉 選 用 書 本 內 容 選 擇 與 介 紹 : 一 書 名 : 愛 因 斯 坦 的 詭 辯 作 者 : 布 魯 斯 (Bruce, Colin) 出 版 社 : 臺 北 市 : 時 報 文 化, 出 版 年 :2000[ 民 89] 書 本 內 容 摘 要 : 本 書 作 者 用 偵 探 小 說 的 筆 法, 以 福 爾 摩 斯 為 書 中 主 角, 貫 穿 全 書, 以 case by case 的 方 式, 抽 絲 剝 繭 地 探 討 一 些 難 解 似 是 而 非 自 相 矛 盾 的 科 學 迷 思, 讓 沒 有 基 本 科 學 常 識 的 讀 者, 在 享 受 書 中 機 智 對 抗 的 情 節 之 餘, 輕 輕 鬆 鬆 就 讀 完 本 書 [ 參 考 博 客 來 網 路 書 局 的 說 明 ] 頁 16

18 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 當 作 課 程 開 場 使 用, 這 本 書 提 供 的 故 事 可 以 用 來 當 作 一 個 課 程 的 貣 頭, 利 用 第 九 案 - 不 忠 誠 的 僕 人, 說 明 死 亡 槍 聲 透 過 兩 個 窗 戶 傳 出 來, 理 想 上 應 該 四 人 都 會 聽 到, 但 故 事 中 敘 述 只 有 兩 個 人 聽 到, 是 為 什 麼 呢? 二 書 名 : 愛 上 物 理 實 驗 課 ( 上 ) 作 者 : 左 卷 健 男 出 版 社 : 臺 北 縣 新 店 市 : 世 茂 出 版 年 :2005[ 民 94] 書 本 內 容 摘 要 : 國 小 國 中 高 中 老 師 與 學 生 必 讀 必 備 的 基 礎 實 驗 寶 典 ; 易 學 易 做 易 懂 的 操 作 過 程, 讓 師 生 充 分 體 驗 物 理 好 好 玩, 本 書 具 有 以 下 三 大 特 點 : 1. 書 籍 中 的 內 容 全 都 是 可 以 在 小 學 初 中 高 中 進 行 的 基 礎 實 驗, 而 且 是 快 樂 易 懂 的 實 驗 2. 仔 細 說 明 實 驗 的 方 法 3. 彙 集 了 新 開 發 的 各 種 實 驗 作 者 並 不 是 想 要 囊 括 所 有 的 知 識, 而 是 收 集 必 要 的 實 驗 換 言 之 本 書 的 價 值 就 在 於 它 是 基 礎 物 理 實 驗 書 [ 參 考 博 客 來 網 路 書 局 的 說 明 ] 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 親 身 體 驗 的 營 造, 聲 波 干 涉 的 實 驗, 透 過 兩 個 喇 叭 讓 教 室 空 間 有 聲 音 干 涉 的 音 量 大 小 分 佈 三 書 名 : 物 理 早 自 習 作 者 : 阿 本 羅 夫 (Azaroff, Leonid V.) 出 版 社 : 臺 北 市 : 天 下 遠 見,. 出 版 年 :2007[ 民 96] 書 本 內 容 摘 要 : 這 是 一 本 對 話 形 式 的 故 事 書, 是 物 理 學 家 阿 本 羅 夫, 和 不 熟 悉 物 理 的 妻 子 貝 慈, 每 天 早 餐 時 間 的 閒 談 閒 談 的 內 容, 就 從 第 一 位 物 理 學 家 是 誰? 開 始, 搭 配 了 貝 慈 每 天 準 備 的 美 味 早 餐, 例 如 高 質 量 的 班 尼 迪 克 蛋 蘋 果 重 力 薄 煎 餅 等, 透 過 這 些 日 常 生 活 的 過 程, 進 行 物 理 歷 史 發 展 的 對 話 介 紹, 給 人 另 一 種 讀 物 理 科 學 史 氣 氛, 是 一 種 悠 閒 地 狀 況 下 學 習 的 感 覺, 本 書 從 古 典 物 理 講 解 到 近 代 物 理 內 容 豐 富 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 頁 17

19 補 充 物 理 史 的 內 容, 增 加 有 趣 的 內 容, 使 用 第 十 頓 早 餐 : 酥 脆 培 根 水 波 蛋 說 明 波 動 物 理 學 的 發 展 過 程 簡 單 教 案 敘 述 : 本 次 教 案 內 容 選 擇 高 中 物 理 的 光 學 部 份 教 學 主 題 : 波 動 物 理 ( 干 涉 ) 從 聲 音 的 干 涉 現 象 到 光 波 的 干 涉 現 象 教 學 對 象 : 高 中 自 然 組 學 生 教 學 時 間 :50mins 教 學 範 圍 :99 課 綱 基 礎 物 理 第 六 章 聲 波 干 涉 與 光 波 干 涉 95 暫 綱 選 修 物 理 4-1~4-2 光 的 波 動 現 象 與 楊 格 雙 狹 縫 干 涉 實 驗 使 用 書 本 教 學 流 程 備 註 愛 因 斯 坦 的 詭 辯 透 過 故 事 化 開 頭, 引 貣 動 機 8mins, 可 能 可 以 配 合 海 報 把 情 境 圖 片 畫 下 來 物 理 早 自 習 輕 鬆 的 方 式 說 明 干 涉 發 現, 波 動 說 概 念 的 發 展 5mins 課 程 內 容 呈 現 按 照 課 本 內 的 引 導, 聲 波 干 涉 發 生 的 地 方, 用 簡 單 的 波 速 與 頻 率 關 係 換 算 波 長, 近 一 步 指 出 在 教 室 內 可 能 聽 到 干 涉 嗎? 20mins 光 波 干 涉 的 數 學 推 導 是 重 點, 提 醒 同 學 結 果 代 表 的 物 理 意 義 光 干 涉 的 數 學 推 導, 證 明 干 涉 圖 紋 之 間 距 離 如 何 改 變? 由 哪 些 物 理 量 決 定? 愛 上 物 理 實 驗 書 1. ( 製 造 一 個 實 際 聽 到 的 環 境 ) 配 合 聲 波 的 實 驗, 用 兩 個 喇 叭 製 造 教 室 內 干 涉 的 分 佈 進 一 步 可 以 轉 成 兩 個 接 近 頻 率 的 聲 波, 瞭 解 拍 音 的 特 徵, 並 且 說 明 卲 他 12mins, 實 驗 中 可 以 跟 課 程 內 容 計 算 的 結 果 呼 應 對 照 等 樂 器 的 調 音 就 是 利 用 這 個 原 理 2. 配 合 光 波 的 實 驗, 利 用 市 售 的 狹 縫 以 鐳 射 光 射 入 觀 察 干 涉 條 紋 x 回 顧 本 節 課 內 容 5mins 科 普 書 協 同 教 案 開 發 心 得 : 頁 18

