科學行者出沒注意 --我家也有實驗室

• 科學普及教育

• 以街頭物理推動科學普及

• 科學普及醞釀科學創造

• 動手做培養創意、營造社區、還有…

座位上實作：搖錢卡.綿繩鋸子.許願珠 講台上實作：魔繩.靜電水母.電磁楞次管.魔法玉米漿 講廳外實作：輕功水上漂.魔繩.綿繩鋸子.啄木鳥.冰淇淋

科工館大周日閱讀大師系列演講 2010/12/12 高雄師範大學 物理系 周建和

週日閱讀科學大師 是一個科學普及活動

我喜歡坐在台下聽演講 而且經常推薦給老師們 融入課程讓學生經歷

科普 有許多不同的法門

街頭物理 是我們歡喜做的 科學普及活動

科工館國際會議廳 = 美好的回憶

那一年的元宵 科工館 謝大哥 控燈 警廣 林娟 配樂編導 物理系 大學生 演出

上個月 和週日閱讀大師

2010/11/14 很享受 感受到

解開生命的奧妙─21 世紀生命科學的挑戰

吳成文院士 國家衛生研究院

複製人 探索人腦 基因解序

2010/11/28 有點懊惱，但是很快樂

錯失了 氣候變遷與莫拉克颱風--

見到了 ㄧ群 台東市 公東高工 年輕人

週日大師_一起探索聚合物

http://www.ibms.sinica.edu.tw/big5/pages/pi/index.php?id=56http://www.ibms.sinica.edu.tw/big5/pages/pi/index.php?id=56

解開生命的奧妙──21 世紀生命科學的挑戰 吳成文院士 國家衛生研究院

生命是什麼？生命從哪裡來？生命的意義是什麼？自從有人類以來，就一直想解答這些問題。20世紀中葉，發生了有史以來最大的生命科學革命。由於分子與細胞生物學的誕生以及生物技術的發展，人類揭開了生命的物質基礎與必要條件之謎。21世紀生命科學的突破直接挑戰了人的價值，並帶來了空前倫理、法律與社會的衝擊。未來的生命科學可能控制生、老、病、死的生命大權，改變人類的智能與心靈，使性行為不成為生殖的條件，選擇人類的後代，以及縮短演化的時程。科學的發展，將導致人類的未來是更美麗的幸福或更危險的災難？人類有何因應之道來永續發展科學？

解開生命的奧妙──21 世紀生命科學的挑戰 吳成文院士 國家衛生研究院

若有所感!

面色凝重!

語重心長!

只能寄望在

(科學) 教 育

雜誌專刊報導科學教育 460期

2010年1月9日 科學行者研習營

ㄚ達實驗室的成員

物理.化學.生物. 數學.英語.會計. 體育.音樂…

大.高.中.小. 幼. 非制式學校老師

校長.解說員. 小朋友…

源自 學生的 系服

街坊上 民眾

盯著看

實驗室夥伴(穿黑衣服的) 此時此地 會和您一起操作體驗

物理系 科教組 化學系 巷尾化學

孫悟空72變

觔斗雲21世紀

修法科學 入世社區 度我學子 結緣鄉親

跟上科技 內修基礎 科普轉化 播種素養

科學行者 把夥伴們當作 相互勉勵

「我家也有實驗室」的名稱由來 一類的書、一種電視影集 一個觀念

Backyard Science 2: Children can become scientists in their own home using everyday utensils, ingredients and appliances. 在家當當科學家

Helps to make a traditionally difficult subject area relevant and exciting 難的科學變有趣

Projects focus on hands-on learning 藉由動手做實驗

The materials and equipment recommended for the projects can be found around the home and outdoors 生活周遭取材(裁)

此時此地一起體驗的熱身 1

• 不等同於學校實驗課

我家也有「實驗室」中的意涵

隨時可以對週遭現象產生好奇與懷疑， 藉由具體現象思考書上科學概念

動手試試，開始探索。

• 不等同於研究實驗室

此時此地一起體驗的熱身 2

提醒

被動式的學習 光聽講，記得只剩5％； 閱讀，效果只有10％； 聽加看，效果20％； 透過示範展示，也只有30％

主動性的學習 小組討論開始，提昇至50％， 再透過實作與演練，效果更可達75％。 立即應用或是轉教別人，則可高達90％。

學習金字塔（learning pyramid） (美國National Training Laboratories)

