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2016/05/16

國文會考對古代美麗但錯誤的想像

很多人對於古代都有一些錯誤的想像,比方說這次的國文會考題目就有一題這樣的臆想:

露天的明火燒烤,除了汙染空氣,讓我這種公寓小民深感苦惱,還大量消耗木炭,加速摧毀雨林,惡化溫室效應,至於那焦酥噴香的碳氫化合物更可怖,總之損人又不利己,非常之要命。


在那原始的人間煙火裡,沒有狹稠的城市,沒有環保和癌症,沒有破裂的臭氧層,唉,何等美好。

最後一句所提到:

  1. 沒有狹稠的城市
  2. 沒有環保和癌症
  3. 沒有破裂的臭氧層

三項裡面大概祇有臭氧層這一點是對的。

城市不擁擠但很髒亂

第 01 項說沒有狹稠的城市,這或許沒錯,因為當時的人不多,但是城市不擁擠就沒問題了嗎?嘿,不是,當時的城市環境可能不是很好啊。我們看一下徐四金的《香水》描寫的巴黎:

2015/10/22

顯微鏡跑台

任務說明:

有幾位國小學弟妹在操作顯微鏡時發生一些無法解決的意外狀況,身為國中學長姐的你,能否帥氣的發現問題發生原因、解決這些意外狀況而獲得學弟妹崇拜的眼神呢?快來破解困擾學弟妹許久的難題吧!

請你祇用眼睛觀察來找問題點,這樣才帥氣,才更能獲得學弟妹的崇拜啊!所以記得,完全不能碰到顯微鏡喔!

替代學習

之前學習瓦斯熱水器丙級技術士課程時,上課的陳金生老師每天都要我們跑台實作。他設定了幾組無法正常使用的瓦斯熱水器,每一組錯誤的地方都不一樣,然後你要想辦法將這些瓦斯熱水器修復到能正常使用。

因為機台數量不多,所以課程參與人員分為兩組,一組進行維修,另一組就休息了嗎?不是的,另一組要站在維修者的身後記錄其檢修步驟是否正確。所以一組實際操作的時候,另一組也是在學習中。

我一開始擔任記錄人員。看著眼前維修者滿頭大汗卻找不到錯誤點時,讓我對錯誤原因印象更為深刻 (我手上有該機台的錯誤清單):『原來這個錯誤點這麼不容易發現,我要特別注意。』換我上機台實作時,腦海中自動重播前一個人的實作過程,前人犯錯的點我特別注意,很順利的就通過了該日課程。

上過這課程後我一直很想在國中生物課中引入問題解決導向的操作課程,但一直沒有想到如何在國中課程中實作。

今年開學前我想,ㄟ,可以在顯微鏡操作時導入這個課程啊!祇要設幾個顯微鏡操作時學生常犯的錯誤做為問題,讓學生去檢查並試圖解開錯誤就行了嘛!如果學生都能找到這些問題點,那他們在使用顯微鏡時就比較會避開這些錯誤。

想到點子了,再來就是真正實施了。

2015/06/21

生物是許多學生的痛

這其實是去年的今天寫在 FB 的一篇短文,今天一早跳出來在畫面上。想想,在 FB 裡面的文章常常自己都找不到,而且這個問題恐怕是短期內不會有改善,所以還是把它寫成部落格文章好了。

底下是去年寫的抱怨文:

剛剛看到阿簡前幾天寫的文章,其中提到生物課本的使用:

『用課本最多的是看圖,但對學生來說,在考試準備的時候,課本卻是最主要的素材,當老師上課不是講課本時,學生缺少閱讀課本的歷程,在準備時,當然有可能會感到挫折。』

我今年有教體育班的學生,導師有次跟我說:『班上家長反應生物是最弱的一科,Yukie 老師,我可不可以在導師時間幫忙加強一下?希望你不要介意。』

生物變成最弱的一科這讓我很難過,所以當然是煩請導師幫忙加強一下了。

2015/02/28

高中請儘量選自然組

「科學比人文學派崇高、客觀、真實」是否代表很多科學教師的心聲?

