高瞻計畫成果作品集-教師組

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前言

散播高瞻種苗 鑑於我國中學科學教育長年受升學考試導引，過份重視學科知識的灌輸而忽略基本素養的加 強，行政院國家科學委員會乃於2006年開始推動「高瞻方案」，希望經由課程及教學環境的改善， 提升高中職校科學與科技教育的教學品質和學生的學習成效。 「高瞻方案」強調將新興科技融入課程，以激發學生興趣，而能主動探究學習，在過程中體驗 科學精神、培養科學態度。國科會史無前例地遴選了28所高中職，直接補助其研究經費，讓第一線 的教師，在校長的領導及大學教授的協助指導下，進行創新課程的研發和實驗，改善教材教法。 第一階段「高瞻方案」的推動已經五年；各校計畫的主題涵蓋能源、環境、材料、生物科技、 奈米科技等，課程和教學情境的設計各有創意和特色，成果也陸續在國內外期刊和研討會發表，並 在「高瞻嘉年華」活動中以及「高瞻計畫中學教學資源平台」上與大家分享。 我們很欣慰的看到參與計畫千餘位高中職教師專業能力和態度上的成長，以及若干學校校園文 化的轉變。為了讓這些成果及經驗能發揮更深遠影響，陳竹亭教授的團隊彙編了「高瞻叢書」，希 望能藉此將「高瞻方案」的種苗，擴散到全國後期中等教育，讓更多的學子受惠。 感佩所有先驅開拓者的努力付出，並期待他日的豐收。

高瞻計畫推動辦公室計畫主持㆟ ㆗國科技大㈻講座教授

i

前言

散播高瞻種苗 鑑於我國中學科學教育長年受升學考試導引，過份重視學科知識的灌輸而忽略基本素養的加 強，行政院國家科學委員會乃於2006年開始推動「高瞻方案」，希望經由課程及教學環境的改善， 提升高中職校科學與科技教育的教學品質和學生的學習成效。 「高瞻方案」強調將新興科技融入課程，以激發學生興趣，而能主動探究學習，在過程中體驗 科學精神、培養科學態度。國科會史無前例地遴選了28所高中職，直接補助其研究經費，讓第一線 的教師，在校長的領導及大學教授的協助指導下，進行創新課程的研發和實驗，改善教材教法。 第一階段「高瞻方案」的推動已經五年；各校計畫的主題涵蓋能源、環境、材料、生物科技、 奈米科技等，課程和教學情境的設計各有創意和特色，成果也陸續在國內外期刊和研討會發表，並 在「高瞻嘉年華」活動中以及「高瞻計畫中學教學資源平台」上與大家分享。 我們很欣慰的看到參與計畫千餘位高中職教師專業能力和態度上的成長，以及若干學校校園文 化的轉變。為了讓這些成果及經驗能發揮更深遠影響，陳竹亭教授的團隊彙編了「高瞻叢書」，希 望能藉此將「高瞻方案」的種苗，擴散到全國後期中等教育，讓更多的學子受惠。 感佩所有先驅開拓者的努力付出，並期待他日的豐收。

高瞻計畫推動辦公室計畫主持㆟ ㆗國科技大㈻講座教授

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前言

高瞻計畫成果作品集 教師組

高瞻之富 高瞻計畫是六年前政府科技預算優先補助的方案，目標是發展高中、職融入新興科技的實用課 程，同時推動探究式教學法。高瞻計畫兼顧高中職新的科技課程研發，教師的教學專業發展，年輕 科技研發人才的啟蒙，以及一般學生科技素養的培養。五年來，28所高瞻高中與高職，都由各自 的校長擔任總主持人，學校教師群實際負責發展教材，設計探究教學模組，設計實驗器材，進行教 學實驗，最後編撰課程。過程中，每個高中、職都找到合作的大學及相關教授輔導課程內容的選擇 與研發，負責課程評鑑。高瞻計畫辦公室由輔英科技大學張一蕃校長領軍，成立高瞻評審小組共六 位委員。開始時，評審小組每學期到高瞻高校訪查，後期則每年舉辦高瞻嘉年華，分別由學生、教 師、學校發表參與高瞻計畫的成果。其中擇優選出的高瞻學校，教師與學生，進一步推薦參與國際 交流。這次出版的四本高瞻叢書，分別是一所典範高瞻高校的個案報告、歷屆高瞻嘉年華的學生優 勝作品及學生參與寫作的心路歷程訪談、教師的優勝作品與參與高瞻的反思，以及一本特定題材： 綠色能源，融入高中、職所研發的新課程。 六年來，從高瞻計畫的發想，高瞻方案的研擬、推動與評審，多個階段，每個面向個人都沒缺 席。高瞻第一期，五年來參與推動與執行的所有人之經驗跟所獲得的高瞻成果，應該是臺灣教育界 很重要的資源，很多面向的執行模式更可作為教育改革推動的參考。以下就個人參與時親身所見所 聞的感動，略抒一二，為本高瞻叢書序。 學生從生活週遭的有感議題，選擇論文題目，透過研究來了解新興科技，是高瞻的特色。紅磚 牆面的白華（壁癌），奈米材料可維護；花蓮的石材廢泥，花蓮高工師生將它們燒製成綠建材；臺 南虱目魚的故鄉，臺南海事高工師生研發虱目魚皮製保濕護膚面膜；住家的蟑螂，它們的生物機能 與社會行為，中山女高學生研究後，一直宣揚蟑螂的美好呢！隨手可得的光碟片，嘉義高中師生用 來測螢光波長；刺竹遺傳變異研究，印證臺灣先民開拓路線。同學們都在有感問題的研究過程中， 接觸到、應用了新興科技。誠如嘉中何同學感動所說：「尤其第一次電泳成果出來，看到DNA出 現，心情十分振奮。」電泳，台灣高中生實驗了，DNA，高中生看到了，新興科技可親近了。 國際交流也是高瞻的任務之一。臺灣高瞻學校與日本超級科學高校是類似的計畫，已辦過多次 互訪交流。2010年，兩國的交流在日本靜岡高職舉行。我國學生發表論文時，日本友人問我：台上 發表的人是學生，還是老師？我確認後回說是我們一位苗栗農工的學生，該生的英文，特別練過， 她說明實驗過程，步驟清楚，關鍵處說明扼要，台風有如教師般，很有自信。國際交流的安排，成 就了很多高中、高職學生的英文發表能力。臺灣團隊師生在日本的優異表現，促使日方要求2011， 再由日方主辦。 要有收穫，就要多付出。參與高瞻的教師們，個人的教學專業成長最大、收穫最大。臺中女中 校長報告說，她在高瞻計畫，學校各科教師一起規劃機器人製作的課程教學中，終於體驗了所謂 的「統整教學」。原來九年一貫課程鼓吹的「統整教學」，對多數教學者而言，口號比實質感受 多。高雄女中所有科學科目教師全體參加高瞻，不同科別教師的密集互動，成就了教學實驗模組的

ii

設計。雄女教師群的報告，永遠是感人的。不過，教師們甜蜜的果實，並非一開始就可品嘗。參與 高瞻的第一年，很多教師無疑是沮喪的。可參閱中山女高在本叢書中表達的心路寫真。剛開始的到 校訪察，評審小組教授一再拋問：探究精神在哪裡？一再評論：這根本不是探究教學。教師對評審 委員不客氣的評論，立即性情緒反應後，通常就促使高瞻教師與參與輔導的大學教授，一起認真思 考，重新修訂他們的探究教學模組。高瞻教師教學力的顯著成長，在探究教學這面向上呈現地最明 顯。許多高瞻教師的教學實驗寫成的論文，發表在很多國內與國際的科學教育研討會。高瞻計畫讓 高中、職教師直接接受國際教育潮流的洗鍊。 高瞻計畫的推動，為臺灣的學校課程發展與改進，提供了完全不同的模式。高瞻的課程發展是 由下而上的。學校校長領導參與，學校教師合作，扮演課程發展的主角，獲得大學科教學者、科學 教授的輔導。這樣模式下發展的課程，如本叢書的能源科技課程，希望在往後高瞻二期的推廣過程 中，我們有機會來比較它與傳統由上而下的課程模式所呈現的差異。高瞻課程是不是會排除傳統課 程改進時，一般所詬病的多層次落差現象。意圖課程（課綱）與教科書的落差，教科書與實施課程 （教學教材）的落差，以及教師教學教材與學生習得教材的落差。 高瞻計畫雖然沒有課綱，但實施過程中，也提供我們思考建立新的研發體系的可行性及績效 性。在高瞻計畫中，大學研究機構與高中、職建立的夥伴關係，以生活週遭甚或地方特色資源，例 如臺南虱目魚、花蓮廢棄石泥、苗栗廢棄果皮（製氫）、屏東的水產養殖、宜蘭的田園風光、彰化 的花奔、新竹的科學園區等等，作為此夥伴關係下，思考可合作研發的項目，進行有感的科技研發 活動。在這樣的研發體系中，大學教授的服務績效順理成章，不是SCI或SSCI論文，而是這些有感 研究帶來的成果。花蓮高工的女同學說，她們努力做廢棄石泥成分分析，及燒製新建材，因為「可 以賺錢耶！」，多有感的學習動機！ 學生有感的新興科技問題研究，教師探究教學的專業成長，高瞻新興科技課程由下而上的發展 模式，融入科技的在地資源研發所建立的新研發體系，已改變一些臺灣高校教育的走向並啟發大學 評鑑的另類面向等等，都是高瞻計畫帶給台灣之「富」，它是臺灣教育希望的種子與幼苗。

國科會高瞻計畫指導委員 臺灣師範大㈻數㈻系教授

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前言

高瞻計畫成果作品集 教師組

高瞻之富 高瞻計畫是六年前政府科技預算優先補助的方案，目標是發展高中、職融入新興科技的實用課 程，同時推動探究式教學法。高瞻計畫兼顧高中職新的科技課程研發，教師的教學專業發展，年輕 科技研發人才的啟蒙，以及一般學生科技素養的培養。五年來，28所高瞻高中與高職，都由各自 的校長擔任總主持人，學校教師群實際負責發展教材，設計探究教學模組，設計實驗器材，進行教 學實驗，最後編撰課程。過程中，每個高中、職都找到合作的大學及相關教授輔導課程內容的選擇 與研發，負責課程評鑑。高瞻計畫辦公室由輔英科技大學張一蕃校長領軍，成立高瞻評審小組共六 位委員。開始時，評審小組每學期到高瞻高校訪查，後期則每年舉辦高瞻嘉年華，分別由學生、教 師、學校發表參與高瞻計畫的成果。其中擇優選出的高瞻學校，教師與學生，進一步推薦參與國際 交流。這次出版的四本高瞻叢書，分別是一所典範高瞻高校的個案報告、歷屆高瞻嘉年華的學生優 勝作品及學生參與寫作的心路歷程訪談、教師的優勝作品與參與高瞻的反思，以及一本特定題材： 綠色能源，融入高中、職所研發的新課程。 六年來，從高瞻計畫的發想，高瞻方案的研擬、推動與評審，多個階段，每個面向個人都沒缺 席。高瞻第一期，五年來參與推動與執行的所有人之經驗跟所獲得的高瞻成果，應該是臺灣教育界 很重要的資源，很多面向的執行模式更可作為教育改革推動的參考。以下就個人參與時親身所見所 聞的感動，略抒一二，為本高瞻叢書序。 學生從生活週遭的有感議題，選擇論文題目，透過研究來了解新興科技，是高瞻的特色。紅磚 牆面的白華（壁癌），奈米材料可維護；花蓮的石材廢泥，花蓮高工師生將它們燒製成綠建材；臺 南虱目魚的故鄉，臺南海事高工師生研發虱目魚皮製保濕護膚面膜；住家的蟑螂，它們的生物機能 與社會行為，中山女高學生研究後，一直宣揚蟑螂的美好呢！隨手可得的光碟片，嘉義高中師生用 來測螢光波長；刺竹遺傳變異研究，印證臺灣先民開拓路線。同學們都在有感問題的研究過程中， 接觸到、應用了新興科技。誠如嘉中何同學感動所說：「尤其第一次電泳成果出來，看到DNA出 現，心情十分振奮。」電泳，台灣高中生實驗了，DNA，高中生看到了，新興科技可親近了。 國際交流也是高瞻的任務之一。臺灣高瞻學校與日本超級科學高校是類似的計畫，已辦過多次 互訪交流。2010年，兩國的交流在日本靜岡高職舉行。我國學生發表論文時，日本友人問我：台上 發表的人是學生，還是老師？我確認後回說是我們一位苗栗農工的學生，該生的英文，特別練過， 她說明實驗過程，步驟清楚，關鍵處說明扼要，台風有如教師般，很有自信。國際交流的安排，成 就了很多高中、高職學生的英文發表能力。臺灣團隊師生在日本的優異表現，促使日方要求2011， 再由日方主辦。 要有收穫，就要多付出。參與高瞻的教師們，個人的教學專業成長最大、收穫最大。臺中女中 校長報告說，她在高瞻計畫，學校各科教師一起規劃機器人製作的課程教學中，終於體驗了所謂 的「統整教學」。原來九年一貫課程鼓吹的「統整教學」，對多數教學者而言，口號比實質感受 多。高雄女中所有科學科目教師全體參加高瞻，不同科別教師的密集互動，成就了教學實驗模組的

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設計。雄女教師群的報告，永遠是感人的。不過，教師們甜蜜的果實，並非一開始就可品嘗。參與 高瞻的第一年，很多教師無疑是沮喪的。可參閱中山女高在本叢書中表達的心路寫真。剛開始的到 校訪察，評審小組教授一再拋問：探究精神在哪裡？一再評論：這根本不是探究教學。教師對評審 委員不客氣的評論，立即性情緒反應後，通常就促使高瞻教師與參與輔導的大學教授，一起認真思 考，重新修訂他們的探究教學模組。高瞻教師教學力的顯著成長，在探究教學這面向上呈現地最明 顯。許多高瞻教師的教學實驗寫成的論文，發表在很多國內與國際的科學教育研討會。高瞻計畫讓 高中、職教師直接接受國際教育潮流的洗鍊。 高瞻計畫的推動，為臺灣的學校課程發展與改進，提供了完全不同的模式。高瞻的課程發展是 由下而上的。學校校長領導參與，學校教師合作，扮演課程發展的主角，獲得大學科教學者、科學 教授的輔導。這樣模式下發展的課程，如本叢書的能源科技課程，希望在往後高瞻二期的推廣過程 中，我們有機會來比較它與傳統由上而下的課程模式所呈現的差異。高瞻課程是不是會排除傳統課 程改進時，一般所詬病的多層次落差現象。意圖課程（課綱）與教科書的落差，教科書與實施課程 （教學教材）的落差，以及教師教學教材與學生習得教材的落差。 高瞻計畫雖然沒有課綱，但實施過程中，也提供我們思考建立新的研發體系的可行性及績效 性。在高瞻計畫中，大學研究機構與高中、職建立的夥伴關係，以生活週遭甚或地方特色資源，例 如臺南虱目魚、花蓮廢棄石泥、苗栗廢棄果皮（製氫）、屏東的水產養殖、宜蘭的田園風光、彰化 的花奔、新竹的科學園區等等，作為此夥伴關係下，思考可合作研發的項目，進行有感的科技研發 活動。在這樣的研發體系中，大學教授的服務績效順理成章，不是SCI或SSCI論文，而是這些有感 研究帶來的成果。花蓮高工的女同學說，她們努力做廢棄石泥成分分析，及燒製新建材，因為「可 以賺錢耶！」，多有感的學習動機！ 學生有感的新興科技問題研究，教師探究教學的專業成長，高瞻新興科技課程由下而上的發展 模式，融入科技的在地資源研發所建立的新研發體系，已改變一些臺灣高校教育的走向並啟發大學 評鑑的另類面向等等，都是高瞻計畫帶給台灣之「富」，它是臺灣教育希望的種子與幼苗。

國科會高瞻計畫指導委員 臺灣師範大㈻數㈻系教授

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Content 教 師 組

前言「散播高瞻種苗」 ...................................................... i 前言「高瞻之富」 .......................................................... ii 高瞻嘉年華『高瞻計畫』成果發表會暨競賽 .................................... vi

1

物理

教具製作 教具製作

液晶顯示晶胞製作 .............................................. 1 利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長 ........................ 9

4數㈻ 教具製作

5能源

教具製作 教案設計 教案設計

2化㈻ 教案設計

3生物

教案設計 教案設計 教案設計 教案設計

教案設計

教案設計

你的手機費率夠划算嗎？ .................................... 81

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品 .................... 93 太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具 ............................ 105 太陽光熱利用課程教案 太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 .......... 115 高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果 ............................ 127

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 ............................ 17

6

科㈻ 素養

我電故我在 細胞膜電位＆生物電 ................................... 25 不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ ................................... 39 不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops) ............................ 53 生物多樣性教案 ㆘㆒站：高美 ..................................... 59 以虱目魚皮及海帶提取製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 ..... 71

教案設計

附錄

科㈻家先修班 科㈻素養的訓練 ................................... 137

高瞻嘉年華成果競賽 ㆗㈻教師組㊝秀作品㈴冊 ......................... 145

Content 教 師 組

前言「散播高瞻種苗」 ...................................................... i 前言「高瞻之富」 .......................................................... ii 高瞻嘉年華『高瞻計畫』成果發表會暨競賽 .................................... vi

1

物理

教具製作 教具製作

液晶顯示晶胞製作 .............................................. 1 利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長 ........................ 9

4數㈻ 教具製作

5能源

教具製作 教案設計 教案設計

2化㈻ 教案設計

3生物

教案設計 教案設計 教案設計 教案設計

教案設計

教案設計

你的手機費率夠划算嗎？ .................................... 81

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品 .................... 93 太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具 ............................ 105 太陽光熱利用課程教案 太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 .......... 115 高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果 ............................ 127

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 ............................ 17

6

科㈻ 素養

我電故我在 細胞膜電位＆生物電 ................................... 25 不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ ................................... 39 不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops) ............................ 53 生物多樣性教案 ㆘㆒站：高美 ..................................... 59 以虱目魚皮及海帶提取製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 ..... 71

教案設計

附錄

科㈻家先修班 科㈻素養的訓練 ................................... 137

高瞻嘉年華成果競賽 ㆗㈻教師組㊝秀作品㈴冊 ......................... 145

高瞻計畫成果作品集 教師組 高瞻計畫成果作品集 教師組

高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果發表會暨競賽

1-1 物

理

教 具 製 作 行政院國家科學委員會科學教育發展處及高瞻計畫推動辦公室於2009年至2011年共同舉辦之高 瞻嘉年華「高瞻計畫」執行成果發表會暨競賽，分為中學學校、中學教師、中學學生及大學研究人 員四組，經由北、中、南三區分區初賽選拔優秀作品，並於國立科學工藝博物館舉行決賽（2011年 為配合國科會「低碳台灣•高瞻未來――你能•我也能」特展活動（Aiming High for a Low-Carbon Taiwan, 100年3/12-4/24），移至中正紀念堂舉辦）。學生在新興科技課程的學習成效表現以及教師 的教案、教具設計，皆有豐富成果，計畫推動辦公室特規劃舉辦成果競賽活動，希望藉以促進高瞻 學校之間的相互交流、觀摩，針對優秀作品予以表揚獎勵，並推廣普及高瞻計畫的研究成果。 以2009年的作品為例，麗山高中張良肇、金佳龍老師發展出簡易價廉的「液晶顯示晶胞製作」 教具、高雄女中邱崑山老師團隊研發的「太陽電池照光特性實驗――追日系統整合教具」、苗栗農 工陳志魁老師團隊的「微生物產氫與沼氣教學示範模組教具」與嘉義高中李文堂老師的「利用實物 投影機測量紅外線及可見光的波長」等優秀的教具製作獲得關注。教案方面，則有中山女高蔡任圃 老師提出的「科學家先修班――科學素養的訓練」以及新竹高中陳慕璇老師的「我電故我在――細 胞膜電位&生物電」。 「高瞻作品集――春風化雨」摘錄自高瞻嘉年華『高瞻計畫』成果競賽（2009-2011）中學教師 組優選獎作品，如對教案設計或教具製作等內容有興趣者，請逕向作者聯繫。所有內容亦可見於高 瞻計畫中學教學資源平台（http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/）。

vi

液晶顯示晶胞製作 臺北市立麗山高級㆗㈻ 張良肇、㈮佳龍

高瞻計畫成果作品集 教師組 高瞻計畫成果作品集 教師組

高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果發表會暨競賽

1-1 物

理

教 具 製 作 行政院國家科學委員會科學教育發展處及高瞻計畫推動辦公室於2009年至2011年共同舉辦之高 瞻嘉年華「高瞻計畫」執行成果發表會暨競賽，分為中學學校、中學教師、中學學生及大學研究人 員四組，經由北、中、南三區分區初賽選拔優秀作品，並於國立科學工藝博物館舉行決賽（2011年 為配合國科會「低碳台灣•高瞻未來――你能•我也能」特展活動（Aiming High for a Low-Carbon Taiwan, 100年3/12-4/24），移至中正紀念堂舉辦）。學生在新興科技課程的學習成效表現以及教師 的教案、教具設計，皆有豐富成果，計畫推動辦公室特規劃舉辦成果競賽活動，希望藉以促進高瞻 學校之間的相互交流、觀摩，針對優秀作品予以表揚獎勵，並推廣普及高瞻計畫的研究成果。 以2009年的作品為例，麗山高中張良肇、金佳龍老師發展出簡易價廉的「液晶顯示晶胞製作」 教具、高雄女中邱崑山老師團隊研發的「太陽電池照光特性實驗――追日系統整合教具」、苗栗農 工陳志魁老師團隊的「微生物產氫與沼氣教學示範模組教具」與嘉義高中李文堂老師的「利用實物 投影機測量紅外線及可見光的波長」等優秀的教具製作獲得關注。教案方面，則有中山女高蔡任圃 老師提出的「科學家先修班――科學素養的訓練」以及新竹高中陳慕璇老師的「我電故我在――細 胞膜電位&生物電」。 「高瞻作品集――春風化雨」摘錄自高瞻嘉年華『高瞻計畫』成果競賽（2009-2011）中學教師 組優選獎作品，如對教案設計或教具製作等內容有興趣者，請逕向作者聯繫。所有內容亦可見於高 瞻計畫中學教學資源平台（http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/）。

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液晶顯示晶胞製作 臺北市立麗山高級㆗㈻ 張良肇、㈮佳龍

高瞻計畫 成果作品集

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

建構論始祖Giambattista Vico早已就提出科學意義的形成，是人類歷史活動的產物。 學習活動與學習者的經驗更是強烈關連，而科學知識的獲得乃學習者主動在建構歷程中 所形成的。由動手做實驗可以獲得具體體驗實物，而使抽象液晶顯示概念較易經由體會 思惟轉化成具象概念；藉由引入探究問題從事液晶顯示實驗探究，進行「預測—觀察—解 釋」，搭配群體協同討論，則可藉由思維深化建構對液晶顯示觀念理解。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 張良肇 （02）26570435 分機 614 ㈮佳龍 （02）26570435 分機 615

絡

㆟ chao@lssh.tp.edu.tw kcl@lssh.tp.edu.tw

液晶顯示實驗目的在引領同學了解目前影像顯示產業技術之現況與未來趨勢走向，再 利用實際操作方式了解液晶顯示的原理，而液晶為具有分子配列的有機化合物，分子大小 大約1nm x 10nm（奈米級），受到電場作用其配列會改變，而本實驗模組用簡單的方式自 行製作液晶晶胞並且加入電場用以觀察液晶的變化。 此教具最重要的特色在於，全部的零組件都 要學生自行切割、配製、組裝，利於引導同學更 多的探究活動，學生學習不受教具限制。甚至， 此教具模組還可進行專題研究，設計液晶顯示晶 胞實驗以及液晶電光測試，讓學生了解液晶面板 製作與測量技術，讓學生完整學習液晶顯示初階 課程，教具不只是教具，而是一種教學模式。

液晶顯示晶胞製作 行政院『兩兆雙星產業發展計畫』平面顯示產業為台灣目前兩兆雙星之㆒兆，包含LCD、PDP等等 相關產業均快速崛起㆗，平面顯示技術產業已被公認為台灣繼半導體產業後㆘㆒個最重要的明星產業。 強調落實與基礎科㈻課程知識結合，藉由動手實驗探究㈻習新興科技知識，配合「問題導向㈻習」 進行「預測—觀察—解釋」(POE)㈿同㈻習討論，達到㈲效促進科㈻理解及建構㈻習基礎科㈻概念，實 現完整科㈻知識體系教㈻目標。液晶顯示實驗目的在引領同㈻了解目前影像顯示產業技術之現況與未來 趨勢走向，再利用實際操作方式了解液晶顯示的原理，而液晶為具㈲分子配列的㈲機化合物，分子大小 大約1nm x 10nm（奈米級），受到電場作用其配列會改變，而本實驗模組用簡單的方式㉂行製作液晶 晶胞並且加入電場觀察液晶變化。

B

高層次問題思考

動手體驗

作品製作要點說明 本實驗教具以知識建構概念設計學習策略，其材料容易取得並且教具方便推廣為主要 製作要點。例如：液晶室溫下由顯微鏡可以看到一塊一塊的液晶分子團可是在加入電場或 溫度之後同學可以觀察到它的變化，藉由觀察配合基礎知識可以引導同學思考高層次的問 題。

此教具最重要的㈵色在於，全部的零組件都要㈻生㉂行切割、配製、組裝， 利於引導同㈻更多的探 究活動，㈻習不受教具限制。甚㉃，此教具模組還可進行專題研究，設計液晶顯示晶胞實驗以及液晶電 光測試，讓㈻生了解液晶面板製作與測量技術，讓㈻生完整㈻習液晶顯示初階課程，教具不只是教具， 而是㆒種教㈻模式。

A

作品㈵色或用途 液晶顯示教學模組以學生學習為設計出發點，重點強調落實與基礎科學課程知識結 合，藉由動手實驗探究體驗新興科技知識，達到有效促進科學理解及建構學習基礎科學概 念，實現完整科學知識體系教學目標。

2

其次，簡易液晶顯示晶胞製作，只要在ITO玻璃上塗上配向膜，加入液晶及偏光片即 可在短時間之製作出自己的液晶顯示晶胞，再加入電場可直接觀察到液晶的變化，作者已 將所以製作的過程拍攝為教學影片（如附件影片所示）。作者多次以此教具進行全國性推 廣教學活動中（台北科教館、台中科博館、台大等），發現小至十歲大至八九十歲都可輕 鬆製作成功，並且可互相討論高層次的問題。 因為此教具最重要的特色在於，全部的零組件都要學生自行切割、配置、組裝，可以 引導同學更多的探究活動，學習不受教具限制。甚至，此教具模組還可進行專題研究，作 者亦利用液晶顯示模組指導學生進行專題研究，以動手做學習策略為主，學生可以混合液 晶並且製作出可隔絕紅外線的液晶晶胞，在進行電光實驗後發現效果非常好，目前將代表 國家出國比賽。

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高瞻計畫 成果作品集

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

建構論始祖Giambattista Vico早已就提出科學意義的形成，是人類歷史活動的產物。 學習活動與學習者的經驗更是強烈關連，而科學知識的獲得乃學習者主動在建構歷程中 所形成的。由動手做實驗可以獲得具體體驗實物，而使抽象液晶顯示概念較易經由體會 思惟轉化成具象概念；藉由引入探究問題從事液晶顯示實驗探究，進行「預測—觀察—解 釋」，搭配群體協同討論，則可藉由思維深化建構對液晶顯示觀念理解。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 張良肇 （02）26570435 分機 614 ㈮佳龍 （02）26570435 分機 615

絡

㆟ chao@lssh.tp.edu.tw kcl@lssh.tp.edu.tw

液晶顯示實驗目的在引領同學了解目前影像顯示產業技術之現況與未來趨勢走向，再 利用實際操作方式了解液晶顯示的原理，而液晶為具有分子配列的有機化合物，分子大小 大約1nm x 10nm（奈米級），受到電場作用其配列會改變，而本實驗模組用簡單的方式自 行製作液晶晶胞並且加入電場用以觀察液晶的變化。 此教具最重要的特色在於，全部的零組件都 要學生自行切割、配製、組裝，利於引導同學更 多的探究活動，學生學習不受教具限制。甚至， 此教具模組還可進行專題研究，設計液晶顯示晶 胞實驗以及液晶電光測試，讓學生了解液晶面板 製作與測量技術，讓學生完整學習液晶顯示初階 課程，教具不只是教具，而是一種教學模式。

液晶顯示晶胞製作 行政院『兩兆雙星產業發展計畫』平面顯示產業為台灣目前兩兆雙星之㆒兆，包含LCD、PDP等等 相關產業均快速崛起㆗，平面顯示技術產業已被公認為台灣繼半導體產業後㆘㆒個最重要的明星產業。 強調落實與基礎科㈻課程知識結合，藉由動手實驗探究㈻習新興科技知識，配合「問題導向㈻習」 進行「預測—觀察—解釋」(POE)㈿同㈻習討論，達到㈲效促進科㈻理解及建構㈻習基礎科㈻概念，實 現完整科㈻知識體系教㈻目標。液晶顯示實驗目的在引領同㈻了解目前影像顯示產業技術之現況與未來 趨勢走向，再利用實際操作方式了解液晶顯示的原理，而液晶為具㈲分子配列的㈲機化合物，分子大小 大約1nm x 10nm（奈米級），受到電場作用其配列會改變，而本實驗模組用簡單的方式㉂行製作液晶 晶胞並且加入電場觀察液晶變化。

B

高層次問題思考

動手體驗

作品製作要點說明 本實驗教具以知識建構概念設計學習策略，其材料容易取得並且教具方便推廣為主要 製作要點。例如：液晶室溫下由顯微鏡可以看到一塊一塊的液晶分子團可是在加入電場或 溫度之後同學可以觀察到它的變化，藉由觀察配合基礎知識可以引導同學思考高層次的問 題。

此教具最重要的㈵色在於，全部的零組件都要㈻生㉂行切割、配製、組裝， 利於引導同㈻更多的探 究活動，㈻習不受教具限制。甚㉃，此教具模組還可進行專題研究，設計液晶顯示晶胞實驗以及液晶電 光測試，讓㈻生了解液晶面板製作與測量技術，讓㈻生完整㈻習液晶顯示初階課程，教具不只是教具， 而是㆒種教㈻模式。

A

作品㈵色或用途 液晶顯示教學模組以學生學習為設計出發點，重點強調落實與基礎科學課程知識結 合，藉由動手實驗探究體驗新興科技知識，達到有效促進科學理解及建構學習基礎科學概 念，實現完整科學知識體系教學目標。

2

其次，簡易液晶顯示晶胞製作，只要在ITO玻璃上塗上配向膜，加入液晶及偏光片即 可在短時間之製作出自己的液晶顯示晶胞，再加入電場可直接觀察到液晶的變化，作者已 將所以製作的過程拍攝為教學影片（如附件影片所示）。作者多次以此教具進行全國性推 廣教學活動中（台北科教館、台中科博館、台大等），發現小至十歲大至八九十歲都可輕 鬆製作成功，並且可互相討論高層次的問題。 因為此教具最重要的特色在於，全部的零組件都要學生自行切割、配置、組裝，可以 引導同學更多的探究活動，學習不受教具限制。甚至，此教具模組還可進行專題研究，作 者亦利用液晶顯示模組指導學生進行專題研究，以動手做學習策略為主，學生可以混合液 晶並且製作出可隔絕紅外線的液晶晶胞，在進行電光實驗後發現效果非常好，目前將代表 國家出國比賽。

3

高瞻計畫 成果作品集

C

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

2. 液晶溫度效應 器材：加熱盤、燒杯、溫度計、液晶。 觀察重點：液晶隔水加熱，觀察液晶隨溫度上升透明度的變化。 延伸觀察：變化速率與溫度之關係，升溫與降溫。

作品製作流程圖示 ㆒、製作流程概念圖 液晶結構觀察

液晶溫度效應

偏光㈵性

液晶顯示晶胞實驗教㈻模組

液晶顯示晶胞電光測試

專題研究與教㈻推廣活動 ㆓、製作流程實際圖 1. 液晶結構觀察 器材：顯微鏡、E7液晶、載玻片。 觀察重點：觀察液晶結構的變化。 延伸觀察：以導電玻璃取代載玻片，加入電壓觀察，加溫觀察。 3. 液晶顯示晶胞製作 (1) 儀器：加熱盤、三用電表、燈箱、塗佈棒、玻璃切割刀、直流電源供應器。 材料：導電玻璃、砂紙、配向膜、E7液晶、偏光片。

(2) 實驗步驟 Step1. 確定導電玻璃面。

4

5

高瞻計畫 成果作品集

C

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

2. 液晶溫度效應 器材：加熱盤、燒杯、溫度計、液晶。 觀察重點：液晶隔水加熱，觀察液晶隨溫度上升透明度的變化。 延伸觀察：變化速率與溫度之關係，升溫與降溫。

作品製作流程圖示 ㆒、製作流程概念圖 液晶結構觀察

液晶溫度效應

偏光㈵性

液晶顯示晶胞實驗教㈻模組

液晶顯示晶胞電光測試

專題研究與教㈻推廣活動 ㆓、製作流程實際圖 1. 液晶結構觀察 器材：顯微鏡、E7液晶、載玻片。 觀察重點：觀察液晶結構的變化。 延伸觀察：以導電玻璃取代載玻片，加入電壓觀察，加溫觀察。 3. 液晶顯示晶胞製作 (1) 儀器：加熱盤、三用電表、燈箱、塗佈棒、玻璃切割刀、直流電源供應器。 材料：導電玻璃、砂紙、配向膜、E7液晶、偏光片。

(2) 實驗步驟 Step1. 確定導電玻璃面。

4

5

高瞻計畫 成果作品集

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

延伸實驗：同學可以加入不同型態的液晶觀察其變化。 Step2. 配向膜製作，滴入配膜溶液於導電玻璃導電面，用塗佈棒均勻塗佈，並放置 加熱盤上加熱250°C十分鐘，將配向膜烤乾。

㆔、教㈻展示成品圖與電光測試 1. 電光測量系統

Step3. 配向膜凹槽製作，將具有配向膜之導電玻璃，利用玻璃切割刀割出適當大 小，利用800號砂紙，單向刮出溝槽，目的讓液晶有配向。

2. 光學測量系統 光源系統：光源可更換（白光光源、紅外線光源、紫外線光源）。 光學測量系統：光譜測量系統（可用簡易的CCD、相機等）或是利用光譜測量光變 化。 液晶電源控制：利用變壓器提供直流可調穩定電源。 液晶晶胞樣品：可改變晶胞內的液晶成分。 Step4. 滴入少許液晶於具有配向槽之導電玻璃面上，並且切割偏光片適當大小夾於 兩面，即完成。

整個系統，可以觀察液晶在受到電場作用之下，光學性質的變化，可以更換各 種不同的光源作測量，觀察其變化。

Step5. 將液晶晶胞加入電場，置於燈箱上即可觀察到液晶表面電場控制變化情形， 而後兩圖為學生延伸研究發展出不需偏光片即可觀察到色彩變化的現象。

6

7

高瞻計畫 成果作品集

液晶顯示晶胞製作

教師組 物理

延伸實驗：同學可以加入不同型態的液晶觀察其變化。 Step2. 配向膜製作，滴入配膜溶液於導電玻璃導電面，用塗佈棒均勻塗佈，並放置 加熱盤上加熱250°C十分鐘，將配向膜烤乾。

㆔、教㈻展示成品圖與電光測試 1. 電光測量系統

Step3. 配向膜凹槽製作，將具有配向膜之導電玻璃，利用玻璃切割刀割出適當大 小，利用800號砂紙，單向刮出溝槽，目的讓液晶有配向。

2. 光學測量系統 光源系統：光源可更換（白光光源、紅外線光源、紫外線光源）。 光學測量系統：光譜測量系統（可用簡易的CCD、相機等）或是利用光譜測量光變 化。 液晶電源控制：利用變壓器提供直流可調穩定電源。 液晶晶胞樣品：可改變晶胞內的液晶成分。 Step4. 滴入少許液晶於具有配向槽之導電玻璃面上，並且切割偏光片適當大小夾於 兩面，即完成。

整個系統，可以觀察液晶在受到電場作用之下，光學性質的變化，可以更換各 種不同的光源作測量，觀察其變化。

Step5. 將液晶晶胞加入電場，置於燈箱上即可觀察到液晶表面電場控制變化情形， 而後兩圖為學生延伸研究發展出不需偏光片即可觀察到色彩變化的現象。

6

7

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 物理

百聞不如㆒試 液晶顯示器㉂己做做看

麗山高㆗張良肇老師及㈮佳龍老師的物理專題課程 ㆗，㈻生們㆒個個從裁切材料開始，做出㆒個小小的液晶 顯示器。簡單的步驟，從國小生到㈳會㆟士都愛，更狂掃 各大科展，成為熱門研究主題。

1-2 物

理

教 具 製 作

從切材料到完工 ㈻生興致高 麗山高㆗參與高瞻計畫，是㉂㆕年前開始，該校張良肇老師想到以「綠手機」做為該校高㆗ ㈻生新興科技課的主題，看㆗的是手機的未來性；這主題橫跨所㈲理科科目，廣泛涉及通訊、生 態、能源、環保等議題；張良肇老師則在他的物理課㆖發展了液晶顯示器，還讓㈻生親手從裁切 零件開始，㉂製㆒個小型的液晶顯示器。「其實在課綱內就㈲這主題了，但只用講解的，㈻生沒 感覺，比不㆖讓他們親手加電壓，親眼看到明暗變化。」張老師表示。 ㈲趣的課程設計出來之後，同校的㈮佳龍老師在其專題課程㆖實施，將液晶應用在測量㆖， 想要㆖液晶課程的㈻生坐在㆒起，進行小組講解，㈻習更深入。此外㈮老師亦嘗試跨科合作，和 同為高瞻計畫參與者的生物科張素卿老師交換課堂㆖的㈻生；的確㈲㈻生因此產生了跨㈻科的專 題，例如同樣在高瞻計畫得獎的殷瑀萱、胡萓庭小組作品，正是將液晶結合昆蟲視覺原理而來。 不過這種跨科還不夠流行，在報㈴科展或科㈻獎時，難以選擇組別，這是㈮老師覺得可惜的㆞ 方。 液晶顯示器大流行 席捲㆗小㈻科展

利用實物投影機 測量紅外線及可見光的波長 國立嘉義高級㆗㈻

為了推廣方便，張良肇老師將液晶製作的過程再簡化，這㆘即使是國小㆔年級㈻生也做得出 來了；液晶製作課程曾安排在科博館，讓參觀的民眾親手體驗，也曾遠到㈮門國小，㆒次教㆓ 百個小㈻生製作，可見製作過程㈩分容易。液晶主題㆗的偏光片㈲趣現象在 2009 年科展形成風 潮，在小㈻、國㆗、高㆗都出現了㆓㆔組，還㈲國㆗和國小老師嘗試做「軟的液晶」，設計成蝴 蝶形、圓球形等，可見它結構的簡單，讓更多㆟願意嘗試，並且容易㈲新的點子產生。「剛開始 材料很難買到，現在可以在網路㆖買到偏光片！」張老師笑著說。 當然，此作品也㈲「高層次」版本，㈻生們以此題目㊢文章、研究，得獎者不在少數；外校 ㈻生也都知道，紛紛跑來找張老師討教。除了液晶，張老師也依高瞻計畫主題，研發了很多其他 課程，例如利用㉂組裝備光子晶體、機器㆟等，都是和其他老師及㈻生合作發展的；培養㈻生獨 立研究的能力，對張老師來說是很重要的事，「他們㈲可能在未來某個時期，突然發揮高㆗時打 ㆘的基礎，在研究領域發光，」張老師說，「修改已㈲的東西，只是㈹工式的進步而已。從沒㈲ 到㈲，才是最可貴的！」

8

李文堂

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 物理

百聞不如㆒試 液晶顯示器㉂己做做看

麗山高㆗張良肇老師及㈮佳龍老師的物理專題課程 ㆗，㈻生們㆒個個從裁切材料開始，做出㆒個小小的液晶 顯示器。簡單的步驟，從國小生到㈳會㆟士都愛，更狂掃 各大科展，成為熱門研究主題。

1-2 物

理

教 具 製 作

從切材料到完工 ㈻生興致高 麗山高㆗參與高瞻計畫，是㉂㆕年前開始，該校張良肇老師想到以「綠手機」做為該校高㆗ ㈻生新興科技課的主題，看㆗的是手機的未來性；這主題橫跨所㈲理科科目，廣泛涉及通訊、生 態、能源、環保等議題；張良肇老師則在他的物理課㆖發展了液晶顯示器，還讓㈻生親手從裁切 零件開始，㉂製㆒個小型的液晶顯示器。「其實在課綱內就㈲這主題了，但只用講解的，㈻生沒 感覺，比不㆖讓他們親手加電壓，親眼看到明暗變化。」張老師表示。 ㈲趣的課程設計出來之後，同校的㈮佳龍老師在其專題課程㆖實施，將液晶應用在測量㆖， 想要㆖液晶課程的㈻生坐在㆒起，進行小組講解，㈻習更深入。此外㈮老師亦嘗試跨科合作，和 同為高瞻計畫參與者的生物科張素卿老師交換課堂㆖的㈻生；的確㈲㈻生因此產生了跨㈻科的專 題，例如同樣在高瞻計畫得獎的殷瑀萱、胡萓庭小組作品，正是將液晶結合昆蟲視覺原理而來。 不過這種跨科還不夠流行，在報㈴科展或科㈻獎時，難以選擇組別，這是㈮老師覺得可惜的㆞ 方。 液晶顯示器大流行 席捲㆗小㈻科展

利用實物投影機 測量紅外線及可見光的波長 國立嘉義高級㆗㈻

為了推廣方便，張良肇老師將液晶製作的過程再簡化，這㆘即使是國小㆔年級㈻生也做得出 來了；液晶製作課程曾安排在科博館，讓參觀的民眾親手體驗，也曾遠到㈮門國小，㆒次教㆓ 百個小㈻生製作，可見製作過程㈩分容易。液晶主題㆗的偏光片㈲趣現象在 2009 年科展形成風 潮，在小㈻、國㆗、高㆗都出現了㆓㆔組，還㈲國㆗和國小老師嘗試做「軟的液晶」，設計成蝴 蝶形、圓球形等，可見它結構的簡單，讓更多㆟願意嘗試，並且容易㈲新的點子產生。「剛開始 材料很難買到，現在可以在網路㆖買到偏光片！」張老師笑著說。 當然，此作品也㈲「高層次」版本，㈻生們以此題目㊢文章、研究，得獎者不在少數；外校 ㈻生也都知道，紛紛跑來找張老師討教。除了液晶，張老師也依高瞻計畫主題，研發了很多其他 課程，例如利用㉂組裝備光子晶體、機器㆟等，都是和其他老師及㈻生合作發展的；培養㈻生獨 立研究的能力，對張老師來說是很重要的事，「他們㈲可能在未來某個時期，突然發揮高㆗時打 ㆘的基礎，在研究領域發光，」張老師說，「修改已㈲的東西，只是㈹工式的進步而已。從沒㈲ 到㈲，才是最可貴的！」

8

李文堂

高瞻計畫 成果作品集

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立嘉義高級㆗㈻ （05）2762804

聯

絡

李文堂 （05）2762804 分機 205

㆟

2. 圖1所示為高中物理課本所用來測量光波波長的方法： 已知波長λ的雷射光，照射狹縫距離 d 的光柵，在屏上出現亮點，光柵到屏的距離 r ， 繞射角θ，測量屏上相鄰兩亮點的距離 ∆y ， tan θ =

∆y 可求出θ，由光柵的繞射公 r

式： d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可求出波長。

wtlee157@gmail.com

m=2 m=1 m=0 m=1

θ

m=2

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

雷射

光柵 圖1 雷射光經光柵繞射後，在屏㆖出現繞射亮點。

將發光㆓極體(LED)及紅外線㆓極體(IREED)並聯放在實物投影機的平台㆖，並在㆓極體旁置放㆒把 尺，在投影機的CCD 鏡頭前黏貼㆒片光柵。逐漸調高連接㆓極體的電壓，銀幕㆖會先出現IRED的白色 亮點，接著出現紅色亮點，最後出現藍色亮點。直接從銀幕㆖測量亮點間的距離，可以測量紅外線和可 見光的波長。本教具除了可以作為演示教㈻外，還可以讓㈻生分組操作實驗。

A

研究動機 一般家電用品像電視、冷氣、音響和電扇的遙控器所發射的紅外線，波長比可見光 長，肉眼看不見。在物理教學上，常提到紅外線；利用學校既有的視聽設備，製作成教 具，讓學生能測量紅外線和可見光的波長。

B

研究目的 1. 製作教具觀察紅外線的影像。 2. 製作教具測量紅外線和可見光的波長。

C

3. LED的亮度比雷射光小，若沒有暗室設備，在光屏上無法呈現繞射涉圖樣。如圖2所 示，經LED所發的光，經距離 r 後照射光柵，形成繞射涉條紋，進入緊貼著光柵的眼 睛，由於光的可逆性，眼睛在前方的尺上，可看到繞射的條紋。 4. 將LEDs及IREED並聯放在實物投影機的平台上，並在二極體旁置放一把尺，在投 影機的CCD鏡頭前黏貼一片光柵，CCD如同圖二的眼睛，所以在銀幕上出現繞射的 亮點，直接可在銀幕上測得相鄰兩亮點的距離 ∆y 。測量二極體到光柵的距離 r ，由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可求出波長。

LED

尺

θ θ

s

光柵 θ

r

圖2 測量LED的光波波長

原理 1. 可見光的波長375nm至700nm；近紅外線波長700nm至1000nm。數位相機、攝影機、 監控器、網路攝影機(Web. Cam.)和實物投影機等都配有「電荷耦合二極體」(Charged coupled device, CCD)可把肉眼看不見的紅外線轉成可看到的白色亮點。

10

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高瞻計畫 成果作品集

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立嘉義高級㆗㈻ （05）2762804

聯

絡

李文堂 （05）2762804 分機 205

㆟

2. 圖1所示為高中物理課本所用來測量光波波長的方法： 已知波長λ的雷射光，照射狹縫距離 d 的光柵，在屏上出現亮點，光柵到屏的距離 r ， 繞射角θ，測量屏上相鄰兩亮點的距離 ∆y ， tan θ =

∆y 可求出θ，由光柵的繞射公 r

式： d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可求出波長。

wtlee157@gmail.com

m=2 m=1 m=0 m=1

θ

m=2

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

雷射

光柵 圖1 雷射光經光柵繞射後，在屏㆖出現繞射亮點。

將發光㆓極體(LED)及紅外線㆓極體(IREED)並聯放在實物投影機的平台㆖，並在㆓極體旁置放㆒把 尺，在投影機的CCD 鏡頭前黏貼㆒片光柵。逐漸調高連接㆓極體的電壓，銀幕㆖會先出現IRED的白色 亮點，接著出現紅色亮點，最後出現藍色亮點。直接從銀幕㆖測量亮點間的距離，可以測量紅外線和可 見光的波長。本教具除了可以作為演示教㈻外，還可以讓㈻生分組操作實驗。

A

研究動機 一般家電用品像電視、冷氣、音響和電扇的遙控器所發射的紅外線，波長比可見光 長，肉眼看不見。在物理教學上，常提到紅外線；利用學校既有的視聽設備，製作成教 具，讓學生能測量紅外線和可見光的波長。

B

研究目的 1. 製作教具觀察紅外線的影像。 2. 製作教具測量紅外線和可見光的波長。

C

3. LED的亮度比雷射光小，若沒有暗室設備，在光屏上無法呈現繞射涉圖樣。如圖2所 示，經LED所發的光，經距離 r 後照射光柵，形成繞射涉條紋，進入緊貼著光柵的眼 睛，由於光的可逆性，眼睛在前方的尺上，可看到繞射的條紋。 4. 將LEDs及IREED並聯放在實物投影機的平台上，並在二極體旁置放一把尺，在投 影機的CCD鏡頭前黏貼一片光柵，CCD如同圖二的眼睛，所以在銀幕上出現繞射的 亮點，直接可在銀幕上測得相鄰兩亮點的距離 ∆y 。測量二極體到光柵的距離 r ，由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可求出波長。

LED

尺

θ θ

s

光柵 θ

r

圖2 測量LED的光波波長

原理 1. 可見光的波長375nm至700nm；近紅外線波長700nm至1000nm。數位相機、攝影機、 監控器、網路攝影機(Web. Cam.)和實物投影機等都配有「電荷耦合二極體」(Charged coupled device, CCD)可把肉眼看不見的紅外線轉成可看到的白色亮點。

10

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高瞻計畫 成果作品集

D

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

E

儀器裝置 1. 圖3為實驗裝置圖：

實驗步驟 1. 先取下CCD鏡頭下方的光柵。 2. 麵包板放在實物投影機的平台上，逐漸調高電壓，達到IRED的導通電壓時，銀幕上出 現一個白色亮點。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。 3. CCD鏡頭貼上光柵，並且在IRED旁邊放置一把尺，銀幕上會出現一排紅外線的繞射紋 在尺的刻度線旁。直接由銀幕量出相鄰兩亮點的距離 ∆y ，並且測量二極體到光柵的距 離 r ， tan θ =

∆y 。由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可算出紅外線的波長。 r

4. 再逐漸調高電壓，達到紅光LED的導通電壓時，銀幕上會出現一排紅色亮點，和紅外線 的繞射紋平行。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。直接由銀幕量出相鄰 圖3

實驗裝置圖：圖的㊧㆖方為實物投影機，㊨㆖方為螢光幕， ㆘方為白色的麵包板，㊧㊨各為伏㈵計和安培計。

兩紅色亮點的距離 ∆y ，由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1) 可算出紅光的波長。

2. 圖4為實驗裝置的示意圖，圖5為麵包板上的電路裝置圖。 (1) CCD鏡頭下方貼上一片每100條/mm的光柵。 (2) 在實物投影機的平台上放置一塊麵包板。將一個(a)紅光LED、(b)紅外線IRED和(c)藍 光LED並連接在麵包板上，如圖五所示。ABC為電位計的接頭，AB間為1kΩ的固定 電阻，C可在電阻上滑動，C移至B時，施加於發光二極的電壓為零；C往A移時，施 加於發光二極的電壓漸增，C移至A，施加於發光二極體的電壓為電池的電壓。

5. 再調高電壓，達到藍光LED的導通電壓時，銀幕上會出現一藍色亮點，和紅外線的繞射 紋及紅光的繞射紋平行。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。測量亮點的 距離 ∆y ，算出藍光的波長。

光柵 A 實物 投影機

麵包板 圖4 實驗裝置示意圖

12

C

B

A a

b

c

V

圖5 麵包板㆖的電路裝置圖

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高瞻計畫 成果作品集

D

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

E

儀器裝置 1. 圖3為實驗裝置圖：

實驗步驟 1. 先取下CCD鏡頭下方的光柵。 2. 麵包板放在實物投影機的平台上，逐漸調高電壓，達到IRED的導通電壓時，銀幕上出 現一個白色亮點。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。 3. CCD鏡頭貼上光柵，並且在IRED旁邊放置一把尺，銀幕上會出現一排紅外線的繞射紋 在尺的刻度線旁。直接由銀幕量出相鄰兩亮點的距離 ∆y ，並且測量二極體到光柵的距 離 r ， tan θ =

∆y 。由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1)可算出紅外線的波長。 r

4. 再逐漸調高電壓，達到紅光LED的導通電壓時，銀幕上會出現一排紅色亮點，和紅外線 的繞射紋平行。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。直接由銀幕量出相鄰 圖3

實驗裝置圖：圖的㊧㆖方為實物投影機，㊨㆖方為螢光幕， ㆘方為白色的麵包板，㊧㊨各為伏㈵計和安培計。

兩紅色亮點的距離 ∆y ，由 d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2...) …(1) 可算出紅光的波長。

2. 圖4為實驗裝置的示意圖，圖5為麵包板上的電路裝置圖。 (1) CCD鏡頭下方貼上一片每100條/mm的光柵。 (2) 在實物投影機的平台上放置一塊麵包板。將一個(a)紅光LED、(b)紅外線IRED和(c)藍 光LED並連接在麵包板上，如圖五所示。ABC為電位計的接頭，AB間為1kΩ的固定 電阻，C可在電阻上滑動，C移至B時，施加於發光二極的電壓為零；C往A移時，施 加於發光二極的電壓漸增，C移至A，施加於發光二極體的電壓為電池的電壓。

5. 再調高電壓，達到藍光LED的導通電壓時，銀幕上會出現一藍色亮點，和紅外線的繞射 紋及紅光的繞射紋平行。記錄伏特計上顯示的電壓和安培計上顯示的電流。測量亮點的 距離 ∆y ，算出藍光的波長。

光柵 A 實物 投影機

麵包板 圖4 實驗裝置示意圖

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C

B

A a

b

c

V

圖5 麵包板㆖的電路裝置圖

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高瞻計畫 成果作品集

F

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

4. 用一張黑色的厚紙，紙上用小刀刻畫小狹縫，蓋在發光二極體上方，屏上出現的繞射條

實驗結果

紋較接近線狀；測量相鄰亮紋的距離 ∆y 的準確度較高。

圖6為由銀幕上拍攝下來的繞射圖樣。最上面一排是紅光LED的繞射亮點，接著是紅 外線IRED的亮點，最下方一排是藍光LED的亮點。上方有一把尺，在螢光幕上可以直接 測量紅外線相鄰兩白色亮點的距離為藍光2.07倍，測到的波長紅外線為藍光的2.07倍。

5. 圖六所示，實物投影機的銀幕上紅光的亮點共有9點，在銀幕邊緣的亮點為第4主極大， m=4，d=0.01mm=10000nm，紅光的波長λ=700nm，

mλ 4 × 700nm = = 0.28 ⇒ θ = 16.3 度。 d 10000nm λ m × 970nm ≤ 0.28 ⇒ m ≤ 2 .6。 紅外線波長λ=970nm， sin θ = = d 10000nm 由公式(1) d sinθ=mλ， sin θ =

表㆒ 測量到的紅光、藍光和紅外線的波長。

紅光 藍光 紅外線

d (×10−3 cm)

r(cm)

∆y (cm)

λ(cm)

1.25 1.25 1.25

31.8 31.8 31.8

1.730.02 1.190.1 2.480.1

70030 46840 97040

所以只能看到紅外線的第2主極大，即最多只有5個亮點。

H

結論 發光二極體以及紅外線發光二極體都是高科技低價格的產品，我們利用一些簡單的實 驗室既有的設備，組裝成教具，不但可做演示教學，還可以讓學生分組操作實驗，測量發 光二極體的導通電壓，以及測量可見光和紅外線的波長。

Ii 圖6 從實物投影機的螢光幕拍㆘的繞射圖案， ㆖排為紅光LED，接著為紅外線IRED㆘排為藍光LED。

G

參考㈾料 1. J. W. Jewett, Jr., “Get the LED out,” Phys. Teacher. 29, 530 (1991) 2. Chun, Lam, and Mak, “The CCD camera and its application in science teaching,” J. Sci. Educ. Technol. 11, 145 (2002)

討論 1. 本實驗的結果取三位有效數字。 2. 使用狹縫間距較小（例如300條/mm）的光柵時，鑑別率較高，藍光LED在銀幕上還出 現紅光及黃光。紅光LED還伴隨著發出紅外線的白色亮點。 3. 實驗時測量到的紅外線IRED、紅光LED和藍光LED的導通電壓分別為1.09伏特、1.78 伏特和2.82伏特。電壓逐漸調升時、紅光LED的波長，並無顯著的變化；但是紅外線 IRED卻在電壓調升時，波長也隨著增大的現象，這個結果和能量愈高，放出光波的波 長愈短的原子模型相反，值得近一步研究。

14

15

高瞻計畫 成果作品集

F

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

教師組 物理

4. 用一張黑色的厚紙，紙上用小刀刻畫小狹縫，蓋在發光二極體上方，屏上出現的繞射條

實驗結果

紋較接近線狀；測量相鄰亮紋的距離 ∆y 的準確度較高。

圖6為由銀幕上拍攝下來的繞射圖樣。最上面一排是紅光LED的繞射亮點，接著是紅 外線IRED的亮點，最下方一排是藍光LED的亮點。上方有一把尺，在螢光幕上可以直接 測量紅外線相鄰兩白色亮點的距離為藍光2.07倍，測到的波長紅外線為藍光的2.07倍。