學習兩週後還記得內容，因為不同的學習方式而有很大的差異

為甚麼要教室內動手做？ HOT, Hands-on toward

此時此地一起體驗的熱身 3

科 學 探 究

• Loving認為探究過程包含： (Loving，1997) • 形成問題與假說：學生從事觀察，並且採用先前的知識和

理論去產生有效的問題，進而發展假說。

• 設計研究與資料(data)處理：以科學方法(操作形定義及控制變因)設計研究的過程，選擇適當的方法，進行實驗或調查，蒐集資料。

• 資料分析、詮釋、與統整：資料的分析與處理，辨別模式與描述推理，結果與假設的連結，或按理論架構做解釋，歸納並提出新的預測。

• 建立論證與社群溝通：提出科學發現說服同儕社群，用批判的觀點來做正確性的判斷、公正客觀的評價、知識主張的辯護。

此時此地一起體驗的熱身 4

科學探究過程

圖：伊利諾大學(UIUC)所設置的探究網頁，探究環示意圖(Bruce, 2002)。

探究應該是引導學生創造新觀念，並且與人作建設性溝通的教學活動，

問問題

研 究

反 思

創 造

討 論

此時此地一起體驗的熱身 4

科學探究

發現問題

提出假設

產生新問題 應用推廣

理論推導 或實驗驗證

形成結論

觀 察

國內外自然科教科書明訂 國民中小學九年一貫課程綱要 高中基礎物理99課綱 美國 science project_2061 美國 國家科學教育標準 NSES

魔繩1

科學探究

科學

魔術

變魔術體驗探究 如果完成探究 久久不忘 觸類旁通

即時的體驗

魔繩逃脫1_20101125124000.mpg

將搖錢卡開始繞圈圈後你看到什麼東西出現了呢？它又是什麼顏色的呢？

即時的體驗

魔繩2

科學探究

科學

魔術

為甚麼 四周塑膠用品 越來越多？

即時的體驗

以街頭物理 推動科學普及

• 科學教育發生在那裡

• 街頭物理與科學普及

• 需要街頭物理的地方

制式的科學學習 學校的科學活動

formal science learning

(in school science learning)

例行一般

課堂課、 實驗課、 特殊教育

配合上課

社團、參觀、演講、特展、專欄

科學教育活動發生在哪裡？

其 它

科學展覽 獨立研究 科學營 科學園遊會 科學競賽

（Science Literacy in primary school and pre-school, Haim Eshach, 2006,Springer. ）

非制式的科學學習 informal science learning

(out in of school science learning)

校外、家庭 學習參觀活動 Field trip, or leisure

生活中偶發的 科學學習

day to day routine

工業、產業、研發機構 博物、天文、海生、星象館

動物園、植物園 ……

學校、家裡、街上、遊憩場 聊天、讀書、遊樂、工作

電視、書本、事務 ……

科學教育活動發生在哪裡？

（Science Literacy in primary school and pre-school, Haim Eshach, 2006,Springer. ）

街頭物理回顧

2010 惠宇皇家莊園

2001 文化中心 2004 楠梓瑞峰社區

2006 河堤公園

1999愛河

1998 高師大

2001 岡山安招

「街頭物理—大學生的科學創作舞台」

專長服務社會感覺出成就感

拿出來用才知道還要加油

難分難解的書本

從小草中淬取DNA

生物系

化學系

光通系

研究生

不只是物理系學生

公園裡的物理課

“Street Physics” – Starting From the

Informal Physics Teaching 「街頭物理」--從非制式物理教學做起

Physics Teaching in the Park.

