科學玩具－力學－氣墊球

對流體而言，氣體的浮力和液體的浮力源自同一概念，但對於固體而言，就不適合稱為浮力了，由於以往曾經看到有科學遊戲將固體之間的作用力與反作用力稱為固體中的浮力，雖然這是一種類比的方法，但還是謹慎一點比較好。科學教師在演示時，總希望能讓學生人手一組，但對於需要事先準備的科學教師而言，還是需要考量到前置準備作業和實驗操作完後的收拾善後。尤其是浮力，要是弄得桌面到處都是液體，難保不會有意外發生。

學習浮力，需先有壓力的基本概念比較能快速入門。學校的英文老師就曾跟我聊到他以前學理化時，浮力單元的內容都聽不懂，我也只能無奈地回以微笑，說因為這樣你才會進入更有興趣的英文領域。

浮力是種接觸力，當效應產生時，能稍微抵銷向下的重力，可以改變物體與接觸面的正向力大小，對於質量輕微的物體，還有機會改變接觸面性質。怎麼說呢？倘若流體有機會進入物體與接觸面之間的縫隙，由於摩擦係數隨接觸面性質而改變，那麼將使得摩擦力跟著被改變。

在沒有投幣的時候，平台跟一般的桌面沒什麼兩樣

即使拿其他板狀物體來推，也推不太動，更會刮傷桌面

像是氣墊球這樣的遊戲台，從大型機台到小型桌遊都有，當然玩的樂趣、力道、可控制的範圍也不一樣，但是不論在哪一種平台上，都是應用相同的原理。檯面上有許多小孔，氣體可以從這裡被噴出，進入圓板與檯面間的空隙，加上重量小，因此圓板有上浮的趨勢，雖然稍稍被抬起，但是圓板的重量和外型仍使得氣體被壓迫向四面八方流出，形成讓改變接觸面性質的氣墊，摩擦力大為減小，所以會更容易推動。

檯面上的出氣孔孔距不能過長，但也不需要太密集（有看到燈管倒影旁的小洞嗎？）

能讓圓板同時覆蓋四到六個出氣孔為佳，以維持氣墊存在

遊戲中的圓板並不是平坦的，而是有裙緣，也就是周圍較厚而中間稍薄，這樣設計的好處是讓氣體由出氣孔向上噴出時，能暫留在圓板中央形成氣墊，氣墊越能維持，圓板就越容易移動。

上面的氣墊球玩具可以在任何平坦的表面操作，用來推氣墊球的推把也比較大

旁邊的那隻筆並非拍照時充當比例尺的功能，而是我在教麼擦力時的教具

氣墊球並不需要檯面上的出氣孔，而是創造氣墊，讓自身微微飄浮，也能達到容易移動（被推移）的效果。在手掌般大的氣墊球中有組馬達與風扇，運轉時可以將空氣向下推進，撞擊到平面的空氣向四方散逸時，便能將周圍的裙緣稍稍撐起，大幅降低移動時的麼擦力。氣墊的產生與效果當然與馬達的運轉速度有關，新電池效果不言可喻，但是當電池耗弱時，馬達動力不足以讓風扇快轉，能量不夠，自然就撐不住囉！

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研習心得－賽e趴II（E組）利用演示實驗的探究引導

今年（2015）7月18日，在師大公館校區的賽E趴II，匯聚了對於探究教學有那麼一點兒想法與心得的教師，從早上共聚一堂聽聽陳文典教授、黃福坤教授怎麼講探究這檔事，分成五組在不同教室議課，也在這間迷宮似的大樓裡挖寶。

有幸在五個子題目中分到E組，與林宣安老師共同對「利用演示實驗的探究引導」這個題目做些授課心得闡釋，但是在這之前對工作坊的引言介紹中，還是再次強調這不是讓人目不暇給的大觀園，也不是做不完工作坊，不刻意強調動手做，而是針對演示實驗做更深一層的思考與批判。我所做的題目是「光碟氣墊船」的探究，讓與會教師討論操作過程中的取捨與抉擇，並且集思廣益將不確定的變因消弭到最小。

