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2018 全國物理教育聯合會議
物理教育聯合會議包括『物理教學與示範研討會』『物理教育學術研討會』與『物理教
育學會年會』三大研討會『物理教學與示範研討會』提供演示教學與動手實作的心得與成果
交流平台『物理教育學術研討會』提供各級物理教育工作者的實務心得及理論研究的發表與
交流的平台『物理教育學會年會』涵蓋學會的年度會員大會與相關行政會議2018年全國
物理教育聯合會議假 國立高雄大學舉辦
時間2018年 8月 23日(四)―8月 25日(六)
地點國立高雄大學圖書資訊館及理學院
一會議內容
因應大學教學品質與競爭力之提升以及因應十二年國教之發展趨勢舉凡中小學及高中
物理教育多元物理教育生活物理教育以及演示教學等是物理工作教育者日漸關切的
議題也是歷屆大會關注的議題
本年度議程將特別關注下列議題
1 探究實作課程設計
2 素養命題
3 科普推廣與教材開發
4 高中端與大學端的教學現況配合
5 科技器材於教學場域的應用
二活動方式
1 大會演講共 3場每場 60-90分鐘
2 特邀演講共 1場60分鐘
3 論壇共 3場每場 90-120分鐘
4 分場工作坊共 6場每場 90分鐘
5 教學研究與課程發展共 6場每場 60分鐘
6 探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源共 1場90分鐘
7 創意物理科學演示交流共 2場90分鐘
8 論文宣讀共 8組平行場次
9 壁報採教師研究組學生組高中組三類共計 34篇發表
10晚宴於高雄蓮潭國際會館
ii
三會議組織
主辦單位國立高雄大學應用物理學系中華民國物理教育聯合會議
普通高中課程物理學科中心
協辦單位國立高雄大學理學院科技部自然司物理研究推動中心台灣物理學會
高雄市政府教育局
四與會人員
本會議擬以國內外物理教育工作者中小學及高中教師大專院校相關系所研究生與教
師高中學生為參加對象
五籌備委員
國立高雄大學應用物理學系 謝振豪主任余進忠教授孫士傑院長黃建榮教授
胡裕民教授馮世維教授蔡進譯教授邱昭文教授
韓岱君教授廖英彥教授
陸軍軍官學校物理學系中華民國物理教育學會理事長 洪偉清教授
臺中市立臺中第一高級中等學校 陳木柱校長物理科張宇靖老師
普通高級中學課程物理學科中心(臺中一中) 蔡沛霖老師
國立臺灣師範大學物理系台灣物理學會理事長 賈至達教授
國立中央大學物理學系 朱慶琪教授
國立彰化師範大學物理系 洪連輝院長吳仲卿教授張慧貞教授
國立台東大學幼保系 謝迺岳教授
逢甲大學光電學系 林泰生教授
長庚大學通識教育中心 邱韻如教授
桃園市立大園國際高中 朱元隆校長
國立臺灣師範大學物理系 傅祖怡教授
國立成功大學物理學系 羅光耀教授
萬能科技大學光電工程學系 周鑑恆教授
國立台東大學應用科學系 林自奮教授
逢甲大學物理教學研究中心 楊嘉會教授
高雄市立高雄高級中學物理科 盧政良老師
高雄市陽明國中自然科教師 謝甫宜老師
國立嘉義大學電子物理學系 蘇炯武教授
iii
六會議諮詢顧問
高雄市政府教育局長 范巽綠局長
國立高雄大學 校長 王學亮教授
國立高雄大學 學術校長 莊寶雕教授
國立高雄大學 行政副校長 連興隆教授
國立高雄大學 教務長 童士恒教授
國立高雄大學 研發長 林東毅教授
國立高雄大學 總務長 甯蜀光教授
國立高雄大學 AI 中心主任 洪宗貝特聘教授
國立臺灣科學教育館 陳雪玉館長
國立自然科學博物館 孫維新館長
國立科學工藝博物館 陳訓祥館長
大學入學考試中心 劉孟奇主任
國立臺北教育大學自然科學教育學系中華民國科學教育學會理事長 盧玉玲教授
國立中山大學附屬國光高中 郭啟東校長
國立成功大學物理系 許瑞榮副院長
國立清華大學物理學系 戴明鳳教授
國立中興大學物理學系 孫允武教授
國立中山大學物理系 嚴祖強教授
國立臺灣師範大學物理系 蔡志申主任陳育霖教授
國立嘉義大學電子物理學系 許芳文主任
東吳大學物理學系 陳秋民教授
輔仁大學物理系 林更青教授
東海大學應用物理系 施奇廷主任王昌仁教授
國立高雄師範大學物理系 何明宗院長黃建文主任周建和教授
高雄市立空中大學 劉嘉茹校長
國立基隆女子高級中學 張仁壽老師
國立臺南第一高級中學 何興中主任
高雄市立前鎮高級中學 林百鴻主任
財團法人智榮文教基金會 張奕昌專員
一傳十文教 何佩玲執行長
iv
中華民國物理教育學會
107 年物理教育獎個人(團體)獲獎優良事蹟
(1) 物理教育推廣獎 獎勵對致力於物理教育推廣且著有貢獻與影響者（含團隊）尤以推展
物理教學活動或與物理相關之科普活動具全國知名者或推廣成果具有重要影響者為重點
每年頒發一至二名(團隊）為原則
獲獎人員(團體)國立科學工藝博物館曾瑞蓮科教團隊
優良事蹟
2014 年迄今辦理中小學教師研習推廣科學教育資源計 66 場參與教師達 2238
名
2014年迄今推廣教學包領取教師約 600名推廣班級達 1333班
2015 年辦理科工館假日現場「互動科學教具」體驗活動「軍官與小玩子－創意科學
FUN一夏」活動
201620172018年辦理「軍官與小玩子－超動感電磁波創意玩科學」活動包含大
型現場闖關活動與小型電磁波實驗站推廣
201620172018年合作辦理全國巡迴社區親子科學體驗營及高中探究實作科學競賽
營與陸軍官校台東大學東華大學及地區高中社區資源合作辦理社區偏鄉推
廣活動同時培訓地方活動帶領人力活動內容包括光學力學電磁學等
201620172018 年與國際光電工程學會國立中山大學 SPIE 學生分會合作辦理光學
現場活動
協助辦理 2017 動手做物理教學研討會2017 探究與實作教學研討會館校合作科學
嘉年華活動國教輔導團自然科學輔導員進階培育班課程2017中華民國物理教育聯
合會議2017科普論壇電磁學現場活動
受邀參加 2016 Dream Hi 未來教育概念展國中小自然與生活科技學習領域輔導團年
會第二屆金門科學日2018夢想起飛就在樹德mdash樹德科技大學人文素養研習營2018
全國戶外教育博覽會第 56屆第 57屆第 58屆全國中小學科學展覽會
(2) 物理教育教學獎 獎勵對物理教學著有成果績效足以為物理教師典範楷模者每年得區
分大學組及中小學組各頒發一名（含團隊）為原則
獲獎人員(團體) 東海大學施奇廷中原大學許經夌教師團隊
優良事蹟
東海大學應用物理系施奇廷教授與中原大學物理系許經夌教授從 2002年起開始將
時下最受歡迎的電影動畫漫畫內容與物理教育科普推廣結合
在東海大學開設通識課程「電影中的物理學探究」在中原大學開設磨課師課程「超級
英雄的物理系」）大受學生歡迎
v
在從幼稚園到大學各級學校台中國立自然科學博物館國立公共資訊圖書館台北
市立美術館等重要國家場館以及臺中市中友百貨台北市誠品敦南店等商業賣場
對各級學生與社會大眾進行科普演講對於讓一般人對物理「硬難」的刻板印象改
觀
2016 年暑假受新北市教育局之邀於新北市九大區國小進行巡迴演講 從偏鄉到
都市聽講人數從 5人到 300人將對科學的興趣向下紮根
兩位老師在這方面的努力至今已超過 15年演講場次數百場修課與聽講的人數數
萬人對於提升學生與社會大眾對科學的認知與興趣有很大的貢獻並多次獲得媒
體報導提升物理學界的社會形象
施奇廷老師與許經夌老師因上述貢獻分別獲得東海大學教學傑出獎以及中原大學
教學特優獎
(3) 物理教育特殊獎 獎勵對物理教學與教育長年著有顯著貢獻者middot每年以頒發一名為原則
獲獎人員逢甲大學林泰生教授
優良事蹟
擔任中華民國物理教育學會第 27 屆及 28 屆理事長積極推動物理教育及學教研習活
動
建立學會分工編組制度及訂定學會運作機制使學會務更有效推動
建立學會臉書有效宣傳學會各項活動
穩定學會財務狀況使學會財務穩定成長
依學會章程完成第 28屆及第 29屆理監事改選並完成第 29屆學會各項業務交接工作
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
ii
三會議組織
主辦單位國立高雄大學應用物理學系中華民國物理教育聯合會議
普通高中課程物理學科中心
協辦單位國立高雄大學理學院科技部自然司物理研究推動中心台灣物理學會
高雄市政府教育局
四與會人員
本會議擬以國內外物理教育工作者中小學及高中教師大專院校相關系所研究生與教
師高中學生為參加對象
五籌備委員
國立高雄大學應用物理學系 謝振豪主任余進忠教授孫士傑院長黃建榮教授
胡裕民教授馮世維教授蔡進譯教授邱昭文教授
韓岱君教授廖英彥教授
陸軍軍官學校物理學系中華民國物理教育學會理事長 洪偉清教授
臺中市立臺中第一高級中等學校 陳木柱校長物理科張宇靖老師
普通高級中學課程物理學科中心(臺中一中) 蔡沛霖老師
國立臺灣師範大學物理系台灣物理學會理事長 賈至達教授
國立中央大學物理學系 朱慶琪教授
國立彰化師範大學物理系 洪連輝院長吳仲卿教授張慧貞教授
國立台東大學幼保系 謝迺岳教授
逢甲大學光電學系 林泰生教授
長庚大學通識教育中心 邱韻如教授
桃園市立大園國際高中 朱元隆校長
國立臺灣師範大學物理系 傅祖怡教授
國立成功大學物理學系 羅光耀教授
萬能科技大學光電工程學系 周鑑恆教授
國立台東大學應用科學系 林自奮教授
逢甲大學物理教學研究中心 楊嘉會教授
高雄市立高雄高級中學物理科 盧政良老師
高雄市陽明國中自然科教師 謝甫宜老師
國立嘉義大學電子物理學系 蘇炯武教授
iii
六會議諮詢顧問
高雄市政府教育局長 范巽綠局長
國立高雄大學 校長 王學亮教授
國立高雄大學 學術校長 莊寶雕教授
國立高雄大學 行政副校長 連興隆教授
國立高雄大學 教務長 童士恒教授
國立高雄大學 研發長 林東毅教授
國立高雄大學 總務長 甯蜀光教授
國立高雄大學 AI 中心主任 洪宗貝特聘教授
國立臺灣科學教育館 陳雪玉館長
國立自然科學博物館 孫維新館長
國立科學工藝博物館 陳訓祥館長
大學入學考試中心 劉孟奇主任
國立臺北教育大學自然科學教育學系中華民國科學教育學會理事長 盧玉玲教授
國立中山大學附屬國光高中 郭啟東校長
國立成功大學物理系 許瑞榮副院長
國立清華大學物理學系 戴明鳳教授
國立中興大學物理學系 孫允武教授
國立中山大學物理系 嚴祖強教授
國立臺灣師範大學物理系 蔡志申主任陳育霖教授
國立嘉義大學電子物理學系 許芳文主任
東吳大學物理學系 陳秋民教授
輔仁大學物理系 林更青教授
東海大學應用物理系 施奇廷主任王昌仁教授
國立高雄師範大學物理系 何明宗院長黃建文主任周建和教授
高雄市立空中大學 劉嘉茹校長
國立基隆女子高級中學 張仁壽老師
國立臺南第一高級中學 何興中主任
高雄市立前鎮高級中學 林百鴻主任
財團法人智榮文教基金會 張奕昌專員
一傳十文教 何佩玲執行長
iv
中華民國物理教育學會
107 年物理教育獎個人(團體)獲獎優良事蹟
(1) 物理教育推廣獎 獎勵對致力於物理教育推廣且著有貢獻與影響者（含團隊）尤以推展
物理教學活動或與物理相關之科普活動具全國知名者或推廣成果具有重要影響者為重點
每年頒發一至二名(團隊）為原則
獲獎人員(團體)國立科學工藝博物館曾瑞蓮科教團隊
優良事蹟
2014 年迄今辦理中小學教師研習推廣科學教育資源計 66 場參與教師達 2238
名
2014年迄今推廣教學包領取教師約 600名推廣班級達 1333班
2015 年辦理科工館假日現場「互動科學教具」體驗活動「軍官與小玩子－創意科學
FUN一夏」活動
201620172018年辦理「軍官與小玩子－超動感電磁波創意玩科學」活動包含大
型現場闖關活動與小型電磁波實驗站推廣
201620172018年合作辦理全國巡迴社區親子科學體驗營及高中探究實作科學競賽
營與陸軍官校台東大學東華大學及地區高中社區資源合作辦理社區偏鄉推
廣活動同時培訓地方活動帶領人力活動內容包括光學力學電磁學等
201620172018 年與國際光電工程學會國立中山大學 SPIE 學生分會合作辦理光學
現場活動
協助辦理 2017 動手做物理教學研討會2017 探究與實作教學研討會館校合作科學
嘉年華活動國教輔導團自然科學輔導員進階培育班課程2017中華民國物理教育聯
合會議2017科普論壇電磁學現場活動
受邀參加 2016 Dream Hi 未來教育概念展國中小自然與生活科技學習領域輔導團年
會第二屆金門科學日2018夢想起飛就在樹德mdash樹德科技大學人文素養研習營2018
全國戶外教育博覽會第 56屆第 57屆第 58屆全國中小學科學展覽會
(2) 物理教育教學獎 獎勵對物理教學著有成果績效足以為物理教師典範楷模者每年得區
分大學組及中小學組各頒發一名（含團隊）為原則
獲獎人員(團體) 東海大學施奇廷中原大學許經夌教師團隊
優良事蹟
東海大學應用物理系施奇廷教授與中原大學物理系許經夌教授從 2002年起開始將
時下最受歡迎的電影動畫漫畫內容與物理教育科普推廣結合
在東海大學開設通識課程「電影中的物理學探究」在中原大學開設磨課師課程「超級
英雄的物理系」）大受學生歡迎
v
在從幼稚園到大學各級學校台中國立自然科學博物館國立公共資訊圖書館台北
市立美術館等重要國家場館以及臺中市中友百貨台北市誠品敦南店等商業賣場
對各級學生與社會大眾進行科普演講對於讓一般人對物理「硬難」的刻板印象改
觀
2016 年暑假受新北市教育局之邀於新北市九大區國小進行巡迴演講 從偏鄉到
都市聽講人數從 5人到 300人將對科學的興趣向下紮根
兩位老師在這方面的努力至今已超過 15年演講場次數百場修課與聽講的人數數
萬人對於提升學生與社會大眾對科學的認知與興趣有很大的貢獻並多次獲得媒
體報導提升物理學界的社會形象
施奇廷老師與許經夌老師因上述貢獻分別獲得東海大學教學傑出獎以及中原大學
教學特優獎
(3) 物理教育特殊獎 獎勵對物理教學與教育長年著有顯著貢獻者middot每年以頒發一名為原則
獲獎人員逢甲大學林泰生教授
優良事蹟
擔任中華民國物理教育學會第 27 屆及 28 屆理事長積極推動物理教育及學教研習活
動
建立學會分工編組制度及訂定學會運作機制使學會務更有效推動
建立學會臉書有效宣傳學會各項活動
穩定學會財務狀況使學會財務穩定成長
依學會章程完成第 28屆及第 29屆理監事改選並完成第 29屆學會各項業務交接工作
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
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壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
iii
六會議諮詢顧問
高雄市政府教育局長 范巽綠局長
國立高雄大學 校長 王學亮教授
國立高雄大學 學術校長 莊寶雕教授
國立高雄大學 行政副校長 連興隆教授
國立高雄大學 教務長 童士恒教授
國立高雄大學 研發長 林東毅教授
國立高雄大學 總務長 甯蜀光教授
國立高雄大學 AI 中心主任 洪宗貝特聘教授
國立臺灣科學教育館 陳雪玉館長
國立自然科學博物館 孫維新館長
國立科學工藝博物館 陳訓祥館長
大學入學考試中心 劉孟奇主任
國立臺北教育大學自然科學教育學系中華民國科學教育學會理事長 盧玉玲教授
國立中山大學附屬國光高中 郭啟東校長
國立成功大學物理系 許瑞榮副院長
國立清華大學物理學系 戴明鳳教授
國立中興大學物理學系 孫允武教授
國立中山大學物理系 嚴祖強教授
國立臺灣師範大學物理系 蔡志申主任陳育霖教授
國立嘉義大學電子物理學系 許芳文主任
東吳大學物理學系 陳秋民教授
輔仁大學物理系 林更青教授
東海大學應用物理系 施奇廷主任王昌仁教授
國立高雄師範大學物理系 何明宗院長黃建文主任周建和教授
高雄市立空中大學 劉嘉茹校長
國立基隆女子高級中學 張仁壽老師
國立臺南第一高級中學 何興中主任
高雄市立前鎮高級中學 林百鴻主任
財團法人智榮文教基金會 張奕昌專員
一傳十文教 何佩玲執行長
iv
中華民國物理教育學會
107 年物理教育獎個人(團體)獲獎優良事蹟
(1) 物理教育推廣獎 獎勵對致力於物理教育推廣且著有貢獻與影響者（含團隊）尤以推展
物理教學活動或與物理相關之科普活動具全國知名者或推廣成果具有重要影響者為重點
每年頒發一至二名(團隊）為原則
獲獎人員(團體)國立科學工藝博物館曾瑞蓮科教團隊
優良事蹟
2014 年迄今辦理中小學教師研習推廣科學教育資源計 66 場參與教師達 2238
名
2014年迄今推廣教學包領取教師約 600名推廣班級達 1333班
2015 年辦理科工館假日現場「互動科學教具」體驗活動「軍官與小玩子－創意科學
FUN一夏」活動
201620172018年辦理「軍官與小玩子－超動感電磁波創意玩科學」活動包含大
型現場闖關活動與小型電磁波實驗站推廣
201620172018年合作辦理全國巡迴社區親子科學體驗營及高中探究實作科學競賽
營與陸軍官校台東大學東華大學及地區高中社區資源合作辦理社區偏鄉推
廣活動同時培訓地方活動帶領人力活動內容包括光學力學電磁學等
201620172018 年與國際光電工程學會國立中山大學 SPIE 學生分會合作辦理光學
現場活動
協助辦理 2017 動手做物理教學研討會2017 探究與實作教學研討會館校合作科學
嘉年華活動國教輔導團自然科學輔導員進階培育班課程2017中華民國物理教育聯
合會議2017科普論壇電磁學現場活動
受邀參加 2016 Dream Hi 未來教育概念展國中小自然與生活科技學習領域輔導團年
會第二屆金門科學日2018夢想起飛就在樹德mdash樹德科技大學人文素養研習營2018
全國戶外教育博覽會第 56屆第 57屆第 58屆全國中小學科學展覽會
(2) 物理教育教學獎 獎勵對物理教學著有成果績效足以為物理教師典範楷模者每年得區
分大學組及中小學組各頒發一名（含團隊）為原則
獲獎人員(團體) 東海大學施奇廷中原大學許經夌教師團隊
優良事蹟
東海大學應用物理系施奇廷教授與中原大學物理系許經夌教授從 2002年起開始將
時下最受歡迎的電影動畫漫畫內容與物理教育科普推廣結合
在東海大學開設通識課程「電影中的物理學探究」在中原大學開設磨課師課程「超級
英雄的物理系」）大受學生歡迎
v
在從幼稚園到大學各級學校台中國立自然科學博物館國立公共資訊圖書館台北
市立美術館等重要國家場館以及臺中市中友百貨台北市誠品敦南店等商業賣場
對各級學生與社會大眾進行科普演講對於讓一般人對物理「硬難」的刻板印象改
觀
2016 年暑假受新北市教育局之邀於新北市九大區國小進行巡迴演講 從偏鄉到
都市聽講人數從 5人到 300人將對科學的興趣向下紮根