公園裡的物理課

媒體採訪有助於科普的推展

Adept-實驗室 做那些事

★ 科普社教：支援社福單位展示或活動 （科工館兒園廳1-3期、科教館、物理學會）

★ 科普社區：服務社會局公、民營組織 （高縣婦幼館、佛光山、福懋建設、遠哲、自強）

★ 科普媒體：參與大眾科學、科普媒體催生 （科普電視節目、國科會、教育部、科普計畫）

★ 教師研習：幼.小.國中.高中職.大學通識.才藝班

★ 學校活動：科學營、園遊會、資優班、探究創造

★ 學術研究：指導研究生、開發軟硬體、國際交流

●

金門2007. 2008 2009

●

馬祖2008

●

附記： ……，多年來為物理教育親和化、提高學生學習的興趣，創造為數可觀的即席實驗。廉價的器材隨手可得，卻明白顯示物理內涵，現在已成為各級學校、社團競邀的對象。因常在街道旁、公園內設攤即席實驗，因稱之街頭物理。 2006/05/15

1997年

成立Adept-實驗室 （引自2006台灣時報 一首新詩。）

ㄚ達寶貝

水母飄

「 花 」

「剪下一小段塑膠帶 ㄧ端打結 把帶子撕成細絲 用面紙在桌面上摩擦」

我ㄧ邊摸著鼻尖 剛冒出的青春痘 ㄧ邊聽著老師嘮嘮叨叨 長到我肩膀的頭髮 髮梢好像開始分叉

「 花 」

有的同學尖聲叫喊，花 她們指尖的塑膠細片 張開如花 但那怎能說是花 不會有蝴蝶飛來 它們還互相排斥

老師盯著我看 我只好用力摩擦塑膠帶 抬起手時 塑膠帶化成盛開的花 花瓣還不斷往上翹 一片片伸向我的手

「 花 」

我ㄧ陣驚悸

察覺內心有一朵 將要綻開的花

怦怦敲著我的心 和我手上的花彼此呼喚

2005/12/12

For What？

● 回歸生活

● 感受科學美

What Differences？

● 從 教育部 到 內政部

● 從 學校 到 社區

？ “街頭物理”的特質

2005年底

林園老街

哪些人想到要用街頭物理？

跳蚤市場

兒童月抗災小英雄

里長伯與鄉親 社團媽媽 農會

創價協會 創價學

會國小家長會 基金會…

需要街頭物理的人

幫助成長 適性學習 外籍新娘子女 沒錢上才藝班

還是中學生 他們也要學習

中輟生聽得進 人生的道理

特殊教育：資優、過動兒、唇顎裂顱協會、智能遲緩、明揚中學(少年觀護所) 、楠梓特殊學校(中輟生) …

需要街頭物理的人 2011/春天 台東山上桃源 泰源國中

博物館： 科學工藝博物館、台灣科學教育館…

宗教團體： 瑞豐教會、高市慈濟媽媽、佛光山普賢寺

社教單位： 高市社教館、高縣婦幼館、高示圖書館…

台南縣教師會安排 九年一貫家長的課

百貨公司 拯救生意 Leisure Physics in department stores

需要街頭物理的人

民宿、渡假村 需要街頭物理的人

媒體：廣播、電視 綜藝節目的新點子

A Famous Young Singer

From “Street Phys.” to TV

需要街頭物理的人

建商 找 上門 多賣幾間、價錢會高

需要街頭物理的人

商業團體： 圓山扶輪社 、建商公會、中鋼員工工會…

需要街頭物理的人

建商

采楊天科學課

大樹新鎮社區 假日科學活動

需要街頭物理的人

補教類： 各類安親班、補習班 、書商、雜誌

需要街頭物理的人

副議長親自示範長

選舉

需要街頭物理的人

集合住宅

需要街頭物理的人

前進集合住宅

需要街頭物理的人

科學普及與科學創造

• 從國民科學素養調查看

• 從幾位科學大師看

• 從電磁學發現過程看

愛因斯坦說：「想像力比知識更重要」

創造力

『芬蘭驚艷 - 全球成長競爭力第一名的故事』 吳祥輝著 遠流2006

知識就是力量

知識只是鋼鐵，想像力才能讓它變成器具

真正的力量來自於 創造 創造 源自於 想像

x

年 別

國 民 所 得

金額 (元) 折合 (美 元)

