用電安全是非常重要的教育
但在理化課的這個單元,卻經常輕描淡寫的帶過
當然,這絕對不是一件三言兩語可以交代過去的事
之前寫過一篇延長線的使用,還有電線怎麼收
很多人搞不清楚電器上面那條綠線的功能
許多用電的常識也不清楚
災難往往就這樣發生了
基本上一般家用的110V交流電標準應該要有三條線
火線、中性線、地線
詳細功能請參閱延長線的使用這篇,就不再多述
為了讓孩子們能更清楚瞭解這些線和開關的正確用法
重新設計了一個教具(我自己好喜歡這個)
讓老師可以在安全的情況下演示出漏電的效果
以及接地線的功能,還有開關怎麼接才安全
勞動部勞動及職業安全衛生研究所有一張很棒的圖
說明的非常清楚
1.開關在火線,插頭方向是對的
打開漏電開關模擬電線裸露碰到電器外殼
(1-1)電器接地線和插頭接地線相連
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,沒有偵測到電壓
斷電時,沒有電壓
(1-2)電器接地線獨立接在大型金屬物件上
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,仍有電壓(約數十伏特)
斷電時,沒有電壓
(1-3)沒有接地線
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,有明顯的電壓(約100伏特)
斷電時,沒有電壓
2.開關在火線,插頭方向是錯的
這件事很容易發生,因為我們很多兩支型的插頭是沒有防呆功能的
電器仍然可以正常運作(但實際上電器開關變成在中性線上了)
打開漏電開關模擬電線裸露碰到電器外殼
(2-1)電器接地線和插頭接地線相連
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,沒有電壓(其實這和1-1實驗是一樣的情況)
斷電時,沒有電壓
(2-2)電器接地線獨立接在大型金屬物件上
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,仍有電壓(約數十伏特,和實驗1-2一樣)
斷電時,仍有電壓(約數十伏特),這就有危險了!!因為斷電通常會讓人失去戒心
(2-3)沒有接地線
通電時,用驗電筆碰觸電器外殼,有明顯電壓(約100伏特,和實驗1-3一樣)
斷電時,同樣有明顯電壓(約100伏特),這是最危險的情況
3.開關在中性線,插頭方向是對的
這種情況通常發生在舊屋或學校
自己找電工師傅多拉一條線出來連接電器或分出插座
若電工師傅沒有詳細檢查火線和中性線是哪一條,就會出現這種情況
出來的情形就和第2點是一樣的
4.開關在中性線,插頭方向是錯的
歪打正著,變成和第1點一樣了
寫太多了
詳細的製作方法和漏電斷路器(這個很重要也很厲害)的功能就等下一篇再說了
2018年12月28日 星期五
2018年12月27日 星期四
歐姆定律教學
一樣直接從實驗開始
但因為之前已經玩太兇,學生也累了...
加上整個實驗裝置需要有高功率又能調電壓的電源
實在很難準備十組
因此直接紀錄老師的實驗數據就好(之前試作的)
(整個實驗就是調整電壓,紀錄電流而已...,很無趣)
把學習表現放在數據處理與分析上
一個是燈泡、一個是LED
調整電源的電壓,紀錄通過的電流大小
數據會跳,如何取捨要有方法
再來要將兩組數據用圖來呈現
電壓電流何者當X軸和Y軸?
也是很多學生搞不清楚的地方
基本上我們會習慣操縱變因是X軸
應變變因(實驗結果)當Y軸
就好比數學上未知數通常為X,Y則是代入X的結果
光是這個步驟也花了學生十多分鐘
雖然之前軌跡圖已經練習過
但許多學生對於把數據用圖形表達還有很大的困難
只能有機會就多多練習了(機會是老師要刻意製造的)
兩張圖有明顯的不同
你能說出有何差異嗎?
可以直接解讀圖形結果就好
後續還是要靠老師協助
這種圖形分析一般國中生很難可以獨力完成
從數學的角度來看
斜直線代表甚麼?
...所以V/I是一個定值,V/I就是R的定義
歐姆定律就出來了
但當初歐姆在定義時是電阻溫度必須維持不變
我們的實驗有作到這樣嗎?
沒有!但燈泡的V-I的圖是很接近歐姆定律的
再看看LED的圖
明顯V/I不是定值(圖形不是斜直線)
因此LED是不遵守歐姆定律的
回家再完成V-R的圖形
R值用計算機就好,不需要花時間在"計算"這件事
你會發現另一個有趣的結果
燈泡的電阻其實還是會隨著電壓上升而上升
並非真的為定值
為甚麼會這樣?(這就是真實的世界)
雖然是同一個實驗(數據)
不同的圖形的分析,可能會讓你得到不同的結果
(人生也是如此啊~~不同的角度切入就會有不同的想法)
這也是數據分析最重要的地方
同樣的
LED的V-R圖更可以明顯看出在某個電壓後電阻瞬間變小了
這些科學上的訓練不需要拿甚麼特別的素材
就是課本要教的學習內容
過程中不斷練習科學方法,實驗紀錄也是用學習表現的內容來呈現
課上完,內容也教完
但,過程中的科學精神也慢慢灌輸到學生心中...
