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鏡花水月—萬花筒Part1

邱文凱
・2013/11/07 ・2274字 ・閱讀時間約 4 分鐘

Camera 360

緣起

在大三的一個因緣際會之下,重拾手作科學的念頭。當時,便是手工打造出一支萬花筒來,也從那時候開始……踏上分享科學的旅程。

對我來說,萬花筒蘊含著無限的希望,每旋轉一次,萬花筒內的影像隨之改變;見到的圖像,或許是第一次,也是最後一次的邂逅。做一支萬花筒,把剎那的美烙印在心中吧。

所需材料

相片0272-tile2

由左至右,由上而下列出:

1. 1000P白玉卡

2. 包裝紙

3. 電池座、小燈泡

4. 載玻片3片(別懷疑,就是生物實驗用的那種)

5. 〝透光〞串珠(酌量)

6. 電工膠帶(黑色)

7. 試管、橡膠塞

8. 霧面膠片

9. 透明膠片

製作流程

1. 裁切1000P白玉卡(規格如圖所示)

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2. 用電工膠帶,將在玻片兩兩黏貼在一起(載玻片間距為0.2cm)

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小插曲—

在剛開始製作萬花筒時

煩惱於找不到合適的鏡子或替代物

在極度焦慮的情況下(因為趕著做出來送人)

偶然看到自己平板黑屏時竟有類似鏡子的效果XD(如圖,捷運車窗也有類似現象)

所以就試著用手上的載玻片與電工膠帶實驗看看

結果意外的合用,也順利的做出一份別緻的禮物

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3. 將三片載玻片組成一個正三角形,頂角的部分也用電工膠帶固定(如圖)

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4. 還沒完喔,將載玻片組成的三面體,以電工膠帶完全覆蓋其表面(如圖)

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ps:如果不以電工膠帶完全覆蓋的話,會出現左圖的情形(透光,反而看不清楚反射的像),雖然用電工膠帶覆蓋後(如右圖),黑色的膠帶把許多光給吸收掉了,導致無法擁有跟真正鏡子(玻璃一面鍍銀)一樣好的反射效果,但若使用其他顏色的膠帶容易透光,反而會干擾成像。

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5. 將裁切後的白玉卡沿圖中藍色虛線處稍微以美工刀劃開,以利之後彎折

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6. 再將白玉卡再加工出兩個圓洞(規格如圖所示,建議使用圓規刀切割)

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7. 將白玉卡沿著之前劃過的線往背面折,並將蓋玻片三面鏡至於如圖所示之處(對齊底端,左右置中)

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8. 將串珠放入試管中(大約裝半管高),並將試管裝滿水,另一方面將橡皮塞貫穿出個洞

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ps:貫通的目的在於讓多餘的水排出(如圖),不然橡皮塞無法塞入,之後再用保麗龍膠將洞封起來即可

8-1

9. 將封好的試管穿入白玉卡上的兩個圓孔,做一個暫時固定的效果,用膠帶將白玉卡固定成長方盒狀(如圖)

相片0039

ps: 通常我會用保麗龍膠再稍微固定下四邊

相片0043

10. 將白玉卡長方盒四面上包裝紙

相片0044

11. 從包裝紙上裁個3.7×3.7的小正方形來做觀景窗,上面洞的造型可任挑,記得挖洞後要上層透明膠片,並將觀景窗黏在遠離試管的那一側

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12. 如果只要做自然光版的萬花筒,只要最後將靠近試管的那一側開口以霧面膠片封住即可,將霧面膠片端朝向陽光、轉動試管(不是轉動方筒喔),觀察到的景象將如圖左

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13. 若是要做燈泡版,請在試管外罩上幾層霧面膠片(大概3層左右)之後,再安裝上燈泡

(以免燈泡的光過強,造成眼睛的不適)

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你將可以看到如陽光灑落玻璃天頂的景象

(個人很建議使用鎢絲小燈泡,因為它給我一種溫暖感,無論是手心或內心)

IMG_20130716_1

原理:

萬花筒是藉由筒內面鏡〝不同角度〞的組合,造成不同的〝多次成像〞,所以我們才能看到千變萬化的景象

從夾角90度的二面鏡子來看(如下圖),物體分別與鏡子,形成像A、像B,再次反射形成像C

物與像A、像B等距,若以O為圓心,物距為半徑做一圓,物體與其像都會剛好在圓上喔

a1-vert
(上圖由潘冠錡老師提供)

 

而這次的萬花筒是利用正三角形的三面鏡(如本次製作,夾角60度)

a2-vert
(上圖由潘冠錡老師提供)

每個夾角上面的圖案、串珠,經多次反射,形成五個像,加上物體就形成六邊形了(如下圖)

筆者之前也曾製作過頂角30度的等腰三角面鏡,經多次反射,形成十二邊形

(30°  75°  75°等腰三角面鏡,效果如圖右)

30度

 

大家在製作萬花筒前,如果不清楚出來的圖樣有怎樣的效果
可以藉由底下這程式來模擬喔(可模擬兩面鏡夾角45度~90度之間的成像)

(程式由潘冠錡老師提供)

 

想知道關於萬花筒原理的應用嗎?