89年 415,591 13,307

90年 399,665 11,821

91年 419,317 12,126

92年 430,748 12,514

93年 454,640 13,600

94年 462,853 14,383

95年 478,968 14,724

96年 501,848 15,282

97年 482,982 15,313

98年 477,188 14,453

行政院主計處公佈資料

創新、創意、創造力

好的創意就是改變世界的鑰匙

• 10年 國民所得 沒提升 $US15000 •生產因素驅動階段 $US2000

•效率驅動階段 $US3000-9000

•創意驅動階段高於 $US18000

為甚麼要創意？

2007年5月 週日閱讀科學大師講座 『 數位風華．典範移轉-科技化服務與Web2.0 』 黃國俊蘇偉仁 資訊工業策進會

創造的需求條件 (天才？IQ高？)

Sternberg & Lubart

美.耶魯.心理學 投資理論.買低賣高

創造必須在領域裡面

Howe .英.心理學

達爾文.史蒂文生

法拉第、愛因斯坦

非早慧神童、獲支持鼓勵、非凡成就

Perkins .美.麻省 數學 & 人工智慧

突破性思考.克朗代克地形問題.陷入僵局

想東想西、偵查看穿重新架構、跳脫逃離

創意思考教學模式分享〈CTIM〉

設計情境

發現問題

提出假設

設計驗證

解釋結果

推廣應用

學生創意

教師的創意

國民科學素養狀態之探討 （國科會 委託 高師大科教所 黃台珠教授）

•採用美國國家科學基金會對國民科學素養的定義：「瞭解基礎的科學事實和概念，並可以理解科學是如何運作」(NSF, 2006)

•以國民「對科學的瞭解」、「科學資訊來源與興趣」、「對科學相關議題的態度」三個指標來探討台灣地區國民的科學素養

•60%相信風水會影響健康

•約50%相信超能力或第六感

•超過90%的人的「科學知識」的來源是電視

大陸 針對 科普 立法

《科普法》 中华人民共和国主席令

第七十三号 《中华人民共和国科学技术普及法》已由中华人民共和国第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议于2002年6月29日通过，现予公布，自公布之日起施行。

中华人民共和国主席 江泽民 2002年6月29日

美國科學教育標準

肯定並鼓勵

學校外科學學習 The National Science Education Standards (NRC, 1996), states that

museums and science centers “can contribute greatly to the understanding of science

and encourage students to further their interests

outside of school” (p. 45).

科學教育學者

認為

學校外科學學習能幫助學生

Gardner, goes even further to argue that

whereas schools have become increasingly anachronistic, museums have retained “the potential to engage students, to teach them, to stimulate their understanding, and most important, to help them assume responsibility for their own future learning.”

古今許多科學大師

認為

科學普及非常重要

並且致力推動

電磁學之父厄斯特、用原子觀念描述化學反應的道爾頓、 發現光是波動證據的楊格、 電學之父法拉第、提出相對論的愛因斯坦…

李遠哲先生、吳成文院士、還有 …

文學的氣質使他對人特別關心，科學的素養使他對物質的思考更透徹。成名後回到丹麥成立「自然科學教材推廣協會」，後來改名為「推動自然科學協會」，將研究成果撰寫成中小學教材，鼓勵教授帶高中生做研究，培養許多傑出的科學人才，將科學教育深植於丹麥的文化裡。

厄斯特，科學教育改革的推手

，

道爾頓

道爾頓，「化學原子論」，(英國，John Dalton，1766-1844) ，1844年得獎學術達巔峰後認為：「科學教育的危機在科學家的貴族化，並未對社會文化產生廣泛性的影響。」為此他成立「英國科學推廣會」，每年舉辦科學季。

http://www.ieap.uni-kiel.de/plasma/ag-piel/vorl/kap1/dalton.gifhttp://images.google.com.tw/imgres?imgurl=http://www.spring8.or.jp/j/press/041126/fig2.gif&imgrefurl=http://www.spring8.or.jp/j/press/041126/fig2.html&h=353&w=400&sz=36&tbnid=6hwIXfjnRDoJ:&tbnh=105&tbnw=120&hl=zh-TW&start=13&prev=/images%3Fq%3D%25E5%258E%259F%25E5%25AD%2590%26svnum%3D10%26hl%3Dzh-TW%26lr%3D

