全民科學平台/物質科學Ⅲ/公開課成果集
前言
本成果集為全民科學平台的2025年上半年所舉辦之「物質科學 - 公開課Ⅲ」之成果。成果集包含前言、全民科學平台的理念與作法、課程設計、成果、未來工作與展望此五個章節。
一、規畫公開課
本全民科學平台蒐集了很多「動手做活動」，並放在網路上公開給大家使用。單純將「動手做活動」放到網頁上，並不容易幫助到人們對科學的學習，也不易得到教學現場的青睞，獲得大家的認同與採用。
所以我們將一系列完整的「科學觀念」串接成十週的課程，並且選出能適當傳達這些觀念的「動手做活動」，並將探究問題完整化。公開招募學員，並實際教教看。教學的結果，一方面當作活動調整的依據，一方面也做為平台運用的示範。
九週的課程設計如下：
透過以下三大主題，讓參課者能透過基本的科學原理，看懂世界；並通過動手做落實科學的生活實踐。
- 電池與儲能
- 數值編碼與計算機器
- 光波與光速
參考資料
- 文字：ASCII,UTF-8,Big5
- 圖片 https://blog.csdn.net/HerbenLam/article/details/53432004
- 影像 https://blendvision.com/zh-tw/blog-zh/video-encoding
- 影像 視訊編解碼器
- 音樂 音訊檔案格式
- 邏輯電路：邏輯電路
- 加法器：
- 7400系列：邏輯電晶體列表
- 模擬器 模擬器網址
內容
- 課程助理：李頎
- 參課者：約20人
- 課主：丁丁，蔣盛暐，李國章，林芸伍，鄭婷如
- 聯絡方式：丁丁Line
規格：
- 僱請課程助理、陪伴群學者，與其他必要協助人員
- 參課者繳保證金，組課結束時返還。
- 以實作評量為主。如果通過，遠哲科學教育基金會將頒發學分證書
- 上課規範：
- 自己有意願上課，不是父母叫你來的。
- 親自上課，不能來要請假，需附上合理事由。
- 上課不能玩手機。
- 有事跟老師報備。
- 自己的檔案上傳到自己的資料夾。
- 上課注意聽。
- 作業按時交。
- 垃圾自己帶走，不能留在教室。
- 不守規範，強制退選。
籌備步驟：
- 安排報名介面
- 已完成：報名連結
- 找場地
- 已完成：場地在 國立臺灣科學教育館 B1 R04教室
主課次：
課次主題如下：
| 主題 | 課次 | 日期 | 課程名稱 | 教師 | 課程說明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 電池 與 儲能 | 1 | 2.15 | 電池原理與家用功率 | 蔣盛暐 | 本堂課將從最基礎開始，從能量轉換，電池的充放電，再講到家用電器的功率，讓學員從生活中體驗到電能的用途與變換能量轉換 |
| 2 | 3.1 | 簡單的家用儲能設備 | 蔣盛暐、李國章 | 課程將延續第一堂課次，從電池延伸到家用儲能設備，介紹其中所使用的逆變器、磷酸鐵鋁電芯與控制電路的方式 | |
| 4 | 3.8 | 復盤一到三課次 | 丁志仁 | 復盤一至三課次 | |
| 數值 編碼 與 計算 機器 | 3 | 2.22 | 開關與邏輯閘 | 丁志仁 | 課程將從PhET模擬開始，介紹重要的邏輯閘，再來用開關演示不同的邏輯閘(AND、OR、NOT)，由淺入深甚至是介紹多閘結構 |
| 5 | 3.15 | 進位制與字集 | 丁志仁 | 本堂課將帶領學生深入探索電腦二進位的世界，會先介紹二進位與十六進位，再帶領學生操作，最後介紹 ASCII 編碼 | |
| 6 | 3.22 | 簡單加法器 | 林芸伍 | 本課程延續第二堂課次，使用電晶體和麵包板搭建簡單的加法器電路 | |
| 7 | 3.29 | 色碼與點陣圖 | 鄭婷如 | 課程將從波長與顏色開始，介紹色光三原色，並教學如果是在電腦的世界中要如何用數值表達像素 | |
| 波粒二重性 綠光的雙狹縫實驗 | 8 | 4.5 | 光波與光速 | 丁志仁 | 本課程將探討生活中算出光速的方法，其實用微波爐就可以計算出來，將帶領學生找出微波爐中微波的波長與頻率，再來計算微波的光速 本課程將使用綠光雷射筆與自動筆芯，操作雷射筆的雙狹縫干涉，再利用干涉條文延伸講解電子的雙狹縫實驗，引到波粒二項性的理解 |
| 9 | 4.12 | 評量 | 待定 | 駐站實作評量 |
學員
- 預定：國二、高中以上，20 人分為四組
- 實際：
日期/
人名2/15 2/22 3/01 3/08 3/15 3/22 3/29 4/05 4/12 保證 丁志仁 到 到 到 到 到 到 假 到 到 免 歐恩宇 到 到 到 到 到 到 到 到 到 現 歐恩豪 到 假 到 到 到 到 到 到 到 現 陳侑駿 到 到 到 到 到 到 到 到 到 現 陳佳琳 到 到 到 到 到 到 到 到 到 現 彭睿棠 到 到 到 假 到 到 假 到 假 匯 彭梓熙 到 到 到 到 到 到 假 到 假 匯 洪維佑 到 到 到 到 假 到 到 假 到 現 李佳穎 到 到 到 假 假 到 到 假 到 免 陳庭煦 到 到 到 假 假 到 到 假 到 匯 洪子安 到 到 假 到 到 到 到 到 假 現 余樂 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 李牧瞳 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 彭立和 到 到 到 到 到 到 假 到 假 匯 戴慧卿 假 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 吳侑羲 假 缺 缺 假 缺 缺 缺 缺 缺 林筱汶 到 到 到 到 到 到 到 到 假 現 况宥興 到 到 到 到 到 到 到 到 到 現 鄭婷如 到 到 到 假 到 到 到 到 到 匯 張安潔 - - 到 到 到 到 到 到 到 現 準備人力與工作
- 老師：
- 諸活動
- 設計活動頁
- 設計原理頁
- 設計探究問題
- 側拍 youtube 短片(另有支援人力)
二、學員不分組
本次物質科學課程，鼓勵親子共學，也接受混齡學習，班級中的同學年紀分佈很廣；但我們相信學生的學習能力，除非必要，否則家長與助教不介入。我們給予學生相同難度的任務，但有不同的評分標準，以滿足他們不同年齡層的學習需求。
全民科學平台的理念與作法–附「運作生態系」
