Sam Tsai 蔡坤憲

如何看懂物理公式 紐西蘭科學與物理教育點滴 Play-Create-Learn 2019 《 物理雙月刊 》 中華民國物理學會旗下之刊物，希望可以為讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識。 （ 臉書粉絲頁 ） 一、定義篇 （ 全文連結 ） 功與動量的定義 本篇專欄將從「學習定義」的方法出發，詳細說明除法與乘法的意義，以及單位的相關細節，希望能為大家展現「物理公式」的另一種面貌，特別是那些覺得物理公式「很難看、很抽象」的同學，希望在閱讀本文之後，能多看到一些物理公式的美！ 看到「定義」：不要先問「為什麼」， 而要問「這是什麼意思?」 雖然學習或研究科學，「為什麼」是一個很重要的問題，但是一遇到問題，或是有「感覺不懂」的時候，腦海裡立刻就出現「為什麼」這三個字，並不是一個正確的作法。因為，問錯問題的時候，往往得不出正確的答案。 除法的含義是「分配」 單位之間的換算：把握「乘以一」的原則 乘法的含義是「累積」 用來紀念科學家的單位「名字」 結語： 物理公式除了「定義」之外,還有「定律」與「定理」，這三者，就數學公式上來看，長相可能一模一樣，但背後的意義卻大不相同，學習的方法，也略有差異，絕對不只是「把公式背起來，再代入數字」這麼簡單。 二、定律篇 （ 全文連結 ） 伽利略的慣性定律 在物理學中，凡能被稱作「定律」的內容，就表示它是實驗與觀測的結果。也就是說，物理定律所描述的是一個「自然現象」。因此，當我們看到一條定律時，不要直接就問為什麼，而是要先弄清楚，這條定律所描述的現象或事件「 為何 」（what），然後再去了解這條物理定律背後的實驗為何？當初的科學家或物理學家是「 如何 」（how）發現這個自然現象的？稍後再來思考可能造成這個現象或行為背後的理由為何，也就是「 為什麼 」（why）的問題。 描述自然現象有「定性」與「定量」兩個層次，並不是所有的物理定律都有一條相伴的數學公式 ... ... 定律是實驗或觀測的結果 - 以克卜勒行星運動定律為例 定律是「發明」或「發現」的？ 物理定律的 DIY 尋找變量之間的函數關係 根據函數關係來處理數據 不要輕忽斜率（常數）的物理意義 換個單位，換個數值試試看？ 結語：物理定律並非遙不可及，你自己也能 DIY...

2017年，Year 13 物理學：RC 共振電路 一年又到了尾聲，這是第二年為《物理雙月刊》寫專欄，雖然有找題材與截稿的壓力，但還是非常感恩有這樣的機會。 這兩年寫下來 ，不僅為自己的教學過程，留下一點紀錄，更是讓自己有許多專業反思（reflective practice）的機會。從編輯與其他同為物理教師的讀者傳來的回饋，更是讓我受益良多。歲末年終，也剛好是紐西蘭的暑假期間（ 連同聖誕節、新年的一個長假 ），回顧今年的這五篇文章，想想明年在物理與科學的教學上，需要做些什麼改變？也想想，有什麼值得與台灣的物理老師、同學分享的教學想法。 ＊ 第一篇： 紐西蘭物理實驗的評量方式：以虎克定律為例 實驗成績不該只是「平時成績」 我們在台灣的理化或生物試卷，一般都會包含實驗題，然而，就答題本身，學生其實未必真的需要做過該實驗，對吧？更多的情形是，我們所謂的實驗題本身，很可能也只是個「假想實驗」，重點在測驗出學生是否理解某個科學觀念，是否知道某個重要的實驗步驟，或是否知道某項儀器的操作方法。 如果學校老師很負責的讓學生做實驗、寫實驗報告，學生所獲得的只能算是「平時成績」，或出現在學校給家長的成績單上面。然而，萬一在年底正式的入學測驗中，學生寫錯答案，那麼，他先前在學校的實驗課裡，無論有多麼努力，結果一樣是付諸東流。NCEA就是以「內部評量」的方式，避免了這樣的遺憾。只要學生有做實驗，並達到要求，他的努力便會被記錄在他所獲得的 教育成就國家證書(NCEA) 裡，是一份正式的成績。 第二篇： 雙狹縫干涉圖樣與飛機的「盲降系統」 相信大家都知道，能讓飛機平穩地在空中飛行，背後的原理是白努利定律。然而，指引飛機，對準跑道，安全降落的原理又是什麼呢？從乘客的角度而言，就是空服員在飛機起降時，一再提醒的：關閉手中的電子通訊設備，如手機、筆電或平板等。很直覺地，我們不難想像，這些電子通訊設備所發出的電磁波，會「干擾」到飛機與塔台之間的導航設備。然而，具體而言，這些電磁波會如何「互相干擾」呢？ 第三篇： 「知己知彼」的教學設計：以拋體運動為例 著名美國認知心理學家奧蘇貝爾 (David Ausubel，1918 – 2008) 在他於1968年出版的《教育心理學》扉頁中寫道： 如果我必須把所有的...

