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梅期光/共發表8篇文章

國中自然科領域退休教師,「認識科展第一本書」作者

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彩色光碟陀螺

  撰文者:梅期光  2017-07-03
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筆者長期推動科學實作課程教學中,參加學生最常提出的一項問題:梅老師,這項科學實作要觀察甚麼現象?這個問題真是大哉問!

在當時我即根據某項科學實作作品為例操作演示、說明…同學們可以觀察到這些現象…那些現象…等等,但當課程尾聲準備進行操作心得發表討論的時候卻發現學生所提出的問題仍是當初筆者在教學引導過程中解說的那些問題!學生在模仿複製教師教學資料的能力是足夠的!卻讓筆者猛然意識到這種鉅細靡遺服務周到的教學方式反而是扼殺學生在科學實作現象觀察的啟發與學習!

因此,筆者在爾後的科學實作課程教學中,筆者都將這項能刺激學生科學觀察能力的挑戰留給學生。的確!這是項艱鉅的挑戰!因為,筆者發現現階段許多學生的科學知識的記憶能力是足夠的,但是學生從現象觀察過程中去梳理出對現象的具體描述、現象推理的表述、現象延伸思考的理解…等方面確實是有所缺失的!當然,在現階段國中小科學教學環境的制約下,不論是實驗操作課程或實作操作課程等方面的訓練確實不夠,這對於國中小年段的學生確實是項挑戰!

近年來引進的佐藤學學習共同體-提出解決日本教育中孩子失去學習動機、不知為何而學以及「從學習逃走」的問題,提出以「學習共同體」為目標的改革做法,透過合作學習、分享表達,不僅孩子們找回學習的樂趣,老師們也找到成長的動力的學習共同體學習模式。

柏格曼翻轉教育-提出把知識權交還給學生。翻轉教室核心概念就是教師不再高高在上傳授知識,而是引導思考,由學生主動學習、發問,增進師生互動,讓老師更了解學生,教學個人化的結果,也讓學習比較辛苦的孩子,獲得更多的協助的翻轉教育模式。

不論是佐藤學或是柏格曼的教學模式,都積極強調學習者在學習過程中的實質參與。學習者在學習過程中的實質參與卻正是科學實作科學習模式的精神,請各位國中小科學老師一起努力帶領國中小學生動手操作、動腦觀察思考學科學吧!


材料

紅-藍-綠色亮面彩色紙、回收光碟片、細綿線、3公分×3公分薄硬紙片,如圖一所示。

圖一

 

工具

透明膠帶台、剪刀、錐子、雙面膠帶,如圖二所示。

圖二

 

【注意事項】本期彩色光碟陀螺科學實作操作觀察需準備具錄影功能手機及數位錄相機!

 


製作步驟

1. 製作彩色光碟片基座:用錐子在3公分×3公分薄紙片中央位置鑽一小孔,如圖三所示。

 

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圖三

 

2. 組合彩色光碟片基座與光碟陀螺拉繩:將光碟陀螺拉繩對折後,用錐子將彎曲部分穿過彩色光碟片基座薄紙片中央小孔,再用透明膠帶將細綿線心型彎曲部分黏著固定在光碟片基座上,如圖四所示。

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圖四

【注意事項】

(1)    操作彩色光碟陀螺前可先將拉繩線頭兩端打結,如此可避免細綿線拉繩兩端線頭散開,如圖五所示!

(2)    將心型細綿線彎曲部分黏著固定在光碟片基座後,用手稍用力拉扯細綿線拉繩測試,細綿線拉繩不得鬆脫!

圖五

 

3. 組合光碟陀螺與光碟陀螺細綿線拉繩、光碟片基座:

(1) 將光碟片細綿線拉繩從光碟片標籤面端穿入,翻轉光碟片並調整細綿線拉繩固定孔與光碟片中央轉軸固定孔圓心重疊,如圖六所示。

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圖六

【注意事項】為確使光碟片陀螺穩定轉動,拉繩固定孔與光碟片中央轉軸固定孔圓心應確實重疊,以免轉動光碟片陀螺時會產生晃動現象而影響操作現象觀察!

 

(2)再翻轉光碟片,用透明膠帶將光碟片基座黏著固定在光碟片上,完成光碟片陀螺,如圖七所示。

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圖七

 

【注意事項】光碟片基座黏著固定在光碟片後,再確認細綿線拉繩固定孔與光碟片中央轉軸固定孔圓心是否確實重疊?若細綿線拉繩固定孔偏移,則須重新固定!

 

4. 製作彩色光碟陀螺亮面色紙(簡稱色塊)反射面:

(1) 在光碟陀螺光碟片上黏貼十字形雙面膠帶,如圖八所示。

 

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圖八

 

(2) 將綠、紅、綠、藍色光面色紙分別黏貼在十字形雙面膠帶上,黏貼光面色紙時不同顏色色紙間應緊密接合,應避免產生間隙,如圖九所示。

 

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圖九

 

【注意事項】(1)色紙黏貼時應注意色紙間不可產生間隙,如圖十所示。(2)若不同顏色色紙間產生間隙,會使操作者在觀察彩色光碟陀螺色紙反射面產生影響色光複合干擾的顏色變化!

