待答問題科學(xué)教育中心課件

1趣味科學(xué)的應(yīng)用──

以小學(xué)能源教育為例

講者：蔡振明(國小退休教師)科學(xué)教育跨縣市創(chuàng)意社群召集人

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1趣味科學(xué)的應(yīng)用──

以小學(xué)能源教育為例2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學(xué)」？能源介紹節(jié)能省錢小妙方─居家減碳新能源─氫能源節(jié)能省錢小妙方─交通減碳新能源─太陽光能減碳新能源─太陽熱能節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇減碳新能源─海洋能節(jié)能省錢小妙方─飲食減碳新能源─生質(zhì)能節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！

減碳新能源─風(fēng)力與空氣2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學(xué)」？為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學(xué)」？創(chuàng)造「教與學(xué)」雙方的「高峰經(jīng)驗」營造有趣與快樂的教學(xué)情境提供學(xué)生「難忘的課程」增進教學(xué)的有效性為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學(xué)」？4

能源介紹廣義的能源：可以「作功」的能力，功=力

x

距離(教具操作4項)接觸力：推力、拉力、摩擦力、彈力等非接觸力：磁力、引力、靜電力等狹義的能源：一、傳統(tǒng)能源：核能、化石能源(煤、石油、天然氣、可燃冰等)二、潔淨能源(一)再生能源：可循環(huán)使用的能源(非耗竭性能源)

「風(fēng)」力、「水」力、「生」質(zhì)能「地」熱、「太」陽能、「?！寡竽?二)氫能源、淨煤等4

能源介紹廣義的能源：5

能源轉(zhuǎn)化─能量守恆

(教具操作2項：位能→動能，動能→熱能)

5

能源轉(zhuǎn)化─能量守恆

(教具操作2項：位能→6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉(zhuǎn)換而消失，但是它卻無法完全轉(zhuǎn)換成我們需要的形式。例如：石油(100J)→發(fā)電廠(35J)→輸電線路→家庭(30J)→電器用品(10J)

(教具操作1項)如何降低能量混亂，增加能源效率，是人類共同努力的方向──請大家選用

節(jié)能標章產(chǎn)品，就可以增加能源效率！6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉(zhuǎn)換而消失，但7節(jié)能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產(chǎn)生的二氧化碳(溫室氣體)

國人每天產(chǎn)生30公斤二氧化碳(亞洲第1名)電(1度)：產(chǎn)生0.6公斤二氧化碳水(1度)：產(chǎn)生0.2公斤二氧化碳垃圾(1公斤)：產(chǎn)生2公斤二氧化碳(教具操作)汽油(1公升)：產(chǎn)生2公斤二氧化碳吹風(fēng)機、電熱水器、飲水機、電暖器、冷氣機等，是家庭最耗電的電器，請適當使用定時設(shè)備。適當選擇洗澡熱水器(1)熱泵熱水器……(35度電)→注意購置、維修費用問題(2)太陽能熱水器…(45度電)(3)瓦斯熱水器……(50度電)(4)電熱水器………(100度電)臺電對省電家庭，有電價優(yōu)惠，最高可減價20-35％。7節(jié)能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產(chǎn)生的二氧化碳(溫室氣體)8減碳新能源─氫

氫的來源：含氫化合物如：水、沼氣、甲醇、酒精氫能產(chǎn)品原理：（1）燃料電池(電化學(xué)反應(yīng)：電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng))

氫＋＋

e-

＋氧→催化劑、質(zhì)子交換膜→電＋水氫的儲存：液氫、合金、氨、苯等（2）氫燃料（教具操作2項）水→電解→氫+氧→氫可燃燒(排水集氣法)

2H2O→2H2↑+O2↑

8減碳新能源─氫9節(jié)能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。駕駛汽機車，勿猛加油門。冷車即可緩慢行駛，不需暖車。合成機油可使用1萬公里以上，不需5千公里更換一次。(機油是高污染產(chǎn)品)自己開車出遠門，排碳量是火車的40倍，公車的20倍。提早出門，不趕時間，自然就會想去搭公共交通工具。9節(jié)能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。10減碳新能源─太陽光能

太陽光能→晶矽→電能(教具操作2項)晶矽分類：單晶矽、多晶矽由二氧化矽提煉純化而成晶矽以外材料：砷化鎵、聚合物、有機物等

10減碳新能源─太陽光能太陽光能→晶矽→電能(教具操作211減碳新能源─太陽熱能

凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或熔鹽)→帶動發(fā)電機→發(fā)電（教具操作2項）澳、美、義等國已投資此類新能源。