2016 對我的大事之一，是我有機會在《物理雙月刊》裡和許多台灣的老師、同學與家長分享在紐西蘭教育現場的一些見聞： 第一篇是自我介紹【 開場白:來自台灣的紐西蘭物理老師 】， 2016 四月。 我希望以一個曾經是台灣第一線教師的眼光，來分享我在紐西蘭教育體制內的見聞，而不只是一種「觀光式」的介紹，或浮光掠影地吹噓一下「外國」的教育有多麼美好。我希望利用些許篇幅，先介紹一下紐西蘭教育的架構與背景，再逐漸深入到科學教育與物理教育的現況分享。 第二篇分享了「以終為始」的紐西蘭課綱：【 我們想要教出怎樣的下一代？ ── 紐西蘭課綱的啟示 】，2016 五月。 現行的《紐西蘭課綱》是從願景（vision）出發：我們期望的年青人是個有自信、有創造力、有良好的人際關係，並且能夠積極參與及貢獻社會的終身學習者。 根據這個願景，我們訂下課程課綱的基本原則（principles）；列出值得推動與學習的價值觀（value）；擬定未來不論是深造或就業，以及做為一位社會公民所需要的五項關鍵能力（five key competencies）。 我問過自己：我希望自己的小孩是個「國英數理化一百分的學生」，或是希望她將來成為一個有自信、會思考、有創造力，懂得與人合作，能貢獻社會，並有能力終身學習（包括智商與情商）的人？ 第三篇是【 我的「小城故事」上：踏上紐西蘭高中的講台 】，2016 七月。 從實務的面向，分享我求職的經過，希望透過面談的主題，與關心台灣教育的朋友分享紐西蘭中學所著重的教育特點。 此外，從一位庫克群島毛利人的校長口中聽到「鄧麗君」小姐的芳名，怎不叫我這位台灣老師覺得意外與驚喜呢？我覺得這真的是一個「立足紐西蘭，放眼世界」的好例子！ 第四篇是【 我的「小城故事」下：教學不是「獨角戲」，而是一場「交響曲」 】，2016 八月。 延續第三篇的內容，補充了更多的細節，也可以說是我在紐西蘭重新接受師資培育過程的心得報告。希望對紐西蘭教育感興趣的老師或家長，有些幫助。 接著，我從第五篇開始介紹紐西蘭的考試方式：【 沒有「一百分」的考試 】，2016 十一月。 這一篇主要是介紹NCEA的整體規劃，並以一題物理力學考題為例。  NCEA 是The National Cert...

