附 錄 附錄一
互動講述(濃度與摧化劑)
步驟 1、由示範活動開始(酒精炮的示範，以說明反應時酒精濃度越高養樂多瓶就飛的 愈遠)。(先找主動之學生上台表演)
步驟 2、喚起舊經驗，要學生說明產生化學反應的基本條件。
步驟 3、在同樣的溫度下，為何濃度愈大反應愈快呢？為何要定同樣的溫度呢？
步驟 4、同學如何描述與步驟 3 相反的情形呢？即同樣的濃度下，什麼愈大反應愈快 呢？
步驟 5、說明什麼是控制變因，什麼是操縱變因，什麼是應變變因。
步驟 6、以步驟 3 及 4 請同學回答何者是控制變因，何者是操縱變因，何者是應變變 因？
步驟 7、喚起舊經驗，要學生說明雙氧水的反應。
步驟 8、要學生說明如何使雙氧水的反應變快。
步驟 9、舉在高溫高壓的反應條件下，哈柏法製氨加鐵使產量增加為例，引導學生複 習何者是控制變因，何者是操縱變因，何者是應變變因及何者是摧化劑？
進行學生分組討論(互相教導的過程)
1、高溫度固定時濃度愈高反應速率愈 (快,慢),那是因為碰撞的次數會 (增加, 減少).
2、承第 1 題,為何要固定溫度呢？
3、承第 1 題, 何者是控制變因？何者是操縱變因？何者是應變變因？
4、二氧化錳為 色,在此當 劑,反應時 (會,不會)參與反應.反應前後的質
量 (會,不會)改變.
5、承第 5 題, 在高溫高壓的反應條件下，哈柏法製氨加鐵使產量增加，何者是控制變 因，何者是操縱變因，何者是應變變因及何者是摧化劑？
附錄二 主體式教學表單
宜蘭縣立東光國中自然與生活科技教學合作檔案 教學主題:天空的斑馬線 ～ 彩虹
彩虹對學童來說有著魔幻般的吸引力，每個小孩的心中對它都有著無限的憧憬，
教學以它出發必定會使學生產生興趣。
設計者：李嘉文 參考：陳文典認識天氣之教學模組 內容：
一、模組結構及使用說明 (一)、模組之教學概要圖
(二)、教學模組活動項目一覽表 (三)、模組之教學活動流程 (四)、如何協助學生之教學流程 (五)、科學智能評量細目表 (六)、教學成效自評表 (七)、學習活動評量
二、模組內各項活動之教學示例 三、天空的斑馬線學習手冊
本議題主要是要由彩虹出發，藉由彩虹的觀察及描述出發，並利用製造彩虹來引 發學生的興趣，以深入的探討彩虹的成因，最後帶出光學的理論。如此一來學生可由 自己的生活經驗出發，以探討宛如嚼蠟的物理觀念。
一、模組結構及使用說明
（一）、模組之教學概要圖：天空的斑馬線～彩虹
‧ 同學對所分配要討論的內容及所蒐集的實驗做意見的交換。
‧ 分組口頭報告。
‧ 將同學所蒐集的資料及實作的結果加以整合，並提供正確概念。
‧ 進行自評及互評。
‧ 先由教師帶領學生來引起學生的興趣。
‧ 先依班上生態將全班分成六組，分別進行問題的探討。
‧ 先參考老師所提供的方向，進行討論及任務分配。
‧ 將所討論的方向及組員的任務分配，交予教師審核。
‧ 不合格者，學生另外找時間給老師審核。
每當下起太陽雨時，我們總會擡頭望一望，是否可以看到那天空綻放的七 色花朶 — 彩虹，在此一真實的情境中包含了很多物理現象，我們將由此一主 題出發，來一窺彩虹由來，藉此討論光的奧秘，其中包含了光的反射、折色、
色散、光的三原色及可見光與不可見光的探討。
觀察情境 察覺問題
待答問題的發現例如：
‧我們如何來解釋光的顏色呢？
‧太陽仰角多大時我們即看不到彩虹呢？
一、觀察彩虹
‧在什麼天候下會有彩虹？
‧彩虹出現的時間與方向？
‧彩虹的色彩如何排列？
二、製造彩虹來玩
‧ 噴水成虹的實驗。
‧ 三菱鏡實驗。
‧ 其它製造方法。
三、彩虹的成因
‧什麼是光的反射？
‧什麼是光的折射？
‧什麼是光的色散？
‧為何會產生彩虹？
‧虹與霓有什麼差別呢？
‧只有陽光會產生嗎？單色光 可以產生彩虹嗎？
‧可見光有幾種原色呢？
‧可見光與不可見光的介紹。
‧透鏡
教學成效評鑑 作業及學習成就評
引導討論 確定問題
分工合作 進行探究
分享經驗 整合成果
評鑑 展望
（二）、「天空的斑馬線」教學模組活動項目一覽表 選
用 項目 活動
方式 器材與資源 內容
√ 在 什 麼 天 候 下 會有彩虹呢？
回想 閱讀
相關圖書 網路資源
‧經由討論喚起學生對彩虹的舊經驗。
√
彩 虹 出 現 大 約 的 時 間 與 方 向？
回想 閱讀
相關圖書 網路資源
‧經由討論喚起學生對彩虹的舊經驗。
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，讓學生閱讀或討 論它出現的時間及與太陽之間的相對方向。
√ 彩 虹 的 色 彩 如 何排列？
回想 閱讀
相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 以了解白色光線經過水滴之後會產生戲劇性的變化。
√ 噴 水 成 虹 的 實
驗。 實作 水管、太陽、
時間的選擇
‧利用不同的時間以了解彩虹產生與太陽的角度有關。
