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附錄二 動手做科學 波以爾定律對不對
壹、 活動主旨
人類歷史上第一個被發現的「定律」就是波以耳定律（Boyle's law 或 Boyle-Mariotte law），此由波以耳(R. Boyle)在 1662 年根據實驗結果 提出：「在密閉容器中的定量氣體，在恆溫時氣體的壓力和體積成反 比關係。」
人體進行呼吸作用時，其實也是氣體的體積及壓力之間的相互 作用。當胸腔肋骨下方的橫隔膜上升時，使肺部體積減小，此時肺 臟內部壓力變成大於外界空氣壓力，因此氣體向外釋放而由鼻子呼 出；當橫隔膜下降時，使肺部體積增加，此時肺臟內部壓力降低，
因此外界氣體就進入肺臟。既然加壓會使氣體體積縮小，由此可見，
氣體的粒子間必然存有空隙，施加壓力時，原子間的距離就會縮小，
體積當然也就變小了。體積縮小之後，由於氣體粒子碰撞器壁的次 數增加，所以就造成壓力也增加。
本活動來探討波以爾定律，讓學習者藉由動手做氣體管裝置，透 過觀察、探索及諮詢等各種方式認識氣體、體積和溫度間的存在關 係，且嘗試導出數學公式。學習者將扮演科學家的角色，擔任科學 計畫的執行顧問，並對實驗進行有系統性規劃與設計，學習者必須 學習波以爾定律相關的知識，以及日常生活中的事物跟波以爾定律 有關，完成科學規劃。
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貳、 研究對象：海外某台灣學校 國中九年級 參、 學習目標
學習者在本活動中，除了進行問題導向學習，期間亦需學習相關科學知 識，並小組合作、與人溝通能力的人際關係，以及應用資訊輔助學習，發 表學習成果，透過反思與小組戶評的過程，亦是學習評鑑能力與方法。由 情境中，引導學生發現問題、提出解決問題的策略、規劃及設計解決問題 的流程，經由觀察、實驗，或種植、搜尋等科學探討的過程獲得資料，做 變量與應變量之間相應關係的研判，並對自己的研究成果，做科學性的描 述。
其學習目標，詳述如下：
一、培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。
二、學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來 的生活。
三、培養愛護環境、珍惜資源、尊重生命的知能與態度，以及熱愛本土生 態環境與科技的情操。
四、培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。
五、能夠應用資訊科技搜集資料、製作圖表及文件呈現結果與人分享。
六、培養獨立思考、解決問題的能力，並完成「動手做科學如何規畫出科 學實驗｣的問題導向學習。
資料搜集 溝通協調 規劃合作
價值判斷 科學知能 科技運用
問題 解決
規 劃 案 擬 定
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動手做科學---波以爾定律對不對 學習目標圖
一、完成本活動後，希望學習者能達到以下具體目標：
1-1 能夠主動觀察、搜集有關波以爾定律的資料，進行初步的資料比較與 歸納。
1-2 能夠養成閱讀、思考及動手找答案的習慣。
二、學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來 的生活。
2-1 能夠針對影響波以爾定律的因素，並思考其中的關係。
2-2 能夠對波以爾定律進行科學名詞的解釋與辨識。
2-3 能夠探討有關於波以爾定律的生活經驗。
三、培養愛護環境、珍惜資源、尊重生命的知能與態度，以及熱愛本土 生態環境與科技的情操。
3-1 能夠欣賞各種與波以爾定律相關的物理科學的特性。
3-2 能夠欣賞物理科學的各種變化的大自然現象與奧妙。
3-3 能夠欣賞近代化學之父發明波以爾定律的當時背景。
四、培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。
4-1 能夠努力做自己份內的事，完成分內的工作。
4-2 能夠體認欣賞每個人的特性，各有所長。
4-3 能夠與同儕相互溝通、彼此教導、共同學習。
4-4 能夠參與小組活動，共同分擔工作、責任與榮譽。
4-5 能夠以合作學習的方式，共同完成本活動的規劃案。
4-6 能和別人討論不同的想法與方法，互相了解，選擇最適合的解決方
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案。
4-7 能夠完整表達自己的意見，有條理地進行報告。
五、能夠應用資訊科技搜集資料、製作圖表及文件呈現結果與人分享。
5-1 能夠巧妙地運用資訊科技或其他工具、方法，搜集各種與波以爾定 律相關的科學資訊。
5-2 能夠體驗運用資訊科技探索的歷程與樂趣。
5-3 能夠傾聽別人報告並做適當的回應。
5-4 能利用網路資源與人分享資訊。
5-5 能夠體會資訊科訊的應用與生活、學習的關係。
5-6 能夠體會用電腦及網路收集、選擇有關波以爾定律的資料，並能繪 製成相關圖表，撰寫 報告。
5-7 能夠以創意的方式呈現欲表達的內容，並獲得樂趣。
六、培養獨立思考、解決問題的能力，並完成「動手做科學如何規畫出 科學實驗｣的問題導向學習。
6-1 能夠從各角度進行質疑與詢問，提出可能相關問題。
6-2 能夠擬定規畫問題導向之步驟與時程，執行有計畫的探索與問題解 決。
6-3 能夠對問題進行多方思考，提出解決之道，規畫動手做科展的規畫。
6-4 能夠發表問題導向學習的成果，並說明規畫案的內容及依據。
6-5 能夠對整個活動的過程進行反省與評鑑，並簡要歸納問題解決過程 的重要步驟。
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本學習活動與九年一貫課程之十大基本能力、分段能力指標的對照表
<<表一>>學習目標與十大基本能力對照表
