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