‧利用不同的方向觀察，以了解彩虹與太陽的相對關係。
√ 三稜鏡實驗。 實作
三稜鏡、白色光 束、環境控制
‧利用三稜鏡的實作，可知道白色光束經過三稜鏡會產生 的現象，與彩虹是類似的。
‧以三三稜鏡的實作說明，光線經過不同的介質各色光的 行進速度會因此有所差異，而造成色散的現象。
蒐 集 其 它 成 虹 實 驗 的 製 造 方 法。
閱讀 實作
相關圖書 網路資源 學生自備或與老 師商量實驗器材
‧利用圖書館及網路資源蒐集與彩虹製作有關的實驗，並 且與老師討論如何將其呈現。
‧老師提供相關意見及學校可幫忙之實驗器材，讓學生進 行自己所製作的實驗。
√ 什 麼 是 光 的 反
射？ 閱讀 相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 以了解光的反射定律。
√ 什 麼 是 光 的 折
射？ 閱讀 相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 以了解光在不同介質所產生的折射現象。
√ 什 麼 是 光 的 色
散？ 閱讀 相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 以了解白色光線在通過三稜鏡時為何會有色散的現象。
√ 為 何 會 產 生 彩
虹？ 閱讀
相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 虹的成因。
‧利用先前所提到之反射、折射及色散來解釋虹的成因。
√ 霓 與 紅 有 什 麼 不同呢？ 閱讀
相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 霓與紅有什麼不同。
利用先前所提到之反射、折射及色散來解釋霓與紅有什麼 不同。
√
只 有 陽 光 會 產 生 嗎 ？ 單 色 光 可 以 產 生 彩 虹 嗎？
閱讀 實作
相關圖書 網路資源 三稜鏡、雷射筆
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 是否只有陽光會產生嗎？
‧利用二極體雷射通過三稜鏡的實驗，觀察是否有色散現 象。
√ 可 見 光 有 幾 種
原色呢？ 閱讀 相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 光的三原色。
√ 可 見 光 與 不 可
見光 閱讀 相關圖書 網路資源
‧利用圖書館及網路資源蒐集相關資料，經由閱讀或討論 電磁波的分類。
透鏡
「天空的斑馬線」教學活動流程 說明
【觀察情境察覺問題】
在課堂上討論，引導學生切入的方向，最重要的是讓學生自行討論出來。
教師可以由下面的例子來切入主題:
以學生感到有趣的自然現象引以學生的注意。
1、下起太陽雨時，我們總會望望天空，看看是否有彩虹出現？
2、玩玩透明的原子筆，驚見筆下有時會有七色光芒，是不是發生了靈異事件？
「動機」是行動前之一種有目的、有方向、有企圖的心理準備。以上的 活動，在於使學生以「議題」為中心，察覺如何由各種角度去思考問題，並 引發其熱忱，將這些疑問認定為自己所正要去探討的問題，且由學生自己將 問題找出來，會使學生對該學習更有責任感。
【引導討論確定問題】
當學生對提出的問題感興趣時，可以引導他們討論的方向，並藉學生之 手列出我們想要學生學習的「子題」。
我們希望學生討論的子題如下所列：
彩虹出現的天候、時間與方向是固定的嗎？彩虹的色彩又是如何排列的呢？
噴水成虹實驗、三稜鏡實驗及其它製作方法。(實作)
什麼是光的反射、折射及色散？彩虹的成因？虹與霓有什麼差別呢？
只有陽光會產生彩虹嗎？單色光行嗎？可見光有幾種原色呢？太陽除了可見 光外尚有其它色光嗎？
【分工合作進行探究】
將同學分組，教師應仔細的引導學生找到他們能夠分工合作的最佳團隊。
以學生為主，老師助之。共同合力去獲得「子問題」的資料和解答。
教師應為學生分組，學生依各組分配所要工作的內容。並主動地、自主地去 分析此問題，構想怎麼去進行探究的工作。當然，教師的引導和提供寬闊的 視野、處理問題的主意、技術上的協助是很重要的。
學生應將所討論的結果，包含工作分擔的情形交予老師審核並修改之（附錄 一～1）。
學生應就所獲得的資料或成果，提出報告並 發表出來且加以詮釋它的優缺點 及其意義。
【分享經驗整合成果】
‧藉由傾聽和發表，獲得學習：很可能各組學生探究不同的問題或是相同的 問題但是運用不同的方法或材料，也可能問題和方法都相同但是彼此有不 同的詮釋。學習如何由彼此的討論中獲得學習。
‧各組星料匯在一起時，可以呈現共通的趨勢、歧異的地方、可能發生的誤 失，這些都可使學生和教師歸納出統整性的科學概念。
【綜合評鑑推廣應用】
強化及延拓新獲得的知識和技能，並藉由評鑑技巧的運用使學生對學習 更有信心及興趣。