本章將詳細介紹「全民科學平台」，包含平台理念與運作情況。
一、理念
(一)平台描述概要
- 建立一個可持續維運 10 年以上，支援「動手學科學」的學習資源分享平台。
- 維運一組與此平台互相支持的社群。
- 推廣國內外人士運用此平台的資源，以成就或增進科學之學習。
- 為實現以上宗旨：
- 本平台採 Mediawiki。
- 本平台內容採 CC 授權。
(二)CC授權的精神與作法
創用 CC 是一種對「不特定對象」的使用授權，但使用者在運用人家著作時要遵守四項交代：包括必須「姓名標示」、對可不可以「商業性」利用的交代、對可不可以「改作」的交代、以及要求以「相同方式分享」的交代，其意思與圖示分別為：
姓名標示：使用者必須按照著作人或授權人所指定的方式，表彰其姓名。
非商業性：有這個圖示，使用者「不得」以獲取商業利益或私人金錢報酬為主要目的來利用作品。沒有這個圖示的作品，大家可以商業利用。
禁止改作：有這個圖示，使用者「不得」變更、變形或修改作品。
相同方式分享：若使用者變更、變形或修改本著作，則僅能依同樣的授權條款來散布該衍生作品。即你改作後的衍生作品也必須允許後面的人繼續改作。
全民科學平台所使用的CC授權是「姓名標示─相同方式分享」：
本授權條款允許使用者重製、散布、傳輸以及修改著作(包括商業性利用)。若使用者修改該著作時，其改作後的衍生作品也必須允許後面的人繼續改作。使用時必須按照著作人指定的方式表彰其姓名。
所以在每一個活動頁的最前面，我們都寫上了原始設計者的姓名，以保障原始設計者的權益。 詳見 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ 。
二、運作生態系簡易圖示
推動一個這麼大的平台計畫，我們需要許多人與單位的支持，才足以使我們繼續前進。本計畫之支持單位為：
(一)財團法人遠哲科學教育基金會
遠哲科學教育基金會提供專案管理、部分辦公場地、人脈、動手學科學活動來源。
(二)自主學習共享平台
- 免費提供「動手學科學」公開課：開課、選課、典藏、認證等各種服務。
- 此平台是公益性平台，其理念為：
- 課通天下，大家都能在這個平台上開課、選課；在「我為人人，人人為我」的理想下，分享彼此的課程給彼此的子弟，用天下的資源來幫助台灣的孩子們學習。
- 橋接體制學校與實驗教育，使實驗教育發展與108課綱實施連成一體，實現「今日實驗教育，明日公共教育」的理想。
(三)社團法人中華民國振鐸學會
提供本平台運作人力、運作人力培訓、開課場地、開課器材儲備與運用。
振鐸學會目前正努力橋接體制內、外的教育，試圖用「自主學習典範」去混搭「師徒教學典範」。也可趣稱想以「土雞典範」取代「飼料雞典範」，強調自主學習和實作能力，就是基本上學生可以做的就交給學生做。
(四)其他
如教育部國民及學前教育署提供補助。
三、動手學科學的實踐
(一)四個特色
我們的理念是希望能夠在中小學中，帶出一種新的科學學習典範，這種科學習典範包括四個特色：
1.科學跟生活的連結
同學們可以運用日常生活中常見的現象跟物品來學習科學。在過往的科學學習過程裡，同學們的腦筋存在一個切換開關，他進教室或者穿上白色實驗袍之後就切入那個科學課上課狀態，到了日常生活中他就切到日常生活狀態，兩者是不相連的，學生只會把在科學課的內容跟他的考試相連結，而不會跟他日常生活中看到的各種現象相連結。
2.動手做
希望讓同學養成動手做的習慣，因為我們發現在學習科學的過程，同學如果是透過動手做活動(Learning by Doing)，他對這些科學原理的認識會更深刻、長久。
3.探究問題
希望同學在上每一堂課動手作之餘能夠做更多探究與思考，所以我們在每個單元都設計了若干個探究問題，讓同學思考為什麼。
4.線上公開
課程所有的設計全部放在遠哲全民科學平台上面，然後用 CC 授權釋出，希望透過分享的精神，讓所有人都可以藉由這些教材學習科學；並且依自己的脈絡與情境，將教材改作成適合自己的樣子。
(二)實踐
1.架設網站平台
網址：http://science4everyone.net/ 網站功能：
- 科學活動牆：讓民眾可以更方便的取得各種科學活動
- 公開課報名：公開課的報名系統
- 工作人員協力：包含教師社群與編輯群的各項協力工作
2.開設課程
適時選擇、串接各科的科學觀念，選用適合的活動，構成八到十週的課程，並公開招募學員，實際教教看。同時與各方合作，合格者授予學分。
3.培訓工作人員
定期招募工作人員，以補充代謝。並對工作人員施以平台維護、程式撰寫、wiki 書寫、HTML,SVG,共享圖照運用…等教育訓練。
4.廣告宣傳
將公開課的過程，拍攝、並剪成宣傳短片，再透過 FB,Line,IG,Youtube 來宣傳本平台在學科學習上的利用價值。
「動手學科學/物質科學Ⅲ」的課程設計
一、科學觀念的系統與列表
分類名 名稱 活動 活動介紹 物質的態 透明 【透明】 探討光的傳播，理解不同物質的透明性。 能量 能量轉換 【業力引爆】用手機引爆氣球 使用手機閃光燈引爆氣球，展示光能量的轉換。 【奇幻旋轉】用手心的熱推動紙風車 利用手心的熱量來推動紙風車，展示熱能如何轉化為動能。 【能量轉換 13 段影片＋能量形式辨識】 學生觀看影片並辨識不同形式的能量轉換，如機械能、熱能、電能等。 電與電路 電荷 【萊頓瓶】用起電棒充電萊頓瓶，放電產生火花；或點亮麵包板上的 LED 燈 使用起電棒充電，展示靜電放電的效果，並點亮麵包板上的LED燈，觀察靜電放電。 電壓 【用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換】手機切至攝影模式，調整成240Hz，拍日光燈錄影。 通過手機慢動作拍攝日光燈的閃爍現象，了解光的頻率和日光燈的工作原理。 ⊕【市電＋變壓器＋示波】 使用變壓器將市電電壓轉換，並用示波器觀察變壓後的波形，學習交流電的基本特性。 【半波整流】 通過半波整流電路，展示如何將交流電轉換為脈動直流電。 【橋式整流】 使用橋式整流電路將交流電完全轉換為直流電，學習整流的基本原理。 電池 【電池＋示波】 用示波器觀察電池的輸出波形，探索直流電源的特性。 【鐵鋰電池】 介紹鐵鋰電池的基本原理，並展示其應用於儲能系統中的優勢。 【參觀露營車】即一個小型微電網。包含：發電裝置、電池、控制器、逆變器四類元素。 了解微電網的運作，探索露營車中的發電、儲能、控制和逆變系統。 