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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張惠雯
研究生(外文):CHANG, HUI-WEN
論文名稱:高中奈米科技教具設計-壁虎效應
論文名稱(外文):The Designed Nanotechnology Teaching Aid for Senior High Students - Gecko Effect
指導教授:何慧瑩
指導教授(外文):HO, HUEI-YING
口試委員:盧秀琴宋家驥
口試委員(外文):LU, CHOW-CHINSUNG, CHIA-CHI
口試日期:2017-06-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北教育大學
系所名稱:自然科學教育學系
學門:教育學門
學類:普通科目教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:壁虎效應教具奈米科技凡德瓦力
外文關鍵詞:gecko effectteaching aidnanotechnologyVan der Waals force
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本研究之目的為設計一套教具來展現壁虎效應的成因,進而讓學生了解壁虎效應與奈米尺度的關係。壁虎效應形成的原因,乃是在總面積相同的條件下,將一面積切成 n 塊時,其凡德瓦力總量值會變成原來的 √n 倍,而當 n 越來越大時,切割出來的面積之尺度會變成奈米尺度。本教具設計是以高中物理課程中的表面受力現象為基礎,所得到之實驗數據可具體呈現總凡德瓦力與尺度的關係,讓學生可以感受力量會隨著尺度而變化。根據研究結果,我們設計的教具確實可以呈現 √n 倍的關係,我們認為透過合適的教案設計,可以將此教具類比至壁虎效應。
The purpose of this study is to design a set of teaching aid to make senior high school students understand the relation between gecko effect and nanoscale. When a surface is divided into n equal area parts, the total Vander Waals force of it will increase to be √n times of that before being divided. Furthermore, when n becomes larger and larger, the size of the divided area will advance into nanoscale. The design of this teaching aid is based on the phenomenon of surface tension which is included in the senior high school physics curriculum. The experimental data of this teaching aid can efficiently present the evolution of total force of surface tension with the scale of the area, that is, the “√n times” relation. Due to our research, the result of this experiment can be made in good analogy with the gecko effect via an appropriate design of teaching material.
中文摘要 i
英文摘要 ii
目  次 iii
表  次 v
圖  次 vi
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 3
第二章 文獻探討 5
第一節 壁虎效應 5
第二節 壁虎效應原理 6
第三節 教具案例分析 7
第四節 設計概念及理論 10
第三章 研究方法 13
第一節 研究流程 13
第二節 研究步驟 14
第三節 研究過程 14
第四章 教具實作與測試 18
第一節 器材與設備 18
第二節 部件製作與設置 19
第三節 組裝 34
第四節 實際測試 36
第五章 結果與討論 38
第一節 結果 38
第二節 討論 39
第六章 結論與建議 41
第一節 結論 41
第二節 建議 41
參考文獻 42
附  錄 44


一、中文部分
吳佳典(2011)。新穎仿生奈米材料三部曲: 蛾眼結構, 壁虎膠帶和玫瑰花瓣表面(未出版之碩士論文)。國立交通大學,新竹市。
趙毓圻、熊召弟、于曉平(2011)。臺灣中小學奈米科技實驗教材之內容分析。教育科學研究期刊, 56(4),1-42。
于曉平(2014)。奈米科技議題於資優教育的應用。特殊教育與輔助科技半年刊,2014(11),16-22。
呂宗昕(2009)。全面攻進奈米科技與太陽電池。臺北市:天下文化。
李隆盛、賴春金(2000)。科技與人力教育的進展。臺北市:師大書苑。
何慧瑩、盧秀琴(2015)。【奈米科技「蓮葉效應」教學模組】。未出版之原始資料。
林書霆(2014)。奈米科技教學模組融入高中物理之成效研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣大學,臺北市。
教育部(2002)。第一次全國科學教育會議提案資料。臺北市:教育部。
奈米教學資源庫。2016年3月21日,取自:http://nano-edu.colife.org.tw/
楊文伍、何天賢、鄧文禮(2009)。壁虎的動態吸附與壁虎納米材料仿生學。化學進展,21(4),777-783。
盧秀琴、何慧瑩(2014)。奈米科技 K-12 系列叢書:光子晶體。國立臺灣大學 K-12 奈米科技教育發展中心,臺北市。


二、外文部分
Arzt, E. (2003). From micro to nano contacts in biological attachment devices. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100(19), 10603-10606.
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Autumn, K., Sitti, M., Liang, Y. A., Peattie, A. M., Hansen, W. R., Sponberg, S., ... & Full, R. J. (2002). Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(19), 12252-12256.
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Cao, Y., Yang, D., & Soboyejoy, W. (2005). Nanoindentation method for determining the initial contact and adhesion characteristics of soft polydimethylsiloxane. Journal of Materials Research, 20(08), 2004-2011.
Feynman, R. P. (1960). There's plenty of room at the bottom. Engineering and Science, 23(5), 22-36.
Guo, C., Sun, J., Ge, Y., Wang, W., Wang, D., & Dai, Z. (2012). Biomechanism of adhesion in gecko setae. Science China Life Sciences, 55(2), 181-187.
Healy, N. (2009). Why nano education? Journal of Nano Education, 1(1), 6-7.
Kamperman, M., Kroner, E., del Campo, A., McMeeking, R. M., & Arzt, E. (2010). Functional adhesive surfaces with “gecko” effect: The concept of contact splitting. Advanced Engineering Materials, 12(5), 335-348.
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Ruibal, R. & Ernst, V. (1965). The structure of the digital setae of lizards. Journal of Morphology, 117(3), 271-293.
Stevens, S., Sutherland, L., & Krajcik, J. (2009). The big ideas of nanoscale science and engineering. Texas: NSTA press.
Thompson, D. W. (1907). The history of animals-Aristotle. London: John Bell.

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