"「動手學科學」推動計畫" 修訂間的差異

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<p style='font-size:16pt'>中華民國 109 年 12 月 1 日</p>
 
<p style='font-size:16pt'>中華民國 109 年 12 月 1 日</p>
 
</center>
 
</center>
 +
<br style='page-break-before:always;'/>
 +
<div style='page:handBookA4Catalog'>
 +
<P class=ca24 align=center>目錄</p>
 +
<P class='ca16'>壹、計畫主旨…………………………………………………… 1</p>
 +
<P class='ca16'>貳、主辦單位…………………………………………………… 2</p> 
 +
<P class='ca16'>參、計畫對象…………………………………………………… 2</p>
 +
<P class='ca16'>肆、實施方式…………………………………………………… 3</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">一、運作生態系圖示…………………………………………………………… 3</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">二、建置資訊平台……………………………………………………………… 3</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">三、建置社群聯絡工具………………………………………………………… 4</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">四、推動使用本平台的三大元素……………………………………………… 5</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">五、以精進會議橋接教師社群………………………………………………… 13</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">六、推廣路徑…………………………………………………………………… 14</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">七、持續辦理編輯培力………………………………………………………… 15</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">八、撰寫相關文件與教學資源………………………………………………… 15</p>
 +
<p class="ca12" style="margin-left:1cm;">九、廣宣作為…………………………………………………………………… 16</p>
 +
<P class='ca16'>伍、預定進度…………………………………………………… 16</p>
 +
<P class='ca16'>陸、年度預算…………………………………………………… 17</p>
 +
</div>
 +
<br style='page-break-before:always;mso-break-type:section-break;' />
 +
<div style='page:handBookA4'><div style='page:PN'>
 +
==計畫主旨==
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因應《十二年國民基本教育課程綱要》「肆、核心素養/一、涵義」中「『核心素養』是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰，所應具備的'''知識'''、'''能力'''與'''態度'''。
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『核心素養』強調學習不宜以學科知識及技能為限，而應關注學習'''與生活的結合，透過'''實踐力行'''而彰顯學習者的全人發展。」
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 +
簡單歸納如下：<br/>素養＝知識＋能力＋態度＋生活實踐
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 +
===一、本計畫的長期經營理念===
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#建立一個可持續維運 10 年以上的「動手做科學」的學習資源分享平台。
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#維運一個與此平台互相支持的社群。
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#推廣國內外人士運用此平台的資源成就或增進科學之學習。
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為了實現以上宗旨：
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====(一)本平台須採 Mediawiki====
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由於整個「生態系」的建構長達十年，優先要考慮的是內容管理平台會不會斷頭，即因平台原始碼維護中輟，不再更新版本，導致平台無法對抗網路攻擊，而存放在其上的內容，無法繼續利用，分享活動也因此中斷。
 +
 +
解決此問題，較好的選擇是選擇 Mediawiki 做為本計畫的內容管理平台。由於人類社會勢必會長期維護「維基百科」，而維基百科使用的內容管理平台正是 Mediawiki ，本計畫只要跟著定期更新 Mediawiki 版本，即可避免平台發生斷頭的命運。
 +
 +
====(二)本平台內容授權採 CC 授權====
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本平台是以「『共享』動手學科學之活動與教學」進行驅動，而最方便共享的授權模式，乃是 CC 授權，並經過去二十年間的推廣與改進，目前無論是公民之間的認識度或運作的成熟度，皆是首選。
 +
 +
===二、動手學科學的四大理念===
 +
為避免目前同學學習科學時，腦中會自行建立「切換開關」的現象––進教室就採用上課模式，出教室就切換到生活模式，兩者涇渭分明的缺點，我們認為應該推動「動手學科學」的科學學習典範，並把握以下四個要領：
 +
#使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
 +
#儘量讓學生動手做。
 +
#重視問題探究。
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#採用 CC 授權，允許使用者將教材改成現場需要的樣子。
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 +
==主辦單位==
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遠哲科學教育基金會
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<p style='font-size:16pt'>贊助單位</p>
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信誼基金會
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==計畫對象==
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#科普參與者：對科學有興趣的國民
 +
#課程/教學服務提供者：預備爭取體制學校、實驗教育、社區大學、國教輔導團、學科中心、教科書出版業者、課程教學平台
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<br style='page-break-before:always;'/>
 +
 +
==實施方式==
 +
===一、重要推動人員與運作生態系圖示===
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#推動小組召集人：曾憲政
 +
#計畫主持人：陳竹亭
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#專案經理人：丁志仁
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#網址：science4everyone.net
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<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/全民科學平台運作生態系.png' width='556' height='660' />
 +
===二、建置資訊平台===
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#租賃域名：science4everyone.net
 +
#租賃租賃戰國策公司虛擬伺服器及頻寬，每年約 6000 元，但不架設郵件伺服器。
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#建置網路資料庫 MySQL 。
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#以 Mediawiki 建置內容管理網站，做為動手學科學活動的容器。網址：http://wiki.science4everyone.net
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#撰寫 Mediawiki 外掛標籤，以支援各項客製化功能。
 +
#設計並製作活動分類與索引功能。
 +
#以 liteSite 建置活動索引網站與團隊工作網站。
 +
#建置公開的網路檔案櫃，網址：http://science4everyone.net/files/
 +
#將網站 RWD 化(響應式網頁設計)，以適應手機上之使用
 +
#建置私密的網路檔案櫃，網址：http://science4everyone.net/uploadFiles/
 +
#建置專帳管理系統
 +
#建置帳號分層管理系統：
 +
##學生
 +
##*收藏活動
 +
##*瀏覽活動
 +
##教師
 +
##*活動維護對照表
 +
##*編輯活動
 +
##*發布討論
 +
##編輯群
 +
##*經過編輯培力成為編輯
 +
##*上傳檔案於檔案資料櫃
 +
##*可以檢視行政文件
 +
##*上線活動權限
 +
##*上傳縮圖
 +
##管理員
 +
##*資料庫權限
 +
##*FTP權限
 +
##*管理官方帳號
 +
##*刪除縮圖
 +
##*編輯外掛
 +
 +
===三、建置社群聯絡工具===
 +
#通訊群組：s4eContent@googlegroups.com
 +
#Line 群組：全民科學平台工作伙伴
 +
#Line 官方帳號：全民科學平台
 +
#Instagram：science4everyone_tw
 +
#FB 粉絲頁：www.facebook.com/science4everyone.net/
 +
#公開課 youtube
 +
#撰寫手機 app
 +
 +
===四、推動使用本平台的三大元素===
 +
只有活動並無法推動「動手學科學」的學習典範，必須將活動串起來，設計成主題課程，並且以「公開課招生」的方式，實際進行教學，以驗證活動設計的有效性。所以平台使用，應包含以下三大元素：
 +
#以動手學科學「活動」為素材。
 +
#選定主題，並將該主題的科學觀念與活動連結，並設計成課程。
 +
#將設計好的課程在跨校選修平台上以公開課招生，對報名的學生進行教學。以演示在新典範下如何運用活動，並拍下來剪輯成 youtube 短片，成為為廣宣材料的來源。
 +
三者須相輔相成，缺一不可。
 +
 +
以下我們舉'''「物質科學I」'''這個主題為例，說明課程是如何設計的。
 +
<br style='page-break-before:always;mso-break-type:section-break;' />
 +
====(一)將科學觀念列表====
 +
<table class=nicetable width='680' align=center>
 +
<tr bgcolor=#ffff66>