‧藉由發表意見、討論、寫報告等活動，使概念融納於自己的認知體系中。
‧由做作業、把新獲得的知識和技能應用在新的設計，使新獲得的概念藉解 決問題的運作，延伸到各方向去。
‧藉著此一新的知識和技能，發現另有一相關的問題有待進一步的探
如何協助學生的教學流程 說明
【協助學生確定問題】
‧一個「題目」，經過多方面的考量之後，知道它的性質、可能影響到它的 因素、未確定的關係等等，也就是察覺到它「可探索」的空間。並依此一 認識，擬定研討的目的和方法，經過此一思考，就知道要做什麼了。
‧此一「可探索空間的開拓」，常常需要教師的引導和開發，並協助學生將 紛雜的意見整理出幾個工作方向和方法來。
【協助學生獲取資料】
‧（協助學生提出策略）：
在附錄上備有許多「策略」供教師參考。有些「主意」可能是學生自 己提出的、也可能參考專家的做法再調整的、當然也可能是教師提示的。
有時教師把活動策略印給學生（資料放在附錄上，不在學生用書裡出現），
要學生完全照著那個過程去做，則事情會進行得很快。不過，這樣一來，
學生的自主性、創意空間都沒有了，學習熱忱也降低了，所以並不鼓勵這 樣做。該「活動策略」是提供給教師在指導學生時「參考」用的，不是「宣 示」用的。若是活動由學生自己來規劃，可能做法會不同，這也是我們應 該鼓勵的。
‧（協助學生規劃工程）：
設計控制變因的實驗、規劃工作的流程（時間、所需裝備）、那裡去找 資源。
‧（協助學生執行觀測）：
這階段的工作要是分配工作、安置儀器、處理執行中所發生的各種阻 礙獲取資料、運用圖表登錄資料。體會只有切實細心的觀測、不偏頗的採 證，才能獲得可信的資料。也只有依據可信的資料來推論，所得的結論才 不會謬誤，這些實作活動對科學態度的養成、科學本質的體會有很大的助 益。
‧（協助整理分析資料）：
這階段的活動主要在於分析及歸納資料。由紛雜的數據中，利用圖表 理出一條條的規則或變化趨勢。（它未必如『預想』的結果，「預想」只是 用來使我們工作有個方向，它也可能使我們誤入歧途呢！我們要學生認識 一些事實：「和預想的結果不同，不是實驗失敗，它可能是更有趣的事情正 要發生呢！」）
【鼓勵學生提出想法】
‧（鼓勵學生研判資料意義）：
「研判的結論應以分析所得的資料為根據，若是有些資料與結論不 符，也要能找出理由來解釋才行」。
‧（鼓勵學生依資料提出結論）：
本階段工作在於提出成品或建構理論，依據歸納出來的一些特徵、性質、
規劃性，給於一個詮釋或理論、看法。並且對於依此理論所偏離的、不符 合的各項資料做了解釋。
【激勵學生推廣應用】
‧這次研究有些什麼可以改進的？
‧還有什麼別的方法也可以做的？
‧這些發現可以應用到其他方面嗎？
‧這些結果讓我聯想到什麼？
‧這些結果可以解釋什麼現象？
‧教師可為各小組的工作設計「記錄單」供聽講的同學記錄，並以記錄單 上的問題來設計試卷。
‧教師評分時，可依據：「報告撰寫之完備」、「研究方法之創新」、資料的 處理及分析能力」、「分工合作情形」等各面向來評分。
‧評量內容考量到整個科學素養所包含的各項能力。
（四）、科學智能評量細目表 素養要
項 評量指標 學習活動項目
觀察
-1 能由不同的角度或方法做觀察 ...
-2 能依某一屬性(或規則性)去做有計畫的觀察 ...
-3 能針對變量的性質，採取合適的度量策略...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
比較 與 分類
-1 若相同的研究得到不同的結果，研判此不同是否具有關鍵性...
-2 知道由本量與誤差量的比較，瞭解估計的意義 ...
-3 能在執行實驗時操控變因，並評估「不變量」假設成立的範圍 ...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
組織 與 關連
-1 統計分析資料，獲得有意義的資訊 ...
-2 依資料推測其屬性及因果關係 ...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
歸納 研判 與 推斷
-1 藉由資料、情境傳來的訊息，形成可試驗的假設...
-2 由實驗的結果，獲得研判的論點...
-3 由資料的變化趨勢，看出其蘊含的意義及形成概念...
-4 能執行實驗，依結果去批判或瞭解概念、理論、模型的適用性 ...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
過 程 技 能
傳達
-1 能選用適當的方式登錄及表達資料 ...
-2 由圖表、報告中解讀資料，瞭解資料具有的內涵性質 ...
-3 將研究的內容作有條理的、科學性的陳述...
-4 正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式 ...
-5 傾聽別人的報告，並能提出意見或建議...
