探索「波」的性質-課程記錄

探索波的性質

學生操作水波槽，利用投影機投射在白板上，記錄水的反射與折射

「波」是物理學上一個重要的主題，這個主題有許多容易操作的實驗，所以我就安排了三個主要觀察的主題，讓學生以自由實驗的方式，去觀察

1.繩波的相長及相消干涉，有時候還可以順便觀察到透射的現象。
2.水波的反射與折射
3.驗證波速的公式為波長×頻率

這些主題中，2, 3 屬於課內的主題，干涉則是補充的。但是因為干涉是波的重要性質，所以我就把這個主題放進來了。


在這個系列的課程中，老師設定好了問題，學生必須用自己的實驗方式來找到答案。所以整個課程的重點，除了科學知識、事實與定律的了解之外，還要培養學生的實驗能力、觀察能力、推理歸納能力。

雖然在課程設計中，沒有放入提出問題的能力，但是學生在操作過程中，卻仍然隨時會提出許多的問題。或許在實驗技巧上、或許在現象的發現和詮釋上，都出現了很多精采的問題。讓我覺得這系列的課程非常充實！

兩人一組有時候不容易觀察，老師就會介入幫助一下，用力看，用心看就對啦

老師這個階段在課堂上的角色，不再是站在講台上，不斷灌輸學生知識的角色。而是去關心學生實驗，適時提供協助和諮詢，協助學生釐清問題、釐清觀察到的現象等等的角色。有時候也會是提出問題，挑戰學生的角色。但是學生必須親眼親手看到，還要自己動腦設計實驗。他們是課程進行中的主角！

學生操作彈簧波，並觀察波的現象

學生操作水波槽，觀察水波的反射與折射

這個是葉銘軒操作的水波，技術超棒，折射超明顯！

看得出來波的相長干涉嗎？超酷的！

當然，實驗課不可能只做實驗，還必須坐下來，好好的思考剛剛看到的實驗現象。才有辦法把知識的東西吸收起來。所以每做一個小段落，我就會請學生把實驗現象記錄起來。這樣等於用自己的腦子，把眼睛看到的事實重新整理一遍。就比較能內化變成自己的知識。

歸納整理實驗結果

課程進行到末段，則是用PhET模擬實驗來讓他們看到虛擬的繩波和水波。讓他們看電腦模擬，是因為電腦模擬的方式，可以去除掉大量的雜訊，讓他們focus到波的現象。並且用水波的模擬，再提出新的問題，讓他們思考波的干涉。

觀看電腦模擬的波，有經驗的學生可以去教沒經驗的學生操作喔

實驗進行完畢後，最後一堂，則由老師上台，將整個波的現象串連起來。包括反射折射繞射干涉、波速公式、波速只受介質影響這些現象，其實是相互關連的現象，而不是單一獨立的特性。從波速的特性，其實就可以推導出反射和折射的現象。從水波的干涉，也可以連結到光的雙狹縫干涉。

這些內容極多極難，但是我卻可以在一節課裡面講完。主要的原因，就是學生已經有許多許多的經驗，看了很多想了很多，所以就可以馬上吸收正確的知識。