 +
<th width='120'>八個科學主題</th>
 +
<th width='230'>25個科學觀念</th>
 +
<th width='330'>說明</th>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=8>原子<br/>與分子</th>
 +
<td>1.原子</td>
 +
<td>
 +
*原子是元素能保持其化學性質的最小單位。
 +
*一個原子包含一個帶正電的原子核(在中間)及一些圍繞在原子核周圍帶負電的電子。
 +
*原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。
 +
*原子半徑/原子核半徑比例，如果放大到一個人的大小，原子核之間的距離大約是台北到新竹間的距離。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>2.包立不相容原理</td>
 +
<td>
 +
*原子半徑與原子核半徑差距很大，但兩個原子相向而行卻不會穿過對方。原因是包立不相容原理。
 +
*兩個量子組態一樣的電子，不能存在於相同的軌域中。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>3.電子軌域</td>
 +
<td>
 +
一個原子裡，電子的分佈不是連續的，由內而外會有好幾層，那些層(空間)又稱做軌域。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>4.金屬有導電的特性</td>
 +
<td>
 +
*導電的特性=電子容易移動。
 +
*金屬元素最外層的軌域，都有很多空間可以讓電子進入，因此當很多個金屬原子連在一起時，就會形成一個通道方便電子移動。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>5.粒子、波雙重性</td>
 +
<td>
 +
*光子和電子都具有：粒子/波雙重性，會出現類似的雙狹縫干涉條紋。
 +
*在微觀世界中，電子是可以「同時」出現在甲地，也「同時」出現在乙地，只是分別在甲地與乙地被找到的機率各有不同，其出現機率由波函數表達。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>6.常見元素</td>
 +
<td>
 +
碳(C)：
 +
*組成生物的重要元素。
 +
*在二氧化碳裡可以找到它。
 +
氧(O)：
 +
*地球大部分生物維持生命必備的元素。
 +
氮(N)：
 +
*氨水(NH<sub>3</sub>)，尿液的味道就是氨。
 +
*常常用在值物肥料。
 +
氫(H)：
 +
*在水分子(H<sub>2</sub>O)裡可以找到它。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>7.常見分子</td>
 +
<td>
 +
CO<sub>2</sub>　CH<sub>4</sub>　H<sub>2</sub>0　NH<sub>3</sub>　C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>8.分子組合方式、形狀</td>
 +
<td>
 +
分子內的原子，會因為其最外層的電子數量，決定該分子的組合方式、形狀。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=2>物質<br/>的態</th>
 +
<td>9.從微觀、巨觀認識物質的態</td>
 +
<td>
 +
[https://phet.colorado.edu/zh_TW/simulation/states-of-matter 以 PhET 遊戲觀察三態]
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>10.三相圖</td>
 +
<td>
 +
如何讀懂三相圖：
 +
#認識坐標：溫度(橫軸)、壓力(縱軸)。
 +
#認識圖中不同區塊代表的意義(物質三態)。
 +
#定溫時(橫軸選一個點，往上延伸一條直線)，隨著壓力的變化，物質的態會如何改變。
 +
#定壓時(縱軸選一個點，往右延伸一條直線)，隨著溫度的變化，物質的態會如何改變。
 +
#找出三相點。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=1>能量<br/>守恆</th>
 +
<td>11.能量守恆</td>
 +
<td>
 +
*能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。
 +
*如果要觀察到此現象需要將整個實驗設計成密閉的系統。
 +
(通常還是會有部分能量消失，因為熱量散失、實驗誤差...)
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=5>動位能<br/>轉換</th>
 +
<td>12.萬有引力</td>
 +
<td>
 +
*具有質量的物體之間相互吸引的作用力。
 +
*F=GMm/r²
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>13.重力</td>
 +
<td>
 +
*地球對地面附近物體的萬有引力就是重力，重力的值就是我們平常說的重量。
 +
*G=mg
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>14.重心</td>
 +
<td>
 +
當它作為支點時，能使一物體所受重力之合力、合力矩為零的作用點。<br/>
 +
(作為支點時能使各質點相對於該點的位置向量乘上各質點的重力之和(合力矩)為零。)<br/>
 +
(質點：將物體以比較好計算的方式切割，切割後的每一塊的質量中心。)
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>15.加速度</td>
 +
<td>
 +
物體運動時，單位時間內的速度變化。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>16.摩擦力</td>
 +
<td>
 +
指兩個表面接觸的物體相對滑動時抵制它們相對移動的力。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=5>電</th>
 +
<td>17.電壓</td>
 +
<td>
 +
是衡量單位電荷在靜電場中由於電位不同所產生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的「水壓」相似。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>18.電流</td>
 +
<td>
 +
單位時間內通過導線某一截面的電荷數量。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>19.電阻</td>
 +
<td>
 +
一個物體對於電流通過的阻礙能力。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>20.二極體</td>
 +
<td>
 +
是一種雙電極電子元件，電流只允許由單一方向流過二極體。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>21.半導體</td>
 +
<td>
 +
一種電導率在絕緣體至導體之間的物質。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=2>電磁<br/>感應</th>
 +
<td>22.冷次定律</td>
 +
<td>
 +
線圈內的磁場增強時，感應電流產生的新磁場與原磁場方向相反。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>23.法拉第定律</td>
 +
<td>
 +
當磁場發生變化，將產生相對應的感應電流。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=1>光</th>
 +
<td>24.斯奈爾定律</td>
 +
<td>
 +
當光波從一種介質傳播到另一種具有不同折射率的介質時，會發生折射現象，其入射角與折射角之間的關係，可以用斯奈爾定律(Snell's Law)來描述。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=1>熱</th>
 +
<td>25.熱與動能</td>
 +
<td>
 +
常用機械動能：使用空氣加熱後會膨脹的原理，帶動機械運轉。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
 +
====(二)找出與25個科學觀念對應的17個活動====
 +
<table class=nicetable width='680' align=center>
 +
<tr bgcolor=#ffff66>
 +
        <th width='100'>科學主題</th>
 +
        <th width='240'>科學觀念</th>
 +
<th width='200'>活動名稱</th>
 +
<th width='140'>設計者</th>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=8>原子與分子</th>
 +
<td>1.原子</td>
 +
<td rowspan=2>[[穿不過去|穿不過去]]</td>
 +
<td rowspan=5>丁志仁</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>2.包立不相容原理</td>
 +
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>3.電子軌域</td>
 +
<td rowspan=2>[[電子軌域勞作|電子軌域勞作]]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>4.金屬有導電的特性</td>
 +
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>5..粒子、波雙重性</td>
 +
<td>[[粒子、波雙重性|粒子、波雙重性]]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>6.常見元素</td>
 +
<td>[[分辨常見元素|分辨常見元素]]</td>
 +
<td rowspan=5>林青高</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>7.常見分子</td>
 +
<td>[[認識常見分子|認識常見分子]]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>8.分子組合方式、形狀</td>
 +
<td>[[分子球桿模型|分子球桿模型]]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=2>物質的態</th>
 +
<td>9.從微觀、巨觀認識物質的態</td>
 +
<td>[https://phet.colorado.edu/zh_TW/simulation/states-of-matter 觀察三態]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>10.三相圖</td>
 +
<td>[[三相圖|三相圖]]</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=1>能量守恆</th>
 +
<td>11.能量守恆</td>
 +
<td rowspan=6>[[Tracker自由落體|自由落體]]<br/>[[牛頓擺|牛頓擺]]<br/>[[平衡鳥|平衡鳥]]<br/>[[步行下坡|步行下坡]]</td>
 +
<td rowspan=6>張鈞祺、張又懿<br/>張鈞祺、張又懿<br/>無名氏<br/>清大跨領域科教中心</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=5>動位能轉換</th>
 +
<td>12.萬有引力</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>13.重力</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>14.重心</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>15.加速度</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>16.摩擦力</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=5>電</th>