Wanru Lin​ 今天凌晨在她的部落格提到昨天那件紅遍全球的藍黑色洋裝時寫了這一段文字。

我不敢小看人文學科,畢竟我後來研究所唸的也是人文類科,不過我自己在給國三學生建議時,我都會說:『如果你對社會科沒有強烈的喜好,也不特別討厭數學,那麼我建議你上了高中,選組時一定要選自然組!』

為什麼呢?是因為我教生物所以說自然組比較好嗎?不是,我是從現實面來說的。

等一下,我說的現實面不是你常聽到的:『自然組比較好找工作。』而是,高中選自然組比較不會浪費你的時間、你的大腦

2013/12/05

可以聞到味道的原因

最近上課上到受器,我跟學生說鼻子是氣味的受器,然後請學生回憶一下所有的物質都是由分子所組成,有一些物質的分子比較容易釋放出來,有些比較不會釋放出分子 (如不鏽鋼)。

對於這些不會釋放出分子的物質,我們是不能聞到味道的,祇有那些分子會飄散出來的物質才能讓我們的嗅覺受器接受到刺激進而在大腦產生感覺。

所以我畫了一個動畫給學生參考。

正在看這張動畫,學校廁所整修工程傳來了巨大的惡臭味,學生一直鬼叫鬼叫:『老師,我們吃到大便了啦!』

『嗯,九把刀寫了一本《那年我們一起追的女孩》,你們長大後可以寫一本《那年我們一起吃的大便》!!說不定還會大賣喔!!』XDDD

學生超 High 的,還好已經要下課了,要不然可能後面很難繼續上下去。^^a

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2013/11/06

這一陣子用 PowerPoint2010 畫的圖

最近都在畫這些有的沒有的……

我的電腦跑不動 Flash,否則我會想要學著用 Flash 畫,應該會更順暢一點 (吧?),PowerPoint 畢竟不是用來畫動畫的。不過至少是可以畫出一些基本的動畫了,改用 Office2010 還是有好處的。

但也祇有 PowerPoint 畫動畫好用一點……Word 2010 那什麼難用的操作畫面啊? *丟筆*

對於我畫的這些動畫學生不太領情,有學生說:『老師,你的地球壞掉了啦!!人家才傾斜 23.5 度,你的根本已經 45 度了嘛!!』

『不要太計較啦,這樣比較好畫咩。XDDD 』

好啦,我畫好玩的啦,學生不領情也沒關係!^^a

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2013/09/29

在資訊課時做個糖心蛋吧!

前幾天用十分鐘讓學生在課堂上設計簡易機器人,設計完後抽籤選擇一、兩組讓學生上台報告。

學生報告完,我總結:『嗯,你們設計的很不錯!那現在換我給你們看看另一個機器人嘍!!噹噹,自然界的機器人,細胞出場!!信不信由你,你們剛剛提到的電力供應、工作指令,我們的細胞全都具備。』

『後,Yukie 老師你怎麼話峰一轉又能轉回生物課啊?』

『嘿啊,要不然你們以為在生物課讓你們設計機器人是要做什麼?你們認識我快一個月了,我有在課堂上講過廢話嗎?一定都是與課程相關的啊!讓你們設計機器人也是為了讓你們能夠理解細胞的每個構造的作用嘛!:)』

昨天我又想到一個『應該』是有助於學生理解的課程設計了。

2013/07/18

艾倫‧薩弗瑞 :如何綠化沙漠

艾倫說他年輕時一個錯誤的決定害得 4 萬隻大象死在槍下,這個錯誤 & 終其一生的悔恨讓他更想瞭解如何綠化沙漠。

他後來提出的方法實在很反直覺,然後我一面聽演講,也像主持人一樣有同樣的疑問。

不過艾倫說他們在辛巴威一片很糟的土地上 (一百哩內找不到任何一根草) 一樣綠化成功了。

哇喔!我好想知道更多!!在一百哩內找不到任何一根草的土地,怎麼用他的方法來綠化的?第一批先行者不會死光光嗎?How & Why ?

為什麼?為什麼?為什麼?我好想知道!!

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2013/07/11

批判思考是一種求真的態度

去年我設計了一個關於科學閱讀的課程

我找了五篇新聞報導,要求學生說說這五篇報導哪一篇最不可信?有什麼樣的證據支持你,讓你不相信這一篇報導?然後學生就開始找報導中的問題,諸如實驗樣本數不足啦,實驗方法不清楚啦,種種閱讀科學文章時需要注意的事項都有學生提出來了。

今年上課時,我又把這個課程拿出來使用,因為我覺得讓學生有能力判讀新聞媒體中的科學訊息是很重要的一個技能 (也許有人會說這是媒體識讀能力,但我很不喜歡『媒體識讀』或『媒體素養』這麼狹隘的說法,它不是祇有在閱讀媒體時才用得上,我比較喜歡說這是批判思考能力。)

2013/06/23

哆啦 A 夢期中考題 (下)

從洞穴湖泊出來後,小武帶大家回到他們的洞穴裡休息,哆啦 A 夢注意到小武的爸爸與叔伯們出去打獵,小武的媽媽則在洞穴附近採集果實,「如果能教小武他們農耕就好了,可是這樣會影響歷史的進展……要不然至少教他們找到一些比較營養的果實好了。」

