2011年11月28日 星期一

如影隨形_自製3D圖像


 如影隨形_自製3D圖像
壹、前言
筆者日前撰寫了一篇「是光還是影!?」,說明了可以利用彩色光源做出如疊影般的光區(1),若兩個光源較接近,情況就類似本影與半影的效果。沒想到學生的想法更是「跳tone」,直接提出了另一種應用,「老師~~,那個看起來很像是網路上的3D圖片耶!」
是啊!這不就是3D圖像的基本原理嗎?二話不說,馬上著手進行實驗。

貳、3D圖像的原理
因為我們人類的眼睛主要視覺方向是正前方,但左右眼仍然有一個視角的差異,尤其看近處的東西更為明顯,讀者可以試著輪流閉起左眼和右眼,觀察近處的某一個物體,即可發現右眼會有較多的視野是在物體右側的範圍,左眼則相反(主要是物體左側的範圍)。當左右眼的視野重疊在腦中時(腦部會將這兩個左右視野很接近的影像,合成為一個影像),我們就會有立體的感受,也會對物體的距離和位置有更精確的判斷。
這樣左右眼所產生的視差,讓人類擁有更好的空間感,同時也讓影像(物體)更逼真,更有臨場感,但一般的圖畫或照片因為只有單一視角,所以無法呈現出立體的感覺,因此讓許多人開始迷戀起製作立體影像,早在19世紀,布魯斯特(David Brewster1781-1868)就發表了一篇著名的研究「由雙眼視覺而知距離」(On the Knowledge of Distance as Given by Binocular Vision),並因而發明了立體攝影的技術。
直到現在,許多3D影像的技術問世,畫面也更加逼真,但其基本原理不外乎都還是利用左右眼的視差圖像合成為單一影像的概念(1)

2011年11月7日 星期一

機翼的原理

機翼的原理
壹、前言
筆者在96年撰寫了一篇「白努利的飛碟」(林宣安,2007),簡單說明了白努利的生平並介紹了「白努利定律」的實驗教具(1),後續也衍生出了另一篇「王建民的秘密」(林宣安,2008),製作了風洞與旋轉固定球的教具(2),說明了上飄球與下墜球球如何利用白努利定律的秘密。這一陣子(201111)美國大聯盟來台和中華職棒的全明星賽,又讓學生開始有了話題,當然內舉不避親囉,直接叫學生先看看自己寫的這兩篇文章,我們再來討論王建民。

沒想到有學生卻看出了另一個端倪,「老師,你有張圖(3)我看不懂?」
有趣了,學生指給我看說,「為什麼機翼做成這樣就可以飛起來?如果反過來(圓端在後)或倒過來(圓弧端在下)會怎樣?」

2011年8月16日 星期二

課程綱要融入課堂教學的示例

自然與生活科技學習領域課程綱要融入課堂教學的示例
壹、緣起
教育部 92 年公布「國民中小學九年一貫課程綱要」,再於93 年公布「普通高級中學課
程暫行綱要」與「綜合高級中學暫行課程綱要」,後於94 年公布「職業學校群科課程暫行綱
要」。九年一貫課程強調以學生為主體、並著重國中小課程縱向連貫與橫向統整,為延續此理
念到後期中等學校,且為提升國家競爭力,建構中小學一貫課程體系,。(2006,教育部)
但實施數年來,為符應時代脈絡,並重新檢視新興議題融入各學習領域的情形,增補不
足處,其中包含以下方面:(2009,國教司)
(一)人口販運
(二)性交易防制
(三)「性別平等教育法」、「性侵害犯罪防制法」、「家庭暴力防治法」中有關課程實施之規定
(四)媒體素養
(五)金融知識及正確投資理財觀念與素養
(六)勞動人權、勞工運動史、社會主義思潮
(七)法治教育
(八)消費者保護
(九)智慧財產權
(十)生命教育
(十一)永續環保
其中也修正了教學現場對於能力指標解讀之疑義,包括文字用語混淆不一、過於抽象不
具體或重複的字句等。
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壓力的相變化

壓力的相變化
壹、研究目的
在國中熱學的單元中,若以考試導向的角度來說,通常老師在授課的時候都會將重點
放在「比熱」的相關計算上。當然,不可否認的,比熱確實是熱學中相當重要的核心概
念,加上公式計算的考題較多(也比較容易出題),自然也就增加了教學比重。
這是從老師端所思考的方向,但是如果我們再從學生端來看這件事,可能就不一
定是如此了,畢竟我們主要的教學對象只是國中的普通孩子,這些孩子有大多數其實
往後都不會走上專業科學這條路。因此,自然科學的學習,對大多數的孩子而言,最重
要的反而不是我們(老師)所認為的知識架構的內容,而是科學知識的日常應用與科學
方法的規畫(或思考模式)。
因此,筆者在教授到「熱對物質的影響」這個單元時,才會此一教學單元的發想。
就一般學生對物態變化的認識,通常都儘止於「溫度」的變因,雖然課本亦有提及壓力
的影響(在第四冊的壓力單元),但卻也只是點到為止,並未有進一步的實驗或說明。可
是這樣的科學技術其實在工業上卻是廣泛的運用,畢竟我們要做到高壓,比做到低溫
要容易多了。
所以筆者設計此一教學單元,利用丁烷氣體加上針筒的壓縮,就可以清楚的看到
因為壓力改變所產生的物態變化。加上老師適時的引導與師生之間的對話,逐步探索
壓力與物態變化之間的關係。
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2011年6月3日 星期五

是光還是影!?

是光還是影!?
一、前言
日月蝕的現象除了是許多天文迷的盛事,也是許多新聞的焦點。當然,站在自然科教學
的立場絕對是不會缺席的,還記得2009 年 7 月22 日發生了本世紀時間最長的全日蝕奇觀,
雖然在臺灣只能看到偏蝕的現象(如圖1~2),但歷時41 分45 秒,最大遮蔽面積約82.6%,
還是讓人感到無比興奮!當時筆者還讓八年級學生事先查了日蝕的原因,希望可以讓孩子們
在光學的單元中有更深切的體認,沒想到開學後上完光學單元,又有後續延燒。有個學生問
了筆者一個有趣的問題,「老師~~~,影子一定是黑色的嗎?」

有趣!我對他會問這個問題的原因比較感興趣,於是反問他:「你先說說為什麼會有影
子?」學生回答:「因為光是直線前進的,所以沒有被光照到的地方就有黑色的影子。」雖然
答案有點粗糙,但也算說出了重點。我接著他的話,「或許我們應該說是光線較弱的地方,所
以相對比較起來比較暗的區塊,就是我們所謂的影子。」(註1)學生打開了網路,讓我看了如
圖3 的網頁(註2),「可是老師你看~~~,有彩色影子!」

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2011年4月26日 星期二

雙螺旋竹蜻蜓

雙螺旋竹蜻蜓
女兒從小就喜歡看「哆啦 A 夢」,坦白說,不要說是小朋友,到我這個年紀還是覺得哆
啦 A 夢很好看。不僅是大雄和哆啦 A 夢還有他那群好朋友們之間的趣事,我想更多人被吸引
的是哆啦 A 夢那些神奇的道具!舉凡任意門、縮小燈、時光機、竹蜻蜓等等,雖然從科學的
角度來說這些神奇的道具實在誇張的可笑,但卻是我們現在的孩子最缺乏的特質_想像力與創
造力。也許不一定要用這麼嚴肅的心態來看待這些卡通,如果可以從中啟發了絲毫對科學的
興趣與熱情,不也就足夠了嗎?
某天晚餐時間,女兒依舊是吃飯配哆啦 A 夢,老婆對她這個習慣可是很感冒。
「嬡~~~,再只顧著看電視不吃飯,我就把電視關掉了喔。」老婆好聲好氣的說。
「我是在思考事情!」女兒回答。
這倒是讓我好奇了,應該只是藉口吧,看卡通還能思考什麼事情?
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2011年4月11日 星期一