 +
<td>17.電壓</td>
 +
<td rowspan=5>[[奇妙的電阻世界|奇妙的電阻世界]]<br/>[[自走車實作|自走車實作]]</td>
 +
<td rowspan=5>張鈞祺;張又懿</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>18.電流</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>19.電阻</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>20.二極體</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>21.半導體</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=2>電磁感應</th>
 +
<td>22.冷次定律</td>
 +
<td rowspan=2>[[簡易小馬達|簡易小馬達]]</td>
 +
<td rowspan=2>曹齊平</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>23.法拉第定律</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=1>光</th>
 +
<td>24.斯奈爾定律</td>
 +
<td>[[甜蜜的魔境|甜蜜的魔境]]</td>
 +
<td rowspan=2>無名氏</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
        <th rowspan=1>熱</th>
 +
<td>25.熱與動力</td>
 +
<td>[[史特林引擎|史特林引擎]]</td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
 +
====(三)為17個活動規畫探究問題====
 +
<table class=nicetable width='680' align=center>
 +
<tr bgcolor=#ffff66>
 +
<th width='60' >活動<br/>名稱</th>
 +
<th width='145'>活動內容</th>
 +
<th width='145'>探究問題</th>
 +
<th width='330'>參考答案</th>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=2>穿不<br/>過去</th>
 +
<th rowspan=2>
 +
找出兩組同學扮演「固體的原子核」，模擬兩件固體相向運動。
 +
</th>
 +
<td>觀察並探討為何原子核間距很寬，兩件固體相向運動時卻不會穿過對方。</td>
 +
<td>
 +
*中間的區域同時存在著電子。
 +
*因為包立不相容原理，已滿的電子軌域無法容納更多電子，因此兩個原子會因為彼此的電子軌域互相排斥而不會穿透。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請簡單解釋包立不相容原理。</td>
 +
<td>
 +
*任意兩個處於同一原子軌道的兩個電子不能佔有相同的量子態。
 +
or
 +
*處於同一原子軌道的兩個電子自旋方向必定相反。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>電子軌域勞作</th>
 +
<td>
 +
*利用平面的原子模型，做出不同的原子。
 +
*用不同的原子組合成不同的分子。
 +
*用複數的金屬原子模擬金屬固體，解釋金屬導電的特性。
 +
</td>
 +
<td>金屬為什麼有導電的特性？</td>
 +
<td> 
 +
*導電的特性=電子容易移動。
 +
*金屬元素的最外層，都有很多空軌域可以讓電子進入，因此當很多個金屬原子連在一起時，空軌域就會連成通道，方便電子移動。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>分辨常見元素</th>
 +
<td>
 +
認識 碳(C)、氧(O)、氮(N)、氫(H)
 +
</td>
 +
<td>你是否能認得元素符號Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ。</td>
 +
<td>
 +
Ｃ：碳　　Ｈ：氫　　Ｏ：氧　　Ｎ：氮
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>認識常見分子</th>
 +
<td>
 +
認識 CO<sub>2</sub>、CH<sub>4</sub>、H<sub>2</sub>0、NH<sub>3</sub>、C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH
 +
</td>
 +
<td>分享一下你在生活中有觀察到哪些分子種類、哪些特性？</td>
 +
<td>
 +
ex.我觀察到：乙醇(酒精)，塗在身體上會涼涼的。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>分子球桿模型</th>
 +
<td>
 +
在初步認識不同分子之後，認識分子內原子的組成方式、形狀。
 +
</td>
 +
<td>請問分子的形狀跟甚麼有關係？</td>
 +
<td>
 +
跟組成分子的原子們，他們的電子軌域、鍵結狀況有關。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=2>觀察三態</th>
 +
<td rowspan=2>
 +
*透過模擬動畫，觀察在分子的層級時的物質三態。
 +
*物質三態對生活的影響。
 +
</td>
 +
<td>不同的態有甚麼特性？</td>
 +
<td>
 +
*固體時分子們會排列成固定形狀，並持續震動。
 +
*加熱成液體後，形狀會被破壞，振動會更劇烈，但還是黏在一起。
 +
*加熱成氣體後，開始有ㄧ些分子彈飛，不再黏在一起，振動會更劇烈。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>如果沒有固態/液態/氣態，對我們的生活會有甚麼影響？</td>
 +
<td>
 +
ex.
 +
*如果沒有固態，人類可能會流來流去。
 +
*如果沒有液態，我們沒辦法喝飲料。
 +
*如果沒有氣態，我們沒辦法呼吸。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=6>三相圖</th>
 +
<th rowspan=6>
 +
讀懂三態圖:坐標、定溫、定壓、三相點。
 +
</th>
 +
<td>請問1大氣壓力時，改變溫度，水會發生甚麼改變？</td>
 +
<td>
 +
1大氣壓力時，H<sub>2</sub>O隨著溫度的升高，三態的變化如下：固→液→氣。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問1大氣壓力時，改變溫度，二氧化碳會發生甚麼改變？</td>
 +
<td>
 +
1大氣壓力時，CO<sub>2</sub>隨著溫度的升高，只有兩態的變化：固→氣。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問水的熔點？</td>
 +
<td>
 +
1大氣壓力時，H<sub>2</sub>O在0&deg;C時，固→液。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問二氧化碳的熔點？</td>
 +
<td>
 +
1大氣壓力時，CO<sub>2</sub>在-78&deg;C時，固→氣。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問H<sub>2</sub>O的沸點比較高的原因？</td>
 +
<td>
 +
氫鍵：在分子層級，H<sub>2</sub>O分子有些許的極性(O原子端微帶負電,H原子端微帶正電)，而CO<sub>2</sub>分子間極性很弱，所以H<sub>2</sub>O需要更高的溫度(能量)才能拆散那些分子。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>氫鍵產生的原因？</td>
 +
<td>
 +
H<sub>2</sub>O有極性。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>粒子、波雙重性</th>
 +
<td>
 +
利用雷射筆做雙狹縫干涉實驗，證明光有粒子、波雙重性。
 +
</td>
 +
<td>
 +
#拍照上傳過程與結果照片。
 +
#在紙上端正寫出組內分工以及計算波長的算式，並上傳。
 +
#討論各組結果為何不同？
 +
#剔除極端值，全班各組做平均。
 +
#上網查出綠光雷射的波長，並跟實驗數據做比較。
 +
</td>
 +
<td>
 +
*實驗中有各種不同的誤差。
 +
*比較誤差大小，是否在兩個數量級(100倍)以內。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>Tracker自由落體</th>
 +
<td>
 +
利用Tracker(追踪器)，觀察物體的運行過程，計算物理量。
 +
</td>
 +
<td>請問，當一個物體以自由落體的方式落下，時間過越久，物體的瞬間速度會____。
 +
 +
A.越快  B.越慢  C.等速</td>
 +
<td>
 +
A.越快
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=4>牛頓擺</th>
 +
<th rowspan=4>使用自製的球和支架，讓小朋友們練習調整牛頓擺的各項參數，達到最好的效果。</th>
 +
<td>如果牛頓擺失敗，可能的原因有哪些？</td>
 +
<td>
 +
*線的長度不同，小球無法互相擊中質心。
 +
*球不夠重，沒有夠大的位能。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>為什麼球過不久會停下來？能量去哪了？</td>
 +
<td>能量被球與球之間的碰撞、繩子與支架連接之間的摩擦力消耗掉了。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>什麼情況下牛頓擺可以永久擺下去？</td>
 +
<td>
 +
*在一個沒有空氣阻力也沒有摩擦力的理想空間牛頓擺可以永久擺下去。
 +
*這種空間在現實生活中並不存在，目前只有在電腦模擬器裡可以實現。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請用一個表格記錄單擺實驗。</td>
 +
<td>表格
 +
<img src='http://science4everyone.net/s4e/公開課pic/108物質科學I/1120動位能轉換(二)/單擺表格.png' width='100' height='100'/></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=4>平衡鳥</th>
 +
<th rowspan=4>用簡單的實驗與勞作，加上生活中的體驗，讓同學們了解物理中的重心、動能、位能、加速度。</th>
 +
<td>生活中有什麼地方能看到能量的傳遞？</td>
 +
<td>
 +
*冬天手摸著金屬製品，金屬製品會隨著時間變得不冷(體溫傳導能量到金屬製品裡，使它的溫度升高)。
 +
*手機充電(能量以電的形式從插座傳遞到手機裡)。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請舉例，生活中的平衡現象。
 +
</td>
 +
<td>ex.翹翹板。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>為什麼平衡鳥只需要一個支點就能好好的站著？</td>
 +
<td>
 +
因平衡黏土的重心位置，低於支撐點的高度，而物體會偏向重心；這兩股相對的力量會互相抵銷、達成平衡。<br/>
 +
空中腳踏車也是一樣的道理，因為重心在支撐點之下，所以空中腳踏車可以利用小小的支點，取得完美的平衡。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請在下方的平衡鳥圖中，分別標出重心、支撐點、中心點的位置。
 +
<img src='http://jendo.org/~張又懿/平衡鳥無答案.jpg' width='223.5' height='150'/></td>
 +
<td>
 +