  1. 哆啦 A 夢要介紹一些果實給小武家人,下列哪種植物具有果實?(A)雙子葉植物 (B)裸子植物 (C)蕨類 (D)藻類
  2. 果實對於一棵植物的主要功能是什麼?(A)突變的結果,沒有意義 (B)給人們吃 (C)可以吸引昆蟲幫忙受粉 (D)保護種子

2013/06/20

哆啦 A 夢期中考題 (上)

我在上一次的『沙丘魔堡自然與生態考題』中提到我很喜歡哆啦 A 夢,這一次出期中考題時我就以哆啦 A 夢為主角,設計了一系列的題目。

我的目的是希望對生物沒有興趣的學生不要一拿到考卷就 ABCD ABCD ABCD 猜完睡覺,所以我在考卷的最上方放了一張復活島巨石像,希望學生拿到考卷後看到巨石像圖片會想看看出題老師到底賣些什麼關子。

就算學生還是祇能 ABCD ABCD 猜完題目,但一樣是猜,我希望至少做到讓學生猜完後願意閱讀一下這裡面的故事,不要猜完趴下睡覺。所以我想做的其實是利用期中考來推廣閱讀。

2013/06/19

利用 Evernote 做檔案評量

我在想,現在的學生許多都擁有智慧型手機了,如果老師購買一個 Evernote 專業版,再教學生申請 Evernote 免費版,這樣老師就可以與學生共享筆記本。

之後請學生每天看報紙,閱讀報紙時用手機相機把某個主題的報導用手機拍下來放到 Evernote 共用筆記本中,這樣很容易就做到檔案評量了。至少老師不用抱著厚重的學生檔案到處跑。

為什麼不使用 Dropbox?

你可能會有疑問:『為什麼要選用 Evernote?老師還得購買專業版才能分享筆記本。如果利用 Dropbox,就算是免費版都還是很容易就可以分享檔案啊!』

嗯,Dropbox 分享檔案容易,但是因為我規畫讓學生用手機拍攝報紙上的報導,所以 Evernote 可以搜尋圖片內容會比較方便,拍攝下來的圖片很容易再次搜尋使用。

2013/01/24

天下沒有白吃的午餐

今天下班後去惠文高中找育興。

聊天的時候他問我:「有一派的人說食品添加物都是不應該的,這樣的食物不健康。可能包含肥料使用、動物用藥都是不健康的。而且這些不健康的食物都變成中低階層在食用,上層社會的人會注重健康,所以購買生機食品,造成另一種歧視:『怎麼可以給窮人吃差的東西呢?我們應該祇生產健康的食品,讓所有人都吃到健康的食品啊!』

對這樣的說法你有什麼看法?」

我完全不認同啊,這是兩害取其輕嘛。

我們做臘肉、香腸時,會添加硝酸鹽,這東西可能會致癌耶,怎麼可以添加?

問題是不添加的話,製作過程可能會有肉毒桿菌生長,這個不是『可能』會致癌,而是『100% 會致死』,所以為了不要有肉毒桿菌生長,我們寧可接受一點點硝酸鹽的添加。

如果我們今天都停止肥料使用、停止動物用藥,完全祇使用生機養殖,可以想見的是食物的產量一定大幅減少,造成的結果就是這個社會上的多數人都會餓死。

使用肥料『可能不健康』、『可能日後會致病』,但是不用肥料『馬上會餓死一堆人』,兩害取其輕,當然還是使用肥料啊,不用肥料反而是製造更多問題吧?還是批評者從某處獲得了外星科技,可以讓生機食品的產量跟用了肥料的作物一樣?

依循兩害取其輕的思維,我也會贊成核四開始使用。

我並不是支持核電的人。

也許核電是目前最乾淨、最安全的能源,但是祇要牽涉到『人』的問題,那它就不是最乾淨、安全的能源了。這個看日本福島電廠的問題就知道了。

所以考量到人的因素後,我並不支持核電。

不過,就算再怎麼不支持核電,我們也不可能馬上叫核一、核二、核三都關掉,現實的狀況就是它們雖然祇佔了 8% 的發電量,但是一關掉馬上就有斷電的問題,所以沒有人敢說立刻將核一、核二、核三關掉。

既然目前核電是不得已的選擇,那麼與其讓核一、核二繼續運轉,倒不如讓核四開動,而讓核一、核二關掉。

當然核四的問題很多,設計改來改去有的沒的,但是,核一、核二就沒這樣的問題嗎?說不定是因為報禁時代祇能歌功頌德,所以這種改來改去的事沒有報出來而已。

更糟的是,可能發現有問題,但是威權時代上面說了算,所以即便發現建築設計有問題,但還是硬蓋下去了,在威權時代,這是很有可能發生的事啊。

另外,從機組設計來講,現在設計的機組安全性應該會比幾十年前設計的核一、核二機組安全一些。因此在核電沒辦法『立即』關掉的情況下,我認為讓核四來替代核一、核二會比較適當。

