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如何應付新高中物理科選修課題的教學 湯兆昇 香港中文大學物理系 / 科學教育促進中心 新高中物理科的選修課題 天文學和航天科學 (Astronomy and Space Science) 原子世界 (Atomic World) 能量和能源的使用 (Energy and Use of Energy) 醫學物理學 (Medical Physics) 天文、原子、能源、醫學 應用所學的物理內容，解決問題 在「情境」下教授物理 選修課題內容的一些特色 簡介近代物理、新科技、物理發展史 例：天文、原子 簡介物理在生活、現代社會的重要應用 例：能源、醫學 培養興趣引起學習動機、鼓勵探究 例：天文 (觀星活動) 具分析性的內容，保持課程有一定的嚴謹性 例：天文中利用牛頓力學和能量守恆定律作軌道計算 選修課題的好處？ 填補了中學生對近代物理發展缺乏了解的「真空」 所學的物理不只是三百年前的發現，科學正不停發展 已有的理論在新時代帶來新的發現 使學生領略物理與日常生活及環境息息相關 例：能源使用對環境的影響 例：物理發展對醫學技術的影響 選修課題的好處？ 培養在不同的情境下利用物理知識解決問題的能力 例：應用牛頓定律於太陽系、太空船，行星、星系的新發現 例：比較不同醫學造影技術，波動原理應用於超聲波掃描等技術 鼓勵以不同類型的學習活動提高學生興趣和能力 例：實驗、電腦模擬、天文觀測、真實環境進行探究…. 選修課題引起的疑惑？ 內容及名詞不熟悉，看似艱深 例(醫學)：「超聲波掃描：簡要描述 A-掃描及二維 B-掃描….」 例(能源)：「使用改進能源效益的建築材料：定義建築材料的 U 值，並用此值解決問題….建築外殼結構的 OTTV值….並用此值解決問題」 例(能源)：「描述何以混合車能改進電動車的性能」 選修課題引起的疑惑？ 教學深度及廣度難以掌握 例(天文)：「宇宙結構：以「10 的次方」的方式，描述不同空間尺度下宇宙的重要特徵….用基本天文述語描述宇宙….」 例(天文)：「牛頓萬有引力定律和軌道運動：說出橢圓軌道情況下的開普勒第三定律，並用此定律描述彗星….太空船….」 例(天文)：「多普勒效應：明白多普勒效應，並用 ?f / f = vr /c 來確定天體相對於地球的徑向速度….用徑向速度曲線確定作圓形軌道運動的天體的軌道半徑、速率和週期」 選修課題引起的疑惑？ 某些高深概念難於教授，學生可能只是背誦 例(原子)：「粒子還是波：確認電子和光的波粒二象性、描述電子和光皆顯示出波和粒子的性質」 例(天文)：「描述黑體輻射曲線的形狀，以及理解恆星顏色與表面溫度的關係」 例(天文)：「恆星演化：描述星雲、原恆星….黑洞等的性質」 例(天文)：「宇宙膨脹：….理解哈勃定律是宇宙膨脹的結果….」 選修課題引起的疑惑？ 未來中六生人數多，學生能力參差 選修課程內容過多，課時不足 某些內容缺乏實驗，涉及的現象難於觀察 例如天文 (天氣、光害問題)、醫學 (不能在醫院做示範)、原子 (需要大專儀器？) 我的分享…. 試舉例說明某些課題內容，根據…. 我的了解 (與有關仝工溝通 + 物理內容、課程的掌握 + 個人猜想) 我的原意 (起草「天文學和航天科學」時的原意、教學經驗分享) 如何幫助學生了解、如何教授？ 以甚麼問題評核學生？ 名詞疑惑的例子： A-掃描, B-掃描? (醫學) 名詞疑惑的例子： A-掃描, B-掃描? (醫學) 名詞疑惑的例子： A-掃描, B-掃描? (醫學) 醫學物理的模擬實驗？ 名詞疑惑的例子：U 值, OTTV? (能源) 名詞疑惑的例子：U 值, OTTV? (能源) 名詞疑惑的例子：U 值, OTTV? (能源) 解決「不熟悉課題的疑惑」 難解釋概念的例子：恆星顏色與表面溫度 「描述黑體輻射曲線的形狀，以及理解恆星顏色與表面溫度的關係」 開普勒定律—從牛頓時代到現代 「說出橢圓軌道情況下的開普勒第三定律，並應用此定律描述彗星….太空船….」 說出….應用：略去推導，著重應用及計算 開普勒定律—從牛頓時代到現代 多普勒效應 「明白多普勒效應，並用 ?f / f = vr /c 來確定天體相對於地球的徑向速度」 多普勒效應 「用徑向速度曲線來確定作圖形軌道運動的天體的軌道半徑、速率和週期」 多普勒效應 + 牛頓定律 ? M87星系的超級黑洞 難解釋概念的例子：太空船上的無重狀態 「明白太空船上的無重狀態，是在引力作用下加速度與質量無關的結果」 難解釋概念的例子：太空船上的無重狀態 難解釋概念的例子：波和粒子二象性 利用電腦模擬示意地解釋電子顯示出波的性質…. 難解釋概念的例子：黑洞….宇宙膨脹…. 「描述星雲、原恆星….黑洞等的性質」 「….理解哈勃定律是宇宙膨脹的結果….」 教授「難解釋的課題」 相關資源