虎克來三次

    課程設計:

    課程時間為45分鐘，區分為三個小實驗

  1.用彈簧秤，改變砝碼數量讀取彈簧秤上數據，分別測量 0~6個砝碼的數據。

  2.用彈簧，改變砝碼數量讀取彈簧的長度，分別測量 0~6個砝碼的數據。

  3.用橡皮筋，改變砝碼數量讀取橡皮筋的長度，分別測量 0~6個砝碼的數據。

實驗器材

將彈簧穿過竹筷，用膠帶固定在椅子上

第一屆新北盃國民中學探究與實作競賽

 

    三個小孩，趁我帶導班學生去三國露營時，請老師們協助報名這比賽，一校限定一隊報名，限定前20隊能報名參加。 報導一/報導二

        

• 競賽日期與地點：
• 競賽日期：114 年 4 月 15 日（星期二）。
• 競賽時間：上午 8 時至下午 5 時（依據時程表）。
• 競賽地點：新北市立新北高級中學。

• 評分標準：
• 包含研究設計、實驗規劃與實施、數據處理與分析、表達與論述等面向。
• 評分項目及配分比例明確列出，如「研究設計與規劃」、「實驗操作與分析」、「表達與論述」等。
• 強調實驗過程的完整性、科學性及團隊合作。

• 口頭簡報要求：
• 口頭簡報時間及語言有明確規範（如每組報告時間 6 分鐘，評審提問與回答時間 2 分鐘）。
• 連線警告及時間提醒機制。

很特別是這比賽在報名上直說可以使用ai 協助實驗與報告。

材料包

利用以上的材料包，自行設計實驗測量數據，分析數據統整出結論，並且上台發表，回答評審問題。

空檔時間採購到的紀念郵票

     
          頒獎前講評人是陳育霖老師，他給予的回饋如下:

      諾貝爾物理學獎得主的觀點[1]，強調科學研究中系統尺度的獨特性。每個探究系統都需要特定的物理概念，無法簡單地從一個尺度推論到另一個尺度。這一觀點賦予了學生們專業的自信，因為「全宇宙當中最了解這個系統的沒有專家可以替代」，學生應對自己的研究抱持充分的自信。

在學生們亮眼表現的背後，是中學老師們日復一日的默默付出。「他們在各位身上花的心血在大家面前留下是那麼多的擬合曲線，那麼多的方程式，那麼多的數據點...」講者特別強調了教師們從早到晚的奉獻精神，指出這些努力最終轉化為學生們的科學探究能力。這種師生間的傳承與共同成長，正是科學教育最動人的一面。

建議:

有效數字與估計值：數據呈現需注意有效數字和估計值的前後一致性[2]。

假說與假設的區別：科學研究中，假說(hypothesis)是對現象的可能解釋，而假設(assumption)則是推論的前提條件，二者概念有明確差異[3]。

數據轉換的重要性：許多看似無規律的數據，經過適當轉換後可能呈現出明顯的科學規律，如時間與深度的相互轉換可能揭示未被察覺的關係[4]。

誤差處理的謹慎態度：在刪除「誤差較大」的數據前，應思考判斷標準與其合理性。科學史上，許多重大發現正是源於「異常數據」的重視而非忽略[5]。

圖表選擇的適切性：呈現數據對應關係時，XY散佈圖通常比柱狀圖更能展現變數間的關係[6]。

在科學探究遇到瓶頸時，AI工具能提供寶貴協助。「在遇到瓶頸的時候，為什麼不問一下AI呢？」現代AI系統在數據處理、圖表繪製與分析方面具有強大能力^[7]^，能幫助學生從不同角度思考問題，尤其在「數據只要再經過一次轉換，或者換另外一個觀點來看待」的關鍵時刻。

參考資料

[1] Phillip W. Anderson，諾貝爾物理學獎得主，著名的「更多就是不同」(More is Different)理論提出者，強調不同尺度的物理系統需要不同的理論框架。參見Anderson, P.W. (1972). "More is Different". Science, 177(4047), 393-396.

