物理學與創意思考(2017春季班)
教师: 鄒忠毅

2017/02/16 ~ 2017/06/15
44小时/18周 (报名结束)

概要

本课程希望,透过介绍同学物理学及其中的科学方法,激发出同学创意思考的能力。我们将:
一、有趣却不失深度地介绍物理学,包含科学方法,与力学、电磁学、统计力学、近代物理等物理原理,使非物理系同学也能掌握物理科学的基本方法与知识。
二、连结物理学与人文社会学科同学专业的关系,鼓励同学将物理科学的知识与方法运用在各专业中,激发同学永续学习的动力。
三、透过线上讨论与互评活动,培养同学们跨领域学习的习惯与能力。

课程目标

  • 利用物理學中的科學方法激發出同學創意思考的能力。
    1. 有趣卻不失深度地介紹物理學,包含科學方法,與力學、電磁學、統計力學、近代物理等物理原理,使非物理系同學也能掌握物理科學的基本方法與知識。
    2. 連結物理學與人文社會學科同學專業的關係,鼓勵同學將物理科學的知識與方法運用在各專業中,激發同學永續學習的動力。
    3. 透過線上討論與互評活動,培養同學們跨領域學習的習慣與能力。
  •  本課程希望教導非理工科系的大學部學生,學習物理學中的科學方法激發出同學創意思考的能力。同學在期末學習後,需要掌握到定性的物理學知識。透過課程設計,我們利用教導物理學中的科學方法激發出同學創意思考的能力,希望能達到:
    1. 知識 面上,學生能夠有趣卻不失深度地學習物理學,使非物理系同學也能定性地掌握物理科學的基本方法與知識。
    2. 情意 面上,學生能夠連結物理學與人文社會學科同學專業的關係,鼓勵同學將物理科學的知識與方法運用在各專業中,激發同學永續學習的動力。
    3. 技能 面上,學生能夠透過實作活動,培養同學們動手做與跨領域學習的習慣與能力。
    4. 人際 面上,學生能夠透線上討論與互評活動,學到溝通技巧與培養理性討論的能力。

授课教师

鄒忠毅 老師

淡江大學物理研究所博士

  1. 中國文化大學光電物理系,助理教授、副教授、教授。
  2. 中國文化大學102 學年傑出通識教育教師
  3. 中國文化大學103學年度校教學特優教師
  4. 102學年度教育部「現代公民核心能力課程計畫」績優計畫。

興趣與專長:1.彈烏克麗麗,2.玩電動,3.假裝度假,4.送玫瑰花,5. 物理演示教學,6. 統計物理與社會物理學研究,7. 計算物理研究與物理模擬程式寫作。

更多的介紹請參考個人網站:

  • http://faculty.pccu.edu.tw/~cichou/
  • google 鄒忠毅

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课程进度表

第1周:课程简介

第2周:主题一:科学──定义与方法part1

第3周:主题一:科学──定义与方法part2

第4周:主题二:古典物理的主角(一)─力part1

第5周:主题二:古典物理的主角(一)─力part2

第6周:主题三:古典物理的主角(二)─能量part1

第7周:玩宝特瓶学物理

第8周:主题四:大量单元构成的系统─谈统计物理part1

第9周:科学的美

第10周:主题五:如何欣赏科学的美-兼谈电磁学

第11周:因果律与守恒律

第12周:题六:科学传播

第13周:主题七:能源议题

第14周:主题八:跨领域思考─物理与生命

第15周:主题九:跨领域思考─物理与社会

第16周:主题十:跨领域思考─近代物理与数位生活part1

第17周:主题十:跨领域思考─近代物理与数位生活part2

第18周:期末成果评量

课程内容

本课程包含以下主题:

主题一:科学──定义与方法

1.  玩电动学物理(科学方法简介):透过玩电脑游戏与学物理之间的比对,介绍科学基本发展历程。

2.  物理学的方法:谈炼金术士的转职。由科学史的发展,介绍科学是什么。包含定义,主要科学方法(归纳、演绎)与科学社群的规则

3. 思考问题-李约瑟难题:近代科学未在东方首先萌发的原因?(作业上传,同侪互评)