角動量守恆

角動量守恆
壹、前言
運動學,在國高中的物理學中一直都是重點單元,卻也是困擾許多學生的瓶頸之一。除
了複雜的數學計算之外,許多實驗礙於現實的條件(例如摩擦、力的掌控、物體大小〈質點〉
等因素)很難呈現出教科書所提的理想狀態。就物體運動的三大模式(移動、振動、轉動)來說,
轉動的現象更是複雜,以現階段高中教科書的內容,就佔了一整個章節,其中最重要的理論
大概就屬「角動量守恆」了。
簡單來說,所謂角動量守恆就是指系統內所受合力矩為 0 的情況下,系統的角動量維持
不變。若從數學的角度來說,也就是dL/dt = r × F(註1),當右式為0(合力矩為0)的時候,角
動量不隨時間而改變(左式亦為0),通常會提到的實驗(或實例)不外乎就是滑冰選手張開手
臂,轉速加快;或在許多展場中(如科博館、科教館等)會出現的車輪旋轉實驗(如圖1),最多
再加上直昇機的副旋翼(機尾的螺旋槳)功能等。其中最受學生喜愛的大概就是車輪旋轉的實
驗了,當手持平行於地面快速旋轉的車輪,坐在可以自由旋轉的椅子上,會很清楚的呈現車
輪旋轉方向與人的旋轉方向相反的結果。
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2011年3月8日 星期二

交流電磁鐵的應用

交流電磁鐵的應用
壹、前言
日前筆者撰寫了有關「交流電磁鐵的迷思」一文,希望可以協助老師與學生澄清有關交
流電的一些迷思概念。其實在現實生活中有關交流電磁鐵的應用不少,最早在1887 年特斯拉
(Nikola Tesla,1856~1943,圖1)就發明了最早的無電刷交流電感應馬達(brushless
alternating current induction motor), 並開啟了交流電傳輸的新紀元,但這些事情在中
小學的自然課本中卻鮮少提及,讓孩子們失去了一些欣賞科學神奇與科學之美的機會。
在此筆者設計了一些有關交流電磁鐵的簡單應用,希望可以在教學中增加一些學習的樂
趣。
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2011年3月3日 星期四

綠能源教育

綠能源教育
壹、 設計動機
一直以來,每當和朋友介紹自己是理化老師時,大家幾乎都露出一付不可思議的表
情;「你教那麼難的科目喔!我國中的時候理化最爛了。」「你怎麼會教理化?學那些以
後又用不到!」似乎對大部分的人而言,總覺得國中理化(自然與生活科技)是一門枯燥
又艱深的科目,唯恐避之不及,怎麼可能還會喜歡它!但,真的是如此嗎?
在我們生活週遭,無時無刻都會接觸到自然科學;上學要騎腳踏車;聽隨身聽要用
電池;連開個門都要用到物理原理,誰說科學離我們很遠!科學就是我們身旁的一草一
木,就是我們生活中每天要面對的每件事,怎麼說會用不到?怎麼會讓這麼多的孩子對
它失去興趣,望之卻歩。也許,我們可以將原因歸咎於教育的環境、升學的壓力、家庭
的背景、先天的才能……還是根本就是我們一直不敢去面對的原因;「老師把我們的興趣
教到不見了。」
相信每個人都喜歡看魔術表演,原因很簡單;因為它有趣。其實說穿了魔術不就是
「科學」與「手法」的結合,為什麼用魔術來呈現科學大家非但不排斥還趨之若鶩,教
學也應該是如此;尤其是自然科。如果老師能將嚴肅的科學原理稍微包裝之後,呈現出
來的效果會讓老師自己都大吃一驚!筆者一直希望以這樣的方式來教授自然科學,讓科
學回歸實驗的本質;讓孩子重新體會科學的樂趣。
近幾年來國內外教育學者普遍性重視科學實驗的重要性(張惠博,1993),九年一貫
課程綱要中更進一步強調「主動探索與研究」, 希望可以激發學生好奇心及觀察力,主動
探索和發現問題,並積極運用所學的知能於生活中。教育的目的在幫助學生透過學習達
到更好的生活適應,而學生的學習通常就發生在日常生活之中,學生的邏輯思考和抽象
推理能力隨著年齡增長漸趨成熟,對於外在世界的探索認知,逐漸脫離自我為中心的觀
點,採取「客觀性」的科學方法,進行相關資訊的搜集、分析與解釋。其中若可以讓實
驗教學生活化,藉由這些實驗與活動,培養學生的科學興趣、熟練實驗方法。有鑑於此,
國內諸多教育學者積極研發許多演示實驗教具,如中央大學及東吳大學等,均有不錯的
成果發表,每年更有許多場次的教學研討會針對這樣的演示實驗進行討論。劉朝福(2003)
亦指出演示實驗是保證教學質量的重要環節,重視和研究演示實驗教學,可以提高中學
物理教學水平。
其於以上理由,筆者才會有此一教學設計的概念,希望以演示實驗(Demonstration)
融入教學為主軸的課程設計可以讓國中的學生不再畏懼理化,甚至進一步喜歡理化,並
培養出可以主動研究探索並擁有良好學習態度的學生。
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2011年3月1日 星期二

交流電磁鐵的迷思

交流電磁鐵的迷思
壹、緣起
一般我們的教科書都只是著重在直流電的電磁鐵效應(註一),卻較少討論交流
電的影響,或許是不容易做實驗的緣故或是安全考量(一般交流電都是家用的 110 伏
特 AC 電源,直接使用是非常危險的,絕對不建議!),但實際上市面上應用交流電
磁鐵的商品卻是非常多的!甚至在許多學校段考也曾經出現過類似的題目:
1.將電磁鐵放在小磁針的正東方,將電磁鐵通入家用交流電(60Hz)之後,磁針 N 極
如何偏轉?(A)N 極向東編轉 (B)N 極向西偏轉 (C)不偏轉 (D)左右振動
2.承上題,再將此通以交流電的電磁鐵接近小鐵釘,則小鐵釘會如何?(A)被電磁鐵
吸引 (B)被電磁鐵排斥 (C)沒有反應 (D)快速振動
若只出現第 1 題,還不致引起筆者後續研究的興趣,但兩題同時出現,答案就
引起了學校許多老師的討論。
關於第 2 題,筆者就曾問過學生答題的原因,以下是學生曾出現過的答案。
1. 沒有反應(不會吸引也不會排斥)。
原因一:因為磁場雖然還是存在但被抵銷了。
原因二:因為沒有磁場了。
原因三:……
2. 會被吸引。
原因一:磁場還是存在,所以會吸引小鐵釘。
原因二:磁場一直互換,所以吸一下就會放開。
原因三:……
有很多學生回答的原因如下,『因為交流電產生的 N 極與 S 極的磁場相互「抵
銷」,所以無法吸引小鐵釘。』這普遍出現在學生知道參考書答案之後的回答。但
事實真的是如此嗎?
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2011年2月23日 星期三

