2011年10月21日 星期五

探索「波」的性質-課程記錄

探索波的性質




學生操作水波槽,利用投影機投射在白板上,記錄水的反射與折射


「波」是物理學上一個重要的主題,這個主題有許多容易操作的實驗,所以我就安排了三個主要觀察的主題,讓學生以自由實驗的方式,去觀察

1.繩波的相長及相消干涉,有時候還可以順便觀察到透射的現象。
2.水波的反射與折射
3.驗證波速的公式為波長×頻率

這些主題中,2, 3 屬於課內的主題,干涉則是補充的。但是因為干涉是波的重要性質,所以我就把這個主題放進來了。


在這個系列的課程中,老師設定好了問題,學生必須用自己的實驗方式來找到答案。所以整個課程的重點,除了科學知識、事實與定律的了解之外,還要培養學生的實驗能力觀察能力推理歸納能力

雖然在課程設計中,沒有放入提出問題的能力,但是學生在操作過程中,卻仍然隨時會提出許多的問題。或許在實驗技巧上、或許在現象的發現和詮釋上,都出現了很多精采的問題。讓我覺得這系列的課程非常充實!
兩人一組有時候不容易觀察,老師就會介入幫助一下,用力看,用心看就對啦


老師這個階段在課堂上的角色,不再是站在講台上,不斷灌輸學生知識的角色。而是去關心學生實驗,適時提供協助和諮詢,協助學生釐清問題、釐清觀察到的現象等等的角色。有時候也會是提出問題,挑戰學生的角色。但是學生必須親眼親手看到,還要自己動腦設計實驗。他們是課程進行中的主角!

學生操作彈簧波,並觀察波的現象




學生操作水波槽,觀察水波的反射與折射


這個是葉銘軒操作的水波,技術超棒,折射超明顯!


看得出來波的相長干涉嗎?超酷的!

當然,實驗課不可能只做實驗,還必須坐下來,好好的思考剛剛看到的實驗現象。才有辦法把知識的東西吸收起來。所以每做一個小段落,我就會請學生把實驗現象記錄起來。這樣等於用自己的腦子,把眼睛看到的事實重新整理一遍。就比較能內化變成自己的知識。
歸納整理實驗結果


課程進行到末段,則是用PhET模擬實驗來讓他們看到虛擬的繩波和水波。讓他們看電腦模擬,是因為電腦模擬的方式,可以去除掉大量的雜訊,讓他們focus到波的現象。並且用水波的模擬,再提出新的問題,讓他們思考波的干涉。


觀看電腦模擬的波,有經驗的學生可以去教沒經驗的學生操作喔


實驗進行完畢後,最後一堂,則由老師上台,將整個波的現象串連起來。包括反射折射繞射干涉、波速公式、波速只受介質影響這些現象,其實是相互關連的現象,而不是單一獨立的特性。從波速的特性,其實就可以推導出反射和折射的現象。從水波的干涉,也可以連結到光的雙狹縫干涉。

這些內容極多極難,但是我卻可以在一節課裡面講完。主要的原因,就是學生已經有許多許多的經驗,看了很多想了很多,所以就可以馬上吸收正確的知識。






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