<img src='http://jendo.org/~張又懿/平衡鳥有答案.jpg' width='223.5' height='146'/></td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=6>步行下坡</th>
 +
<th rowspan=6>
 +
讓學生自行製作/觀察下坡玩具，認識力學的實際運作。
 +
</th>
 +
<td>下坡玩具的速度是越來越快，還是越來越慢呢？</td>
 +
<td>
 +
當球往下滾時，持續受到地球重力的影響，位能不斷轉變成動能，使得速率增加。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>在「翻滾吧！柯基」實驗中放入兩顆彈珠，翻滾速度會加快，與哪一個物理數值有關？</td>
 +
<td>
 +
與重量、重力、萬有引力有關。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問，當下坡小馬往下走時，時間過越久，下坡小馬的瞬間速度會____。
 +
 +
A.越快  B.越慢  C.等速</td>
 +
<td>
 +
C.等速
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>什麼原因可能造成下坡玩具不會往下走？</td>
 +
<td>
 +
*坡度不夠(後重心無法作用)。
 +
*摩擦力太大。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>放兩顆彈珠，效果有什麼改變呢？</td>
 +
<td>柯基犬會滾得更快。因為彈珠的重量越大，兩邊重量落差越大，加速度也會越大。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>不能筆直走下坡時，可能的影響因素有哪些？該如何調整？</td>
 +
<td>因為彈珠會在柯基犬裡面左右滾動，造成重心偏移，解決方法是可以把柯基犬剪的窄一些，或用一些其他填充物鎖住彈珠的位置。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=3>奇妙的電阻世界</th>
 +
<th rowspan=3>從一顆小小的電阻帶入，了解什麼是電阻？電流跟電壓有什麼關係？從生活中的體驗讓同學們了解各種電子元件的功能與用途。</th>
 +
<td>請問在相同電壓下，電阻值越大，電流是越大還是越小？為什麼？</td>
 +
<td>電阻是電線中的阻力，會阻擋電流讓電流變小，所以當電阻值越大時，電流會越小。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>電阻值的大小取決於電線的那些變因？</td>
 +
<td>電線材質、電線寬度...。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>很多電子感應器上的判斷數值的原理是根據元件的___變化，因而數據產生變化？</td>
 +
<td>根據裡面的可變電阻。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>自走車實作</th>
 +
<th>讓學生們學習使用簡單的材料，去調整車子的結構，去做出一台性能最好的自走車。</th>
 +
<td>車子爬坡的時候，電池座應該要放在前面還是後面，才能順利攻頂？</td>
 +
<td>電池座的位置會影響車子的重心，重心在前車子容易翻車，所以要放在後面。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th>簡易小馬達</th>
 +
<th>利用電磁感應的原理，模擬馬達的運作。</th>
 +
<td>發電機主要運用什麼原理來發電？</td>
 +
<td>利用各種動力(如水力、風力)使線圈在磁鐵的兩極間轉動；當線圈轉動時，線圈內的磁場改變，因此產生感應電流。
 +
 +
發電機是運用「電磁感應」將動力所作的功轉換成電能的裝置。</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=1>甜蜜的魔境</th>
 +
<th rowspan=1>觀察光在不同液體中的折射與反射。</th>
 +
<td>為什麼密度會影響折射率？</td>
 +
<td>密度用生活化的例子來解釋。假設有兩個月台，一個月台人來人往、另一個月台杳無人煙。想要穿過杳無人煙月台一定比較容易，光在介質當中的行進也是一樣的道理。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<th rowspan=2>史特林引擎</th>
 +
<th rowspan=2>嘗試製作史特林引擎，認識熱、動能、簡單機械運作。</th>
 +
<td>請舉出三個可能造成史特林引擎實驗失敗的原因。</td>
 +
<td>
 +
*軸線不直，使得活塞上下運動時容易卡住。
 +
*冷熱溫差不夠大。
 +
*活塞會導熱，造成上下兩邊的溫度變得一樣。
 +
</td>
 +
</tr>
 +
<tr>
 +
<td>請問活塞為什麼會被推起來？</td>
 +
<td>因為氣體膨脹，將活塞給推了起來。</td>
 +
</tr>
 +
</table>
 +
====(四)建置專用教室====
 +
<div style='float:right'><img src='http://science4everyone.net/file/張又懿/教室4.jpg' width='427' height='240' /></div>
 +
「動手學科學」教學，常會用到許多小器材；同學進行活動也需要同組伙伴面對面討論與合作，中間應有平面桌子放置活動器材並供同學記筆記，所以將新埔國中信義樓五樓 513 教室建置為動手學科學專用教室。
 +
 +
教室內置：
 +
#可拼貼組合之平面桌，最多可同時支援六組進行活動。
 +
#置物櫃多組。
 +
#投影機。
 +
#廣播系統。
 +
#遮光窗廉。
 +
 +
===五、以精進會議橋接教師社群===
 +
====(一)基本說明：====
 +
#主要邀請高國中小資深老師與活動原作者進行討論
 +
#活動依物質科學、生命科學、天文地科、數學、資訊科學五領域，精進會議分領域召開。
 +
#出席費 1500 元。
 +
#會議的聯絡工作由計畫兼任秘書與遠哲基金會辦公室共同負責。
 +
 +
====(二)教師精進會議可以安排的議題有：====
 +
#討論活動設計，精進動手做科學活動設計的具體作法。
 +
#*提供意見的資深老師，請在會前線上填註：
 +
#*#糾正活動表述資料之錯誤或不當之處。
 +
#*#提供活動相關之科學探究問題。
 +
#*#建議活動在具體教學時可掌握的要領。
 +
#*#學習資源：如評量、學習單、補充講義。
 +
#*#其他改進意見。
 +
#*#以上資料會印出當作會議資料。
 +
#*亦邀請活動原作者出席參與討論，但若原作者沒空出席，不影響大家對活動的討論。
 +
#*討論出來的改進意見，由資深老師或平台工讀生動手修改。亦以 CC 授權相同方式分享釋出。
 +
#規畫課程，並進行「公開課教學」
 +
#*設計「大概念、小概念、說明」表
 +
#*設計「大概念、小概念、活動、設計者」表
 +
#*設計「活動名稱、活動內容、探究問題、參考答案」表
 +
#辦理教師研習的相關事宜。
 +
 +
====(三)數學科精進會議主要成員：====
 +
#林柏寬:教育部國民及學前教育署中央課程與教學數學領域諮詢教師、台南市國中數學輔導團
 +
#侯雪卿:教育部國民及學前教育署中央課程與教學數學領域諮詢教師、嘉義縣民雄鄉興中國小教務主任
 +
#黃琳懿:財團法人人本教育文教基金會數學想想、科學高興班教師
 +
 +
===六、推廣路徑===
 +
====(一)於「實驗教育」中直接推廣====
 +
直接開設各種「跨校選修」班，並與地方政府長期合作，慢慢進入部分體制學校。
 +
 +
====(二)與輔導團及學科中心合作====
 +
想辦法讓有一部分體制學校的一部分的教學活動，採用動手學科學的模式。<!--體制學校受「應試教育」之侷限，不太可能全面走向動手學科學的教學模式，比較可能在傳統教學之外，有少部分動手學科學的教學，充作調劑與引起動機的用途。-->
 +
#與數學領域輔導團合作
 +
#與高中物理學科中心(台中一中)
 +
#國中小自然領域/科技領域輔導團合作
 +
 +
====(三)與民間的教師社群合作====
 +
#<!--透過何耿旭去-->找「數學咖啡館」談合作。
 +
#找遠哲寒暑假科學營帶隊老師合作。
 +
#找參與遠哲科學趣味競賽的學校老師。
 +
#找藍偉瑩談合作。
 +
#找賴和榮談合作。
 +
====(四)與其他課程教學平台合作====
 +
#幫助教科書出版商
 +
#擴大到社區大學
 +
#LIS情境科學教材
 +
#均一教育平台
 +
#教育部因材網
 +
<!--#兩岸連結:家庭實驗室-->
 +
 +
===七、持續辦理編輯培力===
 +
辦理頻率為每年 1~2 次，因為是技能教學，必須有充分的助教，才能提高成員學會的成功率。
 +
 +
以下為第三版本課表：
 +
{{nlWiki::2020/資訊基礎應用/課表}}
 +
 +
===八、撰寫相關文件與教學資源===
 +
====(一)已寫成====
 +
*[http://jendo.org/wiki1231/index.php/Wiki_入門語法 wiki語法新手入門]
 +
*[http://jendo.org/wiki1231/index.php/Wiki_基本語法與條目發展 wiki語法進階修練]
 +
*[http://zh.wikipedia.org/wiki/User:Auvaand/維基語法 維基語法及範例(詳版)]
 +
*[[CC|CC授權解說]]
 +
*[[全民科學平台文件製作要領]]
 +
*[[編輯培力/課表|編輯培力講義]]
 +
*[[成果集手冊|公開課「物質科學I」成果集]]
 +
====(二)待完成====
 +
#拍攝、投放介紹影片
 +
#「動手學科學活動撰寫手冊」(電子書暨紙本書)
 +
#推廣小冊子(電子書)
 +
 +
===九、廣宣作為===
 +
#拍攝公開課上課情形，剪接成短片，放上 youtue 。
 +
#建置官網布告欄，公布最新活動消息。
 +
#提供「動手學科學活動撰寫手冊」給有興趣的教學者。
 +
#與教科書出版商合作，以提供活動與教育訓練，交換「露出」機會。
 +
#向三所以上社大洽談合作，合開動手學科學公開課。
 +
#與地方政府合作，合開動手學科學公開課。
 +
#與LIS情境科學教材、均一教育平台、教育部因材網談合作，相互之間以友站連結的方式，相互「露出」。
 +
==預定進度==
 +
<projectSchedule>
 +
年=2020年;2021年
 +
2020年=12月
 +
2021年=1月;2月;3月;4月;5月;6月;7月;8月;9月;10月;11月
 +
項目=維護資訊平台;發展社群聯絡工具;累積活動設計;發展課程並教學;召集精進會議;辦理編輯培力;生產文件與廣宣
 +
維護資訊平台=2020年/12月;2021年/1月;2021年/2月;2021年/3月;2021年/4月;2021年/5月;2021年/6月;2021年/7月;2021年/8月;2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
發展社群聯絡工具=2020年/12月;2021年/1月;2021年/2月;2021年/3月;2021年/4月;2021年/5月;2021年/6月;2021年/7月;2021年/8月;2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
累積活動設計=2020年/12月;2021年/1月;2021年/2月;2021年/3月;2021年/4月;2021年/5月;2021年/6月;2021年/7月;2021年/8月;2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
發展課程並教學=2021年/2月;2021年/3月;2021年/4月;2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
召集精進會議=2020年/12月;2021年/1月;2021年/2月;2021年/3月;2021年/4月;2021年/5月;2021年/6月;2021年/7月;2021年/8月;2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
辦理編輯培力=2021年/9月;2021年/10月;2021年/11月
 +
生產文件與廣宣=2020年/12月;2021年/1月;2021年/5月;2021年/6月;2021年/7月;2021年/8月
 +
</projectSchedule>
 +
 +
==預算==
 +
<projectBudget>
 +
專案名稱=「動手學科學」推動計畫
 +
計畫期程=109年12月1日至110年11月30日
 +
</projectBudget>
 +
 +
 +
 +
 +
</div></div>