逆電流不逆

逆電流不逆
壹、前言
這幾年來從高爾的「不願面對的真相」,盧貝松的「搶救地球」到國內陳文茜、孫大偉監
製的「±2℃」紀錄片,讓許多人開始從漠視地球環境,到關心地球,到有實際行動,「 節能減
碳」幾乎已經成了全民運動。其中有關交通運輸工具的發展,也在這一波綠能漩渦中更受重
視,原本只會在車展中出現的非汽油燃料的概念車,也真的在現實生活中量產上市,日本豐
田汽車(Toyota)在1997 年首部油電混合車_PRIUS 上市以來,就給全球車市投下了一顆超級震
撼彈!甚至根據日本2009 年 5 月份最新汽車銷售數據,不但油電混合車已躍居汽車銷售榜
首,而且在前三名中就佔了兩名,這股節能風潮也因此延燒到高級車市場,如賓士(Benz)、
凌志(Lexus)等車廠也都紛紛推出油電車,看來這股節能風潮會再熱銷好一陣子!
不可否認的,目前油電混合車的售價依然偏高,的確會直接影響了普及率,因此一般汽
油車又該怎麼才能讓每滴油發揮出最高的效能?似乎成了開車族更關心的話題。當然除了良
好的開車習慣之外,定期的保養更是不可馬虎,也因為這樣的節能需求,許多廠商紛紛開發
出各式各樣號稱可以省油的商品,如省油精、省油加速器、或可以將管內之燃油粒子細分化,
達到完全燃燒的產品、渦旋加速進氣產品等實在琳瑯滿目,讓人分不清楚真假。其中還有一
項這幾年來也是非常熱銷的商品_「逆電流」,聽說是日本網友的作品,原本稱為「逆電流制
御」,沒想到竟會紅到全世界。只是「逆電流」,這個名詞聽在一個科學老師耳裡著實刺耳,
但也值得讓我們當作電學教材,來好好檢視應用一番。
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2011年2月20日 星期日

電流熱效應的迷思

電流熱效應的迷思
壹、前言
在國中的自然與生活科技學習領域中,「電」的原理與應用占了極大的篇幅。
當然,從重要性與科學史的角度來看,都不難理解這個偉大的發現,是如何影響著
我們人類文明的發展(註一),但若真的要仔細分析其中的生活運用,我們卻極少是
直接使用「電」這種型式的能量,而是透過適當的裝置將電能轉變成其它我們可以
方便使用的能量型式(註二)。例如透過電扇(電動機)將電能轉變成動能(註二),透過
電燈轉變成光能,透過電鍋轉變成熱能等等,有太多太多的發明可以將電能輕易轉
變成我們需要使用的能量,這也是「電」可 以變成人類文明的推手的重要原因之一。
從基礎科學的角度而言,國中所提到電的能量轉換,主要有以下三種:電流的
化學效應、電流的磁效應與電流的熱效應。本篇文章主要放在熱效應的介紹與教學
應用。
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2011年2月19日 星期六

鏡像的迷思

鏡像的迷思
一、迷思
「照鏡子」,這件事情幾乎在我們身邊每天不斷的重覆發生,若我們問一下周圍的親朋好
友這件「再平常不過的事」;『鏡子裡面的人是否和你一模一樣?』,相信絕大多數人的回答都
是如此「當然不一樣!我臉上的痣在左邊;鏡子裡面的人痣在右邊,我們兩個左右相反,所
以不一樣。」
這幾乎已經成了我們所認知的平面鏡成像性質的標準答案;「鏡子裡面的像和我們左右相
反」,包含幾乎所有的教科書都是這樣形容(南一版、康軒版、翰林版,光學單元)。但,這樣
的敘述真的適當嗎?
二、明確的條件
科學現象的敘述和一般口語與或文學有一個最大的不同點,那就是條件的說明必須明確
且統一。大家先看圖1 的照片,你會形容這是左右相反嗎?
當然,很多人也許會覺得這是故意找碴,但卻是科學敘述當中一個很重要的概念,當我
們敘述一個平面鏡的鏡像性質的時候,必需先確認物體與平面鏡之間的相對位置關係,一般
在沒有特別強調的情況之下,通常都是指物體(人)和鏡子為平行的關係,而非圖1 是垂直的
關係。先確認了這個條件,我們才能繼續討論下去。
以下的所稱呼的「鏡像」,就都是以物體(人)和鏡子平行所產生的虛像來討論。
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2011年2月13日 星期日

窮人家的光電計時器

窮人家的光電計時器
一、前言
在運動學的實驗中,時間的測定是非常重要的一個成功關鍵,尤其在實驗室中,通常運
動物體的距離都不是很長;換句話說,時間也都很短。一般碼表的的最小單位為0.01 秒,其
實在中小學的實驗標準來說,確實已經夠用了,只是控制碼表的還是我們自己,一般人視覺
的反應時間約0.2~0.3 秒(註1)。以自由落體的實驗來說,若實驗落下的距離為2 公尺,時間
約為0.64 秒(忽略空氣阻力的影響),若加上反應時間,測定出來約在0.8~1 秒左右,這種誤
差大到已經完全沒有利用的價值了!
最簡單的方法當然就是排除人為的因素,一般實驗室都會利用光電計時器,準確值可到
0.001 秒以內(部分機種甚至可到0.01 毫秒),一組的市價最少都在萬元以上,大概沒幾所國中
買得起,但最近因為數位相機的興起,已經在市面上出現廉價的高速攝影機(如CASIO 或
FUJIFILM 等),最高速度可達1000 幅/秒(fps),也就是1/1000 秒的誤差,雖然畫質不高,在
分析運動狀態上還是遭遇不少困難,但卻提供了老師另一種實驗上的選擇。是否可以有另外
一種便宜又簡單的計時方式可供選擇呢?
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2011年2月10日 星期四

壓電喇叭變身術

壓電喇叭變身術
壹、前言
筆者曾在科學研習雜誌 45 卷第 2 期發表了一篇「發電高手」的文章,內容主要
介紹許多利用身邊隨手可得的材料來製作發電機的方法。其中有一種方法是將音樂
卡片內的壓電喇叭敲擊振動後產生電流,再利用四個二極體排成橋式整流器,將壓
電喇叭發出的交流電整流成直流電之後點亮 LED 燈;筆者更進一步將二個壓電喇叭
並聯以增加發電量(電流);然後再加裝在響板上方便做敲擊的動作,如此便成了一
個有趣又實用的教具—「發光響板」。
雖然已經利用這個小玩意兒完成了一樣教具,然而這個「薄薄的一片」卻讓我
一直忘不了它的存在!這樣一片小小的金屬片就可以發出如此大的電流,而且隨著
振動的力量大小不同;產生的電流也跟著忽大忽小!真是太神奇了,我心裡暗自盤
算著,「這個便宜的小傢伙如果能好好利用,將來前(錢)途將是不可限量!」
就是這樣天馬行空的一個想法,讓筆者甘願利用許多課餘的時間,經過了無數
次的試驗,終於讓我將這小子的利用價值再度發揮到極限!或許沒什麼「錢」途可
言,但卻啟發了我們許多從不一樣角度的思考方法,何事如此?且聽我娓娓道來。
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2011年1月29日 星期六