11減碳新能源─太陽熱能凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或12節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發(fā)光效率排行榜(概數(shù))：(發(fā)光效率=lm/W)

(1)發(fā)光效率90─T5燈管

(1英吋=8分，T5=燈管直徑5分)(2)發(fā)光效率70─三波長T8燈管(3)發(fā)光效率65─普通T8燈管(4)發(fā)光效率60─螺旋省電燈泡(5)發(fā)光效率50─3U省電燈泡(6)發(fā)光效率40─毛玻璃省電燈泡(本頁資料參考自：能源局)(7)發(fā)光效率10─傳統(tǒng)鎢絲燈泡，部分歐洲國家與中國禁用。結(jié)論：直的比彎的好；細的比粗的好；沒包的比有包的好；三波長比普通燈管好。(操作教具2項)註：以上數(shù)據(jù)未將燈具的演色性、輝度、色溫列入考慮12節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發(fā)光效率排行榜(概數(shù)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流

(低沸點液體，操作教具1項)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流14節(jié)能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，省錢萬三三，少肥十公斤！如果每人每天喝1瓶礦泉水，全國每年將增碳100萬公噸！以每瓶15元計算，一個人60年累積下來，金額亦將高達33萬元！

(教具說明1項─瓶胚)

三餐吃全穀，減碳十五萬；粗食有餘香，精製傷身體！(全穀：糙米、全麥等)國人每年消費白米、白麵粉約250萬公噸，精製過程耗電2.3億度，增碳15萬公噸。盡量購買季節(jié)盛產(chǎn)的生鮮「食物」，少購買加工「食品」。法國哲人盧梭：「自然事物，經(jīng)過人手，必定變壞！」14節(jié)能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，15生質(zhì)能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢棄物產(chǎn)生的能源，例如：酒精汽油、沼氣發(fā)電、微藻煉油等。15生質(zhì)能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢16節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」：這東西我真的需要嗎？舊的不能用了嗎？慢點買，最後往往會發(fā)現(xiàn)：「我好像不需要那件東西了！」每天少打1小時線上遊戲，1年可省電700元。這1小時如果來做自己喜歡的「流汗運動」，1年可減肥2公斤，不但自己更健康，也降低健保局與醫(yī)生的負擔，還能認識許多喜歡運動的朋友。16節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」17減碳新能源─風(fēng)力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣設(shè)風(fēng)力發(fā)電。其中丹麥的風(fēng)力發(fā)電量，佔全國總電量的20％以上；

中國風(fēng)力發(fā)電量僅次於丹麥。（教具操作1項）利用空氣的減碳新產(chǎn)品（教具操作1項）1.利用空氣取熱─熱泵熱水器2.壓縮空氣汽車─空氣可以推動活塞，還產(chǎn)生？(凝結(jié)核)17減碳新能源─風(fēng)力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣簡易評量化石能源有哪些？化石能源對環(huán)境有什麼危害？潔淨能源有哪些？在「食」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？在「住」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？在「行」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？簡易評量化石能源有哪些？19教育部能源國家型科技人才培育計畫臺東縣中小學(xué)能源科技教育推動中心謝謝您的聆聽！19教育部能源國家型科技人才培育計畫地熱(補充資料)含於地下土壤、巖石，蒸氣或溫泉之能源。地熱(補充資料)含於地下土壤、巖石，蒸氣或溫泉之能源。小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250萬噸，增加耗電2.3億度，增碳15萬噸。（改吃糙米、全麥等全穀類，如何？）全國一年廁所衛(wèi)生紙12萬噸，處理費用6億元，增碳18萬噸。（衛(wèi)生紙丟入馬桶，如何？）全國一年飲用瓶裝水8億瓶，耗費120億元，增碳12萬噸。（出門自備水壺，如何？）全國一年使用機油1億公升，耗費200億元，後續(xù)污染狀況不明。（延長機油使用里程，如何？）小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250各國每度電產(chǎn)生的碳足跡(補充圖表)

引用自：徐遐生（2008）。全球暖化與能源危機?？茖W(xué)人雜誌（2008/12專輯）。各國每度電產(chǎn)生的碳足跡(補充圖表)

引用自：徐遐生（2008淨煤發(fā)電洗煤：洗除礦物質(zhì)、灰份、脫硫等煤的氣化：煤氣化後，主要為甲烷與氫。純氧燃燒：提高能源效率高溫高壓蒸氣發(fā)電：300大氣壓、攝氏600度二氧化碳的封存：地層、鹽水層、海底淨煤發(fā)電洗煤：洗除礦物質(zhì)、灰份、脫硫等24流明與勒克斯換算(補充說明)流明與勒克斯之換算(概數(shù))流明(lm)：光通量單位(單位時間內(nèi)的有效光能)勒克斯(lx)：照度單位(lm/平方米)，每平方米所接收之光通量。1勒克斯=1流明的光通量均勻分布在1平方米面積上的照度