電流 【電流熱效應】3V 電池燒鋁箔紙細條 用3V電池讓電流通過鋁箔，觀察電流如何轉換成熱量。 電功率 ⊕【微電腦智慧插座】量單一電器的瓦數 測量並計算單一電器的瓦數，學習如何管理電力消耗。 ⊕【家電瓦數大匯整】 統計並分析家庭中各種家電的瓦數，幫助學生理解家庭能源消耗。 【抽水馬達用電計算】 計算馬達運行所需的電力，學習如何估算機械設備的能源需求。 ⊕【規畫一天的用電量】 根據家中電器的用電量計算一天的總耗電量，學習能源管理。 【離峰與尖峰電價差】 了解電價隨時間的變化，理解離峰與尖峰電價的差異。 基本電路 【認識並學會操作：免焊萬用電路板(麵包板)】 學習如何使用麵包板搭建簡單的電路，無需焊接。 【認識並學會操作：PhET 直流電 - 虛擬實驗室】 使用虛擬實驗室來模擬直流電路的運作，增進學生的理解。 電晶體 【Identity Gate 恆等閘】 學習數位邏輯中的恆等閘，理解其在電路中的功能。 【NOT gate 非閘】 學習如何使用非閘來反轉邏輯輸入，並理解其應用。 ⊕【及閘 AND gate】 學習與閘的基本概念，並了解如何將兩個條件結合起來。 ⊕【反及閘 NAND gate】 介紹與閘的反向版本，並學習其邏輯和應用。 【或閘 OR gate】 學習或閘的運作，理解在邏輯電路中的應用。 【反或閘 NOR gate】 介紹或閘的反向版本，學習其在邏輯電路中的功能。 【互斥或閘 XOR gate】 了解互斥或閘的特性，並學習其如何處理互斥條件。 【互斥反或閘 NXOR gate】 學習互斥反或閘，並探索其在邏輯運算中的應用。 【半加法器（half adder）】 介紹半加法器，學習其在數位邏輯中的基本運作。 【IC 7400】用麵包板驗證腳位的電氣特性 使用IC 7400芯片，驗證邏輯閘的腳位功能。 【全加法器實作】 學生實作全加法器，理解如何將多個二進位數字相加。 干涉 ⊕【綠光干涉】 利用雷射筆與鉛筆芯，觀察綠光干涉現象，學習光波的波動性質。 視覺暫留 【視覺暫留】 學習視覺暫留效應，了解如何通過快速的圖像變換來創造持續的視覺效果。 相對論 光速不變 【微波爐算光速】 通過微波爐的實驗計算光速，了解光的傳播速度。 計算機器 進位 【認識十六進位】 介紹十六進位的基礎概念，並學習如何進行進位計算。 ⊕【十六進位與十進位的轉換：立體方塊】 透過實作練習，學生學會將十六進位與十進位數字互相轉換。 ⊕【為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 而不是 2+2+2】 利用問題幫助學生理解位元（bit）如何影響數字範圍。並理解是用乘法而非加法。 【十進位轉十六進位：mkHex.php】 學生使用程式將十進位數字轉換為十六進位。 【十六進位轉十進位：mkDec.php】 學生使用程式將十六進位數字轉換為十進位。 【字集：ASCII共95個可顯示字元】 介紹ASCII字元集，並學習如何處理字符編碼。 編碼 ⊕【知道字的編碼，然後送出字：mkWords.php】 學生實作程式，根據字元編碼來輸出字符。 【認識 Emoji (日語：絵文字)】 介紹Emoji的編碼與使用，理解其在現代數位交流中的重要性與其編碼。 ⊕【查出字符的 UTF-8 編碼：mkCode.php】 學生學習如何查詢字符的UTF-8編碼。 【魔數時間】利用特製的卡片，讓學生選好數字後來猜測。透過知道有卡片幾，把它當成2的指數倍去相加。 透過特製卡片，學生使用二進法特性來猜測數字，理解進位系統的概念。 【手指數數】用一隻手可以算到31 利用手指，學生學會如何表示二進位數字，理解進位概念。 【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】 學生學會如何將顏色轉換為RGB編碼，並設計簡單的顏色選擇工具。 ⊕【用像素構成圖形：colorPixel.php】 學生學習如何用像素編碼來構建圖形，理解圖像處理中的編碼方法。 【畫熊臉：circleDraw.php】 學生實作程式，利用數學概念畫出圖形（如熊臉），了解圖形編碼。 二、科學觀念對應的活動
依系統分類
系統分類 科學觀念 活動 物質的態 透明 【透明】 能量 能量轉換 【業力引爆】用手機引爆氣球、【奇幻旋轉】用手心的熱推動紙風車、【能量轉換 13 段影片＋能量形式辨識】 電與電路 電荷 【萊頓瓶】用起電棒充電萊頓瓶，放電產生火花；或點亮麵包板上的 LED 燈 電壓 【用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換】手機切至攝影模式，調整成240Hz，拍日光燈錄影。、⊕【市電＋變壓器＋示波】、【半波整流】、【橋式整流】 電池 【電池＋示波】、【鐵鋰電池】、【參觀露營車】即一個小型微電網。包含：發電裝置、電池、控制器、逆變器四類元素。 電流 【電流熱效應】3V 電池燒鋁箔紙細條 電功率 ⊕【微電腦智慧插座】量單一電器的瓦數、⊕【家電瓦數大匯整】、【抽手馬達用電計算】、⊕【規畫一天的用電量】、【離峰與尖峰電價差】 基本電路 【認識並學會操作：免焊萬用電路板(麵包板)】、【認識並學會操作：PhET 直流電 – 虛擬實驗室】 電晶體 【Identity Gate 恆等閘】、【NOT gate 非閘】、⊕【及閘 AND gate】、⊕【反及閘 NAND gate】、【或閘 OR gate】、【反或閘 NOR gate】、【互斥或閘 XOR gate】、【互斥反或閘 NXOR gate】、【半加法器（half adder）】、【IC 7400】用麵包板驗證腳位的電氣特性、【全加法器實作】 干涉 ⊕【綠光干涉】 視覺暫留 【視覺暫留】 相對論 光速不變 【微波爐算光速】 數學 進位 【認識十六進位】、⊕【十六進位與十進位的轉換：立體方塊】、⊕【為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 而不是 2+2+2】、【十進位轉十六進位：mkHex.php】、【十六進位轉十進位：mkDec.php】、【魔數時間】利用特製的卡片，讓學生選好數字後來猜測。透過知道有卡片幾，把它當成2的指數倍去相加。、【手指數數】用一隻手可以算到31 編碼 【字集：ASCII共95個可顯示字元】、⊕【知道字的編碼，然後送出字：mkWords.php】、【認識 Emoji (日語：絵文字)】、⊕【查出字符的 UTF-8 編碼：mkCode.php】、【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】、⊕【用像素構成圖形：colorPixel.php】、【畫熊臉：circleDraw.php】 依主題分類
