如何和学生共同开发一个好的科展题目.ppt

如何和學生共同開發一 個好的科展題目 p嘉義大學 p應用物理系系主任 p光電暨固態電子研究所所長 p羅光耀 前言 p誰來參加科展活動？ n學校指派或志願？ p參與學生的興趣、能力與意志力 p參與老師的領導與溝通能力 p學生家長的體諒與關懷 p如何進行科展作品 n怎麼選題目 n團隊力量如何發揮？如何指導與協助？ n如何歸納與分析結果？利用什麼物理或數學模型來分析？ n如何給予內容中的定義？ n如何呈現結果 p報告書，海報，實體呈現，口頭報告及隨機問答 進行科學專題的條件 p作品之完成： n除了努力外，還需要各種有好的題目，正確的研究方 法與數據處理。良好的表達技巧，簡單易懂的海報製 作等各種條件 p科展主角： n學生，老師是指導者，家長是推手 角色扮演十分重要 p意願與動機： n貫徹整個科展作品製作的精神力 p時間點： n做好基礎準備，從容以赴 那些學生想做或可以做科展活動 p成績好是需要非必要 p不是凡事都是Yes，能提出自己看法 p有閱讀習慣且對新事物好奇者 p且要能堅持到底 n勤勞且手巧 n準時且守信 n合群 p敘述及發言有邏輯 p應答能針對重點 強化專題進行的動機 p培養動機 n長期經營，學校需塑造環境與風氣 n家長溝通，能跳脫制式成績至上的讀書方式 p科學概念之形成與建立 n閱讀課外讀物 n教學教法之改變：誘導學生提出問題與解決問題之方法 n培養獨立能力 p需在進行科展製作前一年進行強化動機之工作，但目的 並不是全然為了科展作品，而是在整個過程中充份體驗 參與的樂趣及達成態度的訓練 尋找專題題目 p好的題目決定科展作品的成功 n非絕對性，但必要性 p不要依照課本的流程找 n如高中科展找高中教材or大學基礎科目textbook p從日常生活及科學活動中 n好奇與例外（已知、已學習或無法找到解答） n便利性與應用 n依目前所能找到之資料，還未有定論 p無法以現有之方式直接解決 n能展現研究方法與態度 n提出模型或方法來解釋 p具有新聞性及區域性 收集資料的方向 p歷屆科展得獎作品 n瞭解深度與廣度 n學習其分析問題之角度與方法 p從課程的延伸教材，往未補充之方向 n邏輯推理所及，但未有結論 p從日常生活及科學活動中 n好奇與例外（已知、已學習或無法找到解答） n便利性與應用 n整合各種類似現象 p從常識與科學矛盾處 資料的處理 p確定方向後，定下主題之主軸 p依據主軸流程之邏輯，收集需要之相關資料 n維基（English），科學期刊等 pBasically，由基本現象往深入方向思考或延伸，中文網頁的 資料較少 nGoogle，type keyword in English n如觸及大學或研究所範疇，可用關鍵字查碩博士論文 p根據收集之資料，排除錯誤之方向 p未來在進行實驗時，依據需求持續進行資料收集 p規劃好分類的方式 有那些題目較受矚目？ p題目會造成第一印象 p簡易摘要直接切入作品之核心 p由淺入深的物理推理與詮釋 p有趣及精緻的驗證實驗設計 p具體而具整合性之結論 p以歷屆科展為例： 設計實驗觀察物理定義之現象 p45屆第一名 “稜波微步” p利用雙水槽與單一軌道設計一簡便實驗方法測量 液體表面波波速 p都普勒效應（Dopller effect），當波源速度大 於波速時便會產生馬赫錐（Mach Cone） pMach cone與波速等相關的物理關係 p起波器入水深度越深，表面波速傳速越小，表示 傳遞波的慣性越大，能量傳遞越小。 p其他物理條件影響波速 p藉由Mach cone來測量波速，進一步增加更多波傳遞的 物理分析 澄清課本之物理現象 p46屆第一名 “國王的海市蜃樓” p駁斥因為折射和全反射造成柏油路假面積水現 象和倒影的傳統論述。揭穿了這個國王的海 市蜃樓 p假面積水現象和倒影主要成因是柏油路面的單 向反射而非空氣的折射與全反射 n入射光的入射角接近90度時，可能會發生單向反射的 模型 p柏油路面上的積水與倒影，是由於天氣炎熱，使得光線折射之後，已近乎90 度的入射角射向路面，進而發生單向反射，產生清晰倒立的像。這個現象的 發生，必須仰賴柏油路面的反射，因此，和沙漠中大距離的海市蜃樓現象是 不同的。 