[2] Taylor, J.R. (2018). "An Introduction to Error Analysis: The Study of Uncertainties in Physical Measurements". 這本經典教科書詳細討論了科學測量中的有效數字和誤差估計問題。

[3] Carey, S.S. (2011). "A Beginner's Guide to Scientific Method". 科學方法中假說(hypothesis)作為可檢驗的科學猜想，與假設(assumption)作為推論前提的區別。

[4] Box, G.E.P. & Cox, D.R. (1964). "An analysis of transformations". 數據轉換是科學研究中常用的技術，適當的轉換可以揭示數據中隱藏的模式。

[5] Kuhn, T.S. (1962). "The Structure of Scientific Revolutions". 科學史上，許多重大發現源於對異常數據的重視，而非簡單地將其視為「誤差」刪除。

[6] Few, S. (2012). "Show Me the Numbers: Designing Tables and Graphs to Enlighten". 不同類型圖表的選擇對於有效傳達數據關係至關重要。

[7] Khurana, U., et al. (2023). "AI-assisted data analysis: Current trends and future directions". 人工智能在科學數據分析中的應用與前景。

[8] Popper, K. (1959). "The Logic of Scientific Discovery". 科學理論的預測能力是其價值的重要指標，超越了簡單的描述功能。

最大的收穫-遇見熟悉的夥伴

 

2025 教學新發現

   昨天，感受到來自未來的老爺爺蛋塔店的改變．

   一早，打開行事曆看到下週出現兩條綠色的通知

   是上學期末好奇的訂閱結果


  點下八年級，1-1 質量守恆，出現 “與ai一起創作吧”
  （ＯＳ：沒有唷，我只想看著你做）

  出現 Gemini，感覺已經有下一些指導語，猜想是餵之前的教案？

內建指導語： 

你是國中自然2年級老師，請說明如何運用進行質量守恆實驗，並藉由實驗說明化學反應遵守質量守恆，提供哪些教學活動與練習題，可以幫助學習。 

  

國中自然2年級 質量守恆實驗教學設計

實驗主題：質量守恆定律的驗證

實驗目的：

• 透過簡單易懂的實驗，讓學生親身體驗質量守恆的概念。
• 培養學生觀察、記錄、分析數據的能力。
• 理解化學反應前後質量不變的原理。

實驗器材：

• 精確天平
• 燒杯
• 玻璃棒
• 小蘇打粉
• 醋
• 橡皮塞
• 打孔器

實驗步驟：

1. 準備：

   • 將燒杯洗淨擦乾，並用天平測量空燒杯的質量。
   • 取適量的小蘇打粉，用天平測量其質量。
   • 將測量好的小蘇打粉倒入燒杯中。
   • 用天平測量醋的質量。
   • 將測量好的醋倒入燒杯中。
   • 用橡皮塞將燒杯口塞緊。

2. 反應：

   • 輕輕搖晃燒杯，使小蘇打粉與醋充分混合反應。
   • 觀察反應現象，記錄產生的氣體。

3. 測量：

   • 待反應完全後，再次用天平測量燒杯和反應後混合物的總質量。

4. 分析：

   • 比較反應前和反應後的總質量，觀察是否相等。
   • 討論反應過程中質量的變化，並解釋原因。

  

實驗結果與討論：

• 學生應發現反應前後的總質量幾乎相等，即質量守恆。
• 討論產生的氣體為何質量不減少，並引入質量守恆的概念解釋。
• 說明化學反應中，原子只是重新排列組合，不會消失或產生，因此總質量不變。

教學活動：

• 預備活動：
  • 複習原子、分子的概念。
  • 介紹質量守恆定律的意義。
• 實驗前討論：
  • 讓學生預測實驗結果，並說明理由。
• 實驗過程指導：
  • 協助學生正確使用天平，並注意測量的精確度。
• 實驗後討論：
  • 引導學生分析實驗數據，得出結論。
  • 鼓勵學生提出疑問，並共同討論。
• 延伸活動：
  • 設計其他類型的質量守恆實驗，如鎂帶燃燒、鐵釘生鏽等。
  • 讓學生閱讀相關科學家的故事，了解科學發現的過程。

