物 理 生 活 化 教 學 經 驗 談 鄧 鴻 源 真 理 大 學 通 識 教 育 中 心 au1194@mail.au.edu.tw 摘 要 物 理 首 重 觀 念, 而 觀 念 的 啟 發 應 從 觀 察 著 手, 從 遊 戲 中 學 習, 畢 竟 就 人 類 吸 收 知 識 的 效 率 而 言, 數 字 與 符 號 不 如 文 字, 文 字 不 如 圖 片, 圖 片 不 如 有 聲 音 與 動 作 的 影 片 或 實 驗, 而 影 片 或 實 驗 也 要 選 擇 具 有 趣 味 性 與 生 活 化 者, 才 能 引 起 學 生 學 習 的 興 趣, 否 則 太 制 式 化 或 學 術 性, 均 不 易 引 起 學 生 興 趣 如 果 有 魔 術 配 合 主 題 表 演, 不 僅 可 以 提 高 學 生 學 習 興 趣, 還 可 以 激 發 他 們 的 想 像 力 與 創 造 力 因 此 本 文 著 重 物 理 教 學 生 活 化 與 趣 味 化, 利 用 影 片 魔 術 網 路 資 料 示 範 實 驗 等 做 輔 助 說 明, 以 引 發 學 生 學 習 物 理 的 興 趣 期 盼 這 些 教 學 經 驗 的 分 享, 能 與 各 級 教 師 交 換 心 得 與 切 磋 學 習, 俾 收 互 相 激 盪 之 效 關 鍵 字 : 物 理 教 學 想 像 力 創 造 力 壹 研 究 動 機 與 目 的 為 了 提 高 學 生 學 習 物 理 的 興 趣, 近 年 來 各 校 紛 紛 提 出 各 種 改 善 方 案, 其 共 同 特 色 就 是 落 實 物 理 教 學 之 生 活 化 與 趣 味 化, 擺 脫 一 般 僵 硬 的 傳 統 教 學 方 式 ( 周 祥 順, 2007; 黃 福 坤, 2006; 湯 兆 崙 黃 鼎 凱 蔡 宜 君, 2006; 陳 正 治, 2006; 周 建 和, 2006) 本 文 目 的 除 了 希 望 引 發 學 生 學 習 物 理 的 興 趣 外, 也 企 圖 從 科 學 中 引 申 出 人 文 理 念, 讓 學 生 不 僅 學 到 基 本 物 理 觀 念 外, 也 學 到 待 人 處 事 的 涵 養 學 習 的 精 神 與 態 度, 並 知 道 如 何 保 護 自 身 安 全 等 副 加 價 值 貳 相 關 文 獻 探 討 一 物 理 之 美 ( 費 曼,2005) 本 書 是 知 名 的 科 學 頑 童 諾 貝 爾 獎 得 主 理 查. 費 曼, 對 康 乃 爾 大 學 學 生 的 演 說 集, 透 過 趣 味 橫 溢 的 演 說 內 容 豐 富 的 肢 體 語 言, 他 將 物 理 定 律 做 更 生 動 更 普 及 的 詮 釋, 讓 學 生 對 物 理 定 律 有 更 清 楚 的 了 解 書 中, 他 以 說 故 事 的 方 式 來 串 接 每 個 定 律, 並 深 入 淺 出 地 敘 述 每 個 物 理 定 律 的 歷 史 發 現 經 過 特 徵 及 作 用 二 加 州 理 工 學 院 的 普 通 物 理 課 程 ( 科 學 的 足 跡 百 禾 文 化 視 聽 資 料 網 ) 近 年 來 加 州 理 工 學 院 之 普 通 物 理 課 程 採 用 影 片 教 學, 結 合 課 堂 演 講 與 示 範 實 驗, 是 一 種 相 當 不 錯 之 教 學 方 式, 因 為 透 過 影 片 現 場 示 範 實 驗 講 解 與 討 論, 既 可 以 讓 課 程 變 得 生 動 活 潑, 學 生 也 比 較 有 參 與 感, 自 然 會 引 發 他 們 學 習 的 興 趣 三 牛 頓 馬 戲 團 以 魔 術 呈 現 物 理 之 美 ( 周 祥 順,2007) 海 洋 大 學 周 祥 順 教 師 以 魔 術 啟 發 學 生 學 習 物 理 的 興 趣, 並 成 立 牛 頓 馬 戲 團 到 各 校 巡 迴 公 演, 獲 得 廣 大 迴 響 以 上 教 法 均 有 其 可 取 之 處, 美 中 不 足 的 是, 他 們 只 是 從 科 學 角 度 談 科 學, 沒 有 落 實 科 學 人 文 化, 以 致 趣 味 性 有 餘, 惜 生 活 化 略 嫌 不 足 筆 者 希 望 綜 合 以 上 費 曼 加 州 理 工 學 院 與 周 教 授 等 教 學 優 點, 結 合 魔 術 影 片 示 範 實 驗 網 路 資 料 講 解 與 參 觀 教 學 等, 儘 量 以 輕 鬆 有 趣 方 式 授 課, 讓 學 生 不 僅 能 從 日 常 生 活 中 發 現 科 學, 同 時 也 能 在 潛 移 默 化 中 培 養 基 本 人 文 素 養 並 學 習 如 何 保 護 自 己
