九年一貫自然與科技教學活動設計

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九年一貫自然與科技教學活動設計

一太陽能車

陳慶洋台北市立百齡高中教師一、自lJ a 自古以來，人類的生活與能源就有著密切的關係。能源包含:光能、熱能、機械能等，透過轉換，可以成為我們日常生活使用的電能，現今交通、經濟、科技、國防、工業等各方面活動，皆需依賴能源使用，故其重要性是無庸置疑。本單元藉由製作太陽能車的活動，讓學生瞭解現今的能源、太陽能的工作原理、光能與熱能的轉換，透過科技的程序，學習如何運用太陽能。二、教學活動:太陽能車三、活動時間 :6週(十二節) 四、適用對象:國中三年級(九年級) 五、活動場景現代人重要的交通工其一汽車，真有方便快速的優點，但相對的，其消耗地球上大量的能源，同時造成污染。因此，基於環保與能源觀點考量，世界先進工業國家，正不斷地從事於研究發展替代性能源，而太陽能就其中一項，目的在於能夠開發降低公害及使用替代石油燃料之載真。太陽放射光與熱所產生的能量，對地球上的生物而言，是不可或缺的生命泉源。而台灣位於亞熱帶地區，陽光充足，日射量亦大，非常適合太陽能源之利用。目前國內運用太陽能的技術，可大致分為兩個向度:一為使用熱能的太陽能熱水器，二為由光直接轉換電的太陽能電池。太陽能光電池 (Solar cell) 又簡稱太陽能電池，它是一種光電半導體薄片，利用太陽光直接發電。此類的薄片只要照到光，短時間內便可輸出電壓及電流。

23

月一期 GJ-AVJ 年一卷勻，但自戶、 u hυm 勻J

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一育

教技 4本 T 活生

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大家所熟知的太陽能汽車，便是利用太陽能電池最明顯的例子。其外觀，除真有吸收太陽能的太陽能電池，在車體上亦有類似汽車的轉向、懸吊、煞車、車體等結構，但因為輸出力較小，故太陽能汽車要求車體結構輕、外型風阻係數低。在未來，人類若能廣泛使用太陽能當作汽車的動力來源，不但能減少污染，更不會有能源置乏的問題，並能達到環保與經濟上的效益。六、可達成之能力指標 2-3-5-4藉簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體(壓力)等方法來傳動 2-4-5-7觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果。以及探討流體受力傳動的情形 2-4-8-4知道簡單機械與熱機的工作原理，並能列舉它們在生活中的應用 4-3-1-2 了解機具、材料、能源 4-4-1-3 了解科學、技術與工程的關係 6-4-5-2處理問題時，能分工執掌，做流程規劃，有計畫的進行操作 8-4-0-3 了解設計的可用資源與分析工作 8-4-0-6執行製作過程中及完成後的機能測試與調整七、具體目標具體目標能力指標認真日

1-1

能暸解目前能源的使用情形 4國3-1-2

1-2

能瞭解能源種類與轉換

4-3-1-2

1-3

能暸解太暢能電池的基本運作方式

1 -4

能暸解直流馬達的操作方式

2-4-5-7

1-5

能暸解齒輪傳動的原理

2-4-5-7

技能

2-1

能正確安全的操作機具

4-3-1-2

2-2

能繪出電池串、並聯的電路圖

2-3

能正確的揀作三用電表

2-4

能依照所繪製的設計闡製作成品

8-4-0-6

情意

3-1

培養學生動手做的精神

6-4-5-2

3-2

培養團隊合作的精神 2002年9月生活科技教育35 卷9期 24

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八、重要概念數學:1.基本連算能力 2. 因數、倍數的概念科學:1.能量形式的轉換 2.電池的串、並聯 3.電動機的原理 4.簡易電路概念 5. 齒輪的原理科技:1.製圖能力 2.鑽孔、鋸切、砂磨、組裝、測試等能力 3.設計、規劃與製作能力九、機具與材料 (一)機其表名稱規格 _數量備註線鋸機 l 台/組可使用線鋸代替鑽床 l 台/組可使用手電鑽代替電烙鐵

_{l 隻/組}

有烙鐵架為佳斜口鉗

l 隻/組

'

刀子

l 隻/組

砂紙 _#150及的20 各 l 張/組二用電表 l 台/串且 (二)材料表名稱規格 _數最備註按壓開關 _{1 個/組} 太陽能集電板

1. 5V

2 片/組配合馬達規格直流小馬達

3V

1 個/組齒輪組 1 直目/組教師可自行提供不同的齒輪ι 白膠

_{l 罐/組}

單心線

直徑。.5rnm

50cm/組

捍錫

20cm/組

木板或塑膠板適量同學自行攜帶，以質量輕為佳車輪組 _2組/組馬達座 l組/組教師可自行提供不同的固定裝置。或由同學自行設計。

25

2002年9月生活科技教育35卷9期

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十、活動程序節數具體目標教學活動學生活動備註

O

1.材料尋找、請購及課程準備 2. 設計學習手冊

1-2

1-1

1.介紹能源的種類及能源的轉換 1.專心聽講回家功課:

