物理老師的最佳獎勵:學生問我超出範圍、甚至讓我「掛黑板」的三個問題

物理老師的最佳獎勵:學生問我超出範圍、甚至讓我「掛黑板」的三個問題
僅為示意圖,與內文受訪者無關。|Photo Credit: Shutterstock / 達志影像

我們想讓你知道的是

這些經由專注學習並思考之後的提問,特別又是「超出範圍」的問題,甚至是出自一個才13歲的孩子,不僅令人感到驚訝,也是對理化老師或物理老師的最佳獎勵。

文:蔡坤憲

師弟同行,是日本劍道界極力倡導的一個學習態度。取自禪宗典故,意指師父與弟子為了共同的目標而修行,並相互緬礪的精神。

在劍道的學習過程中,初學者從學習正確的打擊開始。前輩或老師大多會在適當時機,特意製造破綻,引導初學者進行打擊練習。待初學者稍有程度之後,便進入對打練習(稽古)的階段。此時的前輩或老師,就不能只安於做個單純的指導者,否則很容易淪為站著挨打的活靶子,而無法再有進步。

師弟同行,旨在鼓勵對打的雙方,要抱著積極的態度相互學習,以12萬分的精神,盡力去超越對手,前輩不因後輩的程度低而懶散,後輩也不因前輩精湛的劍技而心生畏怯,彼此砥礪,一起前行。這與「教學相長」的含義近似,但我更喜歡「同行」這兩個字所呈現出來的畫面。

我們當老師的人最主要的工作,是幫助學生理解課本的內容,並在考試中取得高分。隨著教學經驗的累積,以及對教材、試題的熟悉,我們的教學方式,也容易逐漸變得僵化,甚至死板,不僅學生會覺得無聊,自己恐怕也會覺得無趣。

我希望在這裡分享的,是我在物理教學裡的「師弟同行」經驗,它們是來自三位學生所提出來的問題。這三個問題,不僅令人對孩子的思維方式感到驚艷,也啟發我用全新的視角看待原本已經熟悉的知識領域,並且改變了我之後的教學觀念與策略。

教師的專業:學科教學知識

借用Shulman(1987,註一)的話來說,老師最擅長的領域在於「學科教學知識」(pedagogical content knowledge,簡稱PCK),也就是師資培育課程中的「物理科教材教法」。它是結合了學科知識(物理學),及其它各個教育與教學知識所形成的「化合物」。

針對不同的教學單元或學科主題,每位老師也都會發展出其專屬的切入方式。老師們知道從哪裡開始介紹這個主題,最能引發學生的興趣與學習動機。這可能是一個故事、一張照片、一段影片、一個示範實驗,或是一個社會議題等等。

由此開始,按部就班地把學生該學會的、考試會考的,甚至是對將來長大之後有用的知識、技能與態度等,透過恰當的文字、圖表、問題、討論、作業等等安排,在教學過程中,或簡或繁,或難或易,或記憶或思考,點點滴滴,一起和學生分享對世界的認識與理解。

PCK的概念在學術界引起很大的迴響與共鳴,特別是在90年代美國的教改時期,許多學者專家就此發展出很多培育專業師資的學程,以及評量教師專業的標準。

撇開學術上的論辯,就我個人而言,不論是以前在大學任教,或是現在服務於中學,在教學的專業上,PCK的概念都給了我一個很好的方向,讓我更有意識地去理解教材、熟悉評量方式,並能宏觀地從課綱的角度,以及微觀地從學習者的角度,來規劃並審視自己在講台上所傳達的訊息。

多年的教學歷程,幫助我積累了一些故事劇本,只要是「票房收視」不錯的節目,自然會一再「重播」。不過,成功的教學活動終究不是反覆地播放錄影帶而已,甚至偶而還會發生即興演出的舞台劇,與不同的觀眾群互動,往往會激盪出和舊作相異的情境。

這也正是老師這一行所獨享的趣味之處!如同科學家致力於更新「學科知識」一樣,「學科教學知識」也需要時時更新與改版。

以下便是刺激我更新「學科教學知識」的三個提問。這三個問題都和「光」有關。第一個問題並不難,第二個問題卻差點把我難倒,而最後一個問題則讓我「掛黑板」。

第一個問題:光波的波長是怎麼測量出來的?

