物理双月刊(廿八卷三期)2006年6月

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1、大學物理實驗教學的思維文/傅昭銘物理是一門重視實驗實證的科學，物理學中的任何創新成果都必須經過實驗的檢驗，物理學本身及理工應用科學的發展無不與物理實驗密切聯繫，因此，實驗教學在物理教學中佔有重要的地位，一方面為使學生鞏固所學理論知識和加深對物理現象和規律的理解，另一方面又可培養動手解決實際問題技能及提高觀察和分析能力，成為培養科技創造性的重要訓練。本文介紹物理實驗教學的相關科教理論背景及舉述近年國際著名大學的物理實驗教學變革，其中建構學習觀、探究性和創造性實驗能力、提示問題教學、人本素質教育等為現行物理實驗教學所必要的觀念元素。科學探究能力與創新思維的教學目標需要仰賴改革性

2、實驗課程與創意化的教學模式。前言—實驗物理在物理學發展的角色輔相成地配合，然而理論上美妙的假設或推理，要成為被公認的物理規律，都必須通過實驗的驗證；任何物理學一詞的英文Physics早先是源於希臘文的理論，在未經實驗證實前都只能當作猜測，反之，ϕυσικóζ，原意是指自然。整個物理學的發展為人類理論內所涉及的必要觀念，必需可以真正被實驗測量不斷探索企圖瞭解自然的思惟進程，希臘哲學家亞里出來，即「現象事實」是檢驗物理模型及確立物理規斯多德（Aristotle）十分重視經驗，認為「事實」（facts）律的終審裁判，也即物理實驗在物理科學的發展有其為從諸觀察中歸納而來的普遍敘述結

3、果。到了十七世重要性。紀，自然研究者以事實做為分析與評斷經驗的基礎，強調經驗中最精純的部分才是「事實真相」（mattersof物理學科由原先的探究自然現象規律發展至微觀fact）。法國哲學家笛卡兒（Descartes,ReneduPerron）物質世界的理解並為理工生醫等學科的基礎，其知識認為研究者在報導實驗時會為了適應自己的原則而扭領域分為力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等範曲結果，主張唯有透過嚴格的方法才能得到事實[1]疇，近年熱門的奈米科技、光電產業技、生物醫學等也有物理領域的參與貢獻，物理學逐漸的發展已經改物理學其現代內涵已泛指研究物質與其動力學的變了和正在繼續改

4、變著整個世界的面貌。由社會需求一般規律、探索物質基本結構與原理、及相關應用的角度來看，近世紀科技研發與產業技術能力主導國家科學。現代內涵物理學的概念和規律是通過現象觀競爭力與基礎民生發展，增進學生「對科學本質的瞭察，從事詮釋、推理、歸納，再藉由其他證據反覆驗解」成為世界先進國家之科學教育領域所重規的目證予以回饋修，以建構出普適性的定律。歸納與演繹標。因此現代各階級教育皆將物理當成必要基礎科為建構物理科學理論系統的方法。而數學的運用才將目，以此達到培養科學知識及科學方法的目標。定性現象發展為定量數理模式。物理學既為理、工、生醫等學科之基礎，物理教數學由基本公設出發並具嚴謹演繹

5、性，已成為物學自然負有教育現代國民科學素養及為學習專業知識理科學非常得力的推論演繹工具，現在所有物理學理準備的教育責任。學生所受教育被認為應包括：科學論通常以數學的形式表達，而微分方程則為普遍接受知識與概念的理解（Productofscience）、科學探究能的動力學理論表述形式。理論物理運用數理邏輯推導力的訓練（Processofscience）、科學態度（Attitudes得到的理論，也發現預測過不少新的現象和規律，並towardscience）。其中科學探究能力的訓練則包含各種後來經由實驗設計所證實，愛因斯坦把物理理論稱之實驗操作技巧，如提出假設、設計實驗過程、收集數

6、為「理想實驗」的結果。據、作圖、推論、以及反思批判思考等能力[2]。物理科學的進展過程中，理論物理與實驗物理相物理雙月刊（廿八卷三期）2006年6月573理科課程教學發展識內容，或將科學知識史緊密地融合在一起，使科學方法的教育更具操作性[4]。典型例子例如美國物理中古世紀學院派一直以自然哲學的名義延續人類科學研究委員會(PSSC)編制的物理學課程，在物理教累積的智慧資產，理科課程在西方國家學校教育中有材引入光模型的建立：先以光的粒子模型，合理地運所發展，主要是從19世紀末開始，在20世紀理科課用於解釋幾何光學行為，卻於解釋繞射現象遇到困程改革受重視，導致各種課程理論此起彼伏

7、，各種改難，因此面臨必須引入光的波動模型解釋光繞射行革嘗試層出不窮。綜觀20世紀科學教育的歷程，可以為，據此使學生瞭解物理史上的光模型建立，並有助粗略地把它劃分為三個階段，即「知識本位」於體會科學探索的思維方法。(knowledgebased)、「方法本位」(methodology-based)和「人本本位」(personality-based)階段[3]。在此理念背景下的教學模式，不是要把科學知識當作為教學目的，而要求掌握科學方法的手段，使學在知識本位階段，科學教育的重心在科學知識本生在探索過程中學習建立假設和驗