5. 圖六所示，實物投影機的銀幕上紅光的亮點共有9點，在銀幕邊緣的亮點為第4主極大， m=4，d=0.01mm=10000nm，紅光的波長λ=700nm，

mλ 4 × 700nm = = 0.28 ⇒ θ = 16.3 度。 10000nm d λ m × 970nm ≤ 0.28 ⇒ m ≤ 2 .6。 紅外線波長λ=970nm， sin θ = = d 10000nm 由公式(1) d sinθ=mλ， sin θ =

表㆒ 測量到的紅光、藍光和紅外線的波長。

紅光 藍光 紅外線

d (×10−3 cm)

r(cm)

∆y (cm)

λ(cm)

1.25 1.25 1.25

31.8 31.8 31.8

1.730.02 1.190.1 2.480.1

70030 46840 97040

所以只能看到紅外線的第2主極大，即最多只有5個亮點。

H

結論 發光二極體以及紅外線發光二極體都是高科技低價格的產品，我們利用一些簡單的實 驗室既有的設備，組裝成教具，不但可做演示教學，還可以讓學生分組操作實驗，測量發 光二極體的導通電壓，以及測量可見光和紅外線的波長。

Ii 圖6 從實物投影機的螢光幕拍㆘的繞射圖案， ㆖排為紅光LED，接著為紅外線IRED㆘排為藍光LED。

G

參考㈾料 1. J. W. Jewett, Jr., “Get the LED out,” Phys. Teacher. 29, 530 (1991) 2. Chun, Lam, and Mak, “The CCD camera and its application in science teaching,” J. Sci. Educ. Technol. 11, 145 (2002)

討論 1. 本實驗的結果取三位有效數字。 2. 使用狹縫間距較小（例如300條/mm）的光柵時，鑑別率較高，藍光LED在銀幕上還出 現紅光及黃光。紅光LED還伴隨著發出紅外線的白色亮點。 3. 實驗時測量到的紅外線IRED、紅光LED和藍光LED的導通電壓分別為1.09伏特、1.78 伏特和2.82伏特。電壓逐漸調升時、紅光LED的波長，並無顯著的變化；但是紅外線 IRED卻在電壓調升時，波長也隨著增大的現象，這個結果和能量愈高，放出光波的波 長愈短的原子模型相反，值得近一步研究。

14

15

高瞻計畫 成果作品集

教師組 物理

後 記 測試紅外線波長 李文堂老師將實驗變簡單 「從做㆗㈻是很重要的！」嘉義高㆗李文堂老師秉持這樣的信念，將原本需要昂貴器材的 「可見光及紅外線波長」測試，變成使用實物投影機就能做出的簡單實驗，㈻生因此㈲了親㉂操 作的機會。 「妳看這個壁畫，是什麼圖案？沒錯，這是㆒棵樹，它㈴叫雨豆樹，是我們㈻校的校樹。」 ㆒進入嘉義高㆗，李文堂老師便熱心㆞介紹起校園裡面的景色：這是音樂館、這是陶壁畫、這是 ㈦㈩年前就在這裡的雨豆樹，李老師的言談之㆗，滿溢著對㈻校深厚的感情。㆒問之㆘，外表看 來年輕㈲活力的李老師，竟然已經教㈻滿㆕㈩年，去年才剛同時獲得師鐸獎、㈾深㊝良教師獎、 Power卓越教師獎大㆔元。

2-1 化

㈻

教 案 設 計

親手做、親眼看 簡單實驗化理論為實際 這樣㆒個㊝秀教師，㆖課時很㈲他的㆒貫想法：「㈻生㆒定要親手操作，從做㆗㈻習。」 2009 年參加高瞻計畫，李文堂老師將他測試紅外線波長的實驗整理成㆒份報告，但事實㆖這個 實驗已在李老師的課堂㆖行之㈲年。李老師對於「光」㈲多年研究，發現測試紅外線波長的傳統 方法很麻煩，需要很貴的器材，㆒般㈻校買不起，因此以前㆖到這㆒課時，都是口頭講解過去就 結束了；但李老師㉂己設計了㆒個只要用實物投影機就可以測試紅外線及可見光波長的教具，操 作簡單，不易失敗，每個㈻生都㉂己做㆒次實驗，讓這㆒課不再只是紙㆖談兵。 這個教具的研發早已獲得國內外各界的肯定，也曾在物理教育㈻刊刊登過；李老師㉂己針對 這個主題，也和物理㈻科㆗心等單位合作，做了多場演講，為的是把這套方法推廣出去，給各㈻ 校的老師。除了這個實驗之外，李老師也研發了使用cd光碟片觀察光的繞射實驗，而這些實驗 都會在課堂㆖讓㈻生親手操作，㈻生們也都很喜歡這樣的課程。目前雖然只㈲高瞻班的㈻生做過 這些實驗，未來也可能推廣到其他班級，讓所㈲㈻生都㈲機會實驗。 做科展拚升㈻ 高瞻班㈻生表現㊝秀 李老師不只是教㈻認真，更是不曾間斷進修，每㈻期段考時便是他充電的時刻，閱讀期刊文 章，也經常投稿，要求㉂己每年都要做出作品來，㈲這樣認真嚴格的老師，想必他帶出來的㈻生 也都不敢打混吧！ 訪問曾被李老師教過的㈻生，他們對老師的㊞象，都是急性子、說話直接的㆟，㈲時也和㈻ 生㈲衝突，但是他對㈻生的鼓勵和期盼，㈻生也都能夠深刻體會。「他的教㈻方法很嚴格，但 也很紮實，」現就讀台大㊩科的陳亮甫同㈻表示，「高㆗打㆘的底子，讓我做實驗的動作比同 ㈻確實。」李老師的㈻生們在科展和升㈻表現也很㊝良，他本㆟已指導過 34 屆的㈻生科展，其 ㆗㈲5件送到國際去比賽；升㈻方面，去年畢業的㈻生㆗㈲6㈴台大㊩科、6㈴台大光電，表現亮 眼。「我們是全國錄取成績最低的第㆒志願，」李老師笑著說，「但是我們的表現絕對不會比較 差。」

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化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 臺北市立麗山高級㆗㈻ 張堯卿

高瞻計畫 成果作品集

教師組 物理

後 記 測試紅外線波長 李文堂老師將實驗變簡單 「從做㆗㈻是很重要的！」嘉義高㆗李文堂老師秉持這樣的信念，將原本需要昂貴器材的 「可見光及紅外線波長」測試，變成使用實物投影機就能做出的簡單實驗，㈻生因此㈲了親㉂操 作的機會。 「妳看這個壁畫，是什麼圖案？沒錯，這是㆒棵樹，它㈴叫雨豆樹，是我們㈻校的校樹。」 ㆒進入嘉義高㆗，李文堂老師便熱心㆞介紹起校園裡面的景色：這是音樂館、這是陶壁畫、這是 ㈦㈩年前就在這裡的雨豆樹，李老師的言談之㆗，滿溢著對㈻校深厚的感情。㆒問之㆘，外表看 來年輕㈲活力的李老師，竟然已經教㈻滿㆕㈩年，去年才剛同時獲得師鐸獎、㈾深㊝良教師獎、 Power卓越教師獎大㆔元。

2-1 化

㈻

教 案 設 計

親手做、親眼看 簡單實驗化理論為實際 這樣㆒個㊝秀教師，㆖課時很㈲他的㆒貫想法：「㈻生㆒定要親手操作，從做㆗㈻習。」 2009 年參加高瞻計畫，李文堂老師將他測試紅外線波長的實驗整理成㆒份報告，但事實㆖這個 實驗已在李老師的課堂㆖行之㈲年。李老師對於「光」㈲多年研究，發現測試紅外線波長的傳統 方法很麻煩，需要很貴的器材，㆒般㈻校買不起，因此以前㆖到這㆒課時，都是口頭講解過去就 結束了；但李老師㉂己設計了㆒個只要用實物投影機就可以測試紅外線及可見光波長的教具，操 作簡單，不易失敗，每個㈻生都㉂己做㆒次實驗，讓這㆒課不再只是紙㆖談兵。 這個教具的研發早已獲得國內外各界的肯定，也曾在物理教育㈻刊刊登過；李老師㉂己針對 這個主題，也和物理㈻科㆗心等單位合作，做了多場演講，為的是把這套方法推廣出去，給各㈻ 校的老師。除了這個實驗之外，李老師也研發了使用cd光碟片觀察光的繞射實驗，而這些實驗 都會在課堂㆖讓㈻生親手操作，㈻生們也都很喜歡這樣的課程。目前雖然只㈲高瞻班的㈻生做過 這些實驗，未來也可能推廣到其他班級，讓所㈲㈻生都㈲機會實驗。 做科展拚升㈻ 高瞻班㈻生表現㊝秀 李老師不只是教㈻認真，更是不曾間斷進修，每㈻期段考時便是他充電的時刻，閱讀期刊文 章，也經常投稿，要求㉂己每年都要做出作品來，㈲這樣認真嚴格的老師，想必他帶出來的㈻生 也都不敢打混吧！ 訪問曾被李老師教過的㈻生，他們對老師的㊞象，都是急性子、說話直接的㆟，㈲時也和㈻ 生㈲衝突，但是他對㈻生的鼓勵和期盼，㈻生也都能夠深刻體會。「他的教㈻方法很嚴格，但 也很紮實，」現就讀台大㊩科的陳亮甫同㈻表示，「高㆗打㆘的底子，讓我做實驗的動作比同 ㈻確實。」李老師的㈻生們在科展和升㈻表現也很㊝良，他本㆟已指導過 34 屆的㈻生科展，其 ㆗㈲5件送到國際去比賽；升㈻方面，去年畢業的㈻生㆗㈲6㈴台大㊩科、6㈴台大光電，表現亮 眼。「我們是全國錄取成績最低的第㆒志願，」李老師笑著說，「但是我們的表現絕對不會比較 差。」

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化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 臺北市立麗山高級㆗㈻ 張堯卿

高瞻計畫 成果作品集

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

聯絡㈾訊

A

執 行 單 位

舉奈米㈮屬製作與原理為例

臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 張堯卿 （02）26570435 分機 800

絡

1999年6月22日諾貝爾化學獎得主思莫雷(Richard Smalley)教授在美國參議院奈米科技 聽證會上強調：「奈米科技對於人類未來健康及生活福祉的貢獻，絕對不亞於本世紀電子 產品、醫學影像、電腦輔助工程、人造高分子材料等的總和貢獻。」正如微米科技在廿世 紀所扮演的關鍵性角色，奈米科技已被公認是21世紀最重要的科技產業。

㆟ lion@lssh.tp.edu.tw

學生在高中階段，對於新興科技的接觸與了解甚少，本課程設計理念為啟發學生對新 興科技好奇心，讓學生能早日接觸奈米世界，並且能了解其面貌。課程設計由學生自行設 計製造奈米金，奈米銀等奈米金屬實驗，從中訓練學生探究能力，並由參閱文獻資料與整 理，更深入了解奈米的特性，培養新興科技人才，以便提高奈米科技的水平。

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 ㊜用對象：高㆒㈻生

教㈻時間/節數：每套課程 3 小時

本校參與高瞻計畫4年，在化㈻課程領域㆖對新興科技課程開發㆒共3套課程，並利用課程延續㈻生 專題研究，屢獲台灣國際科展獎勵並連續3年㈹表國家㉃加拿大與新加坡參加當㆞科㈻展覽會。 本文㆗舉例「奈米㈮屬製作與原理」課程做說明，本單元於2008年底設計完成，2009年3㈪實施， 並分㆕階段（㆒年）追蹤㈻生㈻習變化，施測㈻生㆟數12㆟，其㆗後續研究與本主題相關專題研究㈻生 8㆟，教㈻搭配簡報檔、講義、作業㈻習單等教㈻媒材，成為完整的教㈻方案。並於 99㈻年度再開發㆒ 套新實驗課程（ 3 小時），由㈻生實驗研究後，並於 2011 年 1 ㈪寒假時提供本校「國㆗科㈻營」實際推 廣。 本單元進行實驗教㈻時，㈲收集曾參加過奈米專題研究之㈻生意見。利用課程實施㉂評之雙向分析 表，對參與㈻生做㉂評表後，分析結果討論如㆘： 1. 本單元可對㆒般㈻生做推廣設計，在科㈻知識、研究能力與科㈻態度等向度㆖，確實是可提升㈻ 生㈻習。 2. 對後續專題研究與本單元㈲相關之㈻生，在㉂評的㆕個向度㆖確實㈲顯著的成長。 3. 部分㈻生參與教材實施3週後，雖然其後續專題研究並非與本單元㈲關，但在過程技能此㊠向度 ㆖，亦㈲實際成長。 關鍵字：新興科技、課程開發、教㈻成效

18

教案設計理念

B

教案目標 1. 讓學生學習奈米之科學概念與基本原理 2. 讓學生了解奈米產品與生活之關係 3. 透過實作課程，學習奈米製作研究實驗之操作 4. 協助學生具備進行奈米相關主題探究之能力 以奈米金屬製作與原理為例，課程教學目標以下圖表示： 能說出 ㉃少㆔種 奈米產品與 能說出奈米 生活關係

能說出奈米 之基本原理

產品的功能 能說明奈米 產品與生活 關係

生活㆖ 觀察 2hr

能正確製造 奈米㈮

製造 實驗 3hr

應用 3hr

能說出物質 奈米化後㈲ 何物理化㈻ 性質變化

奈 米 基本 原理 1hr

能說出奈米 ㈮奈米銀的 應用

能說出其他 能提出 奈米㈮屬的 相關奈米 應用 能正確製造 延伸探究 主題之實 奈米銅 驗計畫書

能正確製造 奈米銀

19

高瞻計畫 成果作品集

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

聯絡㈾訊

A

執 行 單 位

舉奈米㈮屬製作與原理為例

臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 張堯卿 （02）26570435 分機 800

絡

1999年6月22日諾貝爾化學獎得主思莫雷(Richard Smalley)教授在美國參議院奈米科技 聽證會上強調：「奈米科技對於人類未來健康及生活福祉的貢獻，絕對不亞於本世紀電子 產品、醫學影像、電腦輔助工程、人造高分子材料等的總和貢獻。」正如微米科技在廿世 紀所扮演的關鍵性角色，奈米科技已被公認是21世紀最重要的科技產業。

㆟ lion@lssh.tp.edu.tw

學生在高中階段，對於新興科技的接觸與了解甚少，本課程設計理念為啟發學生對新 興科技好奇心，讓學生能早日接觸奈米世界，並且能了解其面貌。課程設計由學生自行設 計製造奈米金，奈米銀等奈米金屬實驗，從中訓練學生探究能力，並由參閱文獻資料與整 理，更深入了解奈米的特性，培養新興科技人才，以便提高奈米科技的水平。

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效 ㊜用對象：高㆒㈻生

教㈻時間/節數：每套課程 3 小時

本校參與高瞻計畫4年，在化㈻課程領域㆖對新興科技課程開發㆒共3套課程，並利用課程延續㈻生 專題研究，屢獲台灣國際科展獎勵並連續3年㈹表國家㉃加拿大與新加坡參加當㆞科㈻展覽會。 本文㆗舉例「奈米㈮屬製作與原理」課程做說明，本單元於2008年底設計完成，2009年3㈪實施， 並分㆕階段（㆒年）追蹤㈻生㈻習變化，施測㈻生㆟數12㆟，其㆗後續研究與本主題相關專題研究㈻生 8㆟，教㈻搭配簡報檔、講義、作業㈻習單等教㈻媒材，成為完整的教㈻方案。並於 99㈻年度再開發㆒ 套新實驗課程（ 3 小時），由㈻生實驗研究後，並於 2011 年 1 ㈪寒假時提供本校「國㆗科㈻營」實際推 廣。 本單元進行實驗教㈻時，㈲收集曾參加過奈米專題研究之㈻生意見。利用課程實施㉂評之雙向分析 表，對參與㈻生做㉂評表後，分析結果討論如㆘： 1. 本單元可對㆒般㈻生做推廣設計，在科㈻知識、研究能力與科㈻態度等向度㆖，確實是可提升㈻ 生㈻習。 2. 對後續專題研究與本單元㈲相關之㈻生，在㉂評的㆕個向度㆖確實㈲顯著的成長。 3. 部分㈻生參與教材實施3週後，雖然其後續專題研究並非與本單元㈲關，但在過程技能此㊠向度 ㆖，亦㈲實際成長。 關鍵字：新興科技、課程開發、教㈻成效

18

教案設計理念

B

教案目標 1. 讓學生學習奈米之科學概念與基本原理 2. 讓學生了解奈米產品與生活之關係 3. 透過實作課程，學習奈米製作研究實驗之操作 4. 協助學生具備進行奈米相關主題探究之能力 以奈米金屬製作與原理為例，課程教學目標以下圖表示： 能說出 ㉃少㆔種 奈米產品與 能說出奈米 生活關係

能說出奈米 之基本原理

產品的功能 能說明奈米 產品與生活 關係

生活㆖ 觀察 2hr

能正確製造 奈米㈮

製造 實驗 3hr

應用 3hr

能說出物質 奈米化後㈲ 何物理化㈻ 性質變化

奈 米 基本 原理 1hr

能說出奈米 ㈮奈米銀的 應用

能說出其他 能提出 奈米㈮屬的 相關奈米 應用 能正確製造 延伸探究 主題之實 奈米銅 驗計畫書

能正確製造 奈米銀

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高瞻計畫 成果作品集

C

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

為了瞭解學生在學習歷程中，其科學知識、 過程技能、研究能力與科學態度四大向度中是否 有改變，依本單元課程實施之前、後及後續追蹤 （高二）等不同階段，將學生之學習情形以四 個階段進行評量，分別為高一第二學期初（第一 階段）、高一第二學期末（第二階段）、高二第 一學期初（第三階段）與高二第一學期末（第四 階段）。檢視學生作業學習單及學習歷程自評表 後，據以檢討修訂教學設計為第二版。

教案方法 教㈻實施歷程 本校科學探究課程為高一至高二，每週3小時的校本課程其規劃如下圖： 專題研究 分組選修 專題初探 分組選修 領域探索 分組選修 基礎探究能力 選課 分組㈿同 科㈻創思週 密集式課程

成果 發表

選課

成果 發表

改選

成果 發表

（18+18週）

本校高瞻計畫「綠、手、機」子計畫二：新 興科技探究課程，旨在培養學生探究學習的能 力，故本課程於第2週起由學生自行設計實驗，從 過程中，教師可觀察學生在實驗設計上的假說與 邏輯性，操作實驗時，可觀察學生遇到問題時如 何尋找答案解決問題，最後透過訪談方式了解學 生在專題實驗過程中，遇到挫折時如何因應及問 題解決之探究過程。

（18週）

（4+4+1週）

（6週）

（1週） 高㆒㆖

高㆒㆘

基礎科㈻探究

本單元課程實施結束後，經修正後依此開發 出另一個新的3小時實驗課程，由學生進行試做 後，於100年寒假本校「國中科學營」實施推廣教 育。對120位臺北市國中學生實施新興科技實驗教 學，以達教育推廣的目的。

高㆓ 新興科㈻探究

研究方法

專題研究 課程實施示意圖

本研究課程，實施於高一下學期研究方法課程之「專題初探」階段，採PBL方式進 行，每套課程為期3週，每週3小時，共9小時的學習活動，包含1週資料蒐集訓練、1週實 際操作實驗、1週分組報告、成果發表。學生經過課程學習後會開始尋找專題研究主題， 對於選擇與本計畫開發相關課程為研究主題的學生，進行後續追蹤調查，並做成課程評鑑 的一部分。 本單元課程於98年3月實施，由本校高一選化學研究方法「專題初探」學生進行為期 一年的追蹤實驗教學，全班共有12名學生，均為自行申請選課再經任課教師錄取，其中4 名學生並未全程參與本單元活動，其他8位學生因為專題研究與本單元課程有相關性，所 以繼續參加實驗追蹤評量。在實驗教學實施期間，學生都能在指定的時間內完成任務。

20

D

教案㈾源 教㈻媒材與評量 配合教學活動設計，本單元開發以下相關教學媒材： （一）教學簡報檔，於第1週與第3週使用。 （二）講義：於前3週教學時擇要引用，學生於填寫作業學習單時可深入閱讀，並於 日後操作時作為參考手冊。 （三）作業學習單：供學生於上完課後現場填寫。 （四）學習歷程自評表：作為學生自我學習檢核，也提供教師教學改進資訊。 （五）學生成果報告：選取較優良學生組別當做下依次上課的參考教材。

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高瞻計畫 成果作品集

C

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

為了瞭解學生在學習歷程中，其科學知識、 過程技能、研究能力與科學態度四大向度中是否 有改變，依本單元課程實施之前、後及後續追蹤 （高二）等不同階段，將學生之學習情形以四 個階段進行評量，分別為高一第二學期初（第一 階段）、高一第二學期末（第二階段）、高二第 一學期初（第三階段）與高二第一學期末（第四 階段）。檢視學生作業學習單及學習歷程自評表 後，據以檢討修訂教學設計為第二版。

教案方法 教㈻實施歷程 本校科學探究課程為高一至高二，每週3小時的校本課程其規劃如下圖： 專題研究 分組選修 專題初探 分組選修 領域探索 分組選修 基礎探究能力 選課 分組㈿同 科㈻創思週 密集式課程

成果 發表

選課

成果 發表

改選

成果 發表

（18+18週）

本校高瞻計畫「綠、手、機」子計畫二：新 興科技探究課程，旨在培養學生探究學習的能 力，故本課程於第2週起由學生自行設計實驗，從 過程中，教師可觀察學生在實驗設計上的假說與 邏輯性，操作實驗時，可觀察學生遇到問題時如 何尋找答案解決問題，最後透過訪談方式了解學 生在專題實驗過程中，遇到挫折時如何因應及問 題解決之探究過程。

（18週）

（4+4+1週）

（6週）

（1週） 高㆒㆖

高㆒㆘

基礎科㈻探究

本單元課程實施結束後，經修正後依此開發 出另一個新的3小時實驗課程，由學生進行試做 後，於100年寒假本校「國中科學營」實施推廣教 育。對120位臺北市國中學生實施新興科技實驗教 學，以達教育推廣的目的。

高㆓ 新興科㈻探究

研究方法

專題研究 課程實施示意圖

本研究課程，實施於高一下學期研究方法課程之「專題初探」階段，採PBL方式進 行，每套課程為期3週，每週3小時，共9小時的學習活動，包含1週資料蒐集訓練、1週實 際操作實驗、1週分組報告、成果發表。學生經過課程學習後會開始尋找專題研究主題， 對於選擇與本計畫開發相關課程為研究主題的學生，進行後續追蹤調查，並做成課程評鑑 的一部分。 本單元課程於98年3月實施，由本校高一選化學研究方法「專題初探」學生進行為期 一年的追蹤實驗教學，全班共有12名學生，均為自行申請選課再經任課教師錄取，其中4 名學生並未全程參與本單元活動，其他8位學生因為專題研究與本單元課程有相關性，所 以繼續參加實驗追蹤評量。在實驗教學實施期間，學生都能在指定的時間內完成任務。

20

D

教案㈾源 教㈻媒材與評量 配合教學活動設計，本單元開發以下相關教學媒材： （一）教學簡報檔，於第1週與第3週使用。 （二）講義：於前3週教學時擇要引用，學生於填寫作業學習單時可深入閱讀，並於 日後操作時作為參考手冊。 （三）作業學習單：供學生於上完課後現場填寫。 （四）學習歷程自評表：作為學生自我學習檢核，也提供教師教學改進資訊。 （五）學生成果報告：選取較優良學生組別當做下依次上課的參考教材。

21

高瞻計畫 成果作品集

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

教㈻設備

第二週教學規劃 筆記型電腦

1台

白㈮電極

1條

超音波

1台

CTAB

20克

黃㈮電極

1條

㆛酮

10毫升

電源供應器

1台

鱷魚夾

1組

銀電極

1條

其他電極

各1條

教㈻重點

自行設計奈米金屬製作

教㈻目標

1. 學習實驗設計 。 2. 學習實驗分工 。 3. 學習實驗紀錄 。 4. 學習實驗討論 。 5. 學習實驗報告呈現。

教案活動 教㈻進度表 第一週教學規劃 教㈻重點

教㈻目標

奈米是甚麼？

時數

3小時

教師活動

時間

分組，進行實驗操作。

指導各小組實驗進行，並觀察實驗 進行時學生表現。

2小時

整理實驗紀錄，並做實驗結果討論 。

協助學生寫實驗紀錄，並共同討論 實驗結果。

1小時

第三週教學規劃

1. 從生活中去了解奈米產品。 2. 從產品中了解奈米的功能。 3. 從文獻資料中了解奈米特性。 4. 從文獻中了解奈米的基本原理。 教㈻活動流程

22

3小時

教㈻活動流程 ㈻生活動

E

時數

㈻生活動

教師活動

時間

1. 依教學目標內容尋找相關文獻。 2. 將文獻整理與老師討論。

1. 先將學生任意分組，進行小組討 論。 2. 開放圖書館給學生收集資料。 3. 與學生討論文獻是否合適。

1小時

1. 做成簡報檔，並上台報告。 2. 提出問題。

請學生分組報告，並協助分類歸納 。

1. 根據歸納結果討論與興趣相關主 題。 2. 設計實驗初稿。

1. 請同學依主題興趣分組做更深探 討，於下次上課提出。 2. 說明下次上課內容。

教㈻重點

奈米金屬的應用

時數

教㈻目標

1. 認識奈米金、奈米銀應用 。 2. 其他奈米金屬應用 。 3. 自行設計與奈米金屬相關專題實驗。

3小時

教㈻活動流程 ㈻生活動

教師活動

時間

收集與自己專題相關文獻，進行小 組討論。

1. 開放圖書館給學生收集資料。 2. 與學生討論文獻是否合適。

1小時

1小時

小組向老師報告並討論。

請學生分組報告，並協助分類歸納 。

1小時

1小時

討論並撰寫專題研究計畫書。

1. 請同學依主題興趣分組做 深入探 討。 2. 協助專題研究計畫書規劃。

1小時

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高瞻計畫 成果作品集

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

教師組 化㈻

教㈻設備

第二週教學規劃 筆記型電腦

1台

白㈮電極

1條

超音波

1台

CTAB

20克

黃㈮電極

1條

㆛酮

10毫升

電源供應器

1台

鱷魚夾

1組

銀電極

1條

其他電極

各1條

教㈻重點

自行設計奈米金屬製作

教㈻目標

1. 學習實驗設計 。 2. 學習實驗分工 。 3. 學習實驗紀錄 。 4. 學習實驗討論 。 5. 學習實驗報告呈現。

教案活動 教㈻進度表 第一週教學規劃 教㈻重點

教㈻目標

奈米是甚麼？

時數

3小時

教師活動

時間

分組，進行實驗操作。

指導各小組實驗進行，並觀察實驗 進行時學生表現。

2小時

整理實驗紀錄，並做實驗結果討論 。

協助學生寫實驗紀錄，並共同討論 實驗結果。

1小時

第三週教學規劃

1. 從生活中去了解奈米產品。 2. 從產品中了解奈米的功能。 3. 從文獻資料中了解奈米特性。 4. 從文獻中了解奈米的基本原理。 教㈻活動流程

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3小時

教㈻活動流程 ㈻生活動

E

時數

㈻生活動

教師活動

時間

1. 依教學目標內容尋找相關文獻。 2. 將文獻整理與老師討論。

1. 先將學生任意分組，進行小組討 論。 2. 開放圖書館給學生收集資料。 3. 與學生討論文獻是否合適。

1小時

1. 做成簡報檔，並上台報告。 2. 提出問題。

請學生分組報告，並協助分類歸納 。

1. 根據歸納結果討論與興趣相關主 題。 2. 設計實驗初稿。

1. 請同學依主題興趣分組做更深探 討，於下次上課提出。 2. 說明下次上課內容。

教㈻重點

奈米金屬的應用

時數

教㈻目標

1. 認識奈米金、奈米銀應用 。 2. 其他奈米金屬應用 。 3. 自行設計與奈米金屬相關專題實驗。

3小時

教㈻活動流程 ㈻生活動

教師活動

時間

收集與自己專題相關文獻，進行小 組討論。

1. 開放圖書館給學生收集資料。 2. 與學生討論文獻是否合適。

1小時

1小時

小組向老師報告並討論。

請學生分組報告，並協助分類歸納 。

1小時

1小時

討論並撰寫專題研究計畫書。

1. 請同學依主題興趣分組做 深入探 討。 2. 協助專題研究計畫書規劃。

1小時

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 化㈻

後 記 奈米㈮屬研究專題 麗山高㆗㈻生大放異彩 以張堯卿老師所設計課程「奈米㈮屬」的知識為基礎，加㆖麗山高㆗的 「專題研究」課程，㈻生們都能舉㆒反㆔，發展出㈤花㈧門的專題來！這麼 ㈲創意的㈻生，是怎麼養成的呢？ 在張堯卿老師的專題課㆖，㈻生們坐在實驗室裡，成小組隊形，各 忙各的，吵得很；張老師並沒㈲在講課，但是也㆒樣忙得不得了，因為 ㈻生會不時拿著㈾料來問問題。這就是麗山高㆗獨㈵的專題式教㈻，每週 ㆔小時，㈻生們㉂己想題目，㉂己發展，「㈲時候他們選的專題，老師也未 必懂！」張老師笑著說，「不過我們就和㈻生㆒起㈻習嘍。」

3-1 生

物

教 案 設 計

用開放的教㈻思維 教出獨立㉂主的㈻生 張堯卿老師在大㈻畢業後，曾先後在私㆟檢驗公司及台塑LED廠㆖班，後來念了博班修了教 程，才走㆖執教之路。或許是他的經歷和其他㆒路念教育㆖來的老師不同，他對待㈻生的方式 也很不同，保持非常開放的心胸，會放任㈻生嘗試錯誤，或是做到㆒半改題目，老師只建議方向 和文獻，其餘㆒概放㈻生去做，「我要是出手，研究就變成我的了，他們應該要對㉂己的實驗負 責。」張老師說，「步驟要㉂己做，才會記得。」 做專題，乍看之㆘是㈻生㉂己做研究，老師只在旁別㈿助，但「㈿助」也是要做很多功課 的。張老師躲開㈻生耳目，悄悄㆞說，「㈻生要讀的文獻，我全部都㈲收集到！雖然我不會給 他們，我要他們㉂己找。」當㈻生們的研究㈲了些成果時，張老師會大力鼓勵他們參加各種科㈻ 獎、科展等，「做就對了！」是張老師愛掛在嘴㆖的話，㈻生們也都懂得把握機會，希望㉂己的 作品㈲㆒㆝可以亮相。 麗山高㆗專題研究課 ㈻生選擇㉂己的路 麗山高㆗的㈻生，從高㆒便開始㈲固定每週㆔小時的專題課程，文科理科都㈲。高㆒㆖是探 索期，總共可㆖㆔種不同的課程，㈻習基礎知識和探究能力，高㆒㆘就選定方向，高㆓開始進行 專題研究。為了讓㈻生了解專題研究的步驟，張堯卿老師在高㆒㆘的高瞻課程㆗引導㈻生，整理 ㈾料、做實驗、㆖台報告，都由㈻生㉂己做，在㆕次㆖課時間內，就跑過㆒輪專題研究應㈲的流 程；之後㈻生就㈲能力依㉂己的想法提出專題計畫書。「㈻生可以不用會很多知識，但要會獨立 研究。」這是張老師的教㈻理念。 麗山高㆗㉂㈤年前開始進行高瞻計畫課程，以「綠手機」為主題，發展各科㈵色；張堯卿老 師設計的奈米㈮課程，結合綠手機的「綠」，也就是環保議題，探討奈米㈮屬在綠色能源㆖的應 用，並讓㈻生在課堂㆖以簡單的方式㉂製奈米㈮屬。㈻生們很快將新知識運用在專題㆗，例如奈 米銀催化劑、奈米㈮加入葉綠素電池、使用奈米㈮當觸媒的毒氣淨化器等研究，屢屢在科展㆗抱 ㆘大獎，這都是麗山高㆗積極培養㈻生獨立思考研究的成果。「㈲很多大㈻教授對麗山畢業的㈻ 生㊞象深刻，驚訝於㈻生的思維如此奇㈵，和㆒般㈻生不㆒樣。」張老師講起㉂己㈻生，神情充 滿驕傲，「培養基礎科㈻㆟才，國家才㈲希望！」麗山高㆗養出充滿創意的㈻生，獨㈵的課程設 計功不可沒。 24

我電故我在 細胞膜電位 & 生物電 國立新竹高級㆗㈻ 陳慕璇、馮蕙卿

高瞻計畫 成果作品集

教師組 化㈻

後 記 奈米㈮屬研究專題 麗山高㆗㈻生大放異彩 以張堯卿老師所設計課程「奈米㈮屬」的知識為基礎，加㆖麗山高㆗的 「專題研究」課程，㈻生們都能舉㆒反㆔，發展出㈤花㈧門的專題來！這麼 ㈲創意的㈻生，是怎麼養成的呢？ 在張堯卿老師的專題課㆖，㈻生們坐在實驗室裡，成小組隊形，各 忙各的，吵得很；張老師並沒㈲在講課，但是也㆒樣忙得不得了，因為 ㈻生會不時拿著㈾料來問問題。這就是麗山高㆗獨㈵的專題式教㈻，每週 ㆔小時，㈻生們㉂己想題目，㉂己發展，「㈲時候他們選的專題，老師也未 必懂！」張老師笑著說，「不過我們就和㈻生㆒起㈻習嘍。」

3-1 生

物

教 案 設 計

用開放的教㈻思維 教出獨立㉂主的㈻生 張堯卿老師在大㈻畢業後，曾先後在私㆟檢驗公司及台塑LED廠㆖班，後來念了博班修了教 程，才走㆖執教之路。或許是他的經歷和其他㆒路念教育㆖來的老師不同，他對待㈻生的方式 也很不同，保持非常開放的心胸，會放任㈻生嘗試錯誤，或是做到㆒半改題目，老師只建議方向 和文獻，其餘㆒概放㈻生去做，「我要是出手，研究就變成我的了，他們應該要對㉂己的實驗負 責。」張老師說，「步驟要㉂己做，才會記得。」 做專題，乍看之㆘是㈻生㉂己做研究，老師只在旁別㈿助，但「㈿助」也是要做很多功課 的。張老師躲開㈻生耳目，悄悄㆞說，「㈻生要讀的文獻，我全部都㈲收集到！雖然我不會給 他們，我要他們㉂己找。」當㈻生們的研究㈲了些成果時，張老師會大力鼓勵他們參加各種科㈻ 獎、科展等，「做就對了！」是張老師愛掛在嘴㆖的話，㈻生們也都懂得把握機會，希望㉂己的 作品㈲㆒㆝可以亮相。 麗山高㆗專題研究課 ㈻生選擇㉂己的路 麗山高㆗的㈻生，從高㆒便開始㈲固定每週㆔小時的專題課程，文科理科都㈲。高㆒㆖是探 索期，總共可㆖㆔種不同的課程，㈻習基礎知識和探究能力，高㆒㆘就選定方向，高㆓開始進行 專題研究。為了讓㈻生了解專題研究的步驟，張堯卿老師在高㆒㆘的高瞻課程㆗引導㈻生，整理 ㈾料、做實驗、㆖台報告，都由㈻生㉂己做，在㆕次㆖課時間內，就跑過㆒輪專題研究應㈲的流 程；之後㈻生就㈲能力依㉂己的想法提出專題計畫書。「㈻生可以不用會很多知識，但要會獨立 研究。」這是張老師的教㈻理念。 麗山高㆗㉂㈤年前開始進行高瞻計畫課程，以「綠手機」為主題，發展各科㈵色；張堯卿老 師設計的奈米㈮課程，結合綠手機的「綠」，也就是環保議題，探討奈米㈮屬在綠色能源㆖的應 用，並讓㈻生在課堂㆖以簡單的方式㉂製奈米㈮屬。㈻生們很快將新知識運用在專題㆗，例如奈 米銀催化劑、奈米㈮加入葉綠素電池、使用奈米㈮當觸媒的毒氣淨化器等研究，屢屢在科展㆗抱 ㆘大獎，這都是麗山高㆗積極培養㈻生獨立思考研究的成果。「㈲很多大㈻教授對麗山畢業的㈻ 生㊞象深刻，驚訝於㈻生的思維如此奇㈵，和㆒般㈻生不㆒樣。」張老師講起㉂己㈻生，神情充 滿驕傲，「培養基礎科㈻㆟才，國家才㈲希望！」麗山高㆗養出充滿創意的㈻生，獨㈵的課程設 計功不可沒。 24

我電故我在 細胞膜電位 & 生物電 國立新竹高級㆗㈻ 陳慕璇、馮蕙卿

高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位（150 分鐘）： 因高二的學生未有電學的基礎，故先以學生容易理解的化學電池導入，使學生聯結既 有的知識。電乃是能量的一種，生物若欲利用此種能量，則必須以特別的構造來營造出濃 度差，並利用此濃度差驅動離子移動，以產生電壓。因此以實驗的方法，讓學生推導出細 胞具有膜電位的概念，以及細胞膜的構造。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立新竹高級㆗㈻ （03）5736666

聯 陳慕璇 馮蕙卿

（03）5736666 分機 407 （03）5777011 分機 318

絡

㆟ mhchen@mail.hchs.hc.edu.tw jessicanehs@gmail.com

發展概念： • 在電池裝置中進行適當的化學反應即可將化學能轉變成電能。 • 當同一電解質在兩燒杯間建立濃度梯度時可以形成濃差電池轉換出電能。 • 當半透膜兩側的離子不均勻分布時可形成濃度梯度建立電位差。 • 神經細胞以選擇性細胞膜將電解質分隔於兩側，可以在膜兩側測出膜電位差。 • 細胞膜的通透性改變時會造成膜電位的改變。 • 神經細胞將膜電位的改變當作一種訊號。

我電故我在——細胞膜電位&生物電 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

生物電（150 分鐘）： 生物細胞間可以利用動作電位來進行溝通，甚至可以運用多個細胞同時產生的較大的 電位差，作為個體之間的溝通，這些都是所謂的生物電。一般課堂內的講述法，多是講解 後帶過，本教案為了讓學生能實際測量到生物電，讓知識和經驗能合併，故設計實驗讓學 生親自操作並感受。但是，若真正要進行細胞膜電位的測量，在材料的處理上，為取得單 一細胞，除技術上的困難外，操作過程為侵入性的，恐犧牲無辜動物，評估後認為並不適 合高中學生來操作。因此，希望利用細胞外測量的方式，讓學生體察生物個體存在的生物 電，為了實驗的方便操作，故選擇了會主動放電的弱電魚—象鼻魚，作為實驗的材料，使 學生易於測量，並藉此延伸討論生物電的應用。

教㈻時間/節數： 300 分鐘 / 6 節

教案設計理念 本教案發展的是探索式的教學模式，期能培養學生創造力與解決問題的能力。並藉由 學科整合的方式，釐清科學概念。 電生理學在高中生物學科中，屬於較艱澀的部分，很難讓高中學生理解及接受，課堂 上礙於授課進度及材料的限制，教師多以講述教學法進行教學，很難引發學生的學習興趣 及共鳴。高二的學生在接觸神經生理和電生理（高二生物下冊5-2神經與運動）前，已具 備的知識為：化學電池、細胞學說、細胞膜的構造等，尚未有高三電學的概念，若能從先 備知識延伸，並讓學生銜接概念知識並加以統整，能順利讓學生建立出細胞膜電位的概 念，了解神經細胞可改變此電位來作為一種訊號，若是同時併用多個細胞，甚至可從細胞 間提升為個體間的實際功用。修習過此課程後，有助於學生學習高二的神經生理和電生 理，且能培養學生解決生活問題的能力。 本教案從生活或學習經驗談起，從能量的觀點引導學生思考生物是否有電，若具有電 位有何實際作用，作為本教案的熱身開場。為了解釋生物電的概念，先建立細胞電位產生 的方式（細胞膜電位），運用細胞膜上離子通道的開關，肌肉和神經細胞即可產生動作電 位。接著，再利用清華大學生科系葉世榮教授製作的設備，讓學生以胞外測量法體察生物 電的存在，並藉由實驗推論出，具有放電現象的生物，和一般生物的差異。

26

B

教案目標 知識： 1. 了解當兩側系統的電解質濃度存在差異時可致造成電位差，當兩側濃度趨向平衡時電位 差即消失。 2. 建構細胞維持穩定膜電位與控制膜電位的機制。 3. 能以物理、化學、生物學的原理分辨比較化學電池、濃差電池與真實細胞膜電位。 4. 能建構出細胞膜電位的概念圖。 5. 能建構出生物電的概念圖。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位（150 分鐘）： 因高二的學生未有電學的基礎，故先以學生容易理解的化學電池導入，使學生聯結既 有的知識。電乃是能量的一種，生物若欲利用此種能量，則必須以特別的構造來營造出濃 度差，並利用此濃度差驅動離子移動，以產生電壓。因此以實驗的方法，讓學生推導出細 胞具有膜電位的概念，以及細胞膜的構造。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立新竹高級㆗㈻ （03）5736666

聯 陳慕璇 馮蕙卿

（03）5736666 分機 407 （03）5777011 分機 318

絡

㆟ mhchen@mail.hchs.hc.edu.tw jessicanehs@gmail.com

發展概念： • 在電池裝置中進行適當的化學反應即可將化學能轉變成電能。 • 當同一電解質在兩燒杯間建立濃度梯度時可以形成濃差電池轉換出電能。 • 當半透膜兩側的離子不均勻分布時可形成濃度梯度建立電位差。 • 神經細胞以選擇性細胞膜將電解質分隔於兩側，可以在膜兩側測出膜電位差。 • 細胞膜的通透性改變時會造成膜電位的改變。 • 神經細胞將膜電位的改變當作一種訊號。

我電故我在——細胞膜電位&生物電 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

生物電（150 分鐘）： 生物細胞間可以利用動作電位來進行溝通，甚至可以運用多個細胞同時產生的較大的 電位差，作為個體之間的溝通，這些都是所謂的生物電。一般課堂內的講述法，多是講解 後帶過，本教案為了讓學生能實際測量到生物電，讓知識和經驗能合併，故設計實驗讓學 生親自操作並感受。但是，若真正要進行細胞膜電位的測量，在材料的處理上，為取得單 一細胞，除技術上的困難外，操作過程為侵入性的，恐犧牲無辜動物，評估後認為並不適 合高中學生來操作。因此，希望利用細胞外測量的方式，讓學生體察生物個體存在的生物 電，為了實驗的方便操作，故選擇了會主動放電的弱電魚—象鼻魚，作為實驗的材料，使 學生易於測量，並藉此延伸討論生物電的應用。

教㈻時間/節數： 300 分鐘 / 6 節

教案設計理念 本教案發展的是探索式的教學模式，期能培養學生創造力與解決問題的能力。並藉由 學科整合的方式，釐清科學概念。 電生理學在高中生物學科中，屬於較艱澀的部分，很難讓高中學生理解及接受，課堂 上礙於授課進度及材料的限制，教師多以講述教學法進行教學，很難引發學生的學習興趣 及共鳴。高二的學生在接觸神經生理和電生理（高二生物下冊5-2神經與運動）前，已具 備的知識為：化學電池、細胞學說、細胞膜的構造等，尚未有高三電學的概念，若能從先 備知識延伸，並讓學生銜接概念知識並加以統整，能順利讓學生建立出細胞膜電位的概 念，了解神經細胞可改變此電位來作為一種訊號，若是同時併用多個細胞，甚至可從細胞 間提升為個體間的實際功用。修習過此課程後，有助於學生學習高二的神經生理和電生 理，且能培養學生解決生活問題的能力。 本教案從生活或學習經驗談起，從能量的觀點引導學生思考生物是否有電，若具有電 位有何實際作用，作為本教案的熱身開場。為了解釋生物電的概念，先建立細胞電位產生 的方式（細胞膜電位），運用細胞膜上離子通道的開關，肌肉和神經細胞即可產生動作電 位。接著，再利用清華大學生科系葉世榮教授製作的設備，讓學生以胞外測量法體察生物 電的存在，並藉由實驗推論出，具有放電現象的生物，和一般生物的差異。

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B

教案目標 知識： 1. 了解當兩側系統的電解質濃度存在差異時可致造成電位差，當兩側濃度趨向平衡時電位 差即消失。 2. 建構細胞維持穩定膜電位與控制膜電位的機制。 3. 能以物理、化學、生物學的原理分辨比較化學電池、濃差電池與真實細胞膜電位。 4. 能建構出細胞膜電位的概念圖。 5. 能建構出生物電的概念圖。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

技能： 1. 能正確裝置半透膜，裝置出濃差電池。 2. 能利用類比數位轉換器測出濃差電池的低電位。 3. 能將測量的數據處理，歸納出膜通透性的不同會對電解質濃度及對電位產生的影響。 4. 能設置好偵測生物電的相關裝置（水槽、接線、示波器、喇叭、胞外記錄放大器等）。 5. 能熟練地操作儀器，發現並解決實驗過程中的問題。

參考㈾料： 1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (eds). (2004). Biology (7th ed.). United States: Benjamin Cummings.

2. Caputi, A. A., Budelli, R., Grant, K. and Bell, C. C. (1998). The electric image in weakly electric fish: Physical images of resistive objects in Gnathonemus petersii. J. Exp. Biol.

201(14), 2115-2128.

3. 菲爾茲（民96 年9 月）。鯊魚的第六感。科學人雜誌。67。 4. 葉世榮（民97）。老師不會教的神經科學。台北市：久石。 5. 楊斯皓、谷宗益（2004）。濃差電池與溫差電池。中小學科學展覽。科學教育館。 6. 嚴宏洋（民96 年9 月）。魚兒求生六技。科學人雜誌。67。1-5。 7. 國立台灣師範大學物理系Demolab 物理教學示範實驗教室—鋅銅電池的工作原理。 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/index.php 8. 國立陽明大學新世紀生命科學課程改進計畫，普通生物學第26 章神經系統。 http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/nerv.htm 9. 細胞膜電位與動作電位。 http://life.nthu.edu.tw/~g864264/Neuroscience/neuron/Potential.html 10. 台灣師範大學生命科學系網頁—神經生理學。

情意： 1. 透過團體實驗的進行與討論，讓學生學習聆聽與尊重它人的想法。 2. 讓學生了解團體的討論學習可以提升學習成效，而體認團體的重要性。 3. 學生能透過團體的分享與討論，連結化學與生物學原理，建構統整推衍形成生物學的新 概念。 4. 透過親身的操作學習，與同學協調合作，提升學習的興趣，體驗自然科學的奧妙。 5. 能將科學概念應用於解決日常生活的問題。

C

教案方法 本教案中的教學方法包含兩大主軸，一為探索式教學，另一為讓學生自行操作實驗與 分組討論。另外所使用的教學策略尚包含：引導討論、口頭講述、實作示範、簡報、電腦 教學等。

D

教案㈾源

E

教案活動 1. 教學設計流程詳案附於本表格後。 2. 教學活動中進行的實驗，皆有提供實驗手冊。 3. 教案進行前，已讓學生認識並操作過DAQ軟體。 4. 本教案實際教學後，學生有針對相關主題進行研究，並實際完成科學小論文著作。

硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、裝有數位類比轉換卡（AD卡）的電腦（由清華大學生科系葉世榮 教授提供）等。 軟體㈾源： 自編教材、DAQ軟體（由清華大學生科系葉世榮教授提供，操作說明請見附錄）等。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

技能： 1. 能正確裝置半透膜，裝置出濃差電池。 2. 能利用類比數位轉換器測出濃差電池的低電位。 3. 能將測量的數據處理，歸納出膜通透性的不同會對電解質濃度及對電位產生的影響。 4. 能設置好偵測生物電的相關裝置（水槽、接線、示波器、喇叭、胞外記錄放大器等）。 5. 能熟練地操作儀器，發現並解決實驗過程中的問題。

參考㈾料： 1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (eds). (2004). Biology (7th ed.). United States: Benjamin Cummings.

2. Caputi, A. A., Budelli, R., Grant, K. and Bell, C. C. (1998). The electric image in weakly electric fish: Physical images of resistive objects in Gnathonemus petersii. J. Exp. Biol.

201(14), 2115-2128.