紐西蘭的中學涵蓋了9到13年級,相當於台灣的國二到高三。因此每位物理老師,除了教授高二、高三的物理課程之外,還必須負責國二到高一的自然科學課程,其中包括基本的物理、化學、生物、生態、天文與地球科學等等。

繞射光柵(diffraction grating)是紐西蘭高三光學的一個主題。一般來說,我們都是從波的疊加原理開始,接著介紹干涉、繞射等現象,再由實驗與板書,介紹狹縫或光柵所產生的光程差,引入計算公式,最後再介紹實際應用與相關試題等。(參考前文:雙狹縫干涉圖樣與飛機的「盲降系統」。)

最近,在九年級的課堂上,正好進行到「能量與波動」的單元。在這個為期5週,約15個小時的授課時間裡,我們需要涵蓋3個主題:首先是能量的種類與能量守恆的概念介紹。在這個類似台灣國二程度的課程裡,並沒有繁複的計算,只有介紹一些能量的名詞,諸如動能、重力位能而已。並讓學生知道聲、光、熱都是能量的一種,而且能量會在各種不同的形式之間轉換。

其次是波動,主要是幫助學生理解波動可以傳遞能量,而不能傳遞物質的觀念,並能區分出橫波與縱波的差異,以及知道波峰、波谷、頻率、波長與振幅等各個名詞的含義。

最後則是介紹與生活息息相關的聲波與光波,讓學生理解頻率就是聲波裡的音階、光波裡的顏色,振幅大小則決定了響度與亮度。

在介紹光波時,其中的一個重點是要讓學生理解光是電磁波的一種,可見光只是整個電磁波譜中很小的一部分而已。由廚房烤箱散出來的熱、微波爐裡的微波、會導致皮膚曬傷的紫外線、醫院骨科常用的X光,帶著聲光訊息傳到電視或收音機的無線電,家裡的Wifi無線網路等等,都可以看成是「一種光」。因此,自然要向學生展示一張完整的電磁波譜(如圖一)。

未命名
圖片來源:維基百科
圖一:電磁波頻譜

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「大宅豐鼎」改寫豐原天際線,成就絕無僅有超越之作

「大宅豐鼎」改寫豐原天際線,成就絕無僅有超越之作
Photo Credit:富宇大宅豐鼎

我們想讓你知道的是

曾在台中七期推出「東方之冠」代表作的富宇建設,選中緊鄰豐原火車站的蛋黃區,欲以七期豪宅頂級規格鑄造「大宅豐鼎」,由於基地面積廣達2010坪,又規劃拔地而起三座28層豐原最高樓,甫曝光即成為詢問度與討論度飆高的熱門建案。

車水馬龍的圓環北路與豐勢路口一側,挑高兩層樓的晶瑩落地窗外觀,已然烘托出「大宅豐鼎」接待會館的非凡氣勢,沿著曲形結構踏進入口中庭,兩株聳天的原生鳳凰木,不僅營造清新脫俗的迎賓格調,還喻意著引領豐原興盛的木業發展脈絡,令人留下深刻印象; 至於跳脫制式框架的會館內部,規劃了洽談區、吧台與宴會廳等豐富設施,皆在流線型木質天花板的層疊延展下,釋放了空間尺度視覺張力,顯得更加經典雋永,一如富宇建設賦予「大宅豐鼎」的臻於完美價值,經得起時間考驗。

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Photo Credit:富宇大宅豐鼎
「大宅豐鼎」接待會館入口中庭,特地保留兩棵聳天鳳凰木,既喻意豐原的山城木業歷史脈絡,也宣告豐原將迎來首棟摩天住宅。
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Photo Credit:富宇大宅豐鼎
挑高兩層樓的「大宅豐鼎」接待會館,在曲型木質天花板層疊延展下釋放尺度張力,更顯氣派尊貴。

