突破傳統教學方法|美國科羅拉多大學PhET互動模擬實驗網站|激發孩子學習STEM動機


由美國科羅拉多大學波德分校(University of Colorado Boulder)研究設計出來的PhET互動式模擬教學軟體,內容橫跨物理、化學、數學、地球科學以及生物五個範疇,涵蓋學齡前、國小到大學等不同年齡層之教學內容,提供給包含教師、父母或者自學者一個可以透過模擬實驗的方式,增進對STEM相關學科了解的管道。透過這些模擬實驗的設計,讓我們無法從肉眼看見的化學變化、物質轉變的過程,都可以透過模擬實驗一窺究竟。模擬實驗亦提供學生透過玩小遊戲的方式測驗自己對實驗的理解程度,PhET互動式模擬教學軟體的研發團隊也表示,這套軟體有助於打破傳統在教室裡實驗的模式,有效激發學生更好的學習動機,主要適用在教師教學上,但如果父母或者自學者本身對於實驗原理已具備相當知識,也不妨可以拿來當作自學使用。以下從軟體當中挑選五個不同科目、主要適用於國中、小學生的模擬教學實驗做介紹,提供給大家參考。



★物理實驗:平衡動作(Balancing Act)

當一個系統達到靜止平衡時,作用在系統上的各力矩總和為零,稱之為槓桿原理(施力×施力臂=抗力×抗力臂)。生活中很多的東西都與槓桿原理有極大的關係,手推車、開罐器等等都是。其中最好拿來解釋槓桿原理的就是就是蹺蹺板,互動軟體採用了蹺蹺板的影像設計,讓學生或者老師藉由將不同重量的物體放置在不同位置時對系統平衡產生的影響,來解釋何謂槓桿原理,了解原理之後更有課後小遊戲可以讓學生練習。



★化學實驗:液體酸鹼性(PH Scale)

生活中不同的溶液酸鹼值都不同,如果還有印象小時候自然課我們會用石蕊試紙的變色來判斷溶液的酸鹼性。互動教學軟體讓學生或者老師在使用軟體的過程中,可以自由地選擇各種不同的溶液,舉凡從果汁、咖啡到唾液、血液等等,在量杯中注入液體後,便會在左側的PH值檢測表中顯示出酸鹼度。軟體中還有一個很有趣的設計,注入你所選擇的液體後還可以選擇加水,或者排出溶液,這個變異數也會影響杯中溶液的濃度。



★數學實驗:分數的介紹(Fractions)

互動教學軟體當中藉由將一物體劃分成相同大小不同等份的方式來解釋分數的概念。了解分數概念之後更有闖關小遊戲,可以藉由玩中學讓學生更有動機學習,而老師的教學更有變化與互動。



★地球科學:氣球和靜電引力(Balloons and Static Electricity)

所有的物質都帶電,但是因為正電與負電的數量相當,因而稱為電中性。正電不會移動,但在氣球與毛衣摩擦的過程中,毛衣上的負電荷轉移至氣球上,而使氣球帶負電。而在互動軟體中亦可以觀察到,帶負電的氣球在與牆壁接觸時,因為負電相斥的緣故,靠近氣球的牆壁中之負電會因此而排開。互動軟體讓我們肉眼看不見的正負電荷,藉由影像更清楚明白電荷是如何移動的,而摩擦靜電又是如何產生的。


★生物實驗:天擇(Natural Selection)

關於天擇實驗的互動式教學軟體非常的有趣,在觀察兔子成長速度的過程中可以加入不同的變異數,例如加入基因突變的兔子、糧食缺乏或者品質不佳的狀況以及有天敵捕獵時的情況。你可以個別比較不同變異數對兔子成長數量的影響,或者同時加入不同的變異數;又或者還可以以時間要素去觀察,不同的時間點加入變異數,對於兔子的自然淘汰也有不一樣的影響。





參考資料

https://phet.colorado.edu/zh_TW/

​您可能也會喜歡: