105年十二年國民基本教育課程自然科學領域教學模組研發～水的能量旅行

105年十二年國民基本教育課程自然科學領域教學模組研發計畫

中年級能量課程—水的能量旅行—課程設計

活動一  感知生活中的熱能

活動1-1：熱是一種能量

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
1-1熱是一種能量	一、能量能作什麼? 1.透過觀察[科學漫畫]中不同物質的運作方式，寫出3個句子。 [我用(    )能讓 (   ) (   ) ] 【參考答案: ①    我用 熱 能讓 水 燒到沸騰。 ②    我用 電 能讓 電風扇 轉動。 ③    我用 食物 讓 我 有力氣活動。】 2.和學生一起討論出[小結論]: 能量是能讓物體工作的能力。 二、熱能作什麼? 觀察課本圖片中試著說出 [生活中哪些地方可以感受到的熱?  熱 能做什麼呢? ] 三、太陽就是一種重要的熱能來源 1.讓學生白紙上畫上黑點。 2.在陽光下使用凸透鏡，讓白紙上的黑點產生冒煙燃燒的情形。 3..說明[紙上的黑點為什麼會燒起來？] 4 和學生一起討論出[小結論]： 「熱」是一種能量，太陽就是一種重要的熱能來源。 4.請學生回想本節學習重點，並試著說說看。 【參考答案: ①    能量，是能讓物體工作的能力。 ②    「熱」是一種能量，「熱」能做許多不同的事情，例如：將水煮沸、讓動物身體變溫暖、讓衣服乾】	課本 課本 白紙、黑筆、凸透鏡	15 10 15	POE	物質與能量 Ia -Ⅱ-6太陽是地球能量的主要來源，在生活中能量以各種形式呈現(例如：熱、電、光、等)。日常生活中常用的能源包括：太陽能、電能、風能和燃料等。【課堂問答】	2a-Ⅱ-1 能從日常經驗、學習活動、自然環境，進行觀察，進而能察覺問題。【課堂問答】	4-Ⅱ-1 透過各種感官瞭解生活週遭事物的屬性。【課堂問答】	自-E-A1 能運用五官，敏銳的觀察周遭環境，保持好奇心、想像力持續探索自然。【創意讀寫】

活動1-2：如何測量能量(以熱能為例)

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
1-2如何測量熱能	一、能量可以被測量嗎? 1.教師事先以溫水瓶準備3個不同溫度的水，直到實驗操作前才到給各組操作。 2.實驗操作1： 相同水量下，準備三杯不同溫度的水，請分別將手伸入水中，請問哪一杯水最熱?根據水的感覺完成記錄表。 發現：手的感覺無法精準判讀哪一杯溫水比較熱。 3. 實驗操作2： (1)介紹溫度計後 (2)實際以溫度計測量三杯不同水溫的，並完成記錄表。 二、太陽的熱能可以被測量嗎? 1. 實驗操作： 手持溫度計站在樹蔭下1分鐘，先測量樹蔭下的氣溫，再到陽光下1分鐘，測量陽光下的氣溫，並完成記錄表。 2. 和學生一起討論出[結論]： 身體可以感受到熱能，而且在相同條件下，獲得熱能的物質，溫度會升高。 三、想一想：生活中還有各種不同的能量形式，請問它們如何被測量? (建議答案:光能被光度計測量、電能被三用電錶測量、風能被電流感測器測量…等。) 四、完成自我檢核表。	保溫瓶 塑膠杯、熱水、冷水 溫度計 溫度計 課本	10 10 10 5 5	POE	物質與能量 Ia-Ⅱ-5太陽照射、物質燃燒和摩擦等可以使溫度升高，運用測量的方法可知溫度高低。【實驗記錄】 系統與尺度 Ic-Ⅱ-1使用工具或自訂參考標準可量度與比較。【實驗記錄】	2b-Ⅱ-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備與資源並能觀測和紀錄。【實驗記錄】	3-Ⅱ-2 透過探討自然與物質世界的規律性，感受發現的樂趣。【課堂問答】	自-E-A3 具備透過實地操作探究活動探索科學問題的能力，並能初步根據問題特性、資源的有無等因素，操作適合學習階段的器材儀器、科技設備與資源，進行自然科學實驗。【創意讀寫】