圓環路內市區稀缺地段,抗跌增值潛力備受矚目

「大宅豐鼎」基地位在圓環路內核心地帶,還被12公尺寬的文化街、愛國街、直興街以及向陽路173巷所環抱,坐擁四面臨路完整街廓,早已具備正市區的抗跌增值及高稀缺性等優勢,而且步行2至5分鐘就能抵達生活機能完備的向陽商圈或豐原火車站,就連前往廟東、SOGO百貨雙商圈的車程也僅需10分鐘,以及火車站旁的豐原轉運中心預計9月上旬啟用,屆時除了有國道、市區客運轉運功能,更結合大型商場、iBike及計程車招呼站等便民設施,有益於活絡區域發展,為豐原市區帶來嶄新氣象。

此外,堪稱大台中環狀快速公路網最後一哩路的國道四號豐原潭子段,年底正式通車後透過豐原、潭子兩條連絡道,就能無縫銜接台74線快速公路,估計豐原往返台中屯區可比現今節省約20分鐘,等於把大台中都心與副都心生活圈緊緊牽繫在一起,形塑出無限發展可能性,所以如此一塊堪比台中七期的鑽石級寶地,讓富宇建設展現雄心壯志,冀求打造「豐原七期」傳奇,不只讓豐原驚艷,還要讓豐原為傲。

23豐原轉運中心
Photo Credit:富宇大宅豐鼎
「大宅豐鼎」坐落在豐原市中心,距離火車站與轉運站僅2至5分鐘,屬於交通及生活機能便利地段。
02太平洋百貨商圈
Photo Credit:富宇大宅豐鼎
圓環路內都是豐原市區精華地帶,從「大宅豐鼎」開車到SOGO商圈與廟東夜市都只要10分鐘。

豐原唯一摩天地標,享受前所未見層峰生活視野

「大宅豐鼎」被定位為豐原市中心的超越之作,富宇建設號召多位設計名師傾力擘劃,集奢華、氣度與風格大成於一身,包括三座28層摩天大樓將以品字型排列,不僅確保戶戶邊間擁有良好通風採光,舉凡外觀立面、燈光設計、園藝公設與高空Lounge Bar,也都致力兼顧極致工藝美學與獨特機能價值,希望演繹出豪宅該有的大器典雅,好與113公尺高聳挺拔的摩天地標名實相符,讓住戶回到家就能享受極盡講究與永久棟距的感官震撼,一邊品味層峰生活,一邊飽覽無垠景緻。

「大宅豐鼎」總共規劃380戶,涵蓋37坪標準三房、41坪大三房、43坪標準四房、50坪大四房等四種房型,可以滿足首購或換屋不同置產需求。以往不少事業有成的在地實業家、企業主與科技新貴,總會感慨豐原沒有一棟具有國際視野的住宅建築,如今終於不必羡慕台北或台中,能夠衣錦榮歸落籍市中心,或撫慰打拼事業的辛勞,或當成榮耀家族的象徵,畢竟豐原最高豪宅的殊榮,比起台中七期有過之而無不及,足以當成獨一無二的傳家寶。

交通與產業雙加持,豐原市中心指標建案上看5字頭

尤其時值豐原正在持續蛻變進化,像是機械產業鏈上中下游完整的豐洲科技工業園區,將進一步升級為智慧機械園區,再與中科后里園區相輔相成,串聯成高科技產業廊帶,未來有望超車中科與台中工業區,大舉吸引外商投資與科技人才,同時豐富專案二期園區會以「前店後廠」模式,推動運動與創新產業落地,勢必替本來就相當活絡的豐原經濟發展,扎穩未來長遠的競爭優勢。

有了地段、交通、產業助攻,豐原市區房市增值潛力無法擋,直接受惠於就業人口紅利帶動的購屋需求,目前市場預估「大宅豐鼎」在以七期DNA打造豐原地標的願景下,房價可望站上5字頭,預見將成為層峰菁英鎖定入主的優先標的。

13豐洲工業區
Photo Credit:富宇大宅豐鼎
豐洲科技工業園區將升級為智慧機械園區,可望與中科后里園區串聯成高科技產業聚落,吸引更多投資與人才,替豐原房市再添柴火。
16后科園區
Photo Credit:富宇大宅豐鼎
隨著國道四號豐原潭子段即將通車,加上多家科技大廠搶進中科后里園區設廠,在交通與產業雙助攻下,豐原房價繼續水漲船高。

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