參 研 究 設 計 與 方 法 一 研 究 設 計 : (1) 研 究 對 象 : 本 研 究 選 定 資 訊 工 程 學 系 五 十 名 學 生, 為 各 年 級 混 合 班 級, 因 此 程 度 難 免 參 差 不 齊, 大 部 份 微 積 分 基 礎 尚 待 加 強, 且 每 週 僅 兩 節 課, 因 此 筆 者 授 課 重 點 偏 向 觀 念 的 啟 發 與 興 趣 的 培 養 (2) 教 學 環 境 : 網 路 數 位 教 室 各 校 之 教 學 網 站 士 林 天 文 科 學 教 育 館 國 立 自 然 科 學 教 育 館 實 驗 器 材 與 魔 術 玩 具 後 兩 者 由 筆 者 自 製 或 自 購 二 研 究 方 法 : 筆 者 一 般 授 課 流 程 如 下 : 首 先 介 紹 課 程 主 題 與 重 點, 然 後 以 魔 術 表 演 吸 引 學 生 注 意, 讓 學 生 引 起 好 奇 心 並 產 生 興 趣, 思 考 為 何, 接 著 以 影 片 或 網 路 等 多 媒 體 做 進 一 步 解 說, 之 後 做 示 範 實 驗 以 加 深 其 印 象, 如 果 時 間 足 夠, 再 給 予 數 理 分 析, 最 後 請 同 學 發 問, 或 是 由 老 師 提 問, 課 末 請 同 學 上 網 尋 找 相 關 資 料 寫 心 得 報 告 以 培 養 其 主 動 學 習 的 習 慣, 或 利 用 課 餘 時 間 參 觀 科 博 館 等 以 印 證 其 課 堂 上 所 學 為 了 了 解 教 學 效 果, 筆 者 除 了 採 取 傳 統 問 卷 方 式 外, 也 要 求 每 位 學 生 於 期 末 寫 一 篇 學 習 總 心 得, 理 由 是 問 卷 方 式 之 效 果 不 見 得 很 好, 因 為 在 短 短 幾 分 鐘 時 間 內 要 學 生 以 打 勾 方 式 評 鑑 老 師 教 學, 似 嫌 草 率, 不 如 讓 學 生 在 家 中 利 用 較 長 時 間 思 考 寫 一 篇 心 得, 會 比 較 客 觀 與 深 入, 可 讓 老 師 真 正 了 解 他 們 學 習 的 效 果 與 建 議, 從 而 調 整 自 己 未 來 的 教 學 方 式 與 方 向 肆 實 際 教 學 範 例 說 明 筆 者 之 教 法 流 程 已 如 上 述, 在 此 僅 提 供 網 路 資 料 舉 例 說 明 慣 性 定 律 如 下 : 一 般 學 生 對 這 樣 的 觀 念 都 耳 熟 能 詳, 問 題 是 如 何 從 生 活 中 舉 例 說 明 又 不 失 趣 味 性? 茲 以 慣 性 定 律 為 主 題, 以 下 六 例 是 靜 者 恆 靜 的 例 子 : 例 一 : 樂 山 大 佛 山 即 是 佛 佛 即 是 山 可 順 便 欣 賞 大 陸 名 勝 古 蹟 http://images.google.com.tw/images 例 二 : 慣 性 遊 戲 一 般 小 學 生 都 會 玩 的 有 趣 遊 戲 原 理 : 食 指 用 力 彈 厚 紙 板, 讓 紙 板 飛 出 去, 錢 幣 由 於 靜 止 慣 性 而 落 入 水 中
http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 三 : 慣 性 遊 戲 胡 瓜 綜 藝 節 目 之 大 擊 大 力 與 例 二 類 似 但 需 要 一 點 勇 氣 http://program.ftv.com.tw/variety/jedjh/index.htm 例 四 : 慣 性 遊 戲 酒 瓶 底 下 抽 紙 ( 鈔 ) 可 當 科 學 魔 術 原 理 : 一 手 有 節 奏 地 輕 敲 桌 子, 另 一 手 慢 慢 向 水 平 方 向 拉, 瓶 子 由 於 慣 性 而 停 在 原 地, 但 手 輕 敲 桌 子 時 桌 面 有 反 作 用 力 可 將 瓶 子 稍 為 騰 起 http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 五 : 慣 性 遊 戲 氣 功 斷 筷 可 當 科 學 魔 術 http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 五 解 說 圖 手 用 力 迅 速 劈 下 筷 子 由 於 慣 性 阻 擋 力 的 擴 散