3. 菲爾茲（民96 年9 月）。鯊魚的第六感。科學人雜誌。67。 4. 葉世榮（民97）。老師不會教的神經科學。台北市：久石。 5. 楊斯皓、谷宗益（2004）。濃差電池與溫差電池。中小學科學展覽。科學教育館。 6. 嚴宏洋（民96 年9 月）。魚兒求生六技。科學人雜誌。67。1-5。 7. 國立台灣師範大學物理系Demolab 物理教學示範實驗教室—鋅銅電池的工作原理。 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/index.php 8. 國立陽明大學新世紀生命科學課程改進計畫，普通生物學第26 章神經系統。 http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/nerv.htm 9. 細胞膜電位與動作電位。 http://life.nthu.edu.tw/~g864264/Neuroscience/neuron/Potential.html 10. 台灣師範大學生命科學系網頁—神經生理學。

情意： 1. 透過團體實驗的進行與討論，讓學生學習聆聽與尊重它人的想法。 2. 讓學生了解團體的討論學習可以提升學習成效，而體認團體的重要性。 3. 學生能透過團體的分享與討論，連結化學與生物學原理，建構統整推衍形成生物學的新 概念。 4. 透過親身的操作學習，與同學協調合作，提升學習的興趣，體驗自然科學的奧妙。 5. 能將科學概念應用於解決日常生活的問題。

C

教案方法 本教案中的教學方法包含兩大主軸，一為探索式教學，另一為讓學生自行操作實驗與 分組討論。另外所使用的教學策略尚包含：引導討論、口頭講述、實作示範、簡報、電腦 教學等。

D

教案㈾源

E

教案活動 1. 教學設計流程詳案附於本表格後。 2. 教學活動中進行的實驗，皆有提供實驗手冊。 3. 教案進行前，已讓學生認識並操作過DAQ軟體。 4. 本教案實際教學後，學生有針對相關主題進行研究，並實際完成科學小論文著作。

硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、裝有數位類比轉換卡（AD卡）的電腦（由清華大學生科系葉世榮 教授提供）等。 軟體㈾源： 自編教材、DAQ軟體（由清華大學生科系葉世榮教授提供，操作說明請見附錄）等。

28

29

高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位 教師活動 1. 熱身開場： 生物善用哪些能量？ 生物運用電能做些什麼？ 細胞能放電嗎？請舉實例說明？ 細胞產生電位可能有什麼作用？

教 ㈻ 內 容

㈻生預期反應

時間

備註

自由聯想或討 論後同學提出 自己的看法。

可以說出電鰻、電 鰩，螢火蟲、皮卡 丘等可能的聯想， 有同學提到番茄電 池或鯊魚的第六感 －電感；有同學提 到神經細胞可能仍 不清楚化學電池與 細胞的關聯。

10

從生活或學習 經驗談起，引 起動機。

需回答出離子電解 質濃差電池概念。

10

思考與討論連 結物質科學的 電概念與生物 學的電概念。

3. 連結既㈲概念；提示實驗條件

思考生物電概 念，能辨別組 的論點，若有 錯誤有能力指 正。

細胞內外的電解質存在濃度差嗎 ？ 如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

30

㈻生活動

2. 提示關鍵問題： 生物用電來傳遞訊息時，是製造 電壓還是電流？ 當使用電訊號來傳遞訊息時有哪 些特色？ 細胞是如何產生電位的？ 生物可能用電池裝置來產生電位 嗎？番茄電池是生物發電的例子 嗎？ 細胞具備哪些條件來製造電差？ 如果電極只有一種，電解質溶液 也只有一種，電極之間還能產生 還原電位差嗎？

細胞膜電位

需連結到細胞膜。

20

將課程主題鎖 定在細胞電位 連結既有概念 細胞主要運用 電壓作功。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。

教師活動

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

4. 從實作㆗建構概念-濃差電池 （實驗手冊詳見附錄）

從實作中建構 概念。

需回想起電解質、 電極及三用電表的 概念。

70

老師可靠近參 與討論，共同 解決實驗操作 問題。

Exp1—量測因濃度梯度而產生電 位的濃差電池電壓 實驗主題：如何能製造出最大電 壓 電極：銀-氯化銀電極 電解質：甲杯：3M 氯化鉀溶液 乙杯：自行決定並正確 稀釋氯化鉀溶液 濃度

裝置濃差電池 整理實驗結果 。

稀釋正確、裝置正 確。

利用儀器測量出電位，比較不同 濃度差所建立的電位，歸納找出 其規律性。

數據留待統計 課程時Excel 處理。

5. 實驗結果討論：

觀察、測量及 討論後開始建 構概念。

比較各組的電壓大小濃差電池電 壓是如何決定的？ 甲乙兩溶液的濃度差距與所產生 的電位有何關聯？ 電極之間並不存在金屬還原電位 差時，還能產生電位差的原因為 何？ 濃差電池與一般化學電池相比， 有哪些異同？

建議以十的倍 率稀釋。

三用電表以類 比數位轉換器 取代，更方便 測量微小電位 與紀錄結果。 濃差電池電壓由濃 度差決定。

30

以正確科學態 度處理數據。

分組討論各組 分析實驗數據 ，上台發表結 果。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位 教師活動 1. 熱身開場： 生物善用哪些能量？ 生物運用電能做些什麼？ 細胞能放電嗎？請舉實例說明？ 細胞產生電位可能有什麼作用？

教 ㈻ 內 容

㈻生預期反應

時間

備註

自由聯想或討 論後同學提出 自己的看法。

可以說出電鰻、電 鰩，螢火蟲、皮卡 丘等可能的聯想， 有同學提到番茄電 池或鯊魚的第六感 －電感；有同學提 到神經細胞可能仍 不清楚化學電池與 細胞的關聯。

10

從生活或學習 經驗談起，引 起動機。

需回答出離子電解 質濃差電池概念。

10

思考與討論連 結物質科學的 電概念與生物 學的電概念。

3. 連結既㈲概念；提示實驗條件

思考生物電概 念，能辨別組 的論點，若有 錯誤有能力指 正。

細胞內外的電解質存在濃度差嗎 ？ 如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

30

㈻生活動

2. 提示關鍵問題： 生物用電來傳遞訊息時，是製造 電壓還是電流？ 當使用電訊號來傳遞訊息時有哪 些特色？ 細胞是如何產生電位的？ 生物可能用電池裝置來產生電位 嗎？番茄電池是生物發電的例子 嗎？ 細胞具備哪些條件來製造電差？ 如果電極只有一種，電解質溶液 也只有一種，電極之間還能產生 還原電位差嗎？

細胞膜電位

需連結到細胞膜。

20

將課程主題鎖 定在細胞電位 連結既有概念 細胞主要運用 電壓作功。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。

教師活動

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

4. 從實作㆗建構概念-濃差電池 （實驗手冊詳見附錄）

從實作中建構 概念。

需回想起電解質、 電極及三用電表的 概念。

70

老師可靠近參 與討論，共同 解決實驗操作 問題。

Exp1—量測因濃度梯度而產生電 位的濃差電池電壓 實驗主題：如何能製造出最大電 壓 電極：銀-氯化銀電極 電解質：甲杯：3M 氯化鉀溶液 乙杯：自行決定並正確 稀釋氯化鉀溶液 濃度

裝置濃差電池 整理實驗結果 。

稀釋正確、裝置正 確。

利用儀器測量出電位，比較不同 濃度差所建立的電位，歸納找出 其規律性。

數據留待統計 課程時Excel 處理。

5. 實驗結果討論：

觀察、測量及 討論後開始建 構概念。

比較各組的電壓大小濃差電池電 壓是如何決定的？ 甲乙兩溶液的濃度差距與所產生 的電位有何關聯？ 電極之間並不存在金屬還原電位 差時，還能產生電位差的原因為 何？ 濃差電池與一般化學電池相比， 有哪些異同？

建議以十的倍 率稀釋。

三用電表以類 比數位轉換器 取代，更方便 測量微小電位 與紀錄結果。 濃差電池電壓由濃 度差決定。

30

以正確科學態 度處理數據。

分組討論各組 分析實驗數據 ，上台發表結 果。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

細胞膜電位 ㈻生預期反應

6. 引導討論

時間

備註

20

如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。 7. 從實作㆗建構概念—模擬膜電 位（實驗手冊詳見附錄）

教 ㈻ 內 容

70

㈻生預期反應

時間

（續） 生物細胞的內外的離子會通透流 過生物細胞膜嗎？

（續） 各組討論結果 描繪膜電位概 念。

（續） 發現模擬膜電位和 真實細胞狀態有差 距。

（續） 老師鼓勵同學 分享。 將每一組論點 依概念的推進 由淺入深依序 統整。

統整新概念整理出 膜電位的條件與特 點。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。 （評量） 有能力整理出 膜電位的條件 與特點。

教 ㈻ 內 容

8. ㉁息 個別討論

32

㈻生活動

當這些離子會自由通透細胞膜時 會對膜電位產生甚麼影響？ 模型細胞是否能像真實細胞一樣 維持穩定膜電位？

Exp2—細胞電池模型 以透析膜模擬細胞膜，氯化鉀模 擬細胞電解質；取3 M - 0 . 0 0 3 M 濃差進行膜電位實驗，定時偵測 電壓。將數據作圖，觀察電壓變 化趨勢。 實驗主題：模型細胞是否能模擬 真實細胞維持穩定膜電位。

9. 實驗結果討論： 比較各組的電壓變化趨勢。 膜電池實驗所測到的初始電位與 使用鹽橋時所測得的初始電位一 樣嗎？why？ 所測到的電位經過一段時間之後 有何變化？why？

教師活動

10 分組討論： 各組分析實驗 數據，上台發 表結果。 經討論思考， 同學有自信樂 於上台分享。

將細胞結構與電池 結構連結。

30

列入評量的概 念： 能正確運用關 鍵字建構出新 概念。 細胞只需利用 微小的電壓差 距來當作訊號 。

10. 引導探討 如果生物細胞希望維持穩定的膜 電電位，細胞必須具備哪些件？

統整新概念整 理出膜電位的 條件與特點。

如果神經細胞想以膜電位的改變 當做訊號，細胞如何做到快速改 變電位並迅速恢復電位？

思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

建構細胞控制膜電 位機制。

備註

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

細胞膜電位 ㈻生預期反應

6. 引導討論

時間

備註

20

如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。 7. 從實作㆗建構概念—模擬膜電 位（實驗手冊詳見附錄）

教 ㈻ 內 容

70

㈻生預期反應

時間

（續） 生物細胞的內外的離子會通透流 過生物細胞膜嗎？

（續） 各組討論結果 描繪膜電位概 念。

（續） 發現模擬膜電位和 真實細胞狀態有差 距。

（續） 老師鼓勵同學 分享。 將每一組論點 依概念的推進 由淺入深依序 統整。

統整新概念整理出 膜電位的條件與特 點。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。 （評量） 有能力整理出 膜電位的條件 與特點。

教 ㈻ 內 容

8. ㉁息 個別討論

32

㈻生活動

當這些離子會自由通透細胞膜時 會對膜電位產生甚麼影響？ 模型細胞是否能像真實細胞一樣 維持穩定膜電位？

Exp2—細胞電池模型 以透析膜模擬細胞膜，氯化鉀模 擬細胞電解質；取3 M - 0 . 0 0 3 M 濃差進行膜電位實驗，定時偵測 電壓。將數據作圖，觀察電壓變 化趨勢。 實驗主題：模型細胞是否能模擬 真實細胞維持穩定膜電位。

9. 實驗結果討論： 比較各組的電壓變化趨勢。 膜電池實驗所測到的初始電位與 使用鹽橋時所測得的初始電位一 樣嗎？why？ 所測到的電位經過一段時間之後 有何變化？why？

教師活動

10 分組討論： 各組分析實驗 數據，上台發 表結果。 經討論思考， 同學有自信樂 於上台分享。

將細胞結構與電池 結構連結。

30

列入評量的概 念： 能正確運用關 鍵字建構出新 概念。 細胞只需利用 微小的電壓差 距來當作訊號 。

10. 引導探討 如果生物細胞希望維持穩定的膜 電電位，細胞必須具備哪些件？

統整新概念整 理出膜電位的 條件與特點。

如果神經細胞想以膜電位的改變 當做訊號，細胞如何做到快速改 變電位並迅速恢復電位？

思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

建構細胞控制膜電 位機制。

備註

10

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位

生物電的測量

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

11. 綜合探討活動 細胞電池模型是濃差電池嗎？ 細胞可以利用濃差電池的原理來 製造電位嗎？

透過問題引導 仔細比較化學 濃差電池與細 胞電池模型。

觀察、測量及討論 後建構概念。

20

評量的概念有 ： 生物細胞不具 備適合各種離 子反應的電極 。

濃差電池與細胞電池相比，有哪 些異同？

教 ㈻ 內 容

12. 延伸思考（評量） ˙還有哪些因素會影響到濃差電 池的電位高低？ ˙細胞用離子濃度差產生電壓必 須具備哪些條件？ ˙細胞產生電位有什麼作用的？ ˙請設計一模擬細胞構造的電池 裝置。 ˙細胞用離子濃度差產生膜電位 的機制有什麼特點與優勢？ ˙細胞的電位變化很小，如何測 出細胞的電位變化？請設計一 個可以測定細胞電位的方法。 ˙水族箱內的象鼻魚或鯊魚會放 電嗎？是否能測量或證明？

教師活動 1. 引起動機 複習膜電位（銜接上次膜電位的 課程，以問答方式進行）。

你認為要如何在生物體進行測量 ？ 此方法有何優缺點？ 各組進行討論後抽小組發表。

細胞膜的通透 性改變時會造 成膜電位的改 變。 回家作業： 在下個實驗之 前在網路上繳 交報告；教師 給予回饋。

分辨兩種電池的差 別。 思考膜電位概念， 能辨証別組的論點 ，若有錯誤有能力 指正。 串聯前後課程。

10

當細胞膜的通 透性改變時， 離子移動的種 類與速率都改 變了，因此造 成膜電位的改 變。 細胞膜上具有 簡單擴散以外 的管制，可以 製造快速的通 透性改變。 神經細胞將膜 電位的改變當 作一種訊號神 經細胞上的訊 號可以沿著細 胞膜傳導。

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

同學回答老師 所提問題。

學生互相討論並回 答問題，可能只有 其中幾位同學在回 答。

20

各組稍作討論 後，視情況抽 1~2 組上台回 答。

2. 介紹體外測量生物電場的方法 以弱電魚—象鼻魚作示範實驗， 說明此種魚類易於偵測到電場， 故以此生物先讓同學操作 D A Q 儀器。本示範實驗僅以示波器和 喇叭證實象鼻魚會放電，實際數 值由學生接下來的實驗中自行測 量。 3. 實驗進行（分為㆓個部分，第 ㆒部分結束後先進行發表及討論 ，然後再進行第㆓部分） 實驗一：實際測量象鼻魚的生物 電場大小（實驗一為示範實驗的 實際操作，故無提供實驗手冊） 。

依提供的器材 設計並進行實 驗，然後記錄 實驗結果。

備註

希望引導學生 討論出單個細 胞的電位測量 有技術上的限 制，且是侵入 性的行為。 學生顯得很好奇， 並對有生物的實驗 課很熱衷。

10

有些學生安排並分 配實驗的流程及時 間，然後進入實驗 。

20

老師參與討論 與解決實驗中 衍生的一些相 關問題。

有些學生尚無法進 入狀況，在一旁不 知該做些什麼。

（評量） 以概念圖的架 構評量學習成 效。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

細胞膜電位

生物電的測量

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

11. 綜合探討活動 細胞電池模型是濃差電池嗎？ 細胞可以利用濃差電池的原理來 製造電位嗎？

透過問題引導 仔細比較化學 濃差電池與細 胞電池模型。

觀察、測量及討論 後建構概念。

20

評量的概念有 ： 生物細胞不具 備適合各種離 子反應的電極 。

濃差電池與細胞電池相比，有哪 些異同？

教 ㈻ 內 容

12. 延伸思考（評量） ˙還有哪些因素會影響到濃差電 池的電位高低？ ˙細胞用離子濃度差產生電壓必 須具備哪些條件？ ˙細胞產生電位有什麼作用的？ ˙請設計一模擬細胞構造的電池 裝置。 ˙細胞用離子濃度差產生膜電位 的機制有什麼特點與優勢？ ˙細胞的電位變化很小，如何測 出細胞的電位變化？請設計一 個可以測定細胞電位的方法。 ˙水族箱內的象鼻魚或鯊魚會放 電嗎？是否能測量或證明？

教師活動 1. 引起動機 複習膜電位（銜接上次膜電位的 課程，以問答方式進行）。

你認為要如何在生物體進行測量 ？ 此方法有何優缺點？ 各組進行討論後抽小組發表。

細胞膜的通透 性改變時會造 成膜電位的改 變。 回家作業： 在下個實驗之 前在網路上繳 交報告；教師 給予回饋。

分辨兩種電池的差 別。 思考膜電位概念， 能辨証別組的論點 ，若有錯誤有能力 指正。 串聯前後課程。

10

當細胞膜的通 透性改變時， 離子移動的種 類與速率都改 變了，因此造 成膜電位的改 變。 細胞膜上具有 簡單擴散以外 的管制，可以 製造快速的通 透性改變。 神經細胞將膜 電位的改變當 作一種訊號神 經細胞上的訊 號可以沿著細 胞膜傳導。

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

同學回答老師 所提問題。

學生互相討論並回 答問題，可能只有 其中幾位同學在回 答。

20

各組稍作討論 後，視情況抽 1~2 組上台回 答。

2. 介紹體外測量生物電場的方法 以弱電魚—象鼻魚作示範實驗， 說明此種魚類易於偵測到電場， 故以此生物先讓同學操作 D A Q 儀器。本示範實驗僅以示波器和 喇叭證實象鼻魚會放電，實際數 值由學生接下來的實驗中自行測 量。 3. 實驗進行（分為㆓個部分，第 ㆒部分結束後先進行發表及討論 ，然後再進行第㆓部分） 實驗一：實際測量象鼻魚的生物 電場大小（實驗一為示範實驗的 實際操作，故無提供實驗手冊） 。

依提供的器材 設計並進行實 驗，然後記錄 實驗結果。

備註

希望引導學生 討論出單個細 胞的電位測量 有技術上的限 制，且是侵入 性的行為。 學生顯得很好奇， 並對有生物的實驗 課很熱衷。

10

有些學生安排並分 配實驗的流程及時 間，然後進入實驗 。

20

老師參與討論 與解決實驗中 衍生的一些相 關問題。

有些學生尚無法進 入狀況，在一旁不 知該做些什麼。

（評量） 以概念圖的架 構評量學習成 效。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

生物電的測量 教師活動

㈻生活動

生物電的測量 ㈻生預期反應

時間

備註

4. 實驗㆒結果討論 請各組上台發表結果，並描述一 個電訊號產生的時間及其大小， 另外，象鼻魚產生此訊號的頻率 為何？實驗一問題與討論： 你認為此電訊號有何作用？ 你認為要量測到生物電，需要那 些條件？ 承上題答案，試推論螯蝦、蝌蚪 、大肚魚能否偵測得到？

20

本實驗進行前 ，學生應已熟 悉DAQ儀器的 原理及操作方 式。實驗一提 醒學生觀察正 常和擾動間的 差異，並試著 記錄多幾組數 據以供分析。

5. 實驗進行 實驗二：實際測量不同生物的生 物電場大小（實驗手冊詳見附錄 二）。

40

教 ㈻ 內 容

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6. ㉁息 個別討論

下課休息尚未 完成實驗者儘 快結束。

7. 實驗結果討論： 各組上台發表實驗設計、過程及 結果（在黑板寫下實驗結果）

討論問題，實 驗進行前先公 佈待討論的問 題，並分配每 組要上台報告 的題目。

實驗結果中， 應會發現象鼻 魚會持續規律 的放電，此行 為並不出現在 實驗提供的其 它水生生物。

教師活動 8. 綜合探討活動

教 ㈻ 內 容

˙實際測量後的結果符合預期嗎 ？若不符合可能原因為何？ ˙生物在不同狀態下（如靜態、 運動等），測得的數值皆相同 嗎？ ˙每種生物的電場大小不一，為 何會有如此的差異？ ˙實驗過程中是否有遭遇到問題 ？如何解決？ ˙目前已知鯊魚具有特殊構造可 偵測其它生物體內的電，你認 為此構造的設計或環境要求為 何？ 9. ㈻習評量與作業 試完成生物電的概念圖（概念圖 的繪製在課前有教學過）

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

同學熱烈討論 ，或對於很多 的數據不知如 何整理。

30

全組同學共同 完成。

10

備註

10

水生生物於正 常且穩定狀態 下，皆量測不 到數值，其中 螯蝦正常時量 測不到，但鬥 弄後若產生彈 跳動作，則會 量測到一個電 壓值（乃是動 作電位）。

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高瞻計畫 成果作品集

我電故我在 細胞膜電位&生物電

教師組 生物

生物電的測量 教師活動

㈻生活動

生物電的測量 ㈻生預期反應

時間

備註

4. 實驗㆒結果討論 請各組上台發表結果，並描述一 個電訊號產生的時間及其大小， 另外，象鼻魚產生此訊號的頻率 為何？實驗一問題與討論： 你認為此電訊號有何作用？ 你認為要量測到生物電，需要那 些條件？ 承上題答案，試推論螯蝦、蝌蚪 、大肚魚能否偵測得到？

20

本實驗進行前 ，學生應已熟 悉DAQ儀器的 原理及操作方 式。實驗一提 醒學生觀察正 常和擾動間的 差異，並試著 記錄多幾組數 據以供分析。

5. 實驗進行 實驗二：實際測量不同生物的生 物電場大小（實驗手冊詳見附錄 二）。

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教 ㈻ 內 容

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6. ㉁息 個別討論

下課休息尚未 完成實驗者儘 快結束。

7. 實驗結果討論： 各組上台發表實驗設計、過程及 結果（在黑板寫下實驗結果）

討論問題，實 驗進行前先公 佈待討論的問 題，並分配每 組要上台報告 的題目。

實驗結果中， 應會發現象鼻 魚會持續規律 的放電，此行 為並不出現在 實驗提供的其 它水生生物。

教師活動 8. 綜合探討活動

教 ㈻ 內 容

˙實際測量後的結果符合預期嗎 ？若不符合可能原因為何？ ˙生物在不同狀態下（如靜態、 運動等），測得的數值皆相同 嗎？ ˙每種生物的電場大小不一，為 何會有如此的差異？ ˙實驗過程中是否有遭遇到問題 ？如何解決？ ˙目前已知鯊魚具有特殊構造可 偵測其它生物體內的電，你認 為此構造的設計或環境要求為 何？ 9. ㈻習評量與作業 試完成生物電的概念圖（概念圖 的繪製在課前有教學過）

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

同學熱烈討論 ，或對於很多 的數據不知如 何整理。

30

全組同學共同 完成。

10

備註

10

水生生物於正 常且穩定狀態 下，皆量測不 到數值，其中 螯蝦正常時量 測不到，但鬥 弄後若產生彈 跳動作，則會 量測到一個電 壓值（乃是動 作電位）。

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高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 生物

新手初體驗 團隊齊進步

新竹高㆗陳慕璇老師在她第㆒年任教時，即參與了高瞻計畫，憑著個㆟的努力和融洽的團隊 合作，不但她所設計教案獲獎，也擁㈲了㆒個積極㆖進、教㈻相長的工作團隊。 趕鴨子㆖架速成長

3-2 生

物

教 案 設 計

第㆒年任教就參與教案計畫，陳老師坦言壓力很大，在試教教案時需要㆖課給團隊裡的教授 以及其他㈾深的老師看，教授會在試教後針對㆖課的方式、內容提供修正的意見，因為教㈻經驗 較不熟練的情況㆘，㆒開始不太容易掌握教授的要求和㈻生的程度，但經過參與教案製作的磨練 後，陳慕璇覺得她成長了許多，和同期的老師比較起來，她能更快的掌握教㈻現場以及更快的從 ㈻生的反應、回饋去判斷該如何修正㉂己。 關於教案的主題，陳慕璇說，㆒開始㆒直在摸索到底要做什麼，後來融入高科技與探索教㈻ 的主題後，才逐㆒串起㆒個完整的教案計畫，這個主題在高㆗生物課程㆗本來就屬於不容易理解 的部分，希望透過這個實驗課程能讓㈻生更具體的了解電生理㈻的內容。 實驗儀器與教㈻的困難 由於實驗課程裡的儀器，使用㆖需要㈲物理或電信背景，與機器磨合就花了不少時間，原理 和實驗㆗間如果遇到問題就要再重新開始，克服了很多問題與心理障礙後才將教案和機器完全搭 ㆖線。在教案成為正式教㈻的㆒堂課後，最大的困難點便是沒㈲這門實驗課，陳慕璇解釋，因為 高㆗㈻生課程㈩分緊湊，幾乎找不到其他彈性的時間可挪來㆖這個課程，因此，為了解決這個問 題，去年（2010年）陳慕璇便將數理㈾㊝班的㈻生集合起來開啟了這門課程。 然而，在課程實施後，陳慕璇發現實驗課程對㈻生而言還是過於困難，因為㆒般高㆗的實驗 課程都㈩分簡易，翻閱課本或參考書都㈲實驗步驟與實驗結果，但此課程完全找不到參考㈾料， 而㆒般實驗課程兩節課的時間就綽綽㈲餘，但此課程數理㈾㊝班的㈻生花了㆔個小時都不太足 夠。 陳慕璇說，因為電生理㈻的部分平常在課堂㆖㈻生就比較難理解，現在要㈻生㉂己動手做實 驗，其實對他們來說真的蠻困難的，但她也表示㈲些同㈻的表現令她㈩分驚豔，因為她只㈲給㈻ 生㆒個實驗目標以及實驗所需的器材，要㈻生㉂行設計實驗內容，㈲些㈻生做的內容和成果是她 預料之外，創意㈩足。由於所㈲實驗過程都要㉂己摸索，因此她也認為，㆖過這門課的同㈻對於 做實驗的基本素養都會比其他同㈻來得完備。 團隊持續進修 在高瞻計畫結束之後，陳慕璇以及她的團隊並沒㈲就此停擺，繼續請專業的教授針對生物科 目裡教㈻容易混淆的部分進行授課，並互相討論在授課㆖容易教錯和㈻生不易理解的部分，希望 更精進教師的專業。也邀請新竹其他㆞區的老師㆒起做生物科的試題分析，針對鑑別度和難易度 做考題㆖的修改，陳慕璇表示，這些活動對她的教㈻與㈻生的㈻習㆖㈲著莫大助益，她也說，參 與高瞻計畫讓她感到最開心的㆞方莫過於擁㈲這樣㆒起相互幫助、共同成長的團隊！ 38

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 國立新竹高級㆗㈻ 陳慕璇、馮蕙卿、林健志

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 生物

新手初體驗 團隊齊進步

新竹高㆗陳慕璇老師在她第㆒年任教時，即參與了高瞻計畫，憑著個㆟的努力和融洽的團隊 合作，不但她所設計教案獲獎，也擁㈲了㆒個積極㆖進、教㈻相長的工作團隊。 趕鴨子㆖架速成長

3-2 生

物

教 案 設 計

第㆒年任教就參與教案計畫，陳老師坦言壓力很大，在試教教案時需要㆖課給團隊裡的教授 以及其他㈾深的老師看，教授會在試教後針對㆖課的方式、內容提供修正的意見，因為教㈻經驗 較不熟練的情況㆘，㆒開始不太容易掌握教授的要求和㈻生的程度，但經過參與教案製作的磨練 後，陳慕璇覺得她成長了許多，和同期的老師比較起來，她能更快的掌握教㈻現場以及更快的從 ㈻生的反應、回饋去判斷該如何修正㉂己。 關於教案的主題，陳慕璇說，㆒開始㆒直在摸索到底要做什麼，後來融入高科技與探索教㈻ 的主題後，才逐㆒串起㆒個完整的教案計畫，這個主題在高㆗生物課程㆗本來就屬於不容易理解 的部分，希望透過這個實驗課程能讓㈻生更具體的了解電生理㈻的內容。 實驗儀器與教㈻的困難 由於實驗課程裡的儀器，使用㆖需要㈲物理或電信背景，與機器磨合就花了不少時間，原理 和實驗㆗間如果遇到問題就要再重新開始，克服了很多問題與心理障礙後才將教案和機器完全搭 ㆖線。在教案成為正式教㈻的㆒堂課後，最大的困難點便是沒㈲這門實驗課，陳慕璇解釋，因為 高㆗㈻生課程㈩分緊湊，幾乎找不到其他彈性的時間可挪來㆖這個課程，因此，為了解決這個問 題，去年（2010年）陳慕璇便將數理㈾㊝班的㈻生集合起來開啟了這門課程。 然而，在課程實施後，陳慕璇發現實驗課程對㈻生而言還是過於困難，因為㆒般高㆗的實驗 課程都㈩分簡易，翻閱課本或參考書都㈲實驗步驟與實驗結果，但此課程完全找不到參考㈾料， 而㆒般實驗課程兩節課的時間就綽綽㈲餘，但此課程數理㈾㊝班的㈻生花了㆔個小時都不太足 夠。 陳慕璇說，因為電生理㈻的部分平常在課堂㆖㈻生就比較難理解，現在要㈻生㉂己動手做實 驗，其實對他們來說真的蠻困難的，但她也表示㈲些同㈻的表現令她㈩分驚豔，因為她只㈲給㈻ 生㆒個實驗目標以及實驗所需的器材，要㈻生㉂行設計實驗內容，㈲些㈻生做的內容和成果是她 預料之外，創意㈩足。由於所㈲實驗過程都要㉂己摸索，因此她也認為，㆖過這門課的同㈻對於 做實驗的基本素養都會比其他同㈻來得完備。 團隊持續進修 在高瞻計畫結束之後，陳慕璇以及她的團隊並沒㈲就此停擺，繼續請專業的教授針對生物科 目裡教㈻容易混淆的部分進行授課，並互相討論在授課㆖容易教錯和㈻生不易理解的部分，希望 更精進教師的專業。也邀請新竹其他㆞區的老師㆒起做生物科的試題分析，針對鑑別度和難易度 做考題㆖的修改，陳慕璇表示，這些活動對她的教㈻與㈻生的㈻習㆖㈲著莫大助益，她也說，參 與高瞻計畫讓她感到最開心的㆞方莫過於擁㈲這樣㆒起相互幫助、共同成長的團隊！ 38

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 國立新竹高級㆗㈻ 陳慕璇、馮蕙卿、林健志

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

知 識 ㆞ 圖

聯絡㈾訊 執 行 單 位

特 性

國立新竹高級㆗㈻ （03）5736666

聯 陳慕璇 馮蕙卿 林健志

（03）5736666 分機 407 （03）5777011 分機 318 （03）5736666 分機 105

絡

物理電

㆟ mhchen@mail.hchs.hc.edu.tw jessicanehs@gmail.com acid308@yahoo.com.tw

產生方式 儲存方式 特 性

電

化㈻電

產生方式 儲存方式 特 性

不愛電玩愛玩電——電的跨領域教㈻ ㊜用對象：高㆓㈻生

A

生物電

儲存方式

教㈻時間/節數： 12 小時 / 4 節

教案設計理念 本系列教案整合了物理、化學和生物學科的電知識，讓高中生統整及建構出電的概 念。課程中利用了清華大學開發的尖端科技之輔具及設備，是門科學與尖端科技銜接之建 構課程。以探索式的教學模式進行，並營造能讓學生發展創造力的情境，除了知識的獲得 外，也培養學生的創造力與解決問題的能力。 電生理學在高中生物學科中，屬於較艱澀的部分，很難讓高中學生理解及接受，課堂 上礙於授課進度及材料的限制，教師多以講述教學法進行教學，很難引發學生的學習興趣 及共鳴。高二的學生在接觸神經生理和電生理（高二生物下冊5-2神經與運動）前，已具 備的知識為：化學電池、細胞學說、細胞膜的構造等，尚未有高三電學的概念。若能從先 備知識延伸，如物理電、化學電等，並讓學生銜接概念知識並加以統整。修習過此課程 後，有助於學生學習高二的神經生理和電生理，且能統整不同領域所講述的的電知識。 系列

40

產生方式

課程㈴稱

內容

學生在國中已具備電壓、電阻、電流的概念，也了解物理電是由電子的移動所造成。 本課程先從生活中的用電談起，從物理的觀點介紹電。先從重力場的概念引導學生理解何 謂電場，並了解電位能、電位等概念，只要具有電位差，即會產生電流。 倘若出門在外，現在也可以使用電池來取代，接著從常見的化學電池，介紹化學電。 先複習化學電池的概念後，再讓學生操作濃差電池，讓學生討論出化學電池的必備條件。 引導學生討論，若生物有電的話，用何種方式產生電比較合理呢？讓學生建立出細胞 膜電位的概念，並了解神經細胞可改變此電位作為一種訊號，若是同時併用多個細胞，甚 至可從細胞間提升為個體間的實際功用。 利用MBL儀器，讓學生以胞外測量法體察生物電的存在，並藉由實驗推論出，具有放 電現象的生物，和一般生物的差異。以及生物電的應用有哪些。

時數

1

認識電

物理電的介紹

3小時

2

化學電池

化學電的介紹

3小時

3

濃差電池與膜電位

介紹濃差電池 讓學生建構出細胞電池模型

3小時

4

生物電的測量

生物電的介紹3小時

3小時

41

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

知 識 ㆞ 圖

聯絡㈾訊 執 行 單 位

特 性

國立新竹高級㆗㈻ （03）5736666

聯 陳慕璇 馮蕙卿 林健志

（03）5736666 分機 407 （03）5777011 分機 318 （03）5736666 分機 105

絡

物理電

㆟ mhchen@mail.hchs.hc.edu.tw jessicanehs@gmail.com acid308@yahoo.com.tw

產生方式 儲存方式 特 性

電

化㈻電

產生方式 儲存方式 特 性

不愛電玩愛玩電——電的跨領域教㈻ ㊜用對象：高㆓㈻生

A

生物電

儲存方式

教㈻時間/節數： 12 小時 / 4 節

教案設計理念 本系列教案整合了物理、化學和生物學科的電知識，讓高中生統整及建構出電的概 念。課程中利用了清華大學開發的尖端科技之輔具及設備，是門科學與尖端科技銜接之建 構課程。以探索式的教學模式進行，並營造能讓學生發展創造力的情境，除了知識的獲得 外，也培養學生的創造力與解決問題的能力。 電生理學在高中生物學科中，屬於較艱澀的部分，很難讓高中學生理解及接受，課堂 上礙於授課進度及材料的限制，教師多以講述教學法進行教學，很難引發學生的學習興趣 及共鳴。高二的學生在接觸神經生理和電生理（高二生物下冊5-2神經與運動）前，已具 備的知識為：化學電池、細胞學說、細胞膜的構造等，尚未有高三電學的概念。若能從先 備知識延伸，如物理電、化學電等，並讓學生銜接概念知識並加以統整。修習過此課程 後，有助於學生學習高二的神經生理和電生理，且能統整不同領域所講述的的電知識。 系列

40

產生方式

課程㈴稱

內容

學生在國中已具備電壓、電阻、電流的概念，也了解物理電是由電子的移動所造成。 本課程先從生活中的用電談起，從物理的觀點介紹電。先從重力場的概念引導學生理解何 謂電場，並了解電位能、電位等概念，只要具有電位差，即會產生電流。 倘若出門在外，現在也可以使用電池來取代，接著從常見的化學電池，介紹化學電。 先複習化學電池的概念後，再讓學生操作濃差電池，讓學生討論出化學電池的必備條件。 引導學生討論，若生物有電的話，用何種方式產生電比較合理呢？讓學生建立出細胞 膜電位的概念，並了解神經細胞可改變此電位作為一種訊號，若是同時併用多個細胞，甚 至可從細胞間提升為個體間的實際功用。 利用MBL儀器，讓學生以胞外測量法體察生物電的存在，並藉由實驗推論出，具有放 電現象的生物，和一般生物的差異。以及生物電的應用有哪些。

時數

1

認識電

物理電的介紹

3小時

2

化學電池

化學電的介紹

3小時

3

濃差電池與膜電位

介紹濃差電池 讓學生建構出細胞電池模型

3小時

4

生物電的測量

生物電的介紹3小時

3小時

41

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

技能： 1. 夠正確裝置並了解化學電池產生電能的原理。 2. 能以數位擷取器(DAQ)及數位式三用電表測量不同電池的電位差並了解其差異原理。 3. 能正確裝置半透膜，裝置出濃差電池。 4. 能將測量的數據處理，歸納出膜通透性的不同會對電解質濃度及對電位產生的影響。 5. 能設置好偵測生物電的相關裝置（水槽、接線、示波器、喇叭、胞外記錄放大器等）。 6. 能熟練地操作儀器，發現並解決實驗過程中的問題。

概 念 發 展

●

電子因電位差而流動 釋出的能量可對電器作功

化㈻電池

●

電池裝置中可將化學能轉變成電能

濃差電池

●

物理電

細胞電池模型

●

情意： 1. 透過團體實驗的進行與討論，讓學生學習聆聽與尊重它人的想法。 2. 讓學生了解團體的討論學習可以提升學習成效，而體認團體的重要性。 3. 學生能透過團體的分享與討論，連結化學與生物學原理，建構統整推衍形成生物學的新 概念。 4. 透過親身的操作學習，與同學協調合作，提升學習的興趣，體驗自然科學的奧妙。 5. 能將科學概念應用於解決日常生活的問題。

同一電解質具濃度梯度時可轉換出電能

細胞利用離子濃度差建立細胞膜電位 ● 所有細胞皆有細胞膜電位 ●

神經和某些肌肉細胞可改變此電位作為 一種訊號 ● 有些生物可提升訊號為個體間的實際功 用 ●

生物電

C

教案方法 本教案中的教學方法包含兩大主軸，一為探索式教學，另一為讓學生自行操作實驗與 分組討論。另外所使用的教學策略尚包含：引導討論、口頭講述、實作示範、簡報、電腦 教學等。

B

教案目標 知識： 1. 了解電場、電位能、電位、電位差的概念。 2. 了解電位差是造成電荷流電的原因。 3. 了解電容原理。 4. 了解化學電池作用的原理。 5. 了解當兩側系統的電解質濃度存在差異時可致造成電位差，當兩側濃度趨向平衡時電位 差即消失。 6. 建構細胞維持穩定膜電位與控制膜電位的機制。 7. 能以物理、化學、生物學的原理分辨比較化學電池、濃差電池與真實細胞膜電位。 8. 能建構出細胞膜電位的概念圖。 9. 能建構出生物電的概念圖。

42

D

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、裝有數位類比轉換卡（AD卡）的電腦（由清華大學生科系葉世榮 教授提供）等。 軟體㈾源： 自編教材、DAQ軟體（由清華大學生科系葉世榮教授提供，操作說明請見附錄）等。

43

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

技能： 1. 夠正確裝置並了解化學電池產生電能的原理。 2. 能以數位擷取器(DAQ)及數位式三用電表測量不同電池的電位差並了解其差異原理。 3. 能正確裝置半透膜，裝置出濃差電池。 4. 能將測量的數據處理，歸納出膜通透性的不同會對電解質濃度及對電位產生的影響。 5. 能設置好偵測生物電的相關裝置（水槽、接線、示波器、喇叭、胞外記錄放大器等）。 6. 能熟練地操作儀器，發現並解決實驗過程中的問題。

概 念 發 展

●

電子因電位差而流動 釋出的能量可對電器作功

化㈻電池

●

電池裝置中可將化學能轉變成電能

濃差電池

●

物理電

細胞電池模型

●

情意： 1. 透過團體實驗的進行與討論，讓學生學習聆聽與尊重它人的想法。 2. 讓學生了解團體的討論學習可以提升學習成效，而體認團體的重要性。 3. 學生能透過團體的分享與討論，連結化學與生物學原理，建構統整推衍形成生物學的新 概念。 4. 透過親身的操作學習，與同學協調合作，提升學習的興趣，體驗自然科學的奧妙。 5. 能將科學概念應用於解決日常生活的問題。

同一電解質具濃度梯度時可轉換出電能

細胞利用離子濃度差建立細胞膜電位 ● 所有細胞皆有細胞膜電位 ●

神經和某些肌肉細胞可改變此電位作為 一種訊號 ● 有些生物可提升訊號為個體間的實際功 用 ●

生物電

C

教案方法 本教案中的教學方法包含兩大主軸，一為探索式教學，另一為讓學生自行操作實驗與 分組討論。另外所使用的教學策略尚包含：引導討論、口頭講述、實作示範、簡報、電腦 教學等。

B

教案目標 知識： 1. 了解電場、電位能、電位、電位差的概念。 2. 了解電位差是造成電荷流電的原因。 3. 了解電容原理。 4. 了解化學電池作用的原理。 5. 了解當兩側系統的電解質濃度存在差異時可致造成電位差，當兩側濃度趨向平衡時電位 差即消失。 6. 建構細胞維持穩定膜電位與控制膜電位的機制。 7. 能以物理、化學、生物學的原理分辨比較化學電池、濃差電池與真實細胞膜電位。 8. 能建構出細胞膜電位的概念圖。 9. 能建構出生物電的概念圖。

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D

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、裝有數位類比轉換卡（AD卡）的電腦（由清華大學生科系葉世榮 教授提供）等。 軟體㈾源： 自編教材、DAQ軟體（由清華大學生科系葉世榮教授提供，操作說明請見附錄）等。

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高瞻計畫 成果作品集

參考㈾料： 1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (eds). (2004). Biology (7th ed.). United States: Benjamin Cummings.

2. Caputi, A. A., Budelli, R., Grant, K. and Bell, C. C. (1998). The electric image in weakly electric fish: Physical images of resistive objects in Gnathonemus petersii. J. Exp. Biol.

201(14), 2115-2128.

3. 菲爾茲（民96年9月）。鯊魚的第六感。科學人雜誌。67。 4. 休伊特著、陳可崗譯（民97）。觀念物理一電磁學。天下文化。 5. 郭治（民90）。物理傳奇萬能的電。益智工房。 6. 佐卷健男著、廉源譯。趣味物理實驗。中國民族攝影藝術。 7. 葉世榮（民97）。老師不會教的神經科學。台北市：久石。 8. 楊斯皓、谷宗益（2004）。濃差電池與溫差電池。中小學科學展覽。科學教育館。 9. 嚴宏洋（民96年9月）。魚兒求生六技。科學人雜誌。67。1-5。 10. 周建和（民91）。街頭物理：彈奏物理的民歌手。物理雙月刊廿四卷一期。 11. 楊士模。富蘭克林鐘和富蘭克林馬達製作。 http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/select/s5-3/s5-3.htm 12. 國立台灣師範大學物理系Demolab 物理教學示範實驗教室——鋅銅電池的工作原理。 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/index.php 13. 國立陽明大學新世紀生命科學課程改進計畫，普生第26章神經系統。 http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/nerv.htm 14. 細胞膜電位與動作電位。 http://life.nthu.edu.tw/~g864264/Neuroscience/neuron/Potential.html 15. 台灣師範大學生命科學系網頁——神經生理學。 16. 國立彰化師大化學系網頁。 17. 臺北縣立錦和高中資訊種子學校網站——理化科﹙鋅銅電池﹚。

44

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

E

教案活動 1. 共設計四套教案： 系列教案一：物理電。 系列教案二：化學電池。 系列教案三：濃差電池與細胞膜電位。 系列教案四：生物電。 （僅列舉教案一、教案三之教學設計流程附於本表格後。） 2. 教學活動中的實驗，皆提供實驗手冊。 3. 教案進行前，已讓學生認識並操作過DAQ軟體。

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電 教師活動 1. 熱身開場

教 ㈻ 內 容

˙為什麼站在范氏起電機旁頭髮 會豎立起來？（體驗電荷周圍 也充塞著電場，也可使用箔驗 電器觀察） ˙為什麼向空中拋一顆球，球會 沿曲線飛行，在高處放手，球 會作自由落體？ 2. 瞭解場是可以儲存能量的空間 ，重力場能儲存重力位能而電 場可儲存電力位能（電位能） 。 ˙將一物體舉起，在高處釋放與 低處釋放，哪一個掉下的速度 快大？ ˙而將正電荷靠近一個帶有正電 的物體，放開電荷會怎麼樣呢 ？

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

讓學生可以實 際體驗或觀察 並發表自己的 看法。

知道「場」在物理 概念中，是指呈現 某種現象的空間。 球受到重力作用， 地球周圍充塞著重 力場。而電荷的周 圍則充塞電場。

10

場的概念學生 不易理解，可 用更生活化的 例子說明（例 如：投藍的空 間是籃球場、 養牛羊的空間 是牧場）。

思考能量守恆 概念。

能說出物體提高的 距離愈大，重力位 能增加愈多（抗拒 重力場可以儲存能 量）。釋放之後重 力位能可以變成動 能。

20

將正電荷靠近 代表反抗電場 ，能使電荷儲 存電位能。

45

高瞻計畫 成果作品集

參考㈾料： 1. Campbell, N. A. & Reece, J. B. (eds). (2004). Biology (7th ed.). United States: Benjamin Cummings.

2. Caputi, A. A., Budelli, R., Grant, K. and Bell, C. C. (1998). The electric image in weakly electric fish: Physical images of resistive objects in Gnathonemus petersii. J. Exp. Biol.

201(14), 2115-2128.

3. 菲爾茲（民96年9月）。鯊魚的第六感。科學人雜誌。67。 4. 休伊特著、陳可崗譯（民97）。觀念物理一電磁學。天下文化。 5. 郭治（民90）。物理傳奇萬能的電。益智工房。 6. 佐卷健男著、廉源譯。趣味物理實驗。中國民族攝影藝術。 7. 葉世榮（民97）。老師不會教的神經科學。台北市：久石。 8. 楊斯皓、谷宗益（2004）。濃差電池與溫差電池。中小學科學展覽。科學教育館。 9. 嚴宏洋（民96年9月）。魚兒求生六技。科學人雜誌。67。1-5。 10. 周建和（民91）。街頭物理：彈奏物理的民歌手。物理雙月刊廿四卷一期。 11. 楊士模。富蘭克林鐘和富蘭克林馬達製作。 http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/select/s5-3/s5-3.htm 12. 國立台灣師範大學物理系Demolab 物理教學示範實驗教室——鋅銅電池的工作原理。 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/index.php 13. 國立陽明大學新世紀生命科學課程改進計畫，普生第26章神經系統。 http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/nerv.htm 14. 細胞膜電位與動作電位。 http://life.nthu.edu.tw/~g864264/Neuroscience/neuron/Potential.html 15. 台灣師範大學生命科學系網頁——神經生理學。 16. 國立彰化師大化學系網頁。 17. 臺北縣立錦和高中資訊種子學校網站——理化科﹙鋅銅電池﹚。

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教師組 生物

E

教案活動 1. 共設計四套教案： 系列教案一：物理電。 系列教案二：化學電池。 系列教案三：濃差電池與細胞膜電位。 系列教案四：生物電。 （僅列舉教案一、教案三之教學設計流程附於本表格後。） 2. 教學活動中的實驗，皆提供實驗手冊。 3. 教案進行前，已讓學生認識並操作過DAQ軟體。

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電 教師活動 1. 熱身開場

教 ㈻ 內 容

˙為什麼站在范氏起電機旁頭髮 會豎立起來？（體驗電荷周圍 也充塞著電場，也可使用箔驗 電器觀察） ˙為什麼向空中拋一顆球，球會 沿曲線飛行，在高處放手，球 會作自由落體？ 2. 瞭解場是可以儲存能量的空間 ，重力場能儲存重力位能而電 場可儲存電力位能（電位能） 。 ˙將一物體舉起，在高處釋放與 低處釋放，哪一個掉下的速度 快大？ ˙而將正電荷靠近一個帶有正電 的物體，放開電荷會怎麼樣呢 ？

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

讓學生可以實 際體驗或觀察 並發表自己的 看法。

知道「場」在物理 概念中，是指呈現 某種現象的空間。 球受到重力作用， 地球周圍充塞著重 力場。而電荷的周 圍則充塞電場。

10

場的概念學生 不易理解，可 用更生活化的 例子說明（例 如：投藍的空 間是籃球場、 養牛羊的空間 是牧場）。

思考能量守恆 概念。

能說出物體提高的 距離愈大，重力位 能增加愈多（抗拒 重力場可以儲存能 量）。釋放之後重 力位能可以變成動 能。

20

將正電荷靠近 代表反抗電場 ，能使電荷儲 存電位能。

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高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電

教 ㈻ 內 容

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不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

3. 引導出電位與電位差的概念。 ˙將鉛球和乒乓球舉到同一高度 哪一個辛苦？兩者所儲存的重 力位能是否會相同？ ˙若移動一個電荷和十個電荷相 比，電荷儲存的電位能會相同 嗎？ ˙為什麼鳥兒能棲息在高壓電線 上，如果鳥將其中一隻腳跨到 另外一條電線會怎樣？ 溫度差＝＞熱流 水位差＝＞水流（可用連通管 示範） 電位差＝＞電流

思考為何要學 電位，電位差 有何意義。

知道電學中將每一 單位電荷所具有的 電位能稱為「電位 」。

20

電位與電位能 是不同的，學 生容易混淆。

5. Exp1—製作簡易電容器（萊頓 瓶）。（實驗手冊詳見附錄㆒ ） ˙電能要怎麼儲存？介紹電容器 原理。 ˙電容器製作方式：利用多個塑 膠杯中間間隔鋁箔紙相疊，另 撕 5 公分寬鋁箔對折後一端塞 入兩杯中間當引線，外杯鋁箔 用膠帶固定。

思考塑膠杯相 疊能當作電容 器的原因。

能將電容器原理和 簡易電容器連結。

40

材料：一捲鋁 箔、塑膠杯數 個、汽球（或 塑膠水管）和 絲絹（或紙巾 ）：起電用。

學生圍成一圈 。

因為所有的牽手的 人都會觸電，因此 知道簡易的電容器 仍能儲存電荷。

15

4. 從實作㆗建構概念—透過箔驗 電器了解電位差（電壓）。 ˙若將一個帶負電完全張開的驗 電器和另一個電中性的驗電器 中間以導線連接，會發生什麼 事？ ˙若改成帶負電半張開的驗電器 和另一電中性的驗電器，結果 呢？ 改成正電荷重複上述實驗，在 意義上有何不同？

分組實際操作 觀察，用電子 移動思考討論 後提出看法。

6. 親身體驗電容器的靜電威力。 ˙全班同學手牽手圍成一圈，指 定某兩位放手，其中一位用放 開的那隻手握住外杯鋁箔，讓 引線朝外方便蓄電。另一位等 蓄電準備完成後，用空的那隻 手碰觸萊頓瓶引線。 7. 連結既㈲概念。 ˙電池和發電機能供應使電荷移 動的電能，能維持穩定電流。 ˙家用插座兩孔之間有 1 1 0 伏特 的交流電位差，所以能產生電 流。

將所學到的概 念加以統整， 並提出疑問。

對於電位差使得電 荷流動產生好奇心 。

藉由下面的實 驗理解電位差 概念。 教 ㈻ 內 容

能透過金箔張開程 度來判斷電流流向 。明白驅動電子移 動的力量有大小， 得到電位差的概念 。推動電子力量大 的電位高。

25

在使用箔驗電 器之前可先說 明原理，並補 充會移動的只 有負電荷。

教師可改變電 荷搭配方式。

20

47

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電

教 ㈻ 內 容

46

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆒：物理電

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

3. 引導出電位與電位差的概念。 ˙將鉛球和乒乓球舉到同一高度 哪一個辛苦？兩者所儲存的重 力位能是否會相同？ ˙若移動一個電荷和十個電荷相 比，電荷儲存的電位能會相同 嗎？ ˙為什麼鳥兒能棲息在高壓電線 上，如果鳥將其中一隻腳跨到 另外一條電線會怎樣？ 溫度差＝＞熱流 水位差＝＞水流（可用連通管 示範） 電位差＝＞電流

思考為何要學 電位，電位差 有何意義。

知道電學中將每一 單位電荷所具有的 電位能稱為「電位 」。

20

電位與電位能 是不同的，學 生容易混淆。

5. Exp1—製作簡易電容器（萊頓 瓶）。（實驗手冊詳見附錄㆒ ） ˙電能要怎麼儲存？介紹電容器 原理。 ˙電容器製作方式：利用多個塑 膠杯中間間隔鋁箔紙相疊，另 撕 5 公分寬鋁箔對折後一端塞 入兩杯中間當引線，外杯鋁箔 用膠帶固定。

思考塑膠杯相 疊能當作電容 器的原因。

能將電容器原理和 簡易電容器連結。

40

材料：一捲鋁 箔、塑膠杯數 個、汽球（或 塑膠水管）和 絲絹（或紙巾 ）：起電用。

學生圍成一圈 。

因為所有的牽手的 人都會觸電，因此 知道簡易的電容器 仍能儲存電荷。

15

4. 從實作㆗建構概念—透過箔驗 電器了解電位差（電壓）。 ˙若將一個帶負電完全張開的驗 電器和另一個電中性的驗電器 中間以導線連接，會發生什麼 事？ ˙若改成帶負電半張開的驗電器 和另一電中性的驗電器，結果 呢？ 改成正電荷重複上述實驗，在 意義上有何不同？

分組實際操作 觀察，用電子 移動思考討論 後提出看法。

6. 親身體驗電容器的靜電威力。 ˙全班同學手牽手圍成一圈，指 定某兩位放手，其中一位用放 開的那隻手握住外杯鋁箔，讓 引線朝外方便蓄電。另一位等 蓄電準備完成後，用空的那隻 手碰觸萊頓瓶引線。 7. 連結既㈲概念。 ˙電池和發電機能供應使電荷移 動的電能，能維持穩定電流。 ˙家用插座兩孔之間有 1 1 0 伏特 的交流電位差，所以能產生電 流。

將所學到的概 念加以統整， 並提出疑問。

對於電位差使得電 荷流動產生好奇心 。

藉由下面的實 驗理解電位差 概念。 教 ㈻ 內 容

能透過金箔張開程 度來判斷電流流向 。明白驅動電子移 動的力量有大小， 得到電位差的概念 。推動電子力量大 的電位高。

25

在使用箔驗電 器之前可先說 明原理，並補 充會移動的只 有負電荷。

教師可改變電 荷搭配方式。

20

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高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

1. 熱身開場： 生物善用哪些能量？ 生物運用電能做些什麼？ 細胞能放電嗎？請舉實例說明？ 細胞產生電位可能有什麼作用？

自由聯想或討 論後同學提出 自己的看法。

可以說出電鰻、電 鰩，螢火蟲、皮卡 丘等可能的聯想， 有同學提到番茄電 池或鯊魚的第六感 —電感；有同學提 到神經細胞可能仍 不清楚化學電池與 細胞的關聯。

10

從生活或學習 經驗談起，引 起動機。

4. 從實作㆗建構概念—濃差電池 （實驗手冊詳見附錄㆔）

從實作中建構 概念。

需回想起電解質、 電極及三用電表的 概念。

70

老師可靠近參 與討論，共同 解決實驗操作 問題。

裝置濃差電池 整理實驗結果 。

稀釋正確、裝置正 確。

需回答出離子電解 質濃差電池概念。

10

Exp1—量測因濃度梯度而產生電 位的濃差電池電壓 實驗主題：如何能製造出最大電 壓 電極：銀-氯化銀電極 電解質：甲杯：3M 氯化鉀溶液 乙杯：自行決定並正確 稀釋氯化鉀溶液 濃度

2. 提示關鍵問題：

教 ㈻ 內 容

生物用電來傳遞訊息時，是製造 電壓還是電流？ 當使用電訊號來傳遞訊息時有哪 些特色？ 細胞是如何產生電位的？ 生物可能用電池裝置來產生電位 嗎？番茄電池是生物發電的例子 嗎？ 3. 連結既㈲概念：提示實驗條件 細胞具備哪些條件來製造電位差 ？如果電極只有一種，電解質溶 液也只有一種，電極之間還能產 生還原電位差嗎？ 細胞內外的電解質存在濃度差嗎 ？ 如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

48

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位

思考與討論連 結物質科學的 電概念與生物 學的電概念。

思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

需連結到細胞膜。

20

將課程主題鎖 定在細胞電位 連結既有概念 細胞主要運用 電壓作功。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。

教 ㈻ 內 容

利用儀器測量出電位，比較不同 濃度差所建立的電位，歸納找出 其規律性。

5. 實驗結果討論： 比較各組的電壓大小濃差電池電 壓是如何決定的？ 甲乙兩溶液的濃度差距與所產生 的電位有何關聯？ 電極之間並不存在金屬還原電位 差時，還能產生電位差的原因為 何？ 濃差電池與一般化學電池相比， 有哪些異同？

建議以十的倍 率稀釋。

三用電表以類 比數位轉換器 取代，更方便 測量微小電位 與紀錄結果。

數據留待統計 課程時以Excel 處理。 觀察、測量及 討論後開始建 構概念。

濃差電池電壓由濃 度差決定。

30

以正確科學態 度處理數據。

分組討論各組 分析實驗數據 ，上台發表結 果。

49

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

1. 熱身開場： 生物善用哪些能量？ 生物運用電能做些什麼？ 細胞能放電嗎？請舉實例說明？ 細胞產生電位可能有什麼作用？

自由聯想或討 論後同學提出 自己的看法。

可以說出電鰻、電 鰩，螢火蟲、皮卡 丘等可能的聯想， 有同學提到番茄電 池或鯊魚的第六感 —電感；有同學提 到神經細胞可能仍 不清楚化學電池與 細胞的關聯。

10

從生活或學習 經驗談起，引 起動機。

4. 從實作㆗建構概念—濃差電池 （實驗手冊詳見附錄㆔）

從實作中建構 概念。

需回想起電解質、 電極及三用電表的 概念。

70

老師可靠近參 與討論，共同 解決實驗操作 問題。

裝置濃差電池 整理實驗結果 。

稀釋正確、裝置正 確。

需回答出離子電解 質濃差電池概念。

10

Exp1—量測因濃度梯度而產生電 位的濃差電池電壓 實驗主題：如何能製造出最大電 壓 電極：銀-氯化銀電極 電解質：甲杯：3M 氯化鉀溶液 乙杯：自行決定並正確 稀釋氯化鉀溶液 濃度

2. 提示關鍵問題：

教 ㈻ 內 容

生物用電來傳遞訊息時，是製造 電壓還是電流？ 當使用電訊號來傳遞訊息時有哪 些特色？ 細胞是如何產生電位的？ 生物可能用電池裝置來產生電位 嗎？番茄電池是生物發電的例子 嗎？ 3. 連結既㈲概念：提示實驗條件 細胞具備哪些條件來製造電位差 ？如果電極只有一種，電解質溶 液也只有一種，電極之間還能產 生還原電位差嗎？ 細胞內外的電解質存在濃度差嗎 ？ 如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

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不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位

思考與討論連 結物質科學的 電概念與生物 學的電概念。

思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

需連結到細胞膜。

20

將課程主題鎖 定在細胞電位 連結既有概念 細胞主要運用 電壓作功。

（評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。

教 ㈻ 內 容

利用儀器測量出電位，比較不同 濃度差所建立的電位，歸納找出 其規律性。

5. 實驗結果討論： 比較各組的電壓大小濃差電池電 壓是如何決定的？ 甲乙兩溶液的濃度差距與所產生 的電位有何關聯？ 電極之間並不存在金屬還原電位 差時，還能產生電位差的原因為 何？ 濃差電池與一般化學電池相比， 有哪些異同？

建議以十的倍 率稀釋。

三用電表以類 比數位轉換器 取代，更方便 測量微小電位 與紀錄結果。

數據留待統計 課程時以Excel 處理。 觀察、測量及 討論後開始建 構概念。

濃差電池電壓由濃 度差決定。

30

以正確科學態 度處理數據。

分組討論各組 分析實驗數據 ，上台發表結 果。

49

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

6. 引導討論：

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 時間

備註

20

如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

（續） 生物細胞的內外的離子會通透流 過生物細胞膜嗎？

（續） 各組討論結果 描繪膜電位概 念。

（續） 發現模擬膜電位和 真實細胞狀態有差 距。

當這些離子會自由通透細胞膜時 會對膜電位產生甚麼影響？ 模型細胞是否能像真實細胞一樣 維持穩定膜電位？

7. 從實作㆗建構概念—模擬膜電 位（實驗手冊詳見附錄㆔） Exp2—細胞電池模型以透析膜模 擬細胞膜，氯化鉀模擬細胞電解 質；取3M-0.003M濃差進行膜電 位實驗，定時偵測電壓。將數據 作圖，觀察電壓變化趨勢。 實驗主題：模型細胞是否能模擬 真實細胞維持穩定膜 電位。

70

8. ㉁息

10

10. 引導探討：

30

如果生物細胞希望維持穩定的膜 電電位，細胞必須具備哪些條件 ？

9. 實驗結果討論： 比較各組的電壓變化趨勢。 膜電池實驗所測到的初始電位與 使用鹽橋時所測得的初始電位一 樣嗎？why？ 所測到的電位經過一段時間之後 有何變化？why？

時間

統整新概念： 整理出膜電位的條 件與特點。

分組討論： 各組分析實驗 數據，上台發 表結果。 經討論思考， 同學有自信樂 於上台分享。

將細胞結構與電池 結構連結

列入評量的概 念有： 能正確運用關 鍵字建構出新 概念。 細胞只需利用 微小的電壓差 距來當作訊號 。

如果神經細胞想以膜電位的改變 當做訊號，細胞如何做到快速改 變電位並迅速恢復電位？

統整新概念整 理出膜電位的 條件與特點。 思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

建構細胞控制膜電 位機制。

備註 （續） 老師鼓勵同學 分享。 將每一組論點 依概念的推進 由淺入深依序 統整。 （評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。 （評量） 有能力整理出 膜電位的條件 與特點。

教 ㈻ 內 容

個別討論

50

教師活動

10

51

高瞻計畫 成果作品集

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

6. 引導討論：

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 時間

備註

20

如果生物細胞想藉由電解質的濃 度差來產生電位差，細胞必須具 備哪些條件？ 細胞在構造上有哪些特色有助於 利用膜內外電解質間濃度的差距 來產生電位差。

教 ㈻ 內 容

㈻生活動

㈻生預期反應

（續） 生物細胞的內外的離子會通透流 過生物細胞膜嗎？

（續） 各組討論結果 描繪膜電位概 念。

（續） 發現模擬膜電位和 真實細胞狀態有差 距。

當這些離子會自由通透細胞膜時 會對膜電位產生甚麼影響？ 模型細胞是否能像真實細胞一樣 維持穩定膜電位？

7. 從實作㆗建構概念—模擬膜電 位（實驗手冊詳見附錄㆔） Exp2—細胞電池模型以透析膜模 擬細胞膜，氯化鉀模擬細胞電解 質；取3M-0.003M濃差進行膜電 位實驗，定時偵測電壓。將數據 作圖，觀察電壓變化趨勢。 實驗主題：模型細胞是否能模擬 真實細胞維持穩定膜 電位。

70

8. ㉁息

10

10. 引導探討：

30

如果生物細胞希望維持穩定的膜 電電位，細胞必須具備哪些條件 ？

9. 實驗結果討論： 比較各組的電壓變化趨勢。 膜電池實驗所測到的初始電位與 使用鹽橋時所測得的初始電位一 樣嗎？why？ 所測到的電位經過一段時間之後 有何變化？why？

時間

統整新概念： 整理出膜電位的條 件與特點。

分組討論： 各組分析實驗 數據，上台發 表結果。 經討論思考， 同學有自信樂 於上台分享。

將細胞結構與電池 結構連結

列入評量的概 念有： 能正確運用關 鍵字建構出新 概念。 細胞只需利用 微小的電壓差 距來當作訊號 。

如果神經細胞想以膜電位的改變 當做訊號，細胞如何做到快速改 變電位並迅速恢復電位？

統整新概念整 理出膜電位的 條件與特點。 思考生物電概 念，能辨証別 組的論點，若 有錯誤有能力 指正。

建構細胞控制膜電 位機制。

備註 （續） 老師鼓勵同學 分享。 將每一組論點 依概念的推進 由淺入深依序 統整。 （評量） 有能力分辨化 學電池與細胞 電池具有類似 的材料，卻用 不同的機制製 造電壓。 （評量） 有能力整理出 膜電位的條件 與特點。

