Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics
Physics Physics
前言
面對107課綱即將來臨，很多學校正如 火如荼地進行特色領航計畫，開設多元選修 課程，為即將到來的變化提早準備。屆時，
課程規畫將變得非常彈性，各校要提出屬於 自 己 的 特 色 ， 以 培 養 學 生 因 應 未 來 需 求 的 能力，這也是一線老師們之後即將面對的挑 戰。
而物理屬於基礎科學，對於很多科學現 象的探索，多多少少都可以牽涉到一些物理
的原理。面對107年多元選修探索與實作課 程 ， 若 學 校 方 面 提 出 即 將 發 展 的 特 色 或 主 題，物理總能在其中扮演舉足輕重的角色。
因此，面對新課綱的衝擊，只要保持正向思 考，積極參與，對於物理老師來說，終於可 以脫離只是教原理，和填鴨式訓練解題、考 試技巧的循環，未嘗不是種解脫。
此課程與上一篇提及的內容，即是本校 所開設的特色選修課程，在月梅老師的領導
如何測量電訊號？
示波器的認識 與應用
掃描QRcode，
下載最新電子檔 教師 邱嘉盈
國立新竹女子高級中學 物理科
Physics PhysicsPhysicsPhysicsPhysicsPhysicsPhysicsPhysics集結之下，定期開會集思廣益，一起合作面 對跨領域探索實作課程的。主題即是以生物 學 的 心 電 圖 現 象 為 主 軸 ， 學 生 在 測 量 完 自 己的心電圖波形後，往往會激發出更多的問 題，如：電訊號產生機制？如何量測？如何 轉 換 成 螢 幕 上 的 波 形 ？ … 因 此 在 課 程 發 展 時，便引入關於心電圖的電訊號原理，藉此 了解電訊號產生的機制和如何測量與判讀。
身為物理老師，對於電訊號的擷取，首 先想到的機器當然就是示波器。不過高中物 理恰巧是沒有使用示波器的實驗。因此，教 學團隊延攬本校的生活科技科老師進研發團 隊，給予這方面的支援。經過團隊腦力激盪 之後，決定以「自組裝光遮斷器」為操作課 程，加上電路板與示波器的連結。
由於生活科技科老師的加入，不管是設 備的採買或是專業技術上的支援，都給了團 隊相當大的幫助，並在課程前期加入基本的 電路學實作，讓整個課程由原理、實作、探 討現象的脈絡都更加完整。
由課程的發展脈絡可知，透過跨科整合 不僅可以讓課程加入不同的元素，在實施上 也可以利用不同領域的資源，透過實作和探 索，整合學生所學的知識，激發學生的學習 動 機 與 熱 情 ， 希 望 學 生 藉 此 體 驗 學 習 的 喜 悅，也給學生「帶得走的能力」。
課程過程
1. 複習基礎電路學：
為了了解電訊號的產生，課程一開始先 複習國中學過的基礎電路學，並介紹光遮斷 器的電路原理。光遮斷器主要由三組電路組 合而成，分別是馬達、發光二極體、光電二 極 體 。 過 程 中 利 用 麵 包 板 串 接 各 種 電 路 ， 並教導學生利用三用電表檢驗電路斷路的原 因，由做中學當中，培養自行解決問題的能 力。
馬達發光二極體
Physics
科學探究 MIT - 物理
2. 組裝光遮斷器：
如圖所示，將馬達、發光二極體、光電 二極體組合成光遮斷器。當馬達運轉時，安 裝在馬達上的光遮斷片會遮斷光源，使得光 電二極體接收到斷斷續續的光線。
圖一：光遮斷器示意圖。
圖二：利用麵包板裝設各種電路。
圖三：教導學生利用三用電表檢測線路。
圖四：自行檢測電路找出失敗的原因。