主題 課次 活動 電池與儲能 1 【業力引爆】用手機引爆氣球 1 【奇幻旋轉】用手心的熱推動紙風車 1 【萊頓瓶】用起電棒充電萊頓瓶，放電產生火花；或點亮麵包板上的 LED 燈 1 ⊕【微電腦智慧插座】量單一電器的瓦數 2 【電流熱效應】3V 電池燒鋁箔紙細條 2 ⊕【家電瓦數大匯整】 2 【用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換】手機切至攝影模式，調整成240Hz，拍日光燈錄影。 2 【電池＋示波】 2 ⊕【市電＋變壓器＋示波】 2 【半波整流】 2 【橋式整流】 2 【離峰與尖峰電價差】 2 【鐵鋰電池】 2 【參觀露營車】即一個小型微電網。包含：發電裝置、電池、控制器、逆變器四類元素。 4 【能量轉換 13 段影片＋能量形式辨識】 4 【抽手馬達用電計算】 4 ⊕【規畫一天的用電量】 4 【Identity Gate 恆等閘】 4 ⊕【反及閘 NAND gate】 4 【反或閘 NOR gate】 數值編碼與計算機器 3 【認識並學會操作：免焊萬用電路板(麵包板)】 3 【認識並學會操作：PhET 直流電 - 虛擬實驗室】 3 【NOT gate 非閘】 3 ⊕【及閘 AND gate】 3 【或閘 OR gate】 5 【認識十六進位】 5 ⊕【十六進位與十進位的轉換：立體方塊】 5 ⊕【為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 而不是 2+2+2】 5 【十進位轉十六進位：mkHex.php】 5 【十六進位轉十進位：mkDec.php】 5 【字集：ASCII共95個可顯示字元】 5 ⊕【知道字的編碼，然後送出字：mkWords.php】 5 【認識 Emoji (日語：絵文字)】 5 ⊕【查出字符的 UTF-8 編碼：mkCode.php】 6 【互斥或閘 XOR gate】 6 【互斥反或閘 NXOR gate】 6 【半加法器（half adder）】 6 【魔數時間】利用特製的卡片，讓學生選好數字後來猜測。透過知道有卡片幾，把它當成2的指數倍去相加。 6 【手指數數】用一隻手可以算到31 6 【IC 7400】用麵包板驗證腳位的電氣特性 6 【全加法器實作】 7 【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】 7 ⊕【用像素構成圖形：colorPixel.php】 7 【畫熊臉：circleDraw.php】 7 【視覺暫留】 波粒二重性、綠光的雙狹縫實驗 8 【透明】 8 【微波爐算光速】 8 ⊕【綠光干涉】 觀念與原理對應主題
主題 觀念或原理分類 觀念或原理 電池與儲能 能量 能量轉換 電與電路 電荷 電壓 電流 電功率 電池 電晶體 數值編碼與計算機器 電與電路 基本電路 電晶體 視覺暫留 計算機器 進位 編碼 波粒二重性、綠光的雙狹縫實驗 物質的態 透明 電與電路 干涉 相對論 光速不變 三、活動內容與探究問題
活動頁 活動介紹 問題 答案 【透明】 探討光的傳播，理解不同物質的透明性。 為什麼不同物質對光的透過率不同？ 不同物質的分子結構和密度影響光的傳播。透光性較高的物質分子間隙較大，能夠讓更多光線通過。對於不同波長的光，透明度也不一樣，因為可穿透的分子間隙不同。 在不同的光源下，透明物質的透明度是否會有所不同？ 是的，不同光源的光譜會影響光的透過率。例如，某些物質對日光和人工光源的透過率會有所不同。 甚麼特性的光(電磁波)穿透性高 波長越長 穿透性越好 ；頻率越高 容易被擋下來 穿透能力弱 【業力引爆】用手機引爆氣球 使用手機閃光燈引爆氣球，展示光能量的轉換。 為什麼手機的閃光燈能夠引爆氣球？ 手機的閃光燈產生強烈的光能，這些光能被氣球表面的材料吸收並轉化為熱能，最終使氣球破裂。 在不同顏色的光下，是否會影響最終結果？ 是的，因為不同顏色的光波長不同，光能的吸收效率會有所不同。氣球的顏色也會影響反射與吸收的光波波長。 若是我的手機閃光燈照不破氣球怎麼辦 可以把汽球吹得更鼓一點，讓皮撐得越開越薄，越容易破 【奇幻旋轉】用手心的熱推動紙風車 利用手心的熱量來推動紙風車，展示熱能如何轉化為動能。 手心的熱為什麼能夠推動風車？ 手心的熱量加熱了周圍的空氣，使空氣膨脹並上升，這種氣流推動風車旋轉，實現熱能轉化為動能。 如果在不同的環境中進行這個實驗，結果會有什麼不同？ 在不同的環境中，空氣的密度和溫度變化會影響熱對流的效果，可能會改變風車的旋轉速度或穩定性。 【能量轉換 13 段影片＋能量形式辨識】 學生觀看影片並辨識不同形式的能量轉換，如機械能、熱能、電能等。 在能量轉換過程中，為什麼能量無法完全轉換為一種形式？ 根據能量守恆定律，能量不會消失，但會在轉換過程中損失成熱能等形式。這是由於實際過程中會有摩擦和阻力等因素。 如果沒有足夠的能量轉換過程，最終的結果會是什麼？ 如果能量轉換過程不充分，最終的輸出能量會少於預期，可能導致效率低下或設備無法正常運行。 有沒有沒辦法完整轉換的能量 熱能很容易溢散到空氣中，很難完整轉換 【萊頓瓶】用起電棒充電萊頓瓶，放電產生火花；或點亮麵包板上的 LED 燈 使用起電棒充電，展示靜電放電的效果，並點亮麵包板上的LED燈，觀察靜電放電。 為什麼萊頓瓶能夠儲存電荷？ 萊頓瓶是一種靜電儲存裝置，通過將電荷積聚在內部的金屬箔片上來儲存能量。由於瓶子的外部絕緣材料，這些電荷無法泄漏。 為什麼有時候放電時會產生火花？ 當電荷在萊頓瓶中積聚到足夠程度時，當放電發生時，積聚的靜電能量瞬間釋放，轉變為光能與熱能，這會產生火花。 【用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換】手機切至攝影模式，調整成240Hz，拍日光燈錄影。 通過手機慢動作拍攝日光燈的閃爍現象，了解光的頻率和日光燈的工作原理。 為什麼日光燈會產生頻閃現象？ 日光燈的工作原理基於交流電，交流電的周期性變化會使燈管的光亮度隨著頻率變化，導致頻閃。 