戴明鳳化繁為簡-生活中玩物理

 
2014/05/02 葉孋嬋 | 計畫執行團隊兼任編輯
葉孋嬋 | 計畫執行團隊兼任攝影
「水木清華科普教育資源開放分享」戴明鳳教授 普物實驗室標示牌,引用自愛因斯坦:「人生就像騎單車,想保持平衡就得往前走。」這句話蘊含著豐富的哲理,也能一窺愛因斯坦將科學與哲學巧妙結合的想法。 1樓科學走廊擺放豐富教具,讓學生及一般民眾流連忘返! 展示空間提供參訪者更舒適的科學教育環境。 清大科普團隊設計不同科學主題,讓學生乃至一般社眾皆能簡單FUN科學!(圖片來源:戴明鳳教授提供) 普物實驗室設計物理相關展示,希望吸引更多一般社眾進來一探究竟!
  • 「水木清華科普教育資源開放分享」戴明鳳教授
  • 普物實驗室標示牌,引用自愛因斯坦:「人生就像騎單車,想保持平衡就得往前走。」這句話蘊含著豐富的哲理,也能一窺愛因斯坦將科學與哲學巧妙結合的想法。
  • 1樓科學走廊擺放豐富教具,讓學生及一般民眾流連忘返!
  • 展示空間提供參訪者更舒適的科學教育環境。
  • 清大科普團隊設計不同科學主題,讓學生乃至一般社眾皆能簡單FUN科學!(圖片來源:戴明鳳教授提供)
  • 普物實驗室設計物理相關展示,希望吸引更多一般社眾進來一探究竟!
 
春日午後,走進清華大學,順著路漫步在校園中,拐個彎,映入眼簾的是一群興奮歡愉的高中生,談論著剛剛所學的物理現象。走近一瞧,騎著單車的愛因斯坦標示指引著我們此行的目的地-普通物理實驗室,也是清大物理科普活動的大本營。

「誰能告訴我這一根排水管跟物理有什麼關係?」爽朗的女聲從普物實驗室中傳出,想必是今日的女主角-戴明鳳教授。究竟清大普物實驗室有什麼樣的魅力,總能讓學生們流連忘返、念念不忘?讓我們來一探究竟吧!

科學走廊展示空間貼近你我的心

一談到「實驗室」三個字,大多數人腦海中浮現的多半是冰冷儀器、昂貴藥品以及穿著實驗白袍的人。然而,此行所拜訪的實驗室卻散發著截然不同的氣氛!該實驗室位於清大綜合三館1到3樓,包含兩間可容納百人的階梯教室以及多間實驗教室。階梯教室裡,利用整片牆面以大圖輸出方式,讓多位諾貝爾物理學得獎主的前輩大師陪伴同學一起上課,一起探討物理科學的奧妙。也讓原先冰冷僵硬的教室,出現了濃厚的人文氣息。

實驗室1樓設置科學展示走廊及空間,擺放各式新奇有趣的科學和物理展/演示教具,無論是平日或是假日不僅清大自己的師生,和該校教職員及其眷屬經常來自由參觀把玩;也常有校外K12學生及一般民眾主動前來造訪。2樓及3樓則提供清大學生進行普通物理實驗。2樓及3樓的教室與廊道設計了小型展示區,放置科學知識海報或小型物理教具,使人隨時能有「轉角遇到科學」的機會,讓科學學習和探究學問變得親民,更以各種科學與生活及人文意涵結合,裝飾週遭環境,增添空間視覺美感、生活創意與人文氣息。

「普物實驗室是一個開放性的場域,讓有興趣的各界人士都可以進來參觀,甚至是動手實地操作。」戴明鳳教授說道,除了實驗室內部設計,實驗室外也設計物理相關展示,希望吸引更多一般社眾進來一探究竟!

「科學不是枯燥的公式和理論,而是生活!」戴老師說道,因此1樓展示實驗室也特別規劃廚房中的科學及樂器世界。例如比利時咖啡壺所應用的物理觀念,除了虹吸原理,當煮沸的熱水由儲水壺流向沖煮杯時,儲水壺會因為槓桿原理向上抬昇,酒精燈的燈蓋會關閉,以自動熄滅火焰。透過介紹日常生活中各種物理現象或工作器具運作的工作原理,傳達物理與生活息息相關的概念。

