2025年4月16日 星期三

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。


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