自製龍捲風

自製龍捲風
一、前言
「龍捲風」,這個對台灣民眾暨熟悉卻又感覺莫生的名詞,卻給許多孩子帶來了奇妙的
吸引力!龍捲風主要是發生在內陸地區(除南極洲外,幾乎所有大陸地區均發生過,其中有將
近四分之三發生在美國內陸)的劇烈天氣現象,對於海島地區的台灣,能看到龍捲風大概也都
是極小規模的氣旋(應該還不夠可以稱為龍捲風吧!),不至於造成什麼威脅,或許也正是如
此,才會讓我們的孩子對龍捲風有著許多的好奇與想像。
一般我們在教學上若要演示龍捲風的氣旋現象,通常都是利用兩個寶特瓶裝水後,口對
口接起來,再快速旋轉造成內部的水產生如龍捲風似的氣旋(如圖1)。當然,老師都知道,這
樣的演示教具和真正龍捲風的形成方式是完全不相關的,充其量只是表現出「螺旋狀的水
流」,真正要利用氣流產生龍捲風,在臺中的科博館以及士林的天文館就有一個展示品,只
是……難道非得進博物館才能看到嗎?筆者在此設計了一個可以讓大家DIY 帶回真正「氣旋
式龍捲風」的教具,希望可以幫助老師們在課堂上的教學。
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2011年1月22日 星期六

初衷

物理教學及示範研討會一直是我每年一定要去練功的地方,也因此認識了許多好朋友和各方高手,去年蒙朱慶琪老師不棄,希望我能說說自己的感想,原本以為要花上一段時間整理,沒想到半小時就完成!也許是心裡太多感觸吧!願和大家一同分享。

初衷
    2010年全國物理教學及示範研討會在掌聲中完美落幕,心中充飽了滿滿的能量,卻又有著一絲絲的不捨。在每次的研討會中,總會有老師來問我:「林宣安,你是怎麼開始想要做這些教具,並且用這樣演示實驗的方法來教書呢?」是啊!教書十多年來,一開始我也是一支粉筆、一個黑板就想打遍天下,那我是從什麼時候開始調整自己的教學方式的?我很認真的思考這個問題,應該就是從2003年高雄海軍官校的那場全國物理教學及示範研討會開始說起吧。
    許多老師和我的經歷應該很像,從一開始初出社會的新鮮老師,對科學充滿興趣,對教育懷抱熱情,總希望教出的學生不是中一中,就是中女中(筆者當時任教於台中縣的偏遠學校),塞了滿滿的東西給孩子們,以為這樣他們就可以得到我的真傳,我也可以順理成章的因為最多學生上第一志願,而成為「名師」(天啊~~太可笑了!)。但事實是,當你經過了四五年的失敗後,開始放棄了,開始對這個曾經是你夢想的工作失去熱忱了,一但「老師」這個頭銜逐漸變成只是一個賺錢的工作時,是一件多麼可怕的事!
    2003年,高雄。我試著沉澱自己的心情,決定和老婆南下讓自己休息一下,就這樣順道參加了海官的研習,當時其實也不知道這是個研討會,只是當作一次免費的研習,順便去度假。但,兩天的活動下來,幾乎讓我在第一時間內心激動到說不出話來!「原來在臺灣的教育圈,還有這麼多老師是對教學充滿了熱忱與希望,原來物理可以不是只有公式和計算,原來我已經忘記了自己喜歡科學的那份最原始的初衷!」
    我問自己,如果老師自己都已經不喜歡自然科學了,要如何教導我們的孩子接受它?當天晚上我輾轉難眠,反覆想著我自己喜歡科學的那份最原始的初衷是什麼?答案其實馬上就浮現,卻讓我自己震撼許久~~~那就是「馬蓋先」(MacGyver)
    在研討會上,我看到了臺灣原來有這麼多馬蓋先,科學是可以被應用與被活化的,當我們真正將物理帶入生活中,才能真正讓我們的孩子接受物理,也才能真正體會科學的力量,當初我也是因為喜歡馬蓋先而選擇念科學,卻被一些無謂的瑣事忘了自己最原始的初衷,我開始找出那把幾乎已經鏽到亂七八糟的電烙鐵,試著開始製作一些可以輔助孩子們觀察與學習的教具,沒想到就這麼一頭栽下去,完全無法自拔!
    2005年,高雄。我帶著戰戰兢兢的心情,試著也分享自己的作品_三原色手電筒。當自己真正站在台上和大家分享自己的成長時,那種收穫和在台下只是接收訊息,真的讓自己更加瘋狂愛上這個研討會。在那樣的場域中,不管是大學教授、中學老師、小學老師甚至只是一個在學的學生,大家都是互相敞開心胸的學習與切磋,沒有保留,沒有藏私,只單純為了我們更優質的物理教育而努力,我開始重新熱愛科學、熱愛教書,也從學生的眼中得到了真正的回饋。
2005年,新竹,上帝的神劍。
2006年,台北,馬蓋先的炸彈。
2007年,台中,水銀開關的應用。
2008年,彰化,王建民的秘密。
2009年,台北,另類發電機。
2010年,桃園,眼球光學教具。
    歷年的研討會幾乎記錄了我自己的成長歷程,也因此認識了一群瘋狂又可愛的教授,林泰生老師、周建和老師、陳秋民老師、邱韻如老師、朱慶琪老師等等有太多太多原本我們以為會是不苟言笑、一板一眼的大學教授,原來是如此的平易近人,也因為有這些教授無私的付出,才能有這個國內最大研討會的誕生。
    現在,每年最期待的就是在暑假可以讓這群對教育充滿能量的老師,大家藉由這個研討會凝聚在一起,一起華山論劍,一起分享感動,這種內心的悸動只怕沒有到現場的人是完全無法體會的。如今,我不再只是塞了滿滿的東西給我班上的孩子,而是希望他們可以體會物理之美,如同馬蓋先說的,「我需要的不是包包裡面有什麼,而是我一路上能撿到什麼。」細細思量,這不就是研討會中一直以來的信念,與希望傳達出來的精神。
    很榮幸,我曾經參與過!

2011年1月19日 星期三

學校老師與駕訓班教練有什麼不同?



學校老師與駕訓班教練有什麼不同?

一次偶然的情況下在上加速度運動時,和學生聊起自己開車的情境,忽然心生一念,問了學生一個問題:「駕訓班教練的功能是什麼?」學生的回答讓我不意外,「當然是教我們開車啊!」

早已經有了駕照的老師們,您們的答案是什麼?

我回想 起自己十多年前在駕訓班「學習開車」時的經驗,直線加速、上坡起步、倒車入庫、路邊停車,當然還有讓許多初學者聞之色變的 S 型。當時的教練以讓人不可思議的「高超技巧」瞬間就高速通過了 S 型,當時的我真的佩服得五體投地,馬上投以偶像式的眼光。只是當自己開始練習後,才發現這對初學者而言真的不是件容易的事,當然接下來的數個星期中,「學 習開車」的主要工作就成了「練習 S 型」,甚至我那「優秀的教練」還開發了一套獨門口訣,「左半圈、回正、對準旗桿、右半圈……」認真的我也真的努力背了下來,終於到了考駕照那天,我在口訣 的帶領下,順利通過了殺手鐧 S 型,當然也就考上了駕照!當時對我的教練真是感激涕零!