至於『我們是不是還要繼續高耗能產業』這種國家政策的質疑與調整是該做的,但那不是近期能完成的。短期之內用電需求還沒降下來,核四可能是比核一、核二好一點點點點的選擇。

不過遺憾的是媒體都不會去談這一部份。

1977 年高希均教授出書講《天下沒有白吃的午餐》,權利帶來義務、便利需有代價,但是一直到現在,媒體都還在灌輸大家午餐會從天上掉下來的想法,這很糟。

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2012/06/26

探究教學 – 以大安溪出海口為例

大安溪從雪山山脈流至出海口,水流也攜帶著沿途的物體往出海口方向移動。探查出海口,可以發現許多適合進行探究教學的素材。

大安溪位於台灣中部,屬於中央管河川,主流河長 95.76 公里,流域面積 758.47 平方公里,分佈於苗栗縣南部及臺中市北部。主流上流名為雪山溪,發源於雪山山脈之大霸尖山西側,向西流至東陽山北麓與支流馬達拉溪會合後,始稱大安溪。本流轉向西南流經雪見、大安 (泰安鄉)、象鼻部落、士林部落『士林水壩』後,形成苗栗縣、臺中市交界,續流至烏石坑後,轉向西流至內灣 (卓蘭鎮),轉西北西流經卓蘭、泰安、上館,隨後進入臺中市境,經大甲區鐵砧山麓於大安區安田莊注入台灣海峽。

大安溪的北邊是苗栗縣,南邊是臺中市,而臺中市唯一一塊土地在大安溪出海口的北端,就是大甲區的『溪北』,日南及西歧、銅安等村裡。(摘自維基百科)

大安溪出海口
圖、大安溪出海口

比方說在沙灘上發現了一根樹蕨的枯莖,即可詢問學生:『它從哪裡來?』

沙灘上的樹蕨枯莖
圖、沙灘上的樹蕨枯莖

讓學生分組活動,在海堤附近活動、搜尋附近是否有類似的植物。如果在附近找不到類似的物種,那麼有哪些可能的原因讓它出現在這邊?

教師可以藉由這個問題讓學生瞭解,流動的河流可以將物體從上游往下游搬移,因此原本不屬於海邊的植物可以出現在出海口。

接著,大安溪出海口特有的礫灘可以形成第二個問題:

『為什麼這些石頭會在這邊?它們是由大安溪從上游帶來的?或是從海洋裡被海水推擠上岸的?你的依據為何?』

大安溪出海口的礫岸
圖、大安溪出海口的礫岸

驟然被問到這個問題,學生擁有的科學知識可能無法瞭解,海浪的力量無法將海底的石頭推送至岸邊,因而無以回答教師的問題。

針對學生的困難,教師可以引導學生觀察有海浪拍打的部份是否有礫石的存在?進而思索:『如果礫石是從海裡被推擠上岸的,那麼在海灘上的礫石分布應該如何?』藉由實際的觀察與判斷,學生得以瞭解這些礫石從海裡推擠上岸的可能性不高。

如果礫石的來源不是海洋,那麼比較有可能的就是由大安溪從上游攜來。比對礫石大小、成份等諸多因素,這些礫石可能由不遠處的火炎山掉落至溪中後,被水流沖至出海口而形成大安溪的礫岸景觀。

大安溪與火炎山地理位置
圖、大安溪與火炎山地理位置

偶爾在岸邊可以看到一些充滿蛀孔的漂流木,這也是培養學生觀察、思考的良好素材。

海邊充滿蛀孔的漂流木
圖、海邊充滿蛀孔的漂流木

教師可以詢問學生:『這些孔洞是怎麼形成的?是自然風化還是其他生物造成的?』

在學生觀察並回答問題之後,教師可以進一步詢問:『那麼,這些生物來自於何處?是來自空中?還是陸地?抑或是海洋?』

針對教師的提問,學生需要去比較沙灘上不同分布處的漂流木,觀察哪些具有蛀孔?哪些沒有蛀孔?再據以形成其結論。甚至,仔細觀察蛀孔內部也可以發現一些蛛絲馬跡。

這些漂流木的蛀孔其實是由一種生活在潮間帶的貝類,細紋鷗蛤 (Martesia striata) 形成。因此學生在堤岸邊找到的枯木比較少有蛀孔存在;相反的,在潮間帶找到的漂流木就比較有可能發現蛀孔,甚至還能發現貝殼存在於蛀孔中。

這個細紋鷗蛤除了可以在漂流木上發現,它蛀蝕木材的習性還造成船隻損害與嘉義沿海地區紅樹林的生存危機,學生可以從漂流木上密集的蛀孔體會到細紋鷗蛤對於船隻與對紅樹林的危害情形。底下影片是與細紋鷗蛤同樣造成紅樹林 & 船隻嚴重問題的船蛆貝 (它的貝殼退化到祇剩前端一點點)。

藉由在大安溪口讓學生親自觀察、探究並獲得結論,教師可以訓練學生科學探究的能力。雖然獲得的結論可能仍嫌粗糙 (礫石真的來自於火炎山嗎?),甚至可能是錯誤的,但是學生能經由這樣觀察探索與思考的過程一步步進逼正確的答案,而這種科學的態度對於學生未來的影響遠比個別的知識更為悠遠,教師不妨放手讓學生去探究吧!

