數位輔助自主學習_ 以「摩擦力與平衡」單元為例

文:陳鈐鈴

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每年的自然課,教到「摩擦力」這個單元,總會看到類似的場景:學生們圍著器材,努力想觀測到「最大靜摩擦力」出現的那一瞬間,但往往手忙腳亂,數據紀錄也總是差強人意。加上期末進度壓力,很難有充裕的時間讓他們反覆嘗試。

這兩年,我開始在探究實作中導入 PhET 這個數位虛擬實驗室,希望能解決這個困境,結果有些出乎意料。

在虛擬世界中,從容地探究真實物理

透過虛擬實驗室,學生可以在 Chromebook 上輕易地重複操作、暫停時間,並精準地觀測到最大靜摩擦力的數值。過去那種因操作不熟練而產生的挫折感降低了,他們反而有更多心力去思考「為什麼數值會這樣變化?」、「改變這個變因會發生什麼事?」,學習的焦點從「如何操作器材」轉移到「理解物理概念」。

不過,要達到這個效果,老師的角色非常關鍵。直接把Chromebook丟給學生是行不通的。我的經驗是,在學生開始操作前,老師必須親自示範一次,明確告知他們這次探究的目標、完成任務的時間,甚至是如何螢幕截圖等基本技巧。有效的引導,才能避免學生在數位平台中迷航。

從記錄數據,到學習論述

當學生透過虛擬實驗取得了數據,真正的學習才剛開始。面對B4C6-2摩擦力這份學習單中學習單上開放性提問,許多學生一開始會不知所措。

這時,我會善用「組內共學」,先討論彼此的看法。同時,引導他們翻閱課本,學習如何用科學的語言,將自己的觀察與思考有條理地記錄下來。這個過程,正是培養他們整理資訊、邏輯思考與論述能力的重要歷程,遠比只抄下一個標準答案來得有價值。

數位工具,是輔助而非取代

回過頭看,數位工具並不是要取代實體操作,而是成為一種強力的輔助。它幫助我們克服了實體器材的限制與時間壓力,讓我們能把寶貴的課堂時間,用在更深度的概念討論與思辨能力的培養上。

不知道各位自然科的夥伴,在帶領探究實作時是否也有類似的困擾?或許,適度地融入數位輔助,能為我們的教學現場帶來不一樣的風景。  

教學活動設計

教學活動內容及實施方式

、課前準備

  1. 設計學習單:
    PhET_B4C6-2摩擦力與平衡

B4C6-2摩擦力

  1. 數位學習素材:力和運動

  2. 運用google classroom整合本教案之數位學習素材

、課程實施

  1. 引起動機並提問。

  2. 教師引導:先示範 PhET_力和運動_摩擦之設定與作答方式

  3. 組內共學

    1. PhET_B4C6-2摩擦力與平衡:透過PhET平台,進行數位虛擬實驗室之探究與實作。
      搭配學習單的問題引導,循序漸進針對摩擦力、最大靜麼擦力、動摩擦力進行探究學習。

    2. B4C6-2摩擦力:透過控制變因法之實驗設計,理解影響摩擦力的因素,並置入四個問題,讓學習者即時反饋,是否能將學理應用在問題解決及知識鞏固

  4. 教師導學。