教 ㈻ 內 容

個別討論

50

教師活動

10

51

高瞻計畫 成果作品集

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

11. 綜合探討活動： 細胞電池模型是濃差電池嗎？ 細胞可以利用濃差電池的原理來 製造電位嗎？

透過問題引導 仔細比較化學 濃差電池與細 胞電池模型。

觀察、測量及討論 後建構概念。

20

評量的概念有 ： 生物細胞不具 備適合各種離 子反應的電極 。 細胞膜的通透 性改變時會造 成膜電位的改 變。

回家作業： 在下個實驗之 前在網路上繳 交報告；教師 給予回饋。

分辨兩種電池的差 別。

10

濃差電池與細胞電池相比，有哪 些異同？

12. 綜延伸思考（評量）：

教 ㈻ 內 容

52

˙還有哪些因素會影響到濃差電 池的電位高低？ ˙細胞用離子濃度差產生電壓必 須具備哪些條件？ ˙細胞產生電位有什麼作用的？ ˙請設計一模擬細胞構造的電池 裝置。 ˙細胞用離子濃度差產生膜電位 的機制有什麼特點與優勢？ ˙細胞的電位變化很小，如何測 出細胞的電位變化？請設計一 個可以測定細胞電位的方法。 ˙水族箱內的象鼻魚或鯊魚會放 電嗎？是否能測量或證明？

思考膜電位概念， 能辨証別組的論點 ，若有錯誤有能力 指正。 串聯前後課程。

當細胞膜的通 透性改變時， 離子移動的種 類與速率都改 變了，因此造 成膜電位的改 變。 細胞膜上具有 簡單擴散以外 的管制，可以 製造快速的通 透性改變。 神經細胞將膜 電位的改變當 作一種訊號。 神經細胞上的 訊號可以沿著 細胞膜傳導。 （評量） 以概念圖的架 構評量學習成 效。

3-3 生

物

教 案 設 計

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦 (Triops) 國立㆗山大㈻附屬國光高級㆗㈻ 黃翠瑩、廖純姿、謝佩妤

高瞻計畫 成果作品集

教師組 生物

不愛電玩愛玩電 電的跨領域教㈻ 系列教案㆔：濃差電池與細胞膜電位 教師活動

㈻生活動

㈻生預期反應

時間

備註

11. 綜合探討活動： 細胞電池模型是濃差電池嗎？ 細胞可以利用濃差電池的原理來 製造電位嗎？

透過問題引導 仔細比較化學 濃差電池與細 胞電池模型。

觀察、測量及討論 後建構概念。

20

評量的概念有 ： 生物細胞不具 備適合各種離 子反應的電極 。 細胞膜的通透 性改變時會造 成膜電位的改 變。

回家作業： 在下個實驗之 前在網路上繳 交報告；教師 給予回饋。

分辨兩種電池的差 別。

10

濃差電池與細胞電池相比，有哪 些異同？

12. 綜延伸思考（評量）：

教 ㈻ 內 容

52

˙還有哪些因素會影響到濃差電 池的電位高低？ ˙細胞用離子濃度差產生電壓必 須具備哪些條件？ ˙細胞產生電位有什麼作用的？ ˙請設計一模擬細胞構造的電池 裝置。 ˙細胞用離子濃度差產生膜電位 的機制有什麼特點與優勢？ ˙細胞的電位變化很小，如何測 出細胞的電位變化？請設計一 個可以測定細胞電位的方法。 ˙水族箱內的象鼻魚或鯊魚會放 電嗎？是否能測量或證明？

思考膜電位概念， 能辨証別組的論點 ，若有錯誤有能力 指正。 串聯前後課程。

當細胞膜的通 透性改變時， 離子移動的種 類與速率都改 變了，因此造 成膜電位的改 變。 細胞膜上具有 簡單擴散以外 的管制，可以 製造快速的通 透性改變。 神經細胞將膜 電位的改變當 作一種訊號。 神經細胞上的 訊號可以沿著 細胞膜傳導。 （評量） 以概念圖的架 構評量學習成 效。

3-3 生

物

教 案 設 計

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦 (Triops) 國立㆗山大㈻附屬國光高級㆗㈻ 黃翠瑩、廖純姿、謝佩妤

高瞻計畫 成果作品集

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)

教師組 生物

2. 培養愛護自然的情操。 3. 培養生物研究探究的精神。 4. 思考環境變遷對生物的影響性。 5. 培養主動學習的態度。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立㆗山大㈻附屬國光高級㆗㈻ （07）3603600

聯 黃翠瑩 廖純姿 謝佩妤

（07）3603600 分機 253 （07）3603600 分機 262 （07）3603600 分機 211

絡

㆟

認知： 1. 知道生物演化的重要意義。 2. 知道何謂活化石。 3. 瞭解活化石—三眼恐龍蝦的分類地位、生活習性、生理構造與生活史。 4. 瞭解恐龍蝦在地球上的重要地位及對環境的影響。

tm13@mail.kksh.kh.edu.tw ti03@mail.kksh.kh.edu.tw t1985612000@yahoo.com.tw

技能： 1. 具備邏輯思考能力。 2. 具備飼養以及繁殖恐龍蝦的能力。 3. 培養同儕間團隊合作能力。 4. 培養學生蒐集、統整、分析資料的能力。 5. 培養科學研究的能力。

不㆒樣的生命——活化石㆔眼恐龍蝦(Triops) 教㈻時間/節數： 2 節

A

教案設計理念 目前高中生物課程，大多以靜態課程為主，老師主要使用講述的方式來讓學生理解生 物學的相關知識，從細胞的構造、生物的生理機能、生殖策略、演化、一直到環境與生 態，教材以單元方式來呈現，於是學生們得到的概念大都為片段式、破碎的概念，缺乏統 整性。這種內收的情況，讓應該是有趣的生物變的單調。 恐龍蝦是現存生物中較特殊的生命形式，其族群雖然歷經幾億年的環境變遷，然而在 外觀幾乎沒有任何的改變，生物學上稱之為活化石。藉由生物活體的觀察飼養，一方面讓 學生對特定生物的生物特性有整體性的瞭解，讓課本知識鮮明活化，一方面培養學生觀察 力、尋找問題、解決問題的能力。 整個活動進行過程均是以學生為主，老師為輔的引導式探究教學，課程中利用了PBL (Problem Based Learning)問題導向式學習策略來進行教學。透過學生親自飼養觀察的活動 及開放式問題的設計，鼓勵學生以科學方法主動探索生命世界。另一方面由照顧生命開 始，了解生命的脆弱、韌性、獨特性，進而培養尊重生命的情操，並瞭解人類造成的環境 變化對其他生物造成的影響，對於整個高瞻計畫生物多樣性課程有更深刻的體會。

B 54

C

教案活動

教㈻流程

專家演講講座

實 驗 課 程

教案目標

心 得 分 享

情意： 1. 養成尊重生命的態度。

評 分 標 準

教師活動

㈻生活動

時間（分鐘）

教㈻前準備

50分鐘

1. 與專家討論課程內容 。 2. 設計學生學習單與實 驗紀錄表。

恐龍蝦生物特性介 紹。

仔細聆聽。

1. 引導學生進行觀 察。 2. 介紹恐龍蝦的飼 養方法、注意事 項及記錄方式。

1. 回家飼養恐龍蝦 。 2. 觀察成長發育持 續兩星期。 3. 紀錄恐龍蝦成長 過程。

30分鐘

教師講評語回饋。

1. 回饋學習單內容 。 2. 學生報告：飼養 心得分享。

20分鐘

1. 準備恐龍蝦飼養組（ 每人一份）。 2. 設計開放式問題讓學 生觀察紀錄。

1. 專注度與學習精神。 2. 飼養記錄學習單。 3. 上台報告。 55

高瞻計畫 成果作品集

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)

教師組 生物

2. 培養愛護自然的情操。 3. 培養生物研究探究的精神。 4. 思考環境變遷對生物的影響性。 5. 培養主動學習的態度。

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立㆗山大㈻附屬國光高級㆗㈻ （07）3603600

聯 黃翠瑩 廖純姿 謝佩妤

（07）3603600 分機 253 （07）3603600 分機 262 （07）3603600 分機 211

絡

㆟

認知： 1. 知道生物演化的重要意義。 2. 知道何謂活化石。 3. 瞭解活化石—三眼恐龍蝦的分類地位、生活習性、生理構造與生活史。 4. 瞭解恐龍蝦在地球上的重要地位及對環境的影響。

tm13@mail.kksh.kh.edu.tw ti03@mail.kksh.kh.edu.tw t1985612000@yahoo.com.tw

技能： 1. 具備邏輯思考能力。 2. 具備飼養以及繁殖恐龍蝦的能力。 3. 培養同儕間團隊合作能力。 4. 培養學生蒐集、統整、分析資料的能力。 5. 培養科學研究的能力。

不㆒樣的生命——活化石㆔眼恐龍蝦(Triops) 教㈻時間/節數： 2 節

A

教案設計理念 目前高中生物課程，大多以靜態課程為主，老師主要使用講述的方式來讓學生理解生 物學的相關知識，從細胞的構造、生物的生理機能、生殖策略、演化、一直到環境與生 態，教材以單元方式來呈現，於是學生們得到的概念大都為片段式、破碎的概念，缺乏統 整性。這種內收的情況，讓應該是有趣的生物變的單調。 恐龍蝦是現存生物中較特殊的生命形式，其族群雖然歷經幾億年的環境變遷，然而在 外觀幾乎沒有任何的改變，生物學上稱之為活化石。藉由生物活體的觀察飼養，一方面讓 學生對特定生物的生物特性有整體性的瞭解，讓課本知識鮮明活化，一方面培養學生觀察 力、尋找問題、解決問題的能力。 整個活動進行過程均是以學生為主，老師為輔的引導式探究教學，課程中利用了PBL (Problem Based Learning)問題導向式學習策略來進行教學。透過學生親自飼養觀察的活動 及開放式問題的設計，鼓勵學生以科學方法主動探索生命世界。另一方面由照顧生命開 始，了解生命的脆弱、韌性、獨特性，進而培養尊重生命的情操，並瞭解人類造成的環境 變化對其他生物造成的影響，對於整個高瞻計畫生物多樣性課程有更深刻的體會。

B 54

C

教案活動

教㈻流程

專家演講講座

實 驗 課 程

教案目標

心 得 分 享

情意： 1. 養成尊重生命的態度。

評 分 標 準

教師活動

㈻生活動

時間（分鐘）

教㈻前準備

50分鐘

1. 與專家討論課程內容 。 2. 設計學生學習單與實 驗紀錄表。

恐龍蝦生物特性介 紹。

仔細聆聽。

1. 引導學生進行觀 察。 2. 介紹恐龍蝦的飼 養方法、注意事 項及記錄方式。

1. 回家飼養恐龍蝦 。 2. 觀察成長發育持 續兩星期。 3. 紀錄恐龍蝦成長 過程。

30分鐘

教師講評語回饋。

1. 回饋學習單內容 。 2. 學生報告：飼養 心得分享。

20分鐘

1. 準備恐龍蝦飼養組（ 每人一份）。 2. 設計開放式問題讓學 生觀察紀錄。

1. 專注度與學習精神。 2. 飼養記錄學習單。 3. 上台報告。 55

高瞻計畫 成果作品集

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)

教師組 生物

該教案可直接融入現行高中生物課程： 1. 為生物統整性介紹的參考教案。 2. 可以配合99新課綱基礎生物（一）第參單元演化與生物多樣性，進行實驗活動。第參單 元課程內容如下：

主題

主要內容 一、生物的演化

參 、 演 化 與 生 物 多 樣 性

˙演化理論的發展 ˙生物種的概念

教㈻回饋與省思 恐龍蝦的飼養，在國外是很普遍的中小學生命科學教育教材，他們針對國小低年級學 生設計了一系列的學習單，讓小學生可以從小訓練自我探索、發現問題、找尋答案的能 力。

內容說明 ˙簡介演化現象的接受 ˙簡介共同祖先和演化 ˙簡介天擇與演化 ˙簡介生物種概念(Biological species concept) 及其適用的問題 ˙簡介林奈的層級系統 ˙簡介生物的分類與演化

二、生命樹

˙生物分類系統 ˙親緣關係的重建

˙簡介演化證據 ˙簡介親緣關係的可重建性，得以演化樹說 明鳥類及爬蟲類的親緣

三、生物多樣性

˙病毒 ˙遺傳多樣性、物種 多樣性、生態系多 樣性 ˙生物多樣性的重要 性 ˙生物多樣性的觀察

˙簡介病毒的基本構造及其介於生物與非生 物之間的地位

四、探討活動

56

內容細目

D

˙鄰近地區生物的調查

台灣的中小學自然課程，不可諱言的，大多還是書本上的知識，由老師教導，學生吸 收，如此一來，學生的創造力與觀察力明顯的比國外的學生缺乏。高瞻的課程宗旨，就是 希望設計一些課程，可以由學生為主、老師為輔為重點，讓學生能自主學習，老師從旁輔 導，引導學生對環境有細微的觀察、提出問題、進而找到解決問題的方法。 設計此一教案，期許我們從中學生開始的生命科學教育，不再只是要學生背誦書本上 的知識，而是能培養學生主動觀察學習、訓練科學研究能力、統整生物相關知識。讓學生 動眼、動手、動腦，讓生物教學不再僅止於課本上的文字，不再是片斷的知識。協助生物 科教師將生物概念作完整的整合。

恐龍蝦

恐龍蝦教具組

57

高瞻計畫 成果作品集

不㆒樣的生命 活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)

教師組 生物

該教案可直接融入現行高中生物課程： 1. 為生物統整性介紹的參考教案。 2. 可以配合99新課綱基礎生物（一）第參單元演化與生物多樣性，進行實驗活動。第參單 元課程內容如下：

主題

主要內容 一、生物的演化

參 、 演 化 與 生 物 多 樣 性

˙演化理論的發展 ˙生物種的概念

教㈻回饋與省思 恐龍蝦的飼養，在國外是很普遍的中小學生命科學教育教材，他們針對國小低年級學 生設計了一系列的學習單，讓小學生可以從小訓練自我探索、發現問題、找尋答案的能 力。

內容說明 ˙簡介演化現象的接受 ˙簡介共同祖先和演化 ˙簡介天擇與演化 ˙簡介生物種概念(Biological species concept) 及其適用的問題 ˙簡介林奈的層級系統 ˙簡介生物的分類與演化

二、生命樹

˙生物分類系統 ˙親緣關係的重建

˙簡介演化證據 ˙簡介親緣關係的可重建性，得以演化樹說 明鳥類及爬蟲類的親緣

三、生物多樣性

˙病毒 ˙遺傳多樣性、物種 多樣性、生態系多 樣性 ˙生物多樣性的重要 性 ˙生物多樣性的觀察

˙簡介病毒的基本構造及其介於生物與非生 物之間的地位

四、探討活動

56

內容細目

D

˙鄰近地區生物的調查

台灣的中小學自然課程，不可諱言的，大多還是書本上的知識，由老師教導，學生吸 收，如此一來，學生的創造力與觀察力明顯的比國外的學生缺乏。高瞻的課程宗旨，就是 希望設計一些課程，可以由學生為主、老師為輔為重點，讓學生能自主學習，老師從旁輔 導，引導學生對環境有細微的觀察、提出問題、進而找到解決問題的方法。 設計此一教案，期許我們從中學生開始的生命科學教育，不再只是要學生背誦書本上 的知識，而是能培養學生主動觀察學習、訓練科學研究能力、統整生物相關知識。讓學生 動眼、動手、動腦，讓生物教學不再僅止於課本上的文字，不再是片斷的知識。協助生物 科教師將生物概念作完整的整合。

恐龍蝦

恐龍蝦教具組

57

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 生物

3隻眼睛70對腳 活化石「恐龍蝦」進入高㆗生物課

想到生物課，想必㈲許多㆟只記得課本㆖㆒張張的生物圖片吧！不過㆗山大附㆗㆔位老師改 變了這個模式，將活跳跳「恐龍蝦」引進生物課，讓㈻生親身體會、觀察生物的成長。

3-4 生

物

教 案 設 計 活化石「恐龍蝦」，擁㈲極㈵別的外型，它的卵可在乾燥㆗保存，即使過了25年遇到㈬還能 孵化，是多年來美國常見的生命科㈻教材；㆕年前，㆗山大附㆗黃翠瑩老師開始究恐龍蝦，從高 瞻班㈻生開始「實驗」起，每個㈻生都養恐龍蝦，用㆓個㈪的時間觀察和記錄，㆗間還㈲㆒次的 討論會，可以互相分享養殖心得。 教㈻方式不設限 ㈻生創意奔放 為了讓㈻生主動觀察恐龍蝦，本課程的㈻習單㈵別設計成開放式問答，就連最後的總報告， 也沒㈲限定要用什麼方式，光是㆒題「測量恐龍蝦的大小」就讓㈻生各出奇招，由於恐龍蝦生長 在㈬㆗，很難拿尺量，因此㈲㈻生以手指做為比例尺來測量，也㈲㈻生在㈬裡丟㆘㆒粒米，再觀 察蝦子和米的大小差距。「不去設計很難的技術，」黃翠瑩老師說，「要讓㈻生去觀察，他們的 態度才是最重要的。」共同參與教㈻的廖純姿老師也認為，「這個課程著重的是㈻生情意部分的 培養。」 由於養殖恐龍蝦的變數很多，總會㈲失敗的時候，老師們對此都抱著開放的態度，「即使養 不出來，也要去研究為什麼，」黃翠瑩老師說。正如老師們所期望的，㈻生們對課程反應相當 好，老師們亦鼓勵㈻生做更深入的觀察，例如孵化率、成長速度等；㈲㆓組㈻生在課程結束後決 定要進行後續研究，並以此參加科展，也㈲㈻生將這個主題㊢成小論文。「這個課程重要的㆞方 在於培養他們獨立研究的精神。」另㆒位參與教㈻的謝佩妤老師說。 課程太㈲趣 意外引爆恐龍蝦熱潮 恐龍蝦課程㆒開始只在高瞻班施行，但因為太㈲趣了，其他班級的㈻生也躍躍欲試。「我㈲ 時會以㈻生考試成績做為條件，讓他們養養看。」黃翠瑩老師笑著說。現在恐龍蝦課程已經推廣 出去，㆗山大附㆗高㆒㈻生都能選修，甚㉃連外校的老師都㈲興趣，因此老師們索性在教師研習 時發放蝦卵，高瞻計畫嘉年華會場㆖，老師們也「交流」著蝦卵，最近㆗山大附㆗亦將此推廣到 ㈻校舉辦的營隊，讓附近的國㆗生也㈲機會養殖恐龍蝦。 恐龍蝦的養殖課程，對生物正課也帶來了好的影響。「㆖課㆗可以用恐龍蝦舉例，例如談生 殖系統的時候，」廖純姿老師表示，「㈲養過恐龍蝦的班級，更能了解課本的內容。」㈻生們 甚㉃可以依養殖恐龍蝦的經驗，想像哪些因子對生物的生存㈲影響。對於其後的課程，老師們認 為可以讓㈻生更為主動設計㉂己的研究題目，黃翠瑩老師則㈲志於推廣生物防治，從養殖生物開 始，擴大到環境的保護，生物教育最可貴的㆞方正是在此。

58

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ 王瑜君、余惠如

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 生物

3隻眼睛70對腳 活化石「恐龍蝦」進入高㆗生物課

想到生物課，想必㈲許多㆟只記得課本㆖㆒張張的生物圖片吧！不過㆗山大附㆗㆔位老師改 變了這個模式，將活跳跳「恐龍蝦」引進生物課，讓㈻生親身體會、觀察生物的成長。

3-4 生

物

教 案 設 計 活化石「恐龍蝦」，擁㈲極㈵別的外型，它的卵可在乾燥㆗保存，即使過了25年遇到㈬還能 孵化，是多年來美國常見的生命科㈻教材；㆕年前，㆗山大附㆗黃翠瑩老師開始究恐龍蝦，從高 瞻班㈻生開始「實驗」起，每個㈻生都養恐龍蝦，用㆓個㈪的時間觀察和記錄，㆗間還㈲㆒次的 討論會，可以互相分享養殖心得。 教㈻方式不設限 ㈻生創意奔放 為了讓㈻生主動觀察恐龍蝦，本課程的㈻習單㈵別設計成開放式問答，就連最後的總報告， 也沒㈲限定要用什麼方式，光是㆒題「測量恐龍蝦的大小」就讓㈻生各出奇招，由於恐龍蝦生長 在㈬㆗，很難拿尺量，因此㈲㈻生以手指做為比例尺來測量，也㈲㈻生在㈬裡丟㆘㆒粒米，再觀 察蝦子和米的大小差距。「不去設計很難的技術，」黃翠瑩老師說，「要讓㈻生去觀察，他們的 態度才是最重要的。」共同參與教㈻的廖純姿老師也認為，「這個課程著重的是㈻生情意部分的 培養。」 由於養殖恐龍蝦的變數很多，總會㈲失敗的時候，老師們對此都抱著開放的態度，「即使養 不出來，也要去研究為什麼，」黃翠瑩老師說。正如老師們所期望的，㈻生們對課程反應相當 好，老師們亦鼓勵㈻生做更深入的觀察，例如孵化率、成長速度等；㈲㆓組㈻生在課程結束後決 定要進行後續研究，並以此參加科展，也㈲㈻生將這個主題㊢成小論文。「這個課程重要的㆞方 在於培養他們獨立研究的精神。」另㆒位參與教㈻的謝佩妤老師說。 課程太㈲趣 意外引爆恐龍蝦熱潮 恐龍蝦課程㆒開始只在高瞻班施行，但因為太㈲趣了，其他班級的㈻生也躍躍欲試。「我㈲ 時會以㈻生考試成績做為條件，讓他們養養看。」黃翠瑩老師笑著說。現在恐龍蝦課程已經推廣 出去，㆗山大附㆗高㆒㈻生都能選修，甚㉃連外校的老師都㈲興趣，因此老師們索性在教師研習 時發放蝦卵，高瞻計畫嘉年華會場㆖，老師們也「交流」著蝦卵，最近㆗山大附㆗亦將此推廣到 ㈻校舉辦的營隊，讓附近的國㆗生也㈲機會養殖恐龍蝦。 恐龍蝦的養殖課程，對生物正課也帶來了好的影響。「㆖課㆗可以用恐龍蝦舉例，例如談生 殖系統的時候，」廖純姿老師表示，「㈲養過恐龍蝦的班級，更能了解課本的內容。」㈻生們 甚㉃可以依養殖恐龍蝦的經驗，想像哪些因子對生物的生存㈲影響。對於其後的課程，老師們認 為可以讓㈻生更為主動設計㉂己的研究題目，黃翠瑩老師則㈲志於推廣生物防治，從養殖生物開 始，擴大到環境的保護，生物教育最可貴的㆞方正是在此。

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㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ 王瑜君、余惠如

高瞻計畫 成果作品集

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

聯絡㈾訊 執 行 單 位

B

㆒、認知領域 1. 能說出生物多樣性的含意和重要性。 2. 能說出溼地生態系的主要特色和重要性。 3. 能舉例說出生態系中不同棲地環境對生物的影響和生物對環境的適應。 4. 能舉例說明高美濕地特有種和稀有種的主要特色和生態地位。 5. 能舉例說明外來種對當地生物多樣性的影響。 6. 能說明人為干擾對生態系的影響。

私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ （04）23590269

聯 王瑜君 余惠如

（04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371

絡

㆟ samuel@thu.edu.tw violaissocute@gmail.com

㆓、技能領域 1. 能提出減少人為干擾對濕地影響的具體方案。 2. 能於觀賞自然之美後，拍下照片或畫出自然景觀為紀錄。 3. 學生能應用時下的科技產物，並透過這些來探討生物多樣性。 4. 能利用專業方法來進行生物多樣性的近距離觀察。 5. 學生能把學習到的科學和生活事物關連起來。 6. 學生能利用科學方法解決社會性議題。 7. 對於科學相關的社會議題，做科學性的理解與研判。

㆘㆒站：高美——生物多樣性教案設計 ㊜用對象：高㆗㆒年級

教㈻時間/節數： 16 節課

參、演化與生物多樣性 基礎生物 (1) 配合99暫綱 之㊠目

三、生物多樣性˙生物多樣性的重要性 四、探討活動˙生物多樣性的觀察

㆔、情感領域 1. 學生能藉由實地觀察培養對周遭環境的敏感性（感受力）。 2. 學生能欣賞周遭環境之美，而能對環境做出承諾，近一步保護環境。 3. 學生對學習更加感到興趣，對問題的瞭解更加深刻。 4. 學生對大自然更加好奇。 5. 學生認為科學是一種討論問題解決問題的方法。

陸、生物與環境 三、多樣的生態系˙陸域生態系˙河流生態系˙海洋生態系 拾參、生物多樣性與保育 生物（選修）

A

五、保育生物學˙生物多樣性消失的原因˙生物多樣性的保 育策略

教案設計理念 讓學生能利用台中縣海岸高美濕地之生態環境，體會大自然『生物多樣性』之奇特與 奧妙。並透過問題解決的過程達到自我學習，包括資料的蒐集與整理 新舊知識的整合。

60

教案目標

C

教案方法 以學生為主體、問題導向學習(PBL)，探究教 學、專家演講、網路資料搜尋、分組討論、戶外教 學、簡報、海報、教師實作示範。

61

高瞻計畫 成果作品集

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

聯絡㈾訊 執 行 單 位

B

㆒、認知領域 1. 能說出生物多樣性的含意和重要性。 2. 能說出溼地生態系的主要特色和重要性。 3. 能舉例說出生態系中不同棲地環境對生物的影響和生物對環境的適應。 4. 能舉例說明高美濕地特有種和稀有種的主要特色和生態地位。 5. 能舉例說明外來種對當地生物多樣性的影響。 6. 能說明人為干擾對生態系的影響。

私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ （04）23590269

聯 王瑜君 余惠如

（04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371

絡

㆟ samuel@thu.edu.tw violaissocute@gmail.com

㆓、技能領域 1. 能提出減少人為干擾對濕地影響的具體方案。 2. 能於觀賞自然之美後，拍下照片或畫出自然景觀為紀錄。 3. 學生能應用時下的科技產物，並透過這些來探討生物多樣性。 4. 能利用專業方法來進行生物多樣性的近距離觀察。 5. 學生能把學習到的科學和生活事物關連起來。 6. 學生能利用科學方法解決社會性議題。 7. 對於科學相關的社會議題，做科學性的理解與研判。

㆘㆒站：高美——生物多樣性教案設計 ㊜用對象：高㆗㆒年級

教㈻時間/節數： 16 節課

參、演化與生物多樣性 基礎生物 (1) 配合99暫綱 之㊠目

三、生物多樣性˙生物多樣性的重要性 四、探討活動˙生物多樣性的觀察

㆔、情感領域 1. 學生能藉由實地觀察培養對周遭環境的敏感性（感受力）。 2. 學生能欣賞周遭環境之美，而能對環境做出承諾，近一步保護環境。 3. 學生對學習更加感到興趣，對問題的瞭解更加深刻。 4. 學生對大自然更加好奇。 5. 學生認為科學是一種討論問題解決問題的方法。

陸、生物與環境 三、多樣的生態系˙陸域生態系˙河流生態系˙海洋生態系 拾參、生物多樣性與保育 生物（選修）

A

五、保育生物學˙生物多樣性消失的原因˙生物多樣性的保 育策略

教案設計理念 讓學生能利用台中縣海岸高美濕地之生態環境，體會大自然『生物多樣性』之奇特與 奧妙。並透過問題解決的過程達到自我學習，包括資料的蒐集與整理 新舊知識的整合。

60

教案目標

C

教案方法 以學生為主體、問題導向學習(PBL)，探究教 學、專家演講、網路資料搜尋、分組討論、戶外教 學、簡報、海報、教師實作示範。

61

高瞻計畫 成果作品集

D

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

㆔、戶外教㈻ 學生實地探索台中縣海岸高美濕地之生態 環境，體會『生物多樣性』之奇特。前往高美 溼地前，學生提出關於人文、生態、社會議題 子問題，並設計實驗，藉由2次實驗的印證，讓 學生更了解高美溼地生物多樣性的「人文、生 態、社會議題子問題」。

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、單槍投影機、教具、高美溼地等。 軟體㈾源： 自編教材，學習單，探索活動單，教學平台，自製教學多媒體。

E

㆕、㈾料整合提出解題報告 教師先舉例示範科學探究寫作和報告的方 式，學生分組活動，進行網路資料搜尋、分組 討論，最後要求各組發表自己的成果，並進行 比賽。

教㈻㈤階段概要圖 教 ㈻ 概 要 圖

各組發表自己的成果，利用發表、海報呈 現、學習檔案製作，來使新獲得的知識和技能 得以內化、融會貫通及增強熟悉和穩定。

問題呈現與說明 專家演講與小組討論 戶外教㈻

㈤、統整教㈻展示結果 教師利用各組的資料，提出一些統合性的科學概念，以使整個「主題」的教學， 獲得明確具體的科學知識學習。

㈾料整合提出解題報告 統整教㈻展示結果

F

教㈻活動說明 ㆒、問題呈現與說明 由高美濕地的社會議題談起。藉由影片和學習單由學生提出各自的經驗和問題， 全體熱切參與，並匯成一群與主題相關的問題。 ㆓、專家演講與小組討論 東海生科系的教授進行主題演講，並和同學一起將問題加以歸類，並把它修改成 可研討的科學問題，獲得為解決「高美溼地生物多樣性主題」所要研討的「人文、生 態、社會議題子問題」。

62

G

教㈻重點 1. 溼地可以是人為的林澤、低潮時水深六公尺以內的海域、暫時的泥澤、永久性淡水湖。 2. 濕地的生態功能有調節氣候、土壤富含有機質、提供野生動物棲所、淨化水源供人類飲 用。 3. 高美溼地位於台中縣沿海，大甲溪出口，為海岸溼地。 4. 50年前高美海水浴場消長成今日的溼地。 5. 高美溼地的棲地類型有潮溪區、草澤區、沙地區、碎石地區、雲林莞草區、泥離地區及 低潮線等七種。 6. 高美溼地棲地特色和形形色色的生物，如泥灘地上的雲林莞草區，螃蟹物種豐富度最高 的棲地泥灘地，弧邊招潮蟹退潮時會從洞口邊挖土修築煙囪型洞口，洞口附近常有擬糞 顆粒。 7. 台灣特有種植物台灣水蕹和大安水蓑衣，以及稀有植物雲林莞草。 8. 人為干擾如遊客活動、風力發電廠、火力發電廠和人工河堤的興建等對高美溼地的影 響。 9. 人為干擾對高美濕地的影響。

63

高瞻計畫 成果作品集

D

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

㆔、戶外教㈻ 學生實地探索台中縣海岸高美濕地之生態 環境，體會『生物多樣性』之奇特。前往高美 溼地前，學生提出關於人文、生態、社會議題 子問題，並設計實驗，藉由2次實驗的印證，讓 學生更了解高美溼地生物多樣性的「人文、生 態、社會議題子問題」。

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、單槍投影機、教具、高美溼地等。 軟體㈾源： 自編教材，學習單，探索活動單，教學平台，自製教學多媒體。

E

㆕、㈾料整合提出解題報告 教師先舉例示範科學探究寫作和報告的方 式，學生分組活動，進行網路資料搜尋、分組 討論，最後要求各組發表自己的成果，並進行 比賽。

教㈻㈤階段概要圖 教 ㈻ 概 要 圖

各組發表自己的成果，利用發表、海報呈 現、學習檔案製作，來使新獲得的知識和技能 得以內化、融會貫通及增強熟悉和穩定。

問題呈現與說明 專家演講與小組討論 戶外教㈻

㈤、統整教㈻展示結果 教師利用各組的資料，提出一些統合性的科學概念，以使整個「主題」的教學， 獲得明確具體的科學知識學習。

㈾料整合提出解題報告 統整教㈻展示結果

F

教㈻活動說明 ㆒、問題呈現與說明 由高美濕地的社會議題談起。藉由影片和學習單由學生提出各自的經驗和問題， 全體熱切參與，並匯成一群與主題相關的問題。 ㆓、專家演講與小組討論 東海生科系的教授進行主題演講，並和同學一起將問題加以歸類，並把它修改成 可研討的科學問題，獲得為解決「高美溼地生物多樣性主題」所要研討的「人文、生 態、社會議題子問題」。

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G

教㈻重點 1. 溼地可以是人為的林澤、低潮時水深六公尺以內的海域、暫時的泥澤、永久性淡水湖。 2. 濕地的生態功能有調節氣候、土壤富含有機質、提供野生動物棲所、淨化水源供人類飲 用。 3. 高美溼地位於台中縣沿海，大甲溪出口，為海岸溼地。 4. 50年前高美海水浴場消長成今日的溼地。 5. 高美溼地的棲地類型有潮溪區、草澤區、沙地區、碎石地區、雲林莞草區、泥離地區及 低潮線等七種。 6. 高美溼地棲地特色和形形色色的生物，如泥灘地上的雲林莞草區，螃蟹物種豐富度最高 的棲地泥灘地，弧邊招潮蟹退潮時會從洞口邊挖土修築煙囪型洞口，洞口附近常有擬糞 顆粒。 7. 台灣特有種植物台灣水蕹和大安水蓑衣，以及稀有植物雲林莞草。 8. 人為干擾如遊客活動、風力發電廠、火力發電廠和人工河堤的興建等對高美溼地的影 響。 9. 人為干擾對高美濕地的影響。

63

高瞻計畫 成果作品集

H

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教師活動

教案活動流程表

教師活動

教㈻活動流程

時間

壹、準備活動

教㈻㈾源

㈻生活動

評量

科學認知前測 （附件一） 科學態度前測 （附件二） 教學平台 （附件三）

1. 訂定教學目標 2. 學習者分析：科 學認知前測（附 件一）、科學 態度前測（附件 二） 3. 問題分析與選擇 4. 建立教學平台 （附件三）

評量與輔導

科學認知前測 科學態度前測

貳、發展活動 ●問題呈現與說明 一、媒體輔助教學 （放映高美溼地教 學影片）

64

引起動機

10 min

單槍投影機、 筆記型電腦、 自製教學多媒 體（附檔一）

觀看影片或教 學多媒體

輔導 要求學生 1. 舉手發言且 聲音要讓全 班聽到。 2. 提醒學生要 尊重同學發 言，並仔細 聆聽。

二、提出結構模糊 的問題 1. 觀賞高美溼地影 片後，請同學簡 略描述你所看到 或知道的高美溼 地（50字以內） 。 2. 觀賞高美溼地影 片後，請同學提 出關於高美溼地 的 5 個問題。

教㈻活動流程

時間

自由發表

5 min

說明問題結構

問 題 1

提 示 1

㈻生活動

踴躍並遵守禮 貌的回答

10 min

5 min

提出問題

10 min

計畫與設計 解決問題的方法 和步驟

10 min

繳交學習單

教㈻㈾源

思考並回答

電腦、網路、 學習單（附件 四）、電腦教 學平台

利用電腦、網 路和教學平台 ，將學習單從 教學平台下載 ，回答後再上 傳檔案。 學生計畫與設 計解決問題的 方法和步驟。

評量與輔導 提示1 學生提出的問 題需包含 1. 事實（學生 須列舉由問 題描述所獲 得的資訊） 2. 必須知道的 訊息（例如 高美濕地的 環境特色） 3. 學習議題 (由必須知 道的訊息初 步形成為了 解決問題所 形成的探究 問題) 4. 行動計畫 (學生實際 去解題的方 法和步驟)

65

高瞻計畫 成果作品集

H

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教師活動

教案活動流程表

教師活動

教㈻活動流程

時間

壹、準備活動

教㈻㈾源

㈻生活動

評量

科學認知前測 （附件一） 科學態度前測 （附件二） 教學平台 （附件三）

1. 訂定教學目標 2. 學習者分析：科 學認知前測（附 件一）、科學 態度前測（附件 二） 3. 問題分析與選擇 4. 建立教學平台 （附件三）

評量與輔導

科學認知前測 科學態度前測

貳、發展活動 ●問題呈現與說明 一、媒體輔助教學 （放映高美溼地教 學影片）

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引起動機

10 min

單槍投影機、 筆記型電腦、 自製教學多媒 體（附檔一）

觀看影片或教 學多媒體

輔導 要求學生 1. 舉手發言且 聲音要讓全 班聽到。 2. 提醒學生要 尊重同學發 言，並仔細 聆聽。

二、提出結構模糊 的問題 1. 觀賞高美溼地影 片後，請同學簡 略描述你所看到 或知道的高美溼 地（50字以內） 。 2. 觀賞高美溼地影 片後，請同學提 出關於高美溼地 的 5 個問題。

教㈻活動流程

時間

自由發表

5 min

說明問題結構

問 題 1

提 示 1

㈻生活動

踴躍並遵守禮 貌的回答

10 min

5 min

提出問題

10 min

計畫與設計 解決問題的方法 和步驟

10 min

繳交學習單

教㈻㈾源

思考並回答

電腦、網路、 學習單（附件 四）、電腦教 學平台

利用電腦、網 路和教學平台 ，將學習單從 教學平台下載 ，回答後再上 傳檔案。 學生計畫與設 計解決問題的 方法和步驟。

評量與輔導 提示1 學生提出的問 題需包含 1. 事實（學生 須列舉由問 題描述所獲 得的資訊） 2. 必須知道的 訊息（例如 高美濕地的 環境特色） 3. 學習議題 (由必須知 道的訊息初 步形成為了 解決問題所 形成的探究 問題) 4. 行動計畫 (學生實際 去解題的方 法和步驟)

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高瞻計畫 成果作品集

教師活動 ●專家演講與小組 討論 一、邀請東海大學 生科系的林惠真教 授進行「高美溼地 」專題演講。

二、協助學生再確 定問題，提醒學生 可再藉由戶外教學 的時間，可實地探 查與了解問題，並 設計實驗。

●戶外教學 一、準備工作 1. 活動前相關資料 蒐集。 2. 探討活動學習單 的設計。 3. 實驗相關器材準 備。 4. 工作分配、活動 內容與方式的設 計、交通問題、 保險、學生分組 。

66

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教㈻活動流程

時間

教授專題演講

60 min

學生探查 與了解問題

15 min

教授回答問題並和 學生進行討論 學生重新定義 問題並訂定 行動計畫

學生進行高美濕 地相關資料蒐集

教㈻㈾源

東海大學生科 系教授蒞臨指 導。

教授與學生討 論，協助學生 釐清學習議題 的性質，確定 可探討的範圍 和內容。 學生修改學習 議題。 學生繳交修改 後的學習議題 。

10 min

探討活動學習 單（附件五）

高美濕地相關 資料蒐集。 學生分組

確定學習議題，形 成探討的假設

10 min

評量與輔導

家長同意書

教師活動

教㈻活動流程

時間

環境介紹 安全規則提醒

10 min

學生進行 實地探索

90 min

完成探討 活動紀錄單

10 min

教㈻㈾源

㈻生活動

探討活動學習 單（附件五）

1. 學生確定學 習議題並形 成可探討的 假設，規劃 尋找資料方 法、方向。 2. 學生使用網 路電腦、進 行資料蒐尋 ，獲取資料 。 3. 學生整理分 析資料。 4. 學生進行實 地探索，並 蒐集學習議 題的相關資 料。 5. 學生繳交探 討活動紀錄 單。

評量與輔導

（續） 、所需物品、家 長同意書、和大 學部的聯絡。 5. 安全宣導

學生專心聆聽 。

學生針對「學 習議題」提出 相關問題。

15 min

回家 作業

㈻生活動

輔導 教授不斷提出 問題、提供諮 商、協助，使 學生能順利的 釐清學習議題 。 評量 繳交形成和修 改學習議題的 過程。

二、環境介紹

三、學生分組，由 東海大學生科系研 究生帶領進行二次 實地探究實驗，並 經由第一次實地操 作所遇到的困難與 問題，經由討論修 改後做第二次的實 驗驗證再嘗試，讓 學生學習解決問題 的能力。

實驗檢討

20 min

實驗設計 改進

25 min

填寫 學習感受問卷

15 min

輔導 提醒學生一切 的學習探索以 安全為首要考 量。 四、學習感受問卷

學習感受問卷 （附件六）

輔導 學生進行探索 的工作時，提 供諮商、協助 。 評量 探討活動學習 單。 輔導 要求學生 1. 舉手發言且 聲音要讓全 班聽到。 2. 提醒學生要 尊重同學發 言，並仔細 聆聽。

評量 學習感受問卷

所需物品（備 用衣服一套， 雨衣、雨鞋、 水、個人藥品 ）

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高瞻計畫 成果作品集

教師活動 ●專家演講與小組 討論 一、邀請東海大學 生科系的林惠真教 授進行「高美溼地 」專題演講。

二、協助學生再確 定問題，提醒學生 可再藉由戶外教學 的時間，可實地探 查與了解問題，並 設計實驗。

●戶外教學 一、準備工作 1. 活動前相關資料 蒐集。 2. 探討活動學習單 的設計。 3. 實驗相關器材準 備。 4. 工作分配、活動 內容與方式的設 計、交通問題、 保險、學生分組 。

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㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教㈻活動流程

時間

教授專題演講

60 min

學生探查 與了解問題

15 min

教授回答問題並和 學生進行討論 學生重新定義 問題並訂定 行動計畫

學生進行高美濕 地相關資料蒐集

教㈻㈾源

東海大學生科 系教授蒞臨指 導。

教授與學生討 論，協助學生 釐清學習議題 的性質，確定 可探討的範圍 和內容。 學生修改學習 議題。 學生繳交修改 後的學習議題 。

10 min

探討活動學習 單（附件五）

高美濕地相關 資料蒐集。 學生分組

確定學習議題，形 成探討的假設

10 min

評量與輔導

家長同意書

教師活動

教㈻活動流程

時間

環境介紹 安全規則提醒

10 min

學生進行 實地探索

90 min

完成探討 活動紀錄單

10 min

教㈻㈾源

㈻生活動

探討活動學習 單（附件五）

1. 學生確定學 習議題並形 成可探討的 假設，規劃 尋找資料方 法、方向。 2. 學生使用網 路電腦、進 行資料蒐尋 ，獲取資料 。 3. 學生整理分 析資料。 4. 學生進行實 地探索，並 蒐集學習議 題的相關資 料。 5. 學生繳交探 討活動紀錄 單。

評量與輔導

（續） 、所需物品、家 長同意書、和大 學部的聯絡。 5. 安全宣導

學生專心聆聽 。

學生針對「學 習議題」提出 相關問題。

15 min

回家 作業

㈻生活動

輔導 教授不斷提出 問題、提供諮 商、協助，使 學生能順利的 釐清學習議題 。 評量 繳交形成和修 改學習議題的 過程。

二、環境介紹

三、學生分組，由 東海大學生科系研 究生帶領進行二次 實地探究實驗，並 經由第一次實地操 作所遇到的困難與 問題，經由討論修 改後做第二次的實 驗驗證再嘗試，讓 學生學習解決問題 的能力。

實驗檢討

20 min

實驗設計 改進

25 min

填寫 學習感受問卷

15 min

輔導 提醒學生一切 的學習探索以 安全為首要考 量。 四、學習感受問卷

學習感受問卷 （附件六）

輔導 學生進行探索 的工作時，提 供諮商、協助 。 評量 探討活動學習 單。 輔導 要求學生 1. 舉手發言且 聲音要讓全 班聽到。 2. 提醒學生要 尊重同學發 言，並仔細 聆聽。

評量 學習感受問卷

所需物品（備 用衣服一套， 雨衣、雨鞋、 水、個人藥品 ）

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高瞻計畫 成果作品集

教師活動 ●資料整合提出解 題報告 一、教師先舉例示 範科學探究寫作和 報告的方式。 二、協助學生獲取 資料 •鼓勵學生提出想 法 •鼓勵學生研判資 料意義 •鼓勵學生依資料 提出結論 •鼓勵學生依結論 詮釋資料

三、激勵學生推廣 應用 •激發學生想出應 用的主意。 •指導學生如何整 理報告或展示成 品。

68

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教㈻活動流程

時間

教㈻㈾源

㈻生活動 踴躍並遵守禮 貌的回答。

舉例示範科學 探究寫作和報告

30 min

學生上網 蒐集資料

40 min

學生分組討論

學生 展示成品

10 min

評量與輔導 輔導 學生的資料可 能有很多相關 和不相關部分 ，且要由資料 中看出「意義 」來，更需要 取捨，這些都 儘量讓學生來 做。 •培養學生思 考（批判、創 造、綜合、推 理），並將獲 得知識達到「 怎麼用呢？」 。

教師活動

教㈻活動流程

時間

四、進行評量 教 師 評 分

●統整教學展示結 果 教師利用各組的資 料，提出一些統合 性的科學概念，以 使整個「高美溼地 主題」的教學，獲 得明確具體的科學 知識學習。

附件七 同組自評表 各組自評表 教師評分表

學 生 自 評

學生回饋和 反省修正

教㈻㈾源

50 min

㈻生活動

評量與輔導 評量 同組自評 各組自評 教師評分

學生報告檔案 、海報 教師總結

教師總結

科學認知後測 （附件一） 科學態度後測 （附件二）

50 min 参、綜合活動 學習者分析—科學 認知後測科學態度 後測。

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高瞻計畫 成果作品集

教師活動 ●資料整合提出解 題報告 一、教師先舉例示 範科學探究寫作和 報告的方式。 二、協助學生獲取 資料 •鼓勵學生提出想 法 •鼓勵學生研判資 料意義 •鼓勵學生依資料 提出結論 •鼓勵學生依結論 詮釋資料

三、激勵學生推廣 應用 •激發學生想出應 用的主意。 •指導學生如何整 理報告或展示成 品。

68

㆘㆒站：高美 生物多樣性教案設計

教師組 生物

教㈻活動流程

時間

教㈻㈾源

㈻生活動 踴躍並遵守禮 貌的回答。

舉例示範科學 探究寫作和報告

30 min

學生上網 蒐集資料

40 min

學生分組討論

學生 展示成品

10 min

評量與輔導 輔導 學生的資料可 能有很多相關 和不相關部分 ，且要由資料 中看出「意義 」來，更需要 取捨，這些都 儘量讓學生來 做。 •培養學生思 考（批判、創 造、綜合、推 理），並將獲 得知識達到「 怎麼用呢？」 。

教師活動

教㈻活動流程

時間

四、進行評量 教 師 評 分

●統整教學展示結 果 教師利用各組的資 料，提出一些統合 性的科學概念，以 使整個「高美溼地 主題」的教學，獲 得明確具體的科學 知識學習。

附件七 同組自評表 各組自評表 教師評分表

學 生 自 評

學生回饋和 反省修正

教㈻㈾源

50 min

㈻生活動

評量與輔導 評量 同組自評 各組自評 教師評分

學生報告檔案 、海報 教師總結

教師總結

科學認知後測 （附件一） 科學態度後測 （附件二）

50 min 参、綜合活動 學習者分析—科學 認知後測科學態度 後測。

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 生物

後 記 唐吉軻德風車的影子：高美濕㆞招潮蟹的課 風車的影子會影響招潮蟹的行走嗎？招潮蟹看得見顏色嗎？同㈻們問出㈲趣的問題並試著在 高美濕㆞㆖找出答案。 想問題

做「科㈻」

3-5 生

物

教 案 設 計

東大附㆗王瑜君老師展示前兩年拍的高美濕㆞短片，並講解科㈻方法、科㈻文章流程後，請 來東海大㈻生科系林惠真教授做主題演講，將㈻生的問題引導成科㈻問題，並在生物多樣性的題 旨㆘，成為「㆟文、生態、㈳會議題子問題」；之後進行2次戶外教㈻，請教授和其研究生帶領 同㈻們㆒起濕㆞裡做實驗，最後使用數位平台教㈻，統整㈾料並展示成果。 林教授講課時，用高㆗生容易接受的方式，將專業術語生活化，對高㆗生也㈵別補充預備知 識；討論課時，本想引導同㈻全部做同㆒方向的實驗，但分組討論後，同㈻們提出相當多㈲意思 的題目，令老師們大感不可思議，㈲些甚㉃可以成為科展題目。余惠如老師驚嘆之餘認為，只要 給㈻生足夠的時間和開放的引導，㈻生就可以提出令㆟讚賞的點子，如「㆟和風車影子對螃蟹的 影響」創造力㈩足的點子。《唐吉軻德》主角被視為瘋子，把風車當巨㆟卻只是他對美好騎士精 神的嚮往，風車影子雖非實體，但生態㆖卻造成對螃蟹生活的影響，幻象皆㈲其受檢視的價值。 ㈲㈻生說：「希望以後都這樣㆖課。」對㈻生們而言，分組討論、針對別㆟想法提評論、戶 外實驗等㆖課方式非常新鮮，他們㈵別喜歡科㈻思考激盪的感覺。㆒般課程多是實驗結果的傳 授，而此專題從觀察、設計、研究到檢討，真正體驗「做科㈻」的魅力和趣味。 小困難

大樂趣

困難處在於同㈻課業壓力大，回家並不㆒定㈲時間配合㊢作業，報告的彙整容易出現問題， 後來部分㈾料蒐集請他們課堂㆖做以化解問題。另外生態觀察礙於季節限制，春假的戶外教㈻， 高美濕㆞行程結束馬㆖接蓮花池，過㆒陣子才接續濕㆞報告課，難免細節已遭遺忘。 但研究過程㆗，㈻生們非常主動，在濕㆞時，可看到個個聚精會神、樂在其㆗的研究小組， ㈲的錄製螃蟹打鬥短片，㈲的設計抓螃蟹， 老師在各組㆗穿梭，㈻生們㈩分專㊟於㉂己 的觀察，根本沒發現老師來到身邊；縱使穿 雨鞋浸在濕㆞裡和長時間曝曬，也沒㆟㈲半 句怨言。 美好的年㈹，令唐吉軻德徘徊流連，美 好的課程，令師生心神嚮往。余老師說， 在 高瞻課程㆗師生都擁㈲較多㉂我發揮空間， 只要㈲機會讓㈻生們發揮，本來認為表現㆒ 般的㈻生也會㈲很棒的想法，「㆟㆟都可以 當愛因斯坦。」

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以虱目魚皮及海帶提取物 製作抗氧化保濕性護膚保養品之 創新課程設計 國立臺南高級海事㈬產職業㈻校 邱顯燿、林聰明

高瞻計畫 成果作品集

教師組 生物

後 記 唐吉軻德風車的影子：高美濕㆞招潮蟹的課 風車的影子會影響招潮蟹的行走嗎？招潮蟹看得見顏色嗎？同㈻們問出㈲趣的問題並試著在 高美濕㆞㆖找出答案。 想問題

做「科㈻」

3-5 生

物

教 案 設 計

東大附㆗王瑜君老師展示前兩年拍的高美濕㆞短片，並講解科㈻方法、科㈻文章流程後，請 來東海大㈻生科系林惠真教授做主題演講，將㈻生的問題引導成科㈻問題，並在生物多樣性的題 旨㆘，成為「㆟文、生態、㈳會議題子問題」；之後進行2次戶外教㈻，請教授和其研究生帶領 同㈻們㆒起濕㆞裡做實驗，最後使用數位平台教㈻，統整㈾料並展示成果。 林教授講課時，用高㆗生容易接受的方式，將專業術語生活化，對高㆗生也㈵別補充預備知 識；討論課時，本想引導同㈻全部做同㆒方向的實驗，但分組討論後，同㈻們提出相當多㈲意思 的題目，令老師們大感不可思議，㈲些甚㉃可以成為科展題目。余惠如老師驚嘆之餘認為，只要 給㈻生足夠的時間和開放的引導，㈻生就可以提出令㆟讚賞的點子，如「㆟和風車影子對螃蟹的 影響」創造力㈩足的點子。《唐吉軻德》主角被視為瘋子，把風車當巨㆟卻只是他對美好騎士精 神的嚮往，風車影子雖非實體，但生態㆖卻造成對螃蟹生活的影響，幻象皆㈲其受檢視的價值。 ㈲㈻生說：「希望以後都這樣㆖課。」對㈻生們而言，分組討論、針對別㆟想法提評論、戶 外實驗等㆖課方式非常新鮮，他們㈵別喜歡科㈻思考激盪的感覺。㆒般課程多是實驗結果的傳 授，而此專題從觀察、設計、研究到檢討，真正體驗「做科㈻」的魅力和趣味。 小困難

大樂趣

困難處在於同㈻課業壓力大，回家並不㆒定㈲時間配合㊢作業，報告的彙整容易出現問題， 後來部分㈾料蒐集請他們課堂㆖做以化解問題。另外生態觀察礙於季節限制，春假的戶外教㈻， 高美濕㆞行程結束馬㆖接蓮花池，過㆒陣子才接續濕㆞報告課，難免細節已遭遺忘。 但研究過程㆗，㈻生們非常主動，在濕㆞時，可看到個個聚精會神、樂在其㆗的研究小組， ㈲的錄製螃蟹打鬥短片，㈲的設計抓螃蟹， 老師在各組㆗穿梭，㈻生們㈩分專㊟於㉂己 的觀察，根本沒發現老師來到身邊；縱使穿 雨鞋浸在濕㆞裡和長時間曝曬，也沒㆟㈲半 句怨言。 美好的年㈹，令唐吉軻德徘徊流連，美 好的課程，令師生心神嚮往。余老師說， 在 高瞻課程㆗師生都擁㈲較多㉂我發揮空間， 只要㈲機會讓㈻生們發揮，本來認為表現㆒ 般的㈻生也會㈲很棒的想法，「㆟㆟都可以 當愛因斯坦。」

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以虱目魚皮及海帶提取物 製作抗氧化保濕性護膚保養品之 創新課程設計 國立臺南高級海事㈬產職業㈻校 邱顯燿、林聰明

高瞻計畫 成果作品集

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

教師組 生物

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立臺南高級海事㈬產職業㈻校 （06）3910772

聯 邱顯燿 林聰明

絡

（06）3910772 分機 532 （06）3910772 分機 211

㆟ cm745351@yahoo.com.tw tsung@tnvs.tn.edu.tw

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品 之創新課程設計 ㊜用對象：養殖科㆔年級㈻生

A

教㈻時間/節數： 12 節

教案設計理念 ㆒、創新與前瞻的課程設計。 1. 教學創新。 科技 + 人文 = 創意 Thinking + Feeling = Touching 2. 將新興科技（生物技術）融入高中職課程（水產生物學實習）中。 ㆓、PBL (Problem-Based Learning)導向之教㈻理念。 1. 實際問題，開放性問題，非例行性問題。 2. 學生學習科學與教師學習如何教科學。 ㆔、CIPP管理理念的融入教㈻情境㆗。 C：concept I ：input、information P：problem P：product ㆕、為㈻生目前㈻習科目的延伸，運用新興生物技術提升其㈻習層次，並融入教㈻情境 ㆗。