如果在燈源前0.3公尺測得照度(光分散的範圍=半徑0.3公尺球形表面積)其發(fā)光效率(lm/W)計算方式如下：lm/W=

lx×半徑0.3公尺球形表面積/W=

lx(4π0.09)/W

=

lx/W×1.13≒lx/W(概數(shù))24流明與勒克斯換算(補充說明)流明與勒克斯之換算(概數(shù))本教材使用的理化單位說明lm=流明=單位時間的有效光能W=瓦特=焦耳/秒J=焦耳=牛頓x公尺力=質(zhì)量x加速度(m/s2)加速度=速率變化量/總時間O2+2H++2e-→H2O+電+熱(本化學(xué)式未平衡)本教材使用的理化單位說明lm=流明=單位時間的有效光能26趣味科學(xué)的應(yīng)用──

以小學(xué)能源教育為例

講者：蔡振明(國小退休教師)科學(xué)教育跨縣市創(chuàng)意社群召集人

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1趣味科學(xué)的應(yīng)用──

以小學(xué)能源教育為例27課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學(xué)」？能源介紹節(jié)能省錢小妙方─居家減碳新能源─氫能源節(jié)能省錢小妙方─交通減碳新能源─太陽光能減碳新能源─太陽熱能節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇減碳新能源─海洋能節(jié)能省錢小妙方─飲食減碳新能源─生質(zhì)能節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！

減碳新能源─風(fēng)力與空氣2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學(xué)」？為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學(xué)」？創(chuàng)造「教與學(xué)」雙方的「高峰經(jīng)驗」營造有趣與快樂的教學(xué)情境提供學(xué)生「難忘的課程」增進教學(xué)的有效性為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學(xué)」？29

能源介紹廣義的能源：可以「作功」的能力，功=力

x

距離(教具操作4項)接觸力：推力、拉力、摩擦力、彈力等非接觸力：磁力、引力、靜電力等狹義的能源：一、傳統(tǒng)能源：核能、化石能源(煤、石油、天然氣、可燃冰等)二、潔淨能源(一)再生能源：可循環(huán)使用的能源(非耗竭性能源)

「風(fēng)」力、「水」力、「生」質(zhì)能「地」熱、「太」陽能、「?！寡竽?二)氫能源、淨煤等4

能源介紹廣義的能源：30

能源轉(zhuǎn)化─能量守恆

(教具操作2項：位能→動能，動能→熱能)

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能源轉(zhuǎn)化─能量守恆

(教具操作2項：位能→31能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉(zhuǎn)換而消失，但是它卻無法完全轉(zhuǎn)換成我們需要的形式。例如：石油(100J)→發(fā)電廠(35J)→輸電線路→家庭(30J)→電器用品(10J)

(教具操作1項)如何降低能量混亂，增加能源效率，是人類共同努力的方向──請大家選用

節(jié)能標章產(chǎn)品，就可以增加能源效率！6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉(zhuǎn)換而消失，但32節(jié)能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產(chǎn)生的二氧化碳(溫室氣體)

國人每天產(chǎn)生30公斤二氧化碳(亞洲第1名)電(1度)：產(chǎn)生0.6公斤二氧化碳水(1度)：產(chǎn)生0.2公斤二氧化碳垃圾(1公斤)：產(chǎn)生2公斤二氧化碳(教具操作)汽油(1公升)：產(chǎn)生2公斤二氧化碳吹風(fēng)機、電熱水器、飲水機、電暖器、冷氣機等，是家庭最耗電的電器，請適當使用定時設(shè)備。適當選擇洗澡熱水器(1)熱泵熱水器……(35度電)→注意購置、維修費用問題(2)太陽能熱水器…(45度電)(3)瓦斯熱水器……(50度電)(4)電熱水器………(100度電)臺電對省電家庭，有電價優(yōu)惠，最高可減價20-35％。7節(jié)能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產(chǎn)生的二氧化碳(溫室氣體)33減碳新能源─氫

氫的來源：含氫化合物如：水、沼氣、甲醇、酒精氫能產(chǎn)品原理：（1）燃料電池(電化學(xué)反應(yīng)：電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng))

