研究目的

本計畫的研究主題為:因應大一普通物理修課學生普遍的量化估算能力不足，以至於在實際應用物理原理時，無法做出合理快速的判斷，影響問題解決方案的品質及有效性，故研究者設計了一系列融入課程的教學內容，試圖提升學生的量化估算能力，打造有感的物理學習。本研究採用行動研究法，研究者即為教學者，一方面設計課程並教學，一方面藉由自編問卷評量學生的量化估算能力、應用於實際生活的能力;佐以訪談、教學日誌、研究者自我反思等資料來評鑑教學成效。研究目的羅列如下:
a. 探討大一理工科系學生量化估算能力及習慣。
b. 設計融入量化估算能力訓練的大一普通物理課程單元。
c. 分析量化估算能力的變化以及其與學科成就間的關係。
d. 提升大一普通物理修課學生之量化估算能力。

研究問題

我們的十二年國民義務教育中，自然領域(或物理科)的學習內容及學習表現中，普遍並不強調估算能力的重要性，相較於條件定義得非常清楚的 well-structured questions(problems)，學生普遍不擅長回答 ill-structured questions (problems)，然而後者科學發展的進程上，或者在跨領域問題的處理上都相當重要。因此本研究循序漸進地融入了量化估算課程內容，來提升學生的量化估算及應用的能力。本計畫之研究問題為：融入量化估算之普通物理課程如何影響大學生量化估算能力？

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計畫簡介  

一、台灣地區的大眾科學教育展廳的分佈，在台北有士林的科學教育館，在台中有自然科學博物館，在高雄有科學工藝博物館，這些單位在各區發揮了大眾科學教育的功能，扮演了提升一般民眾科學素養的重要推手。然而在桃竹苗區雖然知名大學林立，卻少了類似的單位來推動科普教育。中央大學具備完整的理工科系，科學研究上的成就不凡，近年更是政府重點發展的頂尖研究型大學之一，在科學素材的提供上不成問題。同時中大優美的校園環境在假日時常是附近居民踏青郊遊的場所，每到假日校園內的人氣甚至比帄日更旺，我們決定利用這些機會將科學教育與休閒活動巧妙結合，收科普推廣事半功倍之效。本計畫藉助中央大學現有的教學資源，搭配完整的組織架構及活動規劃，建立以中央大學科學教育中心為核心的大桃園區科普教育推廣中心。此外，以往科學紮根及推廣的工作多落在教育工作者，本計畫培訓中大學生成為科學解說員後，將有更多人力協助科普活動的執行及推廣。我們期許自己從這裡開始，為大眾科學教育盡一份力。

二、解說員培訓

本計畫積極鼓勵學生加入科學解說員團隊，發展學習科學之興趣並培養推廣科學之能力。97年暑假期間，招募第一批解說員團隊，總計有12位學生參與，其中包含了6名物理學系、2名電機學系、1名大氣科學學系、1名光電科學與工程學系、1名資訊工程學系，以及1名照明與顯示科技研究所之學生。另於97年度寒假期間招募加入第二批解說員新力，總計有10位大一學生參與。這些學生中有二至三名特別有潛力的同學，除了可擔任解說員角色以外，還參與主導科普活動的籌畫及執行。這些培育完成的解說員，將可成為未來科普活動推廣的生力軍。培訓辦法乃依制訂之「解說員升等與管理辦法」進行，規劃培訓課程，以引導的方式，讓解說員循序漸進了解演示實驗展品、釐清各個科學理論，並知道如何操作及解說。這過程中我們最在意的是科學內涵的正確性，其次才是趣味性及其他。同時我們以開放式的問題循序漸進導引學生思考，不以「標準答案」為目標，而是以啟發及訓練獨立思考能力為準則。計畫執行期間內，由科學解說員主講的活動包含3 場各級學校參訪及9 場假日科學廣場演示實驗秀；至於支援的部分包括10餘場各級機關團體參訪，及8場假日科學廣場大師陪你玩科學系列。

