【独中科学教育】用魔法科学解开生活之谜

在我们的认知当中，学校所传授的物理科目（Physics）是一门艰涩难懂的硬科学，它完全无法靠死记硬背，似乎只有天资聪颖或勤奋努力的孩子，才能把物理搞懂！

但是，如今有一名独中物理老师，他打破常规，将抽象物理科学概念，结合到日常生活中，瞬间让物理教学创意十足和充满趣味，颠覆我们对物理教育刻板与沉闷认知。

物理可以很有趣，因为物理的原意就是捕捉大自然运作的规律，如今物理老师张荣施只是揭开了它被世人所误解的面纱，让物理回归生活、融入生活，并且运用在生
活中……


育才独中物理老师张荣施（中）和高三理科班同学。左起刘懿萱、锺美乐、谭梧权、丘汶槺。

物理教育与生活结合

你能够想像，物理也可以很有趣和生活化吗？你知道我们身边许多自然现象，都可用物理知识说得通吗？这甚至可以设计成为小游戏，透过“玩科学”的方式，让学生爱上物理。

物理学是研究物质、能量本质的自然科学，科学家从观测与分析大自然各种物质与能量的现象而找出其模式，然后整理成物理理论，最后再经过无数检测而提升成为物理定律。

物理就是源自对自然世界（如声、光、电、磁、热、力等）的观察所归纳出来的科学知识，但过往应试教育的氛围下，物理被狭义的理解成只是套公式的学科，让学生们对物理拒之门外。


育才理科班的同学，把街头实验带进华小，利用肯特管作声波拟象化时，家长对这个实验看得目瞪口呆。

育才独中物理老师张荣施解释，设计物理小游戏的企图很单纯，学校过往举办许多招生、园游会、成果展等，美术班的学生都用本身专长，学以致用协助学校布置场地，但理科班学生经常都坐冷板凳，无用武之地。

“于是我开始思考，物理教学该怎麽结合生活？是否可透过手作实验，让学生更了解物理？除了到群众里科普，更重要的是培养学生对学科知识的讲解与动手技能，将‘知识’转换成‘能力’。”他指出，学生若只是硬记知识，未来将很容易被人工智能取代，如果学生能对知识进一步理解、归纳、掌握、组织、运用，甚至创新，这才是未来大数据时代所需要的高思维人才。

从十多年前开始，在不影响教学进度的情况下，张荣施透过网络自学和上课进修，为的只是制作出这些物理小游戏，引起学生的学习动机，以及将抽象知识延伸至运用层次。

民众在街头实验亲身尝试肉身睡钉床的“硬气功”，在又惊又恐的情况下完成“分散压力”实验。

这些年来，张荣施参考其他物理小游戏的教学，加以改良后再发展出五十多种包含声、光、电、力等方面物理知识的小游戏，摆脱物理只能在实验室操作的限制，将物理知识带向人群。

“早期小游戏在校内进行，从2015年开始走出校园，在怡保各地展开街头实验，我们曾经到访六所华小、两次在怡保旧街场、一次在购物广场，以及数次受邀到不同活动中作展示。”张荣施分享，大部分学生都喜欢这样的学习方式，如果学生觉得有趣，能从中获得肯定与成就感，那他们就会主动学习、愿意学习，并且从学习中再提升兴趣与自信。

那些魔术都是物理科学

育才独中高三理学生丘汶槺告诉我，坊间有一些号称硬气功睡铁钉床的武术表演，从物理力学角度来看，它就是“分散压力”作用。

他以科学角度分析，即使没有硬气功的普通人，睡在钉床上都不会感受到特别的疼痛，因为人体躺钉床时的受力面积够大，众多铁钉共同承受人体重量，每一根铁钉分担一点力，所以才会毫发无伤。

他也说，张荣施老师会利用假期组织理科班的学生，共同设计许多物理小游戏，将这些游戏活动带入社区，向民众和小朋友介绍的同时也做科学普及教育，让学生们学会自动自发设计游戏及参与制作。“透过这样的游戏，我们收获更大，因为可以从学习中获得乐趣，同时也让父母看到成绩以外的学习成果。”

学生在向父母和小朋友解说人体导电作用，只要双手触碰开关就能点亮灯泡，不知情者以为这是魔术表演。

学生刘懿萱说，好些魔术表演也是透过物理定律所设计出来的作用，例如三颗垂直排列，但使用不同长度的绳索绑在同一根棍子的念力球，号称可透过念力随意控制任何一颗球的摆动。

她补充，一般人以为垂吊在同一根棍子的三颗球一定会一起晃动，事实上，它可以根据摇动棍子的速度，分别控制个别球的摇摆速度和频率，以致看起来好像是透过念力控制球的运动。

刘懿萱解释，这就是物理当中的“共振现象”，即当棍子摇摆的频率与某个摆球自身频率相同时，该球就会产生共振反应。

刘懿萱（左）在百货商场的物理街头实验当中，为友族小朋友解说“共振原理”，当双手磨擦水盆扶柄时，只要捉对频率，就能使静止的水，水花四溅的跳动。

电视节目中，飙高音震碎酒杯的表演就是共振现象。她也说，很多小游戏的原料，都是就地取材，由老师带领下，同学们共同制作，透过这些物理小游戏，可让同学更深入了解理科知识在生活中的实际用处，也可以透过成果展协助学校招生。

学生谭梧权也说，物理在我们日常生活当中几乎无所不在，但很多人并不晓得，例如空气的存在与声音传递，人们认为那是普通不过的自然现象而没有细究。他指出，空气与声音都是看不到的，但我们有特殊方式让声音具象化，例如将保丽龙球粒放进肯特管（一种透明管子），然后对着管子喊出声音，保丽龙球就会将声波拟态化。

“小朋友看到这样的情况会觉得新奇，会吸引他们更有兴趣进一步了解物理世界。声波的用途广范，例如超声波扫描运用在医疗领域，以及声纳探测深水鱼群等。”

张荣施在怡保旧街场进行的物理街头实验吸引起游客注目，育才生在为小朋友解说等离子球隔空点亮日光灯的原理。

全方位学习不局限在课室

锺美乐说，张荣施老师每年都会办科学教育活动，由于活动新奇有如魔术，因此大人小孩都喜欢前来做实验，也吸引很多友族的注意。

“当友族同胞在观看的同时，我们就必须使用国语和英语解释当中的物理原理，这无形中训练了我们的口条及第二语言能力，同时也训练我们的主动学习、沟通、表达、组织等能力。”

她也说，为推广街头实验理念，同学们也有拍摄宣传短片放上社群平台，让更多人了解物理的趣味，从脚本、选角、拍摄、剪辑，以及活动海报设计与文案等，都是学生一手包办。她说，这是将教学搬到课室外，让学生全方位学习，同时也训练同学之间的团队默契，是高中生涯的美好回忆！

来源：中国报 2020年4月28日