和平高中-平板,就是我掌中的實驗室!和平高中玩科技翻轉物理課

圖說:學生動手將手管製成水管弓箭,平板影像分析可在戶外收集數據進行討論(圖片來源:臺北市政府)

隨著高中端在新課綱「科學探究與實作」的發展,科學現象能否被「量測」,是解析科學現象的關鍵。但傳統實驗感測器價格昂貴,取得不易,和平高中物理教師白家瑞使用平板下載相關app,讓載具搖身一變化身成為具備可供「量測」的實驗儀器,讓「每位」學生都可以親手進行量測、模擬與分析。白家瑞老師突破傳統器材限制,進行課程設計,一舉獲得第三屆臺北市教育局舉辦的「百大菁英資訊科技應用人才教育獎」教學類一般科目教學組—特優,提供給108課綱高中自然科探究與實作課程設計與量測場域更多元的可能性。

和平高中自然科「探究與實作課程」中,以學生為主體動手實作,教師引導學生在面對科學現象,能自主進行科學探究的能力,從課堂及生活中感興趣的物理現象,進行即時觀察與量測。日常素材都可以是該堂課程靈感來源,例如利用影像分析真實世界籃球運動的重力加速度,將傳統物理常見籃球軌跡,由紙本計算的單一結果轉為真實投籃的多面向探究,分析投籃出手動作和時間,增進運動表現。

圖說:自行設計獨一無二的水管薩克斯風(圖片來源:臺北市政府)

另外,一般人想到PVC水管,大概只聯想到供水、排水用途,很難想像水管也能蛻變成打擊樂器或吹奏樂器吧!在這門課,學生可以動手打造自己專屬的水管鼓和水管薩克斯風,依照用資訊載具量聲譜聲音的量測結果,編寫「水管樂器的使用手冊」﹔使用平板載具也可以打破實驗室的空間限制,白家瑞老師整合學生力學、運動和能量的物理知識,讓學生裁切不同長度和厚度的水管,製作出不同特性水管弓箭,進行結合力學、運動與能量的戶外物理課。

此外,課程也使用GPS分析捷運運動數據及運行模式、以網站的數位資源進行線上模擬實驗等,以資訊載具為主的科學量測方式打破傳統實驗儀器的經費限制,拉近了學生與科學探究的距離。「透過平板的app,可以把看不見的東西具體化、形象化,原來日常生活常見的東西,都有自己的運動軌跡!」「自從學了量測技術,上次地震的時後馬上就有同學量測x、y、z方向線性加速度的變化上傳班上群組,即時資訊就掌握在我們手中啊!」上過課程的學生們紛紛將課堂所學應用於生活,並樂於跟同學們分享。

透過資訊科技的進步,科學探究不再只侷限在實驗室,而是可以真正進入學生的生活。利用資訊載具作為實驗量測、模擬與分析的工具並能具備解決真實世界問題的核心「素養」,這也是在人工智慧與大數據,甚至量子電腦科技高速發展下,和平高中希望培養學生在面對未來快速變遷的世界與就業環境,所須具備的生存技能。