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【教學應用】看不見的空氣妙用大

發布時間:2020-07-17 點閱次數:170
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主題名稱:看不見的空氣妙用大

作品學習領域:自然科學

施行年級:3年級

學生人數:22人

課程節數:10節

媒體影音來源:燃燒後的物質

輔助教學設備/資源:
1.平板電腦、廣口瓶、紅蘿蔔、雙氧水、小蘇打粉、醋、汽水、乾冰、葡萄乾、自製教學 PPT

2.教育媒體影音(燃燒後的物質)


教學設計理念說明

  人類生存需要空氣、水和食物,其中又以空氣最為急迫。如果缺乏空氣,人們在幾分鐘內就可能導致昏迷、死亡的現象。因此,對於空氣我們不得不認識它的重要組成與特性。此外,使用火、控制火對於人類的文明發展具有特殊的意義,燃燒與空氣之間有什麼關係?這些都是本單元要探討的重點。同時應用教育媒體影音:(燃燒後的物質):,進行教學討論。

  三年級空氣單元中,已奠定了空氣會流動且占有空間,本教學設計更進一步探討燃燒需要空氣中氧氣,進行氧氣製造並以助燃性檢驗氧氧;了解燃燒會產生二氧化碳,進行二
氧化碳製造及性質檢驗。探討燃燒三要件,並根據此三要件了解常見的滅火原理以及火災發生時的處理方法與應變措施,亦作為「防鏽與防腐」的基礎。透過不願面對的真相記錄片,認識二氧化碳與氣候變遷間的影響,同時讓小朋友分組報告生活中可以減少碳足跡的方式,實際落實生活中的節能減碳行動。強調教育的趣味性與動手做、生活經驗連結:二氧化碳單元中加入乾冰汽水 DIY、氧氣單元中加入塑膠氧化與食物腐敗的討論等,將學習應用在生活當中。

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教學活動設計

  (一)氧氣(時間:1節)

    ● 引起動機-燃燒需空氣

     1. 請小朋友分組討論生活中有看過哪些燃燒的現象:燒開水、燒紙錢、烤肉、營火晚會等等。





備註:採用資訊融入教學方式,各組分派一台平板電腦,在課程討論中進行教學互動與形成性評量。





    2. 觀察這些現象是否有共同的地方:木材堆疊有空隙、金爐烤肉架有孔洞等。




備註:以獎點方式進行評量,回答正確者小組拿取 1 點獎卡,課程累計可換取獎勵品,並做為平時成績一部份。

    3. 小朋友討論設計有孔洞的目的是什麼?有空隙或洞是為了讓空氣進去,比較容易燃燒。紙錢只有外面才燒的完整,裡面的沒空氣燒不起來。

備註:小組間的討論與良好秩序另有分組加分機制以利教師控管教學進度與品質。

    4. 進行廣口瓶與蠟燭的燃燒實驗:證明燃燒需要空氣。

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備註:教師利用自製 PPT 設計教學提問內容與討論。

    5. 小朋友問題討論:發現廣口瓶內火漸漸變小,最後熄滅;如果把廣口瓶拿起來,空氣流通後就可以再繼續燃燒。結論出火需要空氣才能燃燒。


   ● 發展活動-氧氣製造機

    1. 了解氧氣的製造方法並實驗:空氣是由氮、氧、二氧化碳等氣體組成,是哪一種氣體可以幫助燃燒呢?使用雙氧水(注意安全)加胡蘿蔔可快速產生氧氣小朋友觀察瓶內有氣泡,觀察顏色與氣味(無色無味)

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備註:使用習作評量方式,將實驗結果記錄下來與分組討論結果。

   將燃燒的線香放入瓶中,可以看到更旺盛與火焰證明氧氣可以幫助燃燒,具有助燃性。

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備註:分組討論為什麼火焰會產生的原因?

    2. 生活中的氧氣:看圖猜功能,展示生活中與氧有關的圖片,小朋友分組討論他們在生活中的功能:生物呼吸、水中魚類需要氧、潛水員、急救、乙炔切割功能等。(氧氣瓶遠離火源)




備註:教師利用平板教學互動與自製 PPT 帶討論。





  分組使用平板查詢資料,報告氧在生活中還有什麼利用方式呢?(治療一氧化碳中毒、潛水夫病等)如果地球上
沒有氧氣,會發生哪些事?(生物無法生存),氧氣對人類生活有壞處嗎?(生鏽、食物腐敗、輪胎氧化等)

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   ● 總結活動-歸納學習重點:燃燒需要空氣、實驗製作氧氣過程、氧可以幫助燃燒、生活中與氧息息相關的重要性。

   ● 評量活動-習作練習、小組報告氧與生活關係、學習單。


  (二)二氧化碳(教學示例)(時間:1節)

   ● 引起動機-生日快樂(瓶子吹蠟燭)

  教師將醋加上小蘇打粉先行製作二氧化碳包裝好瓶子,跟小朋友說今天是它的生日,一起為它慶生再吹熄蠟燭,小朋友發現瓶子倒出來氣體,可以滅掉燭火,讓小朋友猜,杯子裡的氣體是什麼?(氧氣有助燃性 那其它的氣體呢?)