至於學生真能吸收到多少...我努力了
只要有兩三個,就值了
但因為之前已經玩太兇,學生也累了...
加上整個實驗裝置需要有高功率又能調電壓的電源
實在很難準備十組
因此直接紀錄老師的實驗數據就好(之前試作的)
(整個實驗就是調整電壓,紀錄電流而已...,很無趣)
把學習表現放在數據處理與分析上
一個是燈泡、一個是LED
調整電源的電壓,紀錄通過的電流大小
數據會跳,如何取捨要有方法
再來要將兩組數據用圖來呈現
電壓電流何者當X軸和Y軸?
也是很多學生搞不清楚的地方
基本上我們會習慣操縱變因是X軸
應變變因(實驗結果)當Y軸
就好比數學上未知數通常為X,Y則是代入X的結果
光是這個步驟也花了學生十多分鐘
雖然之前軌跡圖已經練習過
但許多學生對於把數據用圖形表達還有很大的困難
只能有機會就多多練習了(機會是老師要刻意製造的)
兩張圖有明顯的不同
你能說出有何差異嗎?
可以直接解讀圖形結果就好
後續還是要靠老師協助
這種圖形分析一般國中生很難可以獨力完成
從數學的角度來看
斜直線代表甚麼?
...所以V/I是一個定值,V/I就是R的定義
歐姆定律就出來了
但當初歐姆在定義時是電阻溫度必須維持不變
我們的實驗有作到這樣嗎?
沒有!但燈泡的V-I的圖是很接近歐姆定律的
再看看LED的圖
明顯V/I不是定值(圖形不是斜直線)
因此LED是不遵守歐姆定律的
回家再完成V-R的圖形
R值用計算機就好,不需要花時間在"計算"這件事
你會發現另一個有趣的結果
燈泡的電阻其實還是會隨著電壓上升而上升
並非真的為定值
為甚麼會這樣?(這就是真實的世界)
雖然是同一個實驗(數據)
不同的圖形的分析,可能會讓你得到不同的結果
(人生也是如此啊~~不同的角度切入就會有不同的想法)
這也是數據分析最重要的地方
同樣的
LED的V-R圖更可以明顯看出在某個電壓後電阻瞬間變小了
這些科學上的訓練不需要拿甚麼特別的素材
就是課本要教的學習內容
過程中不斷練習科學方法,實驗紀錄也是用學習表現的內容來呈現
課上完,內容也教完
但,過程中的科學精神也慢慢灌輸到學生心中...
至於學生真能吸收到多少...我努力了
只要有兩三個,就值了
2018年12月24日 星期一
電熱打火機與熱複棒合一
2018年12月22日 星期六
請好好把課上完
前一陣子聽到某位小有名氣的老師說到
「我根本不屑上課本的實驗...我所有的實驗都是自己設計的...」
彷彿用課本上課就遜掉了
都自編教材才能顯現出自己教學的獨到之處
忽然又聽到這位厲害的老師繼續講
「就像某某神人老師一樣,他(她)也都是自己設計的教材....」
诶~~他口中的神人老師不就是某某書商的編審委員嗎?
接下來,這位厲害的老師把與會的老師當學生
操作了一個讓現場老師都搞不定的探究題目
「這就是我們應該有的課堂風景....」
「我們就應該這樣讓學生自己去摸索找出答案...不要怕課上不完,"上會"比"上完"重要....」
但...這根本和我們課堂的教學內容扯不上關係啊~~
(當然這種話一定被反駁,因為只要是科學就扯得上關係)
首先我必須說,"上完"很重要
因為你的對象不是資優高中生,也不是理學院的大學生
不要老是說二十年後你會感謝我
因為學生二星期後的段考就完蛋了
在國高中階段,把課上完是老師基本應該作的
不要為你的偷懶找藉口
然後,我花了大把時間就是希望吸收、討論"課堂教學"如何進行
而不是體驗一個你自認為有趣的科學活動
而且這個活動是無法對一般學生進行的
因為如果對老師而言都有難度
只會搞死學生,讓他們產生更大的挫折感
因為我永遠想的答案都是錯的...
就老師你最厲害...(不就好棒棒)
把老師當學生的活動一定是重新設計過的
不見得適用在學生身上,甚至是跳脫現有教材的
最後...好好把課上完有這麼low嗎?
好好討論現有的教材教法不行嗎?
