物理實驗材料包在手 清華學生遠距學習更紮實

記者季大仁/新竹報導 2020-04-22 13:07

清華大學許多課程受到新冠病毒肺炎疫情影響,改為遠距教學。本周起更突破距離限制,共有近7百位修習「大一普通物理實驗」課程的學生在家裡及宿舍運用上周發放的實驗套件材料包,跟著講師及助教的線上直播指導,展開「居家實驗」。不少學生認為比起在校內的實驗室裡是兩人一組共同合作,學習更紮實。


清華大學從3月16日起即展開為期一周的遠距教學演練,目前建議人數在40人以上的課程均採遠距教學,但需要使用實驗設備的課程改採遠距教學仍有難度。因此,清華大學普通物理實驗召集人、物理系教授戴明鳳早在數周前就開始規畫,設計並採購光學、電學兩套實驗套件材料包,上周發給學生,並針對線上授課的講師與助教展開視訊教學教育訓練。



戴明鳳表示,清華理工、原子科學與生命科學等學院的大一生都必修普物實驗,這也是銜接未來更高階實驗的基礎,「實驗就是要動手做才有意義,不能光看影片,也不應該受疫情影響而馬虎帶過。」


戴明鳳與兼任教授施宙聰、普物實驗團隊特別為本學期課程設計出電學與光學兩套實驗套件組。其中的電學實驗套件組主要利用市面上的電子積木,結合創客常用的微控制卡,設計出一套可攜式電路套件,學生可依實驗需求進行各種組合;只要將電路板透過微控制卡連接電腦,就可以快速地測量出精確的實驗數據與結果。



戴明鳳說,市面上現成的電子積木並不符合所需,因此,這套材料是與廠商溝通協調後趕工特製的。每套的成本不到1千元,實驗的精確度卻不輸實驗室中數萬元的儀器。但戴明鳳也坦言,有些比較複雜的實驗還是得到實驗室操作精密儀器才能完成;本學期還需進行的8項實驗中,有5項可讓學生在家操作,但仍有3項必須安排學生分批進實驗室完成。


戴明鳳也是清華大學跨領域科學教育中心主任,為中小學生舉辦過許多科普課程及營隊。她指出,108課綱上路後,更強調培養高中生跨域實作的能力,但是許多高中並沒有經費購買昂貴的實驗設備。因此她多年前就開始思考,如何利用手邊現有的工具稍作改良來做實驗,如用於運動學實驗的感測器與自動控制器動輒要價數千、甚至數萬元,但改用僅30元的紅外線感測器模組與2百元不到的微控制卡,也能得到精準度相當的實驗結果。


 

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