-6 善用網路資源與人分享資訊 ...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
科 學 本 質
-1 體會「科學」是經由探究、驗證獲得的知識 ...
-2 能判別什麼是觀察的現象，什麼是科學理論 ...
3 察覺有些理論彼此之間邏輯上不相關連，甚至相互矛盾，表示 尚不完備。好的理論應是有邏輯的、協調一致、且經過考驗的知 識體系 ...
4 察覺科學的產生過程雖然嚴謹，但是卻可能因為新的現象被發 現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋...
5 察覺依據科學理論作推測，常可獲得證實 ...
6 相信宇宙的演變，有一共同的運作規律...
7 察覺科學探究的活動並不一定要遵循固定的程序，但其中通常 包括蒐集相關證據、邏輯推論、及運用想像來構思假說和解釋數 據。...
8 認識作精確信實的紀錄、開放的心胸、與可重做實驗來證實等，
是維持「科學知識」可信賴性的基礎。...
□/ □/ □/ □□/ □□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□□□□□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□□□□□□□□□
學 態 度
求真 求實
-1 知道細心的觀察以及嚴謹的思辨，才能獲得可信的知識 ...
-2 養成求真求實的處事態度，不偏頗採證，持平審視爭議 ...
-3 瞭解科學探索，就是一種心智開發的活動...
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
綜合 思考
1 在同類事件，但由不同來源的資料中，彙整出一通性(例如認定
若溫度很高，物質都會氣化) ... □□□□□□□□□
推論 思考
-1 依現有的理論，運用類比、轉換等推廣方式，推測可能發生的 事...
-2 依現有理論，運用演繹推理，推斷應發生的事 ...
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
批判 思考
1 檢核論據的可信度、因果的關連性、理論間的邏輯一致性或推
論過程的嚴密性，並提出質疑... □□□□□□□□□
創造 思考
-1 養成遇到問題，先行主動且自主的思考，謀求解決策略的習慣 ...
-2 在不違背科學原理的最低限制下，考量任何可能達成目的的途 徑
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
思 考 智 能
解決 問題
-1 能設計實驗來驗證假設...
-2 處理問題時，能分工執掌，做流程規畫，有計畫的進行操作...
□/ □□/ □□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
科 學 應 用
-1 察覺每日生活活動中運用到許多相關的科學概念...
-2 在處理個人生活問題(如健康、食、衣、住、行)時，依科學知 識來做決定...
-3 運用科學方法去解決日常生活的問題 ...
-4 接受一個理論或說法時，用科學知識和方法去分析判斷 ...
-5 對於科學相關的社會議題，作科學性的理解與研判...
-6 在處理問題時，能分工執掌、操控變因，做流程規畫，有計畫 的進行操作...
□/ □/ □/ □□/ □□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□□□□□/ □□□□
□/ □□/ □□□□□□
科技 的 本質
-1 了解科學、技術與數學的關係 -2 了解技術與科學的關係
-3 了解科學、技術與工程的關係
□□□□□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□□□□□□□□□
科技 的 演進
-1 從日常產品中了解台灣的科技發展 -2 認識科技發展的趨勢
-3 對科技發展的趨勢提出自己的看法
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
科 技 的 發 展 科技
與 社會
-1 認識和科技有關的職業
-2 認識和科技有關的教育訓練管道 -3 認識個人生涯發展和科技的關係 -4 認識各種科技產業
-5 認識產業發展與科技的互動關係
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
設 計 與 製 作
-1 閱讀組合圖及產品說明書
-2 利用口語、影像(如攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物表 達創意與構想
-3 了解設計的可用資源與分析工作 -4 設計解決問題的步驟
-5 模擬大量生產過程
-6 執行製作過程中及完成後的機能測試與調整