72

1. 本科「水產養殖學」教材上冊，對虱目魚養殖有詳細的介紹，但仍侷限於傳統養殖 產業模式，把虱目魚純粹當做食物魚而已；本研究之設計理念乃要啟發學生探究思 考能力，從虱目魚皮中提取高價值之膠原蛋白，所製得之虱目魚皮膠原蛋白因具有 良好紫外線吸收性、乳化性、吸油性、吸濕保濕性，可應用於「環保免洗面膜」、 「護膚乳液及油膏」等保養品中，作為一天然防曬護膚保養素材。 2. 本科「水產生物概要」教材，教學單元之第三篇第二章大型藻類一、褐藻海帶之教 材內容，對海帶有詳細的介紹，但仍侷限於傳統海帶養殖產業模式，把海帶純粹當 做餌料生物而已；本研究之設計理念乃要啟發學生探究思考能力，從海帶中提取高 價值之褐藻糖膠及褐藻酸鈉，並以之製備微膠囊化精油。因褐藻糖膠更具有強抗氧 化性、高溫穩定性及吸濕保濕性，將其膠囊化後極適宜添加在護膚乳液及油膏中當 做抗氧劑、吸濕保濕劑並具有速效性之功能。 ㈤、具㈲減廢再利用之環保功能，並能發揮㆞方㈵色，促進漁業經濟發展。 1. 虱目魚養殖為南臺灣水產養殖的特色，每年在製做虱目魚丸等製品時，產生大量的 下腳料，從虱目魚魚皮中提取高價值的膠原蛋白，可達到減廢再利用之環保功能並 可促進漁業經濟之快速發展。 ㈥、魚皮膠原蛋白做為牛豬來源膠原蛋白之替㈹品，可降低感染狂牛病等傳染病之危險 性。 1. 使用牛豬來源之膠原蛋白有感染 牛海綿狀腦病(BSE)、傳染性海綿狀腦病(TSE)、 口蹄疫(FMD)及豬鏈球菌等動物性傳染病之潛在危險性。 2. 猶太教和伊斯蘭教徒對豬膠原蛋白很難接受，開發魚皮膠原蛋白，可提供其選擇 性。 ㈦、彌補目前㈲關虱目魚魚皮提取膠原蛋白之㈻位論文尚缺如之不足。 1. 經詳細之文獻搜尋，目前均無有關虱目魚魚皮提取膠原蛋白之學位論文，因此本課 程設計具有創新性，並可彌補此方面文獻之不足。 ㈧、藉由綠色健康的環保免洗面膜研發，使㈻生習得節能減碳的環保概念，及發現問題解 決問題之高瞻探究精神。 1. 環保免洗面膜是健康及綠色環保產品，其所用到的各種材料（例：膠原蛋白、乳酸 等）都是無毒的、無污染的，所製得的基膜無須使用不織布，使用後浸在水中，一 小時後即可溶解，不會有因使用不織布後丟棄所造成環境的污染。 2. 學生將所提取的膠原蛋白及褐藻糖膠，添加在「環保免洗面膜」中，可使其吸濕保 濕性更佳，可避免面膜使用過久，造成養份被面膜反吸回來引起臉部乾燥之缺點。 3. 原文獻探討之環保免洗面膜基膜，是以添加戊二醛來提升其成膜性，但由戊二醛藥 品罐上之危險品標示為「X」，得知戊二醛對人體是有害的且具刺激性味道，因此 希望藉由本課程設計，讓學生得以經進一步的探究思考及嘗試實驗，以達到發現問 題解決問題之高瞻探究精神。經由不斷進一步文獻探討及嘗試錯誤，師生們終能找 出戊二醛的替代品——褐藻酸鈉，以之做出之「環保免洗面膜」在相對溼度81%、

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高瞻計畫 成果作品集

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

教師組 生物

聯絡㈾訊 執 行 單 位 國立臺南高級海事㈬產職業㈻校 （06）3910772

聯 邱顯燿 林聰明

絡

（06）3910772 分機 532 （06）3910772 分機 211

㆟ cm745351@yahoo.com.tw tsung@tnvs.tn.edu.tw

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品 之創新課程設計 ㊜用對象：養殖科㆔年級㈻生

A

教㈻時間/節數： 12 節

教案設計理念 ㆒、創新與前瞻的課程設計。 1. 教學創新。 科技 + 人文 = 創意 Thinking + Feeling = Touching 2. 將新興科技（生物技術）融入高中職課程（水產生物學實習）中。 ㆓、PBL (Problem-Based Learning)導向之教㈻理念。 1. 實際問題，開放性問題，非例行性問題。 2. 學生學習科學與教師學習如何教科學。 ㆔、CIPP管理理念的融入教㈻情境㆗。 C：concept I ：input、information P：problem P：product ㆕、為㈻生目前㈻習科目的延伸，運用新興生物技術提升其㈻習層次，並融入教㈻情境 ㆗。

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1. 本科「水產養殖學」教材上冊，對虱目魚養殖有詳細的介紹，但仍侷限於傳統養殖 產業模式，把虱目魚純粹當做食物魚而已；本研究之設計理念乃要啟發學生探究思 考能力，從虱目魚皮中提取高價值之膠原蛋白，所製得之虱目魚皮膠原蛋白因具有 良好紫外線吸收性、乳化性、吸油性、吸濕保濕性，可應用於「環保免洗面膜」、 「護膚乳液及油膏」等保養品中，作為一天然防曬護膚保養素材。 2. 本科「水產生物概要」教材，教學單元之第三篇第二章大型藻類一、褐藻海帶之教 材內容，對海帶有詳細的介紹，但仍侷限於傳統海帶養殖產業模式，把海帶純粹當 做餌料生物而已；本研究之設計理念乃要啟發學生探究思考能力，從海帶中提取高 價值之褐藻糖膠及褐藻酸鈉，並以之製備微膠囊化精油。因褐藻糖膠更具有強抗氧 化性、高溫穩定性及吸濕保濕性，將其膠囊化後極適宜添加在護膚乳液及油膏中當 做抗氧劑、吸濕保濕劑並具有速效性之功能。 ㈤、具㈲減廢再利用之環保功能，並能發揮㆞方㈵色，促進漁業經濟發展。 1. 虱目魚養殖為南臺灣水產養殖的特色，每年在製做虱目魚丸等製品時，產生大量的 下腳料，從虱目魚魚皮中提取高價值的膠原蛋白，可達到減廢再利用之環保功能並 可促進漁業經濟之快速發展。 ㈥、魚皮膠原蛋白做為牛豬來源膠原蛋白之替㈹品，可降低感染狂牛病等傳染病之危險 性。 1. 使用牛豬來源之膠原蛋白有感染 牛海綿狀腦病(BSE)、傳染性海綿狀腦病(TSE)、 口蹄疫(FMD)及豬鏈球菌等動物性傳染病之潛在危險性。 2. 猶太教和伊斯蘭教徒對豬膠原蛋白很難接受，開發魚皮膠原蛋白，可提供其選擇 性。 ㈦、彌補目前㈲關虱目魚魚皮提取膠原蛋白之㈻位論文尚缺如之不足。 1. 經詳細之文獻搜尋，目前均無有關虱目魚魚皮提取膠原蛋白之學位論文，因此本課 程設計具有創新性，並可彌補此方面文獻之不足。 ㈧、藉由綠色健康的環保免洗面膜研發，使㈻生習得節能減碳的環保概念，及發現問題解 決問題之高瞻探究精神。 1. 環保免洗面膜是健康及綠色環保產品，其所用到的各種材料（例：膠原蛋白、乳酸 等）都是無毒的、無污染的，所製得的基膜無須使用不織布，使用後浸在水中，一 小時後即可溶解，不會有因使用不織布後丟棄所造成環境的污染。 2. 學生將所提取的膠原蛋白及褐藻糖膠，添加在「環保免洗面膜」中，可使其吸濕保 濕性更佳，可避免面膜使用過久，造成養份被面膜反吸回來引起臉部乾燥之缺點。 3. 原文獻探討之環保免洗面膜基膜，是以添加戊二醛來提升其成膜性，但由戊二醛藥 品罐上之危險品標示為「X」，得知戊二醛對人體是有害的且具刺激性味道，因此 希望藉由本課程設計，讓學生得以經進一步的探究思考及嘗試實驗，以達到發現問 題解決問題之高瞻探究精神。經由不斷進一步文獻探討及嘗試錯誤，師生們終能找 出戊二醛的替代品——褐藻酸鈉，以之做出之「環保免洗面膜」在相對溼度81%、

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高瞻計畫 成果作品集

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

教師組 生物

43%的環境下，都較添加戊二醛的基膜有較佳之吸濕保濕效果，且做出來的面膜更 為平順。 ㈨、希望藉由「護膚乳液及油膏」之實作體驗實驗㆗，㈻生能從「做㆗㈻」培養出勇於嘗 試及探究㈻習之高瞻精神。 1. 原文獻探討之乳液及油膏配方，所製作出來的乳液油膏之乳化性、吸濕保濕性不佳 且有刺鼻的味道及油膩感，師生乃本著研發探究的精神，更進一步的文獻探討，並 藉由添加自行提取的褐藻糖膠、褐藻酸鈉、虱目魚皮膠原蛋白及製備的精油微膠囊 於改良後的配方中，所製得的成品具有快速吸收、不油不粘、氣味芳香宜人、適膚 性良好、高抗氧化性、吸濕保濕性、吸油性及紫外線吸收性之優點 2. 在「做中學」之課程設計理念下，師生動手做激腦力，師生互動增活力。 ㈩、經由課程設計研發出具㈲節能減碳、減廢再利用之高抗氧化性、吸濕保濕性之護膚保 養養品。 1. 師生們經由不斷的文獻探討、嘗試摸索、統整分析及探究學習，終能研發出添加海 帶褐藻糖膠、微膠囊精油、魚皮膠原蛋白之「護膚乳液、油膏」及「環保免洗面 膜」以達到本創新課程設計的理念目標。 ㈩㆒、圖㆒：國立臺南海事高瞻計畫總計畫——「生物技術融入㈬產養殖之創新課程研 發」之整合關係及研究流程圖。 乃是本校瞻計書創新課程研發之整合關係及研究流程圖，由圖可以看出本校之創新 課程設計是一個整合性及整體性的研發及評鑑。 ㈩㆓、由圖㆓：以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 實施及評鑑流程圖，可以看出： 1. 本課程設乃先界定學生的學習能力指標。 2. 應用適合的學習理架構。 3. 第二類計畫進而發展課程內涵與能力指標的測量工具。 4. 創新課程研發教師則編寫教學大綱及單元活動設計。 5. 本教學活動設計是採取學生自由選擇分組。 6. 分組完後即進行前測。 7. 教師之教學法為教師以多媒教材講解及教師實作示範說。 8. 實驗之進行乃採實作體驗的方式，學生經由實作體之過程發現問題解決問題，並 培養出探究學習之高瞻精神。

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9. 實作體驗成果之呈現乃採學生分組簡報分享之方式進行，經由簡報分享達到學生 互相觀摩及楷摩學習之功效。 10. 學生實作體驗後由第二類計畫進行後測，量的研究採問卷施測的方式及質的研 究採個案訪談的方式進行。 11. 第二類計畫根據問卷及訪談的結果做出成效評鑑，並提出診斷分析，提供第一 類計畫進行教學的修正或補強。

B

教案目標 ㆒、認知目標： 1. 我了解虱目魚皮膠原蛋白萃取流程、吸濕保濕性、乳化性、抗氧化性、抗紫外線等 測定方式。 2. 了解海帶褐藻糖膠的萃取、純化、脫色、抗氧化性、吸濕保濕性測定方式。 3. 了解海帶褐藻酸鈉的萃取、純化方式。 4. 了解海帶褐藻糖膠檸檬精油微膠囊之製備方式。 5. 了解乳液、面膜的製作過程。 6. 了解環保免洗面膜的製作及吸濕保濕性測定方式。 7. 了解操作烘箱、真空過濾器、pH測定器、微量天秤、數位電子顯微鏡、減壓旋轉 濃縮裝置、紫外光分光光度計、高速粉碎機等儀器的操作方式。 ㆓、情意目標： 1. 學生能養成愛惜實驗器材，遵守實驗操作時的安全守則的習慣。 2. 學生能養成良好人際互動、喜歡在課堂上發問問題、參與實驗學習。 3. 學生能培養出對乳液油膏製作，環保面膜製作，虱目魚皮膠原蛋白提取、純化、吸 濕保濕性，海帶褐藻糖膠提取、純化、吸濕保濕性感到興奮及驚奇並主動參與意願 實作體驗活動。 4. 學生能對微膠囊化可提高吸收率及吸收率速率感到很驚奇，並表現出學習意願，想 要去探究學習。 5. 學生我會主動關注市面上各類保養品的成分。 ㆔、技能目標： 1. 學生學會操作虱目魚皮膠原蛋白萃取流程、吸濕保濕性、乳化性、抗氧化性、抗紫 外線等測定方式。 2. 學生學會操作海帶褐藻糖膠的萃取、純化、脫色、抗氧化性、吸濕保濕性測定方 式。 3. 學生學會操作海帶褐藻酸鈉的萃取、純化方式。 4. 學生學會操作海帶褐藻糖膠檸檬精油微膠囊之製備方式。 5. 學生學會操作解乳液、面膜的製作過程。 6. 學生學會操作環保免洗面膜的製作及吸濕保濕性測定方式。 75

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以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

教師組 生物

43%的環境下，都較添加戊二醛的基膜有較佳之吸濕保濕效果，且做出來的面膜更 為平順。 ㈨、希望藉由「護膚乳液及油膏」之實作體驗實驗㆗，㈻生能從「做㆗㈻」培養出勇於嘗 試及探究㈻習之高瞻精神。 1. 原文獻探討之乳液及油膏配方，所製作出來的乳液油膏之乳化性、吸濕保濕性不佳 且有刺鼻的味道及油膩感，師生乃本著研發探究的精神，更進一步的文獻探討，並 藉由添加自行提取的褐藻糖膠、褐藻酸鈉、虱目魚皮膠原蛋白及製備的精油微膠囊 於改良後的配方中，所製得的成品具有快速吸收、不油不粘、氣味芳香宜人、適膚 性良好、高抗氧化性、吸濕保濕性、吸油性及紫外線吸收性之優點 2. 在「做中學」之課程設計理念下，師生動手做激腦力，師生互動增活力。 ㈩、經由課程設計研發出具㈲節能減碳、減廢再利用之高抗氧化性、吸濕保濕性之護膚保 養養品。 1. 師生們經由不斷的文獻探討、嘗試摸索、統整分析及探究學習，終能研發出添加海 帶褐藻糖膠、微膠囊精油、魚皮膠原蛋白之「護膚乳液、油膏」及「環保免洗面 膜」以達到本創新課程設計的理念目標。 ㈩㆒、圖㆒：國立臺南海事高瞻計畫總計畫——「生物技術融入㈬產養殖之創新課程研 發」之整合關係及研究流程圖。 乃是本校瞻計書創新課程研發之整合關係及研究流程圖，由圖可以看出本校之創新 課程設計是一個整合性及整體性的研發及評鑑。 ㈩㆓、由圖㆓：以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 實施及評鑑流程圖，可以看出： 1. 本課程設乃先界定學生的學習能力指標。 2. 應用適合的學習理架構。 3. 第二類計畫進而發展課程內涵與能力指標的測量工具。 4. 創新課程研發教師則編寫教學大綱及單元活動設計。 5. 本教學活動設計是採取學生自由選擇分組。 6. 分組完後即進行前測。 7. 教師之教學法為教師以多媒教材講解及教師實作示範說。 8. 實驗之進行乃採實作體驗的方式，學生經由實作體之過程發現問題解決問題，並 培養出探究學習之高瞻精神。

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9. 實作體驗成果之呈現乃採學生分組簡報分享之方式進行，經由簡報分享達到學生 互相觀摩及楷摩學習之功效。 10. 學生實作體驗後由第二類計畫進行後測，量的研究採問卷施測的方式及質的研 究採個案訪談的方式進行。 11. 第二類計畫根據問卷及訪談的結果做出成效評鑑，並提出診斷分析，提供第一 類計畫進行教學的修正或補強。

B

教案目標 ㆒、認知目標： 1. 我了解虱目魚皮膠原蛋白萃取流程、吸濕保濕性、乳化性、抗氧化性、抗紫外線等 測定方式。 2. 了解海帶褐藻糖膠的萃取、純化、脫色、抗氧化性、吸濕保濕性測定方式。 3. 了解海帶褐藻酸鈉的萃取、純化方式。 4. 了解海帶褐藻糖膠檸檬精油微膠囊之製備方式。 5. 了解乳液、面膜的製作過程。 6. 了解環保免洗面膜的製作及吸濕保濕性測定方式。 7. 了解操作烘箱、真空過濾器、pH測定器、微量天秤、數位電子顯微鏡、減壓旋轉 濃縮裝置、紫外光分光光度計、高速粉碎機等儀器的操作方式。 ㆓、情意目標： 1. 學生能養成愛惜實驗器材，遵守實驗操作時的安全守則的習慣。 2. 學生能養成良好人際互動、喜歡在課堂上發問問題、參與實驗學習。 3. 學生能培養出對乳液油膏製作，環保面膜製作，虱目魚皮膠原蛋白提取、純化、吸 濕保濕性，海帶褐藻糖膠提取、純化、吸濕保濕性感到興奮及驚奇並主動參與意願 實作體驗活動。 4. 學生能對微膠囊化可提高吸收率及吸收率速率感到很驚奇，並表現出學習意願，想 要去探究學習。 5. 學生我會主動關注市面上各類保養品的成分。 ㆔、技能目標： 1. 學生學會操作虱目魚皮膠原蛋白萃取流程、吸濕保濕性、乳化性、抗氧化性、抗紫 外線等測定方式。 2. 學生學會操作海帶褐藻糖膠的萃取、純化、脫色、抗氧化性、吸濕保濕性測定方 式。 3. 學生學會操作海帶褐藻酸鈉的萃取、純化方式。 4. 學生學會操作海帶褐藻糖膠檸檬精油微膠囊之製備方式。 5. 學生學會操作解乳液、面膜的製作過程。 6. 學生學會操作環保免洗面膜的製作及吸濕保濕性測定方式。 75

高瞻計畫 成果作品集

教師組 生物

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

7. 學生學會操作烘箱、真空過濾器、pH測定器、微量天秤、數位電子顯微鏡、減壓 旋轉濃縮裝置、紫外—分光光度計、高速粉碎機等儀器的操作方式。 8. 學生由「做中學」提高搜尋資料、分析資料、統整資料之邏輯思考能力。 9. 學生由「做中學」提高觀察記錄撰寫報告能力。 10. 學生由「做中學」提高儀器操作及藥品配製能力。 11. 學生由「做中學」提高發現問題、解決問題、探究學習之高瞻精神。

C

教案方法 1. 教師以多媒教材簡報講解。 2. 教師實作示範說明。 3. 學生分組實作體驗。 4. 學生分組實作體簡報分享。 5. 學生撰寫實習報告，教師評閱。

D

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、教具等。 軟體㈾源： 自編教材，課程講義、黑板、粉筆。 實驗設備及器材： 烘箱、高速粉碎機、高速均質機、冷凍離心機……等。

E

教案活動 一、虱目魚皮膠原蛋白提取。 二、虱目魚皮膠原蛋白的純化、脫色、濃度測定。 三、虱目魚皮膠原蛋白吸濕保濕性測定。 四、虱目魚皮膠原蛋白的乳化性及吸油性測定。 五、虱目魚皮膠原蛋白的紫外線測定。 六、海帶褐藻糖膠之提取。 七、褐藻糖膠純化、脫色、濃度測定。 八、褐藻糖膠之抗氧化測定。 九、精油微膠囊之製備。 十、環保免洗面膜之研製。 十一、環保免洗面膜之吸濕保濕性測定。 十二、護膚乳液及油膏之研製。

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圖1 國立臺南海事高瞻計畫總計畫——「生物技術融入㈬產養殖之創新課程研發」之整合關係及研究流程

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教師組 生物

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

7. 學生學會操作烘箱、真空過濾器、pH測定器、微量天秤、數位電子顯微鏡、減壓 旋轉濃縮裝置、紫外—分光光度計、高速粉碎機等儀器的操作方式。 8. 學生由「做中學」提高搜尋資料、分析資料、統整資料之邏輯思考能力。 9. 學生由「做中學」提高觀察記錄撰寫報告能力。 10. 學生由「做中學」提高儀器操作及藥品配製能力。 11. 學生由「做中學」提高發現問題、解決問題、探究學習之高瞻精神。

C

教案方法 1. 教師以多媒教材簡報講解。 2. 教師實作示範說明。 3. 學生分組實作體驗。 4. 學生分組實作體簡報分享。 5. 學生撰寫實習報告，教師評閱。

D

教案㈾源 硬體㈾源： 電腦、網路、投影機、教具等。 軟體㈾源： 自編教材，課程講義、黑板、粉筆。 實驗設備及器材： 烘箱、高速粉碎機、高速均質機、冷凍離心機……等。

E

教案活動 一、虱目魚皮膠原蛋白提取。 二、虱目魚皮膠原蛋白的純化、脫色、濃度測定。 三、虱目魚皮膠原蛋白吸濕保濕性測定。 四、虱目魚皮膠原蛋白的乳化性及吸油性測定。 五、虱目魚皮膠原蛋白的紫外線測定。 六、海帶褐藻糖膠之提取。 七、褐藻糖膠純化、脫色、濃度測定。 八、褐藻糖膠之抗氧化測定。 九、精油微膠囊之製備。 十、環保免洗面膜之研製。 十一、環保免洗面膜之吸濕保濕性測定。 十二、護膚乳液及油膏之研製。

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圖1 國立臺南海事高瞻計畫總計畫——「生物技術融入㈬產養殖之創新課程研發」之整合關係及研究流程

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教師組 生物

G

教案活動㆗所遇到的困難 ㆒、抗氧化保濕乳液及油膏： 水相原料在加入油相原料時，時機不對會使油水分離，經過多次實驗得知，最佳 加入時機為油相原料降溫後成膏狀時加入為最佳時機。 ㆓、免洗環保面膜： 在環保免洗面膜基膜的製作過程中，會產生許多氣泡，這個問題使我們很頭痛， 看了論文和老師討論後，經探究思考及嘗試實驗後得到下列三個結果。 1. 使用真空抽氣法將氣泡抽出，再進行成膜。 2. 使用離心機離心後再放入烘箱中烘乾成膜。 3. 先放入烘箱中60℃加熱後，再使用離心機離心後，倒入模具中放入烘箱中烘乾 成膜。（其中以第3種方法為最佳） 我們所遇到的第二困難，就是成膜性不佳及成膜不平順，後來從文獻中得知添加 乳酸及褐藻酸鈉有助於成膜，我們也以不同的添加比例做測試。 ㆔、教師須同時具㈲『課程研發及教㈻實驗』之能力與熱忱： 透過教學研討會.參與各項創意教學活動及進修，不斷提昇教師之專業技能與課 程活化，讓師生教學相長，有成就感，共同達成目標。 我們與老師經由不斷摸索嘗試及探究實驗，終能成功製備出高抗氧化保濕性化粧 品，在實驗的過程中我們遇到了許多的困難，讓我們從中培養出發現問題、解決問題 之科學精神，以及歸納統整分析思考之探究學習精神，最重要的是培養出我們團隊精 神，讓我們更充滿信心、更有興趣與成就感，來面對接下來的進一步的高瞻計畫之實 驗研究。 今年我們從豬皮中提取膠原蛋白，是為從魚鱗中 提取膠原蛋白做準備，希望朝製造出高抗氧化抗紫外 線保濕性抑菌性之『來自海洋的化妝品』方向邁進。

圖2 以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 實施及評鑑流程圖

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高瞻計畫 成果作品集

以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計

教師組 生物

G

教案活動㆗所遇到的困難 ㆒、抗氧化保濕乳液及油膏： 水相原料在加入油相原料時，時機不對會使油水分離，經過多次實驗得知，最佳 加入時機為油相原料降溫後成膏狀時加入為最佳時機。 ㆓、免洗環保面膜： 在環保免洗面膜基膜的製作過程中，會產生許多氣泡，這個問題使我們很頭痛， 看了論文和老師討論後，經探究思考及嘗試實驗後得到下列三個結果。 1. 使用真空抽氣法將氣泡抽出，再進行成膜。 2. 使用離心機離心後再放入烘箱中烘乾成膜。 3. 先放入烘箱中60℃加熱後，再使用離心機離心後，倒入模具中放入烘箱中烘乾 成膜。（其中以第3種方法為最佳） 我們所遇到的第二困難，就是成膜性不佳及成膜不平順，後來從文獻中得知添加 乳酸及褐藻酸鈉有助於成膜，我們也以不同的添加比例做測試。 ㆔、教師須同時具㈲『課程研發及教㈻實驗』之能力與熱忱： 透過教學研討會.參與各項創意教學活動及進修，不斷提昇教師之專業技能與課 程活化，讓師生教學相長，有成就感，共同達成目標。 我們與老師經由不斷摸索嘗試及探究實驗，終能成功製備出高抗氧化保濕性化粧 品，在實驗的過程中我們遇到了許多的困難，讓我們從中培養出發現問題、解決問題 之科學精神，以及歸納統整分析思考之探究學習精神，最重要的是培養出我們團隊精 神，讓我們更充滿信心、更有興趣與成就感，來面對接下來的進一步的高瞻計畫之實 驗研究。 今年我們從豬皮中提取膠原蛋白，是為從魚鱗中 提取膠原蛋白做準備，希望朝製造出高抗氧化抗紫外 線保濕性抑菌性之『來自海洋的化妝品』方向邁進。

圖2 以虱目魚皮及海帶提取物製作抗氧化保濕性護膚保養品之創新課程設計 實施及評鑑流程圖

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高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 生物

敷魚皮、搽海帶：海的全新課程 臺南海事邱顯燿老師是創意課程的總舵手，也是第㆒線打手，3 年來帶領

著臺南海事㈻校高瞻專班33位同㈻㆒起在㈬產養殖科研究出各式各樣㈲趣且產 業應用性強的實驗。另外，創意課程最大的支持者則為林聰明主任，不僅參與教 ㈻模式系統化、訓練同㈻口調和報告能力，且在行政㆖充分支援，使計畫得以順利 推展。

4-1 數

㈻

教 案 設 計

掌舵㆟的海圖 臺灣海島漁產豐富，兩位老師本著促進㆞方漁業發展、減廢再利用等理念將課程教材延伸， 以對話灌溉㈻習，以探索替㈹㆒般課程，帶領㈬產養殖科的㈻生航行於生物技術的全新海圖，實 驗成果不僅推廣給他校，也與㈳區居民也㆒同分享 。 課程㆗，㈻生利用虱目魚皮提煉膠原蛋白做成保濕面膜，運用褐藻提煉褐藻糖酸製作乳液油 膏、精油微膠囊等，並研發放入㈬㆗即溶解的環保面膜等等，不㆒而足。虱目魚皮和海帶本皆臺 灣為常見的魚貨，原無甚高之經濟價值，但實驗室卻能提取物純度相當高的抗氧化物，在美容保 健產業為高價的營養補充品和保濕產品，環保面膜也能取㈹製造大量污染的不織布，落實了減廢 再利用，對漁業也產生正面的影響。 問老師哪來這麼多點子，答曰：「看了幾百篇的論文來的、跟同㈻實驗失敗非常非常多次來 的。」好創意無法憑空迸出，腦㆗需㈲足夠文獻㈾料、砌起堅實的理論基礎，可行的點子才能應 運而生。老師心㆗探究精神的真諦：「追求現實狀況㆘的完美。」也是實驗過程㆗對㉂己對同㈻ 的要求。研發結果已能供產業應用，㆘㆒步打算申請專利，鞏固發明並創造㈻校㊝勢。 大海㆗的礁石 航行於未知科技怒海㆗，3年高瞻專班遇礁石湧浪不斷。曾於萌芽時期摸不著方向，雖㈲了 設備做足了數據，邱老師㆖台報告卻被斥曰：「又不是要你們作㈸工！」回家後老師苦心鑽研， 夙㊰不懈尋找出課程核心價值；為開發教㈻實驗狂看論文、為刺激㈻生興趣製作多媒體教具、晚 ㆖加班、忍受嘲諷，並犧牲假期和研究㉂己論文的時間。 實驗過程㆗，站在前㆟肩膀，找論文解難本理所當然，但㈲些論文實為海市蜃樓，曰溫度幾 度可合成若干物，㈻生們依樣畫葫蘆操作了幾次才驚覺㆖當受騙。另㆒方面，㈻生表現令老師驚 豔，當㈻生陷入環保面膜無法平整的困境，藉著文獻歸納和試做，找出了添加乳酸和褐藻酸納的 妙方，免去㆒般加入㈲毒戊㆓醛的惡法，且當許多小泡泡附著，咸認為只㈵殊儀器才能去除時， ㈻生把面膜加熱到40-50 °C使泡泡最集㆗，再用㆒般溫度的離心機離心，居然離走了泡泡使面膜 平整，回歸了最原始，找到了出路。 高瞻計畫帶來了轉變，邱老師眼見原本㉂卑的同㈻們抬起了頭，昂首闊步，發現㉂己很厲 害。老師感性㆞說：「㈻生總說感謝老師，但是其實能夠成就㈻生，就是老師的成就，老師的工 作就是來成就㈻生。」㈻校設備㈬準也大幅提昇，臺南海事現擁㈲全國最好的藻類培養室，老師 為此充滿鬥志，期許未來計畫延續能與其他科系攜手合作，朝研究藻類產油產氫的方向前行。 80

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後記

教師組 生物

敷魚皮、搽海帶：海的全新課程 臺南海事邱顯燿老師是創意課程的總舵手，也是第㆒線打手，3 年來帶領

著臺南海事㈻校高瞻專班33位同㈻㆒起在㈬產養殖科研究出各式各樣㈲趣且產 業應用性強的實驗。另外，創意課程最大的支持者則為林聰明主任，不僅參與教 ㈻模式系統化、訓練同㈻口調和報告能力，且在行政㆖充分支援，使計畫得以順利 推展。

4-1 數

㈻

教 案 設 計

掌舵㆟的海圖 臺灣海島漁產豐富，兩位老師本著促進㆞方漁業發展、減廢再利用等理念將課程教材延伸， 以對話灌溉㈻習，以探索替㈹㆒般課程，帶領㈬產養殖科的㈻生航行於生物技術的全新海圖，實 驗成果不僅推廣給他校，也與㈳區居民也㆒同分享 。 課程㆗，㈻生利用虱目魚皮提煉膠原蛋白做成保濕面膜，運用褐藻提煉褐藻糖酸製作乳液油 膏、精油微膠囊等，並研發放入㈬㆗即溶解的環保面膜等等，不㆒而足。虱目魚皮和海帶本皆臺 灣為常見的魚貨，原無甚高之經濟價值，但實驗室卻能提取物純度相當高的抗氧化物，在美容保 健產業為高價的營養補充品和保濕產品，環保面膜也能取㈹製造大量污染的不織布，落實了減廢 再利用，對漁業也產生正面的影響。 問老師哪來這麼多點子，答曰：「看了幾百篇的論文來的、跟同㈻實驗失敗非常非常多次來 的。」好創意無法憑空迸出，腦㆗需㈲足夠文獻㈾料、砌起堅實的理論基礎，可行的點子才能應 運而生。老師心㆗探究精神的真諦：「追求現實狀況㆘的完美。」也是實驗過程㆗對㉂己對同㈻ 的要求。研發結果已能供產業應用，㆘㆒步打算申請專利，鞏固發明並創造㈻校㊝勢。 大海㆗的礁石 航行於未知科技怒海㆗，3年高瞻專班遇礁石湧浪不斷。曾於萌芽時期摸不著方向，雖㈲了 設備做足了數據，邱老師㆖台報告卻被斥曰：「又不是要你們作㈸工！」回家後老師苦心鑽研， 夙㊰不懈尋找出課程核心價值；為開發教㈻實驗狂看論文、為刺激㈻生興趣製作多媒體教具、晚 ㆖加班、忍受嘲諷，並犧牲假期和研究㉂己論文的時間。 實驗過程㆗，站在前㆟肩膀，找論文解難本理所當然，但㈲些論文實為海市蜃樓，曰溫度幾 度可合成若干物，㈻生們依樣畫葫蘆操作了幾次才驚覺㆖當受騙。另㆒方面，㈻生表現令老師驚 豔，當㈻生陷入環保面膜無法平整的困境，藉著文獻歸納和試做，找出了添加乳酸和褐藻酸納的 妙方，免去㆒般加入㈲毒戊㆓醛的惡法，且當許多小泡泡附著，咸認為只㈵殊儀器才能去除時， ㈻生把面膜加熱到40-50 °C使泡泡最集㆗，再用㆒般溫度的離心機離心，居然離走了泡泡使面膜 平整，回歸了最原始，找到了出路。 高瞻計畫帶來了轉變，邱老師眼見原本㉂卑的同㈻們抬起了頭，昂首闊步，發現㉂己很厲 害。老師感性㆞說：「㈻生總說感謝老師，但是其實能夠成就㈻生，就是老師的成就，老師的工 作就是來成就㈻生。」㈻校設備㈬準也大幅提昇，臺南海事現擁㈲全國最好的藻類培養室，老師 為此充滿鬥志，期許未來計畫延續能與其他科系攜手合作，朝研究藻類產油產氫的方向前行。 80

你的手機費率夠划算嗎？ 臺北市立麗山高級㆗㈻ 白偉民、林群軒

高瞻計畫 成果作品集

你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

聯絡㈾訊 執 行 單 位

C

口頭講述、實作示範、網路資料搜尋、問卷設計訪查、分組簡報。

臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 白偉民 林群軒

（02）26570435 分機 608 （02）26570435 分機 609

絡

教案方法

㆟ smiles@lssh.tw danny@lssh.tw

D

教案㈾源 硬體㈾源： 學生用筆記型電腦5部、教師用電腦1部、網路、單槍投影機。 軟體㈾源： Geogebra軟體（免費）、自編教材、學習單。

你的手機費率夠划算嗎？ ㊜用對象：高㆒㈻生

A

教㈻時間/節數： 18 節

E

教案活動 教案架構圖如下：

教案設計理念 本次教學主題的選定，嘗試弱化數學的理念，希望能透過對於手機費率的研究探討， 結合一次函數圖形的觀念，分析各家電信費率，學習將生活化的資訊，化為數學語言，並 作分析比較；探討的過程中，並使用問卷設計，瞭解高中生手機的使用情況。

B

教案目標 ㆒、蒐集㈾料： 書目、報紙、雜誌、論文、學術期刊、網路等的資料收集技巧。

你的手機費率夠划算嗎？

教㈻ 重點

對象 時間

1. 資料蒐集的方法 2. 問卷調查的方法 3. 分析問卷

1. 將資料轉換成數學式子的 方法 2. Geogebra教學

1. 小組分工合作學習 2. 小組PPT口頭簡報 3. 傾聽報告，分享回饋

對象：高一上學期；時間：六週，每週3節，共18節專題課程

㆓、問卷調查： 了解問卷調查的意義與方法。 ㆔、㈾料統計與分析： 將問卷結果加以統計並分析。

小主題

㈾料蒐集 問卷設計

問卷調查 分析

Geogebra教㈻

小組PPT 口頭簡報

㆕、㆒次函數： 將各家業者、各方案畫出一次函數圖形並討論出最划算的業者、方案。

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教師組 數㈻

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C

口頭講述、實作示範、網路資料搜尋、問卷設計訪查、分組簡報。

臺北市立麗山高級㆗㈻ （02）26570435

聯 白偉民 林群軒

（02）26570435 分機 608 （02）26570435 分機 609

絡

教案方法

㆟ smiles@lssh.tw danny@lssh.tw

D

教案㈾源 硬體㈾源： 學生用筆記型電腦5部、教師用電腦1部、網路、單槍投影機。 軟體㈾源： Geogebra軟體（免費）、自編教材、學習單。

你的手機費率夠划算嗎？ ㊜用對象：高㆒㈻生

A

教㈻時間/節數： 18 節

E

教案活動 教案架構圖如下：

教案設計理念 本次教學主題的選定，嘗試弱化數學的理念，希望能透過對於手機費率的研究探討， 結合一次函數圖形的觀念，分析各家電信費率，學習將生活化的資訊，化為數學語言，並 作分析比較；探討的過程中，並使用問卷設計，瞭解高中生手機的使用情況。

B

教案目標 ㆒、蒐集㈾料： 書目、報紙、雜誌、論文、學術期刊、網路等的資料收集技巧。

你的手機費率夠划算嗎？

教㈻ 重點

對象 時間

1. 資料蒐集的方法 2. 問卷調查的方法 3. 分析問卷

1. 將資料轉換成數學式子的 方法 2. Geogebra教學

1. 小組分工合作學習 2. 小組PPT口頭簡報 3. 傾聽報告，分享回饋

對象：高一上學期；時間：六週，每週3節，共18節專題課程

㆓、問卷調查： 了解問卷調查的意義與方法。 ㆔、㈾料統計與分析： 將問卷結果加以統計並分析。

小主題

㈾料蒐集 問卷設計

問卷調查 分析

Geogebra教㈻

小組PPT 口頭簡報

㆕、㆒次函數： 將各家業者、各方案畫出一次函數圖形並討論出最划算的業者、方案。

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你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

● 教㈻設計與教㈻實施： 教學進度表（共六週，每週3節課，共18節課）： 1. 資料蒐集的方法 2. 問卷調查的方法 目標 3. 問卷調查的設計與 確定問卷的對象 4. 小組分工與工作進 度之規劃

1. 進行麗山高中學生 抽樣調查 2. 學習分析問卷 3. 小組相互討論與修 正問卷設計

1. 將資料轉換成數學 式子的方法 2. 學習Geogebra系統 3. 提出適合高中生使 用手機費率建議方 案

1. 學習P P T簡報檔製 作與口頭報告的方 法 2. 學習傾聽他人報告 並回饋、分享與討 論 3. 學習自我檢討與修 正

第㆒週教㈻規劃 教㈻重點

料搜尋與設計問卷的技能學習；並將資 料轉換成數學式子的能力（一）

教㈻目標

1. 學習資料蒐集的方法與問卷調查、設計問卷的方法。 2. 學習並演練口頭報告的方法。 3. 學習小組分工與工作進度之規劃。

教㈻㈾源

紙本學習單

時數

3小時

活動步驟 時間

5節

3節

教㈻ ㈾源

1.資料蒐集與問卷調 查的資料（簡報檔 ）

1. 各組問卷樣張及問 卷結果

1. 電腦 2. Geogebra系統 及 講義

1. 電腦簡報 2. 單槍

主要 1.學習單1〜3撰寫完 成 教㈻ 活動

1.問卷結果討論分析

1.數學軟體Geogebra 教學

1. 自評與互評 2. 討論與分享 3. 教師評鑑

㆒、形成性評量 （一）專心學習態度－教師觀察記錄 （二）小組活動積極參與情形 1、教師觀察記錄 2、小組分工暨進度規劃紀錄表 評量 （三）學習單撰寫－教師評量 1、資料蒐集與問卷調查的摘要 2、資料收集紀錄 3、問卷調查的設計 4、手機費率與數學關係的轉換

5節

5節

㆓、總結性評量 （一）口頭報告－教師評量與同儕評量 （二）手機費率的設計－教師評量與同儕 評量

㆒、課程說明 1. 說明本課程與本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 評量標準包括： (1) 專心學習程度 (10%) (2) 小組活動積極參與情形 (20%) (3) 口頭報告 (10%) (4) 學習單與書面作業 (60%)：含學習單一、二、三與問卷調查的問卷內容、 統計與分析結果 （書面與電子檔，A4規格） ㆓、教㈻活動 1. 指定關於資料蒐集與問卷調查的資料，請學生分組進行閱讀，並將資料作重點摘要整理。（每 組五人，依規定格式完成一份摘要整理，並需註明參考文獻的基本資料。） 2. 依序請各組做口頭報告。 3. 請每組同學分別收集不同電信業者中不同的收機費率。（規定每組同學須註明資料的來源與出 處。） 4. 請各組討論問卷調查的內容（1. 曾經思考過自己的手機費率是否划算？是否自己比較過？2. 使 用哪家電信業者？哪種費率？3. 原因與理由？）與對象（規定下週每組繳交問卷結果與電子檔 。） ㆔、總結與預告 1. 總結資料蒐集與問卷調查的重點。 2. 規定本單元每一組應繳交的作業規格，包含： (1) 書面報告：書面與電子檔，A4規格，內容包括：問題解決報告（曾經碰到哪些問題？小組 的解決方法？）、學習單一、學習單二。 (2) 分工與工作日誌。 (3) 問卷調查的問卷內容、統計與分析結果（書面與電子檔，A4規格）。 3. 填寫分工與進度規劃紀錄表。 4. 提醒同學準備問卷調查分析的PPT簡報檔。 ㆕、評量方式 1. 資料蒐集與問卷調查的摘要（學習單一）。 2. 不同電信業者中不同手機費率〜消費高手（學習單二）。 3. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫（學習單三）。 4. 小組活動情形（教師觀察紀錄）。 ㈤、備註

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教師組 數㈻

● 教㈻設計與教㈻實施： 教學進度表（共六週，每週3節課，共18節課）： 1. 資料蒐集的方法 2. 問卷調查的方法 目標 3. 問卷調查的設計與 確定問卷的對象 4. 小組分工與工作進 度之規劃

1. 進行麗山高中學生 抽樣調查 2. 學習分析問卷 3. 小組相互討論與修 正問卷設計

1. 將資料轉換成數學 式子的方法 2. 學習Geogebra系統 3. 提出適合高中生使 用手機費率建議方 案

1. 學習P P T簡報檔製 作與口頭報告的方 法 2. 學習傾聽他人報告 並回饋、分享與討 論 3. 學習自我檢討與修 正

第㆒週教㈻規劃 教㈻重點

料搜尋與設計問卷的技能學習；並將資 料轉換成數學式子的能力（一）

教㈻目標

1. 學習資料蒐集的方法與問卷調查、設計問卷的方法。 2. 學習並演練口頭報告的方法。 3. 學習小組分工與工作進度之規劃。

教㈻㈾源

紙本學習單

時數

3小時

活動步驟 時間

5節

3節

教㈻ ㈾源

1.資料蒐集與問卷調 查的資料（簡報檔 ）

1. 各組問卷樣張及問 卷結果

1. 電腦 2. Geogebra系統 及 講義

1. 電腦簡報 2. 單槍

主要 1.學習單1〜3撰寫完 成 教㈻ 活動

1.問卷結果討論分析

1.數學軟體Geogebra 教學

1. 自評與互評 2. 討論與分享 3. 教師評鑑

㆒、形成性評量 （一）專心學習態度－教師觀察記錄 （二）小組活動積極參與情形 1、教師觀察記錄 2、小組分工暨進度規劃紀錄表 評量 （三）學習單撰寫－教師評量 1、資料蒐集與問卷調查的摘要 2、資料收集紀錄 3、問卷調查的設計 4、手機費率與數學關係的轉換

5節

5節

㆓、總結性評量 （一）口頭報告－教師評量與同儕評量 （二）手機費率的設計－教師評量與同儕 評量

㆒、課程說明 1. 說明本課程與本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 評量標準包括： (1) 專心學習程度 (10%) (2) 小組活動積極參與情形 (20%) (3) 口頭報告 (10%) (4) 學習單與書面作業 (60%)：含學習單一、二、三與問卷調查的問卷內容、 統計與分析結果 （書面與電子檔，A4規格） ㆓、教㈻活動 1. 指定關於資料蒐集與問卷調查的資料，請學生分組進行閱讀，並將資料作重點摘要整理。（每 組五人，依規定格式完成一份摘要整理，並需註明參考文獻的基本資料。） 2. 依序請各組做口頭報告。 3. 請每組同學分別收集不同電信業者中不同的收機費率。（規定每組同學須註明資料的來源與出 處。） 4. 請各組討論問卷調查的內容（1. 曾經思考過自己的手機費率是否划算？是否自己比較過？2. 使 用哪家電信業者？哪種費率？3. 原因與理由？）與對象（規定下週每組繳交問卷結果與電子檔 。） ㆔、總結與預告 1. 總結資料蒐集與問卷調查的重點。 2. 規定本單元每一組應繳交的作業規格，包含： (1) 書面報告：書面與電子檔，A4規格，內容包括：問題解決報告（曾經碰到哪些問題？小組 的解決方法？）、學習單一、學習單二。 (2) 分工與工作日誌。 (3) 問卷調查的問卷內容、統計與分析結果（書面與電子檔，A4規格）。 3. 填寫分工與進度規劃紀錄表。 4. 提醒同學準備問卷調查分析的PPT簡報檔。 ㆕、評量方式 1. 資料蒐集與問卷調查的摘要（學習單一）。 2. 不同電信業者中不同手機費率〜消費高手（學習單二）。 3. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫（學習單三）。 4. 小組活動情形（教師觀察紀錄）。 ㈤、備註

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你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㆓週教㈻規劃 教㈻重點

資料搜尋與設計問卷的技能學習；並將 資料轉換成數學式子的能力（二）

教㈻目標 教㈻㈾源

第㆔週教㈻規劃 教㈻重點

資料搜尋與設計問卷的技能學習；並將 資料轉換成數學式子的能力（三）

1. 學習分析問卷 2. 學習將資料轉換成數學式子的方法

教㈻目標

1. 學習給予報告回饋與建議 2. 學習PPT簡報檔製作與口頭報告的方法

紙本學習單

教㈻㈾源

NB、單槍、紙本學習單

時數

3小時

活動步驟 ㆒、課程說明

1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 ㆓、教㈻活動

1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 ㆓、教㈻活動

1. 檢視各組上週分工與預訂進度規劃情形（分組諮詢）。 2. 各組報告問卷調查與分析問卷資料的結果。（利用Excel分析並用PPT檔呈現） 3. 分組討論利用何種方法得出如何打較划算？ 4. 填寫分工與進度紀錄表，再次檢視各組本週進度與預訂進度規劃（分組諮詢）。 ㆔、總結與預告

1. 各組報告（PPT簡報檔報告）。 2. 小組報告回饋與建議。 ㆔、總結與預告

1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫（學習單三）。 2. 小組活動情形（教師觀察紀錄，含學習單撰寫情形、小組合作情形）。 3. 繳交問卷調查的問卷內容、統計與分析結果（書面與電子檔，A4規格）。 ㈤、備註

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3小時

活動步驟

㆒、課程說明

1. 總結本週課程的重點。 2. 提醒每一組應完成的作業規格與內容，並務必於本週內繳交。 3. 提醒同學準備PPT簡報檔。 ㆕、評量方式

時數

1. 教師統整與評鑑，針對各組報告作指導與回饋。 2. 總結本單元課程的重點。 3. 指導同學完成自評與互評表。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形（學習單三）。 2. 如何打才划算的小組PPT簡報檔。 ㈤、備註

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你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㆓週教㈻規劃 教㈻重點

資料搜尋與設計問卷的技能學習；並將 資料轉換成數學式子的能力（二）

教㈻目標 教㈻㈾源

第㆔週教㈻規劃 教㈻重點

資料搜尋與設計問卷的技能學習；並將 資料轉換成數學式子的能力（三）

1. 學習分析問卷 2. 學習將資料轉換成數學式子的方法

教㈻目標

1. 學習給予報告回饋與建議 2. 學習PPT簡報檔製作與口頭報告的方法

紙本學習單

教㈻㈾源

NB、單槍、紙本學習單

時數

3小時

活動步驟 ㆒、課程說明

1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 ㆓、教㈻活動

1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 ㆓、教㈻活動

1. 檢視各組上週分工與預訂進度規劃情形（分組諮詢）。 2. 各組報告問卷調查與分析問卷資料的結果。（利用Excel分析並用PPT檔呈現） 3. 分組討論利用何種方法得出如何打較划算？ 4. 填寫分工與進度紀錄表，再次檢視各組本週進度與預訂進度規劃（分組諮詢）。 ㆔、總結與預告

1. 各組報告（PPT簡報檔報告）。 2. 小組報告回饋與建議。 ㆔、總結與預告

1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫（學習單三）。 2. 小組活動情形（教師觀察紀錄，含學習單撰寫情形、小組合作情形）。 3. 繳交問卷調查的問卷內容、統計與分析結果（書面與電子檔，A4規格）。 ㈤、備註

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3小時

活動步驟

㆒、課程說明

1. 總結本週課程的重點。 2. 提醒每一組應完成的作業規格與內容，並務必於本週內繳交。 3. 提醒同學準備PPT簡報檔。 ㆕、評量方式

時數

1. 教師統整與評鑑，針對各組報告作指導與回饋。 2. 總結本單元課程的重點。 3. 指導同學完成自評與互評表。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形（學習單三）。 2. 如何打才划算的小組PPT簡報檔。 ㈤、備註

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高瞻計畫 成果作品集

你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㆕週教㈻規劃

第㈤週教㈻規劃

教㈻重點

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （一）

教㈻目標

1. 學習提出適合高中生使用手機費率建議方案。 2. 學習小組猜測與工作規劃。 3. 學習對已經提出的方案作判斷、解釋與取捨進而提出更適合的方案。

教㈻㈾源

時數

3小時

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （二）

教㈻目標

1. 學習問卷調查的設計與確定問卷的對象。 2. 學習小組相互討論與修正問卷設計。

教㈻㈾源

紙本學習單

㆒、課程說明 1. 說明本課程與本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 評量標準包括： (1) 專心學習程度 (10%) (2) 小組活動積極參與情形 (10%) (3) 口頭報告成果 (30%) (4) 書面作業 (50%，含學習單三、四與研究報告) ㆓、教㈻活動 1. 認識手機費率與數學關係（利用前三週的結果）。 2. 熟練手機費率與數學模式轉換（學習單四）。 3. 小組討論： (1) 分析比較各家電信業者不同費率（利用前三週的結果）。 (2) 提出四種最適合高中生的費率。 (3) 討論使用者可能習慣並分類。 (4) 提出不同使用習慣的建議方案。 4. 小組工作規劃。 ㆔、總結與預告 1. 總結各組討論結果與情形。 2. 檢視各組小組分工情形。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形。 2. 小組討論情形。 3. 小組報告情形。 4. 參與他組提問與分享情形。 ㈤、備註

時數

3小時

活動步驟

紙本學習單 活動步驟

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教㈻重點

㆒、課程說明 1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 說明下週成果發表的內容與方式。 ㆓、教㈻活動 1. 問卷內容設計與討論。 2. 問卷原則與向度—問卷內容： (1) 使用者使用手機的習慣（時間與費用）。 (2) 使用者本身使用的電信費率（原因）。 (3) 小組經第一週所提出的四個費率建議方案供使用者選擇。 3. 問卷設計實作。 4. 各組報告問卷設計、討論、修正（分工討論）。 ㆔、總結與預告 1. 總結各組的討論成果，並再次檢視各組本週進度與預訂進度規劃。 2. 指導填寫分工與進度紀錄表。 3. 提醒本週內繳交下週各組發表之成果的內容，並要求各小組先演練一遍。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形。 2. 小組討論與運作情形。 3. 小組口頭報告情形。 4. 各組問卷完成情形。 ㈤、備註

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高瞻計畫 成果作品集

你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㆕週教㈻規劃

第㈤週教㈻規劃

教㈻重點

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （一）

教㈻目標

1. 學習提出適合高中生使用手機費率建議方案。 2. 學習小組猜測與工作規劃。 3. 學習對已經提出的方案作判斷、解釋與取捨進而提出更適合的方案。

教㈻㈾源

時數

3小時

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （二）

教㈻目標

1. 學習問卷調查的設計與確定問卷的對象。 2. 學習小組相互討論與修正問卷設計。

教㈻㈾源

紙本學習單

㆒、課程說明 1. 說明本課程與本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 評量標準包括： (1) 專心學習程度 (10%) (2) 小組活動積極參與情形 (10%) (3) 口頭報告成果 (30%) (4) 書面作業 (50%，含學習單三、四與研究報告) ㆓、教㈻活動 1. 認識手機費率與數學關係（利用前三週的結果）。 2. 熟練手機費率與數學模式轉換（學習單四）。 3. 小組討論： (1) 分析比較各家電信業者不同費率（利用前三週的結果）。 (2) 提出四種最適合高中生的費率。 (3) 討論使用者可能習慣並分類。 (4) 提出不同使用習慣的建議方案。 4. 小組工作規劃。 ㆔、總結與預告 1. 總結各組討論結果與情形。 2. 檢視各組小組分工情形。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形。 2. 小組討論情形。 3. 小組報告情形。 4. 參與他組提問與分享情形。 ㈤、備註

時數

3小時

活動步驟

紙本學習單 活動步驟

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教㈻重點

㆒、課程說明 1. 說明本週的學習流程、時間分配及評量標準。 2. 說明下週成果發表的內容與方式。 ㆓、教㈻活動 1. 問卷內容設計與討論。 2. 問卷原則與向度—問卷內容： (1) 使用者使用手機的習慣（時間與費用）。 (2) 使用者本身使用的電信費率（原因）。 (3) 小組經第一週所提出的四個費率建議方案供使用者選擇。 3. 問卷設計實作。 4. 各組報告問卷設計、討論、修正（分工討論）。 ㆔、總結與預告 1. 總結各組的討論成果，並再次檢視各組本週進度與預訂進度規劃。 2. 指導填寫分工與進度紀錄表。 3. 提醒本週內繳交下週各組發表之成果的內容，並要求各小組先演練一遍。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形。 2. 小組討論與運作情形。 3. 小組口頭報告情形。 4. 各組問卷完成情形。 ㈤、備註

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高瞻計畫 成果作品集

你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㈥週教㈻規劃 教㈻重點

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （三）

教㈻目標

1. 學習PPT簡報之製作與成果報告之前置準備。 2. 學習小組分工合作的方法。 3. 學習PPT口頭簡報的方法。 4. 學習傾聽他人報告並回饋、分享與討論。 5. 學習自我檢討與修正。

教㈻㈾源

NB、單槍、紙本學習單

時數

活動步驟 ㆒、課程說明 1. 說明成果發表的流程、時間、評分標準。（每組發表15分鐘） 2. 說明如何進行小組自評與互評。 ㆓、教㈻活動 1. 各組撰寫書面報告，內容包括： (1) 顯示問卷調查經過整理分類結果（使用者習慣、使用者選擇方案）。 (2) 分析討論。 (3) 結論。 (4) 設計一套更合適多數學生的費率。 2. 小組提出研究報告： (1) 書面報告包括word與PPT檔。 (2) 口頭報告，每組15分鐘（大約4組），提問3分鐘（大約4組）。 ㆔、總結與預告 1. 總結各小組成果發表之建議。 2. 總結本單元活動之課程重點。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形（學習單三）。 2. 小組口頭報告情形 。 3. 書面作業繳交。 ㈤、備註

3小時

● 結論與建議： （一）結論 1. 本教學設計希望弱化數學的考量，讓甫進高一的同學對於專題式的教學活動 能積極投入，藉由小組組員間創意性的思考，解決日常生活中的實際問題， 決定最佳化的手機費率方案；並利用小組總結報告，訓練同學上台口述表達 能力的訓練。 2. 已建立Moodle系統的靜態教學資料，學生的作業檔案也置放其中，可作為後 續上課老師的參考。 3. 同學們學習利用問卷調查，統計分析的方法，彙整麗山高中同學的手機使用 情況。 4. 對於數學軟體Geogebra的使用，同學們也都能得心應手，將手機費率轉化成 一次函數的圖形加以分析。 5. 同學能夠分享各項手機費率的分析成果，達成本次的教學目的。 6. 修正「第6週總結報告PPT發表同儕回饋單」的部分內容，使得同儕報告時， 能即時回饋彼此的觀點，互相溝通，提高注意力。 （二）建議與推廣 1. Moodle教學系統是相當完整的軟體，雖然，在本次教學活動中，已將靜態資 料置放於Moodle系統中，但應在Moodle系統中進行同儕互動的文字攻防，讓 學生間彼此相互觀摩學習，相信會有更大的學習效益。 2. 本主題「你的手機費率夠划算嗎？」簡單易入門，符合實際生活所需，較不 抽象，適合剛入學高一的新生作為基礎研究能力的培養。 3. 本教學研究目標可延伸至台北市各高中學生的手機使用情況，擴大母體的研 究範圍，相信對學生更有挑戰性。 （三）教師心得與反思： 教學是藝術，在教學現場隨時都會有不可預期的事會發生（例如遇到了颱風 假，教學時間縮短），即使規劃再周密，遇到不可抗拒的因素時，仍要彈性應 變！當然，完善的準備，一定是教學成功的不二法門。 印象中，好像離開教育學程中心以後就很少做教學省思的工作了，尤其是行諸 於文字，平時遇到教學上的問題，也總是找同儕教師事彼此交換意見、建立經 驗，所以，教學反省的工作並不是沒有在進 行，研究自己的教學行為、修正自己 的教學活動，建立良好的經驗。

90

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高瞻計畫 成果作品集

你的手機費率夠划算嗎？

教師組 數㈻

第㈥週教㈻規劃 教㈻重點

對高中生手機費率最划算的規劃與建議 （三）

教㈻目標

1. 學習PPT簡報之製作與成果報告之前置準備。 2. 學習小組分工合作的方法。 3. 學習PPT口頭簡報的方法。 4. 學習傾聽他人報告並回饋、分享與討論。 5. 學習自我檢討與修正。