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圖十

 

5. 用剪刀將超過光碟片的多於色紙剪除,完成綠紅綠藍彩色光碟陀螺,如圖十一所示。

 

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圖十一

 

【注意事項】彩色光碟陀螺的光面色紙的顏色配置方式可由操作者自行設定,但仍以在日光燈或LED光源下能反射出紅、藍、綠接近三原色色光的光面色紙種類為宜,其它可設定的方式如下:

(1)光面色紙面積或扇形色紙面積大小:本文是以90度扇形色紙面積為範例,其它相同角度或不同角度皆可。(2)光面色紙配置方式:本文是以綠-紅-綠-藍及紅-綠-紅-藍色紙配置為範例,其它顏色配置方式皆可。

 

6. 完成-紅-綠--綠-紅-色紙配置無範例的彩色光碟陀螺,如圖十二所示。

 

圖十二

 

7. 操作彩色光碟陀螺現象觀察的方式,可分成三個階段:

(1) 低轉速階段:

彩色光碟陀螺在低轉速轉動時,操作者可用眼睛觀察分析彩色光碟陀螺反射面呈現的顏色變化、色塊面積大小及色塊形狀變化等三現象。

 

(2) 中、高轉速階段:

彩色光碟陀螺在中、高轉速轉動時,操作者眼睛已無法有效觀察,此時必須藉由智慧手機、平板電腦或數位相機的錄影功能錄影,再經電腦放影方式根據實際操作彩色光碟陀螺錄影視頻暫時停止之影像加以分析,觀察分析彩色光碟陀螺反射面呈現的顏色變化、色塊面積大小及色塊形狀變化等三現象。


現象觀察與推理思考

1. 以-紅-綠-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者仔細觀察利用智慧手機、平板電腦或數位相機的錄影功能錄影的影片,如影片1。https://youtu.be/a6_xujo0A5E

2. 以-紅-綠-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者觀察低速轉動時,可觀察到不同顏色色塊間會產生何種色光的變化?

(1) 綠-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(2) 紅-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(3) 藍-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(4) 紅-色塊間產生何種顏色變化:                       。

 

3. 以-紅-綠-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者觀察中、高速轉動時

(1) 可觀察到不同顏色色塊間會產生哪些色塊現象間的變化?

(2) 這種現象的產生與彩色光碟陀螺的轉速有何關係?

(3) 彩色光碟陀螺轉動時越靠近轉動中心與越靠近光碟陀螺邊緣位置,相同位置但不同色塊間的顏色變化差別為何?

 

4. 以-綠-紅-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者仔細觀察利用智慧手機、平板電腦或數位相機的錄影功能錄影的影片,如影片2。https://www.youtube.com/watch?v=0D3hziDjRlY

 

5. 以-綠-紅-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者觀察低速轉動時,可觀察到不同顏色色塊間會產生何種色光的變化?

(1) 紅-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(2) 綠-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(3) 藍-色塊間產生何種顏色變化:                       。

(4) 綠-色塊間產生何種顏色變化:                       。

 

6. 以-綠-紅-色塊配置彩色光碟陀螺為例,操作者觀察中、高速轉動時

(1) 可觀察到不同顏色色塊間會產生哪些色塊現象間的變化?

(2) 彩色光碟陀螺轉動時越靠近轉動中心與越靠近光碟陀螺邊緣位置,相同位置但不同色塊間的顏色變化差別為何?

 

學習彩色光碟陀螺有關科學原理

1. 物體的顏色:物體會吸收單一或部分頻率的色光,同時也會反射單一或部分頻率的色光,物體的顏色即是由物體反射單一或部分頻率的色光顏色決定,例如:白光照射物體時,物體若僅反射紅光而吸收其他頻率的色光,此物體的顏色即為紅色。

2. 三原色光:眼睛所看到物體的各種顏色,都可由紅光、藍光、綠光三種色光調配出來,因此稱紅光、藍光、綠光這三種色光為加法混色的三原色光。

3. 光的反射:光波照射到物體表面除少部分被物體吸收,其他部分會被反射回來,物體的顏色即由光波照射到物體後反射至眼睛所覺察的顏色。

4. 光的複合:以紅光、藍光、綠光照射在白紙面上,紅光、藍光、綠光重疊複合區域會產生與紅光、藍光、綠光不同顏色的其它顏色,如洋紅、靛、黃色,此現象即為光的複合,圖十二為三原色光及複合光圖。

 

圖十二 三原色光模式(RGB color model)(圖片來源:WIKIMEDIA COMMONS)



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