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
□/ □□/ □□□□□□
□□□□□□□□□
□□□□□□□□□
（五）、教學成效自評表 (本議題之教學成效自評表)
評量指標 1 2 3 4 5
自 我 評 量
你的教學目標是否涵蓋科學素養整個的提昇？還是只在知識的講 授？
2. 你的教學是否能使全體學生受惠？還是只能使少數學生受益？
你覺得在進行探討本議題的活動之初，提供了足夠的理由，描繪了 相當廣闊的學習空間，使學生樂於投入本議題的研究嗎？
在各小組進行探討活動時，都能對正進行的活動懷有濃烈的好奇心 及清楚知道正要去解決的問題嗎？
每一個小組進行探討活動的過程中，你有藉著評量、諮商、進行實 值有效的指引、支持他們，使他們得以持續的、積極的進行下去嗎？
你的評量方式是否能促進小組合作、培養共同解決問題的袍澤感 情？還是反而引起相互排擠、猜忌的情勢？
你的教學活動是否以「學生為主體」？是否完全利用各中教學資 源？
你的教學活動的設計是否能促進學生「過程技能」及「思考智能」
的增進？
你的教學學生否能使學生在面臨問題時，持以一種好奇探究與改進 的心意，並願意以科學的方式，切實著手進行探究？
你的教學方式是否能使學生增廣見聞、閱讀及瞭解更多的事務，達 到相關科學概念的認知學習？
你的教學使否能使學生感受到心智成長的喜悅？比以前更具信 心，更為熱愛探討、理解事務？
你的評量方式是否具有彈性不拘一定的規格？評量的內容是否針 對教學目標，不限於單一學習項目？
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
教 學 評 量
學生很投注他們的工作嗎？
學生也注意到別組的工作嗎？
學生搜集資料、選擇資料的能力如何？
學生能夠撰寫一份完整的報告或做一次明白的簡報嗎？
學生在「經驗分享」時，有沒有認真的紀錄別組的報告內容？
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
□ □ □ □ □
（六）、學習活動與評量
在評鑑前教師應訂定一個合適的規則，使學生能更積極的準備所要評鑑的項目。
(一)、 紙筆測驗（可用問答、選擇、填充…等方式行之）。 (二)、 報告及成品評鑑。
(三)、 觀察學生的學習活動過程。
(四)、 自評表及互評表。
二、模組內各項活動之教學示例
(一)、 彩虹出現的天候、時間與方向是固定的嗎？彩虹的色彩又如何排列的呢？
1、教學要點。2、教學資源。3、教學示例。
附錄：閱讀資料、相關資料、活動記錄、評量單。
(二)、 彩虹的成因 ～ 光的反射、折射及色散？霓與虹有什麼差別呢？
1、教學要點。2、教學資源。3、教學示例。
附錄：閱讀資料、相關資料、活動記錄、評量單。
(三)、 可見光有幾種顏色呢？單色光可以色散嗎？太陽只發出可見光嗎？
1、教學要點。2、教學資源。3、教學示例。
附錄：閱讀資料、相關資料、活動記錄、評量單。
（一）、彩虹出現的天候、時間與方向是固定的嗎？彩虹的色彩又是如何排列的呢？
1、教學要點。
（1）、藉由影片、圖片、網路資源或自己以往的經驗與同學互相討論並在未獲得答 案前推論可能的結果。
（2）、藉由蒐集有關彩虹的資料，以了解彩虹出現的天候、時間、與太陽的相對方 向及彩虹的色彩之排列。
（3）、在晴天利用下課時噴水來作實驗以了解彩虹的產生除了太陽光及微微細雨外 還須要哪些條件。
（4）、引導學生想要進一步了解彩虹形成的物理概念之渴望。
2、教學資源。
（1）、器材：三稜鏡、噴水器。
（2）、時間：A、分組討論部分所需時間一節。
B、在噴水成虹實驗部分，利用下課時間完成做。地點不同、時間不同的比較，則 一日之間（間歇性）可完成。
（3）、資料：相關圖書及網站資料、專家訪問，請參考附錄一～2。
3、使用說明
本活動有四個附錄：
（1）、附錄二～1 討論學習單（指導式學習單）。
提供學生討論時做為方向指引，學生可以自行設計自己的討論順序。
（2）、附錄二～2：閱讀資料
教師持有，並可藉每次教學不斷地充實。當學生在探究此「子問題」，蒐 集資料，學生發生困難時，可據此幫助之。
（3）、附錄二～3：彩虹的形成實驗的設計
教師持有，學生發生困難時，可據此幫助之。
（4）、附錄二～4：進階討論學習單。
提供學生進一步的思考更深入的內涵用，並進而討論如何完成附錄三～1 的分擔表。
4、教學示例。
教學示例 說明
【協助學生確定問題】
1、學生可以藉由影片、圖片、網路資源或自己以往的經驗與同學互相討論。
2、利用問話來提示學生關於虹的產生有哪些條件：
（1）、並不是每次下太陽雨都可以看到彩虹。我們不僅會想，除了太陽光及微 微細雨，出現彩虹的關鍵還有哪些？
（2）、我們可以利用下課時噴水來作實驗以了解彩虹的產生除了太陽光及微微 細雨外還須要哪些條件。
3、利用分組討論紀錄單來規範及提示學生自己所要蒐集的資料，及報告的內 容（附錄二～1）。
4、利用附錄二～4 進階討論學習單使學生產生另一階段的學習興趣。
5、教師應訓練組長使其能帶領組員完成討論。
【協助學生獲取資料】