有 照駕駛的感覺真爽!但台灣的道路似乎不是考上駕照就可以安心上路的,有一次不知怎麼的開進了一條單行的小巷道,就這麼湊巧遇到一輛來車,我只得暫時倒車先 進入左邊與小巷道垂直的一條更小的防火巷,天啊!我這隻菜鳥就這麼左偏右轉的怎麼就是倒不進去防火巷內,對面來車的司機終於忍不住下車,很不耐煩的指著我 的鼻子,「你到底會不會開車!」

「我到底會不會開車?」我不 是上過駕訓班,考過了駕照嗎?我回想起駕訓班的課程,我的教練似乎沒教過我如何在小巷道中直角倒車,這是在台灣很容易出現的道路,為什麼我的教練不曾教過 我,我最「引以為傲」的 S 型道路卻在離開路考試場的當天就從此消失在我的生命中……,我忽然覺醒了,因為駕照路考不考巷道直角倒車!

我斬釘截鐵的回答學生:「錯!至少我的駕訓班教練只是在教我們如何考上駕照!」我又問一次學生,「那你們認為學校老師的功能是什麼?」當然,沒人敢回答!

學校老師與駕訓班教練有什麼不同?

有多少老師只教我們的孩子練習 S 型,只因為考駕照的時候需要,卻忘了最重要的事情「學會開車,學會在真實的道路上應付所有可能的路況」。

但,我們必須承認的,考駕照重不重要?當然重要!那學會這輩子只會出現在路考場的 S 型重不重要?當然重要!因為只要 S 型過不了,你就別想拿到駕照!

這 是許多在國中第一教學現場老師的無奈! S 型重要還是學會開車重要?不可否認的,只要路考方式不改變,兩個都很重要!對一個普通的初學者而言,沒有充份練習過 S 型是很難通過這個關卡的,過不了就沒有駕照,沒有駕照的你駕駛技術再高明,在現實生活中依然還是無用武之地!

您是學校老師?還是駕訓場教練?

(以上言論對駕訓場教練絕無輕蔑之意,只是一個比喻而已)

林宣安 2009.09

動物園裡的老虎

在整理資料時發現這一段在 2006年時的短文,很有感觸!尤其在現在書商作的這麼多這麼好(?)的情況之下,讓人不得不開始擔心這到底是不是一件好事?或許有人可以提供資源,讓老 師有更多的後勤補給,可以讓老師們更放心在前線與學生搏鬥,但,如果哪一天這些資源都不見了,是否就像是在動物園長大的老虎,只會吃別人餵食的食物,失去 的覓食的能力!你可以說我是杞人憂天吧!但,如果你可以練就一身好功夫,這些是否就可以迎刃而解?然而,這些功夫是必須在現在安逸的環境就要開始鍛鍊的, 大俠不都是如此嗎?
林宣安 2009.04
四年的設備組長讓我有了許多管理實驗室的經驗,也被迫練就了一身「無中生有」的好功夫!這一切都要感謝某些老師的磨鍊。
「林組長,實驗室怎麼沒有石灰水?」,我準備了氧化鈣和氫氧化鈣在藥品櫃,怎麼會有這樣的問題?
「林組長,單槍怎麼接?電腦怎麼打不開?」延長線上的開關都沒開,怎麼會有這樣的問題?
「林組長,三用電錶怎麼用?」這不是最基本的,怎麼會有這樣的問題?
「林組長,沒有打火機怎麼點酒精燈?」只有打火機可以點酒精燈嗎?怎麼會有這樣的問題?
「林組長,學校教具那麼爛,怎麼做實驗?乾脆不要做了!」不好用不能自己設計嗎?怎麼會有這樣的問題?
你問過這些問題嗎?
十年前有學生問起我,「老師!我們幹嘛要學理化,一天到晚都是計算,以後又用不到!」,當時的我回答了他們「最標準」的答案:為了讓你們可以考上好高中;讓你們有一個好學歷;讓你們將來出社會之後有和別人競爭的本錢。我沒說錯!
十年後經歷了許多事,學生又問起我相同的問題,我回答了他們「最基本」卻也是「最終目標」的答案:為了讓你們可以解決生活中的問題!我沒說錯?
「解決生活中的問題」,這樣「最基本」的答案相信有許多老師在課堂上不只一次耳提面命的告誡學生,「不要死讀書!要會活用!」只是,這樣的告誡從某些老師口中說出卻更顯諷刺!
「解決生活中的問題」,這樣「最終目標」的答案,你做到了嗎?
知識不是力量,運用知識才是力量。
還記得馬蓋先嗎?這就是以上問題的答案!
林宣安 2006.10

小愛與老爸的科學實驗

這一系列的文章說來是很有趣的,內容主要是我和女兒作實驗的點點滴滴,只是.........女兒現在其實才三歲!
也許是為人父的期 許與希望吧,文章內容根本都是我的想像!(完了!有了孩子之後就變神經病了!)藉由女兒的好奇心,並利用實際的科學實驗來說明日常生活的自然現象,這應該 才是學習自然科學的主要目的吧,可以真正融入生活中。很有趣的是,第一篇「現代煉丹師」完成的時間女兒才剛出生一個星期左右吧,我就已經「幻想」她在跟我 作實驗了,那時連她的名字都還沒取好,所以文章中的名字就以當時叫她的小名「小愛」來稱呼了,雖然最後她的名字叫「忻嬡」還是有一個「ㄞˋ」字,不過是令 嬡的「嬡」,因為我們希望她是個「永遠快樂的女兒」,所以算是一個紀念吧!我還是將標題取為「小愛與老爸的科學實驗」。
到目前為止已經完成了三篇,我希望可以一直寫下去,寫到女兒長大後讓她看看這個愛作夢的老爸有多麼愛她!也許以後可以集結出書,應該不會賣錢,甚至還會虧,不過.........又如何?我就是愛作夢的老爸啊!
2008.03

瓦斯與用電安全

電視連續兩三天撥放了以下的新聞(2010 年 4 月 5 日);在彰化發生了一件震驚
社會的瓦斯氣爆事件,一位小妹妹因為家裡瓦斯外洩,再加上不小心開啟了電器用
品,竟引爆了充滿客廳的瓦斯,瞬間產生的氣爆威力使得這位小妹妹身受重傷,甚
至最後送醫不治。
我和老婆在電視前相對望了一眼,無需太多言語,我們兩個很多事就這樣的眼
神交會就可以傳遞許多訊息。這件令人難過的新聞不但給了大家許多反省居家安全
的省思,站在老師的立場更是讓人感到惋惜,難道小妹妹對瓦斯外洩的臭味都沒有
警覺嗎?難道學校師長都沒有提到用電安全嗎?就一個自然老師的立場而言,這絕
對不只是一個社會事件,更重要的是背後的教育問題與科學素養。
我看著在一旁做功課的可愛女兒,心中更是對這些因為大人的疏失而喪失性命
的孩子感到不捨與難過!
「這樣的一個事件或許讓人難過,但也是一個機會教育的最好契機。」我心想
著。
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磁鎖