兩位老師在這方面的努力至今已超過 15年演講場次數百場修課與聽講的人數數
萬人對於提升學生與社會大眾對科學的認知與興趣有很大的貢獻並多次獲得媒
體報導提升物理學界的社會形象
施奇廷老師與許經夌老師因上述貢獻分別獲得東海大學教學傑出獎以及中原大學
教學特優獎
(3) 物理教育特殊獎 獎勵對物理教學與教育長年著有顯著貢獻者middot每年以頒發一名為原則
獲獎人員逢甲大學林泰生教授
優良事蹟
擔任中華民國物理教育學會第 27 屆及 28 屆理事長積極推動物理教育及學教研習活
動
建立學會分工編組制度及訂定學會運作機制使學會務更有效推動
建立學會臉書有效宣傳學會各項活動
穩定學會財務狀況使學會財務穩定成長
依學會章程完成第 28屆及第 29屆理監事改選並完成第 29屆學會各項業務交接工作
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
iv
中華民國物理教育學會
107 年物理教育獎個人(團體)獲獎優良事蹟
(1) 物理教育推廣獎 獎勵對致力於物理教育推廣且著有貢獻與影響者（含團隊）尤以推展
物理教學活動或與物理相關之科普活動具全國知名者或推廣成果具有重要影響者為重點
每年頒發一至二名(團隊）為原則
獲獎人員(團體)國立科學工藝博物館曾瑞蓮科教團隊
優良事蹟
2014 年迄今辦理中小學教師研習推廣科學教育資源計 66 場參與教師達 2238
名
2014年迄今推廣教學包領取教師約 600名推廣班級達 1333班
2015 年辦理科工館假日現場「互動科學教具」體驗活動「軍官與小玩子－創意科學
FUN一夏」活動
201620172018年辦理「軍官與小玩子－超動感電磁波創意玩科學」活動包含大
型現場闖關活動與小型電磁波實驗站推廣
201620172018年合作辦理全國巡迴社區親子科學體驗營及高中探究實作科學競賽
營與陸軍官校台東大學東華大學及地區高中社區資源合作辦理社區偏鄉推
廣活動同時培訓地方活動帶領人力活動內容包括光學力學電磁學等
201620172018 年與國際光電工程學會國立中山大學 SPIE 學生分會合作辦理光學
現場活動
協助辦理 2017 動手做物理教學研討會2017 探究與實作教學研討會館校合作科學
嘉年華活動國教輔導團自然科學輔導員進階培育班課程2017中華民國物理教育聯
合會議2017科普論壇電磁學現場活動
受邀參加 2016 Dream Hi 未來教育概念展國中小自然與生活科技學習領域輔導團年
會第二屆金門科學日2018夢想起飛就在樹德mdash樹德科技大學人文素養研習營2018
全國戶外教育博覽會第 56屆第 57屆第 58屆全國中小學科學展覽會
(2) 物理教育教學獎 獎勵對物理教學著有成果績效足以為物理教師典範楷模者每年得區
分大學組及中小學組各頒發一名（含團隊）為原則
獲獎人員(團體) 東海大學施奇廷中原大學許經夌教師團隊
優良事蹟
東海大學應用物理系施奇廷教授與中原大學物理系許經夌教授從 2002年起開始將
時下最受歡迎的電影動畫漫畫內容與物理教育科普推廣結合
在東海大學開設通識課程「電影中的物理學探究」在中原大學開設磨課師課程「超級
英雄的物理系」）大受學生歡迎
v
在從幼稚園到大學各級學校台中國立自然科學博物館國立公共資訊圖書館台北
市立美術館等重要國家場館以及臺中市中友百貨台北市誠品敦南店等商業賣場
對各級學生與社會大眾進行科普演講對於讓一般人對物理「硬難」的刻板印象改
觀
2016 年暑假受新北市教育局之邀於新北市九大區國小進行巡迴演講 從偏鄉到
都市聽講人數從 5人到 300人將對科學的興趣向下紮根
兩位老師在這方面的努力至今已超過 15年演講場次數百場修課與聽講的人數數
萬人對於提升學生與社會大眾對科學的認知與興趣有很大的貢獻並多次獲得媒
體報導提升物理學界的社會形象
施奇廷老師與許經夌老師因上述貢獻分別獲得東海大學教學傑出獎以及中原大學
教學特優獎
(3) 物理教育特殊獎 獎勵對物理教學與教育長年著有顯著貢獻者middot每年以頒發一名為原則
獲獎人員逢甲大學林泰生教授
優良事蹟
擔任中華民國物理教育學會第 27 屆及 28 屆理事長積極推動物理教育及學教研習活
動
建立學會分工編組制度及訂定學會運作機制使學會務更有效推動
建立學會臉書有效宣傳學會各項活動
穩定學會財務狀況使學會財務穩定成長
依學會章程完成第 28屆及第 29屆理監事改選並完成第 29屆學會各項業務交接工作
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
16
諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
v
在從幼稚園到大學各級學校台中國立自然科學博物館國立公共資訊圖書館台北
市立美術館等重要國家場館以及臺中市中友百貨台北市誠品敦南店等商業賣場
對各級學生與社會大眾進行科普演講對於讓一般人對物理「硬難」的刻板印象改
觀
2016 年暑假受新北市教育局之邀於新北市九大區國小進行巡迴演講 從偏鄉到
都市聽講人數從 5人到 300人將對科學的興趣向下紮根
兩位老師在這方面的努力至今已超過 15年演講場次數百場修課與聽講的人數數
萬人對於提升學生與社會大眾對科學的認知與興趣有很大的貢獻並多次獲得媒
體報導提升物理學界的社會形象
施奇廷老師與許經夌老師因上述貢獻分別獲得東海大學教學傑出獎以及中原大學
教學特優獎
(3) 物理教育特殊獎 獎勵對物理教學與教育長年著有顯著貢獻者middot每年以頒發一名為原則
獲獎人員逢甲大學林泰生教授
優良事蹟
擔任中華民國物理教育學會第 27 屆及 28 屆理事長積極推動物理教育及學教研習活
動
建立學會分工編組制度及訂定學會運作機制使學會務更有效推動
建立學會臉書有效宣傳學會各項活動
穩定學會財務狀況使學會財務穩定成長
依學會章程完成第 28屆及第 29屆理監事改選並完成第 29屆學會各項業務交接工作
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
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論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
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P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
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P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
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P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
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壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
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Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
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Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
vi
大會議程
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
0900
∣
0930
蓮潭會館及高鐵左營乘車 蓮潭會館及高鐵左營乘車
0930
∣
1000 高鐵站乘車
報到(圖資 2F)
報到
茶敘(圖資 2F)
報到(圖資 2F)
茶敘(理院)
1000
∣
1030
論文宣讀(平行場次)
智慧型手機的教學應用
主持人 蔡志申主任
(圖資 1F 多媒體教室)
教具開發
主持人 吳原旭老師
(圖資 1F 遠距教室)
教學研究與課程發展
1 成功大學 許瑞榮副院長
2 東海物理 施奇廷主任
3 北一女中 簡麗賢教師
4 長億高中 林宣安教師
5 金門高中 李育賢教師
6 宏碁集團 林俊佑講師
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1030
∣
1100
分場工作坊
1 臺灣科教館蘇萬生研究員
2 科工館 曾瑞蓮研究員
3 北科大電子 房漢彬教授
4 五福國中 黃之新主任
5 大橋國中 王德麟主任
6 南科實中 蔡汶鴻主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1100
∣
1115
前往國際會議廳 論文宣讀(平行場次)
1 命題教學與教材
主持人 林自奮教授
2 科學史探究實作
主持人 邱韻如教授
3 科普與推廣
主持人 王昌仁教授
4 大學物理教育
主持人 周鑑恆教授
5 全國高中物理探究實作競
賽成果發表
主持人 林更青教授
主持人 許芳文主任
(依序於理院 101-104
107108 教室)
1115
∣ 1130
大會演講 II
AI物聯網與教育
施振榮 董事長
(宏碁集團創辦人兼
榮譽董事長暨
智榮基金會董事長)
主持人 洪偉清教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1130
∣
1200
1200
∣
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
vii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1200
∣
1215
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
接續大會演講 II
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文展示(圖資 2F)
1215
∣
1230
大合照
(行政大樓 1-2F 階梯)
1230
∣
1300
午餐(圖資 1F 2F)
壁報論文競賽評審
(圖資 2F)
1300
∣
1330 物理教育學會年度大會
(圖資 1F 多媒體教室) 1330
∣
1400 大會演講 III
如何鼓勵持續一生的自我
學習科學博物館可以提
供的正向挑戰
孫維新 館長
(國立自然科學博物館)
主持人 蘇炯武教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1400
∣
1430 大會演講 I
跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
(中國文化大學)
主持人 孫士傑院長
(圖資 1F 多媒體教室)
探究與實作課程開發
評量與試題的經驗與資源
盧政良老師
(高雄中學PIKA 探究與
實作教師團隊)
主持人 盧玉玲教授
(圖資 2F 國際會議廳)
1430
∣
1500
1500
∣
1530
茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F) 茶 敘(圖資 2F)
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
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壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
viii
時間 第一天 823(四) 第二天 824(五) 第三天 825(六)
1530
∣
1600
論壇一
我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
基隆女中 張仁壽老師
台師大 陳育霖教授
主持人 謝振豪主任
(圖資 1F 多媒體教室)
論壇三
面對 12 年國教新課綱
老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題
精進方向mdash
大考中心 劉孟奇主任
探究與實作課程實踐與
思考mdash
物理學會 賈至達理事
長
學習歷程檔案mdash
桃園大園國際高中
朱元隆校長
主持人 許瑞榮副院長
(圖資 1F 多媒體教室)
簽署物理教育推動聯盟
科教館科博館科工館
國立高雄大學物理教育
學會
(圖資 1F 多媒體教室)
1600
∣
1630
壁報暨全國高中物理探究
實作競賽頒獎典禮
貴賓
聯盟學校校長
宏碁集團 易佐衛資深經理
閉幕
(圖資 1F 多媒體教室)
1630
∣
1700
論壇二
大學物理系課程設計與
實驗教學
成功大學 羅光耀教授
中正大學 曲宏宇教授
主持人 林泰生教授
(圖資 1F 多媒體教室)
1700
∣
1730
1730
∣
1800
乘車前往蓮潭會館
1800
∣
2030
蓮潭會館 晚宴
創意物理科學演示交流
謝甫宜老師(陽明國中)
彭大立講師(程鋒科教)
主持人 余進忠教授
(蓮潭會館 B1 國際二廳)
2030
∣
乘車前往高鐵左營站
及高雄大學
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
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壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
ix
大會場地
國立高雄大學全圖
圖書資訊館一樓
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
x
圖書資訊館二樓
824 中午大合照位置
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
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T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
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T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
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T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
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T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
xi
理學院一樓
大會交通接駁
823(四) 940左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 930前抵達
高鐵左營之班次)
823(四) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
824(五) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 蓮潭會館
824(五) 1800 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 蓮潭會館
824(五) 2100(晚宴結束) 蓮潭會館 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄
大學
825(六) 900蓮潭會館 ==gt 高雄大學
825(六) 900左營高鐵(台鐵側 1F) ==gt 高雄大學 (建議搭乘 850前抵達
高鐵左營之班次)
825(六) 1730 高雄大學 ==gt 左營高鐵(台鐵側 1F)
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
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T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
xii
目錄
大會演講摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 I―跨領域課程設計helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰helliphelliphelliphellip3
論壇摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip5
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6
論壇三 面對 12 年國教新課綱老師該怎麼做helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7
分場工作坊摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例helliphelliphelliphellip9
彩色的光helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9
逛夜市玩物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息
飛翔的路徑到平衡的探究helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
玩樂高學物理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip10