1、閱讀自己搜尋的資料，必要時老師必須提供資料如（附錄二～2）。
2、進行資料蒐集：
（1）、由坊間書籍、圖書館、專家、行家、網站去蒐集相關的資料。
（2）、指定學生參考某一相關書藉及參閱相關網址（附錄一～2）。
3、進行實驗測量時提供活動紀錄（附錄二～3）供學生參考用。
【鼓勵學生提出想法】
1、藉由學習討論紀錄單（附錄二～1），引導學生提出自己的想法。
2、鼓勵學生自行設計實驗，並提供實驗範例如（附錄二～3）。
【激勵學生推廣應用】
1、激勵學生回想或尋找資料以了解日常生活中還有哪些情形下可見彩虹。
例如：吹泡泡時所吹出的泡泡上面。 水稜鏡實驗
2、引導並激勵學生更深一層的討論彩虹形成的原因（附錄二～4），以引導學生 想要了解反射、折射及色散之物理概念的渴望。
3、當激發學生的渴望之後要引導學生如何形成問題、分工蒐集相關資料（附錄 二～4、附錄三～1）。
（二）、彩虹的成因 ～ 光的反射、折射及色散？霓與虹有什麼差別呢？
1、教學要點。
（1）、由學生蒐集有關光的反射、折射及色散的資料。
（2）、了解光的反射、折射及色散的資料，再由學生對霓與虹的產生提出他們的看 法。
（3）、藉由霓虹這個實例切入，引導學生使他們能了解光是如何讓這世界色彩繽紛 的。
（4）、利用教師示範實驗（以二極體雷射通過三稜鏡觀察其是否色散），使學生對光 的三原色產生興趣以引起學生動機。
（5）、利用附錄三～2 的引導示討論學習單以引起學生對這五彩繽紛的世界是如何 產生的興趣，使學生了解光的反射及吸收。
（6）、利用附錄三～4 進階討論學習單使學生產生另一階段的學習興趣。
2、教學資源。
（1）、時間：分組討論部分所需時間二節。
（2）、資料：相關圖書及網站資料、專家訪問或請參考附錄一～2。
3、使用說明
本活動有四個附錄：
（1）、附錄三～1 分組討論紀錄單： 提供學生在形成問題時討論如何將問題分工 用。
（2）、附錄三～2 討論學習單（指導式學習單）。
提供學生討論時做為方向指引，學生可以自行設計自己的討論順序。
（3）、附錄三～3（閱讀資料）：教師持有，並可藉每次教學不斷地充實。當學生在 探究此「子問題」，蒐集資料，學生發生困難時，可據此幫助之。
（4）、附錄三～4：進階討論學習單。提供學生進一步的思考更深入的內涵用，並進 而討論如何完成附錄四～1 的工作分擔表。
4、教學示例
教學示例 說明
【協助學生確定問題】
1、利用引導式的學習單如附錄二～4 及附錄三～1 來幫助學生確定問題。
2、教師應檢查各組分工的情形，及同學蒐集資料的情況，並適時提供自己所編輯的教材
（附錄三～3）。
3、學生藉由自己所蒐集有關光的反射、折射及色散的資料，與同學互相討論。
4、利用分組討論紀錄單來規範並提示學生自己所要蒐集的資料及報告的內容（附錄三～
1）。
5、學生應互相討論自己所蒐集的資料，並且依工作分擔表所列，將自己所蒐集的內容告 訴同組的組員，組員可以提出自己的疑惑供大家一起來討論，我們可以設計討論學習 單以引導學生討論（如附錄三～2）。
6、利用 JAVA 程式以解說彩虹的成因、光的反射、折射及色散。
7、教師應訓練組長使其能帶領組員完成討論。
【協助學生獲取資料】
1、除學生自行蒐集的資料外，教師應提供閱讀資料（附錄三～3）。
2、進行資料蒐集：
（1）、由坊間書籍、圖書館、專家、行家、網站去蒐集相關的資料。
（2）、指定學生參考某一相關書藉及參閱相關網址（附錄一～2）。
【鼓勵學生提出想法及激勵學生推廣應用】
藉由學習討論紀錄單（附錄三～2），引導學生提出自己的想法。
例 1：以示範實驗二極體雷射及黃色光束通過三稜鏡觀察其是否色散來誘發學生討論為 何紅色光通過三稜鏡不會產生色散呢，而黃色光束會，以了解光的三原色。
例 2：利用問題如：是你的眼睛發出光線而看到彩紅，還是彩虹的光線射入你的眼睛之 中呢，以誘導學生討論眼睛能看到東西的原理。
例 3：利用折射所產生的色散與周遭景物所產生的色彩是否相同來討論光的反射及吸收。
2、引導學生完成附錄四～1 的分組討論紀錄單。
【家庭作業】
利用課後與老師討論，如何達成任務。
依工作分擔表分工搜尋相關資料（附錄四～1）。
（三）、單色光可以色散嗎？太陽只發出可見光嗎？光的反射與吸收。
1、教學要點。
（1）、指導學生蒐集有關的資料。
（2）、引導學生就其所蒐集的資料進行討論（附錄四～2）。
（3）、引導學生設計實驗。
2、教學資源。
（1）、器材：黑色色紙、白色色紙、紅色色紙、綠色色紙、藍色色紙，紅色玻璃紙、
綠色玻璃紙、藍色玻璃紙、白色光源、紙箱、黃色物體、紅色物體、藍 色物體、綠色物體。
（2）、時間：A、分組討論部分所需時間一節。
B、實驗部分一節。
（3）、資料：相關圖書及網站資料、專家訪問或請參考附錄一～2。。
3、使用說明
本活動有四個附錄：
（1）、附錄四～1 分組討論紀錄單。
提供學生在形成問題時討論如何將問題分工用。
（2）、附錄四～2 討論學習單（指導式學習單）。
提供學生討論時做為方向指引，學生可以自行設計自己的討論順序。
（3）、附錄四～3：閱讀資料