http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 六 : 無 重 力 狀 態 實 驗 一 趟 需 十 幾 萬 元 的 空 中 之 旅 http://www.mobile01.com:80/newsdetail.php?id=4650 以 下 是 八 例 是 動 者 恆 動 之 例 子 可 分 移 動 與 轉 動 兩 部 份 移 動 例 子 如 下 : 例 一 : 太 空 人 打 高 爾 夫 球 以 定 速 跑 到 天 邊 海 角 去 http://share.youthwant.com.tw/sh.php?do=d&id=63000726 例 二 : 鐵 達 尼 號 航 行 時, 男 女 主 角 站 在 傳 頭 迎 風 飛 翔 之 經 典 畫 面, 也 是 慣 性 運 動, 提 醒 題 題 如 果 船 突 然 緊 急 煞 車, 後 果 可 想 而 知 http://images.google.com.tw/images 例 三 : 印 度 女 孩 以 凌 波 舞 溜 冰 (limbo-skating) 從 五 十 七 輛 車 下 呼 嘯 而 過
http://www.kanzhongguo.com/news/224365.html 例 四 : 蔬 菜 手 槍 竹 槍 如 車 子 碗 豆 如 人 http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 四 解 說 圖 : 由 右 至 左 竹 槍 射 進 去 後 被 阻 擋 碗 豆 由 於 運 動 慣 性 而 射 出 http://chc.k12.edu.tw/1003015434/sciclass/back/005.htm 例 五 :1998 年 NBA 籃 球 總 冠 軍 賽, Jordan 騙 過 緊 緊 跟 隨 的 Russel, 突 然 緊 急 跳 投 Jordan 如 同 司 機 緊 急 煞 車,Russel 如 同 乘 客 來 不 及 反 應 而 跌 倒 http://www.23jordan.com/ 例 六 : 飛 人 喬 丹 招 牌 動 作 慣 性 飛 行
http://www.23jordan.com/ 例 六 : 鐵 達 尼 號 撞 上 冰 山, 因 為 輪 船 質 量 大, 慣 性 也 大, 臨 時 轉 彎 不 易 所 致 http://images.google.com.tw/images 例 七 : 緊 急 煞 車 產 生 向 前 慣 性 力 例 八 : 車 禍 發 生 常 是 車 輛 速 度 太 快 且 彼 此 之 間 沒 有 保 持 安 全 距 離 所 致 http://www.xici.net/b366126/d35508359.htm 轉 動 例 子 如 下 例 一 : 脕 力 球, 先 以 一 條 細 繩 嵌 入 其 中 小 洞, 繞 幾 圈 後 猛 力 一 拉, 啟 動 後 裡 面 球 就 開 始
旋 轉, 再 以 手 腕 不 斷 返 複 翻 轉 使 其 加 速 到 最 快, 之 後 即 使 停 止 施 力, 裡 面 球 仍 然 一 直 轉 個 不 停 例 二 : 金 門 陀 螺 達 人 董 怡 能 練 就 一 身 絕 活 陀 螺 一 旦 轉 動 就 停 不 下 來 http://www.epochtimes.com/b5/8/3/10/n2039874.htm 例 三 : 世 界 扯 鈴 冠 軍 林 韋 良 鈴 子 必 需 轉 動 才 能 保 持 穩 定 也 證 明 行 行 出 狀 元 http://tnews.cc/022/newscon1_12475.htm 伍 結 果 與 討 論 一 結 果 以 下 是 筆 者 自 50 位 資 訊 工 程 學 系 學 生, 透 過 問 卷 之 成 果 統 計 表 : 項 目 人 數 比 例 1. 課 程 生 動 活 潑 40 80 % 2. 課 程 生 活 化 45 90 % 3. 課 程 能 增 加 求 知 欲 38 76 % 4. 課 程 難 易 適 中 42 84 %