十大基本能力 本活動具體目標
分段能力指 標
了解自我與發展 潛能
3-1 能夠努力做自己份內的事，完成自己分內 工作。
3-2 能夠體認每個人各具特性，也各有所長。
6-2-3-1 6-3-2-2
欣賞表現與創新
2-1 能夠欣賞各種與波以爾定律相關的物理特 性。
2-2 能夠欣賞物理科學的各種變化的大自然現 象與奧妙。
4-2 能夠體驗運用資訊科技探索的歷程與樂 趣。
4-2-1-1 5-3-1-3 7-3-0-1
生涯規劃與終身 學習
1-2 能夠養成閱讀、思考以及動手找答案的習 慣。
4-7 能以創意方式呈現欲表達的內容，而獲得 樂趣。
6-2-3-1 5-2-1-1 6-3-2-2
表達溝通與分享
3-3 能夠與同儕互相溝通、彼此教導、共同學 習。
4-3 能夠傾聽別人的報告並做適當的回應。
1-3-5-1 1-3-5-4 1-3-5-5
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主動探索與研究
1-1 能夠主動觀察、搜集有關波以爾定律的資 料，進行資料比對與歸納。
1-3 能夠針對影響波以爾定律的因素，並思考 其中的關係。
1-4 能夠對波以爾定律進行科學名詞的解釋與 辨識。
6-2 能夠擬定規畫問題導向之步驟與時程，執 行有計畫的探索與問題解決。
1-3-2-1 1-3-2-3 1-3-3-2 1-3-3-3 1-3-4-1 1-3-4-2 1-3-4-3 5-3-1-2 5-3-1-3 6-3-1-1 6-3-3-2
獨立思考與解決 問題
6-1 能夠從各角度進行質疑與詢問，提出可能 相關問題。
6-3 能夠對問題進行多方思考，提出解決之 道，規畫動手做科展的規畫。
1-3-1-2 5-3-1-1 6-3-1-1 6-3-2-1 6-3-2-3 6-3-3-1 6-3-3-2 7-3-0-1 7-3-0-2
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8-3-0-1 8-3-0-2
肆、 教學活動簡要
本活動以問題學習導向學習的六個階段做為主要活動進行為依據，共需 12 節，教學活動流程如下圖所示，各活動之簡要並詳述如下：
「動手做科展｣問題導向學習活動流程圖
【活動一】界定分析問題(2 節)
1-1 呈現問題：賦予問題，使學習者對問題產生認知感。
1-2 問題結構分析：對問題進行語意分析，是否有其他相關問題？各組討論完成 問題結構圖並發表結論。
【活動二】解決歷程的發展規劃(2 節)
2-1 填寫已知未知表：各組討論解決問題前，有哪些是我們已知的、未知的，有 哪些是我們還要再學習的？完成已知未知表並訂定工作先後次序。
2-2 問題解決規劃：制定問題解決方案計畫表(包括工作項目、時間與工作分配) 並分組報告。
【活動三】相關資訊收集整理(2 節)
3-1 資訊收集整理：學生利用圖書館、網路或是專家諮詢等方式進行相關資料收 活動一
界定分析 問題(2 節)
活動五 成果發表 與綜合分 析(2 節) 活動二
解決歷程 的發展規 劃(2 節)
活動三 資訊收集 與擬定規 畫(2 節)
活動四 規劃書製 作(2 節)
活動六 反思評鑑(2 節)
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集。
3-2 資訊分析組織與規劃：將所得的資料加以分析組織，並與小組成員共同討論 分享獲得心得，並應用新知，與小組成員共同討論如何規劃科展計畫。
【活動四】擬定規畫方案(2 節)
4-1 動手做科展規劃書製作：製作完成動手做科展規畫書。
【活動五】成果發表綜合分析(2 節)
5-1 規劃案成果發表：發表規劃成果，專家或其他同儕給予回饋或補充說明。
5-2 綜合分析：各小組進行綜合分析，探討問題是否成功解決。根據討論結果歸 納是否應重新進行問題解決過程或是提出成功解決類似問題之通知。
【活動六】反省評鑑(2 節)
6-1 小組合作評量：重新反省與人合作的經驗，進行同儕互評及自我學習評量。
6-2 問題導向學習評量：反省問題解決的過程，以及問題導向學習的學習成果。
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【活動時間】
一節，約 45 分鐘，共兩節課。
教案內容 一、適用單元：波以爾定律對不對
二、節數：12 節 三、學習目標
學生透過蒐集與閱讀相關資料，能主動探究動手做裝置實驗，藉裝置設計 觀察氣體的性質且定溫下，壓力改變時，氣體體積變化情形，來瞭解波以耳定律。
六、 教學對象
〈1〉適用年級：國中九年級
〈2〉背景知識：
1.學生已能知道力的作用：知道物體受力的大小可由形變的程度得知 (例如彈簧拉長、球被壓扁)。
2.學生已能知道利用壓力可以推動物體(例如用筆管吹紙團、擠壓裝水 的寶特瓶)。
3.學生已能知道空氣性質例如：空氣無色無味的氣體，到處都有。空氣 佔有空間，空氣流動成風。
4.學生已能知道大氣壓力的定義、性質與測量 5.學生已能知道測量大氣壓力的工具：氣壓計。
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© 1.PVC 水管[3/4 吋,1 吋,9/4 吋,2
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五、執行實驗
歸納與整理 一、、圖表實驗討 論
1.資料整理 2.圖表比較 3.實驗推論 二、書面報告 三、簡報設計 四、上台發表 1.討論研究結果 呈現方式
2.訂出發表的工 作步驟
3.發表練習
~~~~~ 【 教 學 活 動 一】結束~~~~~
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學 生 能 發 揮 分 組 團 隊 互 助 學 習 的 精
學 生 能 發 揮 分 組 團 隊 互 助 學 習 的 精