教㈻㈾源

NB、單槍、紙本學習單

時數

活動步驟 ㆒、課程說明 1. 說明成果發表的流程、時間、評分標準。（每組發表15分鐘） 2. 說明如何進行小組自評與互評。 ㆓、教㈻活動 1. 各組撰寫書面報告，內容包括： (1) 顯示問卷調查經過整理分類結果（使用者習慣、使用者選擇方案）。 (2) 分析討論。 (3) 結論。 (4) 設計一套更合適多數學生的費率。 2. 小組提出研究報告： (1) 書面報告包括word與PPT檔。 (2) 口頭報告，每組15分鐘（大約4組），提問3分鐘（大約4組）。 ㆔、總結與預告 1. 總結各小組成果發表之建議。 2. 總結本單元活動之課程重點。 ㆕、評量方式 1. 小組分工與進度規劃紀錄表填寫情形（學習單三）。 2. 小組口頭報告情形 。 3. 書面作業繳交。 ㈤、備註

3小時

● 結論與建議： （一）結論 1. 本教學設計希望弱化數學的考量，讓甫進高一的同學對於專題式的教學活動 能積極投入，藉由小組組員間創意性的思考，解決日常生活中的實際問題， 決定最佳化的手機費率方案；並利用小組總結報告，訓練同學上台口述表達 能力的訓練。 2. 已建立Moodle系統的靜態教學資料，學生的作業檔案也置放其中，可作為後 續上課老師的參考。 3. 同學們學習利用問卷調查，統計分析的方法，彙整麗山高中同學的手機使用 情況。 4. 對於數學軟體Geogebra的使用，同學們也都能得心應手，將手機費率轉化成 一次函數的圖形加以分析。 5. 同學能夠分享各項手機費率的分析成果，達成本次的教學目的。 6. 修正「第6週總結報告PPT發表同儕回饋單」的部分內容，使得同儕報告時， 能即時回饋彼此的觀點，互相溝通，提高注意力。 （二）建議與推廣 1. Moodle教學系統是相當完整的軟體，雖然，在本次教學活動中，已將靜態資 料置放於Moodle系統中，但應在Moodle系統中進行同儕互動的文字攻防，讓 學生間彼此相互觀摩學習，相信會有更大的學習效益。 2. 本主題「你的手機費率夠划算嗎？」簡單易入門，符合實際生活所需，較不 抽象，適合剛入學高一的新生作為基礎研究能力的培養。 3. 本教學研究目標可延伸至台北市各高中學生的手機使用情況，擴大母體的研 究範圍，相信對學生更有挑戰性。 （三）教師心得與反思： 教學是藝術，在教學現場隨時都會有不可預期的事會發生（例如遇到了颱風 假，教學時間縮短），即使規劃再周密，遇到不可抗拒的因素時，仍要彈性應 變！當然，完善的準備，一定是教學成功的不二法門。 印象中，好像離開教育學程中心以後就很少做教學省思的工作了，尤其是行諸 於文字，平時遇到教學上的問題，也總是找同儕教師事彼此交換意見、建立經 驗，所以，教學反省的工作並不是沒有在進 行，研究自己的教學行為、修正自己 的教學活動，建立良好的經驗。

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高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 數㈻

手機費率知多少？ 麗山高㆗數㈻課教你「打」得划算

數㈻課在㆒般㆟的㊞象㆗，是抽象的、充滿符號的、甚㉃㈲些枯燥的㆒門課，但大家都忘了 它其實是㈰常應用㈩分廣泛的科目。麗山高㆗白偉民、林群軒兩位老師，以該校高瞻計畫「綠手 機」為主題，讓㈻生找出㉂己最划算的手機費率，只要具備高㆒㈻生會的㆒次函數程度，就可以 做得到，㈩分簡單，也提醒了大家數㈻課生活化的㆒面。

5-1 能

源

教 具 製 作

不只㈻數㈻ 還㈻了專題研究的方法 在麗山高㆗的專題課程結構㆗，這堂手機費率的課程被設定為「研究方法」課，是基礎課程 的㆒部分，對象是高㆒剛入㈻的新生，總共要㆖㈥星期，每星期㆔小時。白偉民老師認為，由於 此階段的㈻生還沒選擇組別，也還沒開始做專題研究，因此如何在這㈥星期的課程㆗，讓他們具 備專題研究的基本能力，是很重要的。 為了達到以㆖目標，這門課對㈻生的作業要求，就完全照著㆒個標準的專題研究應該㈲的步 驟進行。同㈻們分成幾個組別，從整理㈾料的方法開始㈻起，㆖網查㈾訊、發問卷，比較各家 門號費率，分析使用者通話網內外比率等等。分析完之後，使用㆒次函數來計算最佳費率，還繪 製分段函數圖形，讓㆟㆒目了然。最後所㈲的組別都要做簡報和口頭報告，才算完成整個專題研 究。「很多㈻生㉂己都不知道父母幫他們交了多少電話費！」白老師笑著說，「做了這個研究他 們才總算知道了。」 在㈻生反應方面，㈻生在㈻習電腦，例如數㈻軟體 Geogebra 時，㈲很高的好奇和興趣； 此外這課程設計本身㈩分獨㈵，也讓㈻生㊞象深刻，「在數㈻課㆗發展這樣的專題研究，是㈻ 生在國㆗階段不會遇到的。」林老師表示。白偉民老師則覺得在此課程㆗㈻到全面的專題研究能 力，是很重要的，「往後㈻生可能會選別的組別，」白老師表示，「但不管後來選了哪㆒組，在 本課程㆗㈻到的㈾料整理、簡報、電腦軟體等能力，都可以應用得㆖。」 ㈻會基礎知識之後 再設計更深更廣的課程 這門課程目前每年還在進行之㆗。對於課程本身的改進，林老師認為，㈻生在問卷方面的處 理還可以更好，可能考慮加入研究方法的教㈻，㈻習質化和量化等基礎研究方法的知識，讓他們 在設計問卷時，信度和效度可以再增加。白老師則認為可以擴大㈻生調查的母群體，也許擴大到 內湖的其他高㆗，甚㉃台北的其他高㆗；科技的進步帶來的影響，例如2G和3G費率的不同，應 該也要計算進來；此外，向電信公司調通話㈾料，來㊞證分析的結果是否正確，也是另㆒㊠值得 試試的工作。 這㈵別的數㈻專題課，並不只是讓㈻生㈲所成長，老師們也都因此培養出對課程的新想法， 「我想再做專題，可能是黃㈮比例相關的課程，」他表示，「這可以和藝術、㉂然界的美做結 合，也是㈩分生活化的題材。」白老師則㈵別提到麗山高㆗高瞻計畫「綠手機」團隊對他影響很 大，「很㈲收穫，我㉂己也㈲所成長，平常我們很少㈲機會和別科老師㆒起討論課程，這次的機 會讓我看見其他老師㈲趣的想法。」 92

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組 教具製作及實作作品 國立苗栗高級農業工業職業㈻校 陳志魁、林唯穎、邱宇捷

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 數㈻

手機費率知多少？ 麗山高㆗數㈻課教你「打」得划算

數㈻課在㆒般㆟的㊞象㆗，是抽象的、充滿符號的、甚㉃㈲些枯燥的㆒門課，但大家都忘了 它其實是㈰常應用㈩分廣泛的科目。麗山高㆗白偉民、林群軒兩位老師，以該校高瞻計畫「綠手 機」為主題，讓㈻生找出㉂己最划算的手機費率，只要具備高㆒㈻生會的㆒次函數程度，就可以 做得到，㈩分簡單，也提醒了大家數㈻課生活化的㆒面。

5-1 能

源

教 具 製 作

不只㈻數㈻ 還㈻了專題研究的方法 在麗山高㆗的專題課程結構㆗，這堂手機費率的課程被設定為「研究方法」課，是基礎課程 的㆒部分，對象是高㆒剛入㈻的新生，總共要㆖㈥星期，每星期㆔小時。白偉民老師認為，由於 此階段的㈻生還沒選擇組別，也還沒開始做專題研究，因此如何在這㈥星期的課程㆗，讓他們具 備專題研究的基本能力，是很重要的。 為了達到以㆖目標，這門課對㈻生的作業要求，就完全照著㆒個標準的專題研究應該㈲的步 驟進行。同㈻們分成幾個組別，從整理㈾料的方法開始㈻起，㆖網查㈾訊、發問卷，比較各家 門號費率，分析使用者通話網內外比率等等。分析完之後，使用㆒次函數來計算最佳費率，還繪 製分段函數圖形，讓㆟㆒目了然。最後所㈲的組別都要做簡報和口頭報告，才算完成整個專題研 究。「很多㈻生㉂己都不知道父母幫他們交了多少電話費！」白老師笑著說，「做了這個研究他 們才總算知道了。」 在㈻生反應方面，㈻生在㈻習電腦，例如數㈻軟體 Geogebra 時，㈲很高的好奇和興趣； 此外這課程設計本身㈩分獨㈵，也讓㈻生㊞象深刻，「在數㈻課㆗發展這樣的專題研究，是㈻ 生在國㆗階段不會遇到的。」林老師表示。白偉民老師則覺得在此課程㆗㈻到全面的專題研究能 力，是很重要的，「往後㈻生可能會選別的組別，」白老師表示，「但不管後來選了哪㆒組，在 本課程㆗㈻到的㈾料整理、簡報、電腦軟體等能力，都可以應用得㆖。」 ㈻會基礎知識之後 再設計更深更廣的課程 這門課程目前每年還在進行之㆗。對於課程本身的改進，林老師認為，㈻生在問卷方面的處 理還可以更好，可能考慮加入研究方法的教㈻，㈻習質化和量化等基礎研究方法的知識，讓他們 在設計問卷時，信度和效度可以再增加。白老師則認為可以擴大㈻生調查的母群體，也許擴大到 內湖的其他高㆗，甚㉃台北的其他高㆗；科技的進步帶來的影響，例如2G和3G費率的不同，應 該也要計算進來；此外，向電信公司調通話㈾料，來㊞證分析的結果是否正確，也是另㆒㊠值得 試試的工作。 這㈵別的數㈻專題課，並不只是讓㈻生㈲所成長，老師們也都因此培養出對課程的新想法， 「我想再做專題，可能是黃㈮比例相關的課程，」他表示，「這可以和藝術、㉂然界的美做結 合，也是㈩分生活化的題材。」白老師則㈵別提到麗山高㆗高瞻計畫「綠手機」團隊對他影響很 大，「很㈲收穫，我㉂己也㈲所成長，平常我們很少㈲機會和別科老師㆒起討論課程，這次的機 會讓我看見其他老師㈲趣的想法。」 92

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組 教具製作及實作作品 國立苗栗高級農業工業職業㈻校 陳志魁、林唯穎、邱宇捷

高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

源（原始存在於沼氣中，占總量的60~65%），相較於石化燃料其具有容易取得及產 生較少二氧化碳的特性，同時兼顧環保及資源回收的目的。

聯絡㈾訊 執 行 單 位

㆔、用途 本教學示範模組課程中對微生物的基礎生物學、發酵之基礎原理與沼氣能源的相 關課題，可融入於一般高中『生物』課程；示範模組之實驗設計則可融入於高職農、 工科之『專題製作』課程。實驗模組無需操作精密儀器，各項設備組裝容易，適合高 中職學生操作，可幫助學生建構科學實驗設計的完整思路。針對一些對科學探就有興 趣的學生，可從本實驗模組起步，並可更深入探討不同基質形式及各種環境條件對沼 氣生成之影響，是很好的『科展研究』題材。

國立苗栗高級農業工業職業㈻校 （037）329281

聯 陳志魁 林唯穎 邱宇捷

（037）329281 分機 66 （037）329281 分機 332 （037）329281 分機 208

絡

㆟ skueir@mlaivs.mlc.edu.tw wiilin@yahoo.com.tw yu_chieh1015@yahoo.com.tw

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組 教具製作及實作作品

B

作品製作要點說明 ㆒、各教㈻單元模組介紹 基質配製模組

微生物產氫與沼氣教學示範模組教具製作及實作作品，包含三個單元，分別為「畜產廢棄物產 沼氣」、「微生物產氫」及「燃料電池」等教學示範模組。以單元一：『畜產廢棄物產沼氣』教學 示範模組為例，簡要介紹其作品特色與用途、作品製作要點與流程說明。

A

作品㈵色與用途 ㆒、目的 目前台灣之畜產廢棄物處理一般均採用三段式廢水處理，分別為固液分離、厭氣 發酵、好氣處理。其中厭氣發酵後可產生沼氣，本教學試驗將針對氣態生質能源『沼 氣發酵』做深入的瞭解，並且建造一個厭氣發酵實驗裝置模組，以不同家畜糞尿為 基質及環境溫度進行發酵實驗。學生可親自由採菌、培養、收集沼氣、驗證等操作流 程，對微生物的基礎生物學知識、發酵之基礎原理與沼氣能源的相關課題，作更深入 的探討與瞭解，並對生質能源有更切身的體認。 ㆓、背景說明 能源已為人類不可或缺者，更牽動著工業發展。自從1973年石油危機以來，造 成世界各國對現今能源系統的重新評估。由於石油的再生能力太低、蘊藏量有限，使 得發展替代性能源變得相當重要。全球上的生物資源是非常豐富的，因此應用生化發 酵作用轉換，使其成為可用的能源，此即為生質能源。「甲烷」是有機廢棄物（如農 牧、食品、造紙等產業廢水、廢棄物）處理程序（厭氧消化）中最常被生成之生質能

94

1. 畜牧場之牛、羊、 豬糞 2. 濾網 3. 漏斗 4. 基質浸泡桶 5. 電子磅秤

厭氣發酵產沼氣模組 1. 蠕動幫浦 2. 沼氣厭氣發酵槽 3. 恆溫水浴槽 4. 氣壓平衡裝置

沼氣純化模組 1. 沼氣純化瓶 2. 氫氧化鈉(NaOH)

沼氣收集模組 1. 排水集氣裝置 2. 抽氣幫浦

㆓、設計之實驗設備 1. 沼氣厭氣發酵槽 沼氣厭氣發酵槽設計成內外兩層，外層為水浴裝置，目的為使厭氣發酵能在穩 定的環境溫度下進行，水浴導入口在下，導出口在上。內層為厭氣發酵裝置，目的 為使厭氧菌對基質進行發酵分解產沼氣，故著重密閉厭氧的維持與實驗設計的多樣 性。下方設計二開口，一開口為基質下方導入口，另一開口為活性污泥導出口；前 方設計三個開口，分高、中、低為可調整性廢液（或廢液加沼氣）導出口；上方則 設計三個開口，右方為暗發酵後產生之沼氣導出口，左方為基質上方導入口，中間 則連接氣壓平衡裝置。

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高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

源（原始存在於沼氣中，占總量的60~65%），相較於石化燃料其具有容易取得及產 生較少二氧化碳的特性，同時兼顧環保及資源回收的目的。

聯絡㈾訊 執 行 單 位

㆔、用途 本教學示範模組課程中對微生物的基礎生物學、發酵之基礎原理與沼氣能源的相 關課題，可融入於一般高中『生物』課程；示範模組之實驗設計則可融入於高職農、 工科之『專題製作』課程。實驗模組無需操作精密儀器，各項設備組裝容易，適合高 中職學生操作，可幫助學生建構科學實驗設計的完整思路。針對一些對科學探就有興 趣的學生，可從本實驗模組起步，並可更深入探討不同基質形式及各種環境條件對沼 氣生成之影響，是很好的『科展研究』題材。

國立苗栗高級農業工業職業㈻校 （037）329281

聯 陳志魁 林唯穎 邱宇捷

（037）329281 分機 66 （037）329281 分機 332 （037）329281 分機 208

絡

㆟ skueir@mlaivs.mlc.edu.tw wiilin@yahoo.com.tw yu_chieh1015@yahoo.com.tw

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組 教具製作及實作作品

B

作品製作要點說明 ㆒、各教㈻單元模組介紹 基質配製模組

微生物產氫與沼氣教學示範模組教具製作及實作作品，包含三個單元，分別為「畜產廢棄物產 沼氣」、「微生物產氫」及「燃料電池」等教學示範模組。以單元一：『畜產廢棄物產沼氣』教學 示範模組為例，簡要介紹其作品特色與用途、作品製作要點與流程說明。

A

作品㈵色與用途 ㆒、目的 目前台灣之畜產廢棄物處理一般均採用三段式廢水處理，分別為固液分離、厭氣 發酵、好氣處理。其中厭氣發酵後可產生沼氣，本教學試驗將針對氣態生質能源『沼 氣發酵』做深入的瞭解，並且建造一個厭氣發酵實驗裝置模組，以不同家畜糞尿為 基質及環境溫度進行發酵實驗。學生可親自由採菌、培養、收集沼氣、驗證等操作流 程，對微生物的基礎生物學知識、發酵之基礎原理與沼氣能源的相關課題，作更深入 的探討與瞭解，並對生質能源有更切身的體認。 ㆓、背景說明 能源已為人類不可或缺者，更牽動著工業發展。自從1973年石油危機以來，造 成世界各國對現今能源系統的重新評估。由於石油的再生能力太低、蘊藏量有限，使 得發展替代性能源變得相當重要。全球上的生物資源是非常豐富的，因此應用生化發 酵作用轉換，使其成為可用的能源，此即為生質能源。「甲烷」是有機廢棄物（如農 牧、食品、造紙等產業廢水、廢棄物）處理程序（厭氧消化）中最常被生成之生質能

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1. 畜牧場之牛、羊、 豬糞 2. 濾網 3. 漏斗 4. 基質浸泡桶 5. 電子磅秤

厭氣發酵產沼氣模組 1. 蠕動幫浦 2. 沼氣厭氣發酵槽 3. 恆溫水浴槽 4. 氣壓平衡裝置

沼氣純化模組 1. 沼氣純化瓶 2. 氫氧化鈉(NaOH)

沼氣收集模組 1. 排水集氣裝置 2. 抽氣幫浦

㆓、設計之實驗設備 1. 沼氣厭氣發酵槽 沼氣厭氣發酵槽設計成內外兩層，外層為水浴裝置，目的為使厭氣發酵能在穩 定的環境溫度下進行，水浴導入口在下，導出口在上。內層為厭氣發酵裝置，目的 為使厭氧菌對基質進行發酵分解產沼氣，故著重密閉厭氧的維持與實驗設計的多樣 性。下方設計二開口，一開口為基質下方導入口，另一開口為活性污泥導出口；前 方設計三個開口，分高、中、低為可調整性廢液（或廢液加沼氣）導出口；上方則 設計三個開口，右方為暗發酵後產生之沼氣導出口，左方為基質上方導入口，中間 則連接氣壓平衡裝置。

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高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

沼氣導出口

裝㈬隔離

厭氧維持 畜產廢棄物產沼氣教㈻模組

氣壓平衡裝置

氣壓平衡裝置 基質㆖方導入口

沼氣導出口

廢液導出口

3. 氣液分離瓶 目的為將厭氧發酵菌所產生的氣體，與混雜的廢液作分離。氣體與廢液由上方 之開口引入，廢液隨即下沉，由另一端下方之開口流出。氣體浮在上層，再由另一 端上方之開口，流入氫氣純化瓶。此氣體為氫氣與二氧化碳的混合氣體。

㈬浴導出口 氣體(CO2與H2)出口

氣壓平衡口 污泥導出口

氣體與廢液流入口 基質㆘方導入口

㈬浴導入口

沼氣厭氣發酵槽

2. 氣壓平衡裝置 目的為預防厭氧發酵產沼氣過程中，沼氣產量過盛導致沼氣厭氣發酵槽氣壓 太大而爆裂，著重密閉厭氧的維持與沼氣厭氣發酵槽氣壓的維持。故設計為一U形 管，管身部分加寬，內可裝水以維持反應槽內厭氧之狀態，過量之沼氣亦可從此排 出。

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廢液流出口

氣液分離瓶

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微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

沼氣導出口

裝㈬隔離

厭氧維持 畜產廢棄物產沼氣教㈻模組

氣壓平衡裝置

氣壓平衡裝置 基質㆖方導入口

沼氣導出口

廢液導出口

3. 氣液分離瓶 目的為將厭氧發酵菌所產生的氣體，與混雜的廢液作分離。氣體與廢液由上方 之開口引入，廢液隨即下沉，由另一端下方之開口流出。氣體浮在上層，再由另一 端上方之開口，流入氫氣純化瓶。此氣體為氫氣與二氧化碳的混合氣體。

㈬浴導出口 氣體(CO2與H2)出口

氣壓平衡口 污泥導出口

氣體與廢液流入口 基質㆘方導入口

㈬浴導入口

沼氣厭氣發酵槽

2. 氣壓平衡裝置 目的為預防厭氧發酵產沼氣過程中，沼氣產量過盛導致沼氣厭氣發酵槽氣壓 太大而爆裂，著重密閉厭氧的維持與沼氣厭氣發酵槽氣壓的維持。故設計為一U形 管，管身部分加寬，內可裝水以維持反應槽內厭氧之狀態，過量之沼氣亦可從此排 出。

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廢液流出口

氣液分離瓶

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微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

4. 沼氣純化瓶 瓶中裝NaOH，可吸附H 2S。由沼氣厭氣發酵槽進入的氣體，經純化之沼氣再 進行排水集氣法收集或能源轉換。

6. 輔助之器材 恆溫水浴槽：使沼氣厭氣發酵槽之溫度得以定溫控制，避免環境干擾。 漸進式蠕動幫浦：推動基質進入發酵槽，同時可控制進料的速度。

氫氧化鈉

沼氣導出口

沼氣導出口

氫化-㆙烷化教具㆒

沼氣導入口 沼氣純化瓶

5. 排水集氣裝置 目的為將厭氧發酵槽所產生的沼氣收集與紀錄，收集瓶設計二開口，上方為氣 體導出口，可連接抽器幫浦先將收集瓶注滿水；沼氣則由下方之開口導入，即可進 行排水集氣。

沼氣導出口

氫化-㆙烷化教具㆓

㆔、流程圖

基質槽

蠕動 幫浦

厭氣 發酵槽

氣液 分離裝置

沼氣 純化器

恆溫 ㈬浴槽

廢液

H 2S

沼氣 收集瓶

沼氣導入口

排㈬集氣裝置

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微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

4. 沼氣純化瓶 瓶中裝NaOH，可吸附H 2S。由沼氣厭氣發酵槽進入的氣體，經純化之沼氣再 進行排水集氣法收集或能源轉換。

6. 輔助之器材 恆溫水浴槽：使沼氣厭氣發酵槽之溫度得以定溫控制，避免環境干擾。 漸進式蠕動幫浦：推動基質進入發酵槽，同時可控制進料的速度。

氫氧化鈉

沼氣導出口

沼氣導出口

氫化-㆙烷化教具㆒

沼氣導入口 沼氣純化瓶

5. 排水集氣裝置 目的為將厭氧發酵槽所產生的沼氣收集與紀錄，收集瓶設計二開口，上方為氣 體導出口，可連接抽器幫浦先將收集瓶注滿水；沼氣則由下方之開口導入，即可進 行排水集氣。

沼氣導出口

氫化-㆙烷化教具㆓

㆔、流程圖

基質槽

蠕動 幫浦

厭氣 發酵槽

氣液 分離裝置

沼氣 純化器

恆溫 ㈬浴槽

廢液

H 2S

沼氣 收集瓶

沼氣導入口

排㈬集氣裝置

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高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

㆕、設備㈴稱 設備

C

數量

單位

濾網

2

個

漏斗

2

個

電子磅秤

1

台

恆溫㈬域槽

1

台

溫度範圍：5-100℃；電源：110 V，10A 轉速：7-200rpm；流速：0.42 to 570 mL/ min；馬力：1/20 hp；電源：90-130 V， 1.5A

漸進式幫浦

1

台

厭氧發酵槽

1

瓶

氣壓平衡裝置

1

個

氣液分離裝置

1

瓶

沼氣純化瓶

1

瓶

沼氣收集瓶

2

瓶

抽氣幫浦

1

台

㈬桶

若干

個

CB管（大、㆗、小）

若干

支

轉接頭

若干

個

規格

真空度：650 mmHg；流量：20 L/min；馬 力：1/8 hp

步驟二：厭氣發酵菌 養豬場廢水處理場厭氣發酵池的活性污泥中含有許多厭氣發酵菌，取1L注入厭氣發酵 槽內。 步驟三：沼氣收集系統 利用排水集氣原理，先用抽氣幫浦抽氣使得集氣瓶呈現負壓，利用大氣壓力將集氣瓶 注滿水。 步驟四： 將厭氣發酵槽連接於恆溫水浴槽內進行反應溫度之設定。

步驟㆔ 抽器幫浦將集氣瓶㊟滿㈬

步驟㆕ 厭氣發酵槽連接恆溫㈬浴槽

步驟五：厭氣發酵菌 將NaOH置於沼氣純化瓶內。 步驟六： 利用矽膠管將基質瓶、蠕動幫浦、厭氣發酵槽、氣液分離瓶、沼氣純化瓶、排水集氣 裝置串聯並呈現厭氣狀態。

作品製作流程 操作步驟 步驟一：基質之製作 取牧場動物糞便2.5kg並加入12.5L的水，浸泡4小時，然後利用濾網將糞便的固形物濾 出，所得濾液取1L做為厭氣發酵的基質。

步驟㈤ 將NaOH置於沼氣純化瓶內

步驟㆒ 基質之製作

100

步驟㆒ 用濾網將固形物濾出

步驟㈥ 利用矽膠管將各裝置串聯

步驟㆒ 基質配置裝置

101

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微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

㆕、設備㈴稱 設備

C

數量

單位

濾網

2

個

漏斗

2

個

電子磅秤

1

台

恆溫㈬域槽

1

台

溫度範圍：5-100℃；電源：110 V，10A 轉速：7-200rpm；流速：0.42 to 570 mL/ min；馬力：1/20 hp；電源：90-130 V， 1.5A

漸進式幫浦

1

台

厭氧發酵槽

1

瓶

氣壓平衡裝置

1

個

氣液分離裝置

1

瓶

沼氣純化瓶

1

瓶

沼氣收集瓶

2

瓶

抽氣幫浦

1

台

㈬桶

若干

個

CB管（大、㆗、小）

若干

支

轉接頭

若干

個

規格

真空度：650 mmHg；流量：20 L/min；馬 力：1/8 hp

步驟二：厭氣發酵菌 養豬場廢水處理場厭氣發酵池的活性污泥中含有許多厭氣發酵菌，取1L注入厭氣發酵 槽內。 步驟三：沼氣收集系統 利用排水集氣原理，先用抽氣幫浦抽氣使得集氣瓶呈現負壓，利用大氣壓力將集氣瓶 注滿水。 步驟四： 將厭氣發酵槽連接於恆溫水浴槽內進行反應溫度之設定。

步驟㆔ 抽器幫浦將集氣瓶㊟滿㈬

步驟㆕ 厭氣發酵槽連接恆溫㈬浴槽

步驟五：厭氣發酵菌 將NaOH置於沼氣純化瓶內。 步驟六： 利用矽膠管將基質瓶、蠕動幫浦、厭氣發酵槽、氣液分離瓶、沼氣純化瓶、排水集氣 裝置串聯並呈現厭氣狀態。

作品製作流程 操作步驟 步驟一：基質之製作 取牧場動物糞便2.5kg並加入12.5L的水，浸泡4小時，然後利用濾網將糞便的固形物濾 出，所得濾液取1L做為厭氣發酵的基質。

步驟㈤ 將NaOH置於沼氣純化瓶內

步驟㆒ 基質之製作

100

步驟㆒ 用濾網將固形物濾出

步驟㈥ 利用矽膠管將各裝置串聯

步驟㆒ 基質配置裝置

101

高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

步驟七： 啟動蠕動幫浦，緩緩將基質送入厭氣發酵槽。

D

步驟八： 厭氣發酵槽內污泥中的厭氣發酵菌開始進行厭氣發酵，分解基質的有機物並產生沼 氣。 步驟九： 厭氣發酵所產生的沼氣利用沼氣純化裝置去除H2S。 步驟十： 厭氣發酵所產生的沼氣利用排水集氣法收集於集氣瓶中。

作品效益 一、實驗模組設備費用一套約5萬元，具有推廣之經濟效益。 二、實驗模組基質的來源均為畜產廢棄物，具有資源回收再利用的教育意義。 三、實驗模組之厭氣發酵菌污泥來源除廢水處理廠之活性污泥，亦可取自周遭環境（如水 溝污泥），基質來源除動物糞尿，亦可取自周遭環境（如廚餘、家庭廢水）實驗可行 性極高。 四、實驗模組無需操作精密儀器，各項設備組裝及操作容易，適合高中職學生專題製作及 科展研究，可幫助學生建構科學實驗設計的完整思路。 五、實驗模組的實驗流程對實驗室之環境條件要求不高，適合推廣於一般高中職教師供教 學示範，可培養學生科學探索之精神。

步驟十一： 依據學習單上的項目進行觀察、記錄與討論。

步驟㈩ 利用排㈬集氣法收集沼氣

裝置厭氣發酵槽及沼氣收集瓶

102

103

高瞻計畫 成果作品集

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品

教師組 能源

步驟七： 啟動蠕動幫浦，緩緩將基質送入厭氣發酵槽。

D

步驟八： 厭氣發酵槽內污泥中的厭氣發酵菌開始進行厭氣發酵，分解基質的有機物並產生沼 氣。 步驟九： 厭氣發酵所產生的沼氣利用沼氣純化裝置去除H2S。 步驟十： 厭氣發酵所產生的沼氣利用排水集氣法收集於集氣瓶中。

作品效益 一、實驗模組設備費用一套約5萬元，具有推廣之經濟效益。 二、實驗模組基質的來源均為畜產廢棄物，具有資源回收再利用的教育意義。 三、實驗模組之厭氣發酵菌污泥來源除廢水處理廠之活性污泥，亦可取自周遭環境（如水 溝污泥），基質來源除動物糞尿，亦可取自周遭環境（如廚餘、家庭廢水）實驗可行 性極高。 四、實驗模組無需操作精密儀器，各項設備組裝及操作容易，適合高中職學生專題製作及 科展研究，可幫助學生建構科學實驗設計的完整思路。 五、實驗模組的實驗流程對實驗室之環境條件要求不高，適合推廣於一般高中職教師供教 學示範，可培養學生科學探索之精神。

步驟十一： 依據學習單上的項目進行觀察、記錄與討論。

步驟㈩ 利用排㈬集氣法收集沼氣

裝置厭氣發酵槽及沼氣收集瓶

102

103

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 能源

生質能源轉換與應用 苗農教你做

㈲鑑於石化能源㈰漸枯竭，替㈹能源變得更加重要，苗栗農工的陳志魁、林唯潁老師教你如 何取得生物㆗的沼氣和氫，轉換為生質能源，邱宇捷老師進㆒步教你如何操作燃料電池，讓大㉂ 然可以永續經營、源源不斷。 教具開發面臨的困難

5-2 能

源

教 具 製 作

在研究剛起步時，由於對這個領域不是很熟悉，陳志魁與林唯潁兩位老師都決定尋找專家諮 詢，陳志魁找的是臺灣動物科技研究所蘇忠楨研究員，蘇博士提供小型的實驗模組給他帶回引用 和改良，初期教具來的時候陳志魁只能依樣畫葫蘆的操作，後來發現教具其實㈲它的限制性，而 且教具的材料是壓克力，實驗過程㆗很容易漏氣，對此問題他不斷㆞改良，每改良㆒次操作過程 就更為順利，對陳志魁來說，改良過程的進步帶給他㈲不小的成就感。 而林唯潁則是找了成功大㈻化工系的張嘉修教授做諮詢，她在養菌的過程摸索了很久，因為 ㆒開始成大教授給了很純的產氫菌，因為失敗率很高，養菌的過程必須非常小心，需要花很多時 間來進行，甚㉃㈥㈰也要來㈻校，後來發現這樣的養菌方式㈻生操作起來會㈲困難，所以就改成 ㉂己採菌和養菌。 科㈻教育的起步 由於在執行高瞻計畫的第㆒年教具就已製作完成，而他們則利用㈳團時間開設了課程實驗 班，教導㈻生基礎的研究方法理論以及實際操作教具，陳志魁表示，他們主要是在推廣科㈻研究 的精神，教㈻生如何實際操作，這樣的探究式教㈻對孩子來說是㆒個很大的刺激，因為要㉂己動 手嘗試、㉂己發現問題並且㉂己做改善。林唯潁也表示，㈻校在㈻生高㆒時即開設專題導論的課 程，向㆘紮根，讓孩子及早習慣這樣的㈻習經驗，到了高㆓、高㆔要做相關的專題製作、科展時 便較容易㆖手。 目前這個課程還在推廣當㆗，因為開發這些課程時㈲與高㆗課程單元做連結，如果㈲高㆗職 ㈻校想用這套教具，他們很願意㈿助將這套教具推廣、融入到真正的課程裡。 ㈻生科展大放異彩 在計畫的第㆓年開始㈲㈻生來找他們做科展，他們提供實驗器具，實驗的變 因跟操作就讓㈻生㉂己去做，㆒開始㆔個主題都各㈲㈻生在做科展，也都各㉂ 研發，後來發現這些主題能夠相互結合，就把主題融合；另㆒方面，由於教具 和研究設備在第㆓年都已逐漸成熟，做出來的成果也較㈲質感，這樣的成果更 展現在㈻生的科展競賽㆖，不但㈻生科展南征北討贏得了很亮眼的成績，更在 分區科展獲得㊝勝、全國科展化工組第㆓㈴、國際科展㆓等獎、亞太青少年 能源發明展銀質獎等，㆖個㈪還受邀到馬來西亞參加青少年發明展比賽得到 ㈮牌獎，可說是成果豐碩！另㆒方面，許多㈻生也因參與科展而推甄到第㆒ 志願或是其他不錯的校系，讓這個高瞻計畫的後續效應發揮到淋漓盡致， 也讓更多㆟知道苗栗農工。 104

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ 邱崑山、陳淑媛、徐德耀、蔡㊪賢、林思宏、林孝正

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 能源

生質能源轉換與應用 苗農教你做

㈲鑑於石化能源㈰漸枯竭，替㈹能源變得更加重要，苗栗農工的陳志魁、林唯潁老師教你如 何取得生物㆗的沼氣和氫，轉換為生質能源，邱宇捷老師進㆒步教你如何操作燃料電池，讓大㉂ 然可以永續經營、源源不斷。 教具開發面臨的困難

5-2 能

源

教 具 製 作

在研究剛起步時，由於對這個領域不是很熟悉，陳志魁與林唯潁兩位老師都決定尋找專家諮 詢，陳志魁找的是臺灣動物科技研究所蘇忠楨研究員，蘇博士提供小型的實驗模組給他帶回引用 和改良，初期教具來的時候陳志魁只能依樣畫葫蘆的操作，後來發現教具其實㈲它的限制性，而 且教具的材料是壓克力，實驗過程㆗很容易漏氣，對此問題他不斷㆞改良，每改良㆒次操作過程 就更為順利，對陳志魁來說，改良過程的進步帶給他㈲不小的成就感。 而林唯潁則是找了成功大㈻化工系的張嘉修教授做諮詢，她在養菌的過程摸索了很久，因為 ㆒開始成大教授給了很純的產氫菌，因為失敗率很高，養菌的過程必須非常小心，需要花很多時 間來進行，甚㉃㈥㈰也要來㈻校，後來發現這樣的養菌方式㈻生操作起來會㈲困難，所以就改成 ㉂己採菌和養菌。 科㈻教育的起步 由於在執行高瞻計畫的第㆒年教具就已製作完成，而他們則利用㈳團時間開設了課程實驗 班，教導㈻生基礎的研究方法理論以及實際操作教具，陳志魁表示，他們主要是在推廣科㈻研究 的精神，教㈻生如何實際操作，這樣的探究式教㈻對孩子來說是㆒個很大的刺激，因為要㉂己動 手嘗試、㉂己發現問題並且㉂己做改善。林唯潁也表示，㈻校在㈻生高㆒時即開設專題導論的課 程，向㆘紮根，讓孩子及早習慣這樣的㈻習經驗，到了高㆓、高㆔要做相關的專題製作、科展時 便較容易㆖手。 目前這個課程還在推廣當㆗，因為開發這些課程時㈲與高㆗課程單元做連結，如果㈲高㆗職 ㈻校想用這套教具，他們很願意㈿助將這套教具推廣、融入到真正的課程裡。 ㈻生科展大放異彩 在計畫的第㆓年開始㈲㈻生來找他們做科展，他們提供實驗器具，實驗的變 因跟操作就讓㈻生㉂己去做，㆒開始㆔個主題都各㈲㈻生在做科展，也都各㉂ 研發，後來發現這些主題能夠相互結合，就把主題融合；另㆒方面，由於教具 和研究設備在第㆓年都已逐漸成熟，做出來的成果也較㈲質感，這樣的成果更 展現在㈻生的科展競賽㆖，不但㈻生科展南征北討贏得了很亮眼的成績，更在 分區科展獲得㊝勝、全國科展化工組第㆓㈴、國際科展㆓等獎、亞太青少年 能源發明展銀質獎等，㆖個㈪還受邀到馬來西亞參加青少年發明展比賽得到 ㈮牌獎，可說是成果豐碩！另㆒方面，許多㈻生也因參與科展而推甄到第㆒ 志願或是其他不錯的校系，讓這個高瞻計畫的後續效應發揮到淋漓盡致， 也讓更多㆟知道苗栗農工。 104

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ 邱崑山、陳淑媛、徐德耀、蔡㊪賢、林思宏、林孝正

高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

聯絡㈾訊 執 行 單 位 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ （07）2115418

聯 邱崑山 （07）2115418 分機 713 陳淑媛 （07）2115418 分機 200 徐德耀 （07）2115418 分機 713

絡

2. 以單槍投影機模擬太陽光，利用雙軸轉動平台控制入射光的角度，藉以研究入射照 度對太陽能電池的影響。 成 果 固定照度㆘，太陽能板開路電壓Voc與入射角度θ的關係

㆟ kc@mail.kghs.kh.edu.tw csynewgm@gmail.com tea504@mail.kghs.kh.edu.tw

太陽電池照光㈵性實驗——追㈰系統整合教具 成 果 固定照度㆘，太陽能板短路電流Isc與入射角度θ的關係

A

作品㈵色與用途 ㆒、本教具利用空CD桶、㊟射針筒、玩具馬達、齒輪製作可㈬平、鉛直雙軸轉動的太陽 能板平台，做為太陽能電池照光性質的示範實驗教具 1. 作太陽能電池固定照光時，開路電壓、短路電流、電流I-電壓V特性曲線的量測， 藉以計算最大功率及填充因子。 成 果 不同照度㆘，測的電流I-電壓V、最大功率

㆓、利用太陽能電池照光時輸出短路電流的㈵性，㉂製太陽方位感測器，結合雙軸轉動的 太陽能板平台，並利用簡單電路作出太陽能追㈰系統。 成 果 追㈰式太陽能板與固定式太陽能板短路電流之比較

106

107

高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

聯絡㈾訊 執 行 單 位 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ （07）2115418

聯 邱崑山 （07）2115418 分機 713 陳淑媛 （07）2115418 分機 200 徐德耀 （07）2115418 分機 713

絡

2. 以單槍投影機模擬太陽光，利用雙軸轉動平台控制入射光的角度，藉以研究入射照 度對太陽能電池的影響。 成 果 固定照度㆘，太陽能板開路電壓Voc與入射角度θ的關係

㆟ kc@mail.kghs.kh.edu.tw csynewgm@gmail.com tea504@mail.kghs.kh.edu.tw

太陽電池照光㈵性實驗——追㈰系統整合教具 成 果 固定照度㆘，太陽能板短路電流Isc與入射角度θ的關係

A

作品㈵色與用途 ㆒、本教具利用空CD桶、㊟射針筒、玩具馬達、齒輪製作可㈬平、鉛直雙軸轉動的太陽 能板平台，做為太陽能電池照光性質的示範實驗教具 1. 作太陽能電池固定照光時，開路電壓、短路電流、電流I-電壓V特性曲線的量測， 藉以計算最大功率及填充因子。 成 果 不同照度㆘，測的電流I-電壓V、最大功率

㆓、利用太陽能電池照光時輸出短路電流的㈵性，㉂製太陽方位感測器，結合雙軸轉動的 太陽能板平台，並利用簡單電路作出太陽能追㈰系統。 成 果 追㈰式太陽能板與固定式太陽能板短路電流之比較

106

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高瞻計畫 成果作品集

B

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

㆔、追㈰系統的運作電路 1.

作品製作要點說明 ㆒、雙軸轉動的太陽能板平台： 1. 構造圖：

2. 原理： (1) 水平方向旋轉：由注射針筒、CD桶及大齒輪構成，以低轉速的馬達驅動，增加 其轉動精密度。 (2) 垂直方向旋轉：由L形積角樑、壓克力板構成，以低轉速的馬達驅動，增加其轉 動精密度。 ㆓、㉂製太陽方位感測器部份： 1. 構造圖：

利用燈泡型太陽能電池製作

3. 電路說明： (1) 電流轉電壓電路： 主要由一個運算放大器組成，當太陽能電池產生電流I時，通過放大電阻Rf1輸出 電壓V＝－I×Rf1，除了將電流訊號轉換為電壓訊號外，還有放大的作用。

利用平板型太陽能電池製作

2. 原理：利用太陽光的入射角度對太陽能板產生的短路電流有顯著的影響，當太陽在 不透明隔板上下不同方位時，兩太陽能電池輸出的短路電流差有正、負及大小變 化。 (1) 當不透明隔板正對單槍投影機(θ＝θ0)時，太陽能板的輸出短路電流差(I1－I2) 為零。 (2) 當不透明隔板偏向上方(θ＜θ0 )時，太陽能板的輸出短路電流差(I 1 －I 2 )為負 值，且偏的越多，電流差值(I1－I2)越大。 (3) 當不透明隔板偏向下方(θ＞θ0 )時，太陽能板的輸出短路電流差(I 1 －I 2 )為正 值，且偏的越多，電流差值(I1－I2)越大。

108

2. 原理： (1) 太陽方位感測器兩片太陽能板輸出的短路電流(I 1 和I 2 )，經過『電流轉電壓電 路』轉換為電壓訊號V1和V2。 (2) 電壓訊號V 1和V 2經過『電壓相減放大電路』運算，由相減(V 1－V 2)後的正、負 值即可知太陽所在方位和偏差的大小。 (3) 利用電壓相減(V1－V2)後的正、負值，經由『馬達雙向驅動電路』，使馬達往不 同方向轉動，目的是使太陽方位感測器的不透明隔板指向太陽。

(2) 電壓相減放大電路： 主要由一個運算放大器組成，可以將電壓訊號(V 1和V 2)作相減的運算，並乘以 放大倍率，輸出電壓Vout＝－

Rf 3 Rf 2

( V2－V1)。

109

高瞻計畫 成果作品集

B

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

㆔、追㈰系統的運作電路 1.

作品製作要點說明 ㆒、雙軸轉動的太陽能板平台： 1. 構造圖：

2. 原理： (1) 水平方向旋轉：由注射針筒、CD桶及大齒輪構成，以低轉速的馬達驅動，增加 其轉動精密度。 (2) 垂直方向旋轉：由L形積角樑、壓克力板構成，以低轉速的馬達驅動，增加其轉 動精密度。 ㆓、㉂製太陽方位感測器部份： 1. 構造圖：

利用燈泡型太陽能電池製作

3. 電路說明： (1) 電流轉電壓電路： 主要由一個運算放大器組成，當太陽能電池產生電流I時，通過放大電阻Rf1輸出 電壓V＝－I×Rf1，除了將電流訊號轉換為電壓訊號外，還有放大的作用。

利用平板型太陽能電池製作

2. 原理：利用太陽光的入射角度對太陽能板產生的短路電流有顯著的影響，當太陽在 不透明隔板上下不同方位時，兩太陽能電池輸出的短路電流差有正、負及大小變 化。 (1) 當不透明隔板正對單槍投影機(θ＝θ0)時，太陽能板的輸出短路電流差(I1－I2) 為零。 (2) 當不透明隔板偏向上方(θ＜θ0 )時，太陽能板的輸出短路電流差(I 1 －I 2 )為負 值，且偏的越多，電流差值(I1－I2)越大。 (3) 當不透明隔板偏向下方(θ＞θ0 )時，太陽能板的輸出短路電流差(I 1 －I 2 )為正 值，且偏的越多，電流差值(I1－I2)越大。

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2. 原理： (1) 太陽方位感測器兩片太陽能板輸出的短路電流(I 1 和I 2 )，經過『電流轉電壓電 路』轉換為電壓訊號V1和V2。 (2) 電壓訊號V 1和V 2經過『電壓相減放大電路』運算，由相減(V 1－V 2)後的正、負 值即可知太陽所在方位和偏差的大小。 (3) 利用電壓相減(V1－V2)後的正、負值，經由『馬達雙向驅動電路』，使馬達往不 同方向轉動，目的是使太陽方位感測器的不透明隔板指向太陽。

(2) 電壓相減放大電路： 主要由一個運算放大器組成，可以將電壓訊號(V 1和V 2)作相減的運算，並乘以 放大倍率，輸出電壓Vout＝－

Rf 3 Rf 2

( V2－V1)。

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高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

(3) 馬達雙向驅動電路： 利用高三物理課程電晶體作為電子開關的教材中，更改設計成雙向開關，將電 壓相減放大電路輸出電壓Ｖout接於電晶體的基極，設電晶體的導通電壓為Vt。

Vout

2. 將注射筒和大齒輪，中型CD筒，以螺絲連接作為水平轉動的平台（如圖3、圖 4）。

Vout

圖3

C

當Vout＞Vt

當Vout＜－Vt

將造成NPN電晶體為導通狀態，PNP電晶體為截止 狀態，所以電流將沿＋5Ｖ端流入並驅動馬達，使馬 達向㆘轉動再由接㆞端流出。

將造成PNP電晶體為導通狀態，NPN電晶體為截止 狀態，所以電流將沿接㆞端流入並驅動馬達，使馬 達向㆖轉動再由－5V端流出。

圖4

3. 在水平轉動平台上以螺絲固定一馬達，並用電鑽在平台上鑽四個孔（如圖5），再 用螺絲鎖緊平台（如圖6）。

作品製作流程圖示 ㆒、㉂製太陽方位感測器部份： 1. 將兩片太陽能電池焊接電流輸出線，注意輸出線的正、負極。 2. 將兩片太陽能電池，分別黏貼在不透明隔板的兩邊。 圖5

圖6

4. 將一片壓克力板切割成適當的尺寸與適當形狀，並在中央穿一個直徑大於針筒外徑 的孔，並以螺絲將之固定於底層的CD筒上（如圖7），將另一已焊好電線的馬達固 定在此壓克力板上，使得小齒輪剛好可與大齒輪密合（如圖8）。

㆓、雙軸轉動的太陽能板平台部份： 1. 將兩個CD筒上方中央處挖一個與針筒外徑相當的圓孔，上下結合作為水平轉動平 台的軸承（如圖1、圖2）。

圖7

圖1

110

圖8

圖2

111

高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

(3) 馬達雙向驅動電路： 利用高三物理課程電晶體作為電子開關的教材中，更改設計成雙向開關，將電 壓相減放大電路輸出電壓Ｖout接於電晶體的基極，設電晶體的導通電壓為Vt。

Vout

2. 將注射筒和大齒輪，中型CD筒，以螺絲連接作為水平轉動的平台（如圖3、圖 4）。

Vout

圖3

C

當Vout＞Vt

當Vout＜－Vt

將造成NPN電晶體為導通狀態，PNP電晶體為截止 狀態，所以電流將沿＋5Ｖ端流入並驅動馬達，使馬 達向㆘轉動再由接㆞端流出。

將造成PNP電晶體為導通狀態，NPN電晶體為截止 狀態，所以電流將沿接㆞端流入並驅動馬達，使馬 達向㆖轉動再由－5V端流出。

圖4

3. 在水平轉動平台上以螺絲固定一馬達，並用電鑽在平台上鑽四個孔（如圖5），再 用螺絲鎖緊平台（如圖6）。

作品製作流程圖示 ㆒、㉂製太陽方位感測器部份： 1. 將兩片太陽能電池焊接電流輸出線，注意輸出線的正、負極。 2. 將兩片太陽能電池，分別黏貼在不透明隔板的兩邊。 圖5

圖6

4. 將一片壓克力板切割成適當的尺寸與適當形狀，並在中央穿一個直徑大於針筒外徑 的孔，並以螺絲將之固定於底層的CD筒上（如圖7），將另一已焊好電線的馬達固 定在此壓克力板上，使得小齒輪剛好可與大齒輪密合（如圖8）。

㆓、雙軸轉動的太陽能板平台部份： 1. 將兩個CD筒上方中央處挖一個與針筒外徑相當的圓孔，上下結合作為水平轉動平 台的軸承（如圖1、圖2）。

圖7

圖1

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圖8

圖2

111

高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

5. 在馬達兩旁鎖上支架（如圖9），在支架上用螺絲鎖一片壓克力板作為垂直轉動的 平台，即為放置太陽能板的位置（如圖10）。

零件

規格

數量

長腳IC座

(14pin)

5個 1片

實習電路板 精密電阻

10K

4個

精密電阻

1K

2個

精密電阻

100K

2個 4片

散熱銅片 電晶體

圖9

NPN(建議型號TIP122)

2個

電晶體

PNP(建議型號TIP127)

2個

運算放大器IC

㆕運算器(建議型號LF444)

1個

運算放大器IC

雙運算器(建議型號LF442)

1個

圖10

2. IC接腳圖 6. 將偵測太陽水平方位的自製感測器固定在水平轉動平台上（如圖11），將偵測太陽 垂直仰角的自製感測器固定在垂直轉動平台上（如圖12）。

㆕運算放大器IC 圖11

圖12

雙運算放大器IC

3. 製作過程

7. 將三片太陽能板固定在壓克力板上，完成追日系統的組裝（如圖13）。

1 將電子零件插入長腳IC座㆖

2 將電晶體鎖在散熱銅片㆖

3 長腳IC座插在電路板㆖

4 依追㈰系統的運作電路，焊接電路或 以繞線筆連接

圖13

㆔、追㈰系統的運作電路部份： 1. 準備電子材料

112

113

高瞻計畫 成果作品集

太陽電池照光㈵性實驗 追㈰系統整合教具

教師組 能源

5. 在馬達兩旁鎖上支架（如圖9），在支架上用螺絲鎖一片壓克力板作為垂直轉動的 平台，即為放置太陽能板的位置（如圖10）。

零件

規格

數量

長腳IC座

(14pin)

5個 1片

實習電路板 精密電阻

10K

4個

精密電阻

1K

2個

精密電阻

100K

2個 4片

散熱銅片 電晶體

圖9

NPN(建議型號TIP122)

2個

電晶體

PNP(建議型號TIP127)

2個

運算放大器IC

㆕運算器(建議型號LF444)

1個

運算放大器IC

雙運算器(建議型號LF442)

1個

圖10

2. IC接腳圖 6. 將偵測太陽水平方位的自製感測器固定在水平轉動平台上（如圖11），將偵測太陽 垂直仰角的自製感測器固定在垂直轉動平台上（如圖12）。

㆕運算放大器IC 圖11

圖12

雙運算放大器IC

3. 製作過程

7. 將三片太陽能板固定在壓克力板上，完成追日系統的組裝（如圖13）。

1 將電子零件插入長腳IC座㆖

2 將電晶體鎖在散熱銅片㆖

3 長腳IC座插在電路板㆖

4 依追㈰系統的運作電路，焊接電路或 以繞線筆連接

圖13

㆔、追㈰系統的運作電路部份： 1. 準備電子材料

112

113

高瞻計畫 成果作品集

教師組 能源

後 記 完美情㆟養成術：追㈰感應器持續大進化 太陽能發電是目前正熱門的綠能科技，如何讓太陽能板能時時向著陽光，以獲得最佳吸收效 果？由㆕位已畢業的高雄㊛㆗㈻生蕭渝庭、方怡琳、蔡芺苗及林紀吟共同研發，邱崑山老師指 導的「追㈰感應器」，結合太陽能感應裝置基本原理和電路設計，不僅不需電腦計算，還降低成 本，且效果絕佳。

5-3 能

源

教 案 設 計

親手打造追㈰情㆟ 源頭始於高瞻專班的專題製作，同㈻們從高㆒㆘開始發想，與老師共同研究，㉃今同㈻們都 已是大㆒㆘的㈻生，整整㆔個年頭，研究還沒結束。當初只是單純將太陽能板背靠背，垂直和 ㈬平放置、藉以觀察陽光角度和電流，慢慢改良成㆒具整合電路系統、太陽能板、太陽能感應裝 置、IC裝置和㈲馬達傳動的設備。㆒切全部由同㈻們親手打造，從裝電路、焊接、鋸壓克力版、 插IC腳，採用電晶體作開關等所㈲繁複的步驟皆不假他㆟，全靠㆕㆟合力完成。 與它朝夕相處，㈻生們說「感應器是我們的情㆟」，她們矢志把它打造 成完美情㆟，小情㆟已經㈲㈤㈹歷史，同㈻們把電路逐漸簡單化、系統精緻 化，感應器不只感應，還可以供電。最近科工館的展覽場㆖，她們甚㉃點 亮 LED 燈的模擬摩㆝輪和模型愛河橋。國內外參展邀展不斷，並已申請專 利，還㈲遊艇公司想跟她們合作，因為㆕㆟小組所研發的追㈰系統用電流 直接啟動馬達，不需運用電腦計算，直接追蹤太陽，不僅非常㊜合㈬面㆖ 移動的遊艇裝置，且成本低廉、維修容易。 熱忱與想像力突破萬難 雖然熱愛研究、焊接、組裝、改良、解決問題，㆒開始便對這㊠題目感到高度的興趣，然而 在漫長的過程㆗，不免與指導老師邱崑山抱怨時間不夠用、壓力過大、㈻校應考成績不如㆟意 等。然而邱老師卻說，同㈻們抱怨歸抱怨，在試驗過程㆗卻仍然百分百投入。她們也曾遭遇難 題，例如使用電鋸鋸壓克力版，聲音刺耳嚇㆟，其㆗㆒個同㈻甚㉃發誓絕對不要念相關科系！ ㈲㆒次，㆕㆟接力完成焊接極為複雜的電路系統，卻不知是何緣故，電流總接不㆖，再㆔檢查之 後，才發現其㆗㆒條電線絕緣皮還沒剝就焊進去了，誰是罪魁禍首？據說到現在還是個羅生門。 然而最讓4位年輕㊛孩頭疼的是：小情㆟每次實測都得㆖頂樓才能見真章，且得在正㆗午時間， 頂著毒辣的太陽，愛美的青春年華總不免要嘮叨幾句。 邱老師說明，在實驗過程㆗，㈲時他已事先看出問題，得偷偷研究以找出解決辦法，卻得隱 忍不說，僅以暗示或提醒，等她們發現後，還故意裝傻說：「喔，這樣啊……」他認為這樣做， 是為了引導同㈻思考，「同㈻們㆝馬行空的想像力其實可以突破很多困難、解決很多問題。」老 師誨㆟不倦的心情，溢於言表。「不過先作研究也免得在㈻生面前漏氣，說怎麼問你什麼、卻什 麼都不會！」老師㉂得其樂㆞說。 在未來執教的生涯裡，邱崑山老師感言：「遇到㈲共鳴的㈻生，才能做出好的點子。」好的 作品也得靠緣分。㉃於「完美情㆟—追㈰感應器」還在持續進化㆗，就像㆒條生命的河，㆒直成 長、不斷前進，就這樣陪著幾位白衣黑裙的㊛孩們，走著青春的路，綻放耀眼的光芒。 114

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ 吳文銘、劉麗琪、施義炳

高瞻計畫 成果作品集

教師組 能源

後 記 完美情㆟養成術：追㈰感應器持續大進化 太陽能發電是目前正熱門的綠能科技，如何讓太陽能板能時時向著陽光，以獲得最佳吸收效 果？由㆕位已畢業的高雄㊛㆗㈻生蕭渝庭、方怡琳、蔡芺苗及林紀吟共同研發，邱崑山老師指 導的「追㈰感應器」，結合太陽能感應裝置基本原理和電路設計，不僅不需電腦計算，還降低成 本，且效果絕佳。

