林宣安老師_創意教具DIY: 2016年4月3日

2016年4月3日星期日

誤差好不好?_2

還是一樣的誤差問題
尤其容易出現在化學
沒辦法，化學就是會遵守莫非定律
如果他就一定會發生
何不就順水推舟？
最近和許多老師討論到反應速率的教學
實驗利用硫代硫酸鈉加鹽酸，再紀錄硫出現的時間
首先要問學生的是控制變因是什麼？
硫產生的量要固定，測量時間才有意義
重點是，你如何判定不同組的實驗產生相同量的硫？
課本從數十年來的設計都沒變
就是觀察燒杯底部十字被硫遮住的時間
這件事情很有趣
和學生討論了沒幾分鐘
很快有人提出這樣太主觀了
每個人認定遮住的時間點都不同啊~~
甚至同一個人可能兩次判斷的標準也不一樣
沒錯!!
這是實驗設計上的瑕疵
但如果你已經知道有這樣的瑕疵
是否可以設計出另一個更精準更客觀的操作方式？
學生的挑戰慾望就被挑起來了
有人想要測沉澱高度
有人想要用比色
不管方法好不好
大家的腦袋都動起來了
這不就是我們希望達到的上課氛圍與目的嗎？
在實驗室
往往...都沒有實驗步驟

最後還是提供了他們另一種方式，但這是最後了
如果一開始就拿出屠龍刀
還有什麼好玩...

誤差好不好?

很多自然界的現象在國中都是用理想狀態下去討論
所以實際操作時總會發現和課本寫的不盡相同(尤其是化學)
許多人就是一句「實驗誤差」就帶過
這就要分成兩個層次來說了
一個是老師就希望呈現出所謂理想狀態的現象
在從這些現象去分析出一個可被重複驗證與呈現的理論
學生也容易在這些具體現象中去理解自然科學的一些規範
但一定只能作出實驗所呈現出來的分析
不宜過度結論
另一個就是實驗過程中出現的這些沒有預期的結果是否真的就是所謂的「誤差」
還是另有原因？
這才是我們希望學生去留意與觀察，甚至進一步提出說明進行驗證的學習歷程
這兩個方向沒有衝突
只是目的不同

八年級上學期進入物質的分類，早期實驗利用蠟燭在密閉容器中燃燒水位上升來說明空氣只有部分的成分具有助燃性，實驗本身的設計其實問題不大，但卻有少部分的老師將實驗結果直接引入容器進入 1/5 體積的水，因此空氣成分中含有 1/5 體積的氧氣。這樣的實驗結果要推論到空氣成分含有約 1/5的氧氣其實非常不恰當，首先進入容器中的水無法明確測量體積(蠟燭也占據了一定程度的體積)，再者，以蠟燭的燃燒效率也不容易將容器內部的助燃物消耗殆盡，因此要真的燒掉1/5的空氣量其實也不太容易。
如果老師要真實呈現出1/5(以便接續空氣成分組成的內容)，就必須有一些改良與實驗技巧，當然也要解決產生的二氧化碳問題...
http://l0930984547.blogspot.tw/2014/10/blog-post.html

機會只會給準備好的人

很多發現真的都是意外...

科學史這種案例比比皆是

但這些意外為什麼都會發生在這些人身上？

國中時迷上馬蓋先(其實到現在還是...)

經常為了看馬蓋先

不理我當時的女朋友(現在是我老婆了，所以可以說了...)

有一次她很不屑的問我「為什麼馬蓋先要什麼，就會出現在他身邊?不合理啊~」

我回答她，「...重點不在於為什麼他要什麼就有什麼，而是，如果這些東西在你身邊，你知道可以這麼用嗎??」

自然科學(現象)不會選擇出現在誰身邊

自然界對待每個人都是公平的

但有人觀察到了

有人卻永遠尋尋覓覓

感嘆機會不會降臨

為什麼牛頓就能看到蘋果(雖然這個故事可能是假的)

蘋果已經存在幾千年以上了

為什麼只有牛頓連結了物理？

因為他已經付出了比別人更多的時間鍛鍊基本功

當機會一出現

他當然立刻發現

為什麼某某老師就是有那種教學的敏感度

能夠隨手拿起一根稻草就變成了厲害的武器

不是他拿到了一根好稻草

而是他早就注意稻草好久好久了

這世界真的沒有捷徑

教學亦若是

電吉他後續發展

自己做出來的東西當然好玩...
玩了好幾天那把會走音的電吉他
一直覺得有雜音
原本以為是接觸不良
重新焊接後，還是如此
但好像換個方向雜音又不見了
而且將線圈轉到東西向特別明顯
這就不是偶發了
直覺和地磁可能有關
地磁擾動了線圈
產生了微弱的電流
所以反過來說
這樣的線圈加上一個高功率的擴大機
就可以偵測微小的磁場變化
哪裡有磁場變化？
所有通電的東西都會有
於是將線圈靠近電器
發出了頻率不同的聲響
距離不同，功率不同，聲音大小也不一樣
甚至連遙控器都能偵測出聲音
還能找出牆壁中埋的電線管路
這不就是電磁波偵測器嗎?
但~~這能幹嘛...
法拉第當年發現電磁感應
政府官員揶揄他，「你花政府這麼多錢就是要我看這個玩具!!」
法拉第冷冷地回他，「You will tax it !」

衝動!!

