突破三維的高牆!讓佛萊明左手定則瞬間變清楚的祕密教具「米奇手套」

大家好,我是科學教育訓練師桑子研。對我來說,每天都是一場有趣的實驗。

看不見的電與磁世界,光是看課本上的平面圖形,要想像出立體的樣子,對大人來說也是一件很燒腦的事情。國二理科的電力課程進入重頭戲,這時候會出現像是安培右手定則(右螺絲法則)或弗萊明左手定則這些強大的工具。雖然國中階段不像高中物理有那麼多複雜的計算,但孩子們通常會在這裡撞牆,因為這需要極強的空間想像力。

從平面到立體!腦內補完的艱難挑戰

黑板跟課本都是二維平面的,但現實中的電磁世界可是三維立體的。就算老師講得再用力,要學生在腦袋裡把箭頭轉來轉去、想像空間的剖面,對大腦來說是非常高負荷的運作。

「老師,我真的搞不懂到底是指向哪邊啦!」

會有這種哀號是很正常的。事實上,當年建立電磁學基礎的偉大科學家們,為了要把這些看不見的力量視覺化,也是傷透了腦筋。所以,我們在教學上更需要注重視覺上的衝擊力。

昨天的課堂上,我們分組實驗觀察了電流如何讓指南針偏轉。雖然大家親眼看到了電流周圍產生磁場的神奇現象,但今天要進入理論整理階段,得把方向搞清楚才行。這時候,就是各種法寶上場的時機了。

教室裡出現了巨手?那是何方神聖

為了讓學生留下一輩子都忘不掉的深刻印象,我這次下了一番苦心。我準備了米老鼠的大手套,把它改造成右手螺絲手套與左手手套。

首先,這是我的右手螺絲大手套:

我把大拇指塗成紅色,其他手指塗成藍色。

這樣在全班同學面前示範時,大家都能看得清清楚楚。

接著是弗萊明左手大手套:

大拇指是紅色的,食指藍色,中指則是綠色。

買一組就能同時搞定左手跟右手,真的很划算。最棒的優點是老師的手變巨大了。站在講台上,如果只用一般人的手,後排同學很難看清手指的細微動作。但換上這雙喜感十足的巨手,全班的目光瞬間就會被吸過來。只要學生覺得老師的手怎麼變這麼奇怪,那就是學習好奇心的開端。

顏色是關鍵!防止腦袋打結的視覺魔法

這套手套本來就區分了顏色,這是一個很大的優勢。教學時可以直接說:綠色手指代表電流、紅色代表磁場。透過顏色與語言的連結,解釋起來會更有邏輯。

特別是右手,除了用在直線電流產生的磁場外,在思考線圈內的磁場時也會用到。因為大拇指在不同情況下可能代表電流也可能代表磁場,如果直接在手套上寫字反而會卡死的。單純用顏色區分,反而能讓教學更有彈性,也能訓練學生的思考靈活性。

站在巨人的肩膀上改良教具

這個有趣的教法是參考了小森榮治老師使用工作手套的方法。雖然工作手套很便利,但為了解決大型教室視線清晰度的科學問題,我決定升級成卡通角色的巨型手套。就像科學進步源自於對既有技術的改良,優化教學工具也是一種樂趣。這些材料在網路上都很容易買到,各位老師不妨也試試看。

例如這類型的商品應該就很適合:

迪士尼 米老鼠 造型頭飾與手套組

順帶一提,有些眼尖的學生可能會吐槽:老師,米老鼠只有四根手指頭耶!(就像七龍珠的比克大魔王一樣)。雖然在生物學上手指數量很重要,但對理解物理定律來說,只要能搞清楚大拇指與其他手指的對應關係就綽綽有餘了。倒不如說,這種違和感如果能成為幫助記憶的記憶點,那這堂課就大獲成功了。

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