教師持有，並可藉每次教學不斷地充實。當學生在探究此「子問題」，蒐 集資料，學生發生困難時，可據此幫助之。
（4）、附錄四～4：
教師持有，學生發生困難時，可據此幫助之。
（5）、附錄四～5：學習成果自評表。
提供學生使學生反省自己的學習，並讓老師了解學生的學習狀況。
（6）、附錄四～6：學習成果互評表。
提供學生了解自己的定位，並讓老師了解學生的學習狀況。
4、教學示例
教學示例 說明
【協助學生確定問題】
1、利用引導式的學習單如附錄三～4 及附錄四～1 來幫助學生確定問 題，學生藉此蒐集相關的資料，與同學互相討論。
2、利用分組討論紀錄單來規範並提示學生自己所要蒐集的資料及報告 的內容（附錄四～1）。
3、利用討論學習單來引導學生互相討論自己所蒐集的資料，並且依工 作分擔表所列，將自己所蒐集的內容告訴同組的組員，組員可以提 出自己的疑惑供大家一起來討論。
4、教師應檢查各組分工的情形，及同學蒐集資料的情況，並適時提供 自己所編輯的教材（附錄四～3）。
5、教師應訓練組長使其能帶領組員完成討論。
【協助學生獲取資料】
1、除學生自行蒐集的資料外，教師應提供閱讀資料（附錄四～3）
2、進行資料蒐集：
（1）、由坊間書籍、圖書館、專家、行家、網站去蒐集相關的資料。
（2）、指定學生參考某一相關書藉及參閱相關網址（附錄一～2）。
3、進行實驗測量時提供附錄四～4 做為參考，使其調整所設計的實驗。
【鼓勵學生提出想法】
1、藉由引導式學習討論單（如附錄四～2），引導學生提出自己的想法。
2、鼓勵學生自行設計實驗，並提供實驗範例供學生參考如附錄四～4。
【家庭作業】
完成本模組活動概念學習成果自評表（附錄四～5）。
完成模組活動組員分工合作及表現情形互評表（附錄四～6）。
附錄一～1：紀錄與討論 分組討論紀錄單 班級： 姓名：
一、 組 別 名：
二、 組 長：
三、 工作分擔表
姓名 分配任務及所要報告的內容 說明
附錄一～2：閱讀資料 參考資料 一、參考書藉
編號 書名 出版社 作者
1 自然與生活科技 翰林出版 石正人等 2
二、網站資源
※小學科學 http://www.pep.com.cn/200406/ca503814.htm
※師大物理系的彩虹的物理世界 http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/rainbow
※彩虹產生的原因 http://www.psjh.tyc.edu.tw/~bigone/staffs_1.html
※光的折射 http://content.edu.tw/junior/phy_chem/tp_ct/light/light.html
※光的色散 http://host.wcjhs.tyc.edu.tw/~ta530013/slide-color.files/frame.htm
※黃福坤的java程式 http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Rainbow/index.html
※看彩虹的方法 http://banyan.sow.org.tw/remotest/5.htm
※光的折射現象http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/optics/rainbow/refraction.html
※光的折射flash http://www.sljhs.ylc.edu.tw/bandit/flash/refraction/download.htm
※ 南e高中學習專區_物理主頁面
http://www.nani.com.tw/big5/content/2003-02/06/content_18420.htm
※光與物質小站
http://residence.educities.edu.tw/listeve/Htm/physics/phys-qa-optics.htm
※光線折射的應用
http://content.edu.tw/primary/nature/ks_gc/nctheme/wjc02/3-10-10.htm
※科學家簡介 http://kexuejia.7456.net/show/1/31/
附錄二～1：紀錄與討論 彩虹的形成討論學習單
班級： 姓名：
一、 就你已往的經驗，你覺得在哪種情況下會出現彩虹？
二、 就你已往的經驗，每次下太陽雨時都會看見彩虹嗎？
三、 就你已往的經驗，當看到彩虹時太陽是在哪一個方向呢？
四、 就你已往的經驗，當你看到彩虹時，它的顏色有哪些呢？如何排列呢？
五、 由問題一、二、三，試歸納出形成彩虹的基本條件有哪些？
六、 由問題四，試討論出白色光與七色彩虹的關係。
七、 閱讀資料，與自己所回答的問題核對，將彩虹形成的正確條件列出來？
八、 閱讀資料，試想我們如何模擬以產生彩虹呢？
附錄二～2：閱讀資料 彩虹的形成