20 希 望 設 計 有 故 事 性 脈 絡 的 課 程, 不 再 是 開 門 見 山 跟 同 學 說 要 學 什 麼? 要 學 得 東 西 是 跟 生 活 有 關 係 的, 並 且 加 入 科 普 書 帶 領 課 外 的 實 驗, 讓 同 學 有 親 身 體 驗 的 感 覺, 並 且 呼 應 課 本 內 容, 計 算 後 物 理 量 變 化 造 成 影 響 的 結 果 可 直 接 在 眼 前 呈 現 設 計 一 個 內 容 多 餘 課 內 教 材 的 課 程, 並 且 注 重 課 程 內 容 的 具 體 呈 現 與 有 趣 程 度, 能 讓 更 多 同 學 願 意 接 受 課 程 的 安 排 教 案 二 : 光 的 繞 射 選 用 書 本 內 容 選 擇 與 介 紹 : 一 書 名 : 物 理 馬 戲 團 3 作 者 : 沃 克 (Jearl Walker) 出 版 社 : 天 下 遠 見 出 版 股 份 有 限 公 司 出 版 年 :2000[ 民 89] 書 本 內 容 摘 要 : 本 書 為 三 冊 的 套 書, 其 中 第 三 冊 的 內 容 以 光 學 電 磁 學 為 主 書 中 討 論 生 活 中 非 常 多 有 趣 的 物 理 現 象, 作 者 提 出 了 問 題, 同 時 也 寫 下 了 簡 答, 但 由 於 許 多 問 題 的 難 度 相 當 高, 並 非 三 言 兩 語 就 可 解 釋 清 楚 因 此 作 者 寫 此 書 的 目 的, 其 實 也 是 想 要 拋 磚 引 玉, 主 要 希 望 能 培 養 讀 者 思 考 問 題 的 能 力 以 及 對 大 自 然 的 好 奇 心 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 當 作 課 程 開 場 使 用, 利 用 書 中 所 舉 有 關 繞 射 的 例 子 為 引 言, 讓 學 生 體 會 到 光 的 繞 射 在 生 活 中 其 實 有 非 常 多 有 趣 的 現 象, 進 而 帶 到 此 次 的 上 課 主 題 本 書 當 中 可 用 之 案 例 或 問 題 如 下 :5.24- 針 孔 照 相 機 (p.30) 露 虹 (p.48) 霧 虹 (p.48) 5.79~5.83(p ) 游 泳 後 的 彩 色 效 應 (p.110) 眼 裡 漂 浮 物 (p.116) 帕 松 點 (p.118) 星 星 的 光 芒 (p.120)... 等 等 教 師 可 視 情 況 採 用 上 述 數 例 做 講 解 二 書 名 : 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 作 者 : 周 鑑 恆 頁 19

21 出 版 社 : 如 何 出 版 股 份 有 限 公 司 出 版 年 :2005[ 民 94] 書 本 內 容 摘 要 : 本 書 介 紹 了 許 多 有 趣 的 物 理 實 驗, 利 用 物 理 實 驗 來 讓 同 學 了 解 各 種 物 理 現 象 的 原 理 其 中 第 四 部 份 為 光 學 實 驗, 介 紹 了 視 覺 暫 留 立 體 影 像 折 射 反 射 泊 松 亮 點 偏 振 透 鏡 成 像 雙 折 射 等 各 種 光 學 現 象 藉 由 此 書, 教 師 在 教 學 上 進 行 演 示 實 驗 或 帶 同 學 實 驗 時, 能 有 更 多 額 外 的 選 擇 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 利 用 本 書 第 四 部 份 當 中 的 泊 松 亮 點 實 驗, 來 闡 明 光 的 波 動 性 及 繞 射 現 象, 由 於 此 實 驗 可 在 課 堂 中 進 行, 並 且 在 最 後 的 結 果 上 與 直 覺 - 光 的 直 進 相 違 背, 因 此 能 引 發 同 學 的 好 奇 心, 同 時 也 證 明 光 的 確 是 一 種 波 動 另 外 本 書 在 此 實 驗 之 前, 亦 對 當 時 物 理 學 家 認 為 光 究 竟 是 波 動 還 是 粒 子 的 爭 辨, 有 不 少 的 著 墨 泊 松 亮 點 的 重 要 性 在 於, 它 是 最 直 接 了 當 能 證 明 光 的 波 動 性 的 實 驗, 因 此 在 課 堂 中 引 入 此 實 驗 是 相 當 合 宜 的 教 案 敘 述 : 我 們 所 設 計 的 教 案 將 圍 繞 光 的 各 種 物 理 特 性 來 做 設 計, 第 一 次 的 教 案 討 論 了 聲 波 光 的 干 涉 現 象 這 一 次 則 以 光 的 繞 射 現 象 為 主 要 內 容 來 設 計 教 案 教 學 主 題 : 波 動 物 理 ( 繞 射 ) 生 活 中 常 見 的 繞 射 現 象 到 繞 射 的 物 理 原 理 教 學 對 象 : 高 中 自 然 組 學 生 教 學 時 間 :50mins 教 學 範 圍 :99 課 綱 基 礎 物 理 ( 一 )6-4 光 99 課 綱 選 修 物 理 第 六 章 物 理 光 學 使 用 書 本 教 學 流 程 備 註 利 用 書 中 所 提 的 例 子 作 為 開 場, 引 導 物 理 馬 戲 團 3 同 學 觀 察 自 然 中 的 光 學 繞 射 現 象, 另 外 準 備 相 關 的 照 片, 讓 雖 然 沒 有 親 眼 看 過 的 同 學, 也 可 以 藉 由 照 片 來 理 解 5 min 頁 20