很多時候
Making靠的就是一股衝動
想到了，就去試
試了，才會發現問題
才會產生解決問題的方法
問題解決了
你的等級也在不知不覺中提昇了
這也是許多探究教學在傳遞的時候很難言傳
只能意會的原因
碧眼狐狸雖然是玉嬌龍的師父
但卻無法超越玉嬌龍
原因就在於心法
而這些心法是無法用單純的招式精準的傳遞的
靠的就是自身的經驗與理念的結合
有時候會想
其實學生真的不需要多會做實驗
學會多高深的科學
但自然老師卻非常需要
因為這是老師應該也必須具備的專業
老師應該比學生更常作實驗
更會操作
而不只是動一張嘴
試想...
你有多久沒自己動手從無到有完成一個實驗或創作了？
如果連自然老師都沒有
學生沒作，沒想，沒動機
似乎也是合情合理的了吧！
前一陣子買了一個玩具_空氣吉他

玩著玩著忽然覺得為什麼不能自己作一把吉他？
於是兩天後...
一把單弦吉他誕生了

但總覺得聲音太小
加共鳴箱當然可以，但就是一股傲氣作祟
不.想.裝.
於是拾音器弄上去了

玩了幾天
只有一根弦不過癮
花了一個星期...
一把烏克麗麗出現了！

過程中發現自己更了解音階的原理
也對頻率和震動之間的關係更加融會貫通
作出來幹嘛??
就這麼放著了...
但卻讓我更愛自然科學了

電流急急棒教學

挑起學生想要動手的慾望之後
老師就開始教他們怎麼做嗎？
才怪！
我可以幫你們準備材料
但怎麼做要自己想
思考看看
LED和蜂鳴器(學生版只有這兩樣)要串聯還是並聯？
先畫出你的電路圖
再想辦法從電路圖變成實際組合的東西
如何固定這些元件？自己想辦法!!

做好之後
還要寫一張說明書
告訴別人你是怎麼做的

最後拍成影片介紹一下自己的作品

中間有一次和學生討論電路圖
發現一堆人選擇用串聯
原因竟然只是比較好接!!
有人發現蜂鳴器很小聲
有人覺得LED不夠亮
為什麼？
和接法有關嗎？
有人加大電壓
蜂鳴器沒事，也確實大聲很多
但LED燒壞了
為什麼？
不夠大聲或不夠亮和那些因素有關？
電壓？
蜂鳴器和LED都是3V的規格啊
電池就用3V
為什麼你們的就是不夠亮
有人提出並聯
那就試試看啊
這一切都是在上課之外的時間進行
學生為什麼願意？
因為求知慾絕對不能建立在分數與考試之上
求知慾就是求知慾
人類最原始的本能之一
結果成品如何？
爛透了...
但，大家高興死了!!

玩具與教具

電磁感應要教的是什麼？
搖搖搖就發電

學生要學的是什麼？
我們要教的又是什麼？
在國中已經逐漸進入抽象思考的學習
我們開始練習著從現象去歸納出某一個原理原則
不管是實驗或是教具都是在協助學生將一些抽象的問題具象化
我們試著將兩個LED反接
磁鐵的接近遠離
可以呈現不同LED燈的閃爍

那代表著什麼意思？
磁場的變化影響著電流的方向！
那還記得一個經典考題嗎？
「若線圈連接著檢流計，當磁鐵穿過一個線圈時，檢流計如何偏轉？」
用理論很容易說明
但那是對老師來說
如果還是用LED燈的閃爍來具象化呢？

再加上一個搞死人的進階題
「那當磁鐵在線圈內部移動時，(進入卻尚未出來時)檢流計又會如何變化？」
整人啊!!
但如果真實的呈現出這樣的現象
那就是好玩，不是整人了!!

ㄜ~~好吧！只有我覺得好玩...抱歉

話說當年2

長直導線有了
但同心圓的形狀代表了磁場是分散的
安培發明了螺旋線圈就能讓磁場集中
why？
看了就明白了！

於是又一個寶特瓶被切割犧牲...
這樣的集中式磁場才有應用的價值
而且可以非常簡單的來控制磁場大小
可以拿來作什麼??
量地球磁場啊~~
把一個磁針放在螺形線圈正中央

先將線圈調到東西向
慢慢增加線圈的電流
磁針會發生什麼事？
當磁針剛好旋轉45度時
你能畫出力圖嗎？
此時線圈所產生的磁場大小和地磁有何關係？
接下來就是高中的事了
將電流大小與線圈數、線圈長度等代入必歐沙伐定律
磁場大小就算出來了...
等等~~算出來的和標準地磁差很多啊！
同學們
地球磁場和地面平行嗎？
畫一下圖
磁傾角要算進去啦~~
地磁終於出現了!!
成本只需幾十元...