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計畫摘要  

中央大學物理系約四年前成立物理演示實驗室，目的在藉由演示教學的導入，提升全校的普物課品質。目前開發的演示實驗已超過140 多項，應用於普通物理課教學，同時在網頁更新完整的e 化線上教材。目前網頁的點閱人數已超過四十萬人次，在Yahoo 及Google 以「物理演示」或「演示實驗」等關鍵字的搜尋下均列第一。雖然這些演示教具的對象主要是大一修習普通物理的學生，但我們在支援各種科教活動的經驗中發現，中學老師們對這些演示教具的需求不亞於大學教師。無燅有偶地，位於臺中一中的全國高中物理學科中心也在過去兩年發展了各種演示教材，並培訓了多位優秀的種子教師，其經驗及資源值得推廣至全國各地及各級學校。而在大眾科學教育機構方面，高雄的科學工藝博物館擁有豐富的大眾科學教育推廣經驗，近年來更致力將演示教具融入各種科普活動中，是科學教育不可缺少的專門機構。
本計畫中，我們結合了三方的優勢與經驗，於中央大學成立科普演示教材研發及推廣中心總部，另於臺中一中及高雄科學工藝博物館成立中、南部分部。透過演示教材種子教師的培訓，將科學演示活動推廣至全國各級學校及一般社會大眾。第一年的重心在教材的研發及種子教師的培訓，第二年的重心在各類科教活動的舉辦及教材推廣。以系統性的規劃內容及貫徹的執行力，全面提升科學教育的質與量。本計畫開發科學演示教具並推廣科普活動，研發科普演示教具、教材、講義、影片等超過數十項，科教活動估計觸及或參與人次估計如下：參與人次: 16 場教師研習活動，共402 人次教師參與。觸及人次: 以本國小學、中學自然科教師帄均任教4 班、每班40 人、每班使用3 次教具估算，觸及人次約402*4*40*3 約近20 萬人次，應達一定程度的影響與效能。

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111 秋季假日科學廣場

活動資訊

日期：111.11.13

地點：國立中央大學科學教育中心(綜教館203教室)

講師：國立台北健康護理大學講師 許兆芳

活動大綱

1. 介紹火箭的動力來源
2. 解說市售玩具火箭的結構
3. 製作和玩具火箭原理相同的小玩具(滴管與吸管)
4. 紙杯空氣火箭

5. 如何調整材料、外型使火箭飛得更高更遠
6. 自行動手嘗試

活動紀錄

這場活動是由中大科教與物理系主辦的倒數第三場假日學廣場系列活動，由國科會協辦響應世界基礎科學促進永續發展國際年(IYBSSD)，好多位小小火箭科學家齊聚一堂，跟著毛毛蟲老師一起進入神秘的火箭世界。老師一開頭就提到今年(2022)是台灣太空發展元年，接著簡述火箭相關歷史知識後，就進入了小朋友都曾有過的邪惡念頭--玩具拆解！毛毛蟲老師將自己帶來的火箭玩具拆解，讓大家了解火箭內部構造以及氣壓運作原理，並自行畫出解剖圖，用淺顯易懂的方法帶出許多科學相關知識，有趣的氛圍下讓小朋友們積極分享自己的想法，這場活動裡，舉手發言不再是有壓力的恐怖過程。
具備相關知識後，終於開始動手做啦！老師帶大家做了氣壓火箭與紙杯空氣火箭，希望從實做中發現問題與修正，雖然只是握在手中小小的玩具，但其中的氣密、空氣儲存量、發射角度到尾翼設計等等，都會對飛行產生影響，透過每一次發射結果的分析，並觀察他人互相討論，找到最適合火箭的比例與重心，也很開心每位小朋友都順利完成屬於自己的火箭發射，讓活動充滿笑聲地圓滿結束。
活動的最後，就如同朱慶琪老師提到的：「外行看熱鬧，內行看門道」，進教室前到最後可以為火箭的飛行做出一些分析，讓科學在小朋友心中萌芽。希望今天做的玩具就像五月天頑固MV裡的火箭一樣，乘載著夢想和堅持，讓大家未來勇敢飛翔。

活動照片

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