可見下一篇的 蝶.花

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邱文凱
9 篇文章 ・ 0 位粉絲
相信著 "以人化物" 器物再美,缺乏人的溫度,終將不完美 而若多一分人性的溫暖,便能包容原先器物的小缺陷 這是設計科學小物的初衷 希望這些東西能充滿著溫暖,無論是手心的亦或是內心的

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素養不是知識,是讓孩子像科學家一樣思考——LIS 創辦人嚴天浩專訪

PanSci_96
・2021/09/24 ・2101字 ・閱讀時間約 4 分鐘

近年來,在新課綱推行之下,「素養」這個詞成為熱門關鍵字,「對我來說,素養就是面對世界的行為模式,在面臨問題時,一個人會抱著什麼樣的態度去解決問題。而科學素養就是『像科學家一樣思考』」LIS 科學情境教材(台灣線上教育發展協會)創辦人嚴天浩這麼說。

嚴天浩在大學時開始製作教學影片,最初的動機來自上大學後體會到城鄉差距、資源落差,想藉由線上教材擴大影響力,然而觀看次數卻不如預期。

2013 年起,嚴天浩和夥伴到台東,向「孩子的書屋」負責人陳爸(陳俊朗)請益,並長期蹲點接觸孩子,發現學生們面臨最大的問題不在於「學什麼」,而在於「為什麼要學」,因此意識到若要改變孩子的學習狀態,不能只是單方面灌輸「老師想教的」,而要從學生的需求出發,了解「孩子想學什麼」。

七年來,LIS 拍攝超過 100 支線上科學影片,包括將科學家的思想歷程、時代背景融入角色劇情的科學史,以及結合時事、生活情境的科學實驗,目前已經超過 250 萬觀看人次,也成為全台許多中小學的教材。

這次,LIS 歷時三年研發出一套科學實境解謎遊戲,不只在玩遊戲的過程中學科學,也引導孩子練習「像科學家一樣思考」。

什麼是「像科學家一樣思考」?

過去,我們在國中課本裡學到的科學方法「觀察、提出假說、進行實驗、得到結論」,然而許多學生能對步驟琅琅上口,卻不見得理解背後的邏輯。LIS 分析百位科學家的思考歷程以及參考教育學者的理論,設計出適合培養國小學生科學思維的「科學推理階梯」,共有四個步驟,包括「發現問題」、「聯想原因」、「大膽假設」、「實際驗證」。

嚴天浩坦言,對於國小的孩子來說,他認為最難的在於——第一步「發現問題」,這取決於孩子過去是否累積足夠的觀察經驗,因此,如何訓練孩子觀察是培養探究學習的重點。然而,在沒有老師的引導下,要怎麼讓孩子能聚焦在實驗的現象上,成為開發遊戲過程中的一大考驗,後來,團隊想出了運用 RPG 中的角色對話,設計句子讓玩家將注意力集中在現象上的差異,「當孩子觀察到的與他原本的認知有所不同,產生衝突時才會進而發現問題。」嚴天浩說。

有適當的引導,才能從問題中學習

在發現問題之後,還須激發玩家思索問題的意願,因此在遊戲中便成為一個個解謎關卡,玩家為了破關、練等會主動尋找答案,在玩完遊戲後得到的成就感,會讓孩子對科學產生動機,在未來有自信用這樣的方式去思考、面對問題。

嚴天浩說:「大學時我修過教育學的課,設計課程的第一步往往是『引起動機』,但我們認為應該從遊戲開始到結束的每一個動作,都需要一個『引起動機』,目前玩過這套遊戲的孩子有持續玩過兩個小時以上,玩得越久代表引起的學習動機越強烈。」

了解背後的意義才是學科學

然而,有時在做完實驗後,學生只會記得當時看到的實驗結果或現象,卻沒有把背後的邏輯和原理帶走,關於這部分,嚴天浩分享,「玩實驗」和「學科學」最大的差別在於,是否了解每個步驟的意義,如同以往「食譜式實驗」,照著課本一步一步做,卻不知道為什麼這麼做。

因此,他們把演示型實驗設計成遊戲,將探究歷程拆分成關卡,透過與 NPC 對話帶領玩家思考,並預想玩家可能卡關的地方,就像是在蓋房子時的鷹架,一層層建構、支持,逐漸將學習的責任放回孩子身上,傳統課堂中搭鷹架的角色可能是老師,而在這個遊戲裡,是精心設計過的關卡提示。

讀到這裡,或許你會想問,在探究式的學習中,真的能夠學會「像科學家一樣思考」嗎?

「我認為探究學習中,知識其實只是附帶的。」嚴天浩解釋:「我們想告訴孩子的是,科學家最厲害的並不是他成功發現了什麼,而是他在失敗了那麼多次之後,還是願意繼續努力。」

如果現在的台灣是二十年前教育的結果,那麼 LIS 正在改變的是二十年後的台灣,那時的每個人在面對問題時都能有邏輯地看待、抱著自信的態度去解決,這是 LIS 的憧憬,也是我們對於台灣未來世代的期盼。


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