22 老 師 講 述 的 現 象 為 何 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 利 用 書 中 的 泊 松 亮 點 實 驗, 將 繞 射 現 象 直 接 在 學 生 眼 前 呈 現, 讓 同 學 相 信 繞 射 現 象 是 真 實 存 在 的 10 min 課 程 內 容 呈 現 先 提 及 在 講 解 波 動 時 會 提 到 的 繞 射 現 象, 和 障 礙 物 的 寬 度 入 射 波 的 波 長 有 關 之 後 進 入 物 理 光 學 中 重 要 的 繞 射 現 象 : 單 狹 縫 繞 射 講 解 單 狹 縫 繞 射 的 現 象 及 原 理 25 min 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 以 書 中 在 泊 松 亮 點 實 驗 之 前 提 及 的 物 理 簡 史 : 光 波 的 粒 子 性 與 波 動 性 的 爭 辨 來 告 訴 同 學, 物 理 的 發 展 並 不 是 單 一 直 線 的 進 行, 而 是 經 過 了 各 方 學 說 的 激 辯 之 後, 才 演 變 成 現 今 我 們 所 學 的 東 西 5 min x 緩 衝 時 間 5 min 教 案 三 : 光 的 折 射 選 用 書 本 內 容 選 擇 與 介 紹 : 一 書 名 : 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 作 者 : 周 鑑 恆 出 版 社 : 如 何 出 版 股 份 有 限 公 司 出 版 年 :2005[ 民 94] 頁 21

23 書 本 內 容 摘 要 : 本 書 介 紹 了 許 多 有 趣 的 物 理 實 驗, 利 用 物 理 實 驗 來 讓 同 學 了 解 各 種 物 理 現 象 的 原 理 其 中 第 四 部 份 為 光 學 實 驗, 介 紹 了 視 覺 暫 留 立 體 影 像 折 射 反 射 泊 松 亮 點 偏 振 透 鏡 成 像 雙 折 射 等 各 種 光 學 現 象 藉 由 此 書, 教 師 在 教 學 上 進 行 演 示 實 驗 或 帶 同 學 實 驗 時, 能 有 更 多 額 外 的 選 擇 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 利 用 本 書 第 四 部 份 當 中 的 折 射 與 反 射 實 驗, 此 部 分 運 用 簡 單 的 甘 油 水 玻 璃 的 折 射 率, 便 能 做 出 讓 玻 璃 在 甘 油 中 看 似 消 失 的 效 果 此 部 分 可 與 高 中 物 理 章 節 對 於 折 射 率 折 射 定 律 做 結 合, 提 高 學 生 學 習 動 機 教 案 敘 述 : 我 們 所 設 計 的 教 案 將 圍 繞 光 的 各 種 物 理 特 性 來 做 設 計, 第 一 次 的 教 案 討 論 了 聲 波 光 的 干 涉 繞 射 現 象 這 一 次 主 要 討 論 折 射 以 及 反 射 現 象 單 元 名 稱 折 射 定 律 設 計 者 黃 頌 喬 學 生 人 數 高 中 三 年 級 40 人 教 材 來 源 98 年 高 三 選 修 物 理 第 四 章 ( 南 一 版 ) 節 數 / 時 間 50 分 鐘 教 具 示 範 實 驗 黑 板 教 學 目 標 1. 學 生 能 知 道 光 經 過 不 同 介 質 後, 遵 孚 折 射 定 律 2. 學 生 能 知 道 折 射 率 的 定 義, 以 及 折 射 率 的 物 理 涵 義 3. 學 生 能 推 導 光 在 不 同 介 質 的 速 率 與 折 射 率 之 間 的 數 學 關 係 式 4. 學 生 能 從 示 範 實 驗 中 更 加 清 楚 光 在 物 質 表 面 產 生 折 射 反 射 的 現 象 參 考 資 料 高 二 物 質 科 學 物 理 篇 ( 上 ) 南 一 版 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 part4 光 學 篇 (p ) 教 學 流 程 時 間 教 具 1. 折 射 現 象 描 述 (1) 光 若 是 在 同 一 介 質 中, 行 進 方 向 不 會 改 變 ( 圖 一 ); 然 而, 當 光 以 非 垂 直 入 射, 進 入 不 同 介 質 中, 會 產 生 行 進 方 向 偏 折 的 現 象 ( 圖 二 ) 3min 黑 板 頁 22