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
創意物理科學演示交流helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
指尖上的物理與探究活動helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
物體的帶電性與探討helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14
教學研究與課程發展摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
成大「物理演示實驗室」的設立與
通識課「應用物理與實驗」的課程發展helliphellip15
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip15
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
人人都是自造者_科學生活生活科學helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
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論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
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1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
xiii
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16
創意科技與 108 課綱helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17
論文總表helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip18
論文宣讀摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip23
教師研究組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
學生組壁報摘要helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52
高中組壁報競賽海報helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
2019 全國高中物理探究實作競賽辦法helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip70
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
16
諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
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T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
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T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
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T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
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T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
1
大會演講 I―跨領域課程設計
鄒忠毅 教授
中國文化大學 光電物理系
cichoufacultypccuedutw
在過去幾年我有機會執行了一些教育部的跨領域教學計劃例如現代
公民核心能力課程計畫專業知能融入敘事力之新創群組課程計畫數位人文
創新人才培育計畫也因此能和幾位人文社會領域的老師合作進行了跨領域
的課程教學與研究
在這段時間裡我學習與發展了一些想法包含1 教材教法的改進2
物理課程中的跨領域思考3 公民素養的培養4 人文與自然跨領域課程的
實踐方式
本次會議中我首先將介紹如何利用手機與互動 APP提高課堂學習效率
接著介紹在物理課中加入人文思考的心得然後介紹幾個人文與自然跨領域課
程的實踐範例最後送你一朵玫瑰花讓你忘不了物理
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
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T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
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T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
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T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
2
大會演講 II―人工智慧物聯網與教育
施振榮 董事長
財團法人智榮文教基金會
Stanshihstansfoundationorg
人工智慧（AI）的時代已來臨在人類文明的發展過程中第一波工業革
命帶來引擎的出現速度載重都遠勝於人讓人的體力可有效延伸第二波
工業革命電腦的發明下讓腦力可大幅延伸如今在科技發展下世界各國
都積極推動產業 40（Industry 40）的變革各行各業也參與其中帶動人類
文明更上一層樓
在 AI時代來臨下電腦運算速度大幅突破物聯網蒐集大數據以及雲端運
算的發展再加上大量人力與資源的投入將造就 AI 有進一步突破性的發展
如果我們不去深入了解就會被邊緣化
台灣發展 AI的優勢在於教育普及+ICT的基礎深厚迎接未來的挑戰台灣
的教育要教導學生的是「學習學習的能力」此外也要善用 ICT工具此外我
們也要體認現在教育的內容和以前已有很大的不同因此老師的思維也要先
翻轉不斷接觸新知才能教育及引導學生
此外在人工智慧領域台灣未來也要在質與量上同步大幅提升質有賴
學術界投入更多努力量方面除了教育體系培育更多未來 AI的人才外我也建
議應思考如何透過在職訓練協助現有在不同領域的人才轉往 AI與物聯網領域
發展才能讓台灣加速迎向未來發展的新方向
在 AI 快速發展下很多趨勢觀察家也提出未來 AI 將會讓很多原本的工作
消失取代人類原本許多的工作機會對此我倒不那麼悲觀雖然因為 AI的
出現會讓許多工作消失但相信未來也將會創造出許多新的工作機會只是工
作型態上會與傳統有所差異
因此面對 AI 新時代的來臨未來我們也要有新的思維我們應該「把 AI
當成和人類一起共創價值的夥伴」此外我們可以將 AI 視為人類的「分身」
借重 AI這個工具來協助我們完成許多的工作及任務
對於 AI這個大趨勢台灣未來在此領域絕對有很大的機會不過很重要的
是應該要發展「以人為本」的 AI 應用如此才可以為台灣創造前瞻性價值
至於一般人談物聯網（Internet of ThingsIoT）我則提出智聯網 （Internet
of BeingsIoB）其實所謂的「Things」包括了ldquo事rdquo和 ldquo物rdquo物是有形
的事是無形的這些事物的積累產生了大數據就是強調要靠背後以人為本
的智慧才能讓訊息有用進而改變世界
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
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T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
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T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
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T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
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經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
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化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
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T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
3
大會演講 III―如何鼓勵持續一生的自我學習
科學博物館可以提供的正向挑戰
孫維新 館長
臺灣大學物理系暨天文物理研究所
國立自然科學博物館
sunphysntuedutw
對於學生以至成年人而言這個社會必須要提供一個有趣且具備持續挑戰
的環境以維持一個人持續一生積極學習的態度無論學歷背景專長是在哪個
領域生活中的科學探索對所有人而言都是一種相當有效且有趣的方法而科
學博物館正是提供此種正面刺激的良好環境我在此次演講中將會從科博館
歷年的展覽及科教活動入手介紹包含歷史人文科技的關鍵知識點可以
作為學生和觀眾思維挑戰的進階內涵這種作法不但可以維持社會大眾持續學
習的動能也可以增加人們對生活事物的關注以及對大自然現象的好奇進
一步提升社會整體的人文關懷
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
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論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
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T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
4
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
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論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
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1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
5
論壇一 我們教的物理一樣嗎課程落差及其因應之道
與談人 張仁壽老師 國立基隆女子高級中學
manbeasttwgmailcom 陳育霖教授 國立臺灣師範大學物理系
國立臺灣師範大學師資培育學院
chendaneylntnuedutw
1高中物理知識理論建構過程中數學工具不足
2高中生面對物理現象課程內容缺乏質疑能力不實不驗
3經由「素養導向設計課程」加上「探究與實作」讓學生能銜接普物課程
高中與大學物理課程銜接的方法有很多種不同觀點的想像大學課程比高
中課程更需要回應社會為什麼需要物理課程課程期待帶給學生什麼樣的改變
想要如何進行物理課程為了達成以上目的必須如何進行
高中與大學物理課程銜接就學科內容而言高中課程其實有許多巧思
是為了學生能夠為進入下一階段學習所做的準備可以好好觀察利用像是現
象歸納觀點的馬克士威方程組增加學生對於電磁交互作用的經驗靜力平衡的
實際案例預告虛功原理電偶極及其與外加電場的交互作用幫助理解電偶極矩
和電能的定義載流線圈與外加磁場作用可以幫忙學習磁矩與定義簡諧運動
的非微分方程解法其實都是為了更多物理內涵而鋪陳設計幫助高中生不需
要利用更多數學工具就能欣賞物理的深度美感如果能夠好好銜接上不失為
一個可行的切入角度幫助高中生進入大學課程
另外從知識理論的角度看起來我們幫助學生學習回答反思how do we
know what we know以素養導向教學的方向來看待大學物理課程美國物理
學會人才教育調查告訴我們即使物理系的學生需要的專業教育仍然需要著重
探究問題的能力以及由科學本質帶來的科學態度與表達能力
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
6
論壇二 大學物理系課程設計與實驗教學
與談人 羅光耀 教授 成功大學物理系kuanglomailnckuedutw
曲宏宇 教授 中正大學物理系phyhycccuedutw
物理系的課程安排與設計對於學生的動機與學習成效息息相關特別是近
二十年來科技高速發展下目前的物理系課程設計與內容是否在基礎物理知識
下融入新科技知識或未來物理發展的方向直接影響到學生的學習動機如何
整合系上師資的專長來設計具系統化的基礎物理知識與實務課程且符合時
代要求將科技融入科學在各校物理系內一直是討論的議題此外各物理系
的課程設計與發展方向同時牽動高中生的就讀意願在此討論會中除分享各系
的課程改進方向與面臨問題亦讓在場的高中老師了解目前物理系的課程安排
與設計
2017年物理學會舉行北中南物理系課程討論會並於 2017年 11月在物
理推動中心的協助下辦理全國物理系實驗教學研討會總共四場的活動全國
物理系幾乎都派員參加除了心得分享外並有建設性的建議討論前成功大學
羅光耀教授將報告各系在課程設計與實驗課進行的現況及面臨的問題討論
會中並有中正大學曲宏宇教授分享中正大學課程改進的方向
7
論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
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Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
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Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
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Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
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Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
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論壇三 面對 12年國教新課綱老師該怎麼做
新課綱與素養導向命題精進方向
探究與實作課程實踐與思考
學習歷程檔案
與談人 劉孟奇 主任 大學入學考試中心mclioceecedutw
賈至達 理事長 國立臺灣師範大學 物理系chiactphyntnuedutw
台灣物理學會
朱元隆 校長 桃園市立大園國際高中julian6720gmailcom
一 新課綱與大學入學考試精進方向
二 核心素養怎麼考
1 核心素養是甚麼
2 關於課綱與素養的一些思考
3 素養導向的測驗設計原則
三 一些常見問題的釐清
1 素養導向試題是否應在新課綱實施後才開始於大考中入題
2 新課綱實施後大考是否都以素養題為主
3 試題是否可能都會成為閱讀測驗題
4 是否都需要以長題幹或題組形式命題
5 是否都應是生活中的真實情境
四 情境入題的幾種可能方式
1 出題者在題目中直接引用真實情境訊息（如數據資料等）作為答題者
作答所需訊息
2 答題者需從題目的情境陳述中擷取作答所需訊息
3 答題者需對於題目所引情境中的資訊進行分析推論以獲得作答線索
4 答題者必須對題目情境進行廣泛理解發展解釋或進行反思評價後
方能作答
5 探究與實作情境配合探究方法實作經驗過程原理結果詮釋等
可引入方法論技術性理論性等問題
五 因應的新課綱台灣的高中學生學習歷程會有什麼轉變
1 統一格式加入教師認證重建信任感
2 限制上傳數量避免軍備競賽以及城鄉差距
3 建立友善介面便於大學端的審閱
六 教師在課程設計上如何協助學生累積學習歷程檔案
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
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分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
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逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
8
1 了解學習歷程檔案的內涵
2 素養導向課程設計的實踐
3 引導學生適性探索
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
9
