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易學好用的 「PhET 自由的線上物理、化學、生物、地球科學及數學模擬教學」,以光的折射為例

宜蘭縣國華國中魏裕常老師

PhET 自由的線上物理、化學、生物、地球科學及數學模擬教學」是一套很棒的線上模擬教學軟體,而且中文化完整,對於國中及高中的學生及老師,是不可或缺的科學學習工具。

在網站 關於 PhET 中寫到

PhET 提供了具趣味性、互動性及 以研究為主 的自由物理現象模擬教學。相信從這些先驅的研究及測試下,這些以研究為取向的整合發現將可作為學生在現實生活的科學現象及基礎科學原理作一聯結,加深其對於物理世界的了解及喜愛。

為了幫助學生以視覺理解這些科學觀念,PhET 模擬教學動畫利用大量的圖形及直覺性控制,例如:按鍵及拖曳的操作、選項比例調整按鈕等方式。為了鼓勵更多的定量上的探索,模擬教學也提供了測量工具,如:尺規、碼錶、電壓計及溫度計等。當使用者操作時,這些互動式的工具可立即的反應模擬的狀況,如此一來,能夠更有效的闡明因果關係及其相關的陳述。

所有的模擬教學都是經過測試及評估,以確保在教育上的有效性及實用性。這些測驗除了在各種環境上實際的使用,講課、團體工作、家庭作業及實驗室外,也包含學生親身體驗。我們的 分級 也說明了在每一個模擬教學中測試的階段是否完成。

所有 PhET 網站 的模擬教學都可以自由取得而且是容易使用的,並且能夠整合到課堂上的教學。這些程式是以 JavaFlash所寫,而且也可使用在已安裝 FlashJava 的瀏覧器中。

這樣的網站跟軟體,其實還是有很多老師不知道,所以沒有介紹給同學,老爹就來簡單介紹一下

首先進入網站首頁,按 開始玩教學... >

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左邊是分類及說明,中間就是教學主題,上面還有搜尋可以用

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點選任一教學主題進入 (老爹以 光的折射 為例)

國中生學到這個主題時,如果光靠老師在課堂上畫入射線、法線、折射線、反射線、入射角、折射角、反射角等,少部分的聰明學生可以學得來,但大部分學生其實是搞不清楚狀況的,老爹建議老師們先在課堂中透過單槍使用本軟體教學,然後帶學生進電腦教室實際練習,這樣學生才不會忘記。

如果課程沒有時間讓學生進電腦教室的話,找幾個學生在課堂上讓他們練習一下也可以,最重要要把網址給學生,讓學生能回家再練習。

老爹不建議下載,雖然下載以後第二次使用會比較快,但是因為網站會更新,所以建議不下載較理想

點選 "開始!"

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出現 JAVA 下載,等一下 (部分主題會比較久)

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出現主題視窗就可以開始用了

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點選光源上的紅色按鈕就可以射出光線,馬上可以看到折射線、反射線,而且還有明暗不同 (老師可稍作解釋,因為部分實驗呈現出來的結果超過國中課程)

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滑鼠移到光源按鈕後方,會出現綠色箭頭,按住滑鼠可以移動光源角度,這時可以看到折射線、反射線都改變了

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觀察完現象以後,就可以實際測量角度,用滑鼠把左下角 "工具箱" 中的 "量角器" 移出來,放到水面入射點,可以測量入射角、折射角、反射角等

因為量角器無法旋轉,可以很清楚的讓學生知道夾角在哪裡

如果不要用量角器了,可以把它移回工具箱

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右邊的介質可以改變,國中階段光由空氣射入水中,或由水射入空氣中,可以很清楚的呈現 (高中階段還可以進行折射率跟角度的計算)

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全反射的狀況也可以看到

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法線的輔助可以隨時取消,這樣就更貼近實際狀況

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工具箱中還有光強度計可以使用,可以看一下折射光跟反射光的強度,以及改變入射角時,折射光強度的變化

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左上角可以把 "光線" 改成 "波",折射的狀況就更有看頭,尤其在波的寬度上,可以好好思考一下

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稜鏡的折射有更多好玩的現象,除了三稜鏡外,凸透鏡及凹透鏡都是很好的教材,老爹就不再介紹,請大家好好玩一下

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老師們如果想要把 PhET 嵌入學校網頁或個人部落格,每個主題都有嵌入功能可以使用,老師們請自行研究一下

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跟國中課程有關的實驗主題相當多,甚至部分主題國小學生都可以學習,期待大家來玩 PhET




 
 
 
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