電與磁科學玩具教案發展歷程

本研究設計之教案是以磁生電科學玩具為主軸，一邊修改教案內容，

一邊與各學術界師生分享，教學過程中，研究者透過內省以及參與研習學 員的建議，檢討後再修改、再分享與再試敎……等歷程，修正教學法或科 學玩具製作步驟或增減教學目標，使學員能將磁生電原理理解得更全面、

製作科學玩具更順手，最後修改至本研究教案最終版本，如附錄三，主架 構分為四階段：

一、電是怎麼來的：此階段藉由本研究設計的科學玩具製作，讓學生 了解電是怎麼來的。教案之時間設計有彈性，如果教師有充裕的課外補充 教材時間(三小時)，可以將本研究設計的六款迷你發電機全部完成，如果 時間受限，也可以只做其中的一個或兩個，並不影響後續教學。

二、磁生電的原理：以一個簡單的鋁罐、縫衣線與磁鐵的小道具，講 解感應電流的科學原理。

三、臺灣地區的發電方式：研究者繪製插畫輔以文字與照片，呈現國 內主要發電廠的發電機制(含風力、火力、水力等發電方式)，與開發中的 潮汐發電介紹。

四、創意發電活動：讓學生學完發電機的原理與做完發電機的科學玩 具後，自行設想一個發電的方法，並以文字插畫呈現。期望有朝一日，能 有學員成為解決能源危機的尖兵。

本研究科學玩具分享與教案試敎場次列表於附錄四，共 26 場次、1325 學員參與。分享單位由大學至國小；分享地域由彰化、臺中、臺東至澎湖 等地，教學照片如圖 4-2-1 與 4-2-2，每場教學分享時口頭提問，希望學

員能給予研究者建議；研究者並撰寫研究日誌，盡量將學員建議事項於日 誌中，記下問題與解決方法，使教案更能符合國中小教師的期待。期間教 案修改歷程舉例如下，學員正向肯定的回饋諸如「非常棒」、「好有創意」

等的意見並不列入。

圖 4-2-1 100 年遠哲科學宅急便，「轉轉生電」製作

圖 4-2-2 99 年中央大學假日科學廣場，「吹吹生電」製作 以下說明本教案發展過程，在教學中遭遇的問題及解決策略。

壹、關於教學過程的修改

一、問題：在製作「吹吹生電」時需剪乒乓球，摺成風扇。早期分享場次 學員提出乒乓球風扇不容易摺好、又容易折斷扇葉

解決策略：教學過程增列一個「轉轉乒乓球」活動，每位學員一個乒 乓球，半個拿來摺扇葉後，放桌面上吹，如果摺得順，就會很 規律的在桌面轉圈圈。這樣練習之後，再把另半個乒乓球，裝 於髮夾上做「吹吹生電」的風扇。修正教學步驟後，學員不但 扇葉摺得更好，也能多玩一種科學遊戲。

二、問題：講解新興發電之潮汐發電時，僅以手繪圖示意，學員認為難以 理解，建議利用教具來模擬真實情境。

解決策略：因應學員建議，便製作寶特瓶與炫風燈的模擬教具(寶特

一、問題：做第一代「轉轉生電」分享時，有學員沒有將膠帶貼密，結果

解決策略：研究者最後要求工廠將漆包線線頭浸錫處理，一來線徑變

5-2 近代的運輸發展

99 年 12 月 4 日上午：遠哲親子科學營，親子共 35 人

表 4-3-4：「每年參加科學遊戲或科學研習相關活動的場次」統計

表 4-3-6：「關於對於各教學階段，覺得好玩程度」統計

依上表分析，參與研習並交回回饋單的學員，覺得參與本研習課程過 後，如果再舉辦一次這次的活動，非常願意與願意再參加佔 96.5％，顯示 實施本教案後，學員的學習意願極高並樂於再次參加。