於 2020年12月14日 (一) 14:06 的修訂

「動手學科學」推動計畫





















補助機關：教育部國民及學前教育署

辦理單位：財團法人遠哲科學教育基金會

執行期程：109 年 12 月 1 日至 110 年 11 月 30 日

計畫主持人：陳竹亭

專案經理人：丁志仁







中華民國 109 年 12 月 1 日


目錄

壹、計畫主旨…………………………………………………… 1

貳、主辦單位…………………………………………………… 2

參、計畫對象…………………………………………………… 2

肆、實施方式…………………………………………………… 3

一、運作生態系圖示…………………………………………………………… 3

二、建置資訊平台……………………………………………………………… 3

三、建置社群聯絡工具………………………………………………………… 4

四、推動使用本平台的三大元素……………………………………………… 5

五、以精進會議橋接教師社群………………………………………………… 13

六、推廣路徑…………………………………………………………………… 14

七、持續辦理編輯培力………………………………………………………… 15

八、撰寫相關文件與教學資源………………………………………………… 15

九、廣宣作為…………………………………………………………………… 16

伍、預定進度…………………………………………………… 16

陸、年度預算…………………………………………………… 17


計畫主旨

因應《十二年國民基本教育課程綱要》「肆、核心素養/一、涵義」中「『核心素養』是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰，所應具備的知識、能力與態度。 『核心素養』強調學習不宜以學科知識及技能為限，而應關注學習與生活的結合，透過實踐力行而彰顯學習者的全人發展。」

簡單歸納如下：
素養＝知識＋能力＋態度＋生活實踐

一、本計畫的長期經營理念

  1. 建立一個可持續維運 10 年以上的「動手做科學」的學習資源分享平台。
  2. 維運一個與此平台互相支持的社群。
  3. 推廣國內外人士運用此平台的資源成就或增進科學之學習。

為了實現以上宗旨：

(一)本平台須採 Mediawiki

由於整個「生態系」的建構長達十年，優先要考慮的是內容管理平台會不會斷頭，即因平台原始碼維護中輟，不再更新版本，導致平台無法對抗網路攻擊，而存放在其上的內容，無法繼續利用，分享活動也因此中斷。

解決此問題，較好的選擇是選擇 Mediawiki 做為本計畫的內容管理平台。由於人類社會勢必會長期維護「維基百科」，而維基百科使用的內容管理平台正是 Mediawiki ，本計畫只要跟著定期更新 Mediawiki 版本，即可避免平台發生斷頭的命運。

(二)本平台內容授權採 CC 授權

本平台是以「『共享』動手學科學之活動與教學」進行驅動，而最方便共享的授權模式，乃是 CC 授權，並經過去二十年間的推廣與改進，目前無論是公民之間的認識度或運作的成熟度，皆是首選。

二、動手學科學的四大理念

為避免目前同學學習科學時，腦中會自行建立「切換開關」的現象––進教室就採用上課模式，出教室就切換到生活模式，兩者涇渭分明的缺點，我們認為應該推動「動手學科學」的科學學習典範，並把握以下四個要領：

  1. 使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
  2. 儘量讓學生動手做。
  3. 重視問題探究。
  4. 採用 CC 授權，允許使用者將教材改成現場需要的樣子。

