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高中的物理学课程介绍克卜勒“行星运动三大定律”及牛顿“万有引力定律”的内涵，教师除了能介绍物理学家的生平故事及定律的数学关系式外，如何阐述万有引力的作用与“人造卫星”的原理和任务，更是教师可淋漓尽致发挥的主题，不仅能引起学生学习动机，更能提升学生的学习成效。
如果教师的课程设计得宜，与“人造卫星”相关的素材俯拾即是，包含人造卫星如何升空，如何绕地球运转，轨道高度包含低轨道和高轨道，什么是“地球同步卫星”，卫星的结构包含哪些，卫星的任务有哪些，卫星的周期和轨道速率和什么因素有关，什么是“全球********系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS）”等，这些都是结合生活与科技的题材，意义大，价值高。
我教授万有引力与人造卫星的单元时，除了介绍物理原理和相关基本概念外，也适时引入新闻时事报导，透过电视新闻台记者与新闻主播的报导，了解遥测卫星发射升空、国土监控、地震监测等事务。
有效的物理教学除了教师要充分备课，准备教具和教学媒体，善用口语表达能力外，若能结合校外参访，教学成效如虎添翼，必能让学生爱上学习，期待上课，最重要的是将抽象的物理概念因参访的课程设计而具体化。例如教授高中物理学的人造卫星单元，能结合参访太空中心，教学成效非常好，学生反应特别“有感”，因为他们看到实体的人造卫星，也能模拟人造卫星运行的实境。
我为了结合物理教学与校外参访的功能，今年初即构思计划，预约参访太空中心，提出校外教学申请书，并搜集与整理有关卫星的相关资料与电视新闻报导，并取得相关纪录影片，作为校外参访的教学资源，以及学生参访前的预习功课。当完成一切程序，包含与太空中心的沟通协调、租用交通车、办理校外教学的保险、行前教育倡导等，即于二月底开学初正式展开物理教学结合参访太空中心的课程。
太空中心位在科学园区内，参访课程分成三部分，包含卫星实体结构介绍、参观制作人造卫星实验室、卫星遥控中心等，教学过程中包含互动与太空情境模拟、提问与解答等，接近一百分钟的参访课程让学生既惊艳又惊喜，笑声不断，没有冷场，不仅能从提问中解惑，也能从猜猜答案中获得一份纪念品。
参访太空中心后，学生大抵知道，一枚人造卫星要经过振动测试、噪音震动测定、电磁干扰和兼容性检测、质量特性测试及热真空测试等多项检测，，这些检测仪器就在一个挑高数层楼的超大空间里执行，并经历周期测试，这种场景只在电影《地心引力》或《关键少数》中看到。完成一颗自制人造卫星相当不易，可说“看似平凡最奇崛，成如容易却艰辛”。
学校新课纲课程强调核心素养，以自然科教学与评量而言强调科学素养导向，能结合生活与时事。以今年一月下旬的大学高考试题而言，已出现素养导向的试题，考验考生的阅读理解和科学素养。例如自然科试题即出现卫星相关的题目，提供试题如后：
首枚自主研制的高觧析度遥测卫星顺利升空至距地表720公里处绕地球作接近圆轨道运转。一般在此高度绕地心等速圆周运动的卫星，其周期约100分钟。已知地球半径约为6400公里，若为特殊目的发射一枚新卫星，使其沿圆轨道绕地球一周所需时间约为800分钟，则此新卫星离地面的高度约为多少公里?
这一题的设计目标在评量考生是否知道物理学说、定律等，是否能理解著名的“克卜勒行星运动第三定律”，也就是“周期定律”，了解卫星绕地球运转时“平均轨道半径（近似椭圆的半长轴）的立方与周期的平方成正比”（比值为一定值）。如果考生确实知道上述物理定律的内容，应能解得该枚新卫星距离地面的高度很接近22000公里，也就是答案比720公里高很多。
有句话说：“百闻不如一见。”我要说：“百闻更要一见。”如果教学过程能结合参访太空中心，相信学生对人造卫星更有感觉，对国家发展卫星科技的愿景，能理解与期待；甚至在参访过程中思考与提问，更能了解人造卫星的相关原理与概念，对于回答上述的学测自然科物理试题感觉一定相当亲切，答题必然胸有成竹。
(整理：杜尔伯特电工培训学校)
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