叁、學員之收穫與建議的分析

回饋單末兩題為開放性答題，研究者會在發放時拜託學員盡量填答，

給予研究者意見作為日後改善教學方式的依據，答題結果分析如下：

一、開放性答題(一) 請寫出這一堂課您的最大收穫是什麼？

此為開放性問題，填寫人數共 146 人，研究者將相似意見歸類統計如 下，由於填答者之填寫內容可能不只包含一項意見，故總人次多於 146 人 次。

1 學會磁生電的知識、學會電的相關知識：25 人次(12.7％) 2 了解電怎麼來的：22 人次(11.2％)

3 學會動手做能源教具：21 人次(10.7％)

4 有趣、好玩、有創意、神奇、很酷：34 人次(17.3％)

5 製作很簡單、利用小東西可以做出好玩的玩具：22 人次(11.2

％)

6 實用、生活化、學到動手做、學到實做：34 人次(17.3％) 7 受益良多、感謝：15 人次(7.6％)

8 可以回去騙小孩、增加親子關係、可以帶回學校推廣：8 人次(4.1

％)

9 老師課堂互動很棒、學得很多、希望能時間加長、學更多：10 人次(5.1％)

10 其他(回答不清楚的敘述)：6 人次(3.0％)

綜合以上資料統計，本教案教學過後，學員對於學習收穫，多保 持正向肯定的態度。

二、感受與意見開放性答題(二) 對本次的上課內容、難易度、操作、時 間掌控…等等，您有何建議？

填寫人數共 116 人，研究者將相似意見歸類統計如下，由於填答者之 填寫內容可能不只提供一項建議，故總人次多於 116 人次。

1.難易適中、容易理解、很棒、很好：60人次(45.5％) 2.還好、可接受：3人次(2.3％)

3.講解太快、課程時間不夠：16人次(12.1％) 4.操作有困難：6人次(4.5％)

5.太簡單、可以更難、可以更豐富：6人次(4.5％) 6.沒意見：23人次(17.4％)

7.感謝、辛苦了：4人次(3.0％)

8.老師很用心、上課很開心、豐富的課程、希望再舉辦：7人次 (5.3％)

9.有遇到困難，但還是成功，很好玩：3人次(2.3％) 10.希望提供補充教材：2人次(1.5％)

11.其他(回答不清楚的敘述)：2 人次(1.5％)

綜合以上資料統計，本教案教學過後，學員對於研究者之建議，

多保持正向肯定態度(編號 1.2.7.8.等建議，共佔總人次之 74.0％)，

但還是有覺得上課速度太快或操作太困難等(編號 3.4.5 等建議共佔 總人次之 21.2％)，可做為日後教學之參考。

第五章 結論與建議

第一節 結論

研究者之研究動機為設計出省錢又容易操作的磁生電科學玩具，最終 設計出之產品一組材料費價格約 140 元，每組有六款，平均每款材料費 23.3 元；總製作時間一般國小學生約 180 分鐘(依據研究者實際教學經驗)，平 均每款製作時間約為 30 分鐘，符合最初之研究動機。

本研究設計之磁生電科學玩具系列共六款，經多次修訂，最終版本如 下：

一、「搖搖生電」與「晃晃生電」，如圖 5-1-1：組件內容兩者皆同，差 別在於「搖搖生電」操作方法是手指夾住線圈，搖晃吸管使磁鐵在 吸管內左右移動。而「晃晃生電」則固定吸管，手指移動線圈使在 磁鐵外左右移動。

優點：製作歷程簡單，國小學童約 5-10 分鐘內可完成。且一種玩 具兩種玩法，學生能體會出發電機的動力原不一定是使磁鐵 位移或使線圈位移，而是相對位置產生變化，磁力線被切割 即可。而線圈與 LED 燈組合好後，還可以使用在後續幾種磁 生電科學玩具系列，節省成本許多。