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備註:為充氣的瓶子唱生日快樂歌吧!瓶子也會吹熄蠟燭引起學習興趣。

   ● 發展活動-製作二氧化碳

    1. 實驗室裡製造二氧化碳

  我們可以用小蘇打粉和食用醋(或檸檬汁)製造二氧化碳,準備器材:廣口瓶、壓克力板、小蘇打粉(1 匙)、食用醋(20ml),可看到許多氣泡產生。

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備註:使用習作評量方式,將實驗結果記錄下來與分組討論結果。

  請小朋友討論:瓶內有氣體產生嗎?怎麼知道的?(瓶內產生很多氣泡);產生的二氧化碳有什麼顏色?(沒有顏色也沒有氣味);過程中還有發現什麼?學生討論:瓶子摸起來涼涼的(吸熱)等。

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備註:小朋友利用平板電腦進行觀看教育媒體影音: (燃燒後的物質)
小組討論並回覆結果,教師可在白板上進行討論。





    2. 了解二氧化碳的特性

  把點燃的線香放進二氧化碳瓶中,看看產生什麼現象?(原本燃燒線香,移入線香後,很快就熄滅了)
  把二氧化碳瓶倒出點燃的蠟燭後,看看產生什麼現象?(原本燃燒的蠟燭,被二氧化碳用熄了)

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   ● 觀看教育媒體影音: (燃燒後的物質)

  實驗室中常用「澄清石灰水」檢驗二氧化碳的存在,二者交互作用會產生白色混濁現象,一起來試試看。
  使用蠟燭燃燒後的廣口瓶收集二氧化碳,再倒入澄清石灰水會不會產生白色混濁的情形。

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備註:分組實驗過程記錄於學習單中,並為評量內容。

    1. 小組動腦筋時間-呼出的氣體 vs 汽水泡泡

  小朋友分組討論二個議題:人體呼出的氣體是否有二氧化碳?汽水瓶裡的產生的泡泡是否為二氧化碳?如何設計實驗證明呢?









    小朋友討論:人體呼出的氣體是否有二氧化碳?

 (1) 直接將呼出的氣體在廣口瓶中!再放入燃燒的蠟燭,如果熄滅了,就是二氧化碳。

 (2) 一樣是廣口瓶,但倒入澄清石灰水檢驗是否混濁。

 (3) 廣口瓶無法將原本的空氣擠出來,所以呼入氣體還是可能有其它的空氣存在,會有問題。

 (4) 使用平整的塑膠袋,再用吸管呼出二氧化碳在袋內,最後放入澄清石灰水檢驗。
 (分組討論最後決議實驗過程誤差最小的第4案方式並進行實驗,最後確實變混濁,有二氧化碳成份)





備註:學生分組發表討論內容並由同儕討論可行性與決議何組的實驗方式最佳,並開始進行實驗。

  進行在汽水裡跳舞的葡萄乾實驗,引起興趣(汽水裡的二氧化碳遇到結晶體,會產生二氧化碳包圍葡萄乾,浮力夠大時,使葡萄乾浮上水面,破掉後再沉下來,如此反覆就產生跳舞上上下下的情形)

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備註:小朋友準備汽水,教師引導觀察葡萄乾的變化情形,並讓小朋友分組討論與分享,進行評量與說明原因。

 小朋友討論:汽水瓶裡的產生的泡泡是否為二氧化碳?

 (1) 可以把汽水裡直接倒入澄清石灰水看是否混濁。

 (2) 使用廣口瓶內把汽水倒滿,沒有空氣在裡面,上面使用扁平的塑膠袋搜集氣體,再小心倒入澄清石灰水看是否混濁。(分組討論最後決議二個實驗過程都可以並進行實驗)




備註:學生分組發表討論內容並由同儕討論可行性與決議何組的實驗方式最佳,並開始進行實驗。


  (使用廣口瓶實驗結果,澄清石灰水變混濁,證明汽水中是二氧化碳;另一組汽水直接加入澄清石灰水並無成功,小朋友討論未成功的原因:二氧化碳會融解在水中形成碳酸,所以和石灰水就沒有辦法反應,另外教師補充,原會形成的白色碳酸鈣在過量的二氧化碳下會會生成碳酸氫鈣溶液,碳酸氫鈣可溶於水,此時混合液又變清澈,所以實驗沒有成功)