我是老師,不是你的研究生
後記
「我根本不屑上課本的實驗...我所有的實驗都是自己設計的...」
彷彿用課本上課就遜掉了
都自編教材才能顯現出自己教學的獨到之處
忽然又聽到這位厲害的老師繼續講
「就像某某神人老師一樣,他(她)也都是自己設計的教材....」
诶~~他口中的神人老師不就是某某書商的編審委員嗎?
接下來,這位厲害的老師把與會的老師當學生
操作了一個讓現場老師都搞不定的探究題目
「這就是我們應該有的課堂風景....」
「我們就應該這樣讓學生自己去摸索找出答案...不要怕課上不完,"上會"比"上完"重要....」
但...這根本和我們課堂的教學內容扯不上關係啊~~
(當然這種話一定被反駁,因為只要是科學就扯得上關係)
首先我必須說,"上完"很重要
因為你的對象不是資優高中生,也不是理學院的大學生
不要老是說二十年後你會感謝我
因為學生二星期後的段考就完蛋了
在國高中階段,把課上完是老師基本應該作的
不要為你的偷懶找藉口
然後,我花了大把時間就是希望吸收、討論"課堂教學"如何進行
而不是體驗一個你自認為有趣的科學活動
而且這個活動是無法對一般學生進行的
因為如果對老師而言都有難度
只會搞死學生,讓他們產生更大的挫折感
因為我永遠想的答案都是錯的...
就老師你最厲害...(不就好棒棒)
把老師當學生的活動一定是重新設計過的
不見得適用在學生身上,甚至是跳脫現有教材的
最後...好好把課上完有這麼low嗎?
好好討論現有的教材教法不行嗎?
我是老師,不是你的研究生
後記
然後...請大家別誤會(解讀)我只在乎把課上完,不管學生會不會
我們當然希望每個學生都"學會"(有誰不想啊~~)
但學會這些科學知識或是某些科學技巧(方法)真的不是每個學生都必須且必要的
我們努力作到,但不代表一定會百分之百達到
老師我真的努力了
若不能讓"每個學生都學會"
也請饒了我吧...
三用電表的教學
當然,之前已經先教過標準伏特計和安培計的接法與注意事項
但真正讓學生練習操作的是三用電表
這才是真正讓電學接地氣的工具
基本上要先從認識三用電表開始
包含段位的代號,數字與單位的意義(物理量)
螢幕顯示的意義,超過範圍顯示甚麼?正負接錯又會出現甚麼?
更重要的是測量電流時特別要注意的地方(其實這後來也出現了一些插曲)
這些東西不用探究,知道就好
不要甚麼都要冠上探究的大帽子
再來就要進入測量了
連接一個燈泡,利用三用電表測出電壓和電流
再利用這兩個數字計算出電阻
所需的材料自己拿
光是這樣簡單(對老師來說)的步驟,就超過一半的學生不知所措
一桌一桌慢慢教,學生也因為這樣更札實的學
師生的關係也因為這樣的教學,在這兩堂課更緊密的連結
再來用三用電表的電阻檔位直接測量燈泡電阻
「計算值」和「測量值」一樣嗎?
如果不一樣,你認為哪個是正確的?
讓學生預先討論並寫下想法
數據的處理在這裡是學習表現最想凸顯的地方
只有兩個數據,你能說是誰對誰錯嗎?
當我們收集了全部組別的答案
如何判斷哪些是可以在數據處理前就直接當作誤差過大刪除的?為甚麼?
結果學生的結論是測量值和計算值都是可信的
那問題出在哪裡?
回想實驗過程中是不是有甚麼條件我們沒有控制好?
再從中萃取出可能的選項進一步分析
...
「有接電池和沒有接電池
「所以燈泡有不同嗎?」
「一個有亮一個沒亮!」
很好,終於引導出這個方向
後續再切入影響金屬導線的原因,長度、粗細和溫度
這三個因素都可以用非常直觀的實驗來呈現
現象出來了,答案也就昭然若揭(也不是每個環節都硬要和探究扯上關係)
溫度越高,電阻越大
回頭再來看我們的計算值和測量值
學生很快進入狀況了
「原來我們量到兩個不同的東西,難怪結果差這麼多~~」
影響金屬導線的教學完全融入在這個實驗過程中
也不需要再額外找時間教了
最後給他們一個挑戰題
查出哪幾條線是斷的?
這在日常生活中是經常會用到的技巧
也是三用電表最厲害的地方之一
如何測?不用教,因為考試也不會考
但學生卻能找到他們自己的方法
給他們成就感才是學習最大的動力!!
最後學生的回饋卻讓人很感慨...
但真正讓學生練習操作的是三用電表
這才是真正讓電學接地氣的工具
基本上要先從認識三用電表開始
包含段位的代號,數字與單位的意義(物理量)
螢幕顯示的意義,超過範圍顯示甚麼?正負接錯又會出現甚麼?