圖 5-1-1 「搖搖生電」與「晃晃生電」成品

二、「敲敲生電」，如圖 5-1-2：使用「搖搖生電」的線圈 LED 燈組，

與磁鐵二顆，只要將磁鐵往線圈一敲，燈就亮了。

優點：組件內容最簡單，組合完「搖搖生電」的線圈 LED 燈之後，

此系列都不需製作過程了，簡潔易懂易操作。

圖 5-1-2 「敲敲生電」成品

三、「刷刷生電」，如圖 5-1-3：與「敲敲生電」相同的組件，玩法不 同。將磁鐵與線圈隔著紙張塑膠版等物，磁鐵在線圈上方快速刷 動；或者線圈在磁鐵上方快速刷動。

優點：操作與製作過程簡單。

圖 5-1-3 「刷刷生電」成品

四、「轉轉生電」，如下圖：仍為「搖搖生電」的線圈 LED 燈組，另 一為磁鐵風火輪。

優點：泡棉轉盤安全性高，光轉風火輪就是學生非常喜歡的科學遊 戲，再加上能使燈泡亮起來，趣味性極佳。

圖 5-1-4 「轉轉生電」操作方法

圖 5-1-5 「轉轉生電」成品

五、「吹吹生電」，如圖 5-1-6：仍為「搖搖生電」的線圈 LED 燈組，

加上各種日常生活材料製作成的磁鐵架。

優點：這是製作最繁瑣的一個發電系列，卻是最受歡迎的，因為成 品小巧可愛，是一個迷你的風力發電機組，裝入小透明盒中，

是個漂亮的小禮盒。

圖 5-1-6 「吹吹生電」成品

以上磁生電系列共用一個線圈 LED 燈組，「刷刷生電」與「敲敲生電」

共用兩顆磁鐵，除「吹吹生電」之兩顆铷磁鐵外，皆使用氧化磁鐵，成本 降低很多，加上配件使用吸管、瓶蓋、光碟片等日常生活常見的資源回收 物，能使學生體會生活即科學的意涵，也能使磁生電教具變成平價的玩具。

本系列科學玩具，研究者歷經全省二十六場次分享，蒐集學員的反 應，每場分享過後，修改設計，以使此教具更符合大眾的需求以及操作更 簡便、材料更大眾化，方形成最終版本，期許能推廣於全國。

而教案之發展與實施過程，遇困難問題實施解決策略，逐步在教學時 間、教學方法與教學內容等等作修改，經歷多次試教後均可解決問題。

第二節 建議

研究者根據研究結果提出建議，茲分述如下：

一、本研究所設計之科學玩具與教案設計，分析顯示受歡迎程度高，

且學員繼續參加相似研習意願達 90％以上。然電磁相關原理範圍極廣，因 此建議有關電磁相關科學玩具與教案發展應持續研究並推廣。

二、磁生電玩具之設計，還可以有更多的設計變化，建議有志開發者，

朝更環保的路線研究，例如線圈價格過高，可以再加改良以利推廣。

三、所用材料問題：熱熔膠之使用對國小學生來說還是有些危險性，

不小心就會被燙傷，國小學生又容易不小心，因此，建議將熱熔膠的步驟，

以其他安全方法取代。

四、製作過程問題：由於花費許多時間製作，相對會壓縮講解科學原 理時間，建議可將本科學玩具由工廠開模量產，以簡化製作步驟，如此更 有利於推廣。

五、本研究設計之教案與科學玩具之教學效果，未進行教學評量，無 法確實得知學生的學習成效為何。因此建議未來可設計評量方法，以確認 能提升學生的概念理解。

參考文獻

李戊益（2002）。九年一貫生活課程教學設計之行動研究∼以「玩具 DIY」

模組為例。國立臺中教育大學碩士論文(未出版)。

“玩具＂查詢結果（無日期）。國語辭典簡編本網路版（ver 1.2)：2011 年 4 月 30 日，取自 http://dict.concised.moe.edu.tw/main/cover/9001.html

“發電＂搜尋結果（無日期）。維基百科：2011 年 4 月 30 日，取自：

“發電＂搜尋結果（無日期）。維基百科：2011 年 4 月 30 日，取自：