延伸閱讀:

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2012/04/10

科學閱讀的第一課

傳播科技的發達讓許多人離開校園後仍然能從報章媒體持續學習。

而且,報章媒體呈現知識的方式比學校老師的教學方式有趣的多,所以從報章媒體學習的效果可能比在學校還高 (*淚目*,註一)。

雖然新聞媒體是一個良好的學習資源,但是術業有專攻,記者不可能對每一門知識都全然瞭解,難免發生一些錯誤,這時就需要讀者對新聞的可信度進行評判,以免被錯誤的訊息誤導。

其他領域的新聞我不熟,但是科學新聞的評判倒是能有些建議,所以就講講科學新聞的閱讀吧!底下是我在上課時用的教學內容 (對話是學生給予的真實回饋,但是當時我沒記錄是哪些同學發言……) 希望有參考價值:

將科學新聞做排列

這邊有五篇科學新聞,請你仔細閱讀後,將這五篇報導從最不可信排列到最可信:

  1. 英國研究發現:現代孩子智商越來越低
  2. 英研究:多酚具有多種養生功效 巧克力可助長壽
  3. 英國研究:屁股大的人更健康?
  4. 英國最新研究發現:公貓多為『左撇子』
  5. 燕麥可以降低心血管疾病的風險

『排列好了嗎?好,請你拿起你認為最不可信的那一篇文章,請你說一下為什麼你認為這一篇文章不可信。大雄,請問你最不相信的是哪一篇?公貓多為『左撇子』?好,那你為什麼覺得它最不可信?』

2012/03/22

利用 Google Earth 測量紫禁城大小

去年某個晚上,我腦海中忽然浮起一個問題,很想知道紫禁城長、寬各多長?

在通俗劇 & 小說中常常看到犯人將在午門處斬 (註一) 時有人快馬疾馳大喊著:『刀下留人』,既然還需要以快馬傳遞訊息,所以紫禁城應該是非常非常的巨大,但實際上有多大就不太清楚。

我把這個問題拿到 plurk & facebook 上問朋友們。因為大家都沒去過紫禁城,祇能根據想像進行猜測,讓我得到了幾個不同的答案:

  1. 3km * 3km
  2. 5km * 5km (<== 我自己是猜這個)
  3. 10km * 10km
  4. 30km * 30Km

不論是哪一個答案似乎都很合理,君臨天下的天子住家就算是 30km * 30km 大小,與整個天下相比起來也還是小 case (註二)。但想像歸想像,到底紫禁城有多大呢?

數位時代利用 Google Earth 代替地圖

喔,你不需要真的去紫禁城遊玩、丈量,你也不需要買當地的地圖測距,祇要利用 Google Earth 就可以測量出禁城的大小。


圖、Google Earth

叫出 Google Earth 後,先在 Google Earth 中搜尋我們想要瞭解的紫禁城。


圖、在 Google Earth 中搜尋紫禁城

在 Google Earth 的工具列上有個尺規功能,可以用來測量各個地點間的距離,所以要知道紫禁城的大小,我們就叫出尺規功能來測量吧。


圖、叫出 Google Earth 的尺規功能

然後我們就能利用尺規來測量紫禁城的長、寬了,你可以看得到紫禁城的短邊是 790 公尺左右。


圖、利用尺規功能點擊兩端點測距離

再測量紫禁城的長邊,大概是 970 公尺。


圖、測量紫禁城的長邊

ㄟ,不對啊,如果測量的是後邊,Google Earth 會不會判斷錯誤呢?放心,不會的,Google Earth 會依據地圖的遠近自動調整比例,所以就算測量的是地圖後方的城牆,得到的答案還是相同的。


圖、Google Earth 會依遠近比例調整測量結果

所以,答案揭曉,紫禁城的長、寬是 980 公尺 * 790 公尺。

你可能會想:『這中間是不是有什麼誤會?是不是 Google Earth 的測量功能壞掉了,測到錯誤的資訊?』嗯,我也有這樣想,不過上了百度查詢紫禁城,得到的精確數字是 961 公尺 * 753 公尺,與我們在 Google Earth 上測量的數字差不多。

這個答案真是讓我嚇了一大跳,原本以為天子的居所一定大到無法想像,但測量後發現紫禁城竟然這麼小,完全出乎意料之外。尤其我住在東海別墅區,東海大學就是我的後花園。你知道東海大學有多大嗎?它是不規則形的,但是最寬處有 1 公里,長度則有 2 公里長,也就是說,我的後花園比天子的紫禁城還大好幾倍耶!! <== 完全是阿 Q 心態。

這個隕石坑有多大?