活動二 熱能讓物質產生形態變化

活動2-1：物質有三種形態

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
2-1物質有三種形態	一、    物質有哪些形態? 1.      觀察[科學漫畫] 引起對[物質三態]的觀察，並學習物質三態的定義。 2.      和學生討論： 在教室中，你看到了那些固體、液體及氣體的物質？並完成三態特性的表格。 3.      根據三態定義進行物質三態的判別： 根據你對物質三態的理解，請分辨課本中圖片中的物質分別為那種形態？並用線連接起來。 4.      透過連連看的練習，發現： 同一種物質會有不同的形態，例如:水有固態、液態和氣態三種形態；巧克力也有固態和液態。 二、    透過影片欣賞以[粒子的觀點]了解物質的三態 [States of Matter for Kids] https://www.youtube.com/watch?v=jmm1J2yI9tk	課本 網路、投影機	10 10 10 5 5	5E	物質與能量 Ia-Ⅱ-3物質各有其特性（例如：顏色、形態、磁性、軟硬與延展性），並可以依其特性與用途進行分類。【課堂問答】	1c-Ⅱ-1 能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。【課堂問答】	5-Ⅱ-1 體會科學的探索都是由問題開始。【課堂問答】	自-E-A1 能運用五官，敏銳的觀察周遭環境，保持好奇心、想像力持續探索自然。【創意讀寫】

活動2-2：物質獲得能量可產生形態變化

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
2-2物質獲得能量可產生形態變化	活動2-2-1冰(固態的水)獲得能量變成液態的水 一、閱讀[科學漫畫] 1.      發現問題，討論： 為什麼同樣是水，卻有不同的形態呢?冰塊(固態的水)為什麼會變成液態的水？ 2.      引導學生進行解釋： ①  根據之前太陽下的測量溫度經驗，在太陽下溫度會升高，是因為獲得能量。 ②  冰塊(固態的水)在太陽下因為獲得能量，使得冰塊(固態的水)融化成液態水。 ③  引導學生結論：固態 獲得能量 融化成 液態 (並以[粒子觀點]來理解物質形態的變化，水分子獲得能量後自由移動的能力變大，所以水分子間的距離也變大) 二、驗證剛剛提出的解釋，進行實驗操作： 1.將冰塊分別在熱水和冷水中，相同時間下觀察冰塊融化的情形，並完成記錄表。 2.討論 (1)   溫度影響冰塊相同時間內的融化的情形。 (2)   冰塊在熱水中，獲得的能量(熱能比較多，所以相同時間內，融化的速度比較快)。 三、    操作體驗—融冰遊戲： 1.      每一組領到一塊冰塊後，將冰塊放在手掌心，比一比，花最少時間讓冰塊完全融化的組別，就是獲勝。 2.      討論： ①你們這組花了多少時間讓冰塊融化成水？ 【參考答案：例如，我們花了60秒讓冰塊融化成水。我們覺得手很冰涼，而且手都濕濕的。】 ②冰塊的融化跟能量的關係是什麼呢? 【參考答案：例如，冰塊從手掌 獲得 能量(熱能)，所以融化成為水。】	課本 塑膠杯、冰塊、冷水、溫水、溫度計	10 15 10 5	5E	物質與能量 Ia-Ⅱ-4物質的形態會因溫度的不同而改變(例如:水的三態)。【課堂問答】 系統與尺度 Ic-Ⅱ-2生活中常見物品的測量單位與度量(例如：長度/重量/時間)。【實驗記錄】 交互作用 Ie-Ⅱ-2物質可能因受熱、冷卻或因接觸、燃燒、生鏽、發酵而產生變化。【課堂問答】	2b-Ⅱ-1 能了解一個因素改變可能造成的影響，進而預測活動的大致結果。在教師或教科書的指導或說明下，能了解探究的計畫。【實驗記錄】	4-Ⅱ-2 透過有系統的分類與表達方式，與他人溝通自己的想法與發現。【課堂問答分組表達】	自-E-A3 具備透過實地操作探究活動探索科學問題的能力，並能初步根據問題特性、資源的有無等因素，操作適合學習階段的器材儀器、科技設備與資源，進行自然科學實驗。【實驗記錄】
	活動2-2-2液態的水獲得能量變成水蒸氣(氣態的水) 一、閱讀[科學漫畫] 1.     發現問題，討論： 曬衣服時，衣服上的水，最後都不見了，到底是跑到哪裡去了？ 【建議答案：衣服上的液態水因為獲得陽光的熱能，蒸發成空氣中的水蒸氣，所以跑到空氣中了。】 2.總結為小常識： 水(液態)在持續獲得熱的能量後會轉變成為看不見的水蒸氣(氣態) ，這種現象可稱為「蒸發」。 想一想：水蒸發的快慢，是否會受到溫度的影響？ 二、實驗操作： 1. 準備兩張的相同的影印紙(5公分*5公分)，放入水中沾濕，分別將這兩片報紙放在陽光下與陰涼處。先測量兩個地點的溫度後，再測量兩張影印紙完全乾燥所要花費的時間，並且記錄下來。 2. 討論：   (1) 溫度會影響濕報紙水分蒸發的快慢   (2) 濕報紙在陽光下，獲得的能量(熱能)比較多，所以蒸發的速度比較快。 [雨天備案]，請學生利用吹風機的[熱風]及[冷風]吹乾的時間來計算，發現熱風獲得較多的熱能，所以蒸發速度調快。 三、從水獲得能量的三態變化進階到物質獲得能量的三態變化 完成物質在獲得能量可以從 固態→液態，例如固體巧克力→巧克力醬 液態→氣態，例如夜態氮→氣態氮	課本 紙張、水、 溫度計、計時器、	10 10 10 10	5E