主辦單位

遠哲科學教育基金會

贊助單位

信誼基金會

計畫對象

  1. 科普參與者：對科學有興趣的國民
  2. 課程/教學服務提供者：預備爭取體制學校、實驗教育、社區大學、國教輔導團、學科中心、教科書出版業者、課程教學平台


實施方式

一、重要推動人員與運作生態系圖示

  1. 推動小組召集人：曾憲政
  2. 計畫主持人：陳竹亭
  3. 專案經理人：丁志仁
  4. 網址：science4everyone.net

二、建置資訊平台

  1. 租賃域名：science4everyone.net
  2. 租賃租賃戰國策公司虛擬伺服器及頻寬，每年約 6000 元，但不架設郵件伺服器。
  3. 建置網路資料庫 MySQL 。
  4. 以 Mediawiki 建置內容管理網站，做為動手學科學活動的容器。網址：http://wiki.science4everyone.net
  5. 撰寫 Mediawiki 外掛標籤，以支援各項客製化功能。
  6. 設計並製作活動分類與索引功能。
  7. 以 liteSite 建置活動索引網站與團隊工作網站。
  8. 建置公開的網路檔案櫃，網址：http://science4everyone.net/files/
  9. 將網站 RWD 化(響應式網頁設計)，以適應手機上之使用
  10. 建置私密的網路檔案櫃，網址：http://science4everyone.net/uploadFiles/
  11. 建置專帳管理系統
  12. 建置帳號分層管理系統：
    1. 學生
      • 收藏活動
      • 瀏覽活動
    2. 教師
      • 活動維護對照表
      • 編輯活動
      • 發布討論
    3. 編輯群
      • 經過編輯培力成為編輯
      • 上傳檔案於檔案資料櫃
      • 可以檢視行政文件
      • 上線活動權限
      • 上傳縮圖
    4. 管理員
      • 資料庫權限
      • FTP權限
      • 管理官方帳號
      • 刪除縮圖
      • 編輯外掛

三、建置社群聯絡工具

  1. 通訊群組：s4eContent@googlegroups.com
  2. Line 群組：全民科學平台工作伙伴
  3. Line 官方帳號：全民科學平台
  4. Instagram：science4everyone_tw
  5. FB 粉絲頁：www.facebook.com/science4everyone.net/
  6. 公開課 youtube
  7. 撰寫手機 app

四、推動使用本平台的三大元素

只有活動並無法推動「動手學科學」的學習典範，必須將活動串起來，設計成主題課程，並且以「公開課招生」的方式，實際進行教學，以驗證活動設計的有效性。所以平台使用，應包含以下三大元素：

  1. 以動手學科學「活動」為素材。
  2. 選定主題，並將該主題的科學觀念與活動連結，並設計成課程。
  3. 將設計好的課程在跨校選修平台上以公開課招生，對報名的學生進行教學。以演示在新典範下如何運用活動，並拍下來剪輯成 youtube 短片，成為為廣宣材料的來源。

三者須相輔相成，缺一不可。

以下我們舉「物質科學I」這個主題為例，說明課程是如何設計的。

(一)將科學觀念列表

八個科學主題 25個科學觀念 說明
原子
與分子		 1.原子
  • 原子是元素能保持其化學性質的最小單位。
  • 一個原子包含一個帶正電的原子核(在中間)及一些圍繞在原子核周圍帶負電的電子。
  • 原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。
  • 原子半徑/原子核半徑比例，如果放大到一個人的大小，原子核之間的距離大約是台北到新竹間的距離。
2.包立不相容原理
  • 原子半徑與原子核半徑差距很大，但兩個原子相向而行卻不會穿過對方。原因是包立不相容原理。
  • 兩個量子組態一樣的電子，不能存在於相同的軌域中。
3.電子軌域

一個原子裡，電子的分佈不是連續的，由內而外會有好幾層，那些層(空間)又稱做軌域。

4.金屬有導電的特性
  • 導電的特性=電子容易移動。
  • 金屬元素最外層的軌域，都有很多空間可以讓電子進入，因此當很多個金屬原子連在一起時，就會形成一個通道方便電子移動。
5.粒子、波雙重性
  • 光子和電子都具有：粒子/波雙重性，會出現類似的雙狹縫干涉條紋。
  • 在微觀世界中，電子是可以「同時」出現在甲地，也「同時」出現在乙地，只是分別在甲地與乙地被找到的機率各有不同，其出現機率由波函數表達。
6.常見元素

碳(C)：

  • 組成生物的重要元素。
  • 在二氧化碳裡可以找到它。

氧(O)：

  • 地球大部分生物維持生命必備的元素。

氮(N)：

  • 氨水(NH3)，尿液的味道就是氨。
  • 常常用在值物肥料。

氫(H)：

  • 在水分子(H2O)裡可以找到它。
7.常見分子

CO2　CH4　H20　NH3　C2H5OH

8.分子組合方式、形狀

分子內的原子，會因為其最外層的電子數量，決定該分子的組合方式、形狀。

物質
的態		 9.從微觀、巨觀認識物質的態

以 PhET 遊戲觀察三態

10.三相圖

如何讀懂三相圖：

  1. 認識坐標：溫度(橫軸)、壓力(縱軸)。
  2. 認識圖中不同區塊代表的意義(物質三態)。
  3. 定溫時(橫軸選一個點，往上延伸一條直線)，隨著壓力的變化，物質的態會如何改變。
  4. 定壓時(縱軸選一個點，往右延伸一條直線)，隨著溫度的變化，物質的態會如何改變。
  5. 找出三相點。
能量
守恆		 11.能量守恆
  • 能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。
  • 如果要觀察到此現象需要將整個實驗設計成密閉的系統。

(通常還是會有部分能量消失，因為熱量散失、實驗誤差...)

動位能
轉換		 12.萬有引力
  • 具有質量的物體之間相互吸引的作用力。
  • F=GMm/r²
13.重力
  • 地球對地面附近物體的萬有引力就是重力，重力的值就是我們平常說的重量。
  • G=mg
14.重心

當它作為支點時，能使一物體所受重力之合力、合力矩為零的作用點。
(作為支點時能使各質點相對於該點的位置向量乘上各質點的重力之和(合力矩)為零。)
(質點：將物體以比較好計算的方式切割，切割後的每一塊的質量中心。)

15.加速度

物體運動時，單位時間內的速度變化。

16.摩擦力

指兩個表面接觸的物體相對滑動時抵制它們相對移動的力。

電 17.電壓

是衡量單位電荷在靜電場中由於電位不同所產生的能量差的物理量。此概念與水位高低所造成的「水壓」相似。

18.電流

單位時間內通過導線某一截面的電荷數量。

19.電阻

一個物體對於電流通過的阻礙能力。

20.二極體

是一種雙電極電子元件，電流只允許由單一方向流過二極體。

21.半導體

一種電導率在絕緣體至導體之間的物質。

電磁
感應		 22.冷次定律

線圈內的磁場增強時，感應電流產生的新磁場與原磁場方向相反。

23.法拉第定律

當磁場發生變化，將產生相對應的感應電流。

光 24.斯奈爾定律

當光波從一種介質傳播到另一種具有不同折射率的介質時，會發生折射現象，其入射角與折射角之間的關係，可以用斯奈爾定律(Snell's Law)來描述。

熱 25.熱與動能

常用機械動能：使用空氣加熱後會膨脹的原理，帶動機械運轉。

(二)找出與25個科學觀念對應的17個活動

科學主題 科學觀念 活動名稱 設計者
原子與分子 1.原子 穿不過去 丁志仁
2.包立不相容原理
3.電子軌域 電子軌域勞作
4.金屬有導電的特性
5..粒子、波雙重性 粒子、波雙重性
6.常見元素 分辨常見元素 林青高
7.常見分子 認識常見分子
8.分子組合方式、形狀 分子球桿模型
物質的態 9.從微觀、巨觀認識物質的態 觀察三態
10.三相圖 三相圖
能量守恆 11.能量守恆 自由落體
牛頓擺
平衡鳥
步行下坡		 張鈞祺、張又懿
張鈞祺、張又懿
無名氏
清大跨領域科教中心
動位能轉換 12.萬有引力
13.重力
14.重心
15.加速度
16.摩擦力
電 17.電壓 奇妙的電阻世界
自走車實作		 張鈞祺;張又懿
18.電流
19.電阻
20.二極體
21.半導體
電磁感應 22.冷次定律 簡易小馬達 曹齊平
23.法拉第定律
光 24.斯奈爾定律 甜蜜的魔境 無名氏
熱 25.熱與動力 史特林引擎