分場工作坊(8231030-1200 理學院一樓)
積木式感測器結合手機 APP 實作體驗以蠟燭燃燒偵測為例 蘇萬生 研究員 國立臺灣科學教育館wssumailntsecgovtw
摘要
運用積木式感測器透過藍芽或是 Wi-Fi 的方式與手機連接形成感測通訊
模組以做為偵測數據主要傳輸方式便於利用手機即可操控感測晶片來偵測數
據本工作坊使用的積木式感測晶片是將晶片看成是一塊塊積木每個積木都
有各自的功能有些積木負責電源有些負責傳輸有些負責感應如果我們
今天要量測 PM25 的話很簡單只要將三個積木疊在一起就能測量科教館與
國家晶片系統設計中心開發團隊合作攜手推廣積木式感測元件的普及化目
前已與國立臺灣師範大學附屬高級中學李柏翰老師團隊成功開發「蠟燭燃燒機
密解碼」實驗設計課程可於密閉容器中同步偵測燃燒蠟燭實驗氣壓與二氧化
碳濃度的變化
彩色的光 曾瑞蓮 研究員 國立科學工藝博物館jessicamailnstmgovtw
摘要
一簡單的電路實作學會軍方通信兵專業的接線方式
二製作一個色光均勻彩度飽滿及高亮度的三原色光源教具
三運用教具進行色光合成分解透鏡成像與針孔成像等光學實驗
四演示教具與導光材料的其他運用
五請參與者自行準備行動電源
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
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T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
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T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
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經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
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T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
10
逛夜市玩物理 房漢彬 教授 台北科技大學新北市物理課發中心諮詢委
hbfarngyahoocomtw
摘要
期望透過逛夜市玩物理的課程設計讓可能逃離物理教室的學生在活
潑又富有挑戰性的活動中認識物理親近物理探索物理
同時利用提問思考討論表達的翻轉教學及實作與探究的體驗過
程中激發學生主動自發與活用知識的學習除了能提升物理概念的素養改善
成績之外還能有效的解決生活中的艱難的議題從而發現原來科學概念的學習
是這麼的實用因而愛上物理與研究科學最後再次回到物理的懷抱
從舒肥牛排到 PSP 光學模組實作 黃之新 主任 高雄市立五福國中casper0305gmailcom
摘要
教學是饗宴教室可比是餐廳從舒肥料理到 PSP 光學模組實作融入中
學光學課程若時間允許我們還有隱藏版私房菜
玩轉物理從轉動看見光的變化聲聲不息飛翔的路徑到平衡的探究 王德麟 主任 台南市立大橋國民中學darlingdcjhtnedutw
摘要
本工作坊程序分為光學聲學力學等三個主要部份每個部份均可延伸
出各自的探究子題並具有以下幾個顯著特點
一實驗原理部份例球通俗易懂適合探究教育及科普教育
二實作內容結合物理與生活科技便於分類教學與發展
三演示內容和效果具有時代性地域性與趣味性
利用摩擦與慣性讓偏振片進行圓周運動偏振軸的改變使得光線穿透率
亦隨之變化藉此呈現明暗效果利用力矩簡單機械與能量轉換製作發聲
工具將線性的運動轉為圓周運動使得聲音的產出源源不絕飛翔的過程中
旋轉翼的長短決定了飛行半徑與轉速透過操弄可明顯觀察角動量的概念穩
定平衡是最後一道關卡既然 10歲的小朋友做得到也等你來挑戰
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玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
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探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
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元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
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創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
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T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
11
玩樂高學物理 蔡汶鴻 主任 國立南科國際實驗高級中學weenhungmsnnkiehtnedutw
摘要
「動量動能角動量hellip」這些物理量相信是許多教師在迎接高中生初踏
入「基礎物理」學科中常被問到的幾個專有名詞不僅學生很難以體會這些物
理量的差異是如何呈現在日常生活中學有專精的物理老師除了用說了也是白
說的解釋方式物體的角動量是物體相對於轉軸的位置向量與動量的外積hellip公
式之外很難具體呈現並進入量化探究的課程單元在教學工作坊中以樂高
機器人 EV3可程式化主機為本體探究四旋翼機的飛行動作之一偏航運動(Yaw)
建立簡易機構模型體會角動量變化對於運動系統的具體改變
本課程單元需結合「物理」及「資訊」學科跨科共備合作才能順利進
行此課程單元物理教師的教學目標在於使學生「瞭解角動量的定義」及「角
動量守恆的物理意義」所使用的教學材料選擇樂高的原因是這個材料可以隨著
學生的想法而建造模型快速檢驗想法是否正確工具使用門檻低可以減輕
學習過程的認知負荷並不是會玩樂高的學生物理就會比較好資訊老師可
以透過簡易的圖型化程式設計界面控制及感測運動元件的條件而圖型化程
式設計可以讓沒有學過程式的人學會運用邏輯實現自己的假設
除了「角動量」主題的課程單元教師尚可運用樂高來探究「直線運動」
「拋體運動」「簡諧運動」等單元的運動模型引導學生養成探作與實作的能
力透過系統性觀察科學閱讀形成問題設計研究法實驗分析討論等
過程進行探究與實作
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
12
探究與實作課程開發評量與試題的經驗與資源
(8241400-1500 圖書資訊館二樓 國際會議廳)
PIKA教師團隊
何興中 1李麗偵 2林百鴻 3廖俞雲 4莊福泰 5盧政良 6
1高中探究與實作研究教師 2高中化學科研究教師 3高雄市前鎮高中教務主任 4高雄市國教輔導團課程督學 5高雄市鼓山高中校長 6高雄中學物理科教師
addielumailkshskhedutw
(PIKA 取自 Practice amp Inquiry of Kaohsiung)
摘要
在現有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題的技巧所以學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也
因著教學時數與進度壓力而無法真正讓學生進行實驗就算有機會讓學生動手
操作也只是讓學生依照著步驟完成而已無法真正引發學生的好奇心和想要
探索世界的渴望
在新課綱中我們看到了改變的契機探究與實作這門課給了這樣的空間
所以我們聚在一起從我們各自的領域出發從學生學習的角度切入試著去
建構出一套超越學科界線的課程模組讓教學現場的老師們能夠從我們的課程
出發帶回到他的教室裡去實踐這一門課這樣的課程不需要昂貴的實驗器
材也不需要特定的空間生活中隨處都是我們探究的材料從一顆蛋兩顆
氣球到三根蠟燭都是我們引導學生思考的素材從生活中的素材來引動學生
的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程來證明
經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表-即使錯了也非常有價值
探究與實作可以是任務導向的課程我們利用 Carl Wenning 的理論架構
Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題Interactive
Demonstration 讓學生提出解釋嚐試說明他的觀察Inquiry Lesson 去確定各
項變因及優先順序就進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設計並完成自己的實驗
在這樣的課程中我們希望給學生的是問題解決的能力從生活中的素材來引
動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點自己設計實驗流程
來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
PIKA 團隊持續開展新的教案用更生活化的題材跨領域的概念提供更
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
13
元的教學主題給現場老師也將本著出門旅行交朋友的心情巡迴台灣各地辦
理工作坊陪伴老師共備讓每一間教室都充滿著熱切學習的身影與因著學習
而感覺到幸福的笑容也因應教學現場的需求我們完整地發展出課程評量
與試題模組也累積了近三十場的工作坊經驗與資源期待與老師們分享與交
流
很不一樣的自然教室
一門很有意義的課程
想教給學生的是-看見世界的能力
生活
好奇
懷疑思辨
動手
自信
14
創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
16
諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
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T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
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經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
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T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
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化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
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創意物理科學演示交流(8241800-1900 蓮潭國際會館)
指尖上的物理與探究活動
謝甫宜 老師 高雄市立陽明國民中學中華民國物理教育學會理事
lkksfegmailcom
摘要
本活動以指尖陀螺進行教材研製並發展為物理探究教學活動旨在活化物
理教學趣味性兼顧物理核心概念之解釋本活動採用時下流行的指尖陀螺葉片
貼上強力磁鐵利用其軸承的旋轉使得置中的鋁杯產生電磁感應而隨之旋轉
據此能適切而有趣地解釋冷次定律法拉第定律以及磁煞車原理的生活運用
藉由調整距離與磁場強度鋁杯質量旋轉速度等操縱變因的改變進一步提
供學員思考探究活動課程設計此外本文亦運用指尖陀螺的轉動與其他教材
研製進行頻閃效應與視覺暫留等原理的說明與發展相關的探究活動期以新
教材的研發豐富物理教學的多元化
物體的帶電性與探討
彭大立 講師 程鋒科學教育工作坊chengfoneyahoocomtw
摘要
十八世紀時美國科學家富蘭克林(Benjamin Franklin)將與絲絹摩擦後的
玻璃棒所帶的電稱為正電與毛皮摩擦後的琥珀棒所帶的電稱為負電而
在現實生活中我們任選兩樣物品摩擦後又要如何判斷兩者所帶的電性為何
呢多年來一直沒有適當的儀器可用來判斷電性此次活動所介紹的正負電驗
電器 DIY 為世界首創儀器活動中將會介紹兩組不同造型的正負電驗電器
一種為完整包裝的結構方便教師們用於課堂的專業演示實驗另一種輕巧型
的結構教師則可帶領學生們上課 DIY讓學生們利用膠帶互黏再撕開的方法
驗證摩擦起電的科學現象並可測試生活中各種物體摩擦後的帶電性
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教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
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諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
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論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
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825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
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825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
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壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
15
教學研究與課程發展(8251000-1100 理學院一樓)
成大「物理演示實驗室」的設立與通識課「應用物理與實驗」的課程發展 許瑞榮 副院長 國立成功大學 物理系 rrhsumailnckuedutw
共同作者羅光耀教授 國立成功大學 物理系
陳昭敏 國立成功大學 理學院科學教育中心
摘要
在高教深耕的經費資助之下成大物理系為了增進全校普通物理教學的成
效建立了「物理演示實驗室」已陸續完成超過四十套演示實驗模組的設置與
操作說明並配合普物教學進度在演示實驗室與普物實驗室外的公共空間依
序輪流展示供選修普物實驗的同學在上課之前與下課之後可以自行學習也
提供演示實驗模組器材箱讓任課老師可以帶到課堂上演示增進理工科大
一學生共同必修課普通物理與普物實驗的學習成效另外我們也利用此一實
驗室的設備與空間增開通識課「應用物理與實驗」所設定的教學對象為文學
院社科院管理學院規劃設計學院的等非理工科系學生其目標是經由
有趣的實驗引導他們多認識科學的本質增進他們的科學素養在此報告中
我們分享「物理演示實驗室」在物理教學與科普推廣的成效與未來的規劃另
外我們也將分享「應用物理與實驗」的課程設計與教案期盼能拋磚引玉
獲得國內物理界的同仁的指正與建議讓我們可以再進步
「動漫入侵物理物理反攻動漫」20 年 施奇廷 主任 東海大學 應用物理學系 ctshihthuedutw
共同作者許經夌教授 中原大學物理系
黃瀛洲執行長 乾坤一擊創意工作室「重甲機神」導演
摘要
1996 年日本一個名叫柳田理科雄（本名）的青年從東京大學理學院中
輟跑去開了一家叫做「天下無敵塾」的補習班之後出版了第一本「空想科
學讀本」以科學的角度分析動漫畫特攝電影的合理與不合理之處甫出版即
席捲書市銷量破百萬當時尚在攻讀學位本來就是動漫迷的講者深受其影
響後來進入大學任教也開始將這種模式引入教學之中從東海大學的「電
影中的物理學探究」到中原大學的「超級英雄的物理學」都大受學生歡迎且
不斷有呼聲希望我們將教學內容出版或是網路化但因為著作權問題遲遲未付
16
諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
16
諸實行2007年作者們參加在中央大學舉辦的物理年會受到某個演講啟發
突發奇想「自己的梗自己生」既然拿別人的作品影片會有著作權問題乾脆
自己來吧十年後「重甲機神」終於要在 2018 年十月正式上映了我們將分
享這二十年來將動漫引入物理教學再以物理基礎製作動畫電影的歷程
校訂必修課程發展與素養評量試題研發的心得分享 簡麗賢 老師 臺北市立第一女子高級中學 lishianchiengmailcom
摘要
一訂定校訂必修課程主題的歷程
二如何實施校訂必修課程
三物理科如何融入校訂必修課程
四評量在教學上的意義
五研發素養評量的經驗分享
人人都是自造者_科學生活生活科學 林宣安 老師 台中市立長億高中 L0930984547gmailcom
摘要
自製各式檯燈緊急照明燈並從中延伸出探討燈泡的頻閃現象紅外線
光傳輸等應用自己要用的東西自己作
以即時回饋系統進行互動教學經驗分享 李育賢 教師 金門高中 joeleeyhgmailcom
摘要
本次分享筆者於高中課堂上用簡單的教具如氣動桌紙板與彈簧收
音機手機等常見素材配合相關題材的新聞輔以 CCR(Cloud ClassRoom網
址ccrtw)作為互動工具
課程中藉由傳統作答動手作師生互動同儕討論等多樣化的教學方式
期能幫助學生以探究式方法學習物理建構正確知識的可能性
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
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壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
