第三章 研究設計
第四節 PBL 教學活動設計
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生擔任小組長之職務，試圖藉由高分組學生去影響低分組學生學習之意願，發揮 同儕間的力量以達到學習之成效。其中高、低分組學生的區分說明分析如下：
高分組學生：依「一年級學年智育總成績」排名在班上第一名至第十五名的 學生。
低分組學生：依「一年級學年智育總成績」排名在班上第十六名至第三十名 的學生。
表 1 實施班級之 S 型分組：依一年級學年智育總成績排名
組別 G1 G2 G3 G4 G5 G6
名次
1 2 3 4 5 6
高分組
↓
低分組 12 11 10 9 8 7
13 14 15 16 17 18 24 23 22 21 20 19 25 26 27 28 29 30
第四節 PBL 教學活動設計
本研究想嘗試以 PBL 教學模式應用在高職冷凍空調專業領域課程中，因此在 課程設計上是以「電力能源與儲冰式空調系統」融入在「冷凍空調工程」課程中，
以 PBL 模式融入課程中，觀察學生對以往傳統式教學法有無差別，並探討在電力 能源與儲冰式空調系統的概念及學習的動機上有無不同，故本研究的 PBL 模式教 學活動設計分成四個階段，分別如下說明。
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壹、 預備階段
在電力能源與儲冰式空調系統的 PBL 中，其中的問題則是整個教學目標的重 點，因此在設計一個非結構性的問題影響其教學的成效。而在 PBL 的問題必須符 合五項特徵：
一、以真實的問題為學習的基準點。
二、所有的問題皆屬於弱結構。
三、必須引起學習者學習的興趣。
四、以現有的課程為原則。
五、提倡同儕小組間合作的學習。
表 2 各單元名稱所對應之教學目標
單元名稱 教學目標
單元一「能源與電力」
（一）了解目前台灣能源的現況
（二）了解再生能源對地球的幫助
（三）認識再生能源與綠色能源
單元二「儲冰式空調系統」
（一）能說明儲冰式空調機的原理
（二）能說明全量式儲冰系統與分量式儲冰系統的 差異
（三）能分析空調機的優缺點
（四）能分析儲冰式空調機適用的場所
所以在電力能源與儲冰式空調系統的課程中，研究者考量學生學習的興趣及 現實生活相關的議題，融入在每個單元之中，並且符合 PBL 為原則，也不與現行 的教育有所脫軌。因此在電力能源與儲冰式空調系統的課程當中，設計出單元一
「能源與電力」；單元二「儲冰式空調系統」，此兩單元的如表 2 各單元名稱所對 應之教學目標。
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貳、 發展階段
一、 設計電力與儲冰式空調系統之教材
研究者主要是以能源與電力、台灣電力的供應與電價及儲冰式空調系統等三 方面來描述。
(一) 能源與電力
能源是指人類在日常生活中不可缺少的重要資源，也是國家文明發展的原動 力，因此人民對能源的依賴性也隨著工商業發展而更加緊密，更提升國家人民的 生活水準。
能量的形式有很多種，例如電能、熱能、光能、太陽能、機械能、核能、聲 能……等等。為了讓能量使用更加方便且控制更為靈活，我們將能量轉換成「電 能」作為日常使用的形式，這樣的轉換需考慮的面向有傳輸速度快，方便性、安 全性、高效率，更重要的是要考慮經濟成本的優勢。以台灣目前而言，最主要的 發電可分為以下幾項（蘇燈城，2011）：
1.水力發電
水力發電是將發電機連接到水輪機設備，利用上水位的水沖向水輪機，讓水 輪機產生運轉來帶動發電機，使發電機可以產生電力。如果將水位提高，水沖至 水輪機的動能也相對的提高，則發現水輪機的運轉轉矩會增加，所帶動的電力也 隨著提高。因此，水位差愈大會讓水輪機所產生的動能就愈大，進而讓發電機轉 換的電力相對提高許多，因此水力發電的基本原理是將位能轉換為機械能，再由 機械能轉換為電能。目前台灣的抽蓄水力發電量大約在 36.8 億度左右，佔總發電 量的 1.9％。
2.火力發電
火力發電最主要的燃料是「煤」，煤包含了碳和氫兩種重要的元素成份，藉由 鍋爐裡的燃燒室燃燒煤，讓鍋爐對水加熱產生的蒸氣來帶動汽輪機，再由汽輪機 來帶動發電機，因此火力發電的基本原理是以煤為介質，燃燒時來轉換成熱能，
再由熱能轉換成機械能，最後再由機械能轉換成電能。目前台灣電力以火力發電
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廠為主，其發電量大約在 1521.1 億度，占總發電量的 78.6％。為了燃料搬運方便，
且大量使用冷卻水來冷卻冷凝器，因此火力發電廠大部份都設置在臨海地區。除 了燃煤外，也可以使用「油」及「天然氣」等等。
3.核能發電
目前核能發電是我國電力供應中不可或缺的一項電力能源。其中以核能發電 的容量大約在 16%，發出的電量約在 22%。比較之下以天然氣發電的容量也大約 在 19%，發出的電量約在 14%，因此核能發電的使用率是天然氣的 1.8 倍。目前台 灣共有三座核能發電廠開始啟用，其發電量大約 325.1 億度。
