2022論壇/動手學科學/物質科學II

出自均優學習論壇共筆
於 2022年9月29日 (四) 07:05 由 丁志仁（討論 | 貢獻） 所做的修訂 （→‎二-五、電漿）
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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

  1. 原子
    • 原子的概念
  2. 電子軌域
  3. 包立不相容原理
  4. 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
  5. 波粒二象性
  6. 週期表
  7. 常見元素
  8. 化學鍵
    • 分子組合方式、形狀
  9. 常見分子
    • 大分子
  10. 密度：遙控的浮沉子；Density_密度(PhET)

二、物質的態

  1. 從微觀到巨觀認識物質的態
  2. 三相圖
  3. 透明

二-一、氣體

  1. 理想氣體方程式(PV=nRT)
  2. 白努力定律：紙飛機、巧奪天工

二-二、液體

  1. 浮力

二-三、固體

  1. 結晶
  2. 彈性
  3. 虎克定律
  4. (楊氏模量)

二-四、液晶

  1. 液晶

二-五、電漿

  1. 電漿

三、能量

  1. 能量轉換：能量變變變
  2. 動能、位能：八仙過海
  3. 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

  1. 溫度：是粒子的平均動能
  2. 熱平衡：
  3. 熵增原理：
  4. 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)

  1. 重力是什麼
  2. 重力的應用：啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔

五、力與運動

  1. 接觸力 / 超距力：(近代物理用場取代超距力)
  2. 位移 / 速度 / 加速度
  3. 動量與力：安全著陸
  4. 力矩與槓桿原理：倒與不倒；漂浮鐵鎚
  5. 重心：飛行火箭；倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
  6. 作用力與反作用力原理：八仙過海；飛行火箭
  7. 自轉、進動、章動：你儂我儂(陀螺)
  8. 角動量守恆：你儂我儂(無外力矩時)
  9. 摩擦力：黏液液體
  10. 虎克定律：壓縮彈簧
  11. 壓力

六、電與電路

  1. 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)
  2. 電壓
  3. 電流
  4. 電阻
  5. 二極體
  6. 電晶體

六-一、電磁

  1. 電荷運動與磁力線：倒與不倒
  2. 冷次定律：磁煞作用
  3. 法拉第定律

六-二、電磁波(光)

  1. 波：聲波(PhET)；Fourier: Making Waves_傅立葉：產生波形(PhET)
  2. 波長與顏色
  3. 色光三原色
  4. 視覺暫留：倒與不倒
  5. 反射：隱形玻璃
  6. 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)
  7. 凸透鏡與凹透鏡：顯微放大鏡；Geometric Optics_幾何光學(PhET)
  8. 干涉：光碟科學DIY；Wave Interference_波的干涉(PhET)；量子波干涉(PhET)

七、非線性

  1. 迭代與初始值敏感性
  2. 碎形 / 非整數維度
  3. 費根鮑姆常數
  4. 混沌與結構
  5. 智群與人類城市

八、量子力學

  1. 基本粒子標準模型
  2. 雙狹縫實驗
  3. 波粒二象性 / 互補原理 / 波函數塌縮
  4. 能階
  5. 不連續
  6. 量子態與態疊加原理
  7. 量子穿隧效應
  8. 量子纏結
  9. 量子去相干
  10. 不確定性原理
  11. 量子位元

九、相對論

  1. 等效原理
  2. 光速不變
  3. 勞倫茲變換
  4. 質量造成時空彎曲
  5. 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：

  1. 使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
  2. 儘量讓學生動手做。
  3. 重視問題探究。
  4. 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

http://science4everyone.net

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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
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