第一是要具有「純樸」的特性，最簡單的設備表達科學的觀念。

第二是科學推廣需具備「趣味性」。 第三是設立「研究基金」 ，支持學生不

大成熟，甚至是異想天開的研究

道爾頓推廣科學教育三原則

【楊格先生從狹縫看光學】

英國科學家

楊格先生 (Thomas Young 1773--1829)

楊氏(彈性)係數(1807)

楊氏(雙狹縫)干涉(1800)

第一、科普教育的理念。學術專精前最好先有廣泛的知識作基礎。

第二、高等科學的研究成果是科普教育的好材料。

第三、持續的熱心。教育不是一時的，而是需要長期持續的推動。

楊格推廣科學秉持三個原則

為了醫院貸款找銀行老闆商談，卻談到注重貧苦人家小孩的教育，為沒錢的小孩成立「倫敦大學」， 組識「有用知識推廣協會」，出版廉價科普教材

發現感應電流 百年紀念

「我相信法拉第對普世的影響永遠沒有止盡，他在電磁場所留下的觀念，未來的世代還會繼續去探討。」

1931年9月23日，愛因斯坦的演講：

『電學之父-法拉第的故事』，張文亮着，文經出版，1999。

法拉第創辦『星期五之夜討論會』 科學老頑童主持『兒童聖誕演講』

愛因斯坦1879年3月14日生於德國

未入學之前，回憶一件終身難忘事：「在我4歲時，我父親送我一只羅盤，當時我覺得宛如看到一個奇蹟，我突然覺得各種事物的背後一定有某些東西隱藏著；在某種意義上來說，一件神奇的東西可以使人的思想世界飛揚起來」。

少年時期熱愛平面幾何學證明方法，讀了「自然科學通俗讀本」，這本書以此光速的問題作為所有自然觀察的開端，給他

留下了深刻的印象。

人類來電 六部曲 （500B.C.） 發現靜電

（1820） 電流磁效應

（1746） 不怕雷電

（1800） 伏打電池

（1831） 電磁感應 （1864）

馬克士威方程式

科學革命是偉大的創造 創造需要醞釀、普及 以電磁學的發展為例子

楞次定律 (體驗電磁感應) (分享 科學教育 堅持的案例)