有了測量紫禁城的經驗後,我對 Google Earth 信任度大為提昇,所以我想利用它來測一下 Chicxulub 隕石坑的大小。Chicxulub 隕石坑位在墨西哥猶加敦半島,是 1970 年代,地質學家 Glen Penfield 在探測石油時發現的。


圖、Chicxulub 隕石坑位置圖

這個隕石坑的範圍大概就是紅線標記起來的部份 (手會抖,把圓形的隕石坑畫成橢圓形了)。


圖、Chicxulub 隕石坑範圍

利用尺規功能一量,這個隕石坑的直徑是 187 公里(註三)!!想一想,如果這一顆隕石砸在臺灣,瞬間半個臺灣就消失掉了!未免太可怕了吧?


圖、Chicxulub 隕石坑的直徑達 187 公里

你可能會好奇這顆可以瞬間蒸發掉半個臺灣的隕石當時砸下來時,是否有對地球造成什麼影響?

有的,科學家對隕石坑進行地質分析,推算出這顆隕石應該是在 6500 萬年前跟地球發生親密接觸,恰巧就是恐龍消失的年代,因此,它很有可能就是造成恐龍滅絕的元兇。

如果它在今天砸下來,大概就換人類變成歷史名詞了吧?幸虧它砸得早啊!真是萬幸、萬幸啊!:)

附註:

  1. 午門處斬是一個錯誤的印象,午門並不是處刑之地,犯人是在菜市口斬首。
  2. 後來想想,30km * 30km 實在是有點誇張。等於從豐原到彰化了。開車都要一陣子,騎馬要騎多久就難想像了,應該不會有人把自己家弄得那麼麻煩。^^a
  3. 其實是 180 公里,因為我手抖的關係,畫的不好,所以量出來的距離有誤差。
  4. 本來紫禁城這個問題祇是拿來與朋友們玩玩的小問題。剛好前幾天提到用 Google Earth 測量地球周長,就順便把這個問題拿來問大家。:)

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2012/03/20

利用一根棍子 & Google Earth 測量地球周長

2200 多年前 (西元前 3 世紀),希臘學者埃拉托塞尼斯祇利用一個日晷儀、幾項假說、一個測量值,就測量出地球的周長。他的這個實驗需求不高,我們手上雖然沒有日晷儀,但祇要準備棍子一根 & 裝有 Google Earth 的電腦一台,就能重覆這個實驗。

埃拉托塞尼斯的實驗方法

埃拉托塞尼斯知道在夏至當天 (北半球的夏至是 6/21) 中午 12 點太陽會直射北迴歸線,此時位在北迴歸線上的物體幾乎不產生陰影,而在北迴歸線以外的地區則仍然會有陰影產生。


圖、北半球夏至當日北回歸線地區無影子

以臺灣來做例子好了,我們臺灣也剛好有北迴歸線通過 (在嘉義水上 & 花蓮等地都有北迴歸線紀念館,然而這些紀念館可能不在北迴歸線上),因此夏至當天中午嘉義地區的影子將會極小。

雖然當日嘉義地區不產生影子,但我所在的台中因為距離北迴歸線比較遠,因此當天中午還是會有影子出現。


圖、夏至當日北迴歸線以外地區仍有影子

夏至中午在台中立起一根桿子,長短不拘,將桿頂與影子頂端連接起來,我們就可以得到一個夾角 x。


圖、在台中可測得桿頂與陰影間的夾角 x

假設太陽是一個巨大光源,照射到地球的光線都是平行的,則這個夾角 x 會等於通過台中至地心及通過嘉義至地心的兩條直線夾角 y。


圖、通過兩平行線的一條直線所產生的內夾角相等

如果地球是一個正圓形,這個夾角 y 佔圓內角的比例就是 y/360。而圓的弧長與角度是相關的,台中至北迴歸線的直線距離:地球周長 = y:360。兩地的距離可以事先測得,夏至當日中午藉由實驗測得夾角 x,馬上就可以得到地球的周長。


圖、夏至當日兩地距離佔地球周長比例等於陰影夾角與圓內角比例

僅僅利用這麼簡單的數學原理 & 器材,在 2200 多年以前埃拉托塞尼斯就能藉由已知的兩地距離 & 影子與桿子夾角求得地球的周長,這個實驗實在是太棒了!而且因為實驗很簡易,國中生很容易在學校進行實驗。

利用 Google Earth 複製埃拉托塞尼斯的實驗

問題來了,我們可以測得到夾角 y 的值,但是我們怎麼去量度台中至北迴歸線的直線距離呢?