主题二:古典物理的主角(一)──力

1.物体为什么会动。以第谷、克普勒、牛顿的接续工作为例,介绍物理学的发展阶段。再配合极简单的动画模拟程式,说明力学的基本概念。

2.超好用软体 - Easy Java Simulation 简介。用一个JAVA 动画模拟软体,演示看得见的物理。

3.各式各样的力:重力、电力、超能力?介绍更多的力的形式。最后整理出宇宙中四个基本交互作用:重力交互作用、电磁交互作用、强交互作用、弱交互作用。

4.实作与体验活动:Easy Java Simulation 模拟软体体验。(作业结果上传)

主题三:古典物理的主角(二)──能量

1. 各式各样的能量:动能、位能、我最能?

2. 种瓜得瓜:谈因果律与守恒律。介绍各种守恒律(动量守恒、电荷守恒、能量守恒、质能守恒)

3. 由谈谈物理学中另一个重要观念──能量与场,进而介绍麦斯威尔方程组。

4. 实作活动:魔术摆的制作与演示(成果影片上传)

主题四:大量单元构成的系统──谈统计物理

1.谈谈热与工业革命。

2.说变就变:谈统计物理、相变与临界现象。介绍统计物理、相变与临界现象的基本概念

3.由热力学第二定律,介绍时间的方向、复杂系统与耗散结构。

4.实作活动:用宝特瓶学习热物理(成果影片上传)

主题五:如何欣赏科学的美-兼谈电磁学 

1.我太太是世界上最美的女人,因为。。。

   谈内容美与形式美。介绍美学的十大形式原理。

2.科学的美:由美学的观点来看科学(原理、现象、方程式)里的美。

3. 美丽的电磁现象。介绍各种电磁现象。

4. 体验与讨论活动:送你一朵玫瑰花,让你忘不了麦斯威尔方程组。

5. 体验活动:用Easy Java Simulation 示范程式体验,由简单的规律展现出复杂的美。(成果拍照上传)

主题六:科学传播

1. 空气砲大全集:谈谈如何向大家介绍科学?

2. 怎么看「英国研究显示?」引导省思:八卦化、灵异化、综艺化的科学新闻

3. BJ (宝杰)与 Discovery : 谈科学传播。由电视节目“关键时刻”与“Discovery 频道”谈谈科学应该如何传播与如何做科普。

4. 体验活动:看影片,写心得。(作业上传,同侪互评)

主题七:能源议题

1. 再谈能量的来源、转化与传播。

2. 谈能源的两难问题。由“你喜欢因为大量使用化石能源造成全球暖化而可能慢慢热死? 还是使用核能而一下子被炸死?”来谈谈,科学家与民众在此两难议题的角色

3. 第三条路──我们自己造一个太阳吧:谈未来能源:核融合与燃料电池。

4. 实作活动:共振与吸管笛(成果拍照或影片上传)

主题八:跨领域思考──物理与生命

1.     花豹斑点怎么形成的?谈生物物理:介绍生物图样的形成、生物力学与生物资讯等生物物理有关议题

2. 波叔与达叔谁对?谈热力学第二定律与演化论

3. 邪恶科学家与疯狂博士:由干细胞研究、学术腐败与武器研发。谈谈科学家的伦理问题。

4. 思考问题:由干细胞研究与731部队为例,谈科学家不应该做什么。(作业上传,同侪互评)

主题九:跨领域思考──物理与社会

1.捞过界,不要让物理学家乱搞!:谈社会物理

  简介社会物理学,及其在交通、政治、姓氏分布、社会网路、意见传播等问题上的应用

2.体验:利用纸牌模拟游戏,实践波兹曼分布。(成果拍照上传)

主题十:跨领域思考──近代物理与数位生活

1. 手机收不到讯号:谈生活中的电磁现象

2. 粒子还是波:浅谈量子物理

3. 星际效应:浅谈相对论

4. 小组活动:用LED手电筒和CD 片产生彩虹(或伪3D投影)(成果拍照或影片上传)

