104_學校環教特色_參加教育部 能源科技教案設計 入選

教育部能源科技人才培育計畫

能源科技教案設計競賽

作品編號 TH-037

貳、教案內容

單元名稱

電流集集樂

領域主題

自然與生活科技第二冊、第四冊、第五冊第三章、第六冊

教學對象

七、八、九年級

教學時間

10節課

教學先備知識

七年級:

    1.物質循環的概念

    2.能量轉換的概念

    3.生物與環境的依存關係。

八年級:

    1.了解元素與化合物的特色

    2.知道原子結構的概念

    3.能了解純物質與混合物的差別。

九年級:

    1.了解導體的活性大小

    2.了解導體與絕緣體的差異

    3.了解磁力的特質。

設計理念

    教學內涵旨在統整「自然與生活科技」中關於『電的概念』,課程主軸的概念能連貫七年級至九年級,息息相關,藉由實作課程、分組合作、口頭報告、科學探究的方法等來實現此教案的核心能力。

    電是最乾淨的能源,我們在尋找電,因為很多產生能源的方式,在活動中會介紹電的特性,進而電的探究製造,發現到電的儲存出現了問題。

    實施成效:運用「合作學習」的學習理念,能展現學生團隊精神;學生已能熟稔資訊媒體,操作上也都能順利;在多元評量機制上能兼顧不同學習成就的學生給予正向回饋,激勵同儕間的學習動機;課程進行均有將差異化學習納入整個流程,照顧到不同需求的孩子;在口語表達方面,各組大多能完整呈現小組的討論內容,並針對內容提問,與其它各組互動。

    教學省思部分,由於學生必須運用資訊媒體搜尋網路資源,但網路資料庫過於龐大,在資料的篩選上不夠縝密,較欠缺資料來源判斷的能力。報告過程,由於提問與互相討論過程過於熱絡,時間掌控不易。

單元目標

一、認知:

    1-1了解能量特性和種類

    1-2了解電流磁效應

    1-3了解電磁感應

    1-4知道各種發電方法

    1-5了解電的儲存方式。

二、技能:

    2-1蒐集整理資料的能力

    2-2培養動手做的能力。

    2-3使用行動裝置的能力

    2-4能摘錄同學報告關鍵字。

    2-5能針對同學報告提出適當問題。

    2-6能具有獨立思考與表達能力。

    2-7能運用適當的溝通技巧,進行分享表達。

    2-8能統整歸納所有零碎觀念,並以自己的話表達出來。

三、情意:

    3-1.能養成珍惜能源的習慣。

    3-2可以接受不同意見,並且樂於協助他人

    3-3愛護我們的環境,節約能源。

    3-4虛心討論問題而培養成客觀求知的精神。

    3-5對大自然與周遭事物保持好奇心。

    3-6有毅力、耐心,能專注並主動學習。

    3-7能與同學共同討論研究及合作精神。

能力指標

1-4-1-1 能由不同的角度或方法做觀察。

1-4-1-2能依某一屬性(或規則性)去做有計畫的觀察。

1-4-2-1 若相同的研究得到不同的結果,研判此不同是否具有關鍵性。

1-4-3-1 統計分析資料,獲得有意義的資訊。

1-4-3-2依資料推測其屬性及因果關係。

1-4-4-2 由實驗的結果,獲得研判的論點。

1-4-4-3 由資料的變化趨勢,看出其中蘊含的意義及形成概念。

1-4-4-4能執行實驗,依結果去批判或了解概念、理論、模型的適用性。

1-4-5-3 將研究的內容作有條理的、科學性的陳述。

2-4-1-1 由探究的活動,嫻熟科學探討的方法,並經由實作過程獲得科學知識和技能。

2-4-1-2 由情境中,引導學生發現問題、提出解決問題的策略、規劃及設計解決問題的流程,經由觀察、實驗,或種植、搜尋等科學探討的過程獲得資料,做變量與應變量之間相應關係的研判,並對自己的研究成果,做科學性的描述。

