教學教法

表2-3-1 探究教學種類比較(Martin-Hansen，2002；Furak，2006；白佩宜，2009)

開放程度 探究教學模式 簡述

驗器材費用太高等問題。白佩宜(2009)亦在開放式探究課程的研究中，發現學生在沒有 引導的情況下，難以提升全體學生的表現。綜合上述情形，研究者認為以引導式探究作 為主要探究教學最為合適。

二、手機

本課程設計的另一項重點是以智慧型手機或平板作為主要測量工具。許多國家皆發 展出眾多手機融入探究的課程活動，在美國物理教師協會(American Association of Physics Teachers，AAPT)與 IOPscience 的網站中皆紀錄各種與手機相關的探究活動實 例。研究者從Wessel(2013)、Staacks、Hütz、Heinke、Stampfer(2018)和自身的經驗，以 手機作為探究課程的測量工具之優點整理如表2-3-2：

表2-3-2 以手機作為測量工具之優缺點(Wessel，2013；Staack et al.，2018)

優點 缺點

本實作課程採用PhyPhox 的開放軟體作為實作探測工具，PhyPhox 是以手機本身裝 載的晶片與裝置作為實驗偵測元件，如加速度計、磁力計、陀螺儀、光感測元件、麥克 風、喇叭、GPS 等，幾乎所有的功能皆可在官方網站上找到測量方法。主要選擇考量的

因素除了軟體完全免付費下載之外，亦解決了表2-3-1 缺點項中最後兩項(Staacks et al.，

2018)：1.將數據傳送至電腦。手機測量的數據可以轉成 Excel 或 CSV 檔案，再以常見 的通訊軟體如Messenger 或 Email 傳送，若手機本身也裝載雲端硬碟軟體，亦可以直接 上傳至網路上供電腦下載。2.影像同步與遠端操作。手機可說是將探測裝置與數值顯示 合為一體的實驗工具，但某些實驗必須讓手機快速運動或放置於不能看見螢幕畫面的箱 子或管子內部等。此時可以利用另一台智慧型手機或電腦，將所有裝置連接相同的網域 下，即可將操作畫面同步並遠端操作。

另一方面，若手機處於沒有網路的狀態，Phyphox 可以隨時使用儲存數據的功能，

讓使用中的介面完整保存起來，於下次實驗繼續進行測量或待手機處於有網路的環境時 再將數據傳輸至電腦。

以下依據不同主題說明Phyphox 的軟體功能如何讓學生應用在實作中。

（一）、恢復係數測量

恢復係數的課程使用到PhyPhox 中的 Inelastic collision 或 Acoustic stopwatch 功能，

工作原理是手機的麥克風作為接收器，利用每次球撞擊地面發出的聲響時間間隔，計算 出球反彈的高度，如圖 2-3-1。學生可以利用這些高度找到特定的恢復係數值，分析出 變因的變化如何影響數值的大小。學生亦可以自行找出其他測量的方法，比如利用相機 錄影球的運動軌跡，再分析球反彈的高度。

圖2-3-1 反彈高度與時間間隔之數學關係

（二）、共振現象測量

利用手機測量共振現象的作法參考於 Kundt’s tube experiment using smartphones (Orsola Parolin & Pezzi，2015)，聲源與偵測器則個別以 Tone generator 和 Audio amplitude 功能代替。Tone generator 可以輸入頻率，讓手機喇叭發出該頻率的正弦波聲波。Audio amplitude 則是利用手機的麥克風偵測聲音的響度。運用這兩個功能，在筆直的塑膠管兩 側擺上聲源與偵測器如圖 2-3-2，即可以分析出聲音頻率與塑膠管共振的關係。由於研 究者準備的部份塑膠管並非透明，因此將手機深入塑膠管測量的方式必須使用到另一台 裝置做遠端操作的功能。

(

∆ ( h1=1

2

∆t_&

2

)

h2=1 2

∆t₍ 2

)

(

(

∆