2017 九月每週三、六，稽古紀要、心得 Some short notes for my Kendo reflection in Sep 2017. I did not write anything on Wed 13 Sep and forgot everything now. I relaised that I'd better to keep on writing my keiko reflection as a lesson.  :-)  心血來潮，整理了我這個月在臉書上的貼文， 卻發現，9月13日週三當晚稽古之後，我沒有寫東西，所以也談不上有何記憶。 我想，這告訴我：每一次的稽古之後，都要花個幾分鐘，為自己留下隻字片語。 Keiko reflections on Wednesday 30 August Thanks to Kai and Wen taking care of the Kyu grades.  1. The sense of engagement is important when training Kata or Bokuto Keikoho. It's one of the best opportunities to train "eyes for opportunity" and "footwork for controlling distance". 2. When striking kote, relaxing shoulders, using more wrists, and cutting toward centre are the important tips. 3. Having Keiko with wife and daughter is really enjoyable and feeling blessed! 😀 1. 劍道形或木刀練習法，對於「眼力」與「控制距離」很有助益。對練的雙方需用心認真投入，效果才會明顯。 2. 打擊小手時，肩膀放鬆、多用手腕、打向中心等，是重要的技巧。 3. 能和老婆、女兒一起稽古，實在是件很幸福的事！ Sat 02 Sep 2017 1...

須符合怎樣的條件，才算得上是一位物理學家？ 前一陣子，內人和我，一起幫《 物理雙月刊 》寫了一篇通訊報導，原文是美國期刊 Physics Today 2016/05 期的 『  Developing Physics Identities  』一份研究。 該文的結論強調「做研究」是所謂「物理學家」的最重要特徵。當然，該文章也強調，還有許多重要議題需要「再研究」。對我而言，最有趣的是，「物理老師」所扮演的角色？ 近日，在臉書上看到許多英文的 T 恤廣告，覺得實在有趣，略作收集，分享於下： I have a PHYSICS DEGREE of course I have PROBLEMS 我主修物理，我當然「有問題」！ 〔 連結出處 〕 I'M A PHYSICS TEACHER I solve problems you don't know you have in ways you can't understand 我是一個物理老師： 我用你無法理解的方式，來解決你自己都不知道你有的「問題」。 〔 連結出處 〕 從這兩件幽默的襯衫來看，「問問題」與「解決問題」的態度與能力，顯然「學物理」有著深刻的關聯！ ＊ 另外有兩件 T 恤，則是凸顯了物理學的兩大特徵： 一、學物理時，一定要理解物理公式中「 符號 」所代表的意義： 「質能關係式」之「牛奶與咖啡平方」 〔 出處連結 〕 二、可以「大膽假設」，但一定要尋求「 證據 」。 Don't call me a cowgirl until you've seen me ride. 在你看到我騎馬之前，別叫我「女牛仔」。 〔 出處連結 〕

紐西蘭的學校分三級，於台灣相似，但在年級的安排上有些差異。 台灣是小學六年、國中三年、高中三年，共十二年國民教育。 紐西蘭則是小學六年、初中二年、 高中五年 ，共十三年的國民教育。 有趣的是，紐西蘭是五歲入小學，早台灣一年，因此，大家受完國民教育的年紀是一樣的。只不過，台灣的學年是從九月開始，而紐西蘭是從二月開始，所以，中間會有半年的差別。 用英文來說，紐西蘭小學是 Primary School，初中是 Intermediate School，高中是 High School。這不同於在台灣我們習慣以「美式」的 Junior High School 來稱呼國中，Senior High School 來稱呼高中。 用數學來總結一下紐西蘭學制：Primary 是 Year 1-6，Intermediate 是 Year 7-8，High School 則是 Year 9-13。 這裡還有一個重要小細節，在紐西蘭高中的前兩年（Year 9 與 Year 10）是 Junior High，後三年（Year 11、12、13）則是 Senior High。 ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ Sam Tsai 蔡坤憲: 紐西蘭中小學的學期簡介 : 很多好友希望多了解一些紐西蘭教育的相關議題，希望我能做一些介紹，思來想去，決定從最簡單的「學制」、「上下學時間」、「功課表」與「放假」的制度開始。 紐西蘭的學校分三級，於台灣相似，但在年級的安排上有些差異。 台灣是小學六年、國中三年、高中三年，共十二年國民教育。 紐西...