物理實作課程研發平台介紹

文/駱芳鈺

自然科學是實證的學科,其學理和闡述的現象通常需要實驗的證實,因此科學實作在自然領域的教學與學習是很重要的過程。近十年隨著電子媒介的覆蓋率提高,APP應用程式和創客工具快速發展,使得新世代產業不斷翻新(工業4.0、人工智慧AI科技等),教學的型態也因此起了很大的變化,尤其是在實作課程方面,我們更容易取得所需的器材,並利用創客工具發揮創意,讓實作課程更活潑並充滿創意。

順應時代的潮流與新世紀人才培育的需求,2019年起實施的十二年國教的108課綱在中學階段增加了探究與實作的課程,藉此培養學生動手作的技能與探究思考的能力。在實作學習(hands-on learning)及心智學習(minds-on learning)並重的情形下,越來越多的教學研究資源陸續投入,例如教育部的「教育雲-教育大市集」[1]、科技部的「科學教育實作學門計畫」[2],彰師大吳仲卿教授團隊所建置的「全民科學平台」[3]等,都有許多實作課程資料。

高教端除了順應科技的進展和產業的需求不斷精進實作教學之外,近年來也和國教端的教師攜手合作,研發實作課程來回應社會對國民義務教育無縫銜接高等教育的殷殷期待。為了讓全國各物理系(所)在籌設創新物理實作課程所累積諸多教材與教具開發的經驗、心得和成果有一個公開成果發表及經驗分享的公共平台,因此台灣物理學會在2019年由時任理事長賈至達教授(台師大物理系)發起,邀請張玉明教授(台大凝態中心)、石明豐教授(臺大物理系)、戴明鳳教授(清大物理系)、洪連輝教授(彰師大物理系)等16位委員進行籌備「物理實作課程研發平台」(以下簡稱物理實作平台),並在2020年由現任理事長羅夢凡教授(中央物理系)宣布正式上線營運,並由筆者擔任執行長,提供全國的教師和學生一個物理實作課程的發表、推廣、交流和創意激盪的場域。

 物理實作平台網站


物理實作平台的網址是http://www.tps-ppp.org/,首頁的畫面參見圖一,主頁面著重在新穎教案的介紹(實作課程)和最新課程教案或是平台活動的發布資訊(最新消息)。

物理實作平台的主體是實作課程資料的蒐集、發布、和討論與交流,目前已經收蒐集了將近200份的教案或是教具設計(組裝)的資料,資料來源包含全國教具創意設計競賽的參賽作品和許多中小學、高教老師的投稿教案。因為我們希望物理實作平台能夠蒐集到內容豐富、創意多元的物理實作課程教案,所以我們會主動向高教、國教的教師徵募教案,徵募的題材包含(I)科學競賽題材,例如遠哲科學趣味競賽、國際青年物理辯論錦標賽、學科能力競賽;(II)教學計劃成果,例如科技部的「科學教育實作學門計畫」、教育部的教學實踐研究計畫[4];或是(III)教師自身研究領域的成果,例如奈米科學、微波科技、程式模擬等。為了讓課程內容對大部分的讀者在教授和學習實作課程都能有所助益,尤其是和108課綱的科學素養和探究能夠連結,我們也在教案的模板中增加了「探究問題」的項目,作為在探究實作領域教學的參考。「課程內容」的部分則讓作者自由發揮,提供作者炫技的場域,揮灑其教案構思與設計的創意,所以由作者自行決定內容的份量或是詳細程度。我們更鼓勵教案內容提供外部的影片、網站、參考資料連結以加深對於課程的理解,以及讓讀者發揮創意和探究精神自行設計實驗的項目。平台所發布的教案,無論是參與競賽的作品,或是邀稿、投稿的課程,都經由平台的執行委員或是物理系相關領域的教授審查,所以科學概念沒有問題。