備註:將各組實驗結果記錄於習作評量中,並討論發生的原因。

    2. 生活中二氧化碳的用途:

     (1) 有趣的乾冰汽水與跳跳糖

  請每組小朋友準備一瓶汽水,教師準備乾冰,製作有趣的乾冰汽水活動(小朋友發現乾冰放入液體後,產生大量的氣泡二氧化碳,在空氣中產生白色的煙霧,教師說明:是水蒸氣,遇到二氧化碳固態變氣態會吸熱,而遇冷凝結成小水滴)介紹乾冰是固態的二氧化碳,在生活中可作為舞台煙霧的效果以及冷郤劑使用。跳跳糖試吃:在糖中的高壓二氧化碳在糖融解後釋出,就產生跳動的情形。如果再把汽水加入跳跳糖就變成超級多的二氧化碳囉!

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備註:教師準備乾冰、小朋友分組準備汽水等。




     (2) 學生查詢資料,分組報告二氧化碳在生活中還可能的用途?(製作麵包時,酵母菌分解澱粉,釋出二氧化碳,使麵團膨脹變,吃起來就更加鬆軟。)
  (二氧化碳可以製作乾冰、汽水、滅火器、食品添加劑跳跳糖等。)
  (植物行光合作用需要二氧化碳,水族館會在水中加入二氧化碳幫助水草生長。)





備註:學生透過平板上網搜集可能的內容,記錄在學習單上並進行分享,教師評量小組的資料完整度與補充說明。





  ● 總結活動-二氧化碳的特性、氧氣與二氧化碳比較

   (1) 二氧化碳無色無味、不助燃性。

   (2) 氧氧也是無色無味,但有助燃性

   (3) 二者生活中的應用也有不同。

  ● 評量活動-習作評量、小組討論與實驗之形成性評量。


  (三)燃燒與滅火(時間:1節)

   ● 引起動機-紙火鍋真的燒不起來?紙杯加水實驗。





    (物質燃燒必須達到一定溫度,不達燃點不會燃燒)
    (不加水的紙杯,很快就燃燒起來了)

備註:分組實驗過程記錄於學習單中,並為評量內容。

   ● 發展活動-以蠟燭燃燒為例,讓學生討論規納出,除了氧外,物質本身為可燃物才能燒得起來!燃燒必須有三要素:可燃物、助燃物、達到燃點,只要缺少一個修件,就不能燃燒。滅火原理的應用:蓋子上酒精燈(隔空氣)、用水滅火(降低燃點)、森林防火線(移除可燃物)。

   ● 總結活動-燃燒必須有三要素:可燃物、助燃物、達到燃點,只要缺少一個修件,就不能燃燒。

   ● 評量活動-習作評量、小組討論與實驗之形成性評量。


  (四)二氧化碳與氣候變遷(時間:1節)

   ● 引起動機-觀看「不願面對的真相 1」片段認識二氧化碳與氣候變遷原因,引起學生對人類活動影響氣候的動機。

  介紹政府推動減少碳足跡的概念。觀看「不願面對的真相 2」片段,了解過去十年來,人們為環境努力與利益間兩難的衝突,並明白人們已經做了許多替代能源的發展。

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    備註:透過兩則影片的重要片段,小組討論與分享氣候遷的感想並為評量內容。
     小朋友發現在生活中的汽水瓶也有減碳足跡。

   ● 發展活動-分組討論分享如何在生活中減少碳足跡。

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    備註:分組實作評量,完成各組一日低碳生活的海報。

   ● 總結活動-減少資源浪費、運用資源回收、保護地球環境。

   ● 評量活動-小組討論與分享成果之形成性評量。

備註:教師總結空氣在生活中的重要性並以保護地球為主題統整各概念。


試教成果

  ● 小朋友喝了加乾冰的奶茶意外發現變汽水味:因為溶解了二氧化碳變成有碳酸水的味道啊!

  ● 第二個實驗「將汽水倒入杯中,會冒出許多泡泡。要怎樣做才能確認她們是氧氣或二氧化碳?」

  有了第一個實驗的經驗,大部分的組別一開始實驗便迫不及待的將 30 毫升汽水倒入 20 毫升的石灰水中,然後很驚訝的發現石灰水依然清澈沒有混濁,還好大部分的小朋友都沒有被打倒,仍繼續的尋找實驗方法,嘗試收集汽水中的氣體再檢驗,這個實驗失敗率高達九成,然而實驗的失敗並沒有影響學生的學習興致,反而激起學生的興趣,這也是這兩節開放自由討論實驗最大的目的。


參考資料

 南一五上空氣與燃燒單元、youtube 二氧化碳實驗、google 二氧化碳相關資料。

 觀看教育媒體影音 燃燒後的物質