3-4-0-1 體會「科學」是經由探究、驗證獲得的知識。

3-4-0-8 認識作精確信實的紀錄、開放的心胸、與可重做實驗來證實等,是維持「科學知識」可信賴性的基礎。

5-4-1-1 知道細心的觀察以及嚴謹的思辨,才能獲得可信的知            識。

課程架構

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

教學材料準備

活動一:單槍、電腦、投影機、小黑板

活動二:單槍、電腦、投影機、小黑板、風力發電馬達、

        寶特瓶、剪刀、LED燈、焊槍、焊錫。

活動三:單槍、電腦、投影機、小黑板、廢電池、尖嘴鉗、        電線、LED燈、鐵絲、金屬墊片。

活動四:單槍、電腦、投影機、小黑板、銅線、4號電池、        強力磁鐵、塑膠管。

活動五:單槍、電腦、投影機、小黑板、

 

活動一:人類、能源與環境

教學活動

課程說明

教學時間

課程內容

活動一:人類、能源與環境

  1. 準備活動:

(一)分析教材與學生起點行為。

(二)收集資料。

(三)決定教學目標及教學活動流程。

(四)設計教案、實作實驗及器材準備。

(五)設計評量方式。

  1. 引起動機

【生】觀看影片-MAN

    https://www.youtube.com/watch?v=WfGMYdalClU

【師】在影片中你看到了什麼?

【生】相互討論影片內容,並且舉手分享

【師】你們覺得為什麼會發生這樣的情況?

【生】相互討論,並且舉手分享

【師】小結。

  1. 進入主題概念發展
    1. 認識污染

【師】簡單說明污染的種類

  1. 議題分享

    (利用分組合作學習小組報告方式進行)

【師】以噪音污染為範例,分享一則近年有關噪音污染的案例。

 

【師】分派小組任務,介紹空氣污染、水污染及土壤污染案例。

【生】利用平版電腦查詢污染案例,並利用小黑板整理資料,準備報告。

【生】小組報告

   (空氣污染*2 水污染*2 土壤污染*2)

【師】針對表現評分、補充。

  1. 生活中的能源

【師】簡單介紹能量形式及能源種類。

   能量:電能、熱能、動能、化學能…。

   能源:能的來源,風力、水力…。

  1. 課程總結
    1. 課程回顧(提問-回答)
    2. 電能-最乾淨的能源!?

    【生】影片欣賞-NISSAN電動車廣告 北極熊篇

      https://www.youtube.com/watch?v=7rPKnKfUs1w

    【師】政府不斷推行電動車,電能真的這麼好?

共45 mins

 

活動二:發電方法

教學活動

課程說明

教學時間

課程內容

活動二:發電方法

一、準備活動:

(一)分析教材與學生起點行為。

(二)收集資料。

(三)決定教學目標及教學活動流程。

(四)設計教案、實作實驗及器材準備。

(五)設計評量方式。

二、開始上課複習

(一)點名。

(二)連結前一節的上課內容。

【生】學生進行討論

【師】抽問

【生】學生回答

、引起動機

【生】觀看影片-不願面對的真相

【生】相互討論影片內容,並且舉手分享

【師】小結

四、進入主題概念發展

(一)發電方法(利用分組合作學習小組報告方式進行)

【師】台灣的發電形式有哪些?

【生】火力發電、風力發電、水力發電、核發電能、太陽能發電、地熱、潮汐發電、生質能

【師】任務分配,討論報告方內容

【師】1.火力發電

2.風力發電

3.水力發電

4.核發電能

5.太陽能發電

6.地熱

7.潮汐發電

8.生質能

【生】抽籤

(二)學生上台分享任務主題

【師】說明報告方式

【生】上台報告;用心聆聽回答。

(三)總結

【師】總結8種發電方式

【生】互動回答

 

實作課程:製作簡易發電機

  1. 取廢棄寶特瓶從瓶蓋往下算大約56公分橫向切開,留下瓶蓋哪端,並剪數等份且開成扇葉。

     

     

2.將瓶蓋中央挖孔。

3.利用焊槍將LED焊在低功率馬達上。

4.將扇葉與低功率馬達結合。

 

 

 

 

 

 

 

5.利用工業風扇測試檢益發電機是否作用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.實作課程總結

【師】請小組討論從製作簡易發電機發現了什麼?