氫＋＋

e-

＋氧→催化劑、質(zhì)子交換膜→電＋水氫的儲存：液氫、合金、氨、苯等（2）氫燃料（教具操作2項）水→電解→氫+氧→氫可燃燒(排水集氣法)

2H2O→2H2↑+O2↑

8減碳新能源─氫34節(jié)能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。駕駛汽機車，勿猛加油門。冷車即可緩慢行駛，不需暖車。合成機油可使用1萬公里以上，不需5千公里更換一次。(機油是高污染產(chǎn)品)自己開車出遠門，排碳量是火車的40倍，公車的20倍。提早出門，不趕時間，自然就會想去搭公共交通工具。9節(jié)能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。35減碳新能源─太陽光能

太陽光能→晶矽→電能(教具操作2項)晶矽分類：單晶矽、多晶矽由二氧化矽提煉純化而成晶矽以外材料：砷化鎵、聚合物、有機物等

10減碳新能源─太陽光能太陽光能→晶矽→電能(教具操作236減碳新能源─太陽熱能

凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或熔鹽)→帶動發(fā)電機→發(fā)電（教具操作2項）澳、美、義等國已投資此類新能源。

11減碳新能源─太陽熱能凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或37節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發(fā)光效率排行榜(概數(shù))：(發(fā)光效率=lm/W)

(1)發(fā)光效率90─T5燈管

(1英吋=8分，T5=燈管直徑5分)(2)發(fā)光效率70─三波長T8燈管(3)發(fā)光效率65─普通T8燈管(4)發(fā)光效率60─螺旋省電燈泡(5)發(fā)光效率50─3U省電燈泡(6)發(fā)光效率40─毛玻璃省電燈泡(本頁資料參考自：能源局)(7)發(fā)光效率10─傳統(tǒng)鎢絲燈泡，部分歐洲國家與中國禁用。結(jié)論：直的比彎的好；細的比粗的好；沒包的比有包的好；三波長比普通燈管好。(操作教具2項)註：以上數(shù)據(jù)未將燈具的演色性、輝度、色溫列入考慮12節(jié)能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發(fā)光效率排行榜(概數(shù)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流

(低沸點液體，操作教具1項)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流39節(jié)能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，省錢萬三三，少肥十公斤！如果每人每天喝1瓶礦泉水，全國每年將增碳100萬公噸！以每瓶15元計算，一個人60年累積下來，金額亦將高達33萬元！

(教具說明1項─瓶胚)

三餐吃全穀，減碳十五萬；粗食有餘香，精製傷身體！(全穀：糙米、全麥等)國人每年消費白米、白麵粉約250萬公噸，精製過程耗電2.3億度，增碳15萬公噸。盡量購買季節(jié)盛產(chǎn)的生鮮「食物」，少購買加工「食品」。法國哲人盧梭：「自然事物，經(jīng)過人手，必定變壞！」14節(jié)能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，40生質(zhì)能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢棄物產(chǎn)生的能源，例如：酒精汽油、沼氣發(fā)電、微藻煉油等。15生質(zhì)能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢41節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」：這東西我真的需要嗎？舊的不能用了嗎？慢點買，最後往往會發(fā)現(xiàn)：「我好像不需要那件東西了！」每天少打1小時線上遊戲，1年可省電700元。這1小時如果來做自己喜歡的「流汗運動」，1年可減肥2公斤，不但自己更健康，也降低健保局與醫(yī)生的負擔，還能認識許多喜歡運動的朋友。16節(jié)能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」42減碳新能源─風(fēng)力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣設(shè)風(fēng)力發(fā)電。其中丹麥的風(fēng)力發(fā)電量，佔全國總電量的20％以上；

中國風(fēng)力發(fā)電量僅次於丹麥。（教具操作1項）利用空氣的減碳新產(chǎn)品（教具操作1項）1.利用空氣取熱─熱泵熱水器2.壓縮空氣汽車─空氣可以推動活塞，還產(chǎn)生？(凝結(jié)核)17減碳新能源─風(fēng)力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣簡易評量化石能源有哪些？化石能源對環(huán)境有什麼危害？潔淨能源有哪些？在「食」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？在「住」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？在「行」的方面，我們?nèi)绾喂?jié)約能源？簡易評量化石能源有哪些？44教育部能源國家型科技人才培育計畫臺東縣中小學(xué)能源科技教育推動中心謝謝您的聆聽！19教育部能源國家型科技人才培育計畫地熱(補充資料)含於地下土壤、巖石，蒸氣或溫泉之能源。地熱(補充資料)含於地下土壤、巖石，蒸氣或溫泉之能源。小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250萬噸，增加耗