若平常看到日光燈就在閃怎麼辦？ 更換日光燈 為什麼我們用慢動作錄影才能看到日光燈的明暗閃爍？ 日光燈的閃爍頻率非常高，人眼無法捕捉到，而慢動作錄影能夠放慢這個過程，讓我們看到頻閃現象。 ⊕【市電＋變壓器＋示波】 使用變壓器將市電電壓轉換，並用示波器觀察變壓後的波形，學習交流電的基本特性。 如何通過示波器觀察變壓器的輸出波形？ 使用示波器接入變壓器的輸出端，可以看到電壓波形的變化，這有助於理解交流電的波形特徵。 變壓器如何提高電壓或降低電壓？ 變壓器的工作原理基於電磁感應，它利用不同匝數的線圈來調節電壓，實現升壓或降壓。 【半波整流】 通過半波整流電路，展示如何將交流電轉換為脈動直流電。 為什麼半波整流無法提供穩定的直流電？ 半波整流只保留交流電的其中一個半週期，輸出的直流電是脈動的，並未完全穩定。 如何改善半波整流的不足？ 可以使用全波整流來改善，這樣能夠更有效地將交流電轉換為直流電，減少脈動。 【橋式整流】 使用橋式整流電路將交流電完全轉換為直流電，學習整流的基本原理。 橋式整流如何將交流電變為直流電？ 橋式整流使用四個二極體，在每個交流電週期的兩個半週期中都能保持電流流動，從而消除了半波整流的脈動。 【電池＋示波】 用示波器觀察電池的輸出波形，探索直流電源的特性。 為什麼電池的輸出波形是穩定的？ 電池提供的是直流電，這意味著其輸出的電壓方向固定，不會隨時間變化，因此在示波器中呈現為穩定的波形。 如何測量電池的實際功率？ 可以使用示波器測量電池的電壓和電流波形，並使用功率公式 P = V × I 計算其功率。 【鐵鋰電池】 介紹鐵鋰電池的基本原理，並展示其應用於儲能系統中的優勢。 為什麼鐵鋰電池適用於儲能系統？ 鐵鋰電池具有較高的能量密度和較長的壽命，並且充放電效率高，適合用於長時間儲存電能。 鐵鋰電池主要成分？ 磷酸鐵鋰，透過其中的鋰離子協助導電] 【參觀露營車】即一個小型微電網。包含：發電裝置、電池、控制器、逆變器四類元素。 了解微電網的運作，探索露營車中的發電、儲能、控制和逆變系統。 露營車的微電網是如何工作的？ 露營車的微電網由發電設備、儲能電池、控制器和逆變器組成，這些設備協同工作來提供穩定的電力。 【電流熱效應】3V 電池燒鋁箔紙細條 用3V電池讓電流通過鋁箔，觀察電流如何轉換成熱量。 電流如何引起熱效應？ 當電流通過導體時，會與導體中的電子碰撞，產生熱能，這就是電流的熱效應。 ⊕【微電腦智慧插座】量單一電器的瓦數 測量並計算單一電器的瓦數，學習如何管理電力消耗。 如何測量單一電器的瓦數？ 通過測量電流和電壓(智慧插頭內有電壓計與電流計)，然後使用公式 P=IV（功率=電壓×電流）來計算電器的瓦數。 ⊕【家電瓦數大匯整】 統計並分析家庭中各種家電的瓦數，幫助學生理解家庭能源消耗。 為什麼要了解家電的瓦數？ 了解家電的瓦數可以幫助管理家庭的能源消耗，選擇更節能的設備，並控制電費開支。 【抽水馬達用電計算】 計算馬達運行所需的電力，學習如何估算機械設備的能源需求。 如何計算抽水馬達的用電量？ 1.根據馬達的功率（瓦數）和運行時間，使用公式 P=IV 計算其消耗的電量。<br/>2.依據把水抽上來所需要的能量來運算(水的位能:質量*重力場常數*高度) ⊕【規畫一天的用電量】 根據家中電器的用電量計算一天的總耗電量，學習能源管理。 如何計算家庭一天的用電量？ 根據每個電器的瓦數及使用時間，計算總耗電量，並將所有家電的消耗加總。 【離峰與尖峰電價差】 了解電價隨時間的變化，理解離峰與尖峰電價的差異。 為什麼離峰電價比尖峰電價便宜？ 離峰時段電力需求較低，發電成本較低，因此電價便宜；尖峰時段電力需求高，發電成本上升，電價也相應上升。 【認識並學會操作：免焊萬用電路板(麵包板)】 學習如何使用麵包板搭建簡單的電路，無需焊接。 為什麼麵包板不用焊接就能構建電路？ 麵包板的設計有許多金屬觸點，可以讓電子元件的引腳直接插入並接觸，完成電路連接。 【認識並學會操作：PhET 直流電 - 虛擬實驗室】 使用虛擬實驗室來模擬直流電路的運作，增進學生的理解。 虛擬實驗室如何幫助學生理解直流電路？ 虛擬實驗室提供了模擬的直流電路，學生可以在無需實際材料的情況下學習和實驗電路的運行原理。 【Identity Gate 恆等閘】 學習數位邏輯中的恆等閘，理解其在電路中的功能。 恆等閘有什麼作用？ 恆等閘的輸入與輸出相同，用來演示數位邏輯中，某些操作不會改變輸入。 【NOT gate 非閘】 學習如何使用非閘來反轉邏輯輸入，並理解其應用。 非閘的作用是什麼？ 非閘將輸入反轉，若輸入為 1，則輸出為 0；若輸入為 0，則輸出為 1。 ⊕【及閘 AND gate】 學習與閘的基本概念，並了解如何將兩個條件結合起來。 在 AND gate 中，什麼情況下輸出為 1？ 只有當兩個輸入都是 1 時，AND gate 的輸出才為 1。 ⊕【反及閘 NAND gate】 介紹與閘的反向版本，並學習其邏輯和應用。 NAND gate 是如何工作的？ NAND gate 是 AND gate 的反向邏輯，當兩個輸入都是 1 時，輸出為 0；其他情況下，輸出為 1。 【或閘 OR gate】 學習或閘的運作，理解在邏輯電路中的應用。 在 OR gate 中，什麼情況下輸出為 1？ 當至少有一個輸入為 1 時，OR gate 的輸出為 1。 【反或閘 NOR gate】 介紹或閘的反向版本，學習其在邏輯電路中的功能。 NOR gate 有什麼特點？ NOR gate 是 OR gate 的反向邏輯，當兩個輸入都為 0 時，輸出為 1；其他情況下，輸出為 0。 【互斥或閘 XOR gate】 了解互斥或閘的特性，並學習其如何處理互斥條件。 XOR gate 何時輸出為 1？ 當輸入不相同時，XOR gate 的輸出為 1；當兩個輸入相同時，輸出為 0。 【互斥反或閘 NXOR gate】 學習互斥反或閘，並探索其在邏輯運算中的應用。 NXOR gate 和 XOR gate 有什麼區別？ NXOR gate 是 XOR gate 的反向邏輯，當兩個輸入相同時，輸出為 1；當兩個輸入不同時，輸出為 0。 NOR gate 和 XOR gate 有什麼區別？ 完全不一樣 NOR gate 是全部輸入都為0才會輸出1 XOR則是 兩輸入不同時輸出1 【半加法器（half adder）】 介紹半加法器，學習其在數位邏輯中的基本運作。 