(三)為17個活動規畫探究問題

活動
名稱		 活動內容 探究問題 參考答案
穿不
過去

找出兩組同學扮演「固體的原子核」，模擬兩件固體相向運動。

觀察並探討為何原子核間距很寬，兩件固體相向運動時卻不會穿過對方。
  • 中間的區域同時存在著電子。
  • 因為包立不相容原理，已滿的電子軌域無法容納更多電子，因此兩個原子會因為彼此的電子軌域互相排斥而不會穿透。
請簡單解釋包立不相容原理。
  • 任意兩個處於同一原子軌道的兩個電子不能佔有相同的量子態。

or

  • 處於同一原子軌道的兩個電子自旋方向必定相反。
電子軌域勞作
  • 利用平面的原子模型，做出不同的原子。
  • 用不同的原子組合成不同的分子。
  • 用複數的金屬原子模擬金屬固體，解釋金屬導電的特性。
 金屬為什麼有導電的特性？
  • 導電的特性=電子容易移動。
  • 金屬元素的最外層，都有很多空軌域可以讓電子進入，因此當很多個金屬原子連在一起時，空軌域就會連成通道，方便電子移動。
分辨常見元素

認識 碳(C)、氧(O)、氮(N)、氫(H)

你是否能認得元素符號Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ。

Ｃ：碳　　Ｈ：氫　　Ｏ：氧　　Ｎ：氮

認識常見分子

認識 CO2、CH4、H20、NH3、C2H5OH

分享一下你在生活中有觀察到哪些分子種類、哪些特性？

ex.我觀察到：乙醇(酒精)，塗在身體上會涼涼的。

分子球桿模型

在初步認識不同分子之後，認識分子內原子的組成方式、形狀。

請問分子的形狀跟甚麼有關係？

跟組成分子的原子們，他們的電子軌域、鍵結狀況有關。

觀察三態
  • 透過模擬動畫，觀察在分子的層級時的物質三態。
  • 物質三態對生活的影響。
 不同的態有甚麼特性？
  • 固體時分子們會排列成固定形狀，並持續震動。
  • 加熱成液體後，形狀會被破壞，振動會更劇烈，但還是黏在一起。
  • 加熱成氣體後，開始有ㄧ些分子彈飛，不再黏在一起，振動會更劇烈。
如果沒有固態/液態/氣態，對我們的生活會有甚麼影響？

ex.

  • 如果沒有固態，人類可能會流來流去。
  • 如果沒有液態，我們沒辦法喝飲料。
  • 如果沒有氣態，我們沒辦法呼吸。
三相圖

讀懂三態圖:坐標、定溫、定壓、三相點。

請問1大氣壓力時，改變溫度，水會發生甚麼改變？

1大氣壓力時，H2O隨著溫度的升高，三態的變化如下：固→液→氣。

請問1大氣壓力時，改變溫度，二氧化碳會發生甚麼改變？

1大氣壓力時，CO2隨著溫度的升高，只有兩態的變化：固→氣。

請問水的熔點？

1大氣壓力時，H2O在0°C時，固→液。

請問二氧化碳的熔點？

1大氣壓力時，CO2在-78°C時，固→氣。

請問H2O的沸點比較高的原因？

氫鍵：在分子層級，H2O分子有些許的極性(O原子端微帶負電,H原子端微帶正電)，而CO2分子間極性很弱，所以H2O需要更高的溫度(能量)才能拆散那些分子。

氫鍵產生的原因？

H2O有極性。

粒子、波雙重性

利用雷射筆做雙狹縫干涉實驗，證明光有粒子、波雙重性。

  1. 拍照上傳過程與結果照片。
  2. 在紙上端正寫出組內分工以及計算波長的算式，並上傳。
  3. 討論各組結果為何不同？
  4. 剔除極端值，全班各組做平均。
  5. 上網查出綠光雷射的波長，並跟實驗數據做比較。
  • 實驗中有各種不同的誤差。
  • 比較誤差大小，是否在兩個數量級(100倍)以內。
Tracker自由落體

利用Tracker(追踪器)，觀察物體的運行過程，計算物理量。

請問，當一個物體以自由落體的方式落下，時間過越久，物體的瞬間速度會____。 A.越快 B.越慢 C.等速

A.越快

牛頓擺 使用自製的球和支架，讓小朋友們練習調整牛頓擺的各項參數，達到最好的效果。 如果牛頓擺失敗，可能的原因有哪些？
  • 線的長度不同，小球無法互相擊中質心。
  • 球不夠重，沒有夠大的位能。
為什麼球過不久會停下來？能量去哪了？ 能量被球與球之間的碰撞、繩子與支架連接之間的摩擦力消耗掉了。
什麼情況下牛頓擺可以永久擺下去？
  • 在一個沒有空氣阻力也沒有摩擦力的理想空間牛頓擺可以永久擺下去。
  • 這種空間在現實生活中並不存在，目前只有在電腦模擬器裡可以實現。
請用一個表格記錄單擺實驗。 表格
平衡鳥 用簡單的實驗與勞作，加上生活中的體驗，讓同學們了解物理中的重心、動能、位能、加速度。 生活中有什麼地方能看到能量的傳遞？
  • 冬天手摸著金屬製品，金屬製品會隨著時間變得不冷(體溫傳導能量到金屬製品裡，使它的溫度升高)。
  • 手機充電(能量以電的形式從插座傳遞到手機裡)。
請舉例，生活中的平衡現象。 ex.翹翹板。
為什麼平衡鳥只需要一個支點就能好好的站著？

因平衡黏土的重心位置，低於支撐點的高度，而物體會偏向重心；這兩股相對的力量會互相抵銷、達成平衡。
空中腳踏車也是一樣的道理，因為重心在支撐點之下，所以空中腳踏車可以利用小小的支點，取得完美的平衡。

請在下方的平衡鳥圖中，分別標出重心、支撐點、中心點的位置。
步行下坡

讓學生自行製作/觀察下坡玩具，認識力學的實際運作。

下坡玩具的速度是越來越快，還是越來越慢呢？

當球往下滾時，持續受到地球重力的影響，位能不斷轉變成動能，使得速率增加。

在「翻滾吧！柯基」實驗中放入兩顆彈珠，翻滾速度會加快，與哪一個物理數值有關？

與重量、重力、萬有引力有關。

請問，當下坡小馬往下走時，時間過越久，下坡小馬的瞬間速度會____。 A.越快 B.越慢 C.等速

C.等速

什麼原因可能造成下坡玩具不會往下走？
  • 坡度不夠(後重心無法作用)。
  • 摩擦力太大。
放兩顆彈珠，效果有什麼改變呢？ 柯基犬會滾得更快。因為彈珠的重量越大，兩邊重量落差越大，加速度也會越大。
不能筆直走下坡時，可能的影響因素有哪些？該如何調整？ 因為彈珠會在柯基犬裡面左右滾動，造成重心偏移，解決方法是可以把柯基犬剪的窄一些，或用一些其他填充物鎖住彈珠的位置。
奇妙的電阻世界 從一顆小小的電阻帶入，了解什麼是電阻？電流跟電壓有什麼關係？從生活中的體驗讓同學們了解各種電子元件的功能與用途。 請問在相同電壓下，電阻值越大，電流是越大還是越小？為什麼？ 電阻是電線中的阻力，會阻擋電流讓電流變小，所以當電阻值越大時，電流會越小。
電阻值的大小取決於電線的那些變因？ 電線材質、電線寬度...。
很多電子感應器上的判斷數值的原理是根據元件的___變化，因而數據產生變化？ 根據裡面的可變電阻。
自走車實作 讓學生們學習使用簡單的材料，去調整車子的結構，去做出一台性能最好的自走車。 車子爬坡的時候，電池座應該要放在前面還是後面，才能順利攻頂？ 電池座的位置會影響車子的重心，重心在前車子容易翻車，所以要放在後面。
簡易小馬達 利用電磁感應的原理，模擬馬達的運作。 發電機主要運用什麼原理來發電？ 利用各種動力(如水力、風力)使線圈在磁鐵的兩極間轉動；當線圈轉動時，線圈內的磁場改變，因此產生感應電流。 發電機是運用「電磁感應」將動力所作的功轉換成電能的裝置。
甜蜜的魔境 觀察光在不同液體中的折射與反射。 為什麼密度會影響折射率？ 密度用生活化的例子來解釋。假設有兩個月台，一個月台人來人往、另一個月台杳無人煙。想要穿過杳無人煙月台一定比較容易，光在介質當中的行進也是一樣的道理。
史特林引擎 嘗試製作史特林引擎，認識熱、動能、簡單機械運作。 請舉出三個可能造成史特林引擎實驗失敗的原因。
  • 軸線不直，使得活塞上下運動時容易卡住。
  • 冷熱溫差不夠大。
  • 活塞會導熱，造成上下兩邊的溫度變得一樣。
請問活塞為什麼會被推起來？ 因為氣體膨脹，將活塞給推了起來。