5. 課 程 能 培 養 團 隊 合 作 的 精 神 41 82 % 6. 課 程 能 增 加 自 信 40 80% 7. 課 程 能 增 強 思 考 力 43 86% 8. 課 程 兼 具 理 性 與 人 文 36 72% 9. 課 程 能 增 進 師 生 互 動 40 80% 二 討 論 由 以 上 統 計 資 料 及 附 件 之 學 生 期 末 學 習 心 得 顯 示, 一 般 學 生 都 肯 定 筆 者 教 學 符 合 輕 鬆 活 潑 與 互 動, 即 示 範 教 學 道 具 魔 術 與 影 片 均 能 符 合 生 活 化 與 趣 味 化 原 則, 書 面 報 告 的 確 有 助 於 團 隊 合 作 與 解 決 問 題 的 能 力, 口 頭 報 告 有 助 於 表 達 能 力 與 自 信 心 的 培 養, 而 網 路 自 習 可 以 培 養 他 們 主 動 學 習 的 習 慣 ( 請 詳 見 附 錄 A: 一 些 代 表 性 同 學 之 學 習 心 得 ) 陸 結 論 與 建 議 一 結 論 : 1. 運 用 多 媒 體 示 範 實 驗 與 魔 術 表 演, 可 以 增 進 學 生 學 習 興 趣 與 好 奇 心 2. 影 片 與 實 驗 應 儘 量 選 擇 具 有 生 活 化 與 趣 味 化 者, 才 能 提 高 學 生 之 學 習 興 趣 3. 鼓 勵 學 生 以 組 為 單 位 前 往 校 外 參 觀 科 學 館, 從 實 際 觀 察 與 實 作 中 印 証 其 課 堂 上 所 學, 並 能 增 進 同 學 之 間 的 友 誼 與 學 習 興 趣 4. 撰 寫 書 面 報 告 有 助 於 學 生 尋 找 資 料 分 析 歸 納 團 隊 合 作 與 解 決 問 題 的 能 力 6. 上 台 口 頭 報 告 有 助 於 學 生 表 達 能 力 的 提 升 與 自 信 心 的 培 養 7. 課 堂 中 註 明 關 鍵 字 讓 同 學 回 去 上 網 查 資 料, 有 助 於 學 生 課 後 自 我 學 習 二 建 議 : 1. 應 嚴 格 要 求 學 生 寫 筆 記, 但 不 宜 太 多 2. 學 習 過 程 與 態 度 應 該 比 筆 試 成 績 重 要 附 錄 A: 一 些 代 表 性 同 學 之 學 習 心 得 本 人 在 每 學 期 物 理 課 結 束, 均 要 求 學 生 繳 交 一 學 期 來 的 物 理 課 學 習 心 得, 以 下 列 舉 一 些 代 表 性 同 學 之 學 習 心 得, 以 分 享 讀 者 : 老 師 的 授 課 方 式 是, 在 播 放 影 片 前, 會 先 把 重 點 寫 在 黑 板 上, 讓 我 們 有 基 本 知 識 後 再 配 合 影 片 或 示 範 實 驗 教 學, 所 以 通 常 我 要 理 解 很 久 的 東 西, 可 以 很 快 的 速 度 理 解 它, 也 產 生 興 趣, 並 進 一 步 去 找 相 關 的 資 料 來 學 習 老 師 的 上 課 方 式 跟 一 般 的 上 課 方 式 不 一 樣, 很 輕 鬆 很 有 趣 真 得 是 很 特 別! 上 課 時 既 沒 有 很 大 的 壓 力, 又 可 以 得 知 科 學 上 的 一 些 常 識 觀 念 原 理 定 律 等 等 知 識, 例 如 從 郁 方 的 魔 術 表 演 中 ( 報 紙 斷 筷 及 報 紙 覆 板 ), 得 知 平 常 看 起 來 輕 輕 的 一 張 報 紙 也 會 有 如 此 的 承 受 力 吸 收 了 更 多 不 同 於 以 前 課 本 教 材 的 知 識, 也 體 會 出 生 活 其 實 可 以 很 科 學 的 道 理, 如 果 我 們 常 去 注 意, 就 算 不 懂 得 方 程 式 中 的 複 雜 計 算, 但 其 原 理 卻 一 樣 可 以 很 清 楚 的 知 道, 並 把 課 堂 上 的 東 西 與 生 活 結 合, 上 課 也 原 來 可 以 如 此 有 趣! 老 師 生 動 的 教 學, 學 生 想 睡 都 難, 尤 其 是 在 變 術 時, 非 常 精 彩, 值 得 我 們 去 思 考 為 什 麼?
