物理學與創意思考(2017春季班)
教師: 鄒忠毅

2017/02/16 ~ 2017/06/15
44小時/18週 (已經開始)

摘要

本課程希望,透過介紹同學物理學及其中的科學方法,激發出同學創意思考的能力。我們將:
一、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。
二、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。
三、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。

課程目標

  • 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。

授課教師

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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課程進度表

第1週:課程簡介

第2週:主題一:科學──定義與方法part1

第3週:主題一:科學──定義與方法part2

第4週:主題二:古典物理的主角(一)─力part1

第5週:主題二:古典物理的主角(一)─力part2

第6週:主題三:古典物理的主角(二)─能量part1

第7週:主題三:古典物理的主角(二)─能量part2

第8週:主題四:大量單元構成的系統─談統計物理part1

第9週:主題四:大量單元構成的系統─談統計物理part2

第10週:主題五:如何欣賞科學的美-兼談電磁學part1

第11週:主題五:如何欣賞科學的美-兼談電磁學part2

第12週:題六:科學傳播

第13週:主題七:能源議題

第14週:主題八:跨領域思考─物理與生命

第15週:主題九:跨領域思考─物理與社會

第16週:主題十:跨領域思考─近代物理與數位生活part1

第17週:主題十:跨領域思考─近代物理與數位生活part2

第18週:期末成果評量

課程內容

本課程包含以下主題:

主題一:科學──定義與方法

1.  玩電動學物理(科學方法簡介):透過玩電腦遊戲與學物理之間的比對,介紹科學基本發展歷程。

2.  物理學的方法:談煉金術士的轉職。由科學史的發展,介紹科學是什麼。包含定義,主要科學方法(歸納、演繹)與科學社群的規則

3. 思考問題-李約瑟難題:近代科學未在東方首先萌發的原因?(作業上傳,同儕互評)

主題二:古典物理的主角(一)──力

1.物體為什麼會動。以第谷、克普勒、牛頓的接續工作為例,介紹物理學的發展階段。再配合極簡單的動畫模擬程式,說明力學的基本概念。

2.超好用軟體 - Easy Java Simulation 簡介。用一個JAVA 動畫模擬軟體,演示看得見的物理。

3.各式各樣的力:重力、電力、超能力?介紹更多的力的形式。最後整理出宇宙中四個基本交互作用:重力交互作用、電磁交互作用、強交互作用、弱交互作用。

4.實作與體驗活動:Easy Java Simulation 模擬軟體體驗。(作業結果上傳)

主題三:古典物理的主角(二)──能量

1. 各式各樣的能量:動能、位能、我最能?

2. 種瓜得瓜:談因果律與守恆律。介紹各種守恆律(動量守恆、電荷守恆、能量守恆、質能守恆)

3. 由談談物理學中另一個重要觀念──能量與場,進而介紹麥斯威爾方程組。

4. 實作活動:魔術擺的製作與演示(成果影片上傳)

主題四:大量單元構成的系統──談統計物理

1.談談熱與工業革命。

2.說變就變:談統計物理、相變與臨界現象。介紹統計物理、相變與臨界現象的基本概念

3.由熱力學第二定律,介紹時間的方向、複雜系統與耗散結構。

4.實作活動:用寶特瓶學習熱物理(成果影片上傳)

主題五:如何欣賞科學的美-兼談電磁學 

1.我太太是世界上最美的女人,因為。。。

   談內容美與形式美。介紹美學的十大形式原理。

2.科學的美:由美學的觀點來看科學(原理、現象、方程式)裡的美。

3. 美麗的電磁現象。介紹各種電磁現象。

4. 體驗與討論活動:送你一朵玫瑰花,讓你忘不了麥斯威爾方程組。

5. 體驗活動:用Easy Java Simulation 示範程式體驗,由簡單的規律展現出複雜的美。(成果拍照上傳)

主題六:科學傳播

1. 空氣砲大全集:談談如何向大家介紹科學?

2. 怎麼看「英國研究顯示?」引導省思:八卦化、靈異化、綜藝化的科學新聞

3. BJ (寶傑)與 Discovery : 談科學傳播。由電視節目“關鍵時刻”與“Discovery 頻道”談談科學應該如何傳播與如何做科普。

4. 體驗活動:看影片,寫心得。(作業上傳,同儕互評)

主題七:能源議題

1. 再談能量的來源、轉化與傳播。

2. 談能源的兩難問題。由“你喜歡因為大量使用化石能源造成全球暖化而可能慢慢熱死? 還是使用核能而一下子被炸死?”來談談,科學家與民眾在此兩難議題的角色

3. 第三條路──我們自己造一個太陽吧:談未來能源:核融合與燃料電池。

4. 實作活動:共振與吸管笛(成果拍照或影片上傳)

主題八:跨領域思考──物理與生命

1.     花豹斑點怎麼形成的?談生物物理:介紹生物圖樣的形成、生物力學與生物資訊等生物物理有關議題

2. 波叔與達叔誰對?談熱力學第二定律與演化論

3. 邪惡科學家與瘋狂博士:由幹細胞研究、學術腐敗與武器研發。談談科學家的倫理問題。

4. 思考問題:由幹細胞研究與731部隊為例,談科學家不應該做什麼。(作業上傳,同儕互評)

主題九:跨領域思考──物理與社會

1.撈過界,不要讓物理學家亂搞!:談社會物理

  簡介社會物理學,及其在交通、政治、姓氏分佈、社會網路、意見傳播等問題上的應用

2.體驗:利用紙牌模擬遊戲,實踐波茲曼分佈。(成果拍照上傳)

主題十:跨領域思考──近代物理與數位生活

1. 手機收不到訊號:談生活中的電磁現象

2. 粒子還是波:淺談量子物理

3. 星際效應:淺談相對論

4. 小組活動:用LED手電筒和CD 片產生彩虹(或偽3D投影)(成果拍照或影片上傳)

上課形式

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。

評分標準

  • 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。

通過標準


課程及格標準:60分滿分:100分

先修科目或先備能力

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。

建議參考書目

  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。

常見問答集

  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)