半加法器如何進行二進制加法？ 半加法器對兩個二進位數字進行加法，利用不同IC的特性，輸出和與進位值。 【IC 7400】用麵包板驗證腳位的電氣特性 使用IC 7400芯片，驗證邏輯閘的腳位功能。 如何利用 IC 7400 系列驗證邏輯閘的功能？ IC 7400 系列包含多種 gates，可以用來驗證 不同 gate 的基本操作。 【全加法器實作】 學生實作全加法器，理解如何將多個二進位數字相加。 全加法器如何實現多位數字的加法？ 全加法器將兩個位元及進位輸入，並生成總和與進位輸出，實現多位數的二進位加法。重點是比半加法器多了進位部分。 ⊕【綠光干涉】 利用雷射筆與鉛筆芯，觀察綠光干涉現象，學習光波的波動性質。 綠光干涉如何顯示光的波動性質？ 利用綠光的干涉現象，觀察光波的疊加效果，顯示光的波動性質。 【視覺暫留】 學習視覺暫留效應，了解如何通過快速的圖像變換來創造持續的視覺效果。 視覺暫留效應是如何工作的？ 視覺暫留效應使得快速變換的圖像在眼睛中留下持續的印象，創造出視覺上的持續效果。 【微波爐算光速】 通過微波爐的實驗計算光速，了解光的傳播速度。 如何利用微波爐計算光速？ 利用微波爐加熱熱感應紙，觀察上方變色的小點距離，把他當作半波長，並與微波爐的頻率相互計算，就可得到光速的估算值。 【認識十六進位】 介紹十六進位的基礎概念，並學習如何進行進位計算。 為什麼十六進位常用於資訊科學中，而不是十進位？ 電腦是以二進位為基礎，十六進位可以更簡單地表示二進位數字，並且每兩位十六進位數字對應四位二進位數字，這使得處理二進位數字更加方便。 如何將十六進位轉換為二進位？ 每個十六進位數字可以直接映射到4位二進位數字，將十六進位數字逐個轉換為二進位即可。 ⊕【十六進位與十進位的轉換：立體方塊】 透過實作練習，學生學會將十六進位與十進位數字互相轉換。 為什麼在進行十六進位轉換時，十六進位數字是基於16的次方來計算的？ 十六進位是基於16進制來運算，每一位數字代表16的冪次，這使得十六進位比十進位更為高效，特別是在處理大量數字時。 如果將立體方塊映射到電腦的記憶體結構，會有哪些應用？ 立體方塊幫助學生理解二進位和十六進位的對應關係，可以應用於記憶體位址的計算，方便電腦操作系統管理記憶體。 ⊕【為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 而不是 2+2+2】 利用問題幫助學生理解位元（bit）如何影響數字範圍。並理解是用乘法而非加法。 為什麼三個 bit 能表示的數字範圍是從 0 到 7？ 每個 bit 可以表示兩種狀態（0或1），因此三個 bit 可以表示 2^3 = 8 種不同的組合，範圍從 0 到 7。 【十進位轉十六進位：mkHex.php】 學生使用程式將十進位數字轉換為十六進位。 如何確保十進位數字在轉換成十六進位後不會丟失精度？ 十進位轉十六進位的過程是精確的，因為每個十進位數字都可以精確地映射到十六進位數字，不會發生精度丟失。 十六進位有什麼優勢，使得它在計算機領域廣泛使用？ 十六進位與二進位有一一對應關係，每兩位十六進位數字對應四位二進位數字，使得它比二進位更易讀且更簡潔。 【十六進位轉十進位：mkDec.php】 學生使用程式將十六進位數字轉換為十進位。 如果將十六進位數字轉換為十進位，如何處理帶有字母的情況（例如 A-F）？ 在十六進位中，A至F分別代表10至15，因此在進行數字轉換時，需將字母轉換為對應的數值，再進行計算。 【字集：ASCII共95個可顯示字元】 介紹ASCII字元集，並學習如何處理字符編碼。 為什麼ASCII字元集包含了所有的可顯示字符？ ASCII字元集設計之初是為了支持英語字符和一些基本符號，涵蓋了常見的鍵盤字符。 如何使用ASCII碼來進行字符的加密或解密？ 可以根據每個字符對應的ASCII碼進行簡單的加密或解密，通常是通過偏移某個數字來加密文本。 ⊕【知道字的編碼，然後送出字：mkWords.php】 學生實作程式，根據字元編碼來輸出字符。 為什麼編碼後的字符能夠被正確顯示出來？ 字符編碼（如ASCII或UTF-8）定義了每個字符與其對應的數值關係，計算機根據這些編碼將字符映射為顯示的符號。 如何處理不在ASCII範圍內的字符？ 可以使用UTF-8或其他Unicode編碼來處理ASCII以外的字符，這些編碼能夠表示全球所有語言的字符。 【認識 Emoji (日語：絵文字)】 介紹Emoji的編碼與使用，理解其在現代數位交流中的重要性與其編碼。 Emoji如何被編碼並傳輸？ Emoji是Unicode標準中的字符，它們被映射為特定的編碼，這樣可以跨平台傳遞並顯示。 ⊕【查出字符的 UTF-8 編碼：mkCode.php】 學生學習如何查詢字符的UTF-8編碼。 UTF-8為何能夠表示如此多的字符？ UTF-8是Unicode的一種編碼方式，能夠根據字符的需求使用不同長度的編碼，從而表示所有語言的字符。 【魔數時間】利用特製的卡片，讓學生選好數字後來猜測。透過知道有卡片幾，把它當成2的指數倍去相加。 透過特製卡片，學生使用二進法特性來猜測數字，理解進位系統的概念。 如何利用卡片來幫助理解二進制加法？ 每張卡片可以代表二進位中的一位，透過加上不同的卡片來幫助理解二進位加法及進位的規則。 【手指數數】用一隻手可以算到31 利用手指，學生學會如何表示二進位數字，理解進位概念。 為什麼手指可以用來表示最多31個數字？ 解答：每個手指都可以代表一個二進位位元，利用這些位元組合，可以表示 2^5 - 1 的數字，即31。 【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】 學生學會如何將顏色轉換為RGB編碼，並設計簡單的顏色選擇工具。 如何將顏色轉換為RGB編碼？ 每個顏色的紅、綠、藍成分都用0-255範圍的數字來表示，這三個數字組成RGB編碼，代表特定顏色。 如何變成灰階 只要把RGB平均後，每個都填成一樣的值，就會變成灰階了 ⊕【用像素構成圖形：colorPixel.php】 學生學習如何用像素編碼來構建圖形，理解圖像處理中的編碼方法。 為什麼我們可以將顏色編碼為像素？ 每個像素可以用RGB顏色模型表示，通過改變每個像素的顏色來構成圖像。 像素圖形的解析度如何影響圖像品質？ 像素的數量越多，圖像的解析度越高，圖像的細節也會更加清晰，從而提高圖像品質。 【畫熊臉：circleDraw.php】 學生實作程式，利用數學概念畫出圖形（如熊臉），了解圖形編碼。 如何利用數學公式來畫出圓形？ 圓形可以通過數學方程式 x^2 + y^2 = r^2來表示，根據這個公式可以確定圓形的邊界。 在畫圖過程中，如何利用程式語言來控制顏色與圖形大小？ 通過程式語言中的繪圖函數，控制顏色參數、圓形半徑和位置來實現不同的圖形效果。 四、考題典藏
