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大學普通物理實驗─手作坊


SP


一、課程簡介
本課程旨在加強科學實驗所重視之動機形成過程、實驗架構設計、實驗數據擷取與分析,以及實驗誤差的深入探討…等方面的訓練。我們串起大學的普通物理實驗(School)、能居家動手做的對應實驗(Home)、以及國立自然科學博物館所展示的大型展示實驗(Museum),以彌補一般線上實驗課程無法親自動手,以及演示實驗無法量化分析的缺點。
在呈現方式上,我們以「物理劇場」概念,亦即輕鬆活潑的戲劇表現手法,呈現學生攜帶簡單的量測裝置(如麥克風與錄音軟體、智慧型手機與APP軟體)至科學博物館釐清抽象物理概念的歷程(Museum)。同時我們藉由專業的大學普物實驗室,提供嚴謹的實驗設計、量測與分析方法(School)。最後我們利用簡單、便宜的器材,佐以詳盡的實作影片,協助同學打造居家自動化量測實驗室(Home)。

二、課程目標
  • 善於觀察生活周遭物理現象,並提出具體問題的能力。
  • 針對問題提出適切的實驗構想,並利用簡易、低價的器材設計出可行的實驗步驟。
  • 從實驗結果的記錄、分析、量化中推演出經驗方程式及物理概念,並找出失敗(或誤差過大)的原因及解決辦法。
  • 利用網路平台「討論區」的社群力量學習相關物理理論,並分析實驗結果的正確性或意義。
三、適用對象
  • 修習、教授普通物理實驗的華語系地區大學師生。
  • 對科學展覽競賽有興趣的中學師生。
  • 人力、空間、儀器..等實驗資源較為欠缺的中學師生。
  • 擬以線上學習方式補強基礎物理實驗的物理愛好者。
四、課程特色
  • 課程名稱的S、H、M,分別代表School(學校)、Home(家庭)、Museum(博物館),意指本課程將串起大學的普通物理實驗、可居家動手做的對應實驗、以及國立自然科學博物館科學所展示的大型展示實驗。
  • 本課程的學習評量形式包括學習者需拍攝其居家小實驗的實驗影片,並利用分析軟體紀錄、討論所得到的實驗數據。學習者可在期末提繳上傳自行設計的新實驗,因此隨著課程實施過程中累積的優良作品,本課程將變成一個能激發實驗創意、能自我提升擴大內容、能發表學習成果的平台。
五、課程進度

此階段實驗課程包含下列六週三項主題,未來階段課程將陸續加入其它主題。
  • 第一週 聲波與聲速(一)
  • 第二週 聲波與聲速(二)
  • 第三週 簡諧運動(一)
  • 第四週 簡諧運動(二)
  • 第五週 磁場與電磁感應(一)
  • 第六週 磁場與電磁感應(二)
六、學習成效評量

本課程滿分為100分,通過分數為70分。
  • 線上測驗 (單元測驗 40%、期末測驗 60%)
  • 討論區參與 ( 0% ~ 5% 的額外加分)
  • 期末成果分享 (參加者 0% ~ 10% 的額外加分)
七、先備知識
  • 學習者不需具有撰寫程式語言能力,但必須學習使用課程提供的免費電腦軟體。
  • 具有基本代數能力的學習者可參與部分實驗課程活動,以及課程指派的部份工作。
  • 具有高中數理能力(包括不錯的代數能力、三角函數的觀念,以及高中物理基礎)的學習者可以了解大部分課程內容。
  • 若上述學習者額外具有微積分基礎,則可完全理解本計畫課程提供的內容。
八、授課教師
  • 李英德 (逢甲大學光電系教授)
    Rensselaer Polytechnic Institute物理博士

  • 洪耀正 (逢甲大學物理教學研究中心助理教授)
    中山大學物理博士

  • 羅道正 (逢甲大學光電系講師)
    密西根大學物理碩士

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