登入網站之後,選擇「實作課程」的連結,就可以挑選所要瀏覽的課程內容,參見圖二。挑選課程的選項包含畫面左側的課程領域、課程對象、課程類型,或是畫面上方的關鍵字搜尋。值得一提的是,物理實作平台所收集的課程,其對象涵蓋國、高中和大學,而課程類型也包含程式模擬和戶外實驗,不再侷限於狹義的實驗室裡的實作課程。實作課程瀏覽區也以討論區的形式來設計,鼓勵讀者在閱讀教案之後,能夠留言提供教案修訂、拓展的建議,或是提供相關教學想法進行經驗交流。

目前物理實作平台網站提供兩份教案讓讀者不須登入即可瀏覽,並且作為作者投稿的寫作參考,包含吳仲卿教授團隊設計的「玻璃滴管微流道的製作、特性探討與應用」和林麗華老師團隊設計的「趣味靜電教具及靜電測量教具」課程(教案連結)。吳仲卿教授所提供的教案是由計畫成果轉化而來,內容簡潔並以文題引導和探究主題作為主要文字內容,實作項目的引導則以影片取代文字,讓讀者有類似現場體驗的的感受,也保留許多讀者自行探究的空間。林麗華老師團隊的教案則是由課堂實作發展出來參加創意教具競賽的成果,內容清楚、詳盡,每一個課題都提供思考問題、實作步驟和圖片之外,也有實驗成果的表格和數據圖做為紀錄、繪圖和分析的指引,可以立即在課堂上應用。

 物理實作平台活動


除了靜態的教案徵募之外,我們也會透過辦理競賽活動、小型會議或是成果發表活動等方式,宣傳並推廣物理和科學的實作教學。物理實作平台也有臉書的粉絲專業,我們在粉絲專業上會定期的提供科學新知、新穎教案和科教活動的訊息,讓更多的讀者能夠認識物理實作平台並參與相關的活動。以下要介紹物理實作平台近期參與或即將舉辦的兩項活動,並邀請各位讀者與先進參與物理實作平台將來舉辦的各項活動。

2020年12月13日,物理實作平台和中華民國物理教育學會、國立台灣科學教育館聯合舉辦第三屆全國科學教具創意設計競賽的北區決賽,共有將近30組的師生參加競賽,課程題材涵蓋物理、化學、生活應用科技,課程對象則是從小學高年級到大學二年級。這場競賽提供關心科學教育的師生一個成果發表、現場實作觀摩和當面討論的環境,並且讓到科教館參觀的民眾體驗實作課程的新發展。

 結語


台灣物理學會於2020年成立物理實作平台,目的在於提供台灣物理社群(高教、國教、研究單位等)一個公開課程設計研發成果發表及經驗分享的公共平台。藉由收集多元化教案,彰顯國教、高教物理教師在科學教育的努力,提供各級教師各類型實作課程資料,協助達成108課程綱要設定之探究與實作課程的目標,並連結國教和高教的物理實作教學。我們也期許平台網站上的課程討論和經驗分享、交流,能激盪出實作課程發展的新想法,活絡物理實作教學。最後,物理實作平台要感謝台灣物理學會和科技部「科學教育實作學門計畫」的支持,使得本平台可以順利建置,和物理實作課程相關活動的舉辦,提供物理社群教師與學生一個物理實作教學的發表、推廣、交流和創意激盪的場域。

 圖片與圖說



圖1. 物理實作平台的網站首頁。


圖2. 物理實作平台的實作課程瀏覽畫面。


圖3. 2020年第三屆全國科學教具創意設計競賽的北區決賽的評審和主辦單位代表合影。左五至左七為筆者、主辦人洪偉清教授(陸官物理)、科教館劉火欽館長,右三是中華民國物理教育學會理事長余進忠教授(高大應物)。


圖4. 2020年第三屆全國科學教具創意設計競賽的北區決賽的活動照片。

 參考資料


駱芳鈺
國立臺灣師範大學物理系副教授