更重要的是測量電流時特別要注意的地方(其實這後來也出現了一些插曲)
這些東西不用探究,知道就好
不要甚麼都要冠上探究的大帽子
再來就要進入測量了
連接一個燈泡,利用三用電表測出電壓和電流
再利用這兩個數字計算出電阻
所需的材料自己拿
光是這樣簡單(對老師來說)的步驟,就超過一半的學生不知所措
一桌一桌慢慢教,學生也因為這樣更札實的學
師生的關係也因為這樣的教學,在這兩堂課更緊密的連結
再來用三用電表的電阻檔位直接測量燈泡電阻
「計算值」和「測量值」一樣嗎?
如果不一樣,你認為哪個是正確的?
讓學生預先討論並寫下想法
數據的處理在這裡是學習表現最想凸顯的地方
只有兩個數據,你能說是誰對誰錯嗎?
當我們收集了全部組別的答案
如何判斷哪些是可以在數據處理前就直接當作誤差過大刪除的?為甚麼?
結果學生的結論是測量值和計算值都是可信的
那問題出在哪裡?
回想實驗過程中是不是有甚麼條件我們沒有控制好?
再從中萃取出可能的選項進一步分析
...
「有接電池和沒有接電池
「所以燈泡有不同嗎?」
「一個有亮一個沒亮!」
很好,終於引導出這個方向
後續再切入影響金屬導線的原因,長度、粗細和溫度
這三個因素都可以用非常直觀的實驗來呈現
現象出來了,答案也就昭然若揭(也不是每個環節都硬要和探究扯上關係)
溫度越高,電阻越大
回頭再來看我們的計算值和測量值
學生很快進入狀況了
「原來我們量到兩個不同的東西,難怪結果差這麼多~~」
影響金屬導線的教學完全融入在這個實驗過程中
也不需要再額外找時間教了
最後給他們一個挑戰題
查出哪幾條線是斷的?
這在日常生活中是經常會用到的技巧
也是三用電表最厲害的地方之一
如何測?不用教,因為考試也不會考
但學生卻能找到他們自己的方法
給他們成就感才是學習最大的動力!!
最後學生的回饋卻讓人很感慨...
2018年12月20日 星期四
2018年12月18日 星期二
電路的串並聯教學
一開始就讓學生自己嘗試
只有自己嘗試才能產生有感的學習
只給你任務
利用一組電池點亮LED或蜂鳴器
接下來要同時利用一組電池讓LED和蜂鳴器同時作用
事前沒有任何教學的情況下
學生只能自己瞎作
但也因為這樣的嘗試讓電路如何連接更真實也更深刻
很多學生都很快發現利用並聯電路(當然還不知道這個名詞的意義)來讓LED和蜂鳴器同時作用
但還有另一種連接方法也行,但就是想不到...
原本只給他們15分鐘的時間嘗試
但學生非要挑戰出來不可
當然這種氛圍可遇不可求,再給20分鐘去玩
出來的電路一定要畫下來,並標出正負極如何接的
連平時完全沒有在聽課的幾個男生也開始有興趣了
我給他們的任務就只要畫圖就好
「老師~~,我終於可以自己完成一個作業了!!」
我就用他們組的來示範,學生好高興
因為十多年來這是第一次他的作業被老師拿上去當範例...
後續從他們的圖形引出電路符號的重要
第二輪再將你畫的圖變成標準的電路圖
原來...這件事並不是我們想像中的簡單
連幾個成績好的學生都花了十多分鐘才完成三個電路圖
但...這時間花的值得啊~~
電路圖出來了,再來認識甚麼叫作串並聯
串並聯有何不同?從觀察開始,而不是馬上切入電壓和電流的數學
加上利用水流模型(2、3)的鷹架,搭起基本電路的概念
最後利用這些建模,自己設計一個電流急急棒出來
想完成它的,老師材料無限量提供!!
從頭到尾對學生來說都是他們獨力完成的(少來...)
好有成就感,好高興...
老師的陪伴和任務就是最好引導學習的方法了
再來就是三用電表的使用了
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之前利用電容器作出了一台 電池式的點焊機 用了6顆15000微法拉的電解電容並聯 共90000微法拉,也就是0.09法拉 輸入的電壓為18V 也就是說電量Q=C*V=0.09*18=1.62庫倫 假設若在0.1秒釋放所有能量 I=Q/t=1.62/0.1=16.2A 但實際上會更...
電子元件的包裝袋秘密
很多電子模組都會用這種黑色半透明的包裝袋 為什麼要用這種特殊的包裝袋呢? 用一般的PE袋或PVC袋不行嗎? 這就要回到電子電路的工作原理來說了 傳統電路主要靠電流來控制電路 電子電路則是靠電壓來控制 (這麼粗略的說法一定會被罵,但無法在三千字內說清楚就乾脆不說了,有興趣研究的可以...