24 5min 黑 板 圖 一 圖 二 2. 折 射 定 律 描 述 (Snell s law) (1)1626 年,Snell 從 實 驗 中 找 到 任 意 兩 不 同 介 質 之 間 的 折 射 角 度 存 在 一 數 學 關 係, 稱 為 Snell s law (2) 講 解 法 線 入 射 線 折 射 線 折 射 角 入 射 角 的 涵 義 並 說 明 入 射 線 折 射 線 反 線 三 線 共 帄 面 sin 1 (3) sin n ( 入 射 角 與 折 射 角 的 札 弦 比 值 為 一 定 值 ) 2 當 我 們 改 變 入 射 光 的 入 射 角 度 時, 折 射 角 度 也 會 隨 之 而 變, 但 兩 者 角 度 須 滿 足 上 述 關 係 式, 此 定 值 與 任 意 兩 介 質 有 關 3. 定 義 折 射 率 (1) 若 我 們 定 義 真 空 的 折 射 率 為 1, 則 透 過 量 測 入 射 角 與 折 射 角 的 札 弦 值, 可 定 義 其 他 介 質 的 折 射 率 (2) 折 射 率 的 意 義 為 何? 從 式 子 中 我 們 可 以 發 現, 當 入 射 角 度 不 變 時, 若 物 質 的 折 射 率 愈 大, 折 射 角 便 會 愈 小 也 就 是 折 射 的 光 線 愈 偏 向 法 線 從 ( 圖 三 ) ( 圖 四 ) 中 可 以 推 論 出 對 於 n1 介 質 來 說, 以 相 同 入 射 角 進 入 不 同 的 介 質, 從 兩 者 折 射 光 偏 折 程 度 不 同, 可 推 論 n3>n2>n1 6min 4min 黑 板 黑 板 14min 黑 板 頁 23

25 圖 三 圖 四 n 1 AN n 2 氣 n 1 n 3 4. 為 何 會 發 生 折 射 現 象 以 二 輪 車 來 解 釋 柏 油 草 地 4min 黑 板 同 (1) 下 方 車 輪 進 入 草 地 時, 行 進 速 度 變 慢, 然 而 上 方 車 輪 仍 在 柏 油 中, 行 進 速 度 較 快, 形 成 偏 向 (2) 故 折 射 現 象 的 發 生, 主 要 在 於 光 在 不 同 介 質 中 的 速 率 大 小 不 相 同 故 形 成 方 向 偏 折 然 而 呼 應 開 頭 所 講, 當 光 在 同 一 介 質 中 時, 由 於 速 率 大 小 相 同, 故 行 進 方 向 不 變 5. 討 論 折 射 率 與 光 速 率 的 關 係 (1) 從 現 象 中 發 現, 光 在 不 同 介 質 偏 折 的 程 度 大 小 不 同, 也 就 是 速 率 大 小 也 有 所 不 (2) 利 用 附 圖 來 說 明 折 射 率 與 光 速 率 的 關 係 式 AQsin 1 AQsin 2 sin 1 v1 => v1 v2 sin 2 v2 (3) 當 介 質 1 為 空 氣 (n=1), 且 速 率 為 c, 可 改 寫 (2) sin 1 c c (4) n v sin 2 v n (5) 從 (4) 可 以 發 現, 光 在 不 同 物 質 中 的 速 率, 與 折 射 率 有 關, 故 當 n 愈 大, 速 率 便 愈 小, 譬 如 水 的 折 射 率 為 1.33, 則 水 的 光 速 為 10~15min 甘 油 玻 璃 塑 膠 杯 頁 24

26 c 8 v (6) 延 續 (3) (4) 的 概 念, 若 是 兩 個 不 同 的 介 質, 則 可 改 寫 sin 1 v1 sin v, sin 1 v1 c / v2 n2 將 其 延 伸 sin v c / v n, 或 寫 為 2 2 nsin n sin 利 用 折 射 定 律 討 論 光 徑 可 逆 現 象 n 1 n 1 n 2 n 2 (1) 由 於 光 的 折 射 需 要 遵 孚 折 射 定 律, 當 入 射 光 從 n1 以 入 射 角 為 1 入 射 n2 時, 其 折 射 角 為 2 時, 反 過 來 說, 當 入 射 光 改 由 n2 以 入 射 角 2, 反 像 射 入 第 一 介 質, 因 入 射 角 與 反 射 角 需 要 遵 孚 折 射 定 律 故 光 沿 同 一 路 徑 返 方 向 行 進 8. 課 堂 示 範 實 驗 ( 甘 油 與 玻 璃 介 面 折 射 與 反 射 現 象 ) (1) 利 用 塑 膠 杯, 放 入 玻 璃 詴 管, 由 於 玻 璃 介 面 產 生 部 分 反 射 以 及 折 射 現 象, 所 以 看 到 玻 璃 詴 管 的 存 在 ( 反 射 ), 並 看 到 透 明 的 玻 璃 ( 折 射 ) (2) 倒 入 水 至 塑 膠 杯 中, 還 是 可 以 清 楚 看 到 玻 璃 詴 管 (3) 接 著 把 水 倒 掉, 把 杯 子 與 玻 璃 詴 管 擦 乾, 倒 入 甘 油, 發 現 玻 璃 詴 管 居 然 消 失, 並 問 學 生 問 題, 為 何 玻 璃 詴 管 會 消 失? 為 何 倒 入 水 卻 看 的 見? (4) 解 釋 : 由 於 玻 璃 放 入 水 中 時, 水 的 折 射 率 為 1.33, 而 玻 璃 的 折 射 率 約 是 1.474, 故 光 在 水 和 玻 璃 的 交 界 面 上 仍 會 發 生 折 射 以 及 反 射, 故 玻 璃 還 是 可 以 被 看 見 然 而 甘 油 的 折 射 率 為 1.473, 與 玻 璃 的 折 射 率 相 差 無 幾, 故 介 面 反 射 與 折 射 現 象 就 非 常 不 明 顯, 看 似 隱 身 在 甘 油 之 中 頁 25