(四)建置專用教室

「動手學科學」教學，常會用到許多小器材；同學進行活動也需要同組伙伴面對面討論與合作，中間應有平面桌子放置活動器材並供同學記筆記，所以將新埔國中信義樓五樓 513 教室建置為動手學科學專用教室。

教室內置：

  1. 可拼貼組合之平面桌，最多可同時支援六組進行活動。
  2. 置物櫃多組。
  3. 投影機。
  4. 廣播系統。
  5. 遮光窗廉。

五、以精進會議橋接教師社群

(一)基本說明：

  1. 主要邀請高國中小資深老師與活動原作者進行討論
  2. 活動依物質科學、生命科學、天文地科、數學、資訊科學五領域，精進會議分領域召開。
  3. 出席費 1500 元。
  4. 會議的聯絡工作由計畫兼任秘書與遠哲基金會辦公室共同負責。

(二)教師精進會議可以安排的議題有：

  1. 討論活動設計，精進動手做科學活動設計的具體作法。
    • 提供意見的資深老師，請在會前線上填註：
      1. 糾正活動表述資料之錯誤或不當之處。
      2. 提供活動相關之科學探究問題。
      3. 建議活動在具體教學時可掌握的要領。
      4. 學習資源：如評量、學習單、補充講義。
      5. 其他改進意見。
      6. 以上資料會印出當作會議資料。
    • 亦邀請活動原作者出席參與討論，但若原作者沒空出席，不影響大家對活動的討論。
    • 討論出來的改進意見，由資深老師或平台工讀生動手修改。亦以 CC 授權相同方式分享釋出。
  2. 規畫課程，並進行「公開課教學」
    • 設計「大概念、小概念、說明」表
    • 設計「大概念、小概念、活動、設計者」表
    • 設計「活動名稱、活動內容、探究問題、參考答案」表
  3. 辦理教師研習的相關事宜。

(三)數學科精進會議主要成員：

  1. 林柏寬:教育部國民及學前教育署中央課程與教學數學領域諮詢教師、台南市國中數學輔導團
  2. 侯雪卿:教育部國民及學前教育署中央課程與教學數學領域諮詢教師、嘉義縣民雄鄉興中國小教務主任
  3. 黃琳懿:財團法人人本教育文教基金會數學想想、科學高興班教師

六、推廣路徑

(一)於「實驗教育」中直接推廣

直接開設各種「跨校選修」班，並與地方政府長期合作，慢慢進入部分體制學校。

(二)與輔導團及學科中心合作

想辦法讓有一部分體制學校的一部分的教學活動，採用動手學科學的模式。

  1. 與數學領域輔導團合作
  2. 與高中物理學科中心(台中一中)
  3. 國中小自然領域/科技領域輔導團合作

(三)與民間的教師社群合作

  1. 找「數學咖啡館」談合作。
  2. 找遠哲寒暑假科學營帶隊老師合作。
  3. 找參與遠哲科學趣味競賽的學校老師。
  4. 找藍偉瑩談合作。
  5. 找賴和榮談合作。

(四)與其他課程教學平台合作

  1. 幫助教科書出版商
  2. 擴大到社區大學
  3. LIS情境科學教材
  4. 均一教育平台
  5. 教育部因材網

七、持續辦理編輯培力

辦理頻率為每年 1~2 次，因為是技能教學，必須有充分的助教，才能提高成員學會的成功率。

以下為第三版本課表：

次 教學內容 講師 助教 活動清單 備註
1 Wiki基礎入門 丁志仁 蕭聿程
游士賢
張又懿		 Wiki基礎入門、Wiki歷史 全民科學平台生態
介紹及Wiki入門
2 HTML語法入門 丁志仁 蕭聿程
游士賢
張又懿		 HTML基礎入門、HTML歷史
3 SVG及HTML入門 丁志仁 蕭聿程
游士賢
張又懿		 帶入SVG基本標籤
4 CSS及SVG進階應用 張又懿 蕭聿程
游士賢		 CSS語法練習、旋轉、縮放、群組
5 SVG動畫進階使用 張又懿 蕭聿程
游士賢		 漸層文字、群組一朵花，用程式製作精良的小動畫
6 SVG進階複雜繪圖 張又懿 蕭聿程
游士賢		 Inkscape、如何用程式碼改圖(移花接木)、畫一個心、LOGO構想
7 實作與補充 丁志仁 蕭聿程
游士賢		 CC維基共享資源、練習上架一個活動(數學奠基模組)、圖庫概念
8 Inkscape 繪圖 張又懿 蕭聿程
游士賢		 幫對方設計LOGO、插畫一張臉(描點工具)、合作一張海報(一人畫一個東西最後合成海報)
9 CSS 張又懿 蕭聿程
游士賢		 一個檔不做任何樣式定義，卻大家都不同
10 CSS進階應用 丁志仁 蕭聿程
游士賢
張又懿		 用具體練習進行CSS總復習
11 MySQL、PHP、javescipt入門 丁志仁 蕭聿程
游士賢
張又懿		 介紹相關的延伸技術 兼進行評量準備
12 評量 丁志仁
張又懿		 蕭聿程
游士賢		 製卷、實作、監考、閱卷 實作題70%
筆試30%

八、撰寫相關文件與教學資源

(一)已寫成

(二)待完成

  1. 拍攝、投放介紹影片
  2. 「動手學科學活動撰寫手冊」(電子書暨紙本書)
  3. 推廣小冊子(電子書)

九、廣宣作為

  1. 拍攝公開課上課情形，剪接成短片，放上 youtue 。
  2. 建置官網布告欄，公布最新活動消息。
  3. 提供「動手學科學活動撰寫手冊」給有興趣的教學者。
  4. 與教科書出版商合作，以提供活動與教育訓練，交換「露出」機會。
  5. 向三所以上社大洽談合作，合開動手學科學公開課。
  6. 與地方政府合作，合開動手學科學公開課。
  7. 與LIS情境科學教材、均一教育平台、教育部因材網談合作，相互之間以友站連結的方式，相互「露出」。

預定進度

執行項目2020年2021年
12月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月
維護資訊平台
發展社群聯絡工具
累積活動設計
發展課程並教學
召集精進會議
辦理編輯培力
生產文件與廣宣


預算

計畫期程：109年12月1日至110年11月30日
計畫經費總額：新臺幣895000元，向國教署申請補助金額：331000元，自籌款：564000元。
經費項目計畫經費明細申請教育部補助經費
單價(元)數量總價(元)說明金額說明
人
事
費		專案經理1000012月120000專案經理1人×10,000元×12個月0自籌
兼任秘書2250100天225000兼任秘書1人×2250元×100天0自籌
小計345000元0
業
務
費		會議出席費150070人次105000活動、課程、教學設計出席費105000
講師費100084小時84000編輯培力與示範課程84000
助教費50084小時42000編輯培力與示範課程42000
工讀費192625小時120000基本工資時薪×1.2倍0自籌
印刷費100001年10000手冊,上課講義,會議資料,美工設計0自籌
設備使用費60001年6000租賃伺服器及頻寬0自籌
平台維護費400001年40000撰寫平台上所需的各種功能0自籌
課程宣導影片1000001年100000拍攝影片，剪輯影片，上網100000
雜支430001批43000人事暨業務費的4.8%0自籌
小計550000元331000
合計895000元331000



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