練習題：

1. 在一個密閉容器中進行化學反應，反應前後的質量會如何變化？為什麼？
2. 為什麼在燃燒實驗中，燃燒物似乎變輕了？
3. 請舉例說明生活中哪些現象可以驗證質量守恆定律。
4. 如果在實驗中發現反應前後質量有明顯差異，可能的原因有哪些？

注意事項：

• 實驗過程中，應注意安全，避免酸液濺到皮膚或衣物。
• 鼓勵學生仔細觀察實驗現象，並記錄實驗數據。
• 透過實驗，讓學生體會到科學探究的樂趣，培養科學素養。

備註：

• 本實驗設計可依據學生程度和教學時間進行調整。
• 除了小蘇打粉和醋，也可以選擇其他容易取得的物質進行實驗。

延伸學習：

• 核反應： 介紹核反應中質量與能量的轉換關係，讓學生了解質量守恆定律的侷限性。
• 質能方程式： 簡單介紹愛因斯坦的質能方程式，讓學生對質量與能量的關係有更深入的認識。

透過以上的教學設計，學生可以更深入地理解質量守恆的概念，並將其應用於日常生活中。

我問：若要做簡易的實驗讓學生觀察到質量守恆，可以有哪些選擇？

1. 蠟燭燃燒實驗

• 器材： 蠟燭、打火機或火柴、天平、玻璃罩（或廣口瓶）
• 步驟：
1. 測量蠟燭的初始質量。
2. 將蠟燭點燃，放入玻璃罩內。
3. 待蠟燭燃燒一段時間後，將其熄滅。
4. 再次測量蠟燭的質量。
5. 變化： 燃燒後的蠟燭質量會減少。
6. 討論： 減少的質量轉化為二氧化碳和水蒸氣等氣體，這些氣體逸散到空氣中，因此我們無法直接測量到。如果我們在一個完全密閉的容器中進行實驗，燃燒前後的總質量（蠟燭 + 容器 + 氧氣）應該保持不變。

2. 小蘇打粉與醋的反應

• 器材： 小蘇打粉、醋、天平、燒杯、氣球
• 步驟：
  1. 測量燒杯和小蘇打粉的總質量。
  2. 在燒杯中加入醋。
  3. 將氣球套在燒杯口上，防止氣體逸出。
  4. 觀察到小蘇打粉與醋反應產生氣體，氣球膨脹。
  5. 待反應完成後，再次測量燒杯、氣球和內容物的總質量。
  6. 變化： 反應前後的總質量應該幾乎相等。
  7. 討論： 這個實驗展示了即使產生氣體，質量仍然守恆。氣體並沒有消失，只是改變了存在形式。

3. 鐵絲棉燃燒實驗

• 器材： 鐵絲棉、打火機或火柴、天平、石棉網（或耐熱墊）
• 步驟：
1. 測量鐵絲棉的初始質量。
2. 將鐵絲棉放在石棉網上，用打火機點燃。
3. 觀察鐵絲棉燃燒的現象。
4. 待燃燒完成後，冷卻至室溫。
5. 再次測量燃燒後鐵絲棉的質量。
6. 變化： 燃燒後的鐵絲棉質量會增加。
7. 討論： 鐵絲棉與空氣中的氧氣反應，生成了新的氧化鐵，因此質量增加。這個實驗說明了質量守恆也適用於有氣體參與的反應。

提醒

• 在進行這些實驗時，務必注意安全，特別是使用火源和化學藥品時。
• 鼓勵學生積極參與實驗，並引導他們觀察、記錄、分析實驗現象和數據。
• 透過這些簡單的實驗，學生可以更直觀地理解質量守恆定律，並培養科學探究的精神。

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