買一張臺灣地圖,用直尺量一下兩地在地圖上的距離,再換算一下比例,就可以得到台中與北迴歸線的遠近。不過現在我們不需要特地去買地圖,祇要上網下載 Google Earth 安裝,也可以得到測得兩地的距離。

在 Google Earth 中叫出經緯度資料,再利用尺規功能量度我們所在位置與北迴歸線的距離 (先點一下自己所在的地區,再點一下北迴歸線,Google Earth 就會在兩地之間畫出一條直線,並顯示兩地間的距離),比方說我服務的向上國中操場正中央到北迴歸線共 76.84 公里。


圖、利用 Google Earth 測得向上國中至北迴歸線距離

利用事先測得的兩地距離,夏至當日再測得桿子與陰影的夾角,國中生也可以推論出地球的周長,這麼簡易就能讓學生探知自然奧秘,這真是一個很棒的實驗啊。:)

給學生的思考問題

  1. 你們測量出來的地球周長是多長?
  2. 請上網找一下地球實際的周長長度是多少?
  3. 你們測量出來的長度與地球實際周長差異有多少?你認為你的實驗可能在哪些部份發生誤差?為什麼?
  4. 這個實驗利用了哪些假設?
  5. 這個實驗利用的假設會怎麼樣造成誤差?為什麼?

附註:

  • 24 節氣,如夏至,是以太陽在黃道面上的位置為基準訂定的。本來我想說『驚蟄、穀雨、芒種、霜降』這樣的節氣名稱與農業很有關係,應該是以農曆為基準吧?還自信滿滿的跟同事打賭。結果,我輸了。24 節氣完完全全是依照陽曆訂定的,跟農曆一點關係也沒有。
  • 經過 haklim & memes 兩位老師指正,農曆是陰陽合曆。所以,雖然 24 節氣是以太陽在黃道面上的角度訂定,0 度時是春分,之後每 15 度一個節氣,但與農曆還是有關係,因為農曆是陰陽合曆,除了參照月亮圓缺之外,也參照了太陽的位置訂定部份曆則。

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2012/02/22

常例與特例

最近 NBA 籃球選手林書豪造成一陣旋風,臺灣 & 中國大陸開始搶人,忙著分辨林書豪到底是臺灣人或是大陸人。

也有人不管三七二十一,反正把他稱為『臺灣之光』就是了。

『臺灣之光』?聽起來好熟悉啊!哎啊,之前王建民、現在曾雅妮也都被這樣稱呼。有臺灣人在世界舞台上發光發熱,讓大家都很開心,覺得這是臺灣的榮耀。

可是我聽這個『臺灣之光』,怎麼聽怎麼刺耳。

暫且不說林書豪 & 王建民並不是在臺灣發光發熱之後才被聘請到國外去的,成長的養分根本不是臺灣提供的,幹嘛佔人家便宜啊?就算今天他們是真的在臺灣成長,嶄露頭角之後才被挖角去美國的,那也稱不上是『臺灣之光』啊。

NBA 有 30 個隊伍,每個隊伍一軍、二軍加一加少不了幾十個人,30 個隊伍總人數可達數百,林書豪祇是 NBA 組成成份中的一個特例,並不是常態。一個數百人的團體裡祇有一個臺灣人,就算林書豪打球打得再好,但如果他是臺灣之光,那其他數百人是什麼?

而且,在一個不問身份祇看能力的團體中祇有一個臺灣人,這怎麼說都是臺灣的悲哀吧?怎麼會是臺灣之光?林書豪、王建民、曾雅妮反映的是臺灣整體社會 & 教育的失常,實在是不值得高興啊。

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2012/01/05

科學方法試題

科學方法是國中自然第一冊第一章一個很重要的概念,不過在課本裡面卻是以非常枯燥乏味的方式呈現,如果按本宣科,我想學生是完全沒興趣的。

之前我寫了一篇《跟柯南學科學方法》來說明科學家是怎麼運用科學方法做研究的。其實就如標題所言,科學家用的方法與偵探用的方法都是相同的。這個例子比課本的例子有趣多了,所以學生印象深刻,到了三年級複習時都還會要我一定還要重新演一次。

不過我還是覺得這樣的教學是不對的,因為這樣的教學祇是讓學生可以應付考試而已,但他們並不會把科學方法應用在生活當中。因此當我看到月鈴、阿簡在各個章節試著導入科學方法時,我也就開始向他們學習。

學習月鈴 & 阿簡之外,看到關渡自然公園的活動涵納了科學方法時,也很開心的寫了一篇文章介紹關渡自然公園的做法。文章寫出來後,學弟喜青也分享他在東眼山應用英國田野學習協會 (Field Studies Council, FSC) 活動指南設計的一套課程,就是在調查活動裡融入科學方法,讓參與者能真正運用這一套方法解決問題。

學生真的懂科學方法了嗎?