我們的考題分為 紙筆測驗與動手實作兩種方式。
示例
實作評量
姓名：
一、制定災防時的用電計畫
- 吹風機：
- 冷風：97W - 240W
- 弱熱風：550W
- 強熱風：760W - 1183W
- 電視：
- 55吋液晶電視：104W
- 70吋液晶螢幕電視：130W
- 手機充電：(可以看看是大概幾%電的
時候，有時候會不同)- iPhone：3.96W - 5.62W
- 其他手機：4.4W - 4.5W
- 其他充電設備：
- 電動牙刷充電：0.9W
- 無線吸塵器充電：18W
- 藍芽耳機充電：2.1W
- 平板充電：5W
- 電子耳充電器：0.6W
- 照明設備：
- 檯燈：1.11W - 6.76W(依亮度不同)
- 地球儀檯燈：4.2W
- 夜燈：2W
- 床頭燈：17W
- 電腦相關：
- 筆電充電：4.5W
- Asus Vivobook 電腦開機+充電：109W
- 廚房家電：
- 果汁機：260W(一速)/ 990W(瞬打)
- 飲水機(沸騰)：823W
- 小電鍋：785W(開關)/ 39.68W(插電)
- 大電鍋：1221W(開關)/ 0W(插電)
- Panasonic快速煮水壺：550W
- 50公升小冰箱：功率一般在 50-70W ，
但是壓縮機只要工作三分之一的時間即
可。所以 24 個小時約耗電 0.48 度。
- 其他家電：
- 家用投影機：60W
- 電子鼓：3W
- 空氣清淨機：2W - 75W(依檔位不同)
- 離子夾：180W(加熱中)/ 1W(使用中)
- 象印熱水瓶：86W
- 愛美特直頻電風扇：35W(最大風速)
- 電風扇：1.24W-22W(依風速不同)
- dyson吸塵器：0.04W
- 電子耳除濕機：7.5W
- 除濕機：129w-135w
- wifi機：5.4w
- 暖氣機：653W
(一)使用智慧插座
量測吹風機的瓦數。
Ans： (助教檢查)
(二)制定計畫
請制定一份災變時三天的用電計畫，包含(但不限於)：
- 給手機充電多久
- 電鍋煮幾餐
- 電風扇使用多久
- 檯燈使用多久
- 開電視多久
- 妥善使用50升小冰箱
(三)算出家用儲能設施容量得多大
一度的電量為 1000 瓦的電器使用一小時。
請算出要支撐上面的計畫，你家的儲能設施，最少須要能儲存幾度的電？
Ans： (助教檢查,老師批改)
二、量出市電經過變壓器之後，量得的最大電壓、最小電壓、頻率
- 借用示波器
- 將示波器接上變壓器
- 將變壓器接上市電
- 打開示波器，調整；並讀取數據
Ans：
最大電壓：
最小電壓：
頻率：
三、做出 及閘(AND gate)
- 請用 PhET 做出及閘(AND gate)，共有兩個輸入，一個輸出。
- 將 PhET 的結果讓助教檢查後，畫在下面，並寫出及閘的真值表。
- 用麵包板做出及閘，並讓助教檢查。
四、做出 反及閘(NAND gate)
- 請用 PhET 做出及閘(AND gate)，共有兩個輸入，一個輸出。
- 將 PhET 的結果讓助教檢查後，畫在下面，並寫出及閘的真值表。
- 用麵包板做出反及閘，並讓助教檢查。
五、用立體方塊，轉換十六進位與十進位
- 排出十六進位 x24 ，並請助教檢查
- 將上面的方塊重排成十進位，並請助教檢查
- 寫出十進位的數字 => Ans： (助教檢查)
六、請畫圖解釋：為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 ，而不是 2+2+2？
七、造句與編碼
- 請寫出「This is a flower.」的字集編碼
Ans： (助教檢查) - 請寫出「這是動手學科學課。」的字集編碼
Ans： (助教檢查)
提示：
八、繪圖
用：
畫出「綜色」的「e」圖形(助教檢查)
九、製作綠光雙狹縫干涉
- 找一位搭檔，姓名：
- 向老師借一支綠光雷射筆(含電池)、一盒 0.5 mm 筆芯、一個大鐵夾、一捲捲尺
- 一人操作綠光雷射筆
- 一人拍照上傳到 line 群組(助教檢查)
- 對調操作(助教檢查)
五、上課場地
成果
(一)學員名單
共15位
- 均退還保證金，並取得參與證明。
| 姓名 | 年級 | 性別 |
|---|---|---|
| 鄭婷如 | 成人 | 女 |
| 况宥興 | 國小 | 男 |
| 林筱汶 | 國小 | 女 |
| 彭立和 | 國小六年級 | 男 |
| 洪子安 | 國小 | 男 |
| 陳庭煦 | 國小 | 女 |
| 李佳穎 | 國小 | 女 |
| 洪維佑 | 國小 | 男 |
| 彭梓熙 | 國小三年級 | 女 |
| 彭睿棠 | 成人 | 男 |
| 陳佳琳 | 國中二年級 | 女 |
| 陳侑駿 | 國中二年級 | 男 |
| 歐恩豪 | 國小 | 男 |
| 歐恩宇 | 國小 | 男 |
| 張安潔 | 國小四年級 | 女 |
(二)實作成果
| 第一課次 | 第二課次 | 第三課次 | 第三課次 | 第四課次 |
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| 【業力引爆】用手機引爆氣球 | 開關閘門初體驗 | 鐵鋰電池 | 露營車與微電網 | 示波器體驗 |
| 第五課次 | 第六課次 | 第七課次 | 第八課次 | 第九課次(評量與結業) |
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| 十六進位與十進位的轉換：立體方塊 | IC與麵包板 | 【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】 | 【綠光干涉】 | 頒發結業證書 |
（四)、證書
數學