4.再生能源
再生能源是指來自大自然的能源，例如風力發電、太陽能發電、地熱發電、
海水溫差發電、黑潮發電、潮汐發電、生質能發電等等，是取之不盡用之不竭的 自然能源，目前台灣的再生能源發電量大約在 46.4 億度左右，佔總發電量的 2.4
％。
(1)風力發電
風的特性是由太陽照射地表的空氣持續加溫，而空氣受到熱膨脹原理會 往上升，而低溫的空氣則會從四面八方流入，讓周圍的空氣產生流動，自然 就會產生風力現象。台灣是屬於海島形氣候，一年當中有一半以上都屬於東 北季風，而在西部沿海地區及離島地區，因受台灣海峽風的隧道效應，根據 工業研究院能資所調查顯示，台灣全年的平均風速都已經超過每秒 4 公尺，
且佔總面積為 2,000 平方公里左右，因此可以持續開發風力發電。目前台灣 的風力發電量大約在 5.8 億度，佔總發電量 0.3％左右。
(2)太陽能發電
透過自然界的太陽光照射在太陽能板來轉化成電流的技術，許多科學家 認為太陽能發電是最具有潛力的再生能源。台灣處於亞熱帶地區，因夏秋兩 季颱風活動頻繁，加上氣候條件因素不佳，太陽能電池或太陽能板的設備至 今仍然相當昂貴，受了許多因素的限制，讓台灣地區的太陽能發展受到層層 的阻礙。
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(3)地熱發電
地熱發電是利用抽水機抽取天然的地下熱水或熱蒸汽，足以推動渦輪機 引擎運轉，讓地熱能源轉換為機械能，再經由發電機讓機械能轉換成電能。
在台灣是位於環太平洋火山地帶地區，有許多山區大部份都蘊藏著地熱能 源，根據台灣地熱資源評估出來的結果，全台灣大約有百處具有溫泉地熱的 天然資源，但火山的地熱酸性較高的成分，會腐蝕熱交換器及管線，是目前 發展地熱發電所要解決的瓶頸之一。
(4)海水溫差發電
利用海水表層的溫度與海水深層的溫度之間的溫度差來進行發電，在台 灣東部海域是屬於地形陡峭，離岸大約 3 至 5 公里不遠的地方，水深即可達 到大約 1,000 公尺以下，且海水表面與海底之間的溫差大約可達到 17℃～24
℃之間，便可利用天然海水溫差的資源來開發海水的溫差發電。
(5)黑潮發電
在台灣東部地區，如龜山島周圍、花蓮外海、綠島周圍以及蘭嶼周圍都 有黑潮的區域，估計黑潮的厚度大約在 200 至 500 公尺之間，其寬度大約在 100 至 800 公里，其流速竟可達到每秒 0.5 至 1 公尺之間。
(6)潮汐發電
潮汐發電的原理是利用潮水漲潮與退潮所產生水位差來進行發電，在台 灣西部海岸大都屬於沙岸特性，因此比較不容易發展潮汐發電，但以金門和 馬祖而言，漲潮與退潮之間的差距相當大，所以比較適合開發潮汐發電的天 然資源。
(7)生質能發電
將農作物的殘渣、牲畜的糞便、城市的一般垃圾以及下水道的污水等等，
經由直接燃燒或是由微生物反應慢慢分解之後所產生的沼氣，再加以處理應 用來進行發電，稱為生質能發電。在台灣目前的生質能發電是以垃圾焚化發 電、沼氣發電以及一般廢棄物的應用等，將有機、無機之物質經由自然或人 為化學反應變化之後，加以利用所產生的能源。
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5.綠色能源
綠色能源又稱為清潔能源，其定義是指在自然界的循環來產生源源不絕的能 量且能夠有效的利用，而讓這些能源消耗後並可迅速補充恢復，不會造成地球的 空氣或環境中的污染，諸如水力發電、風力發電、地熱發電、生質能發電、太陽 能發電…等等（黃鎮江，2008）。因此再生能源又可稱為綠色能源。
在廣義的定義而言，凡具有移轉尖峰用電設備、製程省能設備、省能公用設 備、省能監控設備、汽電共生設備、能源回收設備…等等，專為節約能源而增置 的設備又稱為綠色能源的一環。
(二) 台灣電力的供應與電價 1.台灣電力的供應
目前台灣電力系統主要來源是靠火力發電以及核能發電，如圖 5 為台灣能源 分配圖。
圖 5 電力能源分配圖
首先在台灣供電燃料結構來分析，目前台灣的發電有四分之三以上來自火力 發電，火力發電最主要是以煤為燃料介質，煤的物質在燃料中是屬於最便宜，其 次是燃料油，目前最貴的則是以天然氣和柴油；火力發電是最經濟的發電方式，
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若以各種發電方式來比較，除了考慮燃料價格變動以外，還必須思考建廠的位置、
機械設備的價格與維護。如以核能發電廠為例，其燃料的成本是相當便宜，但建 廠的成本相當昂貴，還須考慮建廠的位置，再加上操作的成本、核廢料的處理及 核電廠除役的費用等等，到目前都難以估計其成本。
在台灣每日都有一定的發電容量來供應日常生活所需的電力；由於供電負載
在台灣每日都有一定的發電容量來供應日常生活所需的電力；由於供電負載