因此在一開始，就將所想表達的主題「探究演示」定位在教師應先思考、聚焦這堂課的教學目的、目標，才能決定哪一種素材才是真正想要的，也才能決定採用哪一種教學策略！也許各位手邊的素材很多，但是否適合即將教授到的單元，是有待商榷的，而且要檢視是否會帶來負衝擊。

由於不同的教學策略會帶來不同的衝擊層次，不同的素材也是左右了激盪的面向，如同具有多方稜角的石頭擲地有聲，碰撞之後的方向也是發散的，思考當然也會是發散的，因此從百寶袋中拿出怎麼樣的石頭，該如何丟、從什麼方向丟、丟往哪裡，最後該如何取回（收斂），都是選擇演示素材的重要考量。

可以採取的初步嘗試方案，就是針對課本中的實驗重新改良實驗步驟，去除干擾或設計不重複出現的因素，或者是拆解步驟，分離出想要給予的、強化的觀念，再從這個觀念，思考延伸實驗與挑戰性問題。

總括而言，先有決策，才有策略、方案、判準，也才能引導到你要帶著學生探險的方向。如果老師本身都不願意探險了，那如何帶領學生跨越藩籬，到課本以外的新世界瞧一瞧，也很容易就把學生突如其來的想法當成異教徒的思維，只是科學並非一言堂。

所以有心改變的教師常會遇到以下的問題：（一）去哪裡找好素材？（二）和科學遊戲有什麼區別？（三）學生要做什麼？你要學生做什麼？（四）怎麼決定要採取示範，還是人人有材料做的方式？簡略舉出這些一定會遭遇到的抉擇，因為探究過程中採取什麼方式，端視教師的抉擇與教室、問題情境而定，師生得隨時做「動態」修正，而不是把所有相關的探究相關名詞融入過程就算探究。

從心態轉變做起吧！從加入支持社群取暖到走出社群（走出不代表離開，而是要有自己的想法與批判），這是一段漫長的道路，但卻是不得不的改變。另外就是方向的改變，從單純地玩玩具進入到解構教具、形成教案的境界，公開發表讓夥伴來點出自己的盲點，才有精緻的一天。最後就是做法的改變，回歸單純初衷，常進實驗室，當廚師為什麼要怕進廚房呢？

科學玩具－數學－4個球

紙箱王也有賣簡易的科學玩具，利用長短各異的吸管和多向性連接片就可以組合出不同大小、不同型態的立體球。這一盒主要材質為紙與塑膠的手作玩具，就叫做4個球，號稱可以培養組織創造能力與立體空間概念，對於看到的理化老師與數學老師來說，腦海中應該會出現許多連結與發想。

角與邊、點與線、平面與立體之間的連結構成了許多變化

不同的角度決定了圓的、扁的、正的、方的不同的立體型態

除了角度以外，吸管的長短決定了型體的大小，從微型的擺飾到巨型的示範教具，可以依用途不同，調整吸管長度。建議從吸管等長的既定材料著手，等熟悉製作過程和空間概念有所突破之後，再進階到不等長的吸管組合，因為當其中一支吸管與眾不同時，後續的角度與連接方式也需要視情況調整。

換句話說，內部空間可以自由調整，空間足夠就能容納更多的球體在裡面

搭配得好，每個球就能在內部自由轉動

中國古代有一中極為精妙的工藝品，將雕刻技術發揮到極致，稱為鬼工球，即為多層次的玉球。採用同一塊素材（玉或象牙），由外而內雕琢出花紋與鏤空，每一層大球包著小球，球與球之間彼此分離，可以自由轉動，球與球相互碰撞時發出清脆的聲音，令人讚賞。而由塑膠吸管與連接紙片所製作出來的四個球，製作方式是由內而外、由小到大一層一層包覆而成的，雖然也可以叫做子母球，藝術等級也有一大段差距，但是對於小朋友而言，製作過程中的手腦刺激倒還不錯。

說到層次，這組燈飾就利用裁切方式與長短比例，組合出立體效果

距離遠近呈現出來時，目光一定會被吸引到最裡面的牆上

不同形狀的紙片零件可以拼接成球體與橢圓體，契合的角度決定了型體外觀

國中課程會介紹巴克球這個碳元素異形體，也有相關手作配套教具

裡面販售的套裝紀念品不只這些，有基本的明信片與吊卡、筆與紙張、玩偶與音樂盒、瓦楞紙拼裝展示品之外，連魔術道具也出現了，這個稱為魔鍊的物品要價100元，是名為鍊與環的古老魔術道具，也有人管它叫喜結良緣，雖然它並不具有任何魔力，而是在基礎力學與運動學原理的範疇中運作著，卻還是騙過許多人的眼睛。

