「2022論壇/動手學科學/物質科學II」修訂間的差異
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===二-二、液體=== | ===二-二、液體=== |
於 2022年10月4日 (二) 02:38 的修訂
我們的目標是:完成一份涵蓋中學生與國民科普的動手學科學課程拼圖:
首先從物質科學著手,希望能在兩年內完成一份涵蓋 80~100 個「物質科學原理」的清單。以下是第 0.1 版的大綱,還很不成熟,須要很多輪的討論,才會具有可行性。
一、原子與分子
- 原子
- 原子的概念
- 電子軌域
- 包立不相容原理
- 自由電子:
- 金屬有導電的特性
- 金屬有良好的熱傳性
- 金屬具有光澤
- 波粒二象性
- 週期表
- 常見元素
- 化學鍵
- 分子組合方式、形狀
- 常見分子
- 大分子
- 密度:遙控的浮沉子;Density_密度(PhET)
二、物質的態
- 從微觀到巨觀認識物質的態
- 三相圖
- 透明
- 壓力
-----二-一、氣體-----
- 理想氣體方程式
- PV=nRT
- 白努力定律:紙飛機、巧奪天工
-----二-二、液體-----
二-二、液體
- 浮力
- 超流體:無分子間的摩擦力
- 白努力定律
二-三、固體
- 結晶
- 彈性
- 虎克定律
- 拉伸模量(楊氏模量)
二-四、液晶
- 液晶
二-五、電漿
- 電漿
三、能量
- 能量轉換:能量變變變
- 動能、位能:八仙過海
- 能量守恆:能量變變變;牛頓擺;Energy Skate Park_能量滑板競技場(PhET)
三-一、熱力學
- 溫度:是粒子的平均動能
- 絕對零度
- 熱平衡:
- 熵增原理:
- 熱機:如對空氣加熱後使空氣膨脹,帶動機械運轉
四、重力(萬有引力)
- 重力是什麼
- 質量對時空的扭曲
- 低速時:萬有引力定律 / 伽利略變換
- 高速時或極大重力場:廣義相對論 / 勞倫茲變換,須尋求更準確的描述
- 重力的應用:啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔
五、力與運動
- 位移、速度、加速度
- 動量與力:引進力的定義(dP/dt=F),應用如安全著陸
- 壓力
- 作用力與反作用力原理:八仙過海;飛行火箭
- 動量守恆
- 力矩
- 槓桿原理:倒與不倒;漂浮鐵鎚
- 省力機械與方便機械
- 重心:飛行火箭;倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
- 角動量守恆:你儂我儂(無外力矩時)
- 自轉、進動、章動:你儂我儂(陀螺)
- 摩擦力:
- 靜摩擦力
- 動摩擦力
- 黏液液體
- 虎克定律:壓縮彈簧
汰除:
- 接觸力 / 超距力:(近代物理用場取代超距力)
六、電與電路
- 電荷
- 電壓
- 電流
- 電阻
- 電功率
- 基本電路:Circuit Construction Kit: AC_電路組裝套件:交流電(PhET);Circuit Construction Kit: AC - Virtual Lab_電路組裝套件:交流電 - 虛擬實驗室(PhET)
- 二極體
- 電晶體
六-一、電磁
- 電荷運動與磁力線:倒與不倒
- 冷次定律:磁煞作用
- 馬克士威爾方程式
- 法拉第定律
- 馬克士威-安培定律
- 高斯定律
- 高斯磁定律
六-二、電磁波(光)
- 波:聲波(PhET);Fourier: Making Waves_傅立葉:產生波形(PhET)
- 波長 / 頻率(週期倒數) / 波速 / 波形
- 電磁光譜
- 波長與顏色
- 干涉:光碟科學DIY;Wave Interference_波的干涉(PhET);量子波干涉(PhET)
- 色光三原色
- 視覺暫留:倒與不倒
- 反射:隱形玻璃
- 折射:顯微放大鏡;幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合;Bending Light_光的折射(PhET)
- 光學儀器:凸透鏡與凹透鏡:顯微放大鏡;Geometric Optics_幾何光學(PhET)
七、非線性
- 迭代與初始值敏感性
- 碎形
- 非整數維度
- 費根鮑姆常數
- 混沌與結構
- 智群
- 人類城市
- 蟻群
- 蜂群
- 鳥群
- 魚群
八、量子力學
- 基本粒子標準模型
- 雙狹縫實驗
- 波粒二象性
- 互補原理
- 波函數塌縮
- 能階
- 汞
- 不連續
- 疊加原理:如量子態疊加原理
- 量子穿隧效應
- 量子纏結
- 量子去相干
- 不確定性原理
- 量子位元
九、相對論
- 等效原理
- 光速不變
- 勞倫茲變換
- 汞
- 質量造成時空彎曲
- 重力波
(播放離線影片)
專案簡介
(緣由介社,為什麼會想發起這個專案,一些背景資訊)
全民科學平台由遠哲科學教育基金會推動、信誼基金會贊助。丁志仁為本專案經理人,招集教師社群、編輯群,進行平台維護和活動上架。
引領科學教育新典範
全民科學平台未來將規劃一套完整的自然科學學習系統,短期內使用各區域科學教育館的資源,推廣、辦理實體公開課程;未來提供完整的自然科學探究與實作內容,提供老師授課時利用,並且得以視需求更改課程所需的內容。
動手學科學
動手學科學的四大理念
為避免目前同學學習科學時,腦中會自行建立「切換開關」的現象––進教室就採用上課模式,出教室就切換到生活模式,兩者涇渭分明的缺點,我們認為應該推動「動手學科學」的科學學習典範,並把握以下四個要領:
- 使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
- 儘量讓學生動手做。
- 重視問題探究。
- 採用 CC 授權,允許使用者將教材改成現場需要的樣子。
並本於實體課程,開設的公開實體課程,以動手做科學、親子共學、生活體驗作為公開課核心精神。預計未來兩年,設計四組課程,共八十多個動手學科學活動上線,並將授課老師的教案上傳至全民科學平台維基頁,採用CC授權(姓名標示-相同方式分享)的方式釋出,以利未來授課老師取用教材且得更改課程所需的內容。
網站
物質科學I
2020年,第一次辦理全民科學平台動手學科學公開課【物質科學I】。
物質科學II
受到疫情影響,動手學科學【物質科學II】延後至2022年辦理。動手學科學【物質科學II】公開課共31位學員,涵蓋17個科學觀念,總計上架20個活動頁。
要解決的問題
- 找國內作科普的友人,一起去把中小學重要的科學原理整理出來
- 將「學習 / 認識」這些原理的動手學科學的活動全部「蒐集 / 設計」出來
- 導入學校教育,增加台灣科學教育「動手做」的比重,減少「應試教育」的比重
- 連結國內外的科普線上資源,共同營造一個動手學科學的友軍網絡