1-2

2. 講解能源在家庭中使用一舉電能當

2.進行分組式

收集資料、

作例子

準備材料、 3. 說明目前太陽能的連用情形思考製作方 4. 舉例說明太陽能為能源的優點及太式陽能車的運用 5. 說明太陽能車製作活動與評量方式

3-4

1-3

1.講解太陽能電池工作原理 1.專心聽講教師可提供

1-4

2. 說明製作太陽能車製作程序 2. 使用一用電表實際物件以

1-5

3. 說明直流馬連的操作方式測量太陽能電供學生做為

2-2

4. 說明齒輪傳動的基本原理池的輸出電壓參考。如:

2-3

5. 繪製設計圈與電流太陽能電 3. 利用尺規繪製池、馬連、設計闡 _齒輪等。 4. 填寫學習手冊

5-8

2幽 1 1.講解製作過程 1.小組進行設教師需加強

3-1

2. 示範工具及機具的安全使用方式

計、製作等活學生安全概 3. 引導學生進行設計與製作動 _4dt生to

9-10

2-4

1.學生進行設計與製作 1.小組進行設計、製作等活動

11-12

3-2

1.引導學生進行作品測試 1.成品試驗 2. 填寫學習手冊 2. 撰寫學習手冊 3. 完成作品 3. 進行各組競賽 4. 進行評量 4. 相互評分 2002"

1'-

9

)J

11'.i附 :It史教訂站在別的 26

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十一、教學評鑑項目 1.能充份收集資料並分析 2.成品是否與設計圖相符 3.調整成品至最佳速度、能夠爬的度斜坡、過30cm小橋 4.設計及製作過程需發揮團隊合作精神 5.學習手冊評鑑 6 ，1J 、組課堂討論與充份參與十二、本活動之建議 1.隨時注意學生操作方式是否安全 2.適當引導學生思考、設計、與製作 3.注意小組內每一位學生的參與狀況以及分工是否適 4.成品的評鑑可透過4 、組互評的方式進行 5.教師可視情況調整斜坡坡度與小橋長度與寬度十三、參考文獻吳千華、沈火海等編著(民88) 。國民中學生活科技課本第三冊教師手冊。台南:南 ←一-。科技發明史(民80) 。紐約州國中科技概論教學指引。台北:中華民國工藝教育學會。中華太陽能聯誼會。民90年9月 4 日，見h句:/

/www.solar-i.com.tw/

台中二中生活科技教學資料庫。民 90年9 月 4 日，見http://conten t. edu.tw/senio r/life

_tec

h!

tc t2/conten m.htm

國、高中生活科技教學單元計畫分享。民 90 年9 月 4 日，見 http/

/www

.i

te.ntnu.edu.tw/

~teach!。國中生活科技教學活動網路資源系統。民90年9 月 4 日，見http//lifetech.ite.ntnu.edu.tw/ web/ 。

國中生活科技教學資訊網。民90年9月 4 日，見http://www.ite.ntnu.edu.tw/-J_TEnet!。

九年一貫自然與生活科技能力指標。 91 年5 月 17 日，見http://teach.eje.edu.tw/main抖lp

太陽能車競賽。 91 年5 月 17 日，見http://content. edu.

tw/senior/life_

tech/tc一t2/enerage/

transcar.htm

77 2002{f9

)-J !L{后科技教育站在 9 問 i

(6)

附錄一

亡

~金三三:---斜坡

參考完成圖資料來源:太陽能車競賽。 91 年5月 17 日，取自

http://conten

t.

edu.tw/senior/life_tech/tc_t2/enerage/transcar.htm

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小橋期仇y 卷勻、 v ←自月 1-教 9-技 1. 、、戶 γ-f 京作 l nM 一主口 (圓、 7i

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一生

28

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附錄二學習手冊生活科技學習手冊第 1 頁一、材料清單檢核表名稱規格 _數量 _檢核有無按壓開關 1 個/組口口太陽能集電板

1. 5V

2 片/組口口直流小馬達

3V

1個/組口口齒輪組 _{1 組/組} 口口白膠 1 罐/組口口

單心線

直徑O.5mm

50cm/組

口口捍錫 20cm/組口口木板或塑膠板 (自行攜帶) 適量口口車輪組 _2組/組 _口 _口馬達座 1 組/組口口註:若材料規格及數量不符合請報告老師予以更換。生活科技學習手冊第2頁二、零件工作設計圖零件工作設計一設計圖: _材料 _加工方式 _{可能遇到的困難} 零件工作設計二設計圖: _材料 _加工方式 _{可能遇到的困難}

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月一期自γ-自7 年一在 ?三 ζJ AHV 『、、 d m 一育教上又 r本 T FI

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生活科技學習手冊第3頁三、工作步驟表依據設計圖將工作步驟、機具、材料及負責人填於下表: 編號 _工作步驟機具材料負責人

2

3

4

5

·

6

7

四、太陽電池串、並聯測量二用電表量測太陽能電池並聯時的電壓

_V

串聯時的電壓

_V

公式計算結果

V

公式計算結果

V

是否與公式計算結果相同是否與公式計算結果相同本組決定以聯進行製作(填入串或並) 五、電路圖 2002年9 月生活科技教育 35 卷9期

30

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六、完成圖七、太陽能車測驗記錄表組別速度競賽 (30公尺) 爬坡(I 5度) 過橋(3 0公分) 計算時間(秒) 通過/不通過通過/不通過秒口口口口

2

秒口口口口

3

秒口口口口

4

秒口口口口

5

秒口口口口

6

秒口口口口

7

秒口口口口

8

秒口口口口

9

秒口口口口屯品 31 2002 年9月生活科技教育 35 卷9期