物理學與創意思考(111高中自主學習)
Teacher: 鄒忠毅
2022/07/01~2023/06/30
18Hours/18Weeks (Course is Time End)

Abstract

本課程建議之高中學群為【資訊學群】【數理化學群】
本課程建議之高職群別為【電機與電子群】【一般科目】

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。

Course Objective

  • 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。

 Instructor

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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Course Schedule

Unit 1:ewant學習簡單上手:學習平台功能教學

Unit 2:課程簡介

Unit 3:主題一:科學──定義與方法part1

Unit 4:主題一:科學──定義與方法part2

Unit 5:主題二:古典物理的主角(一)─力part1

Unit 6:主題二:古典物理的主角(一)─力part2

Unit 7:主題三:古典物理的主角(二)─能量part1

Unit 8:玩寶特瓶學物理

Unit 9:主題四:大量單元構成的系統─談統計物理part1

Unit 10:科學的美

Unit 11:主題五:如何欣賞科學的美-兼談電磁學

Unit 12:因果律與守恆律

Unit 13:主題六:科學傳播

Unit 14:主題七:能源議題

Unit 15:主題八:跨領域思考─物理與生命

Unit 16:主題九:跨領域思考─物理與社會

Unit 17:主題十:跨領域思考─近代物理與數位生活part1

Unit 18:主題十:跨領域思考─近代物理與數位生活part2

Unit 19:期末成果評量

Course Contents

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、姓氏分布、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,實踐波茲曼分布。(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)

Course Mode

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,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。

Grading Policy

  • 作業、測驗:

1.每個主題結束後,均有對應作業。佔總分100%。

Passing Criteria


Course Passing Grade:60 Full Score 100 point

Prerequisites

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。

Course Suggest

  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。

Course Q&A

Certificate

本課程證書費用:500元

如何申請證書?

1.點選右上方的「小白人」。

2.點選「證書下載」。

3.畫面即會轉到申請證書系統中,請點選「我要申請證書」。

4.點選「我要搜尋」開始申請證書。

詳細證書下載流程說明請點這裡