同學們對於之前所完成的作品進行修補，有一些狀況是馬達、可變電阻和線路未焊接 好而斷落，需重新焊接；有的是光遮斷器的扇葉未能順利運轉，而慢慢找尋線路之間的問 題；基本上，同學都從不斷學習中，努力克服困難而有更進一步的成長，相信這樣的學習 方式可以給學生更深刻的印象。
Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics
3. 介紹示波器的使用與判讀方式，並讀取光 遮斷器訊號：
將示波器接上光電二極體電路中的電阻 兩 端 ， 利 用 電 壓 變 化 的 週 期 推 算 馬 達 的 轉 速，並改變馬達上的可變電阻，推論馬達兩 端的電壓與轉速之間的關係。
圖五：將電流傳至示波器上，示波器上顯現有 規律的波形。
圖六：同學們需記錄下電壓值和週期，並計算 馬達的轉速。
同學們將光遮斷器組裝完成後，並將電訊號傳遞於示波器上，終於顯示規律的波形。
同學需將波形記錄下來，並紀錄其電壓和週期。若中間有線路接觸不良或脫落，或可變電 阻太大導致風扇無法順利運轉…等問題，都將無法出現預期的波形，學生們必須有耐心 一一尋找問題癥結，從討論、詢問或收集資料中，試圖解決問題。因此，當示波器上顯現 出預期的波形時，同學們都露出滿足而有成就感的笑容。
Physics
科學探究 MIT - 物理
討論整合
第一份學習單主要是繪製實驗架設和電 路圖，每堂課都必須反思收獲與心得當作學 習歷程。
第 二 份 學 習 單 內 容 偏 向 擷 取 並 記 錄 數 據，並且進一步解釋數據變化和實驗之間的
關係，討論有哪些變因可能影響電訊號的電 壓和週期？在定性之外，多了加深定量課程 的延伸最後可以透過數據歸納分析，研究馬 達兩端的電壓與轉速之間的關係，與同組討 論後做出適當的結論，並於期末呈現在分組 的報告。
Physics Physics Physics Physics Physics Physics Physics
結語
電訊號產生的方式有很多種，或許不用 透過這麼複雜的方式，例如用強力磁鐵、線 圈、紙杯，自製簡易版的麥克風…等。各校 老師可以發揮巧思，自行設計，亦可透過示 波器達到相同的教學效果。
此課程以學生為學習主體，教師為導引 者與協同討論的角色，此種學習方案有翻轉 式教學及PBL學習在內，且部分課程為分組 共同準備資料之合作學習。而且，因為不只 一位教師參與授課，所以在各組討論的深度 與方向，則視各組學生的興趣與準備的內容 而定，非常彈性，有適性教學的意涵在內。
本課程也著重電腦操作與網路資訊的搜查，
所以，進行課程時需要考慮到學校設備是否 支援。
除此之外，各學校可依據不同學校的特 色與設備，加深加廣延伸出不同的方向，如 課程時數方面：可以簡化縮短成半日的營隊 課程，讓沒修到選修課的學生也可以嘗試，
或 讓 文 組 傾 向 的 學 生 有 機 會 窺 見 科 學 。 在 加廣方面：與生活科技科整合，結合電腦操 作，自製光遮斷器與示波器，讓學生體會動 手組裝實做，訊號收集整合，以解決收集人 體 內 部 資 訊 ， 將 之 轉 化 為 電 訊 號 的 基 礎 原
訊」議題的深入探討，還將討論結果整理成 小論文格式，參加校內小論文比賽，能夠讓 科 學 的 種 子 在 學 生 身 上 生 根 發 芽 ， 甚 至 開 花 ， 是 身 為 一 線 教 師 一 個 莫 大 的 回 饋 與 滿 足 ， 也 是 期 許 自 己 再 進 步 的 動 力 。 「 跨 領 域整合，探索與實作」，只要目標是立意良 善的，一開始設計的過程雖然慢，雖然舉步 維艱，但當大家一起面對，一起朝著目標邁 進時，只要齊心齊力，合力的方向終究會朝 向目標，相信只要一步一步走，我們的教育 方式已經離起點愈來愈遠，離終點愈來愈近 了。