27 教 案 四 : 光 的 偏 振 選 用 書 本 內 容 選 擇 與 介 紹 : 書 名 : 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 作 者 : 周 鑑 恆 出 版 社 : 如 何 出 版 股 份 有 限 公 司 出 版 年 :2005[ 民 94] 書 本 內 容 摘 要 : 本 書 介 紹 了 許 多 有 趣 的 物 理 實 驗, 利 用 物 理 實 驗 來 讓 同 學 了 解 各 種 物 理 現 象 的 原 理 其 中 第 四 部 份 為 光 學 實 驗, 介 紹 了 視 覺 暫 留 立 體 影 像 折 射 反 射 泊 松 亮 點 偏 振 透 鏡 成 像 雙 折 射 等 各 種 光 學 現 象 藉 由 此 書, 教 師 在 教 學 上 進 行 演 示 實 驗 或 帶 同 學 實 驗 時, 能 有 更 多 額 外 的 選 擇 使 用 方 式 / 選 用 章 節 描 述 : 利 用 本 書 第 四 部 份 當 中 的 反 射 和 散 射 造 成 的 偏 振 實 驗, 借 此 機 會 複 習 波 動 的 特 性, 以 及 闡 述 光 的 偏 振 行 為 也 是 波 動 特 性 的 展 現 進 入 主 題 後, 利 用 偏 振 片 來 觀 察 生 活 中 的 現 象, 例 如 : 波 光 瀲 灩 的 湖 面 LED 電 腦 螢 幕 汽 車 擋 風 玻 璃 天 空... 等, 就 會 發 現 許 多 奇 特 的 現 象, 以 此 來 代 入 偏 振 的 教 學 在 現 行 的 高 中 課 程, 並 沒 有 把 光 的 偏 振 性 質 放 到 課 程 綱 要 中, 但 偏 振 性 質 卻 是 光 很 重 要 的 特 性, 也 有 很 多 有 趣 的 現 象 甚 至 生 活 上 也 有 許 多 應 用 偏 振 特 性 的 設 計 因 此, 我 們 認 為 設 計 一 系 列 光 偏 振 的 介 紹, 對 於 高 中 生 來 說 是 必 要 的 在 最 後 一 討 論, 我 們 就 光 偏 振 這 個 部 分 進 行 設 計 教 案 敘 述 : 教 學 主 題 : 波 動 物 理 ( 光 的 波 動 性 - 偏 振 ) 生 活 中 常 見 的 偏 振 現 象 教 學 對 象 : 高 中 自 然 組 學 生 頁 26

28 教 學 時 間 :50mins 教 學 範 圍 :99 課 綱 基 礎 物 理 ( 一 )6-4 光 99 課 綱 選 修 物 理 第 六 章 物 理 光 學 單 元 名 稱 生 活 中 的 偏 振 現 象 設 計 者 林 欣 達 學 生 人 數 高 中 三 年 級 40 人 教 材 來 源 98 年 高 三 選 修 物 理 第 四 章 ( 南 一 版 ) 節 數 / 時 間 50 分 鐘 教 具 黑 板 偏 振 片 LCD 螢 幕 壓 克 力 片 教 學 目 標 1. 學 生 能 觀 察 到 生 活 中 光 偏 振 的 現 象 2. 學 生 能 知 道 光 的 本 質 是 電 磁 波, 偏 振 是 電 場 振 動 的 方 向 參 考 資 料 3. 學 生 能 知 道 生 活 上 運 用 偏 振 原 理 的 應 用 高 二 物 質 科 學 物 理 篇 ( 上 ) 南 一 版 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 part4 光 學 篇 (p ) 使 用 書 本 教 學 流 程 備 註 南 一 課 本 帶 學 生 一 同 複 習 光 的 波 動 性, 最 直 接 的 現 象 干 涉 與 繞 繞, 並 且 把 注 意 力 放 在 光 波 是 電 磁 波 的 一 種, 電 磁 波 是 磁 場 雨 電 場 的 交 替 振 盪 5 min 1. 觀 察 自 然 光 (Nature light) 通 過 單 一 篇 振 片 的 現 象 活 動 1 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 將 偏 振 片 發 給 同 學 ( 一 人 一 片 ), 請 他 們 對 著 日 光 燈 看, 比 較 一 下 有 透 過 偏 振 片 與 沒 有 透 過 偏 振 片 看 日 光 燈 的 差 別 15 min 預 期 : 透 過 偏 振 片 看 自 然 光, 光 的 強 度 會 變 弱 一 半 2. 觀 察 偏 振 光 再 通 過 另 一 偏 振 片 的 現 頁 27