活動2-3：物質失去能量可產生形態變化

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
2-3物質失去能量可產生形態變化	活動2-3-1水蒸氣(氣態的水)要如何變成液態的水 一、閱讀[科學漫畫] 1.     發現問題，討論： 桌面上放了一瓶冰飲料，過了一會兒，飲料罐的表面為何布滿了水珠? (1)       討論1：罐子外面的水是從哪裡來的？ 【建議答案：因為飲料密封，所以並不是從罐子內跑出來，而是空氣中的水蒸氣凝結在罐子外面。】 (2)        討論2：空氣中的水蒸氣(氣態的水)為什麼會變成液態的水? 【建議答案: 空氣中的水蒸氣因為接觸冰飲料，溫度降低，失去能量凝結在罐子外面。】 二、實驗操作： 1.      請你用手觸摸冰飲料罐，有什麼感覺？ 2.      討論： (1).當你用手觸摸冰飲料罐時，溫度降低，你的手是失去能量。 (2)空氣中有看不見的水蒸氣，當水蒸氣遇到冷冷的罐子表面時，水蒸氣失去能量(熱能)，因此從氣態的水蒸氣，變成液態的水滴。 (3)總結為小常識：空氣中的水蒸氣(氣態的水)遇冷，會失去能量(熱能)而變成為液態的水滴，這種現象可稱為「凝結」。 三、延伸應用，想一想： (1)問題：下雨天時，天上的水滴是從哪裡來的？ (2) 總結為小常識： 空氣中的水蒸氣在高高的天空遇冷失去能量(熱能)會凝結成為液態的小水滴，這些小水滴聚集在一起就是我們平常看到的雲。當這些小水滴越聚越多時，小水滴變成大水滴因而掉落到地面來，就是我們平時看到的下雨的現象。	課本 冰可樂 課本 課本	15 15 10	5E	物質與能量 Ia-Ⅱ-4物質的形態會因溫度的不同而改變(例如:水的三態)。【實驗記錄】 交互作用 Ie-Ⅱ-2物質可能因受熱、冷卻或因接觸、燃燒、生鏽、發酵而產生變化。【實驗記錄】	2b-Ⅱ-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備與資源並能觀測和紀錄。【實驗記錄】	3-Ⅱ-2 透過探討自然與物質世界的規律性，感受發現的樂趣。【課堂問答】	自-E-A3 具備透過實地操作探究活動探索科學問題的能力，並能初步根據問題特性、資源的有無等因素，操作適合學習階段的器材儀器、科技設備與資源，進行自然科學實驗。【實驗記錄】
	活動2-3-2 液態的水要如何變成冰(固態的水) 一、閱讀[科學圖片] ，討論： 1.     發現問題：：液態的水為什麼會變成冰塊 (固態的水)？ 2. 討論： (1)溫度會影響水的凝固的快慢。 (2)水在冰箱冷凍庫中，水因為溫度降低，失去的能量(熱能)比較多，所以凝固的速度比較快。 3.提供小常識： 液態的水遇冷，會失去能量(熱能)而變成為固態的冰塊，這種現象可稱為「凝固」。 [可另外延伸實驗: 若時間充足可另外讓學生將液態水裝在夾鏈袋中，利用教師事先製做好的冰鹽容液(冰鹽3：1，溫度會降倒約零下20ﾟC)，放入冰鹽容液後靜置一陣子後，觀察節冰情形] 二、從水在失去能量的三態變化進階到物質失去能量的三態變化 請學生完成動動腦1 物質在失去能量可以從 氣態→液態，例如氮氣−195.79 °C變成液態氮。 液態→固態，例如果汁變成果汁冰棒。 三、[水的三態變化]總結: 1.水有固態、液態和氣態三種形態存在於生活中，而能量(熱能)的獲得與散失，可能會造成水的形態的轉變。 2. 完成動動腦2 完成三態變化的中不同動詞的填寫。	課本 課本 課本	15 15 10	5E
	活動2-3-3 延伸知識與學習~野外求生污水淨化 一、問題情境--野外求生污水淨化 二、.實驗操作: (1)將小容器放在裝有汙水的大容器裡，再用塑膠袋(不透水)將大容器密封，塑膠袋上端中間放置重物後(2)放製在太陽下靜待。最後蒸發的水蒸氣遇冷凝結成小水滴，並沿著塑膠袋往中間低處匯聚，集中在下方的小容器上，所收集的水即為潔淨的水源。 三、 討論： (1)汙水中的液態的水蒸發成容器中的氣態的水)，所以這個過程是獲得能量。 (2)容器中的氣態的水)又在容器上方塑膠布凝結成液態的水  ，這個過程是失去能量) ，並沿著斜斜的塑膠布流到中間的杯子，我們就收集到乾淨的水囉~ 二、完成[自我檢核表]	水、色素、小容器、大容器、塑膠袋、石頭、 課本	40 15 5	5E