女兒那台「小紅」 ( 她的腳踏車;只因為有二個紅色的把手,『小紅』就這麼來了 ) 自從上次幫她除鏽,順便上了一堂氧化還原的課之後 ( 註一 ) ,已經很久沒聽她提起了,最近不知道她又那一根筋不對勁,一直要我帶她去買一個新的車鎖。
「爸 ~~~ 小紅的鎖不見了啦!」這可神奇了,鎖不是都「鎖著」,怎麼會不見!我一臉苦笑著望著她,她似乎也看出我心中的疑問。
「就我們班那些男生啊!上次有人帶了一把什麼萬能鑰匙,把我們班很多人腳踏車的鎖都打開了!小紅也淪陷了,人家要再去買一個新的啦!」
真是一群無聊的小學生!一定又是前一陣子新聞大肆渲染萬能鑰匙的後遺症。
「好啦,妳就不要和那些男生計較了,我們一起去五金行,妳自己挑一個如何?」
女兒一邊搭著我的肩,一邊拉著我就要出門,「果然上道!走吧!」這是那門那派的黑話啊!越來越沒有女孩子樣。
到了五金行,架上林朗滿目的各種鎖具,要問我哪種比較優,我也說不出個所以然來,索性讓女兒自己去挑,沒一會兒就聽到女兒在狂叫。
「老爸!你快點過來看,這個 ( 鎖 ) 沒有洞 ( 鎖孔 ) 耶!」這個急驚風,每次一心急,說話就開始省略,誰聽得懂啊!
這倒也引起了我的好奇,沒有鎖孔的鎖!怎麼開啊?
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鈔票內的秘密

好不容易將一些瑣事忙完,終於趕上HBO撥放『瞞天過海』(Ocean's Eleven),這種好事可不是每天都有的!深呼吸,再泡上一壺好茶,準備好享受電影的心情………沒想到才看到片頭,就聽到女兒在狂叫,「ㄅㄚˊ~~~~~~~~,你為什麼又把錢和發票放在口袋,又被洗衣機洗爛了啦!」
自從女兒小三後,我們就安排她要開始分攤家務工作,訓練她對這個家的責任感,沒想到她自己選擇要洗衣服這件工作,理由是『反正只是丟進洗衣機而已嘛!』
只是她似乎從來不會檢查衣服,就直接往洗衣機理丟,她的理由還很充分,『你自己要先把東西拿出來啊!』說來說去又是我的錯!
    只見她氣沖沖地跑上來,一手拿著衣服,一手拿著一張被洗衣機蹂躪過的千元大鈔,「你看!衣服上都是屑屑啦!」
    我無奈地看著她,「好啦,以後我會注意的啦!」眼睛還是捨不得離開我得來不易的HBO
她乾脆把我的電視關掉,直接拿著衣服站在我面前,用了一種可怕的眼神看著我,那種眼神跟她老媽簡直一模一樣!反正是我理虧在先,這時候可千萬別和她爭論,否則沒完沒了!忽然我的眼神喵到她手上的一千元,腦中頓時心生一計,鐵定奏效!
「嬡嬡!你看發票已經爛成糊狀了,可是妳手上的一千元,為什麼就沒有被洗爛?」
「真的耶!你沒說我都沒注意到!」她拿起紙鈔端詳著。
看 樣子我的『調虎離山』已經奏效了!「世界各國的紙鈔材質和一般紙類製品是很不一樣的,裡面除了一般的紙漿,還加上了一些塑料,還有許多被列為最高機密的材 質與比例,讓我們的紙鈔可以防靜電、防油污、防複印、不容易起毛、堅挺、韌性大、耐折摺等特性,所以如果只是一般洗衣機的洗程,是不容易將紙鈔洗爛的!」 我一口氣就把它說完。
「好厲害喔!我一直以為『紙鈔』只是紙作的而已。」
我笑著回應她,「我們的紙鈔是有法律效力的,不只是一張紙而已,所以當然需要一些不同平常的設計,才可以預防偽鈔的發生啊。」
我靈機一動,「你拿一罐碘酒給我」,只見她對我露出一抹神秘的微笑(她知道我要幹什麼了!),連忙從急救箱拿了一罐碘酒出來交給我。
我用棉花棒畫了一條碘酒在白紙上,只見碘酒變成紫黑色。再將碘酒也畫了一道在紙鈔上,只出現了原本碘酒的淡黃色,而且過了一下子顏色就消失了!

綠色小鴨鴨

電視,無疑已經成為現代人最重要的資訊來源之一,不可否認的,這是一種非常方便又容易獲得資訊與娛樂的管道,也正因為如此,電視的內容便成了許多孩子吸收「知識」的來源(姑且這麼說吧!雖然我還是不認同那些亂七八糟的大雜燴叫作「知識」)。 但,裡面的知識真的是正確的嗎?許多的廣告甚至節目內容看在科學老師的眼中真的只有「啼笑皆非」四個字可以形容,這些似是而非的言論對成長中正在建構知識 的孩子無疑是一種可怕的傷害,甚至許多孩子相信電視所說的勝過老師多年的科學知識!阻止孩子看電視?似乎又是治標不治本的方法,這是一個時代趨勢,你能擋 多久!看來,只能讓我們這些作師長的自求多福了。
女兒也是屬於電視一族,甚至一些常見的電視廣告她還可以跟著哼哼唱唱,真是讓我哭笑不得,唸書都沒這麼厲害!但我可不願就這樣屈服,也許危機就是轉機,如果可以利用電視裏某些錯誤的觀念當作引言,說不定可以開啟我更多的教學空間,就這麼想著,電視裏傳來某個奶粉廣告的台詞………『對了!黃加藍變綠喔!』
我忽然心頭一震,「黃加藍變綠?!」我忽然自言自語的說著,怎麼和我學到的不一樣?
    女兒回過頭來用了一種莫名奇妙的眼神看著我,「你在發什麼神經啊?忽然亂叫很可怕耶!」
我一時之間還沒回過神,愣了一下才回答她,「沒有啦,我只是忽然覺得剛剛那個廣告怪怪的。」
「有什麼好怪的?不就是奶粉的廣告嗎?」
「奶粉沒問題,問題出在裡面的台詞。」

與磁共舞

回想起當年唸小學時的印象,生活裏似乎除了玩……還是玩,不像現在的小學生,功課不但越來越多而且更加多元;參觀訪問、查資料、作報告、生態觀 察……這些作業若非父母協助,一個小學生實在很難獨立完成,所以我一直覺得好像是出給父母的作業!女兒才剛剛養完蠶, 參觀過科博館,寫完媽祖的報告,又要開始養大肚魚了!天啊 ~~~~
孝順的我只好又帶著女兒到水族館開始「我的」 ( 通常最後會變成「我的」 ) 養魚生活,買完必要的東西,開始回家組裝啦!
幸好曾經養過魚,上手還不難,只是似乎事情總是不會如想像中的順利……
「老爸!打氣機怎麼都沒有冒泡!」原本想說安排一些簡單的工作給女兒,也讓她有參與感,沒想到又出問題。
「我看看!」我接過打氣機,摸了一下出風口,好像真的沒有風耶!
「你到底行不行啊!」可惡,每次都用這招激我,誰不知道妳在想什麼鬼主意!
我喵了她一眼,「嗯 ~~~~ ,妳可以那妳自己來!」我順勢將打氣機推給她。
「我可以!那要老爸幹什麼!」她所幸直接坐到我大腿上撒嬌,天啊 ~~ 這一招使出作老爸的如何抵擋得了。
「哼!都是妳的話!打氣機的出風口完全沒有空氣跑出來,所以問題一定是出在打氣機……」
「廢話!我也知道!」可惡!又打斷我的話。
「同學 ~~~~ 麻煩妳聽我說完再評論好嗎?」也許是老師加處女座的職業病吧,我總是習慣「話說從頭」,然後那個「衝衝衝」的牡羊座總是耐不住性子聽我說完。
「一般市售的這種簡易型的打氣機通常是兩個零件組成的 ( 如圖一、圖二 ) 」我一邊說,一邊將打氣機拆開來,這下女兒的興致可來了,遺傳吧!跟她老爸一個樣。 
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雨傘上的水滴