【生】互相思考、討論、回答。

 

 

共90 mins

(上課45 mins實作45 mins)

 

 

3mins

 

 

 

 

5mins

 

 

2mins

 

 

8mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24mins

(每組4 mins)

 

3mins

 

45mins

 

活動三:電的儲存

 

活動三-1:電的儲存-電池

  1. 準備活動:

(一)分析教材與學生起點行為。

(二)收集資料。

(三)決定教學目標及教學活動流程。

(四)設計教案、實作實驗及器材準備。

(五)設計評量方式。

二、開始上課複習

(一)點名。

(二)連結前一節的上課內容。

【生】學生進行討論

【師】抽問

【生】學生回答

、引起動機

【師】你們知道電池內部的秘密嗎?為何它是環境殺手呢?

【生】互相思考、討論、回答。

【師】讓我們來一起動手拆解乾電池和鹼性電池吧!

【生】學生們動手拆解廢棄電池,並且完成小組學習單。

【生】小組利用小黑板將電池內外部的構造畫出來,並且說明。

【師】請同學將電池內部電解液收集集中回收。

四、進入主題概念發展

電池的種類(

(一)利用分組合作學習小組報告方式進行

【師】想想看日常生活中有哪些常見的電池呢?

【生】乾電池、鹼性電池、鉛蓄電池、鋰蓄電池、鎳氫電池、太陽能電池、燃料電池。

【師】任務分配,討論報告方內容

【師】1. 乾電池

2. 鹼性電池

3. 鉛蓄電池

4. 鋰蓄電池

5. 鎳氫電池

6. 太陽能電池

7. 燃料電池

【生】抽籤

(二)學生上台分享任務主題

【師】說明報告方式

【生】上台報告;用心聆聽回答。

(三)總結

【師】總結7種電池的種類

【生】互動回答

介紹伏打電池

(一)複習電解質

1.物質可分為純物質和混合物。

2.純物質可分為元素和化合物。

3.電解質:凡化合物溶於水可導電者。

(二)解離說(阿瑞尼士)

1.化合物溶於水解離成帶電離子

2.通電後,離子會定向移動性相斥,異性相吸。

 

實作課程:簡易鋅銅電池觀察實驗

  1. 利用傳統電池盒裝硫酸鋅溶液和硫酸銅溶液,將濾紙折成長條狀浸泡在硝酸鉀溶液裡當作鹽橋,在利用鋅銅片當正負極的極板,裝置如下:

 

 

 

 

 

 

 

2. 觀察實驗結果:

【師】請孩子們觀察正負極板有何變化?溶液有何變化?

【生】互相思考、討論、回答。

【師】請小組畫出實驗裝置電路圖。

【生】互相思考、討論、回答,並且利用小黑板將實驗裝置電路圖畫出來,並且說明。

 

3. 說明實驗結果:

【師】利用海報和圖片互動方式說明實驗結果。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【生】互動回答。

4.動動腦來思考:請討論銅銀電池,並且利用小黑板將離子、電子流動狀況畫出來,並且說明。

5. 總結:

【師】總結伏打電池。

【生】互動回答。

 

介紹人體電池(實作)

1.準備數塊不同金屬塊,讓孩子們接上線路,將雙手放在金屬塊上,觀察一下檢流計的變化,可以換不同人試試看有何發現。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.可以兩人、三人、多人手牽手,測試一下檢流計是否有不一樣的發現,想想看,為什麼?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.討論實驗發現:

【師】藉由這個體驗活動想想看你們發現什麼?請寫在小黑板上。

【生】討論、思考、分享!

4. 總結:

【師】總結人體電池。

【生】互動回答。

介紹再生電池(實作)

1.事先將鳳梨皮切成小塊發酵,過濾取發酵溶液,並且加入高分子聚合物讓溶液凝固,取代市售電池的電解液。(可以將鳳梨皮換成其他的果皮或葉子)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.測量自製再生電池的電壓和電流。

3.接上時鐘或LED燈。

4.挑戰題:讓孩子發揮創意利用一條鐵線彎曲成迷宮(小組同學可以發揮巧思設計成任意形狀)與自製再生電池、LED燈和一個中空的圓形鐵片串聯,一手拿著中空的圓形鐵片套進去迷宮的鐵線,從迷宮鐵線的前端一直移動到後端,只要中空的圓形鐵片碰到利用鐵線彎曲成的迷宮LED燈就會發亮,該位同學就輸了;若是LED燈都沒有亮,代表這位同學是位大贏家喔!歡迎其他組的同學來挑戰!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.討論:

【師】請比較再生電池和市售電池的優缺點

【生】互動回答。

 

活動三-2:電的儲存-電容

1.讓同學體驗沒電的狀況

【師】請同學將教室電源切掉,讓同學體驗沒電的環境。

【師】請同學想一想「電」帶給人類哪些影響?