以 前 中 學 時 很 排 斥 上 物 理 課, 因 為 覺 得 老 師 教 的 一 點 也 不 吸 引 人, 但 是 自 從 修 了 老 師 的 課 後, 讓 我 覺 得 物 理 的 東 西 其 實 也 很 好 玩 此 外, 由 於 這 堂 課 是 通 識 課, 所 以 老 師 教 的 東 西 不 至 於 會 太 艱 深, 反 而 是 難 易 適 中, 讓 大 家 在 學 習 的 時 候 不 會 因 為 太 難 而 不 去 認 真 學 習 科 教 館 與 天 文 館 的 參 觀, 使 課 程 更 加 生 動, 互 動 性 也 增 加 了 很 多 有 很 多 實 驗 可 以 動 手 去 做 去 嘗 試, 也 排 除 了 一 般 對 物 理 科 學 的 刻 板 印 象 這 門 課 中, 老 師 用 生 活 化 的 方 式 去 解 釋 日 常 生 活 許 多 事 物 的 原 理 都 與 物 理 有 關, 而 且 透 過 影 片 與 魔 術, 使 這 門 課 程 充 滿 趣 味, 不 僅 學 會 魔 術, 也 對 物 理 不 再 產 生 排 斥, 也 學 到 一 些 人 生 的 哲 理, 真 的 受 益 良 多 原 來 生 活 中 有 很 多 物 理, 連 平 常 看 電 視 都 會 看 到 許 多 有 關 牛 頓 原 理, 如 果 老 師 沒 整 理 給 我 們 看, 我 們 可 能 就 只 是 單 純 的 看 電 視 而 不 會 去 思 考 到 更 多, 也 少 學 到 很 多 東 西 了 上 課 過 後 發 現 生 活 的 周 遭 就 有 許 多 跟 物 理 有 相 關 聯 的 事 物! 每 一 樣 都 有 非 常 詳 盡 的 解 說 以 配 合 教 學 的 示 範 表 演, 讓 我 們 連 一 杯 水 都 能 夠 學 習 到 物 理 呢! 柒 參 考 文 獻 : 1 周 祥 順 (2007): 牛 頓 馬 戲 團 下 鄉, 物 理 雙 月 刊 二, 十 九 卷 二 期 (2007 年 四 月 ) ( http://www.eecs.ntou.edu.tw/data/960718.pdf) 2 黃 福 坤 (2006): 透 過 物 理 模 擬 動 畫 進 行 物 理 教 學 與 學 習, 物 理 雙 月 刊, 二 十 八 卷 三 期 (2006 年 6 月 ) 3 湯 兆 崙 黃 鼎 凱 蔡 宜 君 (2006): 多 媒 體 促 進 物 理 教 學 TEAL 普 通 物 理 的 實 施 與 成 效, 物 理 雙 月 刊, 二 十 八 卷 三 期 (2006 年 6 月 ) 4 陳 正 治 (2006): 馬 蓋 先 科 學 求 生 營, 物 理 雙 月 刊, 二 十 八 卷 三 期 (2006 年 6 月 ) 5 周 建 和 (2006): 街 頭 物 理 : 從 非 制 式 物 理 教 學 做 起, 物 理 雙 月 刊, 二 十 八 卷 三 期 (2006 年 6 月 ) 6 中 央 大 學 物 理 演 示 實 驗 室 ( http://demo.phy.tw/ ) 7 鄧 新 元 (2007): 清 華 大 學 ( 北 京 ) 的 物 理 示 範 教 學,2007 物 理 教 學 及 示 範 研 討 會 8 理 查. 費 曼, Richard P. Feynman, 出 版 社 : 天 下 文 化, 出 版 日 期 :2005-05-13 9 科 學 的 足 跡 百 禾 文 化 視 聽 資 料 網 (http://www.e-harvest.com.tw/product_info.php?products_id=799)