p澄清柏油路的假積水現象不同於“海市蜃樓” 解釋與整合物理現象 p47屆第一名 “水珠律動與圓駐波” p探討水珠在熾熱板上微妙的變化情形及原因 n震盪與水滴（water drop）變形 n拉普拉斯（Laplace）對液體表面張力現象陳述 n蒸氣層與熱對流 n對稱變形與蒸散熱能 p謹慎之統計處理 p能量變形轉動互動機制 n水珠的能態總是在圓周長為律動波長整數倍的駐波形 式下，達動態穩定平衡。時而震盪變形，時而變形。 是自然界中美妙的圓駐波能量量子化實例 p表面張力 內縮作用，水珠在突出變形與表面積縮小之下，劇烈變形後恢復球 形，如此交替循環變化，隨著溫度的升高，邊形數也隨之增大 實驗過程所需的儀器設備 p評估題目所需的儀器設備是否支應？ n學校 n鄰近大專院校 p利用替代性設備，或自行設計來累積成果 p電腦相關軟體 n分析軟體（聲音、影像） n模擬軟體 Matlab、Mathmatica p是否可以購得材料 進行實驗的過程 p研究態度的貫徹 n找出可能影響應變結果之變因，進行實驗並收集結果 n變因與變因之關係是否為獨立或相依 p定義好欲控制變因（不要太多），改變變因來找 到應變的結果 n一次只改變一個變因 p人為主觀訴因素 n任一個步驟，都需要有科學或邏輯上之根據 結果分析的方法 p結果之整理 n根據變因與應變的關係，找出其規律性。如線性遞增，或無關所 有改變之變因所對應之應變關係 n圖表能顯現其趨勢 p統計 n有效之統計應去除過大或過小之結果並檢討發生之原因 n取平均值，並引用參考資料算出標準差與誤差值（只要定義好來 計算，說明原因評審會接受） p分析結果是否有結論 n是否強烈證實推論。如無，從頭開始 p降低人為因素 n任何結論必須有分析結果作為依據 如何強化專題之結果 p所得結論之延伸與推演 n再回頭審視整個作品，瞭解它的流程與重要性 n利用所得之結論賦予作品之重要性 p利用結論來強化研究動機之描述 p審視整個作品，利用所得之結論來改變報告呈現 之方式 p連結現有之知識或現象來強化專題結果之重要性 報告之撰寫 p格式 n依據制式格式，但需要凸顯出重點 n段落分明，文字之簡潔與流暢性 p圖表 n依據科學表示方式 n顯現喔變因與應變之關係，將關係式予以連結 n除了資料數過少，不然只需要用圖表顯示，不用表格 p照片 n記錄實驗過程 n顯現結果（地科、生物等無法定量化，此為重要之依據） p實驗過程之記載 p總結 海報之製作 p簡潔 n在有限之版面呈現出專題之全部內容 n海報版面之適當分配 n顏色佈局易觀看 p流程具結構化 n動機拉出研究之背景與目的 n實驗過程與資料呈現 n結果之分析與結論之呈現 p圖表明朗 n人為誤差須排除，呈現出關係曲線（不是excel之趨勢線）及誤差 p符號或標示需定義清楚 p務必使評審在短時間內即能看出專題之企圖與結論 口頭表達之訓練 p學生要時常練習表達 p嘗試不要背稿 n先瞭解專題原理、流程與結果，利用圖示法或簡易流 程來進行表達練習 n因為現場評審的問題很難掌握，背稿不易即時反應 p切入重點表達與回答 n利用八分鐘來表達，抓住重點 n細聽評審問題，重點回答 p現場解說與回答占分極大，將會左右關鍵分數 作品評審過程 p成員由大學教授及高中老師形成 n大學教授為研究工作者，對於研究的過程與分析方法十分注重 n高中老師則是多次參與科展，將提供歷屆資訊 p為公平起見每一組報告及問答均相同 n抓住重點，從緣起與動機、目的、過程與結果 n總結此專題之特色與重要性 n“簡單扼要”呈現組員對專題的深入瞭解 p問答過程 n詳聽後，針對重點回答， “不要擴大問題” n不清楚的或不知道的不要輕易回答 n通常答錯的機會很大 作品評審過程 p評分標準依據創意，完整性等分別給分 n優秀之作品均能在各分項成績得高分 n在微小差距或如鄉土、創意獎之評比時，分項成績是依據 p評審老師依據報告及訪談 n清晰的報告有助於瞭解，精彩的口頭報告提高作品的份量，切入 重點的回答為團隊在作品努力加分 p前三名的作品會引起不同評審老師的青睞 n任何細節都可能是關鍵 p回到科學的基本精神 n假設、求證與結論。邏輯推理之演進 p好的作品不寂寞 總結 p參加科學展覽競賽最重要的是過程 p老師的指導與相處，會是學生一輩子難忘的經驗 n在知識、精神與態度上 p同學間的合作與分享 n積極人格的建立，組織與統合能力的訓練 p得獎與否不要作為工作的終點 n參加此活動有助於未來求學的方向建立，提高進入社 會後的工作態度與EQ 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