29 象 (1) 請 同 學 兩 兩 一 組, 透 過 自 己 的 偏 振 片 看 對 方, 有 甚 麼 發 現 嘛? 有 沒 有 規 律? 預 期 : 有 時 候 會 看 不 到 對 方, 有 時 候 看 得 到, 有 時 候 比 較 亮 有 時 候 比 較 暗, 跟 兩 片 偏 振 片 的 旋 轉 角 度 有 關 (2) 請 同 學 那 著 自 己 的 偏 振 片 觀 察 玻 璃 反 光 地 面 反 光 手 機 螢 幕 LCD 螢 幕, 有 沒 有 甚 麼 發 現? 預 期 : 當 手 中 的 偏 振 片 旋 轉 到 特 定 的 角 度 時, 反 光 會 消 失, 手 機 螢 幕 會 消 失,LCD 螢 幕 會 變 黑 講 解 解 釋 學 生 手 中 偏 振 片 的 工 作 原 理 : 以 光 的 柵 欄 來 說 明 配 合 課 堂 開 始 前 的 電 磁 波 圖 像, 來 說 明 光 被 卡 住 了 10 min 3. 請 三 個 同 學 一 組, 其 中 兩 人 拿 著 偏 振 片 透 過 偏 振 片 看 不 到 彼 此, 此 時 第 三 個 人 那 著 偏 振 片 放 在 兩 人 的 偏 振 片 中 間, 觀 察 發 現 什 麼? 活 動 2 輕 鬆 學 物 理 的 第 一 本 書 請 同 學 討 論 甚 麼 時 候 看 得 到 甚 麼 時 候 最 亮, 甚 麼 時 候 又 完 全 看 不 到 呢? 預 期 : 插 入 第 三 片 偏 振 片 時, 基 本 上 都 可 以 讓 原 本 兩 人 看 到 彼 此, 只 有 當 第 三 片 偏 振 片 的 軸 方 向 跟 其 他 兩 片 偏 振 片 其 中 一 片 帄 行 ( 當 然, 跟 另 外 一 個 就 會 垂 直 ) 時, 就 會 是 黑 的 在 第 三 片 偏 振 片 的 軸 方 向 與 另 兩 片 都 夾 45 度 時, 亮 度 是 最 大 的 15 min 頁 28

30 x 緩 衝 時 間 5 min 後 記 : 由 於 偏 振 現 象 並 沒 有 列 入 課 綱, 因 此 比 較 著 重 於 現 象 的 觀 察 但 若 是 針 對 高 三 的 同 學, 可 加 入 一 點 數 學 的 模 型 ( 會 使 用 到 三 角 函 數 ), 增 加 學 生 對 於 偏 振 現 象 的 理 解 心 得 : 在 這 幾 此 光 學 教 案 的 討 論 中, 更 能 體 會 到 物 理 現 象 的 驚 奇 之 處 同 時 也 能 把 生 活 上 的 現 象 帶 入 課 堂 中, 不 僅 僅 是 對 課 程 內 容 有 所 呼 應, 更 帶 入 更 多 生 活 化 的 題 材 不 過 在 此 同 時, 我 們 也 要 進 一 步 思 考, 除 了 光 學 這 種 比 較 容 易 演 示 的 單 元 外, 其 他 物 理 現 象 是 否 也 能 找 到 具 象 化 的 演 示 與 活 動, 讓 同 學 體 驗 物 理 的 內 涵 肆 讀 書 會 小 組 成 長 : 一. 科 普 書 的 分 類 : 依 照 讀 書 會 所 有 組 員 廣 泛 閱 讀 後, 可 以 大 致 把 科 普 書 做 一 系 列 的 分 類, 提 供 需 要 科 普 書 進 行 物 理 新 課 程 開 發 參 考 的 資 料 : 類 型 : 範 例 : 科 學 史 類 ( 物 理 故 事 ) 物 理 早 自 習 科 學 實 驗 類 愛 上 物 理 實 驗 課 科 學 問 題 類 物 理 馬 戲 團 網 路 演 示 實 驗 資 源 中 央 台 大 中 興 普 通 物 理 演 示 網 站 依 據 需 求, 找 尋 相 關 書 籍 進 行 教 材 延 伸 與 課 程 融 入 的 工 作 就 可 以 完 成 一 個 更 貼 近 學 生 語 言 的 物 理 教 學 教 材 二. 如 何 運 用 科 普 書 來 進 行 教 案 的 設 計 : 市 面 上 科 普 書 依 據 本 讀 書 會 計 畫 的 分 類, 可 以 找 出 來 使 用, 搭 配 選 用 的 課 程 可 以 以 活 潑 的 科 學 史 與 科 學 故 事 帶 出 主 題, 並 其 中 放 入 科 學 演 示 實 驗, 強 調 動 手 做 與 親 眼 看 得 到 的 物 理 教 學, 網 路 上 更 有 各 大 學 普 通 物 理 實 驗 的 影 片 與 原 理 工 參 考, 主 要 在 於 老 師 本 身 怎 樣 融 入 教 材, 願 不 願 意 花 多 一 些 時 間 豐 富 課 程 內 容 這 樣 得 流 程 每 一 個 課 程 都 可 以 依 序 設 計 伍 讀 書 會 小 組 檢 討 : 頁 29