知道原理後仍會依售價購買的話，還真的是種磨練

魔術道具買的是精緻，也買經驗和原理（江湖一點訣）

逛到隔壁的柑仔店，裡面的一本生字練習簿將我拉回，不只是拉回以前小學時一筆一劃、有稜有角的像是刻在鋼板上的工整字體，才不至於像現在小學生升上國中後那種未經練習、有形無體、慘不忍睹的的繁體中文字。同時，生字簿上的那兩個字也讓思緒飄回到剛剛在上一間店裡看到的魔鍊。

為什麼是好爸爸好媽媽在練習寫字啊^_^，好小…朋友呢？

科學玩具－物性－蛋殼再怎麼密也有縫Part3

有水，除了能提供化學反應的環境，也能提供物理環境中不可忽視的作用力－浮力，讓浸沒於液面下的部分獲得等同於相同體積液體重量的向上作用力。看似部分重量憑空消失，而使物體減輕，但其實是「抵銷」的概念。可以這樣譬喻，由於物體佔據了原本液體存在的空間，使得作用在液體上的作用力轉嫁到物體上，如同鳩占鵲巢一樣，母鳥不管是不是自己所生的同類，仍會視如己出地把捕捉回來的食物餵給巢中的幼雛。

但是，一遇到需要浮力才能輔助或行動的裝置，水就不能平白無故的消失，因為一旦液面下降，沒有自身驅動力的物件能運作的空間必定會受到限制。像是底下的水舞精靈，它本來在充滿水的柱狀管中是活動自如的，本身密度小於水的它，在完全沉浸時會向上移動，所以在手臂上各有一條絲線拉住，不讓它一直上升到管子頂部，這樣會很像被推擠到玻璃門上的人，反而動彈不得。

在水中才能活動自如的水舞精靈，若是逐漸失去了舞台，就再也High不起來

絲線的作用一方面是拉住精靈，限制它在水中的高度，另一方面，絲線的一端連接到電磁鐵，電磁鐵搭配著音樂頻率進行通電與斷電，絲線便在一收一放間帶動精靈進行輕巧的舞蹈，看起來就好像在水中跳舞一樣。這個玩具也能感應聲音與振動，輕敲桌面便能來上一段律動，這個技術十幾年前就有，後來則是轉變成數字商店的集點贈品科學玩具－電磁－踢踏舞公仔。

過了十幾年後，精靈受限於液面下降，再也沒有辦法像以前一樣活動自如

恰似龍困淺灘之態，無力可回天

但管中的水逐年減少似乎是不可抵擋的趨勢，水面下降讓精靈的活動空間變得狹隘。無法再像以前上升至那麼高的壞處就是絲線無法緊繃，連帶著的壞處就是不能帶動精靈的動作，然而，振動感應器完好、電磁鐵沒故障、絲線沒斷、精靈依然浮著，卻因為外在環境因素導致「玩具失格」。

另外一個更簡單的例子就是掌中戲水，是當初在飛機上的小贈品，相信很多大人都曾經玩過或擁有過這個小玩意兒，前年的速食店兒童餐贈品也有出現過相同功能的玩具。主要是藉由水流的流動來帶動質輕的小套環，在流體中獲得動力與面臨阻力，使得小套環運動到最高點時再逐漸下降，有些套環能幸運的套進長柱，但大部分的套環只能緩緩落下，等待下一次的擾動再次帶著它們向上找尋機會。

一旁的長柱上掛滿了許多小套環，中間的長柱卻一個也沒有

利用水流使套環移動，水面卻也縮限套環的活動空間，水能載舟，亦能覆舟

如果水面下降了，本身無動力的套環是不可能像鯉魚躍龍門一樣的跳出水面，再加上水的附著力拉著，讓套環頂多浮出水面就得被迫向下沉沒。最上方的長柱凸出了水面，再也沒有任何一個套環能再次光臨，就像汪洋中的島嶼一樣，獨立卻孤單。