活動2-4：畫概念圖

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
2-4 畫概念圖	練習將本活動「能量可讓水改變形態」概念圖填寫完成。	課本	20		Ia-Ⅱ-4物質的形態會因溫度的不同而改變(例如:水的三態)。【概念圖】	1d-Ⅱ-1 能建立簡單模型的概念，並能理解形成自然界實體模型的特性，進而與其生活經驗連結。【概念圖】	4-Ⅱ-2 透過有系統的分類與表達方式，與他人溝通自己的想法與發現。【概念圖】	自-E-B1 能分析比較、製作圖表、運用簡單數學等方法，整理已有的自然科學資訊或數據，並利用較簡單形式的口語、文字、影像、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等，表達探究之過程、發現和成果。【概念圖】

活動2-5：創意讀寫

活動名稱	教學內容	教具	時間分配	教學策略	學習領域重點			核心素養
					學習內容 (跨科概念)	學習行為
						探究能力	科學的態度與本質
2-5創意讀寫	1.複習本單元重點，水失去能量與或的能量形態上的改變。 2.播放影片充實學生的背景知識，並達成情意上的教學目標。 3.以繪本為例，說明故事體的架構︰起因、問題、解決、結果 4.利用觀察到的自然現象，以文學的手法加以描述，讓這些現象更加生動活潑有趣，也可藉此驗證學生的基本概念正確與否(水的能量旅行︰學生知道水失去能量或獲得能量會有形態上的改變，而自然界中最常獲得的能量都來自於太陽)。學生之前已經讀過許多繪本故事，因此以繪本作為分析故事體的材料，引導學生了解故事體的基本架構，並以此架構設計一張引導單，讓孩子化身為主角，編寫故事，進行創作。	課本 電腦 繪本 引導寫作學習單 稿紙 圖畫紙	15 15 20 20 20	5E 5E	Ia-Ⅱ-4物質的形態會因溫度的不同而改變(例如:水的三態)。【創意讀寫】	1a-Ⅱ-1 能在指導下觀察日常生活現象的規律性，並運用想像力與好奇心，了解及描述自然環境的現象。【創意讀寫】	5-Ⅱ-3 發覺創造和想像是科學的重要元素。【創意讀寫】	自-E-A2 能運用好奇心及想像能力，從觀察、閱讀、思考所得的資訊或數據中，提出適合科學探究的問題或解釋資料，並能依據已知的科學知識、科學概念及探索科學的方法去想像可能發生的事情，以及理解科學事實會有不同的論點、證據或解釋方式。【創意讀寫】