17
創意科技與 108 課綱 林俊佑 講師 宏碁集團 yulinacercom
摘要
隨著科技的進步如何有效的運用科技輔佐教育的議題逐漸備受重視從
STEM 的教育當中探討理論與驗證可以非常有趣晉升 STEAM 一切生活問題都將
學以致用這樣的翻轉教育正是 108課綱的開始尤其是資訊領域將跳脫以往
不只是讓孩子體驗資訊的便利與應用而是更加的深入培養孩子們對於資訊科
技的興趣與技能在這樣的改變下學習者將透過邏輯的訓練(圖示化程式語言)
銜接未來的正統文字化程式語言不僅如此科技領域的應用更包含 IoT
BigDataAI等高端應用然而這些應用終將成為孩子們會學到的知識但是
這樣的改變挑戰著老師的教學為此本研討將綜合上述實際分享當科技遇上
教育如何逐步實踐 108 課綱當中的需求運用科技培養孩子們運算思維的能
力並從程式與感測之間啟發孩子的創意多元落實 STEAM教育的精神
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
18
論文宣讀
注意事項
1 報告時間15分鐘
2 報告地點824 圖資一樓多媒體教室及遠距教室825 理學院一樓教室
3 現場提供數位講桌投影機雷射筆VGA-HDMI 轉接頭(Mac 筆電請自行攜
帶轉接頭)如自行攜帶筆電請事先測試
論文宣讀編號及報告時間
824(五) 主題智慧型手機的教學應用 地點圖書資訊館一樓 多媒體教室
編號 時間 作者 題目
T1 1000-1015 林彥宏 白家瑞
賈至達
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之
研究
T2 1015-1030 吳明德 手機壓力感測器進行探究與實作
T3 1030-1045 蔡政男 手機軟體 Phyphox應用於物理教學的
研究
T4 1045-1100 何佩玲 一手掌握的科學教室
824(五) 主題教具開發 地點圖書資訊館一樓 遠距教室
編號 時間 作者 題目
T5 1000-1015 周鑑恒 專業風車科學教育的一項進展
T6 1015-1030 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
T7 1030-1045 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
T8 1045-1100 林弘 單郁翔
王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明
光子的概念
825(六) 主題 命題教學與教材 地點 理學院 101教室
編號 時間 作者 題目
T9 1100-1115 傅祖怡 素養命題中的「情境」
T10 1115-1130 林瑞文 自然科半開放式題型出題技巧的精進
T11 1130-1145 張仁壽 跨領域教材設計
T12 1145-1200 盧政良 李麗偵
何興中 林百鴻
廖俞雲 莊福泰
探究六階層教學模組設計開發與推廣
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
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P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
19
825(六) 主題 科學史探究實作 地點 理學院 102教室
編號 時間 作者 題目
T13 1100-1115 邱韻如 從科學史的文本分析探討加速度與
F=ma的表徵與教學問題
T14 1115-1130 陳育霖 科學史導向的探究教學法
T15 1130-1145 洪振方 李坤 高中生辨識科學探究的能力之分析
T16 1145-1200 陳美智 王郁昭
洪振方
實作背後的思考
825(六) 主題 科普與推廣 地點 理學院 103教室
編號 時間 作者 題目
T17 1100-1115 黃聖吉 楊廷勛
蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
T18 1115-1130 梁立國 一桿進洞―愛因斯坦玩具的再簡化與
其教學應用
T19 1130-1145 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用―用物
理協助解決 地球危機 與 改善民生
經濟 問題
825(六) 主題 大學物理教育 地點 理學院 104教室
編號 時間 作者 題目
T20 1100-1115 楊憲東 韓相宜 波爾相對應原理的軌跡詮釋
T21 1115-1130 周鑑恒 熱力學教科書初探
T22 1130-1145 曾耀霆 新南向大學物理教育之國際化課程設
計 - 以天文學導論為例
T23 1145-1200 李文仁 曾耀霆
林春榮 許華書
應用物理教育中的產業實習
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
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T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
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T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
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T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
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T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
20
825(六) 主題全國高中物理探究實作競賽成果發表
由 818-19競賽決賽後取各競賽題目第一名進行口頭發表
地點 理學院 107教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S1
金獎
1100-1110 光頭吹風機衛道高中
王品文 張凱博 陳東堯
吳彥甫 陳冠誌
吸管(Drinking Straw)
S2
金獎
1110-1120 南女 210臺南女高
陳立瑜 李芳慈 黃韻瑾
蕭亦 邱貞榕
夜晚燈光的放射星芒(Radiant
Lantern)
S3
金獎
1120-1130 豬血加辣椒精誠高中
吳冠旻 歐哲瑀 石若筠
許維珊 陳冠臻
錐形沙堆(Conical Piles)
S4
金獎
1130-1140 耀漢小兄弟衛道高中
顏兆昀 林郁銘 陳威諭
施勝瑋
氣球喇叭(Balloon Airhorn)
S5
金獎
1140-1150 ATP精誠高中
黃品潔 張量瑜 翁沛緹
吳怡佳 蔡昀珊
兩個氣球(Two Balloons )
地點 理學院 108教室
編號 時間 得獎隊伍 題目
S6
銀獎
1100-1110 半糖去冰精誠高中
張顥騰 吳哲瑋 林晏禾
陳泊瑋 謝泫能
馬格努斯滑翔機(Magnus
Glider)
S7
金獎
1110-1120 又是檸檬樹土城高中
蘇士偉 胡軒寧 鄭又碩
陳賜祥
強磁馬達(Electromagnetic
Motor)
S8
金獎
1120-1130 教授說得都精誠高中
詹子賢 施雅青 洪浩倫
陳岳婷 詹子澐
磁鐵彈簧(Magnetic Spring)
S9
金獎
1130-1140 張晏誠高雄高中
張晏誠 洪子麒 李秉諭
杯壁指紋現象(Finger
Print)
S10
金獎
1140-1150 超過五個字精誠高中
陳彥良 吳品慶 林弘舜
侯俊佑 董杰瑾
高斯砲(Gaussian Cannon)
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
21
壁報
注意事項
1 壁報版面A0大小 (約 90cmx120cm)直式字型大小不拘
2 壁報解說時間為會議期間中午用餐時段
3 壁報張貼地點為圖書資訊館二樓
2 824中午(1230-1400)發表者須於壁報前解說壁報內容將有委員進行評
審
3 請發表者於大會閉幕後自行移除海報會後若未撤除者將由服務人員代勞
壁報可能有破損或遺失
4 「壁報論文競賽」不區分組別由評審委員進行評比取前三名頒予獎狀乙
紙獎金以資鼓勵另取佳作若干名頒予獎狀乙紙
5 「高中組壁報競賽」經評審評分後成績第一名可獲金牌獎及獎金第二名
可獲頒銀牌獎及獎金第三名可獲頒銅牌獎及獎金另擇優給予佳作獎
6 參與高中組壁報同學需報名繳費且海報展示期間均安排解說可獲中華民國
物理教育學會頒發之全國壁報論文競賽參賽證明
壁報―教師研究組
編號 作者 題目
P1 侯宗昆 普遍化推廣能力的培養與運用 _用物理協
助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
P2 馮志龍 馮兆筠 張家偉 非金屬導波管傳輸現象探究
P3 李梅華 黃提銘 氣體運動論簡史
P4 羅道正 自製氣體伯努利定律的演示教具
P5 曾賢德 用電腦音效卡看物體的共振曲線探究與應
用
P6 葛士瑋 邱瑞誠 曾穎榆
李杰沛 張景朝 李易軒
DIY喇叭與波動與聲音之 STEM課程教學
P7 洪娟華 羅俊弘 鄭穎懋
吳瑞卿
跨育教育的實現-互動式電路創意學習積木
P8 羅俊弘 葉思吟 魏柏豪
吳瑞卿 鄭穎懋
互動式互聯網電路積木的開發
P9 李育賢 簡佑達 傅祖怡
張俊彥
以手機做為電磁波新聞探究的工具
P10 陳思羽 原分是這樣-「原子組成分子」桌遊系列在
課室的運用
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
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口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
22
壁報―學生組
編號 作者 題目
Q1 林瑞趂 金自強 用訊號放大器電路實驗幫助學生學習傅利葉
轉換
Q2 楊如茵 佘宗軒 黃信健 多部和聲數位音樂
Q3 顏柏翔 蔣承岡 黃信健 數位音樂之傅利葉壓縮
Q4 張碩文 林柏宇 吳悅如
林孟蓉 許芳文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量
測壓電材料的形變特性
Q5 劉思函 蔣幼齡 藍芽遙控自動避障車
Q6 許永周 蔣幼齡 遙控密碼鎖
Q7 吳兆川 蔣幼齡 遙控車
Q8 賴柏學 蔣幼齡 投籃機
Q9 簡柏宇 蔣幼齡 溫控電湯匙
Q10 林弘 單郁翔 林宗欣
王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
Q11 王功宏 特斯拉線圈實作與量測
Q12 俞仕文 蘇莉真 法拉第效應演示實驗
高中組壁報
編號 作者 題目
R1 方詔陽 糠宛軒 李柏翰 大腸桿菌秀麗隱桿線蟲烘焙酵母菌的粒腺
體之蛋白質關係演化網路
R2 張顥騫 蘇萬生 李柏翰 LC3蛋白質家族關係演化網路
R3 王晨竹 洪麒鈞 洪偉清 Ring oiler
R4 洪麒鈞 王晨竹 洪偉清 Herons fountain
R5 許馥沄 張茵荏 蔡明致 翻滾吧小煤球 ―濱刺麥的滾動策略與定砂
機制
R6 施勝瑋 陳威諭 顏兆昀 氣球喇叭
R7 張晏誠 洪子麒 李秉諭 杯壁指紋現象
R8 許捷宜 圓網波攔-圓網結構之振盪模態影像分析
R9 張瑜恩 洪麒鈞 洪琳喬
林欣儀 林育陞 洪偉清
Bliowing Bubbles
R10 林冠辰 兩個氣球問題的探討與分析
R11 陳囿先 強磁馬達
R12 陳乙璿 磁鐵彈簧
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
23
口頭報告摘要
T1 林彥宏
智慧型手機 APP 融入高一特色課程之研究
林彥宏 1白家瑞 2賈至達 3 13國立臺灣師範大學
2臺北市立和平高級中學
paris01482gmailcom
摘要
為了因應108課綱的推行加上現代智慧科技的發展本研究設計兩種不同
主題的智慧型手機融入探究式課程第一種為利用手機測量球撞擊地面的恢復
係數第二種同樣利用手機觀察與測量聲音共振的現象並於兩次課程的前後
進行試題測驗探討兩次課程對學生的科學探究能力的影響程度試題測驗對
象除了本研究設計課程授課之學生亦包涵其他高中一年級班級之學生且根
據特色課程的教學模式進行以下分組有進行智慧科技教學模式的38位學生
稱為智慧科技組沒有進行智慧科技教學模式的72位學生稱為無智慧科技組
智慧科技組再分為有進行探究式教學的19位學生稱為探究組以及沒有進行
探究式教學的19位學生稱為無探究組
試題指標參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要的兩項探究能力
(思考智能與問題解決)所包含的八個子項進行分析瞭解不同教學模式對學生
探究能力的影響1比較執行或不執行智慧科技教學模式探討智慧科技教學
模式是否有助於提升探究能力2同樣進行智慧科技教學的環境下探討執行
或不執行探究式教學模式對探究能力的影響3將無智慧科技組的試題結果作
為一般高中生的探究能力標準探討本研究課程設計對學生探究能力的變化
從分析結果中得到智慧科技教學模式有助於提升「批判思辨」及「建立模
型」兩項探究能力同樣進行智慧科技教學的環境下進行探究式教學模式有
助於提升「計畫與執行」「分析與發現」「討論與傳達」三項探究能力且多
數學生對於利用智慧型手機進行實作表示新鮮有趣也體會到如何善用智慧型
產品作為學習科學的工具之一
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
24
T2 吳明德
手機壓力感測器進行探究與實作
吳明德
臺北市立麗山高中
mingtewugmailcom
摘要
手機壓力感測器由大氣壓力變化判斷高度差相對氣壓精確達plusmn012hPa
成功解決 GPS 導航因三維定位的高度誤差造成難以判斷汽車是在高架橋上
或是在地面上的問題本論文設計探究氣體壓力與體積變化的實驗透過手機
的壓力感測器讀取數值
高中波以耳定律實驗設備有氣壓表與大型可調整氣體體積的圓柱筒除了
體積笨重壓力讀數不夠精確也無法讓所有同學觀察的缺點改為將手機置
入密封盒內密封盒蓋鑽孔插入銅管接上軟管再連接注射筒而壓力讀數可
由無線網路將壓力數據鏡射並投影給全體同學觀測
氣體壓力與體積成反比關係數據製作成圖表時橫軸為體積（改變的變
因）縱軸為壓力倒數（觀測數值）呈現容易理解的正比圖形此外將實驗數據
無因次化修改橫軸為體積變化體積縱軸為（壓力變化壓力）倒數才能
將壓力與體積實驗的關係不限於此容器應用到不同大小壓力的密閉容器
壓力單元不僅限於物理範圍在化學地球科學甚至生物都是重要內容
所以適合作為跨科的共同內容此外藉由簡單的實驗設計與數據呈現圖表
建立由觀測歸納到推廣演繹的科學能力
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
25
T3 蔡政男
手機軟體 Phyphox 應用於物理教學的研究
蔡政男
正修科技大學 電子系
chenangcloudcsuedutw
摘要
手機是現今學生不能離身的必備物品若能將物理教學與手機結合將可
大幅提升學生學習物理的意願本實驗利用三個不同手機下載 Phyphox軟體
應用於聲學力學與光學得到下列結果
1 聲學共鳴管實驗分析聲速百分誤差可降至 1以下
2 自由落體實驗分析重力加速度因各手機計時精準度不同所以誤差差異甚
大較準確之手機量測重力加速度百分誤差可降至 26
3 利用光源經兩偏振片驗證摩拉斯定理
利用此實驗結果將有效且實用的適用於教學使學生受益
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
26
T4 何佩玲 一手掌握的科學教室
何佩玲
一傳十文教
paulineetranstw
摘要
從很久以前開始台灣已不再嚴重缺乏教育資源在教育的第一現場教
師們最大的憂患變成學生的好奇心不見了「培養好奇心和學習意願」成
了教育界最炙熱的話題但人類天生就有觀察自然環境產生疑問並化為學習
動力的本能孩子的好奇心是從什麼時候開始消失的
在傳統學校科學教育中學生學習效率被當成首要考量以系統化分科
的方式呈現科學知識被和學生的生活經驗剝離觀察與好奇的部分也一併從
學子學習歷程中消失
我以文組的背景在八年前接下大愛台的紀錄片導讀節目地球證詞
透過科普紀錄片和後續與專家學者的訪談中意外扭轉了過去學習科學的痛苦
回憶重新感受到科學帶來的樂趣驚喜之餘成立一傳十文教期望以媒體
人的專長為科學教育現場提供考試成績外的學習素材找到科學和生活間
的鏈結
「科普一傳十」節目讓台灣最優秀的科學家用對談節目的方式把最新
的科學研究成果轉譯成學生能夠吸收的語言並補足學校教育中分科學習制度
上的限制培養學生建立跨領域科學學習的視野在節目中我們用擺線實驗
呈現位能和動能的轉換用旋轉水槽呈現科氏力
用邁克生-莫雷實驗為學生解釋重力波用國標舞交
換舞伴的畫面說明電子超導態的特性
然而我們不只讓科學家以學生課本中的科學知
識為基石解釋尖端科學研究達到提升學習動力
的效果更利用行動裝置做為個人化學習工具提
供多元的學習互動體驗結合學習社群使作為數
位原住民的這一代學生能最有效率的吸收知識
並把學習情境從課堂推衍至生活中養成終生學習
的習慣因為我們認為無論學生未來是否投入研
究工作科學該和藝術文學一樣是一種該在生
活中被培養的品味
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
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T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
27
T5 周鑑恒
專業風車科學教育的一項進展
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
風力發電必為未來台灣重要的能源之一作者多年來推廣木製專業風車的
科普教育因木製專業風車性能優越頗能吸引注意又能教導其中的重要物
