Physics
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探究與實作教案
認識準確度 與精密度
前言
從95暫綱、99課綱，到即將面對的107課 綱，高中物理課程的內涵慢慢地起了變化，課 程部分章節刪減，取而代之的是科學的探究與實 作。教育部透過高中優質化輔助計畫，間接地推 動自然科老師改變傳統授課方式，進而發展科學 性的特色課程。本文即分享筆者發展特色課程的 經驗與實例，以供各位先進參考。
課程規劃動機
筆者在教職生涯中，曾經指導學生參加數項 科學競賽或活動，例如遠哲科學趣味競賽、思源 科學創意競賽、高溫超導磁浮創意競賽。有些競 賽是以設計好的題目，讓學生發揮創意，一步一 步改良到最好；有些則是要學生在現有所學的課 程知識中，自行設計出一系列的科學關卡，因此 學生在這些過程中，不斷地動手作實驗、嘗試和 改良，進而獲取最好的成果。這些指導的歷程，
也讓我從中理解到，只要有機會讓學生親自動 手，學生的創意有時也能超乎你的想像，儘管 一百個過程中，只有幾個是正向的，但從失敗中
成長，也是學生主動思考的方式。有了這些經驗 為基礎，讓我對於科學探究課程的規劃和設計，
能有更多的想法和理念。
課程規劃過程
筆者規劃課程之初，恰逢學校執行高中優質 化計畫的第二期程，學校以週六專題課程的形式 開設，每次三小時，有不同形式的專題供學生選 擇。在專題課程一開始，適逢遠哲科學趣味競賽 期間，因此課程內容結合現成的競賽項目提供學 生發揮。以筆者的經驗來看，專題課程的分組最 佳規劃是每組4位，人太多容易有人偷懶，人太 少則不易討論及分工。
在執行週末專題一兩年後，配合教育政策，
在高一開設跑班選修課程中加入了「科學實驗」
的選修課程，並搭配二∼五次週末專題，但課程 執行的困境也漸漸浮現，週末專題容易因為本校 地處偏遠，造成學生參與課程的意願低落；此 外，若開設成課程，如何進行有效的評量？因 此，筆者有了以下的做法：
林柏宏 老師
臺南市立土城高級中學
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探究與實作教案
認識準確度 與精密度
一、結合社會資源
本校學生因環境關係，地處偏遠，視野不易 開闊，因此利用週末帶領學生進行參訪行程，例 如週末由自然科教師領隊，到高雄科工館參觀，
並結合館內「超導體驗」課程，提升學生課程參 與的意願。（圖三）
二、實驗紀錄簿的設計
跳脫以往學習單的設計，採用空白與方格各 半的版面，讓學生自己寫入實驗過程及紀錄，並 配合教師批閱區域，恰好完成一次專題課程的紀 錄。除了期末評分外，也可做為學生的學習歷程 紀錄。（圖四）
三、課程時間彈性調整
由於本課程只有一學分，若每次授課時間只 有一節課，往往在課程說明後只剩少許時間供學 生操作，因此與其他選修課程的老師協調後，課 程採取半學期對開方式，雖然上課次數縮短成10 週，但每次授課連續兩節的方式，讓每次課程得 以完整。
圖二：週末科學 專題－培訓科學 服務志工
圖一：週末科學專 題－張力飛梭製作
圖三：週末專題－高雄科工館低溫體驗課程 圖四：選修課程實驗紀錄簿的設計
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課程教案分享
在高中物理課程中，《認識準確度與精密 度》這個單元放在高二的第一章，並配合游標尺 的使用，但筆者認為游標尺屬於較精密的儀器，
學生進行多次量測所得到的數據可能變化不大的 狀況下，很難體會系統誤差與隨機誤差這個觀 念，因此在課程設計中引入讓學生動手做的元 素，透過簡易的科學遊戲，讓學生能直接了解準 確度與精密度的概念。
一、動手做的題目選擇
在網路上有許多分享科學實驗的網站，其中 在遠哲科學趣味競賽的官方網站裡，有許多題目 都很適合進行探究實作課程，相
關題目可以參考以下網址：
http://www.ytlee.org.tw/Science ContestFiles.aspx
筆者一開始想以小時候玩過的竹槍為主題，但因 為竹槍在製作上，人為影響的因素太大，不太適 合用在討論系統誤差，因此後來選擇投石車的項 目，因為部分同學可能已經有製作的經驗，且材 料便宜又容易取得，可在課堂上事先說明後，讓
學生自行在家製作，並告知投射區域或距離以供 學生可自行練習。
二、現場操作並記錄
其實在課程中讓學生現場動手操作，是最能 引起學習動機的方式之一。因此，在投石車的距 離與範圍選定後，立刻讓學生現場操作，並將投 射結果選取10∼20次進行記錄。
場地布置參考如圖五，要求學生以6公尺為 目標，並以每隔20公分為一格，方便數據的記 錄。
圖五：投射場地示意圖
筆者也會在課程中採取即時檢討的方式，要求其 他組學生提出改進意見，不是批判而是建議，等 於讓其他學生擔任評審或指導老師的角色，如此
圖六：高一選修課－投石車的練習演示 圖七：高一選修課－投石車的實驗紀錄
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一來，讓原本競爭的關係轉為組別間互相討論的 共同成長和腦力激盪。
三、平均值與標準差的計算
學生獲得實驗數據後，可讓學生代入公式算 出平均值及標準差。在計算標準差的過程，筆 者也採取幾種方法讓學生嘗試，除了傳統紙筆計 算外，各組可以準備一臺工程用計算機，讓學生 練習查閱計算機說明書，學習利用計算機的功 能，直接輸入數值算出標準差，或者教學生利用 EXCEL軟體進行計算。
課程結束後，可將各組所計算的平均值及標 準差公布，由學生判斷準確度最佳及精密度最佳 的兩組，對學生能有激勵的效果。（這部分也可 視為平時成績的計算）
四、投石車製作建議
投石車在製作上容易發生的問題是基臺的穩 定度，因此需提醒學生多注意，必要時可利用其 他材料輔助，並要求學生設計投石車的啟動裝置
（例如固定繩，啟動時剪斷即可），這樣所選取 的數據可避免人為操作所造成的誤差。
圖八：結合鄰近學校組成的物理科跨校社群 圖九：透過定期共備時段，各校分享心得
面對 107探究與實作的準備
近幾年有許多學校為了提早因應107課綱，
在選修課程已經有不少科學實作課程的設計，但 許多老師大都處於單打獨鬥的困境，特別是偏遠 或規模較小的學校老師，筆者有幸能與幾位鄰近 學校的老師組成物理科跨校社群，藉由每個月一 次共同備課的機會，相互分享探究實作課程的心 得，省去了許多自行摸索的時間及錯誤的循環。
這種成長小團體的模式，社群成員互動之間比較 沒壓力，除了教學經驗的分享，相關資源也可以 共享，彌補學校經費不足的窘況。（圖八、圖九）
結語
現在科學發展一日千里，學生學習的管道也 不再只閱讀教材與老師講述，網路上的教材、媒 體多如牛毛，但科學實驗的方法與精神仍須藉由 教師來引導學生，因此未來107課綱的實作與探究 可視為科學精神的培養與傳承，也預祝各位自然 科伙伴能在教學生涯中從容面對新課程的挑戰。
圖片來源
圖一∼九：林柏宏老師提供