本課程原定於進行物質科學的學習，然而，根據課程需求及目標，將物質編碼與計算機器（加法器）相關的數學概念納入課程內容。因此，儘管課程核心是物質科學，但部分內容涉及數學架構，特別是在數值編碼和進位系統的應用部分，將會作為後續進一步開展的基礎。
- 主要進行活動及學習內容
- 數學與計算機器
- 活動大部分圍繞進位系統和編碼的理解，包括十六進位與十進位轉換、字元編碼（如ASCII、UTF-8）、顏色編碼等。
- 學生透過具體的範例程式（如mkHex.php、mkDec.php）學習如何將數值從十六進位轉換為十進位，並理解其中的數學邏輯。
- 數學活動設計
- 活動如「魔數時間」與「手指數數」則讓學生透過遊戲化的方式，將數學進位概念應用於實際操作中，提升學習的趣味性與實用性。
- 例如「魔數時間」活動讓學生利用卡片來猜測數字，通過2的指數倍進行數字推算，幫助學生理解進位系統的運作方式。
- 編碼與應用
- 介紹了ASCII字元集及如何將文字進行編碼，並實作了相關的PHP程式（如mkWords.php、mkCode.php），幫助學生理解字元編碼的基本概念。
- 進一步探索了如何將顏色、像素和圖形等資料轉換為數字編碼，並使用PHP製作了簡易的色彩選擇器和像素圖形生成工具（如colorPixel.php、circleDraw.php），讓學生能夠將數學理論應用於圖形處理與顯示。
- 數學與計算機器
- 課程成果與後續發展
- 儘管課程的主要方向為物質科學，但由於需要介紹編碼與計算機運算的基本原理，因此課程中涉及了大量數學邏輯與編碼知識。後續將根據學生對數學架構的理解，進一步發展動手學數學相關的內容。
未來工作與展望
擬先將「物質科學」的「觀念或原理」整理完整並將各個觀念未有動手學科學活動頁者，補設計完整。
然後以各基本「觀念或原理」會用到的數學工具，選出「數學的基本內容」，再依此設計數學科的動手學數學活動。
一、物質科學的基本「觀念或原理」
目前將「物質科學」在小學高年級至高中以及科普活動中的「觀念或原理」分為三群九個分類共 91 個基本觀念或原理：
- 物質科學的主要觀念或原理
- 原子與分子
- 原子
- 電子軌域
- 包立不相容原理
- 自由電子
- 波粒二象性
- 週期表
- 常見元素
- 化學鍵
- 常見分子
- 混合物
- 基本物理量
- 密度
- 物質的態
- 從微觀到巨觀認識物質的態
- 三相圖
- 透明
- 壓力
- 理想氣體方程式
- 白努力定律
- 浮力
- 非牛頓流體
- 超流體
- 結晶
- 彈性
- 虎克定律
- 拉伸模量
- 液晶
- 電漿
- 能量
- 能量轉換
- 動能、位能
- 能量守恆
-----熱力學----- - 溫度
- 熱平衡
- 反應速率與動態平衡
- 熵增原理
- 熱機
- 重力
- 重力是什麼
- 重力的應用
- 力與運動
- 位移、速度、加速度
- 動量與力
- 壓力
- 作用力與反作用力原理
- 力矩
- 省力機械與方便機械
- 重心
- 角動量守恆
- 自轉、進動、章動
- 摩擦力
- 虎克定律
- 電與電路
- 電荷
- 電壓
- 電池
- 電流
- 電阻
- 電功率
- 基本電路
- 二極體
- 電晶體
-----電磁----- - 電荷運動與磁力線
- 冷次定律
- 馬克士威爾方程式
- 電機
-----電磁波----- - 波
- 電磁光譜
- 干涉
- 色光三原色
- 視覺暫留
- 反射
- 折射
- 光學儀器
- 尺度、線性與非線性
- 適用尺度
- 迭代與初始值敏感性
- 碎形
- 費根鮑姆常數
- 混沌與結構
- 智群
- 量子力學
- 基本粒子標準模型
- 雙狹縫實驗
- 波粒二象性
- 能階
- 不連續
- 疊加原理
- 量子穿隧效應
- 量子纏結
- 量子去相干
- 不確定性原理
- 量子位元
- 相對論
- 等效原理
- 光速不變
- 勞倫茲變換
- 質能轉換
- 質量造成時空彎曲
- 重力波
其中波粒二象性、壓力、虎克定律等三個原理或觀念各在兩個分類中出現。
二、在物質科學範疇內使課程與學習活動趨於完整
- 與其他的科普團體、中小學教師共同探討上一段 91 個基本觀念或原理的完整性。
- 檢視物質科學類目前 205 個動手學科學活動，對應到 91 個基本觀念或原理中的哪一些原理。
- 將尚未有學習活動設計的原理，以全球為範圍，蒐尋已公開的動手作學習活動，納入平台，補完 91 個基本觀念或原理的所有學習活動。
- 舉辦競賽，徵求最難設計的學習活動設計，並以 CC 授權釋出。
- 繼續辦理九週為一梯次的公開課，並對新設計的學習活動，進行教學驗證，以驗證其可推廣性。
- 以 91 個物質科學基本觀念或原理為範圍，歸納它們會用到的數學。下一輪公開課的科目是數學。
三、經營教師社群
支持活動設計的是教師社群，教師社群各分組有自己的召集人，平時聚在一起開「精進會議」，完備活動設計與課程設計，精進會議的出席費是 1500 元。公開課是一個能凝聚教師社群的管道，公開課的講師費是每小時 1600 元，助教則有不同的工項，不同的獎學金，協助帶領公開課的獎學金是每小時 500 元。
四、培養更多的編輯好手
實務上大多數設計活動的老師是不太可能有時間、有能力將活動設計以 wiki 語法發佈到平台上，所以需要訓練編輯來做這些事。編輯群以團隊合作的方式工作，編輯群的成員大多數是學生，編輯群又稱為群內編輯。有些學生因為課業的關係，無法到辦公室參與工作，以承接「外包」的方式，協助將一個個活動上架到平台上，這些成員則稱為群外編輯。編輯會每年流失，所以必須每年訓練新的編輯加以補充。
如果平台的規模擴充，編輯就必須增加，而培訓的人數和次數也必須加大。
五、讓更多人知道與使用
目前本平台的知名度與能見度仍不高，但每完成一次公開課就會累積出一批追隨的學生及學生家長，也會完成一段廣宣影片，可用於宣傳的圖照也會越來越多。目前雖有 Facebook 粉絲專頁、Instagram、 Line 官方帳號，但首要之務還是先做好短片及平台上的相簿，還不到大規模發送廣宣的時機。
往後，準備循四條線去推動廣宣：
- 全民科學平台「動手學科學」課程在實驗教育領域，已經有一定的詢問度，應該繼續深耕。
- 說服新北市政府將本課程納入高中生學習歷程檔案的學生多元表現。
- 和整個「遠哲科學教育基金會」的大廣宣網絡整合。
- 幫助教科書出版商，將本平台的活動及課程做成教科書的贈品。
- 聯合數所社區大學，找現有的成人教育老師合作，將其轉換成「親子教育課程」。
- 結合其他的科學學習資源。