理原理既有趣也蘊含著能源工程和物理學教育的重要內容更是探究與實
作課程之可用主題但木製專業風車製程繁複且造成汙染和人員的不適
不易大量推廣作者最近開發新的製程雖稍放鬆了翼形剖面（airfoil）之要
求但效果依然不錯製程乾淨不再困擾參與人員希望能藉此大為推廣
T6 周鑑恒 用類似模具技術製作簡化的專業風車
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
因為現代風車之科學原理兼具有趣重要豐富等特點微型的現代風
車轉速令人驚奇作者多年來一直提倡專業風車之製作強調現代風車的科學
教育但是之前的製作方法常使參與者灰頭土臉場地髒亂噪音擾人
成為推廣的障礙在本文中作者創作了一種簡易方法利用類似模具的方法
可製作稍作簡化的現代風車此風車仍具有現代風車的特徵和性能仍能作為
現代風車原理演示與做中學教具這項變通的做法突破了現有風車科教之瓶
頸一方面利用整個製作和測試活動引入現代風車科技的精彩與生動另一
方面費用人力需求和場地都不再是問題
關鍵詞風車升力攻角翼形剖面
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
28
T7 王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
T8 王昌仁
利用螢光演示取代光電效應實驗說明光子的概念
林弘單郁翔王昌仁
東海大學 應用物理系
wangcrthuedutw
摘要
從歷史的發展而言光電效應的發現與解釋引入了光子的概念光子的概念
除了在近代物理中讓人們正視波粒二重性的存在外在光學上也讓人思考光的
照度該如何定義在物理教學之中光子能量與光照度觀念常是學生易於混淆的
觀念原本光電效應實驗室一個讓學生由實作來理解光子概念的好實驗但除了
需要儀器器外也需較長時間的觀察與量測並不易在課堂上做直接的演示本
論文提出一個簡易的演示實驗可由老師演示也可由學生親自動手作與觀察我
們利用不同波長的雷射(紫綠及紅)對兩種以上的螢光劑(綠黃和藍)照射時
所產生的發光行為來進行探究式的學習方式可引導學生理解光子能量與光照度
觀念的差異與關係藉此亦可幫助學生了解光電效應的結果與解釋主要現象
為當以不同波長的雷射光分別照射螢光劑時可觀察到亮度弱之藍光可明顯激發
綠黃兩種螢光劑而明顯亮度較強亮的綠光雷射卻只能激發黃色與紅色的螢
光劑紅光雷射則不能激發任何螢光劑此教案的優點是比起直接操作光電效
應實驗本演示可以更簡單的設備與方法讓學生對於光子能量以及光照度兩者
的概念更加直觀的觀察並適合發展成學生可直接操作的探究與學習課程
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
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T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
29
T9 傅祖怡
素養命題中的「情境」
傅祖怡
國立臺灣師範大學 物理學系
phtifuntnuedutw
摘要
十二年國民基本教育課程綱要以學生核心素養之養成為標的以「素養導
向」為教學實踐的方針而「評量」一方面在於檢核學生學習成效達成的程度
另一方面則在促進學生素養的發展與形成因此「素養命題」成為教學與評量
中的重要一環而素養命題首重情境化試題素材引用生活情境或學術探究情
境也正是 106年 11月大考中心發布的 108新課綱與素養導向命題精進方向的
要求
本文將針對何謂命題中的「情境」「情境」命題的取材方向以及如何在
教學中融入「情境」達成素養導向中情境化脈絡化的學習和與會者交換意見
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
30
T10 林瑞文
自然科半開放式題型出題技巧的精進
林瑞文
高雄市立左營國中
tyjh057gmailcom
摘要
大考中心宣導在民國 111 年也就是今年暑假升上國三的學生考大學時
學測將會加入新題型要求學生在答選擇題後以 80~100字說明選擇的原因中
心主任特別說明升學考試的重大變革一般在三年前公布即可但這樣考型的改
變衝擊甚大所以特別再提前一年公布
的確遍尋全國各國中掛網的自然段考題很多學校全是選擇題(果然會考
領導教學)有非選擇題型的學校中幾乎全是填充及計算題曾出現繪圖說
明等半開放式題型的學校少之又少作者近 3 年多次在教學分享時與教師們討
論段考加入半開放式題型的實務與困難多數老師原則上同意只考選擇題讓學
生的學習趨於保守但半開放式非選題會有出題評分上的困難本文即對此
提出實務可行的建議並配合大量的實例半開放式題型常用出題技巧舉例
1聚焦式問法問「請以蒸發的角度解釋此現象」會比「請解釋此現象的原因」
容易讓學生的思考聚焦自然較容易批改
2提供答題依據右圖是「日月同輝」(指太
陽和月亮同時懸掛在天空)的現象這張網
路流傳的照片是否真的可能發生請利用
下圖來解釋答題時可以在圖上做記號說
明
如果沒有提供此圖作答與批改的難度都
將大幅增加
3 說明判斷的理由請問小魚心臟的實際位置是在觀察者
的 邊 (填左或右) 請寫出你判斷的理由_____
如果沒有要求寫理由此題就如同是非題一般
由以上三例可知適當的問法與安排不僅可使半開放式非選較容易答題
與評分還可訓練學生論述能力本文中除分享改裝自會考的非選題外還介
紹英國 AQA_GCSE中學普測的優秀非選題提供給自然教師們參考
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
31
T11 張仁壽
跨領域教材設計以萬里隧道實施區間平均速率科技執法為例
張仁壽
國立基隆女中
manbeasttwgmailcom
摘要
車速過快是造成交通事故的主因之一因此交通部推動「速度管理」與「科
技執法」政策新北市警局自 7 月 1 日起在萬里隧道實施區間平均速率科技執
法由於萬里隧道全長約 11 公里兩端為彎道中間路段平直車輛常有超
速情形屬高肇事路段雖然於隧道兩端隧道口外設置固定式測速照相但
隧道內仍常有超速行為易於出口彎道肇事隧道外固定式超速照相無法有效
降低隧道內車速而隧道內又無合適執法空間故參考歐洲國家經驗實施區
間平均速率執法區間平均速率科技執法是以一輛車在特定區間內所花時間
計算適用國道隧道等封閉道路且易違規肇事路段例如 A 點至 B 點平均所
花時間 5分鐘若民眾花費時間低於 5分鐘就算違規警方統計15天告發 1665
張22天告發 2140張罰單民眾大喊荷包失血有人上社群投訴開太兇警方
表示已有效降低超速違規呼籲民眾依速限駕駛這是典型的科技傳播過程
的迷失民眾以為取締由瞬時速率改為平均速率是更為嚴苛經由本跨領域課
程設計讓學生了解區間平均速率與原測速照相的執法標準本質無異也進一步
了解物理與人類文明科技發展的重要關聯
關鍵詞瞬時速率平均速率跨領域課程設計
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
32
T12 盧政良
探究六階層教學模組設計開發與推廣
盧政良 1李麗偵 2何興中 3林百鴻 4廖俞雲 5莊福泰 6
1高雄中學物理科教師 2高雄中學化學科教師
3台南一中學務主任 4高雄市前鎮高中教務主任
5高雄市國教輔導團課程督學 6高雄市鼓山高中校長
addielumailkshskhedutw
摘要
在舊有的教學框架與升學導引下老師往往教的只是大量的學科知識和解
題技巧導致學生學會的僅止於學科知識與考試的內容即使是實驗課也多
是讓學生依照著步驟進行無法真正引發學生的好奇心和想要探索世界的渴
望
探究與實作是一門專案學習任務導向的課程我們利用 Carl Wenning的探
究學習架構Discovery Learning 讓學生從舊經驗出發觀察實驗主題
Interactive Demonstration 讓學生提出解釋嘗試說明他的觀察Inquiry
Lesson 學習確定各項變因及優先順序接著進入 Inquiry Labs 讓學生能夠設
計並完成自己的實驗在這樣的課程中我們希望培養學生問題解決的能力
從生活中的素材來引動學生的好奇心從觀察現象中發現問題然後建立論點
自己設計實驗流程來證明經由熱烈的討論與修正最後能自信的發表
過去半年多來我們團隊進行了二十多場探究與實作教學工作坊以及實際
教學現場的公開說觀議課已經陸續設計了多套探究教學模組雷射光圈迴
紋針雞蛋熟度蠟燭燃燒吹泡泡兩顆氣球並完整發展出課程評量與
試題期能提供教學現場的老師們更多元完整的教學資源
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
33
T13 邱韻如
從科學史的文本分析探討加速度與 F=ma 的表徵與教學問題
邱韻如
長庚大學
yjchiumailcguedutw
摘要
「加速度」是運動學的基本概念也是學習 F=ma的根基物理教師通常透
過等加速度運動公式圖形以及 F=ma 來讓學生熟練加速度概念從教學來看
加速度的概念學習對大多數學生來說困難重重困難之一在於許多學生混淆了
力速度和加速度等概念本文由科學史的文本分析探討牛頓第二定律的表
徵及加速度概念的歷史發展以期對此概念的教學困難有進一步的瞭解進而
探討其對教學的啟發及省思
T14 陳育霖
科學史導向的探究教學法
陳育霖
國立臺灣師範大學 物理學系
國立臺灣師範大學 師資培育學院
chendaneylntnuedutw
摘要
科學發展的歷程是不斷重新建構大自然模型的過程研究發現學生學習建
構科學知識的歷程及迷思概念正好與人類科學歷史長河上的演變過程能夠平行
對照 [123]因此依據科學研究當中的文獻數據設計成探究式教學或問
題導向教學的課程是一個課程設計的取徑
參考文獻
1M McCloskey Naive theories of motion In D Gentner amp A Stevens(eds)
Mental Models 299-324 Lawrence Erlbaum 1983
2SCareyConceptual change in childhood MIT Press 1985
3SCareyCognitive science and science education American
Psychologist 41 1123-1130 1986
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
34
T15 洪振方
高中生辨識科學探究的能力之分析
洪振方李坤
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
t1873nknuedutw
摘要
培養學生的科學探究能力是科學教育的核心目標（NRC 2007 2012）除
了運用探究式教學達成此目標之外美國生物學家課程專家 Schwab（1962）
提出「探究的探究」（inquiry of inquiry）主張運用科學研究的閱讀材料
提供學生對研究問題研究假說實驗設計蒐集資料資料分析與結論等方
面展開討論來教導學生科學探究的實質本研究基於 Schwab提出的「探究的
探究」之理念設計成評量工具目的在於探討高中生辨識科學探究的能力
本研究以調查研究法進行研究對象取自南部七所高中的高一學生共 493 人
評量工具改編自 Pearson Prentice Hall（2000）出版之ldquoIntegrated Science
Laboratory Manualrdquo中有關執行實驗的一個測驗其題目情境以條列的方式敘
述「一個科學家想要找到海水結冰的溫度為什麼比淡水溫度低的原因」之探究
過程共有九個敘述每一敘述依呈現的先後順序給予 1 至 9 的編號原測驗
工具共八題內容包括辨識「研究問題」「觀察」「研究假說」「實驗過程」
「操作變因」「應變變因」「數據」及「結論」等其中辨識「操作變因」和
「應變變因」是簡答題其他則是多選題學生從九個敘述挑選答案並以其編
號作答本評量工具修訂成九題增加辨識「控制變因」的簡答題答對得 1
分答錯得 0 分滿分為 9 分在效度方面經由二位科學教育專家和二位高
中科學教師審查並以一班高一學生試作修訂文句成學生可以理解的敘述
在信度方面對 115 位高一學生進行施測KR20 信度為79重測信度為67
（plt01）本研究依據 Robert 與 Miller（2005）的建議以答對率 65以下
作為學生在辨識科學探究上未達精熟的判準研究發現（1）高一學生在辨識
「研究問題」和「研究假說」表現最好答對率達 80以上（2）高一學生在辨
識「觀察」「實驗過程」「應變變因」「控制變因」「數據」及「結論」表現
不佳答對率在 65以下（3）高一學生在辨識「操作變因」表現普通答對率
為 6937（4）高一學生存在底下的迷思概念將「假說」當作「研究問題」
將「閱讀文獻資料」當作「觀察」將「結論」當作「假說」將「控制變因」
當作「操縱變因」將「結論」或「控制變因」或「操縱變因」當作「應變變因」
將「操縱變因」當作「控制變因」將「觀察」當作「實驗過程」將「閱讀文
獻資料」當作「數據」將「觀察」或「假說」當作「結論」基於 Ausubel（1963）
的有意義學習理論（theory of meaningful learning）只有配合學生能力與
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
35
經驗的教學學生才會產生有意義的學習本研究的結果可以做為高中科學
教師設計「探究與實作」教學的依據
關鍵詞科學探究評量探究的探究辦識科學探究
T16 陳美智
實作背後的思考
陳美智王郁昭洪振方
國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
mei810237003gmailcom
摘要
Osborne(2013)認為 21 世紀的教育我們應該重視學生高階思考能力但
學校的教育卻仍然停留在低階的學科知識記憶儘管新課綱把探究能力列為科
學核心素養的第一項且在普通高中規劃「固定必修學分數應含 13 跨科目之
主題式探究與實作課程內容」(課審大會第 21次22次會議決定)但成功的觀
察及測量學生並不會自然的呈現科學概念科學是觀察與想法交織而成的觀
念學習學生如何由 做rdquo 科學階層進化到 rdquo學習rdquo 科學的階層是一項
教育所必須努力的方向Gott 與 Roberts（2008）所發展的 rdquo證據概念rdquo
就可以當作引導學生數據的收集及行動的方針Gott的rdquo證據概念rdquo包含 80幾
個概念清單包含經由實驗設計做觀察到解釋結果並提出主張的過程如尋
找變項種類關聯因果關係公平測試測量儀器變數數值的選擇重複
測試異常資料分析圖表的使用證據信度證據效度跟整體的證據品質等
本研究的結果顯示rdquo證據概念rdquo能提供給中學教師作為教學及評量中學生科
學證據概念能力之用
關鍵詞證據概念科學探究科學素養
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
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P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
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路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
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P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
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P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
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P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
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壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
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Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
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程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
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Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
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Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
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Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
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Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
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Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
36
T17 蔡志申
科學日科普推廣鏈結科學教材開發
黃聖吉楊廷勛蔡志申