5-3 能

源

教 案 設 計

親手打造追㈰情㆟ 源頭始於高瞻專班的專題製作，同㈻們從高㆒㆘開始發想，與老師共同研究，㉃今同㈻們都 已是大㆒㆘的㈻生，整整㆔個年頭，研究還沒結束。當初只是單純將太陽能板背靠背，垂直和 ㈬平放置、藉以觀察陽光角度和電流，慢慢改良成㆒具整合電路系統、太陽能板、太陽能感應裝 置、IC裝置和㈲馬達傳動的設備。㆒切全部由同㈻們親手打造，從裝電路、焊接、鋸壓克力版、 插IC腳，採用電晶體作開關等所㈲繁複的步驟皆不假他㆟，全靠㆕㆟合力完成。 與它朝夕相處，㈻生們說「感應器是我們的情㆟」，她們矢志把它打造 成完美情㆟，小情㆟已經㈲㈤㈹歷史，同㈻們把電路逐漸簡單化、系統精緻 化，感應器不只感應，還可以供電。最近科工館的展覽場㆖，她們甚㉃點 亮 LED 燈的模擬摩㆝輪和模型愛河橋。國內外參展邀展不斷，並已申請專 利，還㈲遊艇公司想跟她們合作，因為㆕㆟小組所研發的追㈰系統用電流 直接啟動馬達，不需運用電腦計算，直接追蹤太陽，不僅非常㊜合㈬面㆖ 移動的遊艇裝置，且成本低廉、維修容易。 熱忱與想像力突破萬難 雖然熱愛研究、焊接、組裝、改良、解決問題，㆒開始便對這㊠題目感到高度的興趣，然而 在漫長的過程㆗，不免與指導老師邱崑山抱怨時間不夠用、壓力過大、㈻校應考成績不如㆟意 等。然而邱老師卻說，同㈻們抱怨歸抱怨，在試驗過程㆗卻仍然百分百投入。她們也曾遭遇難 題，例如使用電鋸鋸壓克力版，聲音刺耳嚇㆟，其㆗㆒個同㈻甚㉃發誓絕對不要念相關科系！ ㈲㆒次，㆕㆟接力完成焊接極為複雜的電路系統，卻不知是何緣故，電流總接不㆖，再㆔檢查之 後，才發現其㆗㆒條電線絕緣皮還沒剝就焊進去了，誰是罪魁禍首？據說到現在還是個羅生門。 然而最讓4位年輕㊛孩頭疼的是：小情㆟每次實測都得㆖頂樓才能見真章，且得在正㆗午時間， 頂著毒辣的太陽，愛美的青春年華總不免要嘮叨幾句。 邱老師說明，在實驗過程㆗，㈲時他已事先看出問題，得偷偷研究以找出解決辦法，卻得隱 忍不說，僅以暗示或提醒，等她們發現後，還故意裝傻說：「喔，這樣啊……」他認為這樣做， 是為了引導同㈻思考，「同㈻們㆝馬行空的想像力其實可以突破很多困難、解決很多問題。」老 師誨㆟不倦的心情，溢於言表。「不過先作研究也免得在㈻生面前漏氣，說怎麼問你什麼、卻什 麼都不會！」老師㉂得其樂㆞說。 在未來執教的生涯裡，邱崑山老師感言：「遇到㈲共鳴的㈻生，才能做出好的點子。」好的 作品也得靠緣分。㉃於「完美情㆟—追㈰感應器」還在持續進化㆗，就像㆒條生命的河，㆒直成 長、不斷前進，就這樣陪著幾位白衣黑裙的㊛孩們，走著青春的路，綻放耀眼的光芒。 114

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ 吳文銘、劉麗琪、施義炳

高瞻計畫 成果作品集

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元參說明

聯絡㈾訊 執 行 單 位 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ （04）23590269

聯 吳文銘 劉麗琪 施義炳

（04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371

絡

㆟ wenming@thu.edu.tw liulichi2006@yahoo.com.tw slibing8803@yahoo.com.tw

本單元「海㈬淡化器的設計圖」，在㈻生具備了光、熱轉換的基本概念之後，以㆒連串的問題導引 的方式，讓㈻生發揮創意思考與批判思考的精神，來進行海㈬淡化器的設計。 ㈻生將思考如何使海㈬淡化的各種可能方法，能比較各種海㈬淡化方法的㊝、缺點，提出最佳可行 的海㈬淡化方法並說明理由。 單元最後，各小組將發表其海㈬淡化器之設計圖與材料、工具清單，並藉由觀摩比較，交流彼此的 心得。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元參：海㈬淡化器的設計圖

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案 本教案為國科會科教處「高瞻計畫」所研發之課程教案，㊜合普通高㆗㆓年級的㈻生使用。課程的 實施共分㆖、㆘兩㈻期，㆖㈻期每週2節，總計16週共32節；㆘㈻期每週1節，總計16週共16節。

㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週連㆖ 2 節 / 6 週共 12 節

教案設計理念 依現今海水淡化的結構進而思考直接利用太陽淡化海水的可行性，降低成本，也避免 過度使用能源。並在設計的過程中，發揮自己的創意、以批判思考的想法進而活動

課程的內容分為 5 個單元，分別為「家庭熱能使用（㆝然氣）調查」、「太陽光熱原理與轉換應用 介紹」、「海㈬淡化器的設計圖」、「太陽能海㈬淡化器之製作」、「太陽能海㈬淡化器之測試與改 良」，乃是依據本校總計畫之科教課程CPS332創新改革策略所設計。期盼以循序漸進的引導與教㈻活 動，讓㈻生從問題導向㈻習之㆗，發揮創意思考、批判思考與合作㈻習的精神，來進行替㈹能源－太陽 光熱利用之專題探討。

B

教案目標 1. 以創意思考模式依最佳構想完成設計圖。 2. 以批判思考交流彼此的心得。

本課程的目的，除了要讓㈻生從活動過程㆗㈻得替㈹能源的相關知識與問題解決的能力以外，更重 要的是，要讓㈻生從校本位的課程出發，體認㈻習與科㈻、技㈻、㈳會是密不可分的重要性。 以㆘摘錄單元㆔「海㈬淡化器的設計圖」、單元㆕「太陽能海㈬淡化器之製作」、單元㈤「太陽能

C

海㈬淡化器之測試與改良」之教案活動設計內容進行分享。

教案方法 口頭講述、網路資料搜尋、簡報。

D

教案㈾源 硬體資源：電腦、網路、投影機。 軟體資源：自編教材、回饋單、互評表。

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高瞻計畫 成果作品集

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元參說明

聯絡㈾訊 執 行 單 位 私立東海大㈻附屬實驗高級㆗㈻ （04）23590269

聯 吳文銘 劉麗琪 施義炳

（04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371 （04）23590269 分機 371

絡

㆟ wenming@thu.edu.tw liulichi2006@yahoo.com.tw slibing8803@yahoo.com.tw

本單元「海㈬淡化器的設計圖」，在㈻生具備了光、熱轉換的基本概念之後，以㆒連串的問題導引 的方式，讓㈻生發揮創意思考與批判思考的精神，來進行海㈬淡化器的設計。 ㈻生將思考如何使海㈬淡化的各種可能方法，能比較各種海㈬淡化方法的㊝、缺點，提出最佳可行 的海㈬淡化方法並說明理由。 單元最後，各小組將發表其海㈬淡化器之設計圖與材料、工具清單，並藉由觀摩比較，交流彼此的 心得。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元參：海㈬淡化器的設計圖

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案 本教案為國科會科教處「高瞻計畫」所研發之課程教案，㊜合普通高㆗㆓年級的㈻生使用。課程的 實施共分㆖、㆘兩㈻期，㆖㈻期每週2節，總計16週共32節；㆘㈻期每週1節，總計16週共16節。

㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週連㆖ 2 節 / 6 週共 12 節

教案設計理念 依現今海水淡化的結構進而思考直接利用太陽淡化海水的可行性，降低成本，也避免 過度使用能源。並在設計的過程中，發揮自己的創意、以批判思考的想法進而活動

課程的內容分為 5 個單元，分別為「家庭熱能使用（㆝然氣）調查」、「太陽光熱原理與轉換應用 介紹」、「海㈬淡化器的設計圖」、「太陽能海㈬淡化器之製作」、「太陽能海㈬淡化器之測試與改 良」，乃是依據本校總計畫之科教課程CPS332創新改革策略所設計。期盼以循序漸進的引導與教㈻活 動，讓㈻生從問題導向㈻習之㆗，發揮創意思考、批判思考與合作㈻習的精神，來進行替㈹能源－太陽 光熱利用之專題探討。

B

教案目標 1. 以創意思考模式依最佳構想完成設計圖。 2. 以批判思考交流彼此的心得。

本課程的目的，除了要讓㈻生從活動過程㆗㈻得替㈹能源的相關知識與問題解決的能力以外，更重 要的是，要讓㈻生從校本位的課程出發，體認㈻習與科㈻、技㈻、㈳會是密不可分的重要性。 以㆘摘錄單元㆔「海㈬淡化器的設計圖」、單元㆕「太陽能海㈬淡化器之製作」、單元㈤「太陽能

C

海㈬淡化器之測試與改良」之教案活動設計內容進行分享。

教案方法 口頭講述、網路資料搜尋、簡報。

D

教案㈾源 硬體資源：電腦、網路、投影機。 軟體資源：自編教材、回饋單、互評表。

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太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

教㈻㈾源

時間 分配

教案活動

教師活動

㈻生活動

效果評量

㆒、準備 活動

1. 蒐集相關資料。 2. 設計講義、回饋單及 評量表。

1. 蒐集現今海水淡化器 相關資料。

㆓、引起 動機

1. 提問：「目前有哪些 淡化海水的方法？」 2. 提問：「有沒有其他 替代方案可以淡化海 水？」 3. 提問：「個別方法如 何提高淡水的產量？ 」

1. 學生統整分類海水淡 化資料。 2. 努力思考。 3. 與小組成員交流討論 。 4. 回答教師的提問。

㆔、講解 說明

1. 海水淡化的原理。 2. 就學生所提的替代方 案做回應。 3. 說明個別方法中影響 淡化的因素，以及如 何提高淡水的產量。

1. 專心聽講。 2. 認真思考。 3. 獲得有用的分析技能 。

電腦、投影 機 12 回饋單 p. 49

能獲得相關 的知識與實 用的分析方 法。

1. 提出自己的看法。 2. 討論交流心得。 3. 針對別人的想法提出 優缺點。 4. 寫回饋單。

13 回饋單 p. 50 實驗室

使用創意思 考和批判思 考評量。

㆕、分組 討論

發給各組一篇與太陽能 海水淡化相關的短文， 以問題條列以下的項目 ，讓各組學生討論，發 揮創意與批判來回答： 1. 如何使海水淡化的各 種可能方法。 2. 比較上述方法的優、 缺點。 3. 提出最佳可行的海水 淡化方法並說明理由 。 4. 依最佳的方法設計淡 化器簡圖。 5. 提出材料清單。

教案活動

訓練學生蒐 集資料的能 力。 學生蒐集的 網路的資料 。

訓練學生統 整分析的能 力。

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

1. 報告的講評。 2. 告知各組上台報告（ 每組5分鐘）。

1. 讓各組輪流閱讀其他 組的回饋單內容並提 出自己的想法。 2. 汲取各組的優點。 3. 形成最後的整體結論 。 4. 完成設計圖的簡報檔 ，下週進行報告分析 。

實驗室、各 組報告資料 、回饋單、 電腦教室

1. 引言開場。 2. 控制各組報告時間。 3. 各組報告過程中提出 關鍵問題。 4. 對各組報告進行評量 。 5. 各組報告結束時給予 鼓勵、優缺點分析及 建議。

1. 專心聆聽。 2. 提出問題。 3. 歸納各組的結論。 4. 學習別組旳優點修正 自己旳缺點。 5. 完成互評表。

電腦、投影 機、麥克風 、雷射光筆 、碼表、互 評表

1. 列印各組報告書面資 料。 2. 作總結報告。 3. 讓學生填寫回饋單。

1. 仔細閱讀各組的報告 資料。 2. 汲取各組的優點。 3. 完成回饋單。

電腦、網路 各組報告資 料、14回饋 單 p. 54

㈤、講評

2節

㈥、㆖台 報告

㈦、總結

時間 分配

效果評量

2節

能展現小組 團隊精神合 力完成口頭 報告。 3節 能虛心學習 別人的優點 汲取上台報 告的經驗。

1節

能清楚說明 此次的報告 心得。

4節

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高瞻計畫 成果作品集

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教師組 能源

教㈻㈾源

時間 分配

教案活動

教師活動

㈻生活動

效果評量

㆒、準備 活動

1. 蒐集相關資料。 2. 設計講義、回饋單及 評量表。

1. 蒐集現今海水淡化器 相關資料。

㆓、引起 動機

1. 提問：「目前有哪些 淡化海水的方法？」 2. 提問：「有沒有其他 替代方案可以淡化海 水？」 3. 提問：「個別方法如 何提高淡水的產量？ 」

1. 學生統整分類海水淡 化資料。 2. 努力思考。 3. 與小組成員交流討論 。 4. 回答教師的提問。

㆔、講解 說明

1. 海水淡化的原理。 2. 就學生所提的替代方 案做回應。 3. 說明個別方法中影響 淡化的因素，以及如 何提高淡水的產量。

1. 專心聽講。 2. 認真思考。 3. 獲得有用的分析技能 。

電腦、投影 機 12 回饋單 p. 49

能獲得相關 的知識與實 用的分析方 法。

1. 提出自己的看法。 2. 討論交流心得。 3. 針對別人的想法提出 優缺點。 4. 寫回饋單。

13 回饋單 p. 50 實驗室

使用創意思 考和批判思 考評量。

㆕、分組 討論

發給各組一篇與太陽能 海水淡化相關的短文， 以問題條列以下的項目 ，讓各組學生討論，發 揮創意與批判來回答： 1. 如何使海水淡化的各 種可能方法。 2. 比較上述方法的優、 缺點。 3. 提出最佳可行的海水 淡化方法並說明理由 。 4. 依最佳的方法設計淡 化器簡圖。 5. 提出材料清單。

教案活動

訓練學生蒐 集資料的能 力。 學生蒐集的 網路的資料 。

訓練學生統 整分析的能 力。

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

1. 報告的講評。 2. 告知各組上台報告（ 每組5分鐘）。

1. 讓各組輪流閱讀其他 組的回饋單內容並提 出自己的想法。 2. 汲取各組的優點。 3. 形成最後的整體結論 。 4. 完成設計圖的簡報檔 ，下週進行報告分析 。

實驗室、各 組報告資料 、回饋單、 電腦教室

1. 引言開場。 2. 控制各組報告時間。 3. 各組報告過程中提出 關鍵問題。 4. 對各組報告進行評量 。 5. 各組報告結束時給予 鼓勵、優缺點分析及 建議。

1. 專心聆聽。 2. 提出問題。 3. 歸納各組的結論。 4. 學習別組旳優點修正 自己旳缺點。 5. 完成互評表。

電腦、投影 機、麥克風 、雷射光筆 、碼表、互 評表

1. 列印各組報告書面資 料。 2. 作總結報告。 3. 讓學生填寫回饋單。

1. 仔細閱讀各組的報告 資料。 2. 汲取各組的優點。 3. 完成回饋單。

電腦、網路 各組報告資 料、14回饋 單 p. 54

㈤、講評

2節

㈥、㆖台 報告

㈦、總結

時間 分配

效果評量

2節

能展現小組 團隊精神合 力完成口頭 報告。 3節 能虛心學習 別人的優點 汲取上台報 告的經驗。

1節

能清楚說明 此次的報告 心得。

4節

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教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元肆說明

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

㆒、準備 活動

1. 按學生所開列之材料 清單請購耗材與工具 。 2. 與各組學生討論清單 內容。 3. 編工作安全講義。

1. 編列製作所需之工具 、耗材（品名、數量 、尺寸規格）。 2. 與教師就清單交換意 見。

講義五 15工作安全 提示p.55

1. 提醒工具使用安全事 項。 2. 查看各組工作進度與 安全之注意。 3. 學生各組無法在實驗 室完成的零件，協調 委請校外人士製作。

1. 按設計圖先分配製作 各部分零件的人力。 2. 成員先就自己所負責 的部分準備怎麼做， 與組員交換意見，並 聽取組員的建議。 3. 完成各部零件的製作 。過程中若遭遇無法 以預設方法完成的部 分再與組員交換意見 ，或協調教師委外製 作。 4. 各部零件組裝，完成 實體模型。 5. 成品拍照存檔。

度量工具： 直尺、量角 器、圓規… … 裁切工具： 美工刀、剪 刀、鋸子… … 黏著工具： 膠水、白膠 、矽膠、熱 熔膠…… 各組模型主 體之耗材

1. 各組口頭報告做好的 實體模型，敘述實做 結果與設計圖的差異 ，以及製作過程中所 遇到的主要困難與解 決方法。 2. 他組進行提問與建議 。 3. 各組針對評論後可修 改的部分再進行細部 的修改。

講桌、麥克 風、指揮棒 ……

本單元「太陽能海㈬淡化器之製作」，教師與㈻生從所開列的材料與工具清單的討論開始，逐步㆞ 引導㈻生將太陽能海㈬淡化器的主體帶入現實。 過程㆗，教師除了管控實做的進度與督導工作安全以外，在㈻生面臨製作困難時，也引導其思考如 何解決問題。非到萬不得已，各部件不輕易㆞委外製作。要讓㈻生發揮創意思考各種解決問題可能的替 ㈹方案，儘量達到作品百分之百是㉂行獨立完成的，如此才能充分㆞體會「做㆗㈻」的目的。 單元最後，㈻生要㈻習口頭報告介紹實物模型，並說明實做結果與設計圖的差異，以及製作過程㆗ 所遇到的主要困難與解決方法，以分享交流彼此的經驗。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元肆：太陽能海㈬淡化器之製作 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週 1 節 / 6 週共 6 節

㆓、實做 活動

教案設計理念 各組根據前一單元所發表的設計圖，開列材料規格清單，完成太陽能海水淡化器之實 物模型製作。將讓小組成員充分體驗何謂「做中學」，以及如何把構想帶入現實。團隊在 過程中將會遭遇種種問題，需要一起討論、批判評估出最佳方案去解決。

B

教案目標 1. 能完成太陽能海水淡化器之實物模型製作。 2. 能發揮集體創意、批判思考與合作學習的精神。 3. 能學習介紹作品，並相互觀摩與欣賞。

C

教案方法 創意思考教學、問題導向學習、批判思考教學……

D

教案㈾源

㆔、發表 觀摩

1. 指導學生發表的順序 並控制時間。 2. 評分與綜合講評。 3. 預告下一單元的工 作。

時間 分配

1節

效果評量 依所開列之 清單核對設 計圖，檢查 是否有疏漏 。 太陽能海水 淡化器模型 完成。

4節

口頭發表與 評論。

1節

硬體資源：度量工具（直尺、量角器、圓規……）、裁切工具（美工刀、剪刀、鋸子 ……）、黏著工具（膠水、白膠、矽膠、熱熔膠……）、主體材料、講桌、 麥克風、指揮棒…… 軟體資源：設計圖、工作安全守則 120

121

高瞻計畫 成果作品集

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元肆說明

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

㆒、準備 活動

1. 按學生所開列之材料 清單請購耗材與工具 。 2. 與各組學生討論清單 內容。 3. 編工作安全講義。

1. 編列製作所需之工具 、耗材（品名、數量 、尺寸規格）。 2. 與教師就清單交換意 見。

講義五 15工作安全 提示p.55

1. 提醒工具使用安全事 項。 2. 查看各組工作進度與 安全之注意。 3. 學生各組無法在實驗 室完成的零件，協調 委請校外人士製作。

1. 按設計圖先分配製作 各部分零件的人力。 2. 成員先就自己所負責 的部分準備怎麼做， 與組員交換意見，並 聽取組員的建議。 3. 完成各部零件的製作 。過程中若遭遇無法 以預設方法完成的部 分再與組員交換意見 ，或協調教師委外製 作。 4. 各部零件組裝，完成 實體模型。 5. 成品拍照存檔。

度量工具： 直尺、量角 器、圓規… … 裁切工具： 美工刀、剪 刀、鋸子… … 黏著工具： 膠水、白膠 、矽膠、熱 熔膠…… 各組模型主 體之耗材

1. 各組口頭報告做好的 實體模型，敘述實做 結果與設計圖的差異 ，以及製作過程中所 遇到的主要困難與解 決方法。 2. 他組進行提問與建議 。 3. 各組針對評論後可修 改的部分再進行細部 的修改。

講桌、麥克 風、指揮棒 ……

本單元「太陽能海㈬淡化器之製作」，教師與㈻生從所開列的材料與工具清單的討論開始，逐步㆞ 引導㈻生將太陽能海㈬淡化器的主體帶入現實。 過程㆗，教師除了管控實做的進度與督導工作安全以外，在㈻生面臨製作困難時，也引導其思考如 何解決問題。非到萬不得已，各部件不輕易㆞委外製作。要讓㈻生發揮創意思考各種解決問題可能的替 ㈹方案，儘量達到作品百分之百是㉂行獨立完成的，如此才能充分㆞體會「做㆗㈻」的目的。 單元最後，㈻生要㈻習口頭報告介紹實物模型，並說明實做結果與設計圖的差異，以及製作過程㆗ 所遇到的主要困難與解決方法，以分享交流彼此的經驗。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元肆：太陽能海㈬淡化器之製作 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週 1 節 / 6 週共 6 節

㆓、實做 活動

教案設計理念 各組根據前一單元所發表的設計圖，開列材料規格清單，完成太陽能海水淡化器之實 物模型製作。將讓小組成員充分體驗何謂「做中學」，以及如何把構想帶入現實。團隊在 過程中將會遭遇種種問題，需要一起討論、批判評估出最佳方案去解決。

B

教案目標 1. 能完成太陽能海水淡化器之實物模型製作。 2. 能發揮集體創意、批判思考與合作學習的精神。 3. 能學習介紹作品，並相互觀摩與欣賞。

C

教案方法 創意思考教學、問題導向學習、批判思考教學……

D

教案㈾源

㆔、發表 觀摩

1. 指導學生發表的順序 並控制時間。 2. 評分與綜合講評。 3. 預告下一單元的工 作。

時間 分配

1節

效果評量 依所開列之 清單核對設 計圖，檢查 是否有疏漏 。 太陽能海水 淡化器模型 完成。

4節

口頭發表與 評論。

1節

硬體資源：度量工具（直尺、量角器、圓規……）、裁切工具（美工刀、剪刀、鋸子 ……）、黏著工具（膠水、白膠、矽膠、熱熔膠……）、主體材料、講桌、 麥克風、指揮棒…… 軟體資源：設計圖、工作安全守則 120

121

高瞻計畫 成果作品集

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元伍說明

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

㆒、準備 活動

1. 備妥測試與改良的流 程之講義。 2. 蒐集實驗數據用的參 考表格。 3. 備妥活動流程中的回 饋單。

1. 填寫回饋單：假設可 能的變因與歸類。 2. 參考教師所給的表格 ，各組自行設計適合 實驗用的表格，並與 教師討論。

16講義六 p.57 參考表格 17回饋單 p.58 18海水淡化 器改良回饋 單.doc p.61

本單元「太陽能海㈬淡化器之測試與改良」，在實物模型作品完成之後，來進行效能的測試與模型 本體的改良。 過程㆗，㈻生會㈻習模型工作效率變因之分析、實驗測量表格之設計、工作效率之計算，當模型改 良之時，也會激發㈻生創意思考的變通性與精密性。 最後，希望藉由㈻生撰㊢年度課程心得，作為本課程各單元的串場，並為本課程畫㆘完美的句點。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元伍：太陽能海㈬淡化器之測試與改良 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週 1 節 / 10 週共 10 節

教案設計理念 各組在完成太陽能海水淡化器之實物模型作品後，進行效能的測試與改良。過程中， 小組不僅會面對影響變因的假設與分析，也會學習測量方法與表格設計，在取得數據之 後，則要釐清這些變因對模型工作效率之實際影響並做出結論，然後再進行模型的改良與 再測試。我們預期學生在過程中不只會體會到實驗的嚴謹，發揮批判思考與合作學習的精 神。當模型改良之時，也會激發學生創意思考的變通性與精密性。

B

㆓、實做 活動

教案目標 1. 能分析出影響太陽能海水淡化器工作效率之各種可能的變因。 2. 能計算出特定控制變因中的工作效率值。 3. 能發揮批判思考、合作學習與集體創意的精神。

C

教案方法 批判思考教學、合作學習、創意思考教學、問題導向學習……

D

教案㈾源 硬體資源：度量工具（照度計、電子式溫溼度計、量筒、氣壓計）、數位相機、電腦、投 影機、簡報筆、DV 攝影機、麥克風 軟體資源：講義、回饋單、參考表格、提問單、互評單

122

㆔、數據 分析

1. 律定每天紀錄的時間 。 2. 提醒各組每次紀錄都 要有的項目：日期、 時間、氣溫、溼度、 照度、氣壓、天氣概 述、模型拍照……

3. 回答學生的疑問。 4. 發放工具並請各組檢 視。 5. 指導學生填寫工作日 誌：特殊天氣事件、 實驗中新的觀察發現 、所想到的問題、模 型改良的構想……

1. 聆聽說明。 2. 提問。 3. 檢驗工具。 4. 進行特定變因的實驗 測量並紀錄，填寫工 作日誌並拍照。

1. 檢視各組數據紀錄（ 含紙筆紀錄與電子紀 錄）與工作日誌。 2. 與各組就紀錄與日誌 討論進度、問題或想 法。 3. 詢問各組模型改良的 構想。 4. 檢視各組簡報檔製作 的進度。 5. 組員工作態度的評分 。

1. 進行電子紀錄。 2. 進行初步分析的繪圖 。 3. 回報工作進度並與教 師討論問題或想法。 4. 準備簡報檔的架構。

時間 分配

2節

效果評量 回饋單（變 因的假設與 歸類：批判 思考評量） 。 所設計的表 格是否符合 實驗變因之 需求。

度量工具、 實驗紀錄用 的表格、工 作日誌、數 位相機……

各紀錄時間 的組員工作 分配。 工作日誌與 數據紀錄。

1節

家用電腦、 電腦教室（ 進行Excel紀 錄與繪圖）

說明測 量活動 與效率 計算， 之後 4 週每天

工作日誌與 數據紀錄。 合作學習之 評分。

123

高瞻計畫 成果作品集

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

太陽光熱利用課程教案 單元伍說明

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

㆒、準備 活動

1. 備妥測試與改良的流 程之講義。 2. 蒐集實驗數據用的參 考表格。 3. 備妥活動流程中的回 饋單。

1. 填寫回饋單：假設可 能的變因與歸類。 2. 參考教師所給的表格 ，各組自行設計適合 實驗用的表格，並與 教師討論。

16講義六 p.57 參考表格 17回饋單 p.58 18海水淡化 器改良回饋 單.doc p.61

本單元「太陽能海㈬淡化器之測試與改良」，在實物模型作品完成之後，來進行效能的測試與模型 本體的改良。 過程㆗，㈻生會㈻習模型工作效率變因之分析、實驗測量表格之設計、工作效率之計算，當模型改 良之時，也會激發㈻生創意思考的變通性與精密性。 最後，希望藉由㈻生撰㊢年度課程心得，作為本課程各單元的串場，並為本課程畫㆘完美的句點。

替㈹能源專題—太陽能光熱利用課程 單元伍：太陽能海㈬淡化器之測試與改良 ㊜用對象：高㆓㈻生

A

教㈻時間/節數：每週 1 節 / 10 週共 10 節

教案設計理念 各組在完成太陽能海水淡化器之實物模型作品後，進行效能的測試與改良。過程中， 小組不僅會面對影響變因的假設與分析，也會學習測量方法與表格設計，在取得數據之 後，則要釐清這些變因對模型工作效率之實際影響並做出結論，然後再進行模型的改良與 再測試。我們預期學生在過程中不只會體會到實驗的嚴謹，發揮批判思考與合作學習的精 神。當模型改良之時，也會激發學生創意思考的變通性與精密性。

B

㆓、實做 活動

教案目標 1. 能分析出影響太陽能海水淡化器工作效率之各種可能的變因。 2. 能計算出特定控制變因中的工作效率值。 3. 能發揮批判思考、合作學習與集體創意的精神。

C

教案方法 批判思考教學、合作學習、創意思考教學、問題導向學習……

D

教案㈾源 硬體資源：度量工具（照度計、電子式溫溼度計、量筒、氣壓計）、數位相機、電腦、投 影機、簡報筆、DV 攝影機、麥克風 軟體資源：講義、回饋單、參考表格、提問單、互評單

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㆔、數據 分析

1. 律定每天紀錄的時間 。 2. 提醒各組每次紀錄都 要有的項目：日期、 時間、氣溫、溼度、 照度、氣壓、天氣概 述、模型拍照……

3. 回答學生的疑問。 4. 發放工具並請各組檢 視。 5. 指導學生填寫工作日 誌：特殊天氣事件、 實驗中新的觀察發現 、所想到的問題、模 型改良的構想……

1. 聆聽說明。 2. 提問。 3. 檢驗工具。 4. 進行特定變因的實驗 測量並紀錄，填寫工 作日誌並拍照。

1. 檢視各組數據紀錄（ 含紙筆紀錄與電子紀 錄）與工作日誌。 2. 與各組就紀錄與日誌 討論進度、問題或想 法。 3. 詢問各組模型改良的 構想。 4. 檢視各組簡報檔製作 的進度。 5. 組員工作態度的評分 。

1. 進行電子紀錄。 2. 進行初步分析的繪圖 。 3. 回報工作進度並與教 師討論問題或想法。 4. 準備簡報檔的架構。

時間 分配

2節

效果評量 回饋單（變 因的假設與 歸類：批判 思考評量） 。 所設計的表 格是否符合 實驗變因之 需求。

度量工具、 實驗紀錄用 的表格、工 作日誌、數 位相機……

各紀錄時間 的組員工作 分配。 工作日誌與 數據紀錄。

1節

家用電腦、 電腦教室（ 進行Excel紀 錄與繪圖）

說明測 量活動 與效率 計算， 之後 4 週每天

工作日誌與 數據紀錄。 合作學習之 評分。

123

高瞻計畫 成果作品集

教案活動

㆕、模型 改良

㈤、效率 計算

124

太陽能海㈬淡化器的設計、製作與改良 太陽光熱利用課程教案

教師組 能源

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

1. 與各組學生討論模型 改良的細節。 2. 向學校申購耗材。 3. 創意思考的評分。 4. 其餘與活動二、三的 內容相同。

1. 與教師討論模型改良 的方案。 2. 開列材料與工具清單 ，由學校申購或自行 購買。 3. 模型改造，調整某項 變因，進行測量活動 與數據分析。 4. 調整模型之另一項變 因，再進行測量活動 與數據分析。 5. 其餘與活動二、三的 內容相同。

電腦教室 模型製作的 相關材料與 工具

1. 說明將以同一時間來 作各組效率的比較。 2. 效率的計算公式為模 型每立方公尺每小時 產出的淡水量： (g/h．m3) 3. 回應學生的質疑。 4. 回收、檢整實驗器材 。 5. 收回各組書面紀錄、 電子資料與簡報檔。

1. 聆聽說明。 2. 提出疑問。 3. 計算總結果。 4. 交回實驗器材。 5. 紙筆紀錄之裝訂、繳 交。 6. 完成簡報檔。

電腦教室 實驗室

時間 分配

效果評量 工作日誌與 數據紀錄 模型改良： 創意思考的 變通性與精 密性之評分 。

進行測 量，教 師利用 4 節課 堂時間 檢視各 組進度 並指導

原始數據紀 錄與電子檔 。

時間 分配

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

效果評量

1. 聆聽各組工作報告。 2. 提出問題或看法。 3. 填寫提問單、互評單 。

實驗室、投 影機、簡報 筆、 D V 攝 影機、麥克 風、提問單 、互評單

2節

口頭發表 提問單 互評單

㈥、報告 發表

1. 發給各組提問單、互 評單，並說明如何填 寫。 2. 指導學生工作報告的 內容（模型照片、數 據紀錄、工作日誌中 的特別說明、模型的 改良、分析與結果等 ）、各組上台發表的 順序並控制時間。 3. 評分與綜合講評。 4. 攝影紀錄。

㈦、回顧 與講評

1. 年度課程評分結果說 明。 2. 心得寫作格式說明。

1. 聆聽教師的說明。 2. 給分的意見與申訴。 3. 撰寫年度課程心得。

電腦教室

1節

年度課程心 得

125

高瞻計畫 成果作品集

教案活動

㆕、模型 改良

㈤、效率 計算

124

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教師組 能源

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

1. 與各組學生討論模型 改良的細節。 2. 向學校申購耗材。 3. 創意思考的評分。 4. 其餘與活動二、三的 內容相同。

1. 與教師討論模型改良 的方案。 2. 開列材料與工具清單 ，由學校申購或自行 購買。 3. 模型改造，調整某項 變因，進行測量活動 與數據分析。 4. 調整模型之另一項變 因，再進行測量活動 與數據分析。 5. 其餘與活動二、三的 內容相同。

電腦教室 模型製作的 相關材料與 工具

1. 說明將以同一時間來 作各組效率的比較。 2. 效率的計算公式為模 型每立方公尺每小時 產出的淡水量： (g/h．m3) 3. 回應學生的質疑。 4. 回收、檢整實驗器材 。 5. 收回各組書面紀錄、 電子資料與簡報檔。

1. 聆聽說明。 2. 提出疑問。 3. 計算總結果。 4. 交回實驗器材。 5. 紙筆紀錄之裝訂、繳 交。 6. 完成簡報檔。

電腦教室 實驗室

時間 分配

效果評量 工作日誌與 數據紀錄 模型改良： 創意思考的 變通性與精 密性之評分 。

進行測 量，教 師利用 4 節課 堂時間 檢視各 組進度 並指導

原始數據紀 錄與電子檔 。

時間 分配

教案活動

教師活動

㈻生活動

教㈻㈾源

效果評量

1. 聆聽各組工作報告。 2. 提出問題或看法。 3. 填寫提問單、互評單 。

實驗室、投 影機、簡報 筆、 D V 攝 影機、麥克 風、提問單 、互評單

2節

口頭發表 提問單 互評單

㈥、報告 發表

1. 發給各組提問單、互 評單，並說明如何填 寫。 2. 指導學生工作報告的 內容（模型照片、數 據紀錄、工作日誌中 的特別說明、模型的 改良、分析與結果等 ）、各組上台發表的 順序並控制時間。 3. 評分與綜合講評。 4. 攝影紀錄。

㈦、回顧 與講評

1. 年度課程評分結果說 明。 2. 心得寫作格式說明。

1. 聆聽教師的說明。 2. 給分的意見與申訴。 3. 撰寫年度課程心得。

電腦教室

1節

年度課程心 得

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 能源

後 記 用太陽能淡化海㈬！能源㈬源問題㆒次解決 東海大附㆗的高瞻計畫課程，從貼近生活的「家庭熱能使用調查」開始，到㈻生㉂己設計， 製作「風力發電機」及「太陽能海㈬淡化器」，是㆒門由淺到深、全方面的綠色能源課程。 為了讓㈻生全面了解綠色能源，相關課程在各高㆗蔚為流行；不過從知道基本的「知識」， 到㈻生了解各綠能原理，甚㉃㈻到製作模型的「技能」，這㆗間還㈲很大㆒步要跨過。東海大 ㈻附屬高級㆗㈻㆔位老師吳文銘、劉麗琪、施義炳老師所設計的課程，卻成功㆞包含了知識和技 能，而且考慮到台灣的㆞理㈵性—除了能源易於缺乏之外，淡㈬的取得也是個問題—而將海㈬淡 化器列入課程之㆗，是相當全面又㈲其獨㈵性的課程。

5-4 能

源

教 案 設 計

㈻生㉂製綠能設施 了解原理又發揮創意 東海大附㆗的高瞻課程，高㆒生㆖的是能源基礎知識，㈻生要分組製作小型風力發電機模 型。製作前，老師會介紹原理、讓㈻生看影片，刺激㈻生的設計創意。「老師們會盡量維持他們 原先設計的造型，不去修改。」施義炳老師表示，「我們只提供方向和㆒些材料。」對於這些作 品，老師們會提供基礎原理和製作的方向，其餘的就由㈻生㉂己去想。㈻生以組為單位，收集文 獻、構想、畫設計圖、和老師討論、製作、㈻生互評等等，㆒件作品要經過不少「考驗」才能成 型。 風力發電機對大部分高㆒㈻生來說並不困難，但高㆓的太陽能課程㆗，要製作的海㈬淡化器 模型，就頗需要思考㆒番。老師介紹完海㈬淡化的現㈲技術後，便出題目給㈻生們，希望他們以 太陽能來發展海㈬淡化器，但不是使用太陽能板，而是直接從太陽產生「光」和「熱」的㈵性去 思考。「要用到太陽的光和熱，但又要讓㈬份凝結，這裡面是㈲矛盾的，」吳文銘老師說，「這 時就要靠㈻生好好研究海㈬淡化相關的文獻了。」 未來會繼續加強㈻生研究能力 談到是否㈲㈻生以此為基礎做後續研究，吳文銘老師認為這方面還㈲進步的空間。㈻生們在 課程㆗㈻習收集㈾料，但處理㈾料的能力還需要再培養；吳老師在今年的課程㆗，小幅修改了㆖ 課的要求，希望㈻生㊢小論文，以加強㈻生整理、消化㈾料的能力。 施義炳老師則對課程㈲另㆒方面的看法，他發現㈻生們對此課程的反應非常好，在製作各 模型的過程得到很多樂趣，㈲㆒些㈻生也會㉂主性㆞嘗試新想法、 發展新的研究。可惜這門課程只在課業壓力相對較小的 高㆒、高㆓進行，到了高㆔，㈻生忙讀書，往往較無精 神再去做研究。為了因應這種情形，施老師希望在高㆒ 高㆓的綠能課程㆗，就讓㈻生多方面發展，不㆒定要全 班都製作風力發電或海㈬淡化器，而是可以㉂己發展專 題，只要和能源相關即可，讓㈻生可以更為㉂由，接觸 不同面向的知識。

126

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之 教㈻成果 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ 高雄㊛㆗高瞻計畫團隊

高瞻計畫 成果作品集

教師組 能源

後 記 用太陽能淡化海㈬！能源㈬源問題㆒次解決 東海大附㆗的高瞻計畫課程，從貼近生活的「家庭熱能使用調查」開始，到㈻生㉂己設計， 製作「風力發電機」及「太陽能海㈬淡化器」，是㆒門由淺到深、全方面的綠色能源課程。 為了讓㈻生全面了解綠色能源，相關課程在各高㆗蔚為流行；不過從知道基本的「知識」， 到㈻生了解各綠能原理，甚㉃㈻到製作模型的「技能」，這㆗間還㈲很大㆒步要跨過。東海大 ㈻附屬高級㆗㈻㆔位老師吳文銘、劉麗琪、施義炳老師所設計的課程，卻成功㆞包含了知識和技 能，而且考慮到台灣的㆞理㈵性—除了能源易於缺乏之外，淡㈬的取得也是個問題—而將海㈬淡 化器列入課程之㆗，是相當全面又㈲其獨㈵性的課程。

5-4 能

源

教 案 設 計

㈻生㉂製綠能設施 了解原理又發揮創意 東海大附㆗的高瞻課程，高㆒生㆖的是能源基礎知識，㈻生要分組製作小型風力發電機模 型。製作前，老師會介紹原理、讓㈻生看影片，刺激㈻生的設計創意。「老師們會盡量維持他們 原先設計的造型，不去修改。」施義炳老師表示，「我們只提供方向和㆒些材料。」對於這些作 品，老師們會提供基礎原理和製作的方向，其餘的就由㈻生㉂己去想。㈻生以組為單位，收集文 獻、構想、畫設計圖、和老師討論、製作、㈻生互評等等，㆒件作品要經過不少「考驗」才能成 型。 風力發電機對大部分高㆒㈻生來說並不困難，但高㆓的太陽能課程㆗，要製作的海㈬淡化器 模型，就頗需要思考㆒番。老師介紹完海㈬淡化的現㈲技術後，便出題目給㈻生們，希望他們以 太陽能來發展海㈬淡化器，但不是使用太陽能板，而是直接從太陽產生「光」和「熱」的㈵性去 思考。「要用到太陽的光和熱，但又要讓㈬份凝結，這裡面是㈲矛盾的，」吳文銘老師說，「這 時就要靠㈻生好好研究海㈬淡化相關的文獻了。」 未來會繼續加強㈻生研究能力 談到是否㈲㈻生以此為基礎做後續研究，吳文銘老師認為這方面還㈲進步的空間。㈻生們在 課程㆗㈻習收集㈾料，但處理㈾料的能力還需要再培養；吳老師在今年的課程㆗，小幅修改了㆖ 課的要求，希望㈻生㊢小論文，以加強㈻生整理、消化㈾料的能力。 施義炳老師則對課程㈲另㆒方面的看法，他發現㈻生們對此課程的反應非常好，在製作各 模型的過程得到很多樂趣，㈲㆒些㈻生也會㉂主性㆞嘗試新想法、 發展新的研究。可惜這門課程只在課業壓力相對較小的 高㆒、高㆓進行，到了高㆔，㈻生忙讀書，往往較無精 神再去做研究。為了因應這種情形，施老師希望在高㆒ 高㆓的綠能課程㆗，就讓㈻生多方面發展，不㆒定要全 班都製作風力發電或海㈬淡化器，而是可以㉂己發展專 題，只要和能源相關即可，讓㈻生可以更為㉂由，接觸 不同面向的知識。

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高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之 教㈻成果 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ 高雄㊛㆗高瞻計畫團隊

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教師組 能源

聯絡㈾訊 執 行 單 位 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ （07）2115418

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絡

㆟

林全義 （07）2115418 分機 100 johnson@ms2.kghs.kh.edu.tw 劉崇文 （07）2115418 分機 200 lcw5408@yahoo.com.tw 蕭米珍 （07）2115418 分機 211 tea514@ ms2.kghs.kh.edu.tw 【高雄㊛㆗高瞻計畫團隊】：林全義、劉崇文、蕭米珍、劉靄雯、洪瑞和、 林盈菁、王俊豪、蘇政宏、陳南瑛、張穎文、梁高賓、徐德耀、陳淑媛、邱崑 山、蔡㊪賢、林思宏、林孝正、謝惠婷

B

內容 本線上學習系統依本校所開發的綠色能源創新課程分為三個主題，分別為「再生能 源新選擇－太陽能」、「能源的明日之星－燃料電池」與「疼惜地球的再生能源－生質 能」，課程內容涵蓋綠色能源的基礎原理簡介、基礎實驗與操作（此部分教材是採教師親 自做實驗演示，讓學員可於線上觀賞），綠色能源創新教材內容： 主題

章節

㈴稱

授課教師

第一章

序論

陳淑媛

第二章

太陽光熱

林思宏、林孝正

第三章

太陽光電與基本量測

蔡宗賢、邱崑山

第四章

太陽能與環境的關係

徐德耀

第一章

能源問題與發展

蕭米珍

第二章

電池的原理與構造（上）

蘇政宏

第二章

電池的原理與構造（下）

陳文靜

實驗一

認識電化電池

王俊豪

第三章

燃料電池的簡介

洪瑞和

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品，包含㆔個單元，分別為「畜產廢棄物產沼

第四章

質子交換膜燃料電池

劉靄雯

氣」、「微生物產氫」及「燃料電池」等教㈻示範模組。以單元㆒：『畜產廢棄物產沼氣』教㈻示範模

第五章

燃料電池的發展

林盈菁

組為例，簡要介紹其作品㈵色與用途、作品製作要點與流程說明。

實驗二

認識燃料電池

游宗穎

總論

陳南瑛

生質酒精

張穎文

生質柴油

梁高賓

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

A

教㈻目標

再生能源新選擇－ 太陽能

能源的明㈰之星－ 燃料電池

第一章 疼惜㆞球的再生能源－ 第二章 生質能 第三章

本活動是將本校所研發的太陽能、燃料電池及生質能綠色能源教材數位化，並上傳至 本校線上學習系統平台，以互動式的影音播放系統來進行教學，讓學生可以自行點選學習 有興趣之單元，享受無時間與空間限制的學習環境，充實其在綠色能源方面之素養與專業 知能，本活動希望達到下列教學目標： （一）推廣高雄女中高瞻計畫綠色能源創新課程以達到知識共享的目的。 （二）將教材數位化，讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道。 （三）期望藉由創新課程線上學習系統的成立，善用資訊科技並開啟新的學習模式，如此 可進一步落實網路學習的效益。

128

129

高瞻計畫 成果作品集

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

聯絡㈾訊 執 行 單 位 高雄市立高雄㊛子高級㆗㈻ （07）2115418

聯

絡

㆟

林全義 （07）2115418 分機 100 johnson@ms2.kghs.kh.edu.tw 劉崇文 （07）2115418 分機 200 lcw5408@yahoo.com.tw 蕭米珍 （07）2115418 分機 211 tea514@ ms2.kghs.kh.edu.tw 【高雄㊛㆗高瞻計畫團隊】：林全義、劉崇文、蕭米珍、劉靄雯、洪瑞和、 林盈菁、王俊豪、蘇政宏、陳南瑛、張穎文、梁高賓、徐德耀、陳淑媛、邱崑 山、蔡㊪賢、林思宏、林孝正、謝惠婷

B

內容 本線上學習系統依本校所開發的綠色能源創新課程分為三個主題，分別為「再生能 源新選擇－太陽能」、「能源的明日之星－燃料電池」與「疼惜地球的再生能源－生質 能」，課程內容涵蓋綠色能源的基礎原理簡介、基礎實驗與操作（此部分教材是採教師親 自做實驗演示，讓學員可於線上觀賞），綠色能源創新教材內容： 主題

章節

㈴稱

授課教師

第一章

序論

陳淑媛

第二章

太陽光熱

林思宏、林孝正

第三章

太陽光電與基本量測

蔡宗賢、邱崑山

第四章

太陽能與環境的關係

徐德耀

第一章

能源問題與發展

蕭米珍

第二章

電池的原理與構造（上）

蘇政宏

第二章

電池的原理與構造（下）

陳文靜

實驗一

認識電化電池

王俊豪

第三章

燃料電池的簡介

洪瑞和

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實作作品，包含㆔個單元，分別為「畜產廢棄物產沼

第四章

質子交換膜燃料電池

劉靄雯

氣」、「微生物產氫」及「燃料電池」等教㈻示範模組。以單元㆒：『畜產廢棄物產沼氣』教㈻示範模

第五章

燃料電池的發展

林盈菁

組為例，簡要介紹其作品㈵色與用途、作品製作要點與流程說明。

實驗二

認識燃料電池

游宗穎

總論

陳南瑛

生質酒精

張穎文

生質柴油

梁高賓

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

A

教㈻目標

再生能源新選擇－ 太陽能

能源的明㈰之星－ 燃料電池

第一章 疼惜㆞球的再生能源－ 第二章 生質能 第三章

本活動是將本校所研發的太陽能、燃料電池及生質能綠色能源教材數位化，並上傳至 本校線上學習系統平台，以互動式的影音播放系統來進行教學，讓學生可以自行點選學習 有興趣之單元，享受無時間與空間限制的學習環境，充實其在綠色能源方面之素養與專業 知能，本活動希望達到下列教學目標： （一）推廣高雄女中高瞻計畫綠色能源創新課程以達到知識共享的目的。 （二）將教材數位化，讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道。 （三）期望藉由創新課程線上學習系統的成立，善用資訊科技並開啟新的學習模式，如此 可進一步落實網路學習的效益。

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高瞻計畫 成果作品集

C

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

㆔、線㆖㈻習 綠色能源線上學習系統活動為期7周，每週皆安排不同的課程進度，授課老師也 會依該週進度設計一份測驗卷，以便瞭解學員們對於該單元的瞭解程度，學員們觀看 完課程後必須完成測驗卷才算完成該週進度，並設計回饋問卷，請學員填寫，做為往 後教材修正的參考，確實完成所有單元進度的學員，即核發研習證明以茲鼓勵。

歷程 本活動實施流程如下： 流程

內容

期限

㈻員報㈴

Mail報名：kghs.hsp@gmail.com

99/4/8 截止

寄送教材

寄發綠色能源教材

99/4/16前 99/6/30 前

線㆖㈻習

網址：http://highscope.kghs.kh.edu.tw/ （一）學習綠色能源課程 （二）線上測驗 （三）回饋問卷 研習證明

99/7/31前

獎勵

（一）學習綠色能源課程： 高雄女中高瞻計畫綠色能源線上學習系統課程表如下: ㆖課㈰期 4/22~4/28

4/29~5/05

太陽能

生質能

第一章 序論

第一章 能源問題與發展

第一章 總論（上）

授課教師：陳淑媛

授課教師：王俊豪

授課教師：陳南瑛

第二章 太陽光熱

第二章 電池的原理與構造 第一章 總論（下） （上）

授 課 教 師 ： 林 思 宏 、 林 孝 授課教師：蘇政宏 正

授課教師：陳南瑛

實驗：認識太陽電池

第二章 電池的原理與構造 第二章 生質酒精 （下）

授課教師：林思宏

授課教師：陳文靜

5/06~5/12

授課教師：張穎文

5/13~5/19

段考周（停課一周） 第三章生質柴油（上）

5/20~5/26

第三章 太陽能與基本量測 第三章 燃料電池的簡介 (上) 授課教師：蔡宗賢

授課教師：梁高賓

5/27~6/02

6/03~6/09

授課教師：洪瑞和

第三章 太陽能與基本量測 第四章 質子交換膜燃料電 第三章生質柴油（下） (下) 池 實驗一 認識電化電池 授課教師：邱崑山

㆒、㈻員報㈴ 至高雄女中高瞻計畫網站（http://163.32.57.14/modules/news/）下載報名表，填妥 後Mail 至kghs.hsp@gmail.com 報名，一人限註冊一次，本校將核發一組帳號、密碼 （以Mail 通知），待課程結束時，完成課程、評量及回饋問卷者將發給研習證明。

燃料電池

授 課 教 師 ： 劉 靄 雯 、 王 俊 授課教師：梁高賓 豪

第四章 太陽能與環境的關 第五章 燃料電池發展 係 授課教師：徐德耀

實驗二 認識燃料電池

授課教師：游宗穎

㆓、寄送教材 寄發本校所開發的綠色能源創新教材。

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高瞻計畫 成果作品集

C

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

㆔、線㆖㈻習 綠色能源線上學習系統活動為期7周，每週皆安排不同的課程進度，授課老師也 會依該週進度設計一份測驗卷，以便瞭解學員們對於該單元的瞭解程度，學員們觀看 完課程後必須完成測驗卷才算完成該週進度，並設計回饋問卷，請學員填寫，做為往 後教材修正的參考，確實完成所有單元進度的學員，即核發研習證明以茲鼓勵。

歷程 本活動實施流程如下： 流程

內容

期限

㈻員報㈴

Mail報名：kghs.hsp@gmail.com

99/4/8 截止

寄送教材

寄發綠色能源教材

99/4/16前 99/6/30 前

線㆖㈻習

網址：http://highscope.kghs.kh.edu.tw/ （一）學習綠色能源課程 （二）線上測驗 （三）回饋問卷 研習證明

99/7/31前

獎勵

（一）學習綠色能源課程： 高雄女中高瞻計畫綠色能源線上學習系統課程表如下: ㆖課㈰期 4/22~4/28

4/29~5/05

太陽能

生質能

第一章 序論

第一章 能源問題與發展

第一章 總論（上）

授課教師：陳淑媛

授課教師：王俊豪

授課教師：陳南瑛

第二章 太陽光熱

第二章 電池的原理與構造 第一章 總論（下） （上）

授 課 教 師 ： 林 思 宏 、 林 孝 授課教師：蘇政宏 正

授課教師：陳南瑛

實驗：認識太陽電池

第二章 電池的原理與構造 第二章 生質酒精 （下）

授課教師：林思宏

授課教師：陳文靜

5/06~5/12

授課教師：張穎文

5/13~5/19

段考周（停課一周） 第三章生質柴油（上）

5/20~5/26

第三章 太陽能與基本量測 第三章 燃料電池的簡介 (上) 授課教師：蔡宗賢

授課教師：梁高賓

5/27~6/02

6/03~6/09

授課教師：洪瑞和

第三章 太陽能與基本量測 第四章 質子交換膜燃料電 第三章生質柴油（下） (下) 池 實驗一 認識電化電池 授課教師：邱崑山

㆒、㈻員報㈴ 至高雄女中高瞻計畫網站（http://163.32.57.14/modules/news/）下載報名表，填妥 後Mail 至kghs.hsp@gmail.com 報名，一人限註冊一次，本校將核發一組帳號、密碼 （以Mail 通知），待課程結束時，完成課程、評量及回饋問卷者將發給研習證明。

燃料電池

授 課 教 師 ： 劉 靄 雯 、 王 俊 授課教師：梁高賓 豪

第四章 太陽能與環境的關 第五章 燃料電池發展 係 授課教師：徐德耀

實驗二 認識燃料電池

授課教師：游宗穎

㆓、寄送教材 寄發本校所開發的綠色能源創新教材。

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高瞻計畫 成果作品集

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

（三）回饋問卷： 請參加線上學習學員填寫問卷，提供後續參考。 ㆕、獎勵 完成線上學習，並完成測驗者，給予研習證明。

D

評估 ㆒、參加綠色能源線㆖㈻習系統各區㈻員㆟數分析表 各區報名人數：

（二）線上測驗： 每進行完線上學習，學員依其進修內容進行線上測驗，以了解學習狀況。

北區

基隆縣市 臺北縣市 桃園縣市 新竹縣市

合計

㆗區

3 103 2 32 苗栗縣市 臺㆗縣市 彰化縣市 雲林縣市 嘉義縣市 南投縣市

140 合計

南區

64 54 91 台南縣市 高雄縣市 屏東縣市

270 合計

花東

18 114 29 宜蘭縣市 花蓮縣市 台東縣市

離島

6 ㈮門縣

20 連江縣

3

1

3

43

8

10

161 合計 29 合計 6

總計

606

由上表可以得知，本校所開發的綠色能源教材，將其數位化，藉由此線上學習系 統活動，可以讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道，達到知識共享及推廣高 瞻計畫綠色能源創新課程的目的。

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高瞻計畫 成果作品集

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

（三）回饋問卷： 請參加線上學習學員填寫問卷，提供後續參考。 ㆕、獎勵 完成線上學習，並完成測驗者，給予研習證明。

D

評估 ㆒、參加綠色能源線㆖㈻習系統各區㈻員㆟數分析表 各區報名人數：

（二）線上測驗： 每進行完線上學習，學員依其進修內容進行線上測驗，以了解學習狀況。

北區

基隆縣市 臺北縣市 桃園縣市 新竹縣市

合計

㆗區

3 103 2 32 苗栗縣市 臺㆗縣市 彰化縣市 雲林縣市 嘉義縣市 南投縣市

140 合計

南區

64 54 91 台南縣市 高雄縣市 屏東縣市

270 合計

花東

18 114 29 宜蘭縣市 花蓮縣市 台東縣市

離島

6 ㈮門縣

20 連江縣

3

1

3

43

8

10

161 合計 29 合計 6

總計

606

由上表可以得知，本校所開發的綠色能源教材，將其數位化，藉由此線上學習系 統活動，可以讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道，達到知識共享及推廣高 瞻計畫綠色能源創新課程的目的。

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高瞻計畫 成果作品集

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

㆓、參加綠色能源線㆖㈻習系統各課程之㈻員完成率分析表 各課程之報名人數及完成課程人數： 太陽能

燃料電池

生質能

報㈴㆟數

456

298

328

完成課程㆟數

279

182

204

完成率

61.18%

61.07%

62.20%

由上表可以得知，各課程之學員完成率約在61%~62%之間，顯現出學生在沒有 老師監督的情況下，自主學習的能力還有待加強。 ㆔、綠色能源線㆖㈻習系統測驗卷分析 學員完成學習後，進行線上測驗，若第一次測試，覺得成績不滿意，可以進行再 次測試。結果顯現出學生完成測驗後，答對率很高，大多大於90%以上，表示線上學 習系統可有效讓學生學到關於綠色能源的知識，讓全國師生享受無時間與空間限制的 學習管道。 ㆕、綠色能源線㆖㈻習系統回饋問卷分析 超過90%的學員對於綠色能源線上學習系統可以激發對替代能源的興趣，及其提 供的概念是容易理解。並可學到許多替代能源的相關知識等問題；另外在綠色能源線 上學習系統所提供的內容符合學員預期會學到的知識及此系統的介面與操作是容易使 用的兩問題，有84%~90%的學員持肯定的態度。根據上述統計結果可發現，綠色能 源線上學習系統可有效激發學生對於綠色能源議題的學習動機，其在知識學習的深 度、廣度乃至範疇上皆能符合學習者的需求。