上课形式

本課程分為十個主要單元,每一主題由四到六個子單元構成,每子單元影片長度不超過15分鐘,以利同學利用空餘時間學習。每子單元後附有簡單的、檢核性的測驗,用以確認同學學習效果。另安排期末考、作業用以考核學習成果,考核標準請參見「評分標準說明」。

一次面授課程於第十二週(2017/5/13(六))舉行,目的為確認身分與協助同學製作期末成果。外校遠程同學若不克參加,以線上直播與Call in + 額外的報告方式完成。

線上討論區互動事項:

  1. 除了使用課程平台外,還會使用FB 、 google 表單作為討論與成果分享平台。
  2. 預計利用幾個中午,開直播與線上call in。

评分标准

  • 作業、測驗:
      • 每個主題結束後,均有對應作業。佔總分60%。
      • 線上討論、FB參與情況,佔總分
    20%。
      • 除了使用課程平台外,還會使用FB 、 google 表單作為討論與成果分享平台。
      • 預計利用幾個中午,開直播與線上call in。
  • 期末考:最後會有一個期末報告。佔總分20%。
  • 預習心得
    • 每單元上課結束前,由老師說明下個單元主題、先備問題及建議閱讀的參考資料來源。
    • 要求同學下課後針對上述主題,先行研習並思考。
    • 下次課程開放上課時,老師會在單元中提問,線上作答正確的同學將會加分。

通过标准


课程及格标准:60分满分:100分

先修科目或先备能力

本課程無須背景知識,適合所有對物理學有興趣和喜歡胡思亂想的學習者修習。

建议参考书目

  1. 物理學,中國文化大學物理系通識課程委員會編著,中國文化大學出版部出版。(或高中物理課本)
  2. 教師自編講義
  3. 電腦模擬軟體使用自由軟體“Easy Java Simulations”
  4. 英文官方網頁: http://www.um.es/fem/Ejs/
  5. 物理雙月刊中的相關文章。

常见问答集

  1. 我修習完此課程是否將獲得相關證書?
    鬍子拉拉回答:沒。可是在幾個承認學校中,有學分。

  2. 我沒有修過MOOC課程,需要準備什麼?
    鬍子拉拉回答:快樂的心和找時間看影片做作業的毅力。

  3. 我修習此課程需要具備物理學基礎嗎?
    鬍子拉拉回答:高一基礎物理以上程度。

  4. 我在此課程可以有什麼收穫?
    鬍子拉拉回答:知道物理、喜歡物理、應用物理(其實都是一點點啦)

  5. 此課程是否會提供上課投影片?
    鬍子拉拉回答:有些會

  6. 我不小心錯過作業繳交期限了,能不能讓我補交作業?
    鬍子拉拉回答:不能,因為有同學互評。直接扣分。

  7. 作業上傳可以使用那些格式?
    鬍子拉拉回答:每次作業會規定

  8. 我現在才發現有這麼好的資源,來不及上完怎麼辦?
    鬍子拉拉回答:下次上,哈哈哈。

  9. 課程結束後是否能繼續學習呢?
    鬍子拉拉回答:我的目標是:上了我的課,就一輩子喜歡物理(和鬍子拉拉)。

  10. 為什麼,課程中會有烏克麗麗?
    鬍子拉拉回答:不要問,很可怕。去看簡介影片。


11. 為什麼,這個課程簡介影片好像是亂拍的?
鬍子拉拉回答:怎麼這麼問,真是沒禮貌。既然你已經發現了,那我們就告訴你。因為我們要用最低人力與最少成本完成,所以請多包涵。(嗚嗚嗚,這個課程的所有內容都是鬍子拉拉和邊緣魯做的)


其他不足的,請看課程官網
http://www2.pccu.edu.tw/Lab/statphys/ThinkingPhysOnline_2016a/

還有問題,請來信問我。(謎之音:既然你誠心誠意的發問了,我們就大發慈悲的告訴你~嘿嘿嘿,這個梗有點老)

其它

本課程的烏克麗麗音樂,是鬍子拉拉自己彈的老歌謠。

配樂是邊緣魯助理自己創作的。

嘿嘿嘿!

(最新消息,邊緣魯最近交到朋友了)