拋開制式課本,堅持動手做科學

推開教具儲藏室的門,一箱箱不同物理主題的教具盒井然有序地排列著。戴老師表示,目前科普活動依六大物理領域,發展出九個教學主題,包含『力學達人』、『熱力四射』、『電磁學-隔空感應我感應妳』、「聲波駐波-波波傳奇」、「魔術光學-浮光掠影」、「發電面面觀」、「電電傳奇」、「生活智慧王-可樂罐系列實驗」以及「化學中的物理」。每一個主題內皆包含豐富的演示實驗,以及讓每一位學生都能動手操作的DIY實驗。戴老師說:「現在有許多教師上課時,常用投影片作為輔助教材,但是我更偏好以動手做(hand-on)和DIY教學」,戴老師進一步解釋:「因為大部分學生面對大量投影片,不易聚精會神太長時間,所以我們多是請學生動手實作。科學知識的探究透過動手,會更紮實,有更深的理解」。

採訪當日適逢中部地區高中師生,前來普物實驗室參訪,戴教授演示波動相關實驗。從簡單聽診器開始,到有趣有效率的竊聽器,說明聲音放大的現象,講述帕斯卡原理的應用,讓同學們體驗聲音的魅力!而將波浪狀排水管甩動,會產生忽大忽小的聲音,但一般的水管卻不會,原因在哪裡呢?戴老師解釋,這是因為排水管內氣流遇到管壁波浪狀週期結構障礙而產生渦流,使水管本身及附近空氣產生震動而發出聲音。但一般水管的管壁光滑,則無此現象。每位學生都因這個奇妙的物理現象驚嘆不已!

為了讓學生對駐波有更深刻的體驗,戴老師的科普團隊利用鐵尺、小馬達、電池盒、熱熔膠條及橡皮筋,做成駐波演示DIY套件,讓學生『看見』駐波的節點和波腹,以及瞭解將手指放在節點跟波腹時會有什麼樣的不同。短短三小時,驚嘆的歡笑聲不絕於耳。

因緣際會跨足科教領域

談起踏入科普世界的契機,戴老師表示在93至95年時,由中正大學轉往吳鳳技術學院的電子系和光機電暨材料研究所任教。當時在課堂中若對科學理論著墨過多時,學生們不適應的表情會立刻浮現在臉上。因此她便開始思索,如何以深入淺出的教學,再輔以教具,來引發學生學習興趣,於是開始跨足科普教育的領域。

戴老師在科普領域投入的心力有目共睹。除了帶領來到清大普物實驗室參訪的學生進行科學實驗及理論的講解之外,也常應邀至各級學校進行演講、演示實驗以及各種科學實驗DIY,一箱箱的行動教具盒隨著科普團隊深入台灣各縣市。『一個班級要到清大來上課,其背後所要耗費的人力經費,常常讓學校單位無法輕易帶著學生出門,因此我希望透過行動教具盒,讓更多的學子,能夠從我們講授的實驗中獲得啟發。』戴老師認真的說。

重新點燃學生對於科學的熱情

在課程結束後,戴教授也會請同學回饋意見及心得,以便適時調整教學內容的難易度及修正實驗方式。令戴老師印象最深刻的,是曾有學生在回饋單寫下這樣一段話:「考完段考後,我拋棄了物理;但從清大參加完科學研習活動回來後,我決定以後要好好善待物理,努力學習物理,即使是不及格也要把它弄懂!」。籌辦科普活動的各種辛勞因這一段文字而消逝,戴老師說:「學生在上完課後能受到啟發,重拾對物理科學的興趣,這是我投入科普教育最希望看到的事。」現今的制式教育,教導學生一大堆理論公式,學生背了半天理論、計算無數習題,卻不知道如何在生活中應用這些知識,這是非常可惜的。

期望未來成立科學教育中心

做任何事皆有各自的難處,推行科普教育也不例外。戴老師表示,辦理科普活動需要相當多的前置準備,帶領活動也需要投入大量人力和精力。優秀的科普人才的培育需要時間,但礙於計畫有執行期限,教材的研發、活動規劃與辦理等等事務工作量大,專兼任助理的流動率高,花在與新助理建立良好互動和默契的時間也多。因此,戴教授也期望未來有朝一日清華大學能夠成立科學教育中心,網羅具有科普教育專長的人才,讓清華大學物理領域的科學教育推廣工作能夠永續經營!



戴明鳳

國立清華大學物理系
「水木清華科普教育資源開放分享」計畫主持人
e-mail:mftai@phys.nthu.edu.tw

國立清華大學物理系科普網:http://gensci.phys.nthu.edu.tw
 

 
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