回饋問卷㊠目

㈻員回饋問卷摘錄

參與本次線㆖課程後，你 是否仍㈲感到不滿足之處 ？

1. 線上課程與課本內容相同，希望能補充更多知識。 2. 希望在一些較難理解的題目上多加做解釋，希望可以附上 圖示或小短片。 3. 沒有實際的實驗器材，想實際操作實驗。 4. 測驗題希望可以增加。 5. 在電腦前學習不能與老師互動。 6. 希望有發問問題或與老師討論問題的空間讓大家使用。

你認為利用此線㆖㈻習系 統來進行替㈹能源議題的 ㈻習與㆒般課堂㈻習的主 要差異為何？

1. 可以一直重複聽，沒聽懂的可以多看幾遍，增加對知識的 熟晰度。而課堂上老師卻都只講一遍，很容易漏掉重點。 2. 課程影片可以暫停，有較多時間抄筆記。 3. 能配合個人時間適時適量的學習，跟課堂比起來比較沒有 壓力，人性化的學習測驗方式很好，學習效果卓越。 4. 隨時隨地只要有網路就可以進行有效率的學習，有別於傳 統的學習方式有地點及時間的限制。 5. 主要差異是更強調自主學習，在沒有老師督促緊盯的情況 下，線上學習對我而言比較能輕鬆以對。

你針對此線㆖㈻習系統所 提出的調整建議為何？

1. 增加學生間的探討活動。 2. 希望在下一週的課程開始前，提供本周課本上的討論問題 的參考答案。 3. 多放一些案例的圖片或小短片讓我們比較好懂。 4. 希望線上內容能以動畫呈現，而非將書上內容的簡報檔。 5. 希望可以改善錄音的設備。

㈤、線㆖㈻習系統㈻生回饋意見整理

134

回饋問卷㊠目

㈻員回饋問卷摘錄

你認為參與本次線㆖㈻習 最大的收穫為何？

1. 我學習到了，地球面臨的危機需要地球上的每一個人來保 護，而保護的方式除了力行「節能減碳」以外，也應該積 極開發各項替代的再生能源。 2. 了解為了永續發展，人類必須更加積極投入替代能源的開 發和其他相關發電間的能量轉換。 3. 瞭解到能源與生活是息息相關的，並且知道現在有哪些替 代能源可以加以利用。 4. 顛覆傳統面對面教學方式，沒有上課的緊張感。 5. 不僅能得知過去的能源應用比例及未來發展的趨勢，還能 接觸到我所感興趣的課程及知識。

由參與綠色能源線上學習系統的學員其在相關開放式問題的填答中亦可發現，藉由綠 色能源議題與此種型式的教材，學員對於課本外的重要知識有了更多的涉獵，此非但增加 了學員之眼界，更重要的是，此學習機會促使學員思考了平常容易忽略，但卻與我們切身 相關的重要議題。 綜合以上五項分析，知道本校所開發的綠色能源教材，將其數位化，藉由此線上學習 系統活動，可以讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道，達到知識共享的目的，並 推廣本校的高瞻計畫綠色能源創新課程。此活動方式不僅獲得學生的正面肯定，亦有老師 來函參與此活動，師生互相交流，教學相長，提供另一種教學方式的參考。

135

高瞻計畫 成果作品集

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

教師組 能源

㆓、參加綠色能源線㆖㈻習系統各課程之㈻員完成率分析表 各課程之報名人數及完成課程人數： 太陽能

燃料電池

生質能

報㈴㆟數

456

298

328

完成課程㆟數

279

182

204

完成率

61.18%

61.07%

62.20%

由上表可以得知，各課程之學員完成率約在61%~62%之間，顯現出學生在沒有 老師監督的情況下，自主學習的能力還有待加強。 ㆔、綠色能源線㆖㈻習系統測驗卷分析 學員完成學習後，進行線上測驗，若第一次測試，覺得成績不滿意，可以進行再 次測試。結果顯現出學生完成測驗後，答對率很高，大多大於90%以上，表示線上學 習系統可有效讓學生學到關於綠色能源的知識，讓全國師生享受無時間與空間限制的 學習管道。 ㆕、綠色能源線㆖㈻習系統回饋問卷分析 超過90%的學員對於綠色能源線上學習系統可以激發對替代能源的興趣，及其提 供的概念是容易理解。並可學到許多替代能源的相關知識等問題；另外在綠色能源線 上學習系統所提供的內容符合學員預期會學到的知識及此系統的介面與操作是容易使 用的兩問題，有84%~90%的學員持肯定的態度。根據上述統計結果可發現，綠色能 源線上學習系統可有效激發學生對於綠色能源議題的學習動機，其在知識學習的深 度、廣度乃至範疇上皆能符合學習者的需求。

回饋問卷㊠目

㈻員回饋問卷摘錄

參與本次線㆖課程後，你 是否仍㈲感到不滿足之處 ？

1. 線上課程與課本內容相同，希望能補充更多知識。 2. 希望在一些較難理解的題目上多加做解釋，希望可以附上 圖示或小短片。 3. 沒有實際的實驗器材，想實際操作實驗。 4. 測驗題希望可以增加。 5. 在電腦前學習不能與老師互動。 6. 希望有發問問題或與老師討論問題的空間讓大家使用。

你認為利用此線㆖㈻習系 統來進行替㈹能源議題的 ㈻習與㆒般課堂㈻習的主 要差異為何？

1. 可以一直重複聽，沒聽懂的可以多看幾遍，增加對知識的 熟晰度。而課堂上老師卻都只講一遍，很容易漏掉重點。 2. 課程影片可以暫停，有較多時間抄筆記。 3. 能配合個人時間適時適量的學習，跟課堂比起來比較沒有 壓力，人性化的學習測驗方式很好，學習效果卓越。 4. 隨時隨地只要有網路就可以進行有效率的學習，有別於傳 統的學習方式有地點及時間的限制。 5. 主要差異是更強調自主學習，在沒有老師督促緊盯的情況 下，線上學習對我而言比較能輕鬆以對。

你針對此線㆖㈻習系統所 提出的調整建議為何？

1. 增加學生間的探討活動。 2. 希望在下一週的課程開始前，提供本周課本上的討論問題 的參考答案。 3. 多放一些案例的圖片或小短片讓我們比較好懂。 4. 希望線上內容能以動畫呈現，而非將書上內容的簡報檔。 5. 希望可以改善錄音的設備。

㈤、線㆖㈻習系統㈻生回饋意見整理

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回饋問卷㊠目

㈻員回饋問卷摘錄

你認為參與本次線㆖㈻習 最大的收穫為何？

1. 我學習到了，地球面臨的危機需要地球上的每一個人來保 護，而保護的方式除了力行「節能減碳」以外，也應該積 極開發各項替代的再生能源。 2. 了解為了永續發展，人類必須更加積極投入替代能源的開 發和其他相關發電間的能量轉換。 3. 瞭解到能源與生活是息息相關的，並且知道現在有哪些替 代能源可以加以利用。 4. 顛覆傳統面對面教學方式，沒有上課的緊張感。 5. 不僅能得知過去的能源應用比例及未來發展的趨勢，還能 接觸到我所感興趣的課程及知識。

由參與綠色能源線上學習系統的學員其在相關開放式問題的填答中亦可發現，藉由綠 色能源議題與此種型式的教材，學員對於課本外的重要知識有了更多的涉獵，此非但增加 了學員之眼界，更重要的是，此學習機會促使學員思考了平常容易忽略，但卻與我們切身 相關的重要議題。 綜合以上五項分析，知道本校所開發的綠色能源教材，將其數位化，藉由此線上學習 系統活動，可以讓全國師生享受無時間與空間限制的學習管道，達到知識共享的目的，並 推廣本校的高瞻計畫綠色能源創新課程。此活動方式不僅獲得學生的正面肯定，亦有老師 來函參與此活動，師生互相交流，教學相長，提供另一種教學方式的參考。

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高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 能源

嘉惠偏遠㈻生 高雄㊛㆗發展線㆖㈻習

大部分參與高瞻計畫的㆟都以專題研究的方式進行，但高雄㊛㆗老師們的想法不太㆒樣。高 雄㊛㆗老師同心投入研發綠色能源相關教材，為 99 課綱議題融入課程做準備，同時也將課程放 ㆖網路，讓偏遠㆞區㈻生能㉂主㈻習。 對高雄㊛㆗的㉂然科老師來說，各科單打獨鬥的教㈻方式已經不㊜用了；尤其㉂99課綱施行 之後，關於環保的議題融入，更是橫跨各㈻科，亟需不同領域的老師㆒同合作。因此㉂從 2006 年雄㊛接㆘高瞻計畫之後，便開始研發綠色能源相關的教材，不只是整理㈾料，還將它們處理成 每週㆒次的課程內容，最難得的是，這是㆒個全校所㈲㉂然科老師㆒起投入的研發，時㉃今㈰， 它已經發展成熟，可以順利接㆖99課綱的實施。

6-1 科㈻素養 教 案 設 計

創新綠能教材 高瞻班㈻生搶先試用 綠色能源科技的課程是為了全部㈻生設計的，但在實際㆖路之前總要先試用，於是就由高瞻 班㈻生們得到這個機會；將㈻生們分成幾大組，分頭去試㆖各科的新教材，㆒邊試用，㆒邊修 改。為了推廣，他們舉辦了各區教師研習及㈻生研習營、發放紙本教材、辦理㈻者演講活動，甚 ㉃還到各校校慶擺攤位，推廣不遺餘力。 為了擴大推廣範圍，㉂高瞻計畫第㆔（2008 ）年開始，高雄㊛㆗的老師們建置了「高瞻計 畫綠色能源線㆖㈻習系統」，將各科的教材規畫成㆒週㆒堂課、總共㆓個㈪時間的課程，依照 ㆖課進度和節奏，將㈾料放㆖網站，連後續評量和問卷都㆒應俱全，就像在㈻校㆖了㆒門課㆒樣 完整。全國各高㆗職㈻生都可以㉂己㆖網開啟帳號「㆖課」，每週跟著老師的進度，若不小心錯 過了㆒堂課也沒關係，舊的㆖課㈾料都在網站㆖，隨時可以「補課」。如果對課程㈲問題，也可 以㊢郵件到網站的信箱㆗，高雄㊛㆗的㉂然科教師群會為㈻生解答。「推廣研習會受到㆞區、時 間、經費的限制，㆖網就沒㈲這個問題了。」高雄㊛㆗教師表示，「不只是幫助偏遠㆞區㈻生， 同時也可以吸取更多㈻生使用㆖的意見，成為修改教材的參考。」 課程重視啟發 盼能成為各校正式選修課程 高雄㊛㆗研發的綠色能源課程，分成「太陽能」、「燃料電池」、「生質能」㆔大主題，著 重啟發與「動手做」的實際體驗，在課堂㆖製作能量電池、時鐘、電力延長實驗等，還曾辦過太 陽能車競賽，全班同㈻各出奇招，只為了讓㉂己的車跑得更快。「㈻生不只是要夠了解電能，對 機械的原理也要夠了解才行！團隊精神也很重要！這需要多方面的㈻習。」老師笑著說。 由於㈻生必須㉂己思考實驗的每個步驟，因此培養出來的㈻生都很㈲研究精神，也會㉂己發 展後續研究。高瞻班㈻生們正因為此套課程，而㈲耀眼的科展成績。高雄㊛㆗㉂然科教師除了感 謝國科會給予機會和經費，讓他們㈲今㈰的研究成果之外，也㈩分希望國科會能夠授權這套綠色 能源課程給各校老師使用，變成正式選修課程，多年來高雄㊛㆗師生集體努力的成果，才能落實 於高㆗科㈻教育之㆗。

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科㈻家先修班 科㈻素養的訓練 臺北市立㆗山㊛子高級㆗㈻ 蔡任圃

高瞻計畫 成果作品集

後記

教師組 能源

嘉惠偏遠㈻生 高雄㊛㆗發展線㆖㈻習

大部分參與高瞻計畫的㆟都以專題研究的方式進行，但高雄㊛㆗老師們的想法不太㆒樣。高 雄㊛㆗老師同心投入研發綠色能源相關教材，為 99 課綱議題融入課程做準備，同時也將課程放 ㆖網路，讓偏遠㆞區㈻生能㉂主㈻習。 對高雄㊛㆗的㉂然科老師來說，各科單打獨鬥的教㈻方式已經不㊜用了；尤其㉂99課綱施行 之後，關於環保的議題融入，更是橫跨各㈻科，亟需不同領域的老師㆒同合作。因此㉂從 2006 年雄㊛接㆘高瞻計畫之後，便開始研發綠色能源相關的教材，不只是整理㈾料，還將它們處理成 每週㆒次的課程內容，最難得的是，這是㆒個全校所㈲㉂然科老師㆒起投入的研發，時㉃今㈰， 它已經發展成熟，可以順利接㆖99課綱的實施。

6-1 科㈻素養 教 案 設 計

創新綠能教材 高瞻班㈻生搶先試用 綠色能源科技的課程是為了全部㈻生設計的，但在實際㆖路之前總要先試用，於是就由高瞻 班㈻生們得到這個機會；將㈻生們分成幾大組，分頭去試㆖各科的新教材，㆒邊試用，㆒邊修 改。為了推廣，他們舉辦了各區教師研習及㈻生研習營、發放紙本教材、辦理㈻者演講活動，甚 ㉃還到各校校慶擺攤位，推廣不遺餘力。 為了擴大推廣範圍，㉂高瞻計畫第㆔（2008 ）年開始，高雄㊛㆗的老師們建置了「高瞻計 畫綠色能源線㆖㈻習系統」，將各科的教材規畫成㆒週㆒堂課、總共㆓個㈪時間的課程，依照 ㆖課進度和節奏，將㈾料放㆖網站，連後續評量和問卷都㆒應俱全，就像在㈻校㆖了㆒門課㆒樣 完整。全國各高㆗職㈻生都可以㉂己㆖網開啟帳號「㆖課」，每週跟著老師的進度，若不小心錯 過了㆒堂課也沒關係，舊的㆖課㈾料都在網站㆖，隨時可以「補課」。如果對課程㈲問題，也可 以㊢郵件到網站的信箱㆗，高雄㊛㆗的㉂然科教師群會為㈻生解答。「推廣研習會受到㆞區、時 間、經費的限制，㆖網就沒㈲這個問題了。」高雄㊛㆗教師表示，「不只是幫助偏遠㆞區㈻生， 同時也可以吸取更多㈻生使用㆖的意見，成為修改教材的參考。」 課程重視啟發 盼能成為各校正式選修課程 高雄㊛㆗研發的綠色能源課程，分成「太陽能」、「燃料電池」、「生質能」㆔大主題，著 重啟發與「動手做」的實際體驗，在課堂㆖製作能量電池、時鐘、電力延長實驗等，還曾辦過太 陽能車競賽，全班同㈻各出奇招，只為了讓㉂己的車跑得更快。「㈻生不只是要夠了解電能，對 機械的原理也要夠了解才行！團隊精神也很重要！這需要多方面的㈻習。」老師笑著說。 由於㈻生必須㉂己思考實驗的每個步驟，因此培養出來的㈻生都很㈲研究精神，也會㉂己發 展後續研究。高瞻班㈻生們正因為此套課程，而㈲耀眼的科展成績。高雄㊛㆗㉂然科教師除了感 謝國科會給予機會和經費，讓他們㈲今㈰的研究成果之外，也㈩分希望國科會能夠授權這套綠色 能源課程給各校老師使用，變成正式選修課程，多年來高雄㊛㆗師生集體努力的成果，才能落實 於高㆗科㈻教育之㆗。

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科㈻家先修班 科㈻素養的訓練 臺北市立㆗山㊛子高級㆗㈻ 蔡任圃

高瞻計畫 成果作品集

科㈻家先修班 科㈻素養的訓練

教師組 科㈻素養

聯絡㈾訊 執 行 單 位

C

本課程每週皆分為第一節課（約60分鐘），與第二節課（約30至60分鐘）。第一節課 包含「課堂課程」、「實驗操作」等素養與技能課程，第二節課為「科學寫作與發表」訓 練。

臺北市立㆗山㊛子高級㆗㈻ （02）25073148

聯 蔡任圃

（02）25073148 分機 801

絡

教案方法

㆟ captain.okw@msa.hinet.net

本課程以生物運用能量的角度為主軸，以實驗研究的方式，以創作討論的過程，訓練 未來的科學家。除科學知識外，亦可學習科學素養與技能，除課堂講授外，亦著重實際操 作與實驗。每週課程都有一些小作業，皆非知識收集或整理，作業主要為觀察、思考、 評析、創作、表達、提問等技能為主。期末作業需創作科學相關作品，可以是一篇科學文 章，或是科普文章等，期望課程結束後，每位同學皆能有立言留芳的個人作品。

科㈻家先修班——科㈻素養的訓練 ㊜用對象：高㆒㈻生

A

教㈻時間/節數： 21~28 節

教案目標 1. 「如何進行有創意的生物學研究」課程的目標為介紹研究的原則與方法。 2. 「出門找問題，入門找答案」活動的目的為訓練學生觀察與發問的技巧。 3. 「量化技術」課程訓練學生觀察與量化的實驗設計技巧，透過實際操作應用，體現「動 手做」的困難與意義，並強調科學實驗中數據的角色與重要性。 4. 「蟑螂神經索解剖」實驗活動為訓練學生實驗操作技巧與耐心毅力。 5. 「科學寫作與表達」課程為本課程的一大特色，透過每週的練習、訓練，期望能加強學 生邏輯思考、批判、口語與寫作表達的能力。

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教案㈾源 本課程的所有教材，皆為筆者開發而來，部分教材為筆者數年前就已開始開發、改 良。學生的即時回饋與建議，亦幫助筆者繼續改良、精進，使這一系列的教材更加完整。 筆者過去開發的相關教材，多數以編寫成文，投稿發表，有興趣者可至筆者教學網頁下 載：http://www.csghs.tp.edu.tw/~captain/index.htm。

教案設計理念 本課程期望將具科學潛質、科學抱負的中山人，培養成具科學素養、科學技能與科學 視野的科學家。透過師徒制，經長時間的身教、言教，與相處過程逐漸感染追求知識的熱 情，與建立正確的科學素養與科學態度，因為筆者相信師傅帶著徒弟學習科學，在教學相 長的過程中較具教育成效，而講座式的課程是單向的傳授，沒有熱情、理念的交流互動， 較難體驗科學的全貌。帶的走的科學素養，與追求知識的方法與熱情，即為高瞻進階課程 需要努力的方向。

B

D

E

教案活動 ㆒、如何進行㈲創意的生物㈻研究：研究的原則與方法 創意的定義因人而異，筆者認為最直接的意義就是：有效、獨特、簡單！在進行 科學研究時，無論是研究主題、策略、方法、材料選用、數據處理、解釋、應用，若 能符合上述三者，都可說是成功又具創意的作品。研究的原則與需注意的事項實在 太多了，但只要把握住要點，就能盡情享受探索與解謎的樂趣。好奇心固然是進行研 究的原動力，可說是起點，而不斷地思考、精進，與克服困難、說服他人的巧思與努 力，卻是順利走向終點的不二法門。本教材提出一些進行研究的原則與發揮創意的方 法，並佐以大量研究實例進行說明，這些例子皆為筆者與學生過去專題研究的方法、 過程、成果。這些例子不但是筆者較為熟習，說明時較為清楚，也可陳述心路歷程的 轉折，達到情意傳承的目標，且多為學姐的作品，較為親切，亦符合其程度。 做實驗失敗是很常見的，錯誤與瓶頸正好展示了先前的方向與設計所具有的瑕 疵，給我們改良、成長的基礎，所以當研究的過程非常的順利，就應該要檢討是否思 路不夠縝密，因此還未發現問題，或是所發現的現象其實是測量的瑕疵，並不能反應 生物體狀態，或是判斷、解釋錯誤。本教材的例子，正好能讓學生瞭解研究絕非一帆 風順，需建立良好的挫折忍耐力，與解決問題的冷靜思考能力。

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 科㈻素養

㆓、出門找問題，入門找答案：觀察是研究的第㆒步 問一個好問題比找一個好答案還需要細膩的觀察與縝密的思考。經過眾多考試的 訓練，我們的孩子變得只會吸收「正確答案」，而思考的能力與動機卻越來越低。透 過尋找問題的過程，可訓練學生觀察校園周遭環境，思考所觀察到的現象，最後透過 公開發表的方式，訓練學生組織與表達能力，並透過互評方式，評鑑、欣賞其他組別 的優點，引發腦力激盪，激發出更多的問題與答案，互相分享、討論各組的想法與立 論。因此本教材的目標在培養孩子觀察自然的能力、訓練提出問題的技巧、培養蒐集 資料的能力，訓練組織表達的能力，並能活用課堂所學的知識，思考觀察過程中所發 現的疑問。 ㆔、量化技術：讓數據說話 研究需說服他人，最重要的一個步驟就是量化，透過量化，可將觀察的現象轉為 數據，才可進行比較、統計。量化的方式非常多種，本活動以男女滑溜滑梯的行為分 析為例，使學生瞭解量化並不需要複雜的儀器設備，只要有企圖的心、有邏輯的腦， 隨時隨地皆可將身旁的現象進行量化，並從中尋找有意義的結果進行討論，就可領略 「留心處處皆學問」的境界。 ㆕、蟑螂神經索解剖：操作技巧與耐心毅力的訓練 神經系統與行為表現息息相關，若能觀察實驗動物的行為與神經 系統，並將神經系統的型態與行為的特性相互連接比較，對於學生瞭 解神經系統的運作具有很大的幫助。蟑螂為日常生活中常見的昆蟲之 一，是一個適合用於觀察行為、外部形態、內部器官的物種，因為其 具備昆蟲的重要特徵（一對觸角、一對尾毛、兩對翅、三對步足、六 片口器、兩種眼睛等等），且體型較大，操作容易。藉由行為觀察、 外型觀察的活動，可發現許多有趣的行為。本活動亦透過解剖過程觀 察其神經系統，以比較人類與昆蟲神經系統的差異。蟑螂神經系統的 觀察依標本製作過程可以分成簡易（去除內臟直接觀察神經系統)與 較困難(將神經索分離至體外）兩種程度，可依學生的技術等級彈性安排。本活動除 了使學生瞭解昆蟲神經系統的相關概念外，亦透過精細、冗長的解剖過程，訓練操作 技巧與培養耐心毅力。

科㈻家先修班 科㈻素養的訓練

科學展覽是高中科學課程中，最接近第一線科學研究的 學習過程。事實上，大部分的科展課程並沒有經歷完整的 科學過程。多數的科展作品在校內競賽或區域競賽後就結束 了，研究的成果沒有機會與他人分享交流，甚至傳承流傳。 這些辛苦的實驗成果若能整理成文，發表刊登於科普雜誌 中，供科學愛好者流傳、評析、或以此為基礎繼續深究，方 為完整的科學過程。 此外，未參與科學展覽的學生似乎與科學研究無緣，但 這些學生也是有機會經歷科學形成的過程，透過科學寫作與 發表，雖未直接進行實驗研究，但對於相關學術背景亦能有 所瞭解，並提出自己的觀點與結論，一樣能參與科學的討論 與思辯。因此，筆者期望透過科學寫作課程，使未進行過實 驗研究（科學展覽）的學生，亦能透過比較簡單的觀察、紀 錄，與收集文獻、驗證、討論等過程，生產架構完整的科普 文章，過程中可訓練其紀錄、繪圖、分析、整理等技能。 寫作與發表亦是科學與藝術之間的根本差異，因為它包 含了科學家們分工合作與互動的過程。透過本教學活動，同 時也是科學活動的過程，使參予者（包含學生與指導教師） 能體驗、學習科學的歷程，對科學的本質有進一步的認識。 科學寫作與表達的課程縱貫整學期的課程，也就是每週 課程皆有與科學寫作或表達相關的單元（第二節課）。透過 每週的評析、寫作與發表練習，逐漸建立學生的邏輯表達與 批判能力，在本學期的第一節課，筆者先介紹科學寫作的種 類、功能、原則、方法等概念，屬於課堂課程，而後皆以評 析、寫作、生物繪圖、討論等實際操作方式進行訓練，因為 表達能力是需經仿效、改良、練習的，在實際應用時教師方 能診斷學生的盲點，並立即給予建議與回饋，方可達到教學 成效。

㈤、科㈻㊢作與表達 分工合作與科學家的互動，是科學的重要特性。科學家之間需要溝通與對話，而 論文與文章的發表就是最重要的對話途徑。一項科學研究的結束不是在得到足夠證據 與建立結論之時，而是在該研究成果發表刊登於期刊後，經科學界同好檢視、討論、 認可後才算告一段落，因此身為科學家，並不能自滿於科學實驗的設計與研究的進 行，還需有整理、表達與寫作的能力。現行高中科學教育中，多著重在學生邏輯思考 與實驗操作技巧的能力，對於寫作與表達能力似乎變成國文課上作文練習的責任。科 學的寫作終究與一般文章創作不同，文章的邏輯與立論的證據是其骨幹，通順易懂、 條理順暢是其血脈，其訓練的過程需要科學教師的指引。

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 科㈻素養

㆓、出門找問題，入門找答案：觀察是研究的第㆒步 問一個好問題比找一個好答案還需要細膩的觀察與縝密的思考。經過眾多考試的 訓練，我們的孩子變得只會吸收「正確答案」，而思考的能力與動機卻越來越低。透 過尋找問題的過程，可訓練學生觀察校園周遭環境，思考所觀察到的現象，最後透過 公開發表的方式，訓練學生組織與表達能力，並透過互評方式，評鑑、欣賞其他組別 的優點，引發腦力激盪，激發出更多的問題與答案，互相分享、討論各組的想法與立 論。因此本教材的目標在培養孩子觀察自然的能力、訓練提出問題的技巧、培養蒐集 資料的能力，訓練組織表達的能力，並能活用課堂所學的知識，思考觀察過程中所發 現的疑問。 ㆔、量化技術：讓數據說話 研究需說服他人，最重要的一個步驟就是量化，透過量化，可將觀察的現象轉為 數據，才可進行比較、統計。量化的方式非常多種，本活動以男女滑溜滑梯的行為分 析為例，使學生瞭解量化並不需要複雜的儀器設備，只要有企圖的心、有邏輯的腦， 隨時隨地皆可將身旁的現象進行量化，並從中尋找有意義的結果進行討論，就可領略 「留心處處皆學問」的境界。 ㆕、蟑螂神經索解剖：操作技巧與耐心毅力的訓練 神經系統與行為表現息息相關，若能觀察實驗動物的行為與神經 系統，並將神經系統的型態與行為的特性相互連接比較，對於學生瞭 解神經系統的運作具有很大的幫助。蟑螂為日常生活中常見的昆蟲之 一，是一個適合用於觀察行為、外部形態、內部器官的物種，因為其 具備昆蟲的重要特徵（一對觸角、一對尾毛、兩對翅、三對步足、六 片口器、兩種眼睛等等），且體型較大，操作容易。藉由行為觀察、 外型觀察的活動，可發現許多有趣的行為。本活動亦透過解剖過程觀 察其神經系統，以比較人類與昆蟲神經系統的差異。蟑螂神經系統的 觀察依標本製作過程可以分成簡易（去除內臟直接觀察神經系統)與 較困難(將神經索分離至體外）兩種程度，可依學生的技術等級彈性安排。本活動除 了使學生瞭解昆蟲神經系統的相關概念外，亦透過精細、冗長的解剖過程，訓練操作 技巧與培養耐心毅力。

科㈻家先修班 科㈻素養的訓練

科學展覽是高中科學課程中，最接近第一線科學研究的 學習過程。事實上，大部分的科展課程並沒有經歷完整的 科學過程。多數的科展作品在校內競賽或區域競賽後就結束 了，研究的成果沒有機會與他人分享交流，甚至傳承流傳。 這些辛苦的實驗成果若能整理成文，發表刊登於科普雜誌 中，供科學愛好者流傳、評析、或以此為基礎繼續深究，方 為完整的科學過程。 此外，未參與科學展覽的學生似乎與科學研究無緣，但 這些學生也是有機會經歷科學形成的過程，透過科學寫作與 發表，雖未直接進行實驗研究，但對於相關學術背景亦能有 所瞭解，並提出自己的觀點與結論，一樣能參與科學的討論 與思辯。因此，筆者期望透過科學寫作課程，使未進行過實 驗研究（科學展覽）的學生，亦能透過比較簡單的觀察、紀 錄，與收集文獻、驗證、討論等過程，生產架構完整的科普 文章，過程中可訓練其紀錄、繪圖、分析、整理等技能。 寫作與發表亦是科學與藝術之間的根本差異，因為它包 含了科學家們分工合作與互動的過程。透過本教學活動，同 時也是科學活動的過程，使參予者（包含學生與指導教師） 能體驗、學習科學的歷程，對科學的本質有進一步的認識。 科學寫作與表達的課程縱貫整學期的課程，也就是每週 課程皆有與科學寫作或表達相關的單元（第二節課）。透過 每週的評析、寫作與發表練習，逐漸建立學生的邏輯表達與 批判能力，在本學期的第一節課，筆者先介紹科學寫作的種 類、功能、原則、方法等概念，屬於課堂課程，而後皆以評 析、寫作、生物繪圖、討論等實際操作方式進行訓練，因為 表達能力是需經仿效、改良、練習的，在實際應用時教師方 能診斷學生的盲點，並立即給予建議與回饋，方可達到教學 成效。

㈤、科㈻㊢作與表達 分工合作與科學家的互動，是科學的重要特性。科學家之間需要溝通與對話，而 論文與文章的發表就是最重要的對話途徑。一項科學研究的結束不是在得到足夠證據 與建立結論之時，而是在該研究成果發表刊登於期刊後，經科學界同好檢視、討論、 認可後才算告一段落，因此身為科學家，並不能自滿於科學實驗的設計與研究的進 行，還需有整理、表達與寫作的能力。現行高中科學教育中，多著重在學生邏輯思考 與實驗操作技巧的能力，對於寫作與表達能力似乎變成國文課上作文練習的責任。科 學的寫作終究與一般文章創作不同，文章的邏輯與立論的證據是其骨幹，通順易懂、 條理順暢是其血脈，其訓練的過程需要科學教師的指引。

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高瞻計畫 成果作品集

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科㈻家先修班 科㈻素養的訓練

教師組 科㈻素養

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評量方法 本課程每個課程單元皆有作業（請見下表）。學期作業為撰寫一篇科學文章，可以是 學術性的文章(review)，亦可是科普文章，這些皆列入學期成績，其中期末作業占20%， 平時作業與上課表現占80%。 97㈻年度第㆓㈻期 高瞻計畫子計畫 進階課程作業㆒覽表（科㈻家先修班） 週次

作業內容

第一週

實驗設計練習—實驗組與對照組的設立（課後作業）

第二週

蟑螂行為的觀察與紀錄（課後作業）

第三週

口語表達訓練—蟑螂觀察報告分享（課堂活動）

第四週

口語表達訓練—發問技巧練習（課堂活動） 科學文章評析—兩篇科學相關文章的評析（課後作業）

第五週

科學文章評析報告（課堂活動） 量化實驗的設計與執行（課後作業） 科學文章試寫（課後作業）

第六週

生物繪圖（課後作業） 科學文章創作互評（課後作業）

第七週

生物繪圖互評（課後作業） 科學文章修改（課後作業）

第八週

口語表達訓練—量化實驗與科學文章創作分享（課堂活動） 口頭報告互評（課堂活動)

第九週

無作業（段考前一週）

第十週

科學文章試寫（課後作業）

第十一週

科學文章互評（課後作業）

第十二週

口語表達訓練—科學文章評析分享（課堂活動） 統計練習（課後作業）

第十三週

科學文章試寫修改（課後作業）

第十四週

期末作業—科學文章（不拘形式）

反思與檢討 ㆒、每週課程時間過短： 每週只有一節課，時間不足，造成師生難以相互熟悉，除本節課外，師生無其他 接觸機會（筆者今年接任高三老師，科學家先修班皆為高一同學），師徒制難以落 實，使原先的教學設計無法貫徹。若爾後以自己的班級進行課程，落實師徒制，相信 透過教學相長、情意感染、熱情傳遞，對於教學成效必定有莫大的幫助。 ㆓、 同㈻來㉂不同班級： 由於本班同學是由高一各班徵選而來，同學之間除一週一次的課程外，較少有交 流機會。一週常只見一次面，平時少有機會互相討論，造成討論對象受侷限，腦力激 盪難以擴展，學生可能落入單打獨鬥的情形。 ㆔、 ㈻生背景知識不足： 高一學生相關學理基礎不足，討論深度受限，故本課程需以素養與態度為主要的 教學目標。待爾後學生學習相關的深入課程，本課程的基礎必定具有實質幫助。 ㆕、 課程無法延展（只㈲㆒個㈻期）： 由於本班為選修課程，下一學期不會有同樣學生組成的班級，故後期追蹤輔導難 執行，因缺少醞釀、啟發的時間、機會，無法擴展教學成效。 ㈤、㈻生閱讀不足： 教師宜鼓勵學生多多閱讀課外讀物，以增加閱讀、整理與表達能力。高一閱讀經 驗不足，難掌握重點與表達方式，常有過於主觀或狹隘的觀點。 ㈥、課程發展時間過短： 雖然課程的內容多已經開發，但硬體設備的部分直到學期中才交貨，加上驗收、 架設、測試的時間，使得需多原本設計的實驗活動因此取消更改（原本設計但未執行 的實驗活動沒有列於本文中），使得本課程原先設計的科學學理、操作技巧無法深 入。

上述的作業以訓練科學表達與邏輯思考、評析為主，除此之外，各週的教學活動亦有 於課堂完成的學習單等，尤其是實驗操作課程，學生需於學習單上記錄實驗的結果，以方 便實驗完成後進行實驗結果與意義的討論。這些作業單亦可列入平時評分的參考。

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高瞻計畫 成果作品集

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科㈻家先修班 科㈻素養的訓練

教師組 科㈻素養

G

評量方法 本課程每個課程單元皆有作業（請見下表）。學期作業為撰寫一篇科學文章，可以是 學術性的文章(review)，亦可是科普文章，這些皆列入學期成績，其中期末作業占20%， 平時作業與上課表現占80%。 97㈻年度第㆓㈻期 高瞻計畫子計畫 進階課程作業㆒覽表（科㈻家先修班） 週次

作業內容

第一週

實驗設計練習—實驗組與對照組的設立（課後作業）

第二週

蟑螂行為的觀察與紀錄（課後作業）

第三週

口語表達訓練—蟑螂觀察報告分享（課堂活動）

第四週

口語表達訓練—發問技巧練習（課堂活動） 科學文章評析—兩篇科學相關文章的評析（課後作業）

第五週

科學文章評析報告（課堂活動） 量化實驗的設計與執行（課後作業） 科學文章試寫（課後作業）

第六週

生物繪圖（課後作業） 科學文章創作互評（課後作業）

第七週

生物繪圖互評（課後作業） 科學文章修改（課後作業）

第八週

口語表達訓練—量化實驗與科學文章創作分享（課堂活動） 口頭報告互評（課堂活動)

第九週

無作業（段考前一週）

第十週

科學文章試寫（課後作業）

第十一週

科學文章互評（課後作業）

第十二週

口語表達訓練—科學文章評析分享（課堂活動） 統計練習（課後作業）

第十三週

科學文章試寫修改（課後作業）

第十四週

期末作業—科學文章（不拘形式）

反思與檢討 ㆒、每週課程時間過短： 每週只有一節課，時間不足，造成師生難以相互熟悉，除本節課外，師生無其他 接觸機會（筆者今年接任高三老師，科學家先修班皆為高一同學），師徒制難以落 實，使原先的教學設計無法貫徹。若爾後以自己的班級進行課程，落實師徒制，相信 透過教學相長、情意感染、熱情傳遞，對於教學成效必定有莫大的幫助。 ㆓、 同㈻來㉂不同班級： 由於本班同學是由高一各班徵選而來，同學之間除一週一次的課程外，較少有交 流機會。一週常只見一次面，平時少有機會互相討論，造成討論對象受侷限，腦力激 盪難以擴展，學生可能落入單打獨鬥的情形。 ㆔、 ㈻生背景知識不足： 高一學生相關學理基礎不足，討論深度受限，故本課程需以素養與態度為主要的 教學目標。待爾後學生學習相關的深入課程，本課程的基礎必定具有實質幫助。 ㆕、 課程無法延展（只㈲㆒個㈻期）： 由於本班為選修課程，下一學期不會有同樣學生組成的班級，故後期追蹤輔導難 執行，因缺少醞釀、啟發的時間、機會，無法擴展教學成效。 ㈤、㈻生閱讀不足： 教師宜鼓勵學生多多閱讀課外讀物，以增加閱讀、整理與表達能力。高一閱讀經 驗不足，難掌握重點與表達方式，常有過於主觀或狹隘的觀點。 ㈥、課程發展時間過短： 雖然課程的內容多已經開發，但硬體設備的部分直到學期中才交貨，加上驗收、 架設、測試的時間，使得需多原本設計的實驗活動因此取消更改（原本設計但未執行 的實驗活動沒有列於本文中），使得本課程原先設計的科學學理、操作技巧無法深 入。

上述的作業以訓練科學表達與邏輯思考、評析為主，除此之外，各週的教學活動亦有 於課堂完成的學習單等，尤其是實驗操作課程，學生需於學習單上記錄實驗的結果，以方 便實驗完成後進行實驗結果與意義的討論。這些作業單亦可列入平時評分的參考。

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高瞻計畫 成果作品集

教師組 科㈻素養

後 記 蟑螂老師的無敵艦隊：給㈻生發光發熱的舞台！ ㆗山㊛高飼養蟑螂出㈴的蔡任圃老師，受訪當㆝沒㈲筆者想像㆗用夢幻之聲說：「蟑螂好可 愛。」不過老師似乎替蟑螂辯護慣了，除了指出蟑螂愛乾淨外，被問到蟑螂賀爾蒙味道不好聞 時，師答：「如果養白老鼠味道更差。」又被問到㆝㆝餵食蟑螂會辛苦嗎？師答：「㆒個禮拜餵 ㆒次就好，控制數量。」像是㆒㈴非常理智的飼主。

附 錄

瘋狂艦隊 紮實㈻習 蔡老師綽號艦長，希望帶領㆗山的孩子走向榮譽。其科㈻先修班是期望教給㈻生兩件事： 「帶得走的科㈻素養」與「追求知識的方法與熱情」。何同㈻說：「㆖老師的課很瘋、很開 心。」蔡老師解釋，課程成功之處在於同㈻㆖課非常開心，㆝馬行空想點子而不覺㈲壓力，又 可以㈻到知識，其他同㈻看到㆝馬行空的點子被鼓勵，也開始嘗試。科㈻先修班的同㈻們點子很 多，㈲的記錄蟑螂的「清潔行為」、㈲的側㊢蟑螂停泊行為，㈲的分科統計「㆒年敬班㆖課睡覺 情形」，㈲的計算家㆗「懸浮粒子」分佈情形，展現了高度㉂發想像力和研究力。 授課時間不足曾經是個困難，因為想教的東西太多，理想㆗的師徒制需要更長期緊密的相處 才能㆒起談實驗、分析文章。現在老師帶隊的數㈾班生物組㈻生只㈲8㆟，為期㆒年，效果非常 卓越。倒是現在同㈻㆝馬行空的發想，思考如㈫樹銀花散開，但做實驗不得不聚焦，老師和同㈻ 共同思索如何聚焦㆗。 對於課堂作業要求，同㈻說：「面對老師，不好意思打混，否則㈲歉疚感。」老師笑稱這是 策略經營，㉂己做榜樣給同㈻們看，譬如想他們投稿，㉂己先投很多，再不經意透露給她們；用 ㉂己和㈻姐們當榜樣，鼓勵她們，久了她們㉂動見賢思齊。 砥礪 製造發光發熱的舞台 對於高瞻課程的規劃，蔡任圃老師㈲意見。他認為高㆗老師應㉂己主導整個課程，而不是直 接讓大㈻教授主導課程或送㈻生進大㈻實驗室，除非㈻生是非常頂尖的。因為第㆒線工作者最瞭 解高㆗教材，也最瞭解高㆗㈻生，㉂己辦課程再好不過，真㈲困難才請求教授支援。此外，如果 只把課程當作㈾㊝加強升㈻班，則將失去了計畫的原意。 ㈲個經驗令老師㊞象深刻，2010年老師帶著㈻生們赴㈰本Science Education Exchange Symposium交流研討會做研討，㈻生原本只是老師心㆗的第㆓㈴，沒想到因交流之必要，同㈻ 們盡全力溝通，表現超乎意外的亮眼，被外界大力稱讚對答如流，談吐㈲涵養，還氣質才華兼 備，連老師都嚇㆒大跳，㈻生受鼓勵也因此更加㉂信，從此蔡老師㈲了㆒個難抹滅的信念：「只 要給㈻生舞台，㈻生就會發光發熱。」 對於高瞻的㈾源，蔡老師認為，㈲想法的老師本來在教㈻㆖就會㉂行摸索，但高瞻給了㆒個 機會，讓老師抓個方向，在㈲支援的情況㆘往前努力，並提供了師生表現的舞台，使師生㆒起發 光發熱。未來艦隊㆒直壯大，往無限浩瀚的科㈻駛去，艦長蔡老師㆒句話總結對課程和對㈻生的 期許：「希望㆒直保持好奇心和熱忱。」

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高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽 ㆗㈻教師組

高瞻計畫 成果作品集

教師組 科㈻素養

後 記 蟑螂老師的無敵艦隊：給㈻生發光發熱的舞台！ ㆗山㊛高飼養蟑螂出㈴的蔡任圃老師，受訪當㆝沒㈲筆者想像㆗用夢幻之聲說：「蟑螂好可 愛。」不過老師似乎替蟑螂辯護慣了，除了指出蟑螂愛乾淨外，被問到蟑螂賀爾蒙味道不好聞 時，師答：「如果養白老鼠味道更差。」又被問到㆝㆝餵食蟑螂會辛苦嗎？師答：「㆒個禮拜餵 ㆒次就好，控制數量。」像是㆒㈴非常理智的飼主。

附 錄

瘋狂艦隊 紮實㈻習 蔡老師綽號艦長，希望帶領㆗山的孩子走向榮譽。其科㈻先修班是期望教給㈻生兩件事： 「帶得走的科㈻素養」與「追求知識的方法與熱情」。何同㈻說：「㆖老師的課很瘋、很開 心。」蔡老師解釋，課程成功之處在於同㈻㆖課非常開心，㆝馬行空想點子而不覺㈲壓力，又 可以㈻到知識，其他同㈻看到㆝馬行空的點子被鼓勵，也開始嘗試。科㈻先修班的同㈻們點子很 多，㈲的記錄蟑螂的「清潔行為」、㈲的側㊢蟑螂停泊行為，㈲的分科統計「㆒年敬班㆖課睡覺 情形」，㈲的計算家㆗「懸浮粒子」分佈情形，展現了高度㉂發想像力和研究力。 授課時間不足曾經是個困難，因為想教的東西太多，理想㆗的師徒制需要更長期緊密的相處 才能㆒起談實驗、分析文章。現在老師帶隊的數㈾班生物組㈻生只㈲8㆟，為期㆒年，效果非常 卓越。倒是現在同㈻㆝馬行空的發想，思考如㈫樹銀花散開，但做實驗不得不聚焦，老師和同㈻ 共同思索如何聚焦㆗。 對於課堂作業要求，同㈻說：「面對老師，不好意思打混，否則㈲歉疚感。」老師笑稱這是 策略經營，㉂己做榜樣給同㈻們看，譬如想他們投稿，㉂己先投很多，再不經意透露給她們；用 ㉂己和㈻姐們當榜樣，鼓勵她們，久了她們㉂動見賢思齊。 砥礪 製造發光發熱的舞台 對於高瞻課程的規劃，蔡任圃老師㈲意見。他認為高㆗老師應㉂己主導整個課程，而不是直 接讓大㈻教授主導課程或送㈻生進大㈻實驗室，除非㈻生是非常頂尖的。因為第㆒線工作者最瞭 解高㆗教材，也最瞭解高㆗㈻生，㉂己辦課程再好不過，真㈲困難才請求教授支援。此外，如果 只把課程當作㈾㊝加強升㈻班，則將失去了計畫的原意。 ㈲個經驗令老師㊞象深刻，2010年老師帶著㈻生們赴㈰本Science Education Exchange Symposium交流研討會做研討，㈻生原本只是老師心㆗的第㆓㈴，沒想到因交流之必要，同㈻ 們盡全力溝通，表現超乎意外的亮眼，被外界大力稱讚對答如流，談吐㈲涵養，還氣質才華兼 備，連老師都嚇㆒大跳，㈻生受鼓勵也因此更加㉂信，從此蔡老師㈲了㆒個難抹滅的信念：「只 要給㈻生舞台，㈻生就會發光發熱。」 對於高瞻的㈾源，蔡老師認為，㈲想法的老師本來在教㈻㆖就會㉂行摸索，但高瞻給了㆒個 機會，讓老師抓個方向，在㈲支援的情況㆘往前努力，並提供了師生表現的舞台，使師生㆒起發 光發熱。未來艦隊㆒直壯大，往無限浩瀚的科㈻駛去，艦長蔡老師㆒句話總結對課程和對㈻生的 期許：「希望㆒直保持好奇心和熱忱。」

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高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽 ㆗㈻教師組

高瞻計畫 成果作品集

高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽

教師組 附錄

高瞻嘉年華「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽

教

師 組

2009 ㈻校

︻

獎 ︼

作品類型

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

張良肇、㈮佳龍

教具製作

液晶顯示晶胞製作

臺南海事

邱顯燿、林聰明、高子展

教案活動

苗栗農工

陳志魁、林唯穎、邱宇捷

教具製作

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實 作作品

以海帶及豬皮提取物製作抗氧化保濕化粧品之 創新課程設計

嘉義高㆗

吳聰建

教具設計

活化能測定實驗之教具製作

高雄㊛㆗

邱崑山、陳淑媛、徐德耀、 蔡㊪賢、林思宏、林孝正

教具製作

太陽能電池照光㈵性實驗――追㈰系統整合教 具

︻

永靖高工

黃界堯

教案活動

太陽能的發展及應用――應用WebQuest融入 問題解決教㈻策略

㆗山㊛高

蔡任圃

教案活動

科㈻家先修班――科㈻素養的訓練

佳

明道高㆗

教案活動

氫燃料電池

新竹高㆗

陳慕璇、馮蕙卿

教案活動

我電故我在――細胞膜電位＆生物電

㆜鋐鎰、江慶峰、林士弘、 周士元

作

嘉義高㆗

李文堂

教具製作

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

員林高㆗

李珍燕

教案活動

別來無恙――微生物改㊢歷史

獎

㆗山㊛高

蔡任圃

教案活動

昆蟲心搏與㆟體脈搏實驗活動

︼

高雄高工

莊利吉

教具設計

兼具問題導向與遊戲導向的 Windows Mobile 程式設計教㈻網站

高雄㊛㆗

蕭米珍、洪瑞和、劉靄雯、 蘇政宏、林盈菁、王俊豪

教具製作

質子交換膜燃料電池

嘉義高㆗

吳聰建

教具製作

氣體分子量的測定

建國㆗㈻

林信安、陳嘯虎、繆友勇

教案活動

數㈻建模融入課程設計――『週期現象的建模』

苗栗農工

謝文斌、羅維真、林孟郁、 林高永

教案活動

生質酒精與生質柴油教㈻單元教㈻活動設計教 案製作

南港高工

劉志宏、林博文、胡錦鳳、 周俐齡、孫德昌

教案活動

3S新興科技課程融入教㈻―虛擬劇情與現實情 境融入之活動發想與實踐

︻

永靖高工

施爾雅、紀怡如

教案活動

「新興科技綠色屋」融入高職室內空間設計科 教㈻課程――大家相約愛㆞球

佳

彰師附工

陳慕璇、馮蕙卿

教案活動

我電故我在――細胞膜電位＆生物電

嘉義高㆗

張盛進、翁麗敏、粘錦成、 王秀芳

教案活動

探究式教㈻――㈯㈭建築新興科技探究與融入 專題製作

員林高㆗

楊雅如

教案活動

食品㆗動物性成分檢驗方法――PCR定性篩選 檢驗

南港高工

陳東慶、鄧惠源、郭㈮國

教具製作

鋁模板奈米孔製作教具與教㈻板

建國㆗㈻

林聰慧

教案活動

Should we clone humans？

蘭陽㊛㆗

簡森㆚

教案活動

太陽能染料敏化電池的製作與探討

作 獎 ︼

2010 ㈻校

146

㈻校

作品㈴稱

麗山高㆗

㊝ 選

獲獎者

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

︻

東海大㈻附㆗

吳文銘、劉麗琪、施義炳

教案活動

太陽光熱利用課程教案：太陽能海㈬淡化器的 設計、製作與改良

㊝

新竹高㆗

陳慕璇、馮蕙卿、林健志

教案活動

不愛電玩愛玩電――電的跨領域教㈻

選

㆗山大㈻附㆗

黃翠瑩、廖純姿、謝佩妤

教案活動

獎

不㆒樣的生命――活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)教 案設計

東海大㈻附㆗

王瑜君、余惠如

教案活動

生物多樣性教案――㆘㆒站：高美

︼

麗山高㆗

白偉民、林群軒

教案活動

你的手機費率夠划算嗎？

2011 ㈻校

︻ ㊝ 選 獎 ︼ ︻ 佳 作 獎 ︼

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

麗山高㆗

張堯卿

教案活動

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

高雄㊛㆗

高雄㊛ ㆗高瞻計畫團隊

教案活動

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

臺南海事

邱顯燿、林聰明

教案活動

以虱目魚皮及海帶提取製作抗氧化保濕性護膚 保養品之創新課程設計

明道高㆗

楊美姍、江淞承、伍瀀 肇、賴尚宏

教案活動

太陽能課程

暨南大㈻附㆗

吳秉勳

教案活動

遠端遙控㆝文台及數位㆝文㈻習

東海大㈻附㆗

吳文銘、劉麗琪、施義炳

教案活動

東大㈻園替㈹能源專題探討課程實驗計畫

㆗山大㈻附㆗

吳嘉鴻

教案活動

環境變遷探索教案設計

胡弘仁、劉美智、陶申 秋、黃啟書

教案活動

生物技術――淡㈬光合菌創新課程設計

臺南海事

147

高瞻計畫 成果作品集

高瞻嘉年華 「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽

教師組 附錄

高瞻嘉年華「高瞻計畫」執行成果展示暨競賽

教

師 組

2009 ㈻校

︻

獎 ︼

作品類型

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

張良肇、㈮佳龍

教具製作

液晶顯示晶胞製作

臺南海事

邱顯燿、林聰明、高子展

教案活動

苗栗農工

陳志魁、林唯穎、邱宇捷

教具製作

微生物產氫與沼氣教㈻示範模組教具製作及實 作作品

以海帶及豬皮提取物製作抗氧化保濕化粧品之 創新課程設計

嘉義高㆗

吳聰建

教具設計

活化能測定實驗之教具製作

高雄㊛㆗

邱崑山、陳淑媛、徐德耀、 蔡㊪賢、林思宏、林孝正

教具製作

太陽能電池照光㈵性實驗――追㈰系統整合教 具

︻

永靖高工

黃界堯

教案活動

太陽能的發展及應用――應用WebQuest融入 問題解決教㈻策略

㆗山㊛高

蔡任圃

教案活動

科㈻家先修班――科㈻素養的訓練

佳

明道高㆗

教案活動

氫燃料電池

新竹高㆗

陳慕璇、馮蕙卿

教案活動

我電故我在――細胞膜電位＆生物電

㆜鋐鎰、江慶峰、林士弘、 周士元

作

嘉義高㆗

李文堂

教具製作

利用實物投影機測量紅外線及可見光的波長

員林高㆗

李珍燕

教案活動

別來無恙――微生物改㊢歷史

獎

㆗山㊛高

蔡任圃

教案活動

昆蟲心搏與㆟體脈搏實驗活動

︼

高雄高工

莊利吉

教具設計

兼具問題導向與遊戲導向的 Windows Mobile 程式設計教㈻網站

高雄㊛㆗

蕭米珍、洪瑞和、劉靄雯、 蘇政宏、林盈菁、王俊豪

教具製作

質子交換膜燃料電池

嘉義高㆗

吳聰建

教具製作

氣體分子量的測定

建國㆗㈻

林信安、陳嘯虎、繆友勇

教案活動

數㈻建模融入課程設計――『週期現象的建模』

苗栗農工

謝文斌、羅維真、林孟郁、 林高永

教案活動

生質酒精與生質柴油教㈻單元教㈻活動設計教 案製作

南港高工

劉志宏、林博文、胡錦鳳、 周俐齡、孫德昌

教案活動

3S新興科技課程融入教㈻―虛擬劇情與現實情 境融入之活動發想與實踐

︻

永靖高工

施爾雅、紀怡如

教案活動

「新興科技綠色屋」融入高職室內空間設計科 教㈻課程――大家相約愛㆞球

佳

彰師附工

陳慕璇、馮蕙卿

教案活動

我電故我在――細胞膜電位＆生物電

嘉義高㆗

張盛進、翁麗敏、粘錦成、 王秀芳

教案活動

探究式教㈻――㈯㈭建築新興科技探究與融入 專題製作

員林高㆗

楊雅如

教案活動

食品㆗動物性成分檢驗方法――PCR定性篩選 檢驗

南港高工

陳東慶、鄧惠源、郭㈮國

教具製作

鋁模板奈米孔製作教具與教㈻板

建國㆗㈻

林聰慧

教案活動

Should we clone humans？

蘭陽㊛㆗

簡森㆚

教案活動

太陽能染料敏化電池的製作與探討

作 獎 ︼

2010 ㈻校

146

㈻校

作品㈴稱

麗山高㆗

㊝ 選

獲獎者

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

︻

東海大㈻附㆗

吳文銘、劉麗琪、施義炳

教案活動

太陽光熱利用課程教案：太陽能海㈬淡化器的 設計、製作與改良

㊝

新竹高㆗

陳慕璇、馮蕙卿、林健志

教案活動

不愛電玩愛玩電――電的跨領域教㈻

選

㆗山大㈻附㆗

黃翠瑩、廖純姿、謝佩妤

教案活動

獎

不㆒樣的生命――活化石㆔眼恐龍蝦(Triops)教 案設計

東海大㈻附㆗

王瑜君、余惠如

教案活動

生物多樣性教案――㆘㆒站：高美

︼

麗山高㆗

白偉民、林群軒

教案活動

你的手機費率夠划算嗎？

2011 ㈻校

︻ ㊝ 選 獎 ︼ ︻ 佳 作 獎 ︼

獲獎者

作品類型

作品㈴稱

麗山高㆗

張堯卿

教案活動

化㈻新興科技課程開發與教㈻成效

高雄㊛㆗

高雄㊛ ㆗高瞻計畫團隊

教案活動

高雄㊛㆗高瞻計畫線㆖㈻習系統之教㈻成果

臺南海事

邱顯燿、林聰明

教案活動

以虱目魚皮及海帶提取製作抗氧化保濕性護膚 保養品之創新課程設計

明道高㆗

楊美姍、江淞承、伍瀀 肇、賴尚宏

教案活動

太陽能課程

暨南大㈻附㆗

吳秉勳

教案活動

遠端遙控㆝文台及數位㆝文㈻習

東海大㈻附㆗

吳文銘、劉麗琪、施義炳

教案活動

東大㈻園替㈹能源專題探討課程實驗計畫

㆗山大㈻附㆗

吳嘉鴻

教案活動

環境變遷探索教案設計

胡弘仁、劉美智、陶申 秋、黃啟書

教案活動

生物技術――淡㈬光合菌創新課程設計

臺南海事

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