方法是學了,但學生是不是能真的應用在生活中呢?這我們就得檢測一下了。所以我設計了兩個情境,看看學生是不是真的理解了科學方法。底下是我設計的題目:

大國師上占星台觀看星象之後,一臉驚恐的連滾帶爬衝向圖書館。三天後大國師終於從圖書館出來,直奔皇宮向皇帝報告:『皇上,近日將有九星連線,我們的世界恐怕要完全崩解了啊!』

  1. 如果你是皇帝,聽到大國師報告後該怎麼做?(A)趕快找個地洞躲起來 (B)這祇是一種假說,不需嚴肅看待大國師的報告 (C)怎麼辦怎麼辦?我也不知道該怎麼辦! (D)馬上開祈福法會
     
  2. 承上題,請問你為什麼要這麼做?(A)地洞是最安全的地方 (B)國師提出的假說沒有實驗證明,還不知道這個假說是否正確 (C)我也不知道為什麼 (D)希望祈福法會能讓九星分開
     
  3. 國師:『皇上,我參考數千年的文獻,歷年來的占星師都說這個現象是世界毀滅的徵兆,您一定要嚴正看待這個現象。』身為皇帝的你覺得 (A)這些書經過數千年的考驗,所以一定正確 (B)既然有這麼多人這樣說,這一定是正確的 (C)趕快請國師把這些文獻拿來讓自己參考一下 (D)如果該假說為真,世界在第一個觀察到九星連線的占星師時代就毀滅了,所以這些文獻記錄的都是錯誤的假說

氣象預報:『衛星雲圖顯示颱風沙卡將帶來豪大雨,請嚴防豪雨。』

  1. 如果你聽到這樣的氣象預告,請問該怎麼辦? (A)不用嚴肅理會 (B)怎麼辦怎麼辦?我也不知道該怎麼辦! (C)準備防災需要的物品,如乾糧、手電筒 (D)在窗外掛晴天寶寶希望出大太陽
     
  2. 承上題,為什麼你要這麼做? (A)氣象預報是根據過去正確的資料做出的預測,所以可信度很高 (B)這是假說,不用理它 (C) 我也不知道為什麼要這麼做 (D)多拉A夢說晴天寶寶可以帶來晴天,應該有效

以上就是我設計的一些小問題,如果對上面的題目有什麼建議的話,請讓我知道。如果喜歡的話,也請拿去用,不用客氣。:)

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2011/12/21

為貧民區帶來光明的保特瓶

雖然我們已經很習慣電與水帶給我們的便利了,但是有很多地區是還沒有電的,要不然就是有電但是價格太高讓人無法負擔,所以到了夜晚這些地區總是漆黑一片。

這些地區甚至在白天也是漆黑如夜,因為該區域的人們房子沒有採光設計,戶戶緊臨相接,完全沒有空隙讓光線照入室內。沒有自然光,又買不起電,白天室內也像黑夜。

為了讓大家都能享有光明,一群麻省理工學院的學生設計了一個簡易的發光裝置把太陽光導入室內,讓沒有錢購買電的人們也能享有光亮的室內生活。這個神秘的裝置就是一瓶裝滿水的保特瓶!

依據 http://isanglitrongliwanag.org 的說法,每一個保特瓶可以帶來約 55 瓦燈泡的光亮,比起裝玻璃天窗的亮度高的多,祇要多裝幾瓶就可以讓房子亮起來。當然,因為這保特瓶引導太陽光到室內,所以陰天、晚上就沒用處了,但光是能在白天讓室內保有光亮就已經可以改善許多人的生活了。

製作這樣一個發光瓶並不難,需要的物品有:

  1. 空保特瓶 1 個
  2. 10ml 含氯氣漂白水 (用來殺死黴菌、綠藻)
  3. 水 (最好是純水,不要用自來水,否則會長青苔)

做好的保特瓶就可以當 55 瓦的燈泡使用了。

看到這個製備方式,我趕緊跑去垃圾桶撿了一個保特瓶做試驗。但因為我房間有窗子透光,所以看不太出來這個保特瓶導引光線進入房間的效果。如果把光纖裝在這個瓶狀燈泡的表面,利用光纖再把光線引導到其他房間去,這樣的應用應該可以多很多吧?

無論如何,這個保特瓶給我最大的感觸是:原來要改善生活、要帶給別人方便,並不一定要非常貴重的儀器設備,簡單的保特瓶就可以改善許多人居住環境、提昇生活的品質。

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