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phyphox

推薦徵集入選教案: 教育大市集109年度全國教育APP推薦徵集入選教案
策展人: 桃園市成功高級工商職業學校 邱芳榆老師
推薦教育APP: phyphox
策展單位: 教育大市集執行團隊
活動時間: 2020-08-23
活動地點: 桃園市成功高級工商職業學校
裝飾性圖示教育大市集教育APP教學應用及教學活動

  現在的智慧型手機就像是一台微型電腦,但是除了運算速度快,智慧型手機還是一個數據收集器。由於智慧型手機內部安裝有各種傳感器,例如,聲音、定位、壓力等,當然智慧型手機還能用來打電話,這些功能都是電腦所做不到的。有了各種傳感器後,還需要安裝各種相應的手機應用軟體來收集這些傳感器的數據。本課程設計使用的是「手機物理實作( phyphox)」app,完全免費並且在iOS和安卓平台上都可以使用。

  Phyphox 讓你可直接或經由準備好的實驗,使用手機裡的感應器,然後分析數據並輸出原始資料與結果做進一步的分析。你甚至可以在phyphox.org網站上定義你自己的實驗,並與同事、學生與朋友分享。

教學活動步驟如下:

一、教師將綠豆放在大鼓上,請學生猜猜看老師要做什麼?

二、教師聽完各學生的猜測後,請學生上台「敲打鼓面」,接著由老師提問問題:

  • 發現了什麼?(有聲音~)
  • 豆子為什麼會跳起來?」(因為振動)

三、老師說明今日課程的主題「聲音的三要素」:

  • 響度:即聲音的大小(強弱),聲波的振幅(即振動的能量),振幅愈大,響度愈大,單位為分貝(dB)。
  • 音調:即聲音的高低,聲波的頻率,振動愈快,頻率愈大,音調愈高,單位為赫茲((Hz)(次/秒)。而人耳在所能聽到的頻率範圍為20赫 ~ 20000赫之間,若超出這範圍的物體振動頻率太高或太低,人們都將聽不到。相對於其他動物而言,人類可以聽到的頻率範圍是比較窄一點的,但聽不到並不代表這些聲音(或振動)並不存在。
  • 音色:即聲音的特色,聲波的波形,不同的發聲體會有不同的波形。

四、請學生拿出手機下載「手機物理實作 phyphox」APP。

五、老師說明「手機物理實作phyphox」APP 的使用方式。

老師向學生說明「手機物理實作 ~phyphox 」

老師向學生說明「手機物理實作 ~phyphox 」

老師教導學生「手機物理實作 ~phyphox 」

老師教導學生「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

六、老師引導學生運用「手機物理實作 ~ phyphox」APP「聲調產生器設定」數個頻率的聲音,驗證 人耳在所能聽到的頻率範圍為20 赫 ~ 20000赫之間。

七、老師引導學生運用「手機物理實作 ~ phyphox」APP「聲音振幅」量測輕聲講話與大聲講話的聲音分貝值,接著由老師說明何謂噪音汙染(融入環境教育議題)。

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

學生使用「手機物理實作 ~phyphox 」

八、老師引導學生運用「手機物理實作 ~ phyphox」APP「聲頻自相關」量測自己講話的聲音頻率,並由「聲頻自相關」顯示聲波的週期,驗證聲波的頻率與週期呈倒數關係。

學生記錄成果

頻率為19999 Hz

頻率為19999 Hz

頻率為24000 Hz 人耳無法聽到

頻率為24000 Hz 人耳無法聽到

測聲音的分貝數

測聲音的分貝數

測聲音的頻率

測聲音的頻率

裝飾性圖示教學省思

  數位量測在實驗數據的擷取是非常方便,馬上簡單的實驗可驗證自然課本上的理論,讓學生理解本單元的基本含意,加深學生對學習的印象,同時也建立科學的基本素養,然而教學現場的老師們進行數位量測的教學規劃時,常常受限於採購經費,且數位量測系統一套要價往往數萬元起跳,無法購置多套系統供多數學生在教學上使用。然而隨著科技的進步,近年在教學現場發現多數學生擁有智慧型手機,也由於手機功能的商業需求不斷提升功能與效能,讓老師在教學上增加了許多手機APP數位量測的可行性與實用性。

  本課程設計運用手機感應器的物理原理結合教學上的應用(手機物理實作(phyphox)融入108新課綱中的探究與實作,使學生學習更落實於生活,運用手機感測器結合課程理論,更能促進教學現場更貼近生活與真實情境,活化教學,進行多樣化的策略性學習,培養學生多元能力,讓學生從生活中去學習與探索、探究實作、理解表達分析事件現象,連結真實情境,實踐於生活中,進而作出抉擇,採取行動,解決問題,最後再利用學生分組報告將學習到的科學單元與生活結合,分享在生活上的運用,藉此,也能讓學生了解學習科學的目的與意義,不只是把知識留在書上,而是把知識運用在生活之中,發現問題、解決問題,展現新課綱「自主行動」、「溝通互動」與「社會參與」,素養精神的跨科整合課堂,讓學生能將學到的知識應用在生活情境中解決問題,進而實踐力行,形塑對世界事物的態度。

裝飾性圖示參考資源