國立臺灣師範大學 物理系
jstsayphyntnuedutw
摘要
偏鄉科學老師常常是不足的尤其是在偏鄉老師員額受限因而具備科學
背景的老師常常是缺乏的在執行科學日活動的過程中我們結合有科學服務
熱忱的研究生與大學生開發科學素材這些素材除了運用在科學日也成為
教師們上課的內容以希羅噴泉為例我們做了兩層結構和三層結構的器材
教材內容包含大氣壓力流體性質以及連通管原理我們以營隊及工作坊的方
式推廣出去自國小到國中程度的學生皆可以獨立製作希羅噴泉以便去觀
察這一現象是一個成功的科學素材
T18 梁立國
一桿進洞愛因斯坦玩具的再簡化與其教學應用
梁立國
輔英科技大學 環境工程與科學系
sc013fyedutw
摘要
愛因斯坦的最後一個生日(1955年 3月 14日)鄰居 Eric Rogers送他一個
在自由落下重力消失瞬間彈力將銅球拉回碗裡的玩具以演示廣義相對論中的
普遍原理mdash等效原理在此我以高爾夫球取代銅球扯鈴的半碗增加玩具的
強度20公分實驗室使用的彈簧被高爾夫球重量拉長 15公分長桿則以伸縮桿
代替質量輕重心低讓操作穩定性佳玩具大小適中攜帶更是方便在教
學方面非慣性座標運動時假想力的形成包括電梯問題與繩張力計算水滴
下落時球形半徑的計算(表面張力問題)都是普通物理教學裡可以演示的好例
子此外扯鈴的半碗圖形則有宇宙在爆炸瞬間加速度掌控時空幾何的意象
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
37
T19 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每
一物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小
行星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500 多座核能電廠機組是無法估
計的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的
威脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外
太空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用
鐵弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
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又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
38
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉
由可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍
層冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2 Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032 (2011)
關鍵詞 地球暖化近地小行星普遍化推廣創意培養
T20 韓相宜
波爾相對應原理的軌跡詮釋
楊憲東 1 韓相宜 2 1國立成功大學 航空太空工程學系
2國立高雄大學 應用物理學系
syhantaiwangmailcom
摘要
波爾相對應原理提出在高量子數的情況下量子系統會趨近於古典系統
量子機率密度分佈的平均的確具有古典機率的分佈趨勢但波函數隨著量子數
越高存在著越多的節點造成該處機率為零的情況並未能由量子力學充分解釋
本研究透過對複數平面上的量子隨機軌跡進行統計提出在最佳導引律下隨機
微分方程式所提供的複數隨機軌跡與實數軸的交點集合A以及於實數軸的投
影點集合B分別與量子機率和古典機率分佈相吻合以簡諧振子為例在低
量子數時集合A與量子機率密度分佈吻合且集合B並無機率為零之處
在高量子數時集合A與集合B分別滿足量子與古典機率分佈此外本研
究提出量子機率密度函數所滿足的連續方程式可由 Fokker-Planck 方程式推
導出來且與粒子的虛部能量守恆方程式相等義
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
39
T21 周鑑恒
熱力學教科書初探
周鑑恒
萬能科技大學 航空暨工程學院
chou0717gmailcom
摘要
許多學生不能掌握熱力學的內容追根究柢其實部分原因是教科書中有
關熱力學的敘述方式有些瑕疵或者說熱力學在一般教科書中的概念圖有不當
之處本報告說明概念圖之重要一般教科書在熱力學概念圖中的缺失改進
的建議以及熱力學的梗概希望有助於國內熱力學之教與學
T22 曾耀霆
新南向大學物理教育之國際化課程設計 - 以天文學導論為例
曾耀霆
國立屏東大學 應用物理系
chargedwyahoocomtw
摘要
教育國際化的議題在全球化浪潮的推動下一直是高等教育發展中經常被
討論的課題也受到各校的高度重視教育國際化的策略之一是推動全英語授
課但對許多學校而言推動全英語授課卻是甚難突破的一個環節一則是缺
乏有意願及能力的授課教師二則是無法激發學生的熱情願意用不同的方式
接受專業知識各校為了積極爭取學生入學在面對英文學測成績沒有增長
入學標準也不採計英文聽力的情況下導致大學生的英語文程度無法提升因
此如何在因應國際化的趨勢及潮流下提升學生對專業課程的學習動機實有
待大學教育的努力
本校在民國一百零三年合校為屏東大學之後積極拓展教育國際化並在
原有全英語授課的基礎上推動應用物理系的碩士班的全英語授課提供外國
學生前來修習碩士學位為了完成此一目標循序漸進地在大學部開始營造並
鼓勵學生接觸全英語教學的環境大學物理課程因具一定的專業性專業基礎
必需在各年級的課程中逐漸建構因此全英語授課只能在一些選修課程中來
實施在教育部與學校的經費支援之下本系以天文學導論作為物理教育國際
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
40
化的起點為了可以順利達成目標本課程的設計主要有四個面向
1 以專題為基礎的課程要求以學科知識中高複雜且真實性的專題計畫引導
學習者主動訂定學習主題設計研讀題目規劃方案收集資料執行問題
解決建立決策行動完成探究歷程並呈現作品的學習方式
2 以英語演講為前提的專題報告在提升學生國際參與的第一個關卡就是英語
能力的提升如何加強學生英語的聽說能力成為國際參與的最重要課題之
一依課程內容請學生輪流選定不同主題進行簡報針對所選定的主題進行
內容之整理及演講稿之撰寫
3 以英語歌曲為輔助的課程學習聽音樂是學生抒發情緒的方式也是接受度
最高的休閒活動因此善用音樂的優點可以拉近學生對英語文的距離增
加其學習動機
4 國外姐妹校交流課程與文化活動配合國際移動力的養成與學生的國際參與
選定泰國姐妹校 RMUTT 的物理系所進行為期一週的交流活動以全英語的形
式來舉辦專業課程英語演講英語歌曲歌唱比賽異國文化介紹與了解藉
由實際的交流活動達到國際參與的目的
在經過一個學期的實施該課程獲得質化與量化上的具體成果質化的部
分以分析學生對於學習課程後的評語與後續選擇留校續讀碩士班的意願得以驗
證量化的部分以分析多益成績的前後測來作為參考並以教學評量之結果來
支持本課程的績效實施成效令人滿意也使這樣的課程設計方式有值得推廣
的價值本校理學院也持續在未來的幾年以此方式來推動教育國際化的模式
提昇學生國際參與的動力並增進本身的外語能力以因應未來就業的需求
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
41
T23 許華書
應用物理教育中的產業實習
李文仁曾耀霆林春榮許華書
國立屏東大學 應用物理系
hshsumailnptuedutw
摘要
物理基礎人才教育的最終目的或許不是把人人都變為傑出的物理學家
而培養具有物理基礎素養及思辨能力而可以解決問題的社會人才也是選項之
一其中以國立屏東大學應用物理系為例本系有一定比例的學生都是抱著
畢業後即就業的期望或畢業前夕對未來方向仍不清楚然而於大四融入產業
實習則有機會讓學生提前了解如何應用其所學及釐清自己未來就業或升學的
方向也是大學產學合作的一種重要方式
本系的產業實習推動自四年前合校後開始推動從本校技職體系學院中汲
取相關經驗從產學合作廠商的找尋及聯繫學生實習津貼及工作內容的溝通
學校教務及實習的法規等多方面的師長努力及校方行政的配合下已逐步完成
相關流程及配套措施的建立目前已實施三年從暑期實習學期中仍須返校
的實習到完整一學期的校外實習逐步提供學生大學學習最後一哩路的另一個
選擇然因學校文化及企業文化仍有極大的差異透過學生實習訪視晤談輔
導業師回饋以及持續追蹤實習過後學生的就業或升學表現來逐步修正實習的
內容與方式也是我們期望能持續精進的部分將透過此發表將本系實施過程及
反思與各物理教育先進進行交流
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
42
壁報論文摘要(教師研究組)
P1 侯宗昆
普遍化推廣能力的培養與運用― 用物理協助解決 地球危機 與 改善民生經濟 問題
侯宗昆
清華大學 物理系
d947311oznthuedutw
摘要
普遍化推廣能力於教學與運用上很重要其培養可來自於按部就班將每一
物理原理的來龍去脈弄清楚普遍化推廣運用上[1]協助解決來襲的近地小行
星威脅地球暖化問題改善民生經濟
左圖太陽系內直徑百公尺級小行星超過 1千兆顆(from新竹清大物理系2006)
右圖美國阿拉斯加 Noatak國家保護區永凍層快速融榻[2]
2006 年新竹清大物理系天文所研究天蟹座 X-1 中子星所發出的 X 光有
間歇性被(小行星)遮掩的現象進一步研究發現太陽系內直徑百公尺級的小行
星數量超過 1千兆顆(地球繞日公轉軌道附近此小行星數量亦有 2千萬顆)
任何一顆此小行星撞入地球海洋(其近地飛行速度約每秒 15 公里)所引發的大
海嘯對全球海岸線上半世紀以來已建的 500多座核能電廠機組是無法估計
的災難現代文明越發展地球卻越脆弱而小行星撞地球卻是明確會發生的威
脅
其解決方法運用離子推進器(ion thruster)技術NASA的離子推進器飛行
器飛行速度可達每秒 40公里於足夠遠處追上來襲的小行星將其推向月球或
太陽方向高速飛行的離子推進器亦可運用於實現搭載可伸縮遮光板從外太
空遮光保護地球敏感地區如南北極永凍層減少照射太陽光的時間
其他運用例子例如臺灣四面環海亦提供太陽能運用的空間於海面用鐵
弗龍空桶組合為浮力來源建造工作平台平台尺寸大於 10 倍的海浪波長
以減少工作平台浮動平台上建置聚光式不銹鋼史特林引擎發電機或太陽能板
發電設施備儲電能設備晚上供電
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
43
又如可見光可以穿透大氣中最大宗的溫室氣體水氣而不被吸收藉由
可見光反射(用銀白色帆布等)可以調整地表接受太陽光的比例保護永凍層
冰山減少建築物受熱減輕空調負擔減少農作物過度受日照而乾枯
參考文獻
1General Physics Experiment teaching website
httpwwwpowercamccslide3740
2Edward AG Schuur High risk of permafrost thaw Nature 48032
(2011)
關鍵詞 地球暖化 近地小行星普遍化推廣創意培養
P2 馮志龍
非金屬導波管之微波傳輸現象探究
馮志龍 1 馮兆筠 2 張家偉 1
1國立雲林科技大學 材料科技研究所
2正心高級中學
fengclyuntechedutw
導波管係用於傳導高頻電磁波而一般導波管皆由金屬製作電磁波於其
中進行全反射方式傳播可傳輸高鋒值功率且損耗相當低但金屬導波管比較
昂貴且笨拙不適於較長距離傳輸的應用因此本研究採用廉價且輕巧的非
金屬塑膠管進行電磁波傳輸探究其中我們利用 PASCO微波發射器產生波長約
3cm的微波因其波長短對非金屬材質穿透性不強實驗結果發現經由塑
膠管傳輸微波亦能得到不錯的峰值功率其損耗也不大另外本研究也考
慮不同管徑材質裂縫彎曲及不同填充物對微波傳輸強度的影響並加入
載波信號設法與光纖通信的物理特性進行比較盼未來能模擬光纖通信之物
理現象
關鍵詞導波管微波電磁波傳輸
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
44
P3 李梅華
氣體運動論簡史
李梅華黃提銘
大同大學 通識教育中心
mhleettuedutw
摘要
氣體運動論(kinetic theory of gases)假設氣體由微小的粒子原子或分
子所組成藉由粒子運動的力學特性以及統計的計算推導氣體的物理性質先
驅者是白努利(Daniel Bernoulli )他在 1738年提出台球(billiard ball)模
型並賦予氣體壓力動力學的解釋歷經約百年的冬眠十九世紀上半葉赫帕斯
(John Herapath)與沃特斯頓(John James Waterston)為運動論奠定基礎然而
他們的理論卻被忽視直到 1857 年克勞修斯(Rudolf Clausius)的成果使其復
興再由馬克士威爾(James Clerk Maxwell)與波茲曼(Ludwig Boltzmann)的貢
獻而集大成並開創通往統計力學的道路
P4 羅道正
自製氣體伯努利定律的演示教具
羅道正
逢甲大學光電 科學與工程學系
djlwofcuedutw
摘要
本文介紹一組自製的氣體伯努利定律演示教具以便於攜帶且可以用可充
電式電池操作不受電源插座限制為設計的要求製作時使用的風扇和馬達是淘
汰之桌上型 PC電腦的回收零件導流風管是用回收的冷飲塑膠杯製作機電整
合之製作過程中以不同大小的風扇導流風管和馬達分別搭配測試出符合物理
原理的最佳組合方式工作時可以將乒乓球直徑大小的保利龍球穩定飄浮於氣
流流場中便於教學演示理想流體的伯努利定律
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
45
P5 曾賢德
用電腦音效卡看物體的共振曲線 探究與應用
曾賢德
國立東華大學 物理系
sdtzenggmsndhuedutw
摘要
當我們敲擊物體時不同物體會發出各自獨特的聲音而這些聲音會跟物體
的材質結構環境以及敲擊的方式等等因素有關例如高腳杯的震動通常在
數百赫茲到一千多赫茲之間有一個最低共振頻率用手指頭沾水磨擦杯緣時僅
會產生最低共振頻率但是用堅硬的物體敲擊高腳杯則會有許多高階的震動出
現另外將水加入杯中時共振頻率會隨水位改變(1)若我們敲擊的是一把
鐵尺則鐵尺上也會有許多共振模態及共振頻率出現在某個共振頻率下鐵尺
上會產生對應的駐波各處的振幅會隨位置週期性變化當我們在物體上施加不
同頻率的震動時可以測得物體的震動幅度與頻率的關係亦即共振曲線由於
物體的共振曲線可以提供豐富的物理訊息例如波速物體的幾何特徵與週遭環
境變化等因此相關的實驗非常適合物理的學習探究與應用
本論文將示範利用一般電腦及音效卡搭配兩個壓電片與線材即可完成的
實驗系統來量測高腳杯的共振曲線鐵尺的共振模態以及蛋的共振曲線隨其
煮熟過程的變化(2)除了介紹其背後的物理之外也期望能將此一共振曲線量
測工具推廣給大家使用使其應用於更多物體性質的量測與探究學習
註
1此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 13 Resonating
glass
2此問題可參考國際物理辯論賽(IYPT) 2017 Problem No 15 Boiled egg
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
46
P6 葛士瑋
DIY 藍芽喇叭與「波動與聲音」之 STEM 課程教學
葛士瑋 14邱瑞誠 1曾穎榆 2李杰沛 3張景朝 3李易軒 3 1臺北市立內湖高級工業職業學校
2臺北市立濱江國民中學 3臺北市立西湖國民中學
4國立臺灣師範大學 科學教育研究所
qqmaxmaxgmailcom
摘要
國中課程中「波動與聲音」單元在教學上多以教師講述觀念搭配計算題
型進行教學活動由於教學上偏重於理埨計算與解題往往無法建立學生正確的
物理波動性質與基礎觀念導致實際物理現象觀測與物理理論連結有著極大的
落差所以學生並無法真正的理解物理知識在生活中的運用其實聲音是日常生
活中相當容易透過聽覺觀測之物理現象但是如何透過眼睛觀察是主要的難處
而肯特管正是可以顯示出頻率與波長關係的裝置因此運用喇叭與肯特管來引
導學生以探究活動開始學習感受波動的物理性質如波長頻率波速進
而可以討論各種不同感受的聲音所蘊含的物理性質差異本研究以跨領域 STEM
課程進行教學透過科學科技工程與數學的跨領域學習讓學生在實作科技
課程自行以工程技術組裝藍芽喇叭並結合壓克力管與保麗龍微粒組合出可以
進行駐波觀察之簡易教學教具將看不見的聲波轉為可以透過肉眼觀察駐波節
點比較出聲波頻率與波長之變化關係再藉由數學方法歸納其變化關係教學
過程中學生透過探究式學習將波動之物理觀念結合實際聽覺感受與實驗觀察
藉此 STEM課程建立正確且完整的波動基礎觀念以利未來學習進階之物理知識
DIY藍芽喇叭製作過程
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
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路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
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P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
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P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
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P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