前幾天連日來的大雨讓大家上學上班都好不方便,甚至許多地方都開始積水,我擔心女兒在上學途中被一些沒有公德心的汽機車騎士們噴得滿身水,總是希望 她可以穿雨衣,只是現在的小孩子不知道是否是社會資訊的快速成長,小小年紀就已經開始注重起自己的外貌打扮,怎麼說就是不肯穿。
某天,又是下著雨,一如往常到學校接她,原本想開車她就一定堅持要走路!就在這時,忽然迎面高速駛來一輛小貨車,濺起了好大一片水花,正巧就打在我們前方的一個小朋友身上,看到這一幕我又忍不住跟她說了一次穿雨衣的事。
「爸 ~~~~ ,我不要穿雨衣啦!你看人家我們同學都沒有人這樣穿,很『ㄙㄨㄥˇ』耶!」又用那種斜視的眼神看我,最不喜歡了。
「老爸是怕你在路上不小心被路過的車子噴濕啊!你看剛剛那個同學 …… 」換我皺起了眉頭,只是她又打斷我的話。
「放心啦,如果他們敢噴我,我就用我的『宇宙無敵花花傘』噴回去!」說著說著還真煞有其事的轉起了她的『宇宙無敵花花傘』,旋轉飛出的水滴正巧就打在我臉上。
「喂!不要就不要,用不著找老爸出氣吧。」嘴上說著,心裡卻突然靈機一動!
「對不起!對不起!人家不是故意的嘛。」他突然甩開我的手要來幫我擦去臉上的雨滴,我索性蹲下來讓她好好『彌補』自己的過錯,其實是我自己在享受這幸福的瞬間吧!
「好了,沒關係啦,妳又不是故意的,不過我問妳一個問題,如果妳能回答,我就原諒妳!」老師的職業病嗎?老喜歡問學生問題。
「妳知道為什麼旋轉雨傘的時候,傘上面的水滴會飛出去嗎?」我牽起她的手,慢慢走回家。
她仰起了臉,一副很有自信的口氣回答我,「我知道!就是離心力嘛!」一如我預期的答案。
「我就知道你會說離心力!不對 ~~~~ ,其實 ….... 」她又打斷我的話,實在很沒禮貌,不過聽她的老師說,似乎只有對我會如此!天啊 ~~~
「怎麼會不對,電視上都這麼說啊,還有離心力洗衣機呢!」可惡,竟然連廣告都記的這麼清楚,上課的內容怎麼都會忘記。
「廣告詞聽聽就好,不要太認真!嚴格說起來會讓水滴飛離雨傘的原因應該是『慣性』,離心力其實是不存在的。」
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現代煉丹師

一個難得的週末下午,原本打算帶女兒出去走走,免得被書本悶壞了小腦袋;誰知道人算不如天算,偏偏在這個時候下起雨來。
「老爸,好無聊喔!」
「有什麼辦法,本來想說下午一起去美術館散散歩,我怎麼曉得下雨了!」
可憐的女兒,原本期待了一個禮拜要去美術館,卻被這一場午後的雷陣雨打壞了興致,看她一個人傻傻的望著窗外,口中還喃喃自語;「不要再下了好不好?否則我的週末就真的泡湯了!」
「爸!」女兒忽然轉過頭來喊著,似乎發現了什麼事。
我過去將她抱坐在腿上;她最喜歡我這樣抱著她。「乖女兒,老爸知道你很失望,這雨來得又快又急,應該很快就停了。等雨停了,我們就出去好不好?」
「不是啦!你看我的腳踏車生鏽了。難怪我昨天騎回家的時候一直嘰嘰叫,讓我覺得好丟臉!」女兒指著放在院子的腳踏車,可能是連日來的大雨,許多接合處的螺絲還有齒輪盤都已經生鏽了。
我突然靈機一動,「我們去把腳踏車牽進來,老爸幫妳把它修好,妳說怎樣?」
「好啊!好啊!」女兒從我腿上跳了起來,露出了原本就該屬於她這個年紀的天真笑容。當老爸的看到這一幕,就完全被征服了!
「妳在這兒等,老爸去牽車」
「你不穿雨衣喔?這樣會淋濕,會感冒的啦!」女兒竞嘟起了嘴,指著我教訓了起來。
「一下子而已,沒關係的。」心中可是一股暖流散佈心田。
「不然我幫你撐傘。」她馬上衝去廚房拿了一把「小傘」。倔強的牡羊座,我知道跟她爭辯是沒有用的了。
父女倆七手八腳的,終於把腳踏車牽進了客廳,我連忙拿了毛巾將女兒臉上的雨水擦乾,否則她一感冒,我可是會心疼好久!
「小嬡,妳知道妳的小紅為什麼會生鏽嗎?」女兒管她的腳踏車叫「小紅」。只因為它有兩支紅色的把手!
「不是因為下雨嗎?」她拿著抹布一邊將她心愛的小紅擦乾,一邊回答著我的問題。
「嗯 ~ ,不完全對,不過下雨的確是一個很重要的原因。」
「不然呢?」
「妳去把桌上那包豆乾裡面有一個白色的小包裝拿給我好不好?還有妳房間白板上的磁鐵也拿一個下來。」
「好!」她興致勃勃的跑上跑下,幫我把所需的東西備齊。
「妳知道這個白色的小包裝是什麼東西嗎?」
她似乎已經被我這些問題吸引住了,盤坐在地上,仰著紅通通的小臉回答我,「不是乾燥劑嗎?不然是什麼?」
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終結二氧化硫

終結二氧化硫
一、前言
這個環保意識抬頭的現代,國高中的化學實驗課也跟著3R(Reduce、Recycle、Reuse)的
腳步改良了許多實驗的觀念與方法,儘量以「減量、回收、再利用」為設計的大前提,甚至
早期課本有些污染較重或危險性較高的實驗;例如觀察過錳酸鉀的擴散(註一)、鉻酸鉀與二
鉻酸鉀的可逆反應(註二)、鹽酸加硫代硫酸鈉的反應速率實驗(註三)等,乾脆就刪去或轉變成
老師的演示實驗,這是教育部的美意,許多老師也都深表贊同。只是,在九年一貫實施之後,
許多之前因環保或毒性較高等因素而捨去的實驗,似乎又死灰復燃了。
就鹽酸加硫代硫酸鈉的實驗而言,原本課本的實驗設計是直接觀察(測量)產生固態硫遮
住燒杯底部十字記號的時間,所以觀察者須在燒杯的上方,相信有經驗的老師就知道,反應
一開始進行馬上就會感覺到一股濃重的鞭炮味,甚至會引起頭暈或呼吸困難等症狀,兇手正
是反應伴隨產生的二氧化硫。
筆者本身因為對二氧化硫的氣味十分敏感且厭惡,自然對這樣的實驗設計相當反感,加
上只是利用眼睛觀察遮住十字記號的時間,人為誤差的影響實在太大,拼了老命所得到的實
驗數據可能根本沒有利用價值,難道沒有人跟我有一樣的困擾嗎?
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神奇音樂水杯