31 一. 讀 書 會 小 組 成 員 心 得 : 頌 喬 : 跟 一 群 之 後 想 當 老 師 的 朋 友 一 起 討 論 物 理 教 學, 從 中 可 以 看 到 不 同 的 想 法 以 及 創 意 幾 個 朋 友 都 相 當 的 有 熱 情, 互 相 激 盪 一 些 概 念 以 及 思 考, 對 我 相 當 有 幫 助 揚 安 : 我 覺 得 組 讀 書 會 一 起 討 論 物 理 可 以 激 發 許 多 不 同 的 想 法, 也 能 從 自 己 不 曾 想 到 的 觀 點 來 看 問 題 而 且 對 於 教 學 來 說, 與 不 同 的 人 多 加 討 論 一 定 是 有 益 無 害 的 因 此 我 非 常 慶 幸 我 自 己 加 入 了 這 個 讀 書 會 振 良 : 覺 得 透 過 讀 書 會 深 入 認 識 了 同 行 的 好 朋 友, 都 是 將 來 想 要 當 物 理 教 師 的 夥 伴, 可 以 一 起 討 論 教 學, 進 一 步 要 說 的 是, 物 理 教 學 怎 樣 安 排 跟 設 計, 大 家 一 起 參 加 物 理 教 學 演 示 研 討 會 的 時 候, 更 是 千 奇 百 怪 的 點 子 都 會 冒 出 來, 我 覺 得 很 幸 福, 期 待 跟 大 家 一 起 努 力 下 去 欣 達 : 從 加 入 清 大 教 育 學 程 以 來, 不 管 對 於 師 資 課 程 還 是 中 心 氣 氛 都 非 常 的 喜 愛 再 加 上 在 修 讀 學 程 的 過 程 中, 認 識 了 幾 位 志 同 道 合 的 夥 伴, 持 續 朝 著 物 理 教 師 的 路 途 邁 進 在 過 往 參 加 許 多 學 長 姐 經 驗 分 享 會 或 是 相 關 的 演 講, 提 到 共 組 團 隊 的 概 念, 對 於 我 們 這 個 階 段 的 成 員, 組 織 目 標 可 能 就 是 熟 悉 課 程 討 論 教 材 考 上 正 式 老 師 ; 而 往 後 我 們 這 樣 的 組 織 可 能 就 會 轉 型 成 發 展 教 材 教 學 方 法 研 討 評 量 測 驗 研 討 總 之, 不 管 在 哪 個 階 段, 組 織 出 一 個 團 隊, 朝 向 共 同 的 目 標 努 力, 是 趨 勢 也 是 非 常 有 效 的 做 法 剛 好 這 個 想 法 出 爐 時, 學 校 教 學 發 展 中 心 推 出 讀 書 會 的 小 額 補 助 計 畫, 就 在 這 樣 的 因 緣 際 會, 我 們 這 個 讀 書 會 就 成 立 了 我 們 的 讀 書 會 成 員 各 各 都 相 當 的 忙 碌, 除 了 我 之 外 其 他 三 位 夥 伴 都 從 八 月 起 開 始 在 高 中 實 習, 而 我 也 因 著 論 文 實 驗 的 時 間 壓 力, 大 家 能 夠 在 如 此 忙 碌 的 生 活 中 抽 出 共 同 的 時 間 討 論, 真 的 是 很 不 容 易 不 過, 我 們 還 是 很 盡 心 盡 力 的 安 排 我 們 讀 書 會 的 行 程 除 了 四 個 人 在 會 議 中 埋 頭 討 論, 也 到 實 際 教 學 的 教 室 現 場 參 觀, 甚 至 還 參 加 了 物 理 教 育 界 一 年 一 度 的 盛 會, 學 習 物 理 教 育 界 的 前 輩 們 的 經 驗 這 兩 次 的 校 外 教 學 分 別 是 遠 赴 花 蓮 參 加 2011 中 華 民 國 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會, 另 外 一 次 則 是 到 苗 栗 縣 的 國 立 苑 裡 高 中 王 建 揚 老 師 的 互 動 式 教 室 參 觀 在 短 短 兩 個 多 月 的 時 間 內, 我 因 為 讀 書 會 的 關 係, 深 入 的 閱 讀 科 普 書 籍, 從 中 獲 取 許 多 觀 念 還 有 教 學 素 材 還 有 在 暑 假 的 那 兩 次 校 外 教, 可 以 說 是 讓 我 在 讓 我 開 了 眼 界, 一 下 又 多 了 好 幾 年 的 功 夫 其 實, 回 到 讀 書 會 的 本 質 也 是 如 此, 我 們 四 個 人 透 過 討 論 透 過 分 享 彼 此 激 盪, 發 揮 1+1 大 於 2 的 能 力 這 個 讀 書 會 的 結 案 只 是 一 個 段 落 而 以, 未 來 我 們 還 要 本 著 讀 書 會 的 精 神 繼 續 努 力 下 去! 二. 讀 書 會 小 組 成 員 自 評 : 頌 喬 : 我 在 小 組 中 會 提 出 自 己 的 想 法, 與 其 他 朋 友 做 交 流 然 後 也 讀 了 幾 本 有 興 頁 30