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程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
47
P7 吳瑞卿
跨域教育的實現-互動式電路創意學習積木
洪娟華 1羅俊弘 1鄭穎懋 2吳瑞卿 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 設計科學研究所 3大同大學 通識中心數理組
rcwuttuedutw
摘要
為了培育未來產業所需的跨領域整合性人才近來世界各國都積極的投入
STEAM教育（Science Technology Engineering Art and Mathematics）
希望培養動手做創新並具有溫度及關懷的下一代STEAM教育是科學技術工程
與數學結合的跨域教育強調自主學習使學習者能不僅擁有知識更具備邏輯
思維創意思考解決問題的能力
教育部在即將上路的國民教育 108 課綱中新增了科技領域強調跨領域的
教學因此極需跨域教育的教材及內容本研究開發互動式電路創意學習積木
將 STEAM教育的內容融入其中期能帶領 7~10歲的孩童玩中學做中學 互動
式電路創意學習積木設計包含三種不同的積木不含功能的一般積木不同輸入
出的電子零件積木以及具有聯網功能的積木此創意學習積木主要的設計概念
是能降低學習科技或電路的門檻讓學童在享受線路接通的喜悅及聯網樂趣的
同時提升自我學習的興趣與熱情瞭解電子零件電路接通原理以及程式設計
的概念另一方面讓孩童在摸索的過程中創造出自己的組合打造設計自己的電
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
48
路積木組成自己的樂園
本研究舉辦三場工作坊透過所開發的互動創意電路學習積木將電子電路
及物聯網的概念實現 STEAM教育第一場工作坊中學童們發揮創意推疊出屬
於自己的積木世界在積木的堆疊中學習靜力平衡第二場工作坊以聖誕節為
主軸學童透過電路積木製作一個傳遞聖誕氣氛的聖誕樹並了解基本電路的
原理第三場著重團隊的合作學童以故事的方式融入情境打造他們想像的
聖誕城加入聯網功能的積木享受物聯網互動的樂趣並瞭解程式設計的基
本架構
圖 作品結合電路積木(左) 利用電路積木製作成品(右)
團隊合作進行作品設計(中)
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
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壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
49
P8 吳瑞卿
互動式物聯網電路積木的開發
羅俊弘 1葉思吟 1魏伯豪 1吳瑞卿 2鄭穎懋 3 1大同大學 資訊工程研究所 2大同大學 通識中心數理組 3大同大學 設計科學研究所
kevinttuedutw
摘要
由於未來跨域整合人才的需求各國正極力的推動科學技術工程與數學以
及藝術的跨域教育結合的 STEAM 教育（Science Technology Engineering
Art and Mathematics）強調自我探索問題自主學習動手解決問題及創新
思考的能力本研究以降低科技學習的門檻為前題以積木磁吸電路開關感測
器與物聯網的概念開發出互動電路積木模塊套件使科技以簡單方式呈現並
提供自行設計的空間
本互動電路模塊套件主要的目的是讓非工程領域的使用者或孩童能無負擔
的使用這些科技模塊同時還能提供自行設計的空間因此在模組開發之前我
們依不同之目的舉辦三場不同主題的導引工作坊 超能力水晶球與變色龍
以不同專業背景的大學生及小學生為對象測試並選擇適當的電子素材透過工
作坊的成果同時發現易於上手的材料確實能讓非專業領域者短時間內學會並
能發展自己的想法化為實際的產出
本電路模組套件設計概念主要為「學習與教學」「多樣化設計方式」「娛樂
性互動」透過前導工作坊的測試結果發現受測者發想的點子常具有「物聯網」
概念且對於五感及環境的感應最為直接因此我們設計的電路模組套件包含互
聯輸入和輸出三部分以不同電路零件或感應器作為輸入輸出如可變電阻
光敏電阻震動馬達水銀開關蜂鳴器LED燈等使用者可透過更換與組裝
各式電路開關和輸出組合出許多種不同互動類型的物聯網模塊經過這套件
可使學習者學習電子素材的使用原理設計出多樣性的互動裝置享受物聯網的
互動樂趣讓科技不再是創意表達的限制而是夢想的實現
核心模塊與輸入輸出模塊 物聯網套件
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
50
P9 李育賢
以手機做為電磁波新聞探究的工具
李育賢 12簡佑達 3傅祖始 1張俊彥 4 1國立臺灣師範大學 物理系
2國立金門高級中學 3國立臺灣海洋大學教育研究所師資培育中心臺灣海洋教育中心
4國立臺灣師範大學科學教育研究所科學教育中心
joeleeyhgmailcom
摘要
在人手一機的通訊時代無線通訊成為生活中的一部份作者嘗試突破傳
統電磁波的教學以學生的手機做為演示的教材設計出教學演示實驗讓學生
反思電磁波的相關議題希望能有效促進同學們對電磁波的認知並深入開發
為探究式課程
本研究並針對某高中進行問卷調查初步發現在電磁波相關知識與態度方
面不同年段(高一高二高三)的學生有顯著的差異於是作者針對一年級
的同學以手機為演示工具配合本模組在課堂實施教學演示演示項目主要
有(1)將手機放進密閉金屬容器並請同學撥打(2)將手機放入金屬籠請同學
撥打(3)把有收訊的收音機放入金屬籠經過以上演示同學們可以發現金
屬籠中的手機可以接通而金屬籠中的收音機卻沒有聲響再切入新聞議題讓
課程更貼近生活在本課程進行後一年級學生比較能夠有正確面對電磁波的
知識與態度的能力
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
51
P10 陳思羽
原分是這樣mdash「原子組成分子」桌遊系列在課室的運用
陳思羽 12
1國立科學教育館 2台南市立大橋國民中學
sychendlgmailcom
元素符號是科學界的國際語言熟悉元素符號的使用是學習科學的基本功
但如何讓先前從未接觸過元素符號的學生反覆得使用元素符號整合 4 款桌
遊改版成全班同玩的教學活動包含「元素醜娃娃」「巨型分子」「原子尋寶
圖」「放大版原子棋」和「原子積木糖」於整體上學生的參與度極高背誦元
素符號的效果也顯著但對於學習者探究能力的提升僅有少數學生達成所以
如何在現有的教案中強化可探究的情境是未來努力的目標
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
52
壁報論文摘要(學生組)
Q1林瑞趂
用訊號放大電路實驗幫助學生學習傅利葉轉換
林瑞趂金自強
國立屏東大學
bek106007nptuedutw
摘要
我們設計了一種幫助學生學習傅利葉轉換的操作課程我們的工具是一組
訊號放大電路由於訊號放大電路對不同頻率的訊號放大率不同方形波經過
電路放大會變形我們將方形波函數做傅利葉展開個別頻率展開項乘上電路
對該頻率的放大率再將不同頻率的波形組合回來應會得到電路放大之後的
波形藉此比較實驗與理論的結果讓學生對傅利葉展開有更深刻的了解
Q2 佘宗軒
多部和聲數位音樂
楊如茵 1佘宗軒 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
teilzing1152gmailcom
摘要
本專題研究的主題是多部和聲數位音樂主要利用電腦程式語言
CompaqVisual Fortran寫入程式碼並以 FM合成音方程式合成三部二組三部
四組三部的數位音樂藉以模擬管弦樂團多部混聲的效果利用本專題方法合
成多組多部的數位音樂最後得到的結果顯示三部及二組三部都有不錯的和聲
效果但四組三部則仍需做進一步微調
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
53
Q3蔣承岡
數位音樂之傅立葉壓縮
顏柏翔 1蔣承岡 2黃信健 3
中國文化大學 光電物理系
andy17558gmailcom
摘要
本專題研究的主題是音樂壓縮而採用的壓縮模式是快速傅立葉轉換
利用本專題方法壓縮音樂最後得到的結果顯示即使僅保留原曲的十分之一的
數據在人耳聽覺方面音樂仍不會出現失真反應因此本專題的壓縮方法
具有很高的效益
Q4張碩文
利用 Arduino 系統實現以邁克森干涉儀量測壓電材料的形變特性
張碩文林柏宇呂悅如林孟蓉許芳文
國立嘉義大學 電子物理學系
fwsheumailncyuedutw
摘要
如果我們將邁克森干涉儀其中一個反射鏡接在壓電材料上當壓電材料受
外加電壓時其長度形變會導致邁克森干涉儀兩道分光產生光程差（相位差）
變化並影響干涉環紋的亮度變化若能量測並推算干涉環紋產生一個亮暗週
期變化時（光程差變化等於一個光波長或壓電材料長度形變量等於半個光波長
時）壓電材料外加電壓之變化量即可計算出此壓電材料的形變特性
本實驗中我們將利用 Arduino 開發板搭配 Arduino 之電壓升壓模組及攝
影模組並輔以程式碼以達到自動控制電壓大小升降擷取邁克森干涉環紋現
象之即時影像再搭配螢幕錄像及 Tracker 程式進行畫面影像分析以計算出
此壓電材料的形變特性最後再將本實驗的數據分析結果與之前的傳統實驗方
式所得出的結果做比較確認本套 Arduino 系統之可實行性並希望能達到利
用 Arduino 開發板搭配相關套件模組以取代電源供應器數位示波器及訊號產
生器等大型儀器設備的目的
本實驗系統與傳統使用大型儀器設備的量測方法比較有以下幾個優點
1 方便性及整合性以 Arduino 電壓升壓模組取代訊號產生器再用 Tracker
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
54
程式分析以攝影模組所拍攝的干涉環紋亮度對壓電材料外加電壓的變化關
係可取代數位示波器整體器材設備比較簡易並大幅降低接線的複雜度
2 準確性及豐富性以攝影鏡頭取代感光二極體及電源供應器可減少二極體
過熱所產生的誤差也能即時拍攝干涉環紋影像並可立即修改程式碼調
整其參數進行下一組實驗達到數據擷取的豐富性
3 多元化的實驗工具體驗本系統能夠讓學生體驗 Arduino程式控制數位化
量測以及數據分析軟體多元化的實驗工具有助於學生物理實驗操作經驗的
提升而認識更多樣的實驗工具也將激發學生在未來創作自己的作品時有更
多元的發展可能性
關鍵詞Arduino 開發板Arduino 電壓升壓模組Arduino 攝影模組邁克森
干涉儀壓電材料Tracker程式
Q5劉思函
藍芽遙控自動避障車
劉思函蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
cindy870509gmailcom
摘要
我利用 8051 單晶片做控制核心自製了一台遙控車遙控車內附自動煞車和
避障的功能遙控的方式是利用藍芽傳送訊號給單晶片單晶片則控制車子正
確的做出指令動作自動煞車和避障的功能則是外加感應器來偵測前方障礙物
或懸崖危險等感應器傳達即時狀況讓 8051根據路況來執行避障功能
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
55
Q6許永周
遙控密碼鎖
許永周蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
aantonytw79gmailcom
摘要
學習使用 8051單晶片 UART(雙全工串列埠)的功能完成遙控的密碼鎖遙控
的方式是由無線傳輸模組(RF模組)在兩個 8051間無線傳送與接收訊號以提升
電子鎖的安全性圖一為密碼鎖結構方塊圖分為遙控端(左)和鎖體端(右)兩
部分兩端各接一個四位七段顯示器做為顯示介面遙控端接矩陣鍵盤供輸入
密碼用此外因為 8051在重置或關機後資料記憶體會被清除所以鎖體端外
接記憶 IC電子可抹除式唯讀記憶體(24LC02)來記憶密碼
圖一結構方塊圖
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
56
Q7吳兆川
遙控車
吳兆川蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a1b2c3d4e587999gmailcom
摘要
我利用微處理器 8051製作了一部遙控車遙控的方式是由無線傳輸模組(RF
模組)在遙控器和車體上的兩個 8051 間無線傳送與接收訊號車體的行動是根
據 8051 接收的訊息控制驅動 IC-L293D 驅動步進馬達來行進和轉彎圖一和圖
二為遙控車的流程圖和成品照
圖一流程圖
圖二成品
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
57
Q8賴柏學
投籃機
賴柏學蔣幼齡
中國文化大學 光電物理系
a19970823yahoocomtw
摘要
我使用 8051微處理器當自動控制的核心改造了一台玩具投球機原來的投
籃機計分需要手動撥切小圓盤齒輪不僅會中斷投籃興致且只適合計算進球數
也看不清楚改造的重點主要有三方面首先我利用紅外線避障模組感應球是
否投進球框並依撰寫的規則計算得分此外我利用 8051內建的計數器來倒
數計時增加競賽的樂趣三組七段顯示器會即時顯示倒數時間和兩位競賽者
的分數最後設置按鈕可選擇內建數種不同遊戲模式並增加電子音效使
投籃機介面更豐富
圖一機構方塊圖
圖二成品圖
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
58
Q9簡柏宇
溫控電湯匙
簡柏宇蔣幼齡
中國文化大學 光電物理學系
karta2727811gmailcom
摘要
我想要學習控制水溫所以利用 8051單晶片的自動控制功能去控制加熱器
圖一為溫控電湯匙的結構方塊圖利用矩陣鍵盤輸入水溫的控制範圍NTC熱敏
電阻用來偵測水溫七段顯示器平時顯示溫度但開機或重置時用來顯示溫度
的設定資料此外8051 的輸出入電流很小無法啟動電湯匙所以利用繼電
器來做為電湯匙的開關
圖一方塊圖
圖二成品
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
59
Q10王昌仁
改良的銀鏡反應實驗探究奈米物質的製作
林弘(HLin)單郁翔(YSShan) and 王昌仁(CRWang)
東海大學 應用物理學系
s04211024thuedutwwangcrthuedutw
摘要
奈米材料的製作其基本理論牽涉到成核與生長的過程本報告嘗試利用目
前高中與大學均有能力實施的銀鏡反應來嘗試引入奈米製作的過程並讓學者能
了解其與傳統製程的差異藉由原料條件的控制(還原劑的選擇試藥的濃度與分
散劑等等)與環境的控制其實便可將原本銀鏡反應形成銀薄膜的結果轉化為成長
銀的奈米微粒而形成薄膜與微粒的主要關鍵在於要不要讓銀持續的成長讓
銀能持續快速地反應會形成薄膜反之想辦法中斷銀的成長過程便能成長奈米微
粒在此實驗中至少有反應溫度反應物濃度還原劑的選擇與介面活性劑的
變因可以調整可讓學生探討與實驗不同的條件對銀生成狀態的影響因此可
以整合物理與化學的老師來共同進行若搭配銀離子與奈米銀微粒具有的殺菌
能力則可進一步搭配生物課的教學來觀察奈米銀對微生物的影響奈米銀因
為其顏色常為黃色或綠色明顯與塊材的銀白色不同再搭配乳光的現象可容易
讓學生了解是否生成奈米銀的樣品通常實驗完學生會有明顯地成就感進階
的實驗我們會引入利用光譜儀來即時觀察奈米銀反應時的吸收光譜變化藉此
觀察其生成的狀態甚至能推估生成奈米銀的尺寸我們將報告實際可用的實驗
相關參數與藥品的建議並適當地設計成可攜帶至課堂能直接演示的奈米銀生成
實驗使這個實驗既可簡化為演示實驗也可擴充為一可探究的實驗
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
60
Q11王功宏
特斯拉線圈實作與量測
王功宏
東吳大學 物理系
wangkunghunggmailcom
摘要
特斯拉線圈是利用共振原理運作的變壓器其主要是使用變壓器把一般家
用電升壓再經由主次線圈電路共振使放電端產生高壓及高頻率振盪本
實驗將說明如何製作特斯拉線圈並探討特斯拉線圈的運作原理實驗中利用
改變次線圈電容器的結構與材質以及調整主線圈匝數與火花間隙以觀察電
容的放電效果
Q12 俞仕文
法拉第效應演示實驗
俞仕文 1蘇莉真 2
中國文化大學 光電物理學系
jack861005gmailcom
摘要
法拉第效應是一種磁光效應旋光物在有磁場的狀態下具有旋光性偏振
光的偏振面會發生旋轉這個旋轉隨著平行於光線方向的磁場呈現性正比關係
本次我們藉由理論和實驗有系統地了解法拉第效應包含磁光現象旋光現象
及偏振定理了解法拉第效應經典理論後初步掌握進行磁光測量的基本方法
對法拉第效應的現象和成因進行分析
在實驗上利用 Helmholtz線圈來產生磁場並通過具有旋光性的晶體以觀
測法拉第磁致旋光效應量測 Verdet constant的色散特性進一步區分磁致
旋光與自然旋光的不同
![[2]futurewad樹莓派研習會 141127](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/55a803551a28ab976c8b4675/2futurewad-141127.jpg)
![[5]投影片 futurewad樹莓派研習會 141218](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/55a802af1a28ab8c4d8b473a/5-futurewad-141218.jpg)
![[3]投影片 futurewad樹莓派研習會 141204](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/55a803521a28ab976c8b4673/3-futurewad-141204.jpg)
![[1]投影片 futurewad樹莓派研習會 141120](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/55a6cc471a28ab1d5e8b461d/1-futurewad-141120.jpg)