地球科學「宇宙與天體」單元學習活動設計


新課綱實施以來,我已經盡可能把地球科學課都設計成學習活動,而不再是以老師的講解和說明為主。雖然新設計的學習活動還不是很順暢,流程和內容也還一直在調整,但學生的學習狀況明顯比以前好得多。還有老師跟我說,學生會跟其他老師說我都是怎麼上課的。但是我設計的學習活動多半還是以閱讀、分析、統整、回答問題和討論為主,有點單調。最近想增加一些手機應用程式操作和數據實作的練習,希望讓課程更多一點變化。

我從以前就覺得,學板塊邊界的時候,只能從課本舉的少數例子來認識板塊邊界,好無趣。於是我上課都用可以呈現立體地形的地球儀軟體,帶同學世界走透透去看各地的板塊邊界。*所以我覺得學星團、星雲和星系也是另外一堂無聊的課,同樣只能從課本舉的少數例子來認識。曾經想過如果提供更多漂亮的照片有沒有用,但這些天體的分布其實是有方位和相對位置的關係,只靠漂亮的照片總是有種隔靴搔癢的感覺。幸好現在手機應用程式越做越精美,讓學生在課堂上自己操作應用程式來找出各式各樣天體認識宇宙,我覺得應該有趣得多。

所以我針對自然領綱的「EEd-Vc-1 我們的宇宙由各種不同尺度的天體所組成,且正在膨脹。」設計了相關的學習活動。除了認識天體之外,比較天體的大小和距離其實也蠻有意思的。

在我蒐集資料的過程中,為了設計「宇宙膨脹」的實作活動,不知不覺把我破落的天文學程度提高了一點點。原本我是想蒐集星系的距離和紅移量的資料,想讓學生做個簡單的線性回歸並且發現宇宙膨脹。由於延續剛剛自己動手在宇宙找天體的活動,能夠找到的星系多半是梅西爾天體,所以我很高興找到梅西爾天體裡面星系的距離和紅移資料。但是資料結尾有個警告,請使用者不要試圖利用這筆資料推算哈伯常數。

為什麼不行?!而且將數據資料作圖之後確實沒有哈伯定律的關係出現!!

後來是找到NED的資料,有二萬多筆遙遠星系的數據,但是畫起來還是和哈伯的結果很不像。結果這時候可神奇了,Youtube上居然有一段3分鐘左右的影片,在說明這一筆資料怎麼處理給學生練習比較好用。我發現國外有很多教案都是讓學生實作這些數據,宇宙膨脹原來並不難,動動手就可以在電腦上呈現,相信這樣的學習效果應該比聽老師講古要有趣得多。

後續我就把星等和恆星顏色的單元,也利用手機應用程式設計了幾個小活動來讓學生進行。我挑的應用程式主要是希望有中文,最好免費版本就可以有梅西爾天體可以查,幸好目前桌機和手機都有合適的軟體,進行學習活動時應該不會困難。

至於我原本想設計的太陽系學習單元,目前已經找到很棒的3D太陽系軟體,而且免費、中文(雖然是簡體中文)、跨平台,覺得好棒**。等一下就來繼續寫學習活動設計,歡迎大家給我建議。

學習活動設計:
宇宙與天體(Ed)
EEd-Vc-1 我們的宇宙由各種不同尺度的天體所組成,且正在膨脹。(單元一單元二
EEd-Vc-2 天體的亮度與光度用視星等與絕對星等來表示。(單元三
EEd-Vc-3 天文觀測可在不同的電磁波段進行。(沒設計)
EEd-Vc-4 恆星的顏色可用來了解恆星的表面溫度。(單元四

*立體地形的地球儀軟體 3D World Map
http://www.longgame.com/3dworldmap.htm?i=1
要付費(USD29.9)才有高解析度地形(含海底地形)
這個軟體好像都沒再更新了,不曉得新版的作業系統能不能跑。

**立體太陽系Earth System Scope
https://www.solarsystemscope.com/
在桌機、Android和IOS都可以用這個關鍵字搜尋。

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