神奇音樂水杯
壹、前言
終於盼到了暑假(2005 年)!上午上完輔導課之後難得可以有一個悠閒的下午時光,選了
間看來人潮不是很多的咖啡館,點了一杯冰涼的espresso;也許是習慣,也許是刻意的欣賞,
我總是喜歡隨手晃著玻璃杯中的冰塊,聽著冰塊和玻璃杯撞擊的清脆響聲,這是宇宙中最簡
單的音調之一,這樣簡單的聲音經常可以讓我紊亂的思緒重新整理。音樂是如此的神奇且美
妙,透過大自然中介質的傳遞,讓我們可以聆聽到上帝這偉大的創作,然而人類為了能更清
楚欣賞這無暇的天籟,利用了科學與科技的進步,巧妙的運用電磁學放大了上帝美麗的自然
樂章……我望著手中的玻璃杯,是否可以讓這單純的音符變成更加動人的樂曲呢?
就這麼一下的心念意轉,忽然一瞬間我的腦袋衝進了許多想法!如果我的杯子可以演奏
更多動人的音樂……難道不可能嗎?
五個小時後,試驗成功。
加上無數次的實驗和改良,我的神奇音樂水杯終於完成了!
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共振三部曲

共振三部曲
一、前言
「共鳴」;共同的情緒反應。如:他這種處理方式很難引起共鳴。這是教育部國語辭典對
「共鳴」的解釋。其實就自然科學的角度來說「共鳴」比較適當的稱呼應該是「共振」,指振
動頻率相同的兩系統,彼此間的振動,可產生交互感應作用的現象。不懂?簡單白話一點說
就是,發音體因受到與本身振動頻率相同的波動影響,產生自然發音的現象。如兩個頻率相
同的音叉放在一起,敲擊其中一個使它發出聲音,另外一個音叉也會跟著發出聲音。
這是自然界中很常發生的現象,我們的老祖先很早就已經發現,雖然不明究理卻早已運
用自如。如樂器的製作或龍洗盆(如圖1)等,這些應用或許早就耳熟能詳,但真要探究背後的
科學原理卻困擾著許多國中學生。沒關係,就讓我們用實驗一步一步帶領各位同學進入共振
的世界!
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燃料電池

燃料電池
壹、前言
自從 18 世紀工業革命以來,人類對能源的需求不斷攀升。原本以為取之不盡也
用之不竭的能源,在我們過度開發與濫用的情況下,漸漸的地球出現了許多數億年
來從未出現的病症。少數有先見之明的智者雖然不斷地提醒我們,但一直到 21 世
紀,人類才真正的覺醒!這些原本我們視為理所當然的事情,再也不能讓我們這麼
為所欲為。原來人類不是唯一,自然才是唯一,失去了自然,就失去了一切!
這一場人類與自然的世界大戰,站在教育第一線的我們,當然也不能缺席,也
許我們無法像政府高官的立法規範,或大企業的節能商品與替代能源的研發,但我
們能做的卻是一個最根本可以解決問題的事─『觀念改變』。環保絕對不是我們這
一代一兩年或是一兩個人的事,而是需要我們的下一代、下下一代甚至下下下一代
可以繼續接力下去的長期奮戰,如何可以讓我們的孩子了解環保的重要與責無旁
貸,中小學教育絕對是重要的關鍵因素之ㄧ。
這樣的責任與壓力也許對許多老師而言真的太過沉重,但就是希望每個人可以
在其崗位上發揮他最大的附加價值。在我們現在的自然科教材中其實已經加入了許
多以前沒有的環保觀念與新知,只要能在課堂教學中可以落實,甚至加上一些簡單
的課程設計,就可以讓我們這群國家未來的中流砥柱有更多正確的觀念與想法可以
讓環保工作繼續持續下去,讓人類與自然未來可以創造一個真正雙贏的局面。
以國中的電化學單元為例,從最基本的伏打電池開始,到現今常用電池的介紹,
許多老師已經開始加入更多單純科學原理之外的自編教材,以筆者的經驗為例,數
年前筆者開發的『廢電池再生』教材(刊載於科學研習雜誌 43 卷第 8 期),即增加了
許多環保再生的概念,不但讓學生了解了科學原理,更希望學生可以有更多珍惜資
源的觀念!近來也有一些教科書加上了燃料電池的內容,雖然已經不是什麼高科技
的商品,但燃料電池所運用的能源轉換概念卻是一個未來能源的主要趨勢!也許從
這一個角度出發,我們的孩子在未來可以有更多我們這一代沒有的遠見與想法!誰
知道呢?敬愛的老師們,別輕忽了您可能的影響力,或許就是改變下一個世代的關
鍵!
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自製眼球模型在光學上的教學應用

自製眼球模型在光學上的教學應用
壹、前言
筆者在2006、2007 年開發了一系列有關近視眼光學路徑與矯正的教具,利用簡單的雷射
光與透鏡加上LED 所作成的光源,即可清楚的呈現眼球成像的光學原理(如圖1、圖2)。雖然
精良,但心中總覺得這項教具有點美中不足!最近在上課時卻直接被筆者的學生點破我這一
兩年來心中的痛!
「……老師,那為什麼正常的眼睛遠近都看得清楚?你可以作實驗給我們看嗎?」孩子們!
老師何嘗不想,就作不出來啊!
其實重點就在如何設計一個可以隨意改變焦距的凸透鏡來當作水晶體。說是如此,但談
何容易!眼睛的光學原理雖然簡單,但其構造之精良可以說是上帝給人類最得意的傑作之
一,要說如何仿製,或許我們就該從眼球的構造與光學原理開始說起。
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雲霧 DIY

雲霧 DIY
一、前言
今年初濕濕冷冷的天氣讓大家都印象深刻,每天面對著霧茫茫的天空其實也勾起了許多
人對大自然奧秘的好奇心!到底「雲是怎麼形成的呢?」又「為什麼高山的溫度總是比平地
還要冷呢?」,雖然這都是在我們身邊再平常不過的現象,但卻是我們心中盤旋許久的疑問。
其實如果真要詳細回答,恐怕沒有一個是完全正確的答案!畢竟上帝不是用一個原理就決定
了世間的萬事萬物。不過,一般大概都會以絕熱膨脹(註一_的角度來解釋;只不過「絕熱膨
脹」光聽這個名詞恐怕就會讓許多國中生打退堂鼓了,根本就不會想要去了解內容。如果能
以簡單的觀察和實驗來代替這些刻板的專有名詞介紹﹝解釋﹞,學生的接受度或許就會大大
提高。相信許多老師也都認同;對初學的國中生而言,了解原理原因應該比知道專有名詞來
得重要吧!
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無線光傳輸

無線光傳輸
壹、前言
近幾年的石油價格暴漲、經濟恐慌與環保減碳的意識抬頭,加上科技工業的成熟,促使
世界各國對新能源開發更加積極也更有興趣,其中太陽能的開發更是少數產學界均看好的再
生能源,除了低污染之外(只有在製造過程中產生的汙染,發電時將是零污染的最佳裝置),
太陽能幾乎可以說是取之不盡用之不竭的能源,只要我們可以克服一些技術上的困難(價格、
轉換效率等《註一》),人類未來將會因為太陽能的廣泛運用,使得日常生活有突破性的大轉
變!這絕對不是科幻小說的情節,而是指日可待的好消息。雖然現在我們的太陽能發電僅佔
全球總發電量的0.15%(Danil M Kammen , 2006),但近10 年來全球的年成長至少有25%,2005
年更暴增45%,足以顯現太陽能在未來的潛力!
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