分場工作坊: (地點: 理學院一樓教室)

蘇萬生研究員(臺灣科教館), 積木式感測器結合手機APP實作體驗:以蠟燭燃燒偵測為例

曾瑞蓮研究員(科工館), 彩色的光

房漢彬教授(台北科技大學/新北市高中物理課發中心諮訊委員), 夜市中的物理

黃之新主任(高雄五福國中), 從舒肥牛排到PSP光學模組實作

王德麟主任(台南大橋國中), 玩轉物理:從轉動看見光的變化、聲聲不息、飛翔的路徑到平衡的探究

蔡汶鴻老師(台南南科實中), 玩樂高學物理

 

摘要:

蘇萬生研究員, 積木式感測器結合手機APP實作體驗:以蠟燭燃燒偵測為例

運用積木式感測器透過藍芽或是Wi-Fi的方式與手機連接,形成感測通訊模組以做為偵測數據主要傳輸方式,便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數據。本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木,每個積木都有各自的功能。有些積木負責電源;有些負責傳輸;有些負責感應,如果我們今天要量測PM2.5的話,很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量。科教館與國家晶片系統設計中心開發團隊合作,攜手推廣積木式感測元件的普及化,目前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機密解碼」實驗設計課程,可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化碳濃度的變化。

 

曾瑞蓮研究員, 彩色的光

一、簡單的電路實作,學會軍方通信兵專業的接線方式。
二、製作一個色光均勻、彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具。
三、運用教具進行色光合成分解、透鏡成像與針孔成像等光學實驗。
四、演示教具與導光材料的其他運用。
五、請參與者自行準備行動電源。

 

黃之新主任, 從舒肥牛排到PSP光學模組實作

教學是饗宴,教室可比是餐廳!從舒肥料理到PSP光學模組實作,融入中學光學課程。若時間允許,我們還有隱藏版私房菜!

 

房漢彬教授, 夜市中的物理

期望藉由逛夜市玩物理的課程設計,讓即將逃離物理教室的學生,在活潑又富有挑戰性的活動中認識物理、親近物理、探索物理。同時,透過提問、思考與討論的翻轉教學及實作與探究的體驗過程。察覺,主動自發與活用知識的學習,除了能提升物理概念的素養,改善成績之外,還能有效的解決生活中的艱困議題。從而發現原來科學概念的學習這麼實用,因而,愛上物理與研究科學,最後再次回到物理的懷抱。

 

王德麟主任, 玩轉物理:從轉動看見光的變化、聲聲不息、飛翔的路徑到平衡的探究

本工作坊程序分為光學、聲學、力學等三個主要部份。每個部份均可延伸出各自的探究子題,並具有以下幾個顯著特點:

一、實驗原理部份例球通俗易懂,適合探究教育及科普教育。

二、實作內容結合物理與生活科技,便於分類教學與發展。

三、演示內容和效果具有時代性、地域性與趣味性。

利用摩擦與慣性,讓偏振片進行圓周運動,偏振軸的改變使得光線穿透率亦隨之變化,藉此呈現明暗效果;利用力矩、簡單機械與能量轉換,製作發聲工具,將線性的運動轉為圓周運動,使得聲音的產出源源不絕;飛翔的過程中,旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速,透過操弄可明顯觀察角動量的概念;穩定平衡是最後一道關卡,既然10歲的小朋友做得到,也等你來挑戰!

 

蔡汶鴻老師, 玩樂高學物理

「動量、動能、角動量…」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞?不僅學生很難以體會這些物理量的差異是如何呈現在日常生活中?學有專精的物理老師除了用說了也是白說的解釋方式;物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積…公式之外,很難具體呈現並進入量化探究的課程單元。在教學工作坊中,以樂高機器人EV3可程式化主機為本體,探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw),建立簡易機構模型,體會角動量變化對於運動系統的具體改變。

本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科,跨科共備合作,才能順利進行此課程單元,物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角動量守恆的物理意義」,所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著學生的想法而建造模型,快速檢驗想法是否正確?工具使用門檻低,可以減輕學習過程的認知負荷。並不是會玩樂高的學生,物理就會比較好?資訊老師可以透過簡易的圖型化程式設計界面,控制及感測運動元件的條件,而圖型化程式設計可以讓沒有學過程式的人,學會運用邏輯實現自己的假設。

除了「角動量」主題的課程單元,教師尚可運用樂高來探究「直線運動」、「拋體運動」、「簡諧運動」等單元的運動模型,引導學生養成探作與實作的能力,透過系統性觀察、科學閱讀、形成問題、設計研究法、實驗分析、討論等過程進行探究與實作。