【生】互動回答。

2.請同學觀察生活中靜電產生的現象。

【師】請問冬天還是夏天容易產生靜電ㄋ?為什麼?

【生】互動回答。

【師】要產生靜電需要怎樣的環境(條件)?

【生】互動回答。

【師】哪位同學要分享一下自己碰過得靜電現象?

【生】互動回答。

【師】請問是否有同學被靜電電過得經驗?

【生】舉手回答。

【師】請同學分享一下被靜電電過的感覺。

【生】互動回答。

3.體驗靜電。

【師】讓同學利用毛皮摩擦塑膠管,聽聽看有什麼聲音?並且將摩擦過後的塑膠棒靠近手臂,觀察有什麼感覺?

【生】互動回答。

4.體驗范氏起電機。

【師】先請一位同學手摸啟動范氏起電機,讓同學觀察手摸啟動范氏起電機的同學有何不一樣?

【生】互動回答。

5.將靜電收集起來。

【師】讓同學利用毛皮摩擦塑膠管,將自製的電容器放在塑膠管的下方,利用電容器將靜電收集起來。

【生】實際動手操作。

【師】請同學手牽手,第一個同學握住電容器杯

身,請最後一位同學碰觸電容中鋁箔紙條,觀察有

何現象?

【生】實際動手操作。

【師】請同學分享一下感覺。

【生】互動回答。

6.探索電漿球中的秘密

【師】插電讓電漿球發亮,手去觸碰電漿球,觀察有何現象?

【生】實作體驗。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【師】將錢幣(1元、5元、10元、50元)放在電漿球上面,將電源打開,手去觸碰錢幣,觀察有何現象?

【生】實作體驗。

 

 

 

 

 

 

【師】將電容器放在電漿球上面,將電源打開,手去觸碰電容器,觀察有何現象?

【生】實作體驗。

【師】插電讓電漿球發亮,將日光燈管靠近電漿球,觀察有何現象?

【生】實作體驗。

【師】插電讓電漿球發亮,將日光燈管靠近電漿球,並且移動手的位置,觀察有何現象?

【生】實作體驗。

 

 

 

 

 

 

 

 

【師】接燈管活動大挑戰:看看哪一組可以讓燈管接起來亮的最多支?

【生】實作體驗。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2mins

 

12 mins

 

 

 

 

 

 

 

2mins

 

 

 

 

 

2mins

 

 

6mins

 

 

 

 

 

 

 

18mins

(每組3 mins)

3mins

 

 

3mins

 

 

2 mins

 

 

 

10 mins

 

 

 

 

 

 

 

15mins

 

 

 

 

 

 

8 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

2mins

 

 

5 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 mins

 

 

3mins

 

 

10 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 mins

 

 

 

 

 

 

 

3 mins

 

 

 

 

 

4mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 mins

 

 

 

 

3 mins

 

 

 

5 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 mins

 

 

 

3 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

6 mins

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25 mins

 

活動四:簡單電車

 

活動四:簡單電車

  1. 準備活動:

(一)分析教材與學生起點行為。

(二)收集資料。

(三)決定教學目標及教學活動流程。

(四)設計教案、實作實驗及器材準備。

(五)設計評量方式。

  1. 開始上課複習

【生】學生進行討論

【師】抽問

【生】學生回答

  1. 引起動機

【生】影片欣賞-簡易電車

  https://www.youtube.com/watch?v=J9b0J29OzAU

【師】提問

【生】相互討論影片內容,並且舉手分享

【師】小結

  1. 進入主題概念發展
    1. 我的小電車
  1. 取3分PVC管一支,以1.2mm裸銅線緊密纏繞,作為電車通行的軌道。
  2. 以4號電池為車身,兩端各連接3顆強力磁鐡。

    (請學生注意一下電池、磁極方向與電車移動方向的關係)

  3. 記錄下實驗的結果。
    1. 課程討論
  4. 各組報告實驗結果,比較結果是否相同。如有出入,可能的原因是什麼?
  5. 改變電池的方向,電車的移動方向會改變嗎?
  6. 磁鐡應該如何放置才能讓電車順利移動?
  7. 如果將這組電車放大,實用嗎?可能會造成哪些問題?
    1. <span style="fon