2020年1月19日 星期日

電磁學公開課教學架構分析

央團裡面真的是臥虎藏龍
麗芬老師是台師大的科教博士
俊龍也是課程設計的準博士
兩位的學識功力自然不在話下
因此壓軸演出當然是明智的安排
讓大家從更上位的課程觀來審思自己的教學設計
兩天的研討會就能完全聚焦
真心佩服兩個夥伴的用心~~




麗芬從提問看統整
這邊提的統整不單純只是跨科或跨域的統整
而是包含了學生自身對於新舊概念的統整

這個統整當然需要老師的教學引導
利用提問的內容與技巧就可以協助學生進行統整
「一旦問題屬於高層次的提問,學生想要不跨域學習都很難...」麗芬說


但如果是課堂的日常教學,學科屬性較強烈
知識概念的統整就會是另一種技巧


麗芬分析了電磁學公開課裡面的一些提問內容
言簡意賅,也點出了一些我當初沒思考過,單純只是覺得這樣安排比較順的流程
原來也符合了一些教學邏輯(幸好...)













俊龍從評量看教學
長年參與許多評量的制定,也點出了課堂評量所需要的意義和原則


這五堂公開課有哪些是有意義的評量?
這些評量背後的目的為何?如何進行?
從大家的討論中也釐清了自己的課堂評量盲點
其實...耐住性子一直都是關鍵啊







人類文明的推手_電磁學公開課紀錄

今年央團於寒假辦理的課程與教學研討會
利用了五堂公開課當作引子,直接切入課堂教學
完全不囉嗦,但也給了我們自己非常大的壓力
因為第二天我們就會直接利用這些公開課抽絲剝繭地剖析內涵
從提問看統整,從評量看教學
但坦白說,一直到授課前一刻都還無法百分之百確定自己上課的流程
畢竟現場教學就是真槍實彈的演出,學生沒在給面子的...
最後幫忙分析公開課內涵的麗芬老師與俊龍老師
也是到前一天才能開始熬夜整理公開課的資料
央團每個人都是繃緊了神經

這次負責電磁學漂箱的公開課
內容其實在福誠高中辦理的賽E趴共備就已經和許多老師完成了雛型
真的感恩有賽E趴的幫忙,不然這次鐵定被KO
因為電磁學用操作實驗與問題解決模式來上課還是第一次
雖然這個模式在許多單元都已經試過,但電磁學單元在國三會考前
許多老師幾乎都在趕課的日子中度過
如何可以同樣在一節課完成原先進度的設定(至少不能差太多),本身就是一個挑戰...
我很務實,只要不能在正式課堂的現實環境中使用的,我也絕對不敢說

電磁學單元我已經很習慣用科學史當作主線來上課
一邊說故事,一邊就以實驗融入教學的方式帶入教材的內容
但這次只有一節課,而且學生素未謀面
因此科學史的模式如何進行就成了第一個挑戰
花一段時間寫了一篇簡單交代電磁學發展的歷程
並讓學生自學閱讀,試著找出關鍵字,可能是年代、人物、事件、影響等
嘗試讓學生分享自己觀察到的重點,並猜猜老師接下來真正想上的主題
討論過程中也重現了法拉第意外發現的電磁感應實驗
並讓自己置身在1831年...
「如果你是法拉第,你覺得實際上會讓線圈產生電流的原因為何?」
學生可能提出許多觀點
但老師最後還是要拉回教學的主線(課要上完的,這要取捨)
只要金屬通過就可以嗎?一定要磁鐵嗎?如何驗證?
如果磁鐵才有反應,那一定要移動嗎?也許只要線圈旁邊有磁鐵就可以了?
這些提問後續都安排了簡易的操作來驗證
並讓學生自行歸納出一定要有磁鐵移動才行
「磁鐵移動只是表象,這表示改變了哪個物理量?」
磁場有變化才是真正的關鍵,這個概念建立,後續許多題目才能真正理解



「既然我們已經知道產生電的真正原因,接下來如何控制這個能量才是更重要的關鍵」
「如果我們可以控制電的方向、大小,就可以完全掌握這個能量」
「能夠掌控電,幾乎等於掌控了全世界...」
我在台前看到幾個學生眼睛亮了起來!這句話似乎有打動了部分學生的心...
所以你覺得可能有哪些原因會影響電流的方向?
我們利用了電磁學漂箱的教具,讓每個學生都能自行操作
並事先讓大家理解不同電流方向可以點亮不同顏色的LED燈
同樣的,從LED燈亮的情況就可以判斷此時產生的感應電流方向了

這是一個很快就能完成的實驗
但也讓學生感到十分感興趣,也有學生分享了不同移動磁鐵的方法
讓實驗的效果更好,這都是意外的收穫,也讓這樣的課多了許多驚喜
當然,實驗過程中你的控制變因為何?操縱變因為何?需要很明確的理解
不然就會讓實驗產生不預期的結果而影響判斷
但這個不是老師給的,而是過程中自己去確認並修正的

最後再從以上的實驗統整歸納自己的想法
電流逆時針或順時針需要哪些條件?




整個過程約50分鐘(因為我廢話了五分鐘...)
不多不少,也提供老師們另一種實驗融入教學模式的參考
實驗做完,課也上完
好不好?我不敢說,但總算完成了一個對賽E趴的承諾與交代




2020年1月16日 星期四

手繪圓柱反射圖

這個東西應該很多人都不陌生
(photo credit to István Orosz’s)
也有專用的軟體可以製作
https://www.anamorphosis.com/software.html
高手甚至可以直接畫出來

原理也不難,就是一個坐標系的轉換
但要叫一個初學者手繪出來就不容易了
其實只要先畫出參考坐標系就簡單了

拿一張半透明紙
反射圓柱體先壓在前方
從正中央畫出一條參考直線
這條直線在鏡像中和原直線是要完全接在一起的
接下來拿把尺放在半透明紙上
但眼睛是看著鏡像的,當鏡像中這兩條線平行時
就可以在描圖紙上畫下來



以此類推,Y軸的坐標系就出來了


X軸就難了,越遠離圓柱看起來距離越短
因此實際X軸的間隔也要越大
但如果不要求十分精準,差一點也可以啦~~
因此X軸就直接等分就好,這樣也簡單多了
將X軸等分的各點連起來,這樣就完成座標圖了
從鏡像可以看出來是呈現一般習慣的直角座標系
但實際的圖並不是如此




在方格紙上寫出你要反射的字(圖當然也行,但畫起來很痛苦...)
在利用方格紙上的座標細描繪在我們製作的座標系上
當然是要上下顛倒畫的
畫好後像這樣

反射時要將描圖紙翻面
從圓柱鏡中看到的像就會是標準的直角座標



2020年1月9日 星期四

顏料三原色與光的三原色


詳細的情況可以參考這篇
就不再贅述

只不過這次直接用市售的RGB燈泡來做




當三色燈炮通過一個圓孔時
基本上就好像是很糟糕的針孔成像
原本的點光源發散了
但卻剛好切合我們的需求!!
非常漂亮的就混合出光的三原色

從圓孔遮光片和牆面上的投影就可以看出影像和光源是上下顛倒、左右相反的不完美針孔成像

但若反過來在三色燈炮前面放一個圓形遮光片
就成了YCM三色顏料的混色
原理也請參考這篇

當然,要回到圓筒型的經典款也是可以的...


兩個願望一次滿足~~

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...