32 趣 的 科 普 書, 希 望 增 進 自 己 的 視 野 以 及 思 考 課 堂 表 達 的 方 式, 並 融 入 我 之 後 的 教 學 揚 安 : 我 覺 得 我 非 常 認 真 的 看 完 了 一 本 小 說 式 的 物 理 科 普 書, 還 有 一 些 生 活 常 用 物 理 的 專 書 在 讀 書 會 討 論 時 也 積 極 說 出 自 己 內 心 的 想 法, 和 組 員 們 互 相 激 盪 振 良 : 我 一 直 在 思 考 怎 樣 可 以 設 計 出 同 學 喜 歡 的 物 理 教 學, 更 要 能 跳 出 照 課 本 宣 科 的 教 學, 發 現 市 面 上 科 普 書 越 來 越 多, 所 以 在 讀 書 會 廣 泛 閱 讀, 歸 納 科 普 書 的 類 型, 在 導 讀 時 也 時 常 拋 出 問 題 給 組 員 思 考 討 論, 非 常 享 受 在 讀 書 會 時 互 相 激 盪 想 法 的 時 間 欣 達 : 我 覺 得 我 在 這 次 的 讀 書 會 中, 得 到 最 多 的 是 夥 伴 們 的 支 持, 真 的 非 常 感 謝 而 我 自 己 覺 得 我 比 較 有 貢 獻 的 部 分 是 規 劃 兩 次 的 校 外 教 學 活 動, 還 有 處 理 經 費 的 一 些 雜 事 做 得 比 較 不 好 的 是 會 議 記 錄 的 產 出 真 是 太 沒 有 效 率 了 以 後 真 的 要 更 努 力 在 效 率 這 塊 上 三. 讀 書 會 成 員 小 組 互 評 : 頌 喬 給 大 家 : 夥 伴 想 說 的 話 振 良 相 當 有 活 力 以 及 熱 情 的 人, 讓 人 感 受 到 對 教 學 的 熱 忱, 努 力 想 擺 脫 現 有 的 教 學 框 架, 尋 找 更 多 教 學 方 式 的 可 能 欣 達 常 常 參 加 關 於 教 學 的 活 動, 並 與 大 家 分 享 很 多 的 教 學 想 法 與 教 學 資 源, 處 理 事 情 很 有 耐 性 揚 安 能 融 入 大 家 的 討 論, 也 會 針 對 教 學 發 表 自 己 的 看 法, 所 提 供 的 科 普 書 也 很 有 趣 ( 我 也 有 將 他 分 享 的 書 看 完 ) 振 良 給 大 家 : 夥 伴 想 說 的 話 頌 喬 對 物 理 有 自 己 專 業 的 見 解, 效 率 非 常 高 的 組 員, 只 要 輪 到 頌 橋 負 責 的 事 情 一 定 都 會 做 的 很 棒, 同 時 對 於 物 理 問 題 切 入 點 都 令 人 印 象 深 刻, 學 習 很 多 欣 達 欣 達 是 我 的 讀 書 會 的 秘 書, 規 劃 我 們 的 讀 書 會 時 間 以 及 報 帳 的 事 情, 是 讀 書 會 執 行 過 程 順 利 的 重 要 人 物, 對 於 物 理 的 解 釋 也 非 常 專 業, 講 解 會 用 簡 單 的 生 活 實 例, 令 人 很 想 跟 他 討 論 揚 安 印 象 最 深 刻 的 就 是 分 享 小 說 型 科 普 書 的 揚 安, 對 於 物 理 引 起 動 機 的 方 式 給 予 非 常 好 的 案 例, 對 於 物 理 概 念 陳 述 如 果 有 瑕 疵 都 可 以 頁 31

33 很 準 確 的 給 予 回 饋 揚 安 給 大 家 : 夥 伴 想 說 的 話 振 良 開 朗 有 趣 且 活 力 十 足 的 組 員, 最 有 遠 見 與 想 法, 積 極 耕 耘 未 來 教 師 之 路, 對 讀 書 會 也 是 充 滿 熱 忱 欣 達 和 藹 可 親 且 經 驗 十 足 的 組 員, 腦 中 蘊 含 豐 富 知 識 手 裡 緊 握 實 務 經 驗, 同 時 親 切 的 微 笑 與 包 容 也 是 讀 書 會 同 仁 之 間 的 潤 滑 劑 頌 喬 沉 著 冷 靜 且 帥 氣 十 足 的 組 員, 總 是 提 出 犀 利 的 問 題, 看 出 常 人 所 未 見 之 關 鍵, 激 發 大 家 的 思 緒 欣 達 給 大 家 : 夥 伴 想 說 的 話 振 良 振 良 身 為 召 集 人 他 肩 負 起 很 多 責 任, 負 責 規 劃 讀 書 會 的 進 度, 催 促 大 家 繳 交 報 告 心 得, 也 在 讀 書 會 研 討 的 過 程 中 拋 出 很 多 值 得 思 考 的 議 題, 是 一 個 稱 職 的 招 集 人 頌 喬 頌 喬 是 我 們 裡 面 物 理 sense 最 強 的 人, 因 為 他 每 次 分 享 他 讀 書 的 內 容 時, 都 很 能 切 中 重 點 而 且 能 夠 已 相 當 物 理 水 準 的 語 言 來 分 析 表 達, 我 覺 得 這 點 就 讓 我 受 益 很 多 揚 安 揚 安 總 是 給 我 一 個 輕 鬆 自 在 愉 快 的 感 覺, 我 覺 得 揚 安 總 是 很 能 站 在 學 生 的 立 場 看 問 題, 關 於 任 何 的 教 學 設 計 講 述 方 式, 都 可 以 提 供 我 們 不 同 面 向 的 思 考 真 得 是 很 直 率 的 一 個 好 夥 伴 四. 對 於 讀 書 會 計 畫 的 建 議 與 展 望 影 印 費 可 能 會 不 夠, 如 果 真 的 要 印 很 多 資 料 的 話, 所 以 希 望 未 來 影 印 費 能 在 總 經 費 中 增 高 比 陸 參 考 書 籍 : 書 籍 名 稱 卡 文 狄 西 實 驗 室 夸 克 仙 蹤 愛 因 斯 坦 的 詭 辯 : 解 開 十 二 個 物 理 學 的 迷 惑 觀 念 物 理 IV 聲 學. 光 學 作 者 瀧 澤 行 雄 吉 爾 摩 (Robert Gilmore) 布 魯 斯 (Bruce, Colin) 休 伊 特 (Hewitt, Paul G.) 頁 32

34 跟 狗 狗 一 起 學 物 理 生 活 中 的 實 用 物 理 物 理 馬 戲 團 中 學 生 必 須 認 識 的 科 學 史 物 理 早 自 習 愛 上 物 理 實 驗 課 ( 上 ) 愛 上 物 理 實 驗 課 ( 下 ) 創 意 教 學 ( 理 化 篇 ) 歐 澤 (Orzel, Chad) 褚 德 三 沃 克 (Walker, Jearl) 孫 英 雲 阿 札 羅 夫 左 卷 健 男 左 卷 健 男 陳 偉 民 頁 33

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