科學演示

趣味

科學

動手做實驗 編成短劇

科工館大講堂

新竹市光武國中科展

多蕾咪坐電梯

圖：「磁浮升降機」，另一側電梯的升降讓原本鋁管中受金屬壁阻隔看不見的磁浮作用得以輕易表現

圖：「磁緩衝機」小段鋁管的電磁感應得以減速而壓不破鳥蛋，相當具有震撼性與說服力。

「磁浮升降機」 磁 緩 衝 機

多蕾咪坐電梯【2005科學季─探索物理博覽會】 林茂成老師與國三同學

動手做培養創意、營造社區、還有…

引 言 培養創意 護士小姐學物理、古文奇漿 營造社區 大樹社區成果發表會、安招媽媽

實作：跳豆精靈、啄木鳥、魔法玉米漿、 棉繩鋸子、許願珠

啤酒瓶交響樂團

啄木鳥

科學創意尖端科學篇

動手玩創意-- 讓試管不再只是裝檢體的醜小鴨 高歌一曲.醜小鴨也能變天鵝。

設計特色

• 以臨床上會使用到的試管做為中心柱。

• 運用玻璃受敲擊會發出清脆聲音的特點。

• 運用不同水量會影響聲音高低的原理。

• 以鐵片做為敲擊物，增加音量。

•一般在敲擊下，水越多、水體積愈大，所發出的聲音越低。但試管為密閉的，空氣柱短，體積小，所以產生了相反的現象，水位越高的試管，反而發出的聲音越高。

▲圖5

護理系同學的作品

幼保系同學的作品

古文奇漿

科學創意尖端科學篇

古文奇漿

1. 請將一根手指頭鑽進瓶內物質

2. 請挖取一點點物質放在手掌中

3. 信不信？只要….輕功水上漂

非牛頓流體 玉米粉的神奇實驗 Non-Newton Fluid, The magical experience of corn starch

體驗自然美 （液體或固體）

影片玉米漿輕功.MPG

固、特、異的軟物質 - Les Objects Fragiles By Pierre_Gilles de Gennes（1991 Nobel Prize, 由中子散射與磁性物質、高溫超導，轉入研究液晶聚合物）and Jacques Badoz s（Gennes 的同事，幫忙整理他的演講稿寫成書）。郭兆林、周念縈/譯 歐陽鍾燦、牟中原審訂

，天下文化，台北，1999年 (當今的以撒牛頓)

紫外線感光珠

光致變色材料 ：進一步相關請參考資料出處 http://www.hudong.com/

• 指受到光源激發後能夠發生顏色變化的一類材料。例如變色眼鏡、光色玻璃

• 光致變色指的是某些化合物在一定的波長和強度的光作用下分子結構會發生變化，從而導致其對光的吸收峰值即顏色的相應改變，

• 近年來光致變色的應用重心轉向了價格便宜且品質較輕的聚合物基材料，而各種新型光致變色材料的性能及其應用也開始了系統研究。

串珠成環， 美觀、新奇感、測紫外線

陽光 照射下

http://www.hudong.com/wiki/%E5%85%89%E8%87%B4%E5%8F%98%E8%89%B2%E6%9D%90%E6%96%99

Adept-Lab 的一些研究工作

物理專用教室 街頭物理 動手做

教學上應用 (HOT, Hands-On Toward)

HOT-POE, (大學.中學) HOT-HPS, (大學.中.小學) HOT-5E ,(科大. 高職) HOT-PB,(幼兒) 2010出發

學生動手後科學概念或科學素養改變(What,How,Why) 從科學動手後探討科學普及(How轉化, What那些…)

社區營造

科學傳播 偏遠、弱勢

Adept 團隊

服務學習

安招社區媽媽的案例

大樹社區的案例

問卷受測者受街頭物理吸引的原因統計表

受街頭物理活動吸引的原因： （可複選）

人數 百分比（%）

全程免費 106 30

活動有趣好玩 252 71

可以學科學 264 74

活動單元容易成功 152 43

可以動手做實驗 258 73

活動單元的成品可以帶回家 128 36

活動過程中有引起求知的慾望 168 47

其他 3 1

街頭物理在社區營造運作經驗探討—以高雄縣為例 NSC 94-2522-S-017-009、94/12月至95/11月

佛光山(全國童軍團) 98春節趣味科學動手做計畫

緣起：since 2004.10 人間大學兒童街頭物理班

→ 佛光山全國童軍大會 →佛光山四川賑災 →春節趣味科學動手做 12人/期 → 160人/期 → 500人活動 → 帶出國

Why?

積 累

播 種

焠鍊與分享

焠鍊與分享

那一年從苗栗寄來幾張照片

那一天走過，看到園遊會彎進去看一看…

焠鍊與分享

今天是好日子 生活物理新體驗 24攤

• 中央公園捷運站 1430~1630

中山大學物理系

嚴組強教授 和一大群年輕人

GPS和廣義相對論

讀卡辨識 Wi電視遊戲

人人會投伸卡球 生活中電與磁

……………………………

深信大自然存在某些規律，人們想要去觸摸它， 從遠古、現在到未來，在所有世紀裡。 隨著時間，遵循演化過程中的任務。

很渺小的體認總算是感覺， 藉著具體操作齊分享。

結語 感謝聆聽 實驗室伙伴藉以相互勉勵 獻給全國教育工作耕耘者

漂浮的 手臂

科學動手做

Adept實驗室 及 街頭物理工作室 網址為 http://homepage.seed.net.tw/web/adept 或者 由高雄師大物理系首頁進入

http://homepage.seed.net.tw/web/adept