白色的太陽光其實包含有不同顏色的光線，粗略地可分為七種顏色，分別是 紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，在正常情況下，我們只會看見太陽光是白色的。但 是在雨後放晴或下太陽雨時，天空中就會有著一些小水珠，白色的陽光被小水珠折 射和反射而產生彩虹。為什麼彩虹有七彩顏色呢？哪是由於白色光中不同顏色的光 有不同的折射率，因而將各色光分開來（這個過程叫色散現象），這些色光在水珠 中被反射到不同的方向，當光線要由水滴內穿出時，會第二次遇到水滴與空氣的邊 界，大部份的光線會很快又折射出去。而少部份的光線會被反射回水滴內，當這些 光線再次要穿出水滴時就會形成 『彩虹』，所以說 『彩虹』 在水滴中經過了一次 反射及兩次折射。如果經過了二次反射及兩次折射就會產生霓。
光線必須進入眼中才會被我們看見，因此對應右圖的情形， 人必須面對右邊，
也就是背對太陽時才有機會看到太陽光所形成的彩虹。
根據以往的經驗，彩虹 彩虹看起來也會跟著移位。
但是，不同的人在不同位置所看到的彩虹是由不同的水滴所造成的。
由下圖，我們知道當太陽光線平行於地
和觀察者間的相對方位總是不變的，當觀察者移動時，
面時，可以在仰角 40-42°附近看到「虹」。
此，要產生彩虹的必要條件有：
1、
角度。
以，只要 情境，我們就可以自己製造出彩虹了。
因
太陽光。
2、 小水滴。
3、 太陽照射的
所 我們能模擬以上的
附錄二～3：實作 彩虹的形成實驗的設計 目的：透過實驗，了解彩虹形成的原因。
器材：噴水器、三稜鏡。
實驗一：噴水成虹實驗
出小水滴如右圖。
天、戶外，用噴霧或水管製作彩虹
驗二：三稜鏡色散
出一束太陽光或白色光。
最佳結果。
討論：
、由各個方向觀察，是否每個方向都會有彩虹出現呢？哪個方向才可能看到彩虹
、是否每一個觀察的角度都可以看到彩虹呢？
、由實驗一可知小水滴將白色光分成哪些色光呢？
、由實驗二可知當陽光進入三稜鏡後將白色光分成哪些色光呢？
由討論 4 可知，通常我們所見的陽光是白色光，它是由哪幾種色光混成？
、實驗一及二的共通點是什麼呢？
時間 觀察方向 觀察角度 是否有彩虹
步驟一、利用噴水器製造
步驟二、由各個方向觀察，並紀錄下表。
步驟三、改變觀察的角度，並紀錄下表。
晴
94 年 月 日於
實
步驟一、在暗室中製造
步驟二、放一張白紙於三稜鏡後。
步驟三、調整相關角度及距離以得到
1、用噴水器噴出許多小水珠，陽光光束照射到小 水滴是否可以觀測到彩虹？
2
呢？
3 4 5 6、
7
噴水成虹實驗
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
請描述彩虹的顏色 請描述顏色的排列
三稜鏡色散太陽光束
附錄二－4：討論 彩虹的形成進階討論學習單
班級： 姓名：
了解彩虹的形成、讀完相關資料及作完相關實驗，讓我門繼續來討論以下的問題：
題一、 在閱讀相關資料（附錄二～2）時，有哪些名詞或者是觀念是你不 了
題二、 依問題一所列的內容，將你不了解的觀念分配工作給各位組員以找出 論
問
解的？請詳述於下列空格。
問
你們所要討 資料，並填寫附錄三～1 之分組討論紀錄單。
附錄三～1：紀錄資料 分組討論紀錄單（光的反射、折射及色散）
姓名：
一、 組 別 名：
二、 組 長：
三、 工作分擔表
姓名 分配任務及所要報告的內容 說明
班級：
附錄三～2：討論 光的反射、折射及色散討論學習單
班級： 姓名：
1、 由同學所提供的資料及其解說，請你利用光的反射性質來完
問題 明它們之間的關係。
2、 由同學所提供的資料及其解說，請你利用光的折射性質來完成下圖（請繪出反射 線、法線及折射線並寫出它們的名稱，最後標示出入射角、反射角及折射角三者間 的相關位置）。
成下圖（請繪出反射 線、法線並寫出它們的名稱）。
1：由你所繪出的圖請指出入射角及反射角的位置並說 平面鏡
入射線
問題 2：請說明入射線、反射線及法線三者間的關係。
3、 由同學所提供的資料及其解說，說明白色光通過三稜鏡將如何色散，並解釋光速 偏向角的關
同學只要畫出紅色及紫色兩條光線即可，折射的角度合理即可，
需計算確實的角度。
教師示範實驗（以二極體雷
5、 為何紅色光通過三稜鏡不會產生色散呢，而黃色光束會呢？
6、 同 的眼
之中呢？
的色彩出現呢呢，
8、 問題 5、6 及 7 的疑問及所要分工的部分討論並填寫於附錄四～1 之分 與
入射線 空氣
玻璃
係。
4、 由同學所提供的資料及其解說，說明彩虹是如何形成的並利用圖示繪出虹與霓的 差別。（光線色散時
不
白色光線 白色光線
虹的形成 霓的形成
射及黃色光束通過三稜鏡觀察其是否色散）
學看到彩虹時，是你的眼睛發出光線而看到彩紅，還是彩虹的光線射入你 睛
7、 依你們的看法，我們是如何看到周遭的景物而為何會有那麼多 是折射現象嗎？
請將討論 組討論紀錄單之。
附 三～3.1：閱讀資料 光的反射 台灣師大物理教學示範實驗教室網站 反射定律
錄
光線在真空或介質中 會沿著直線前進，
一介質。當光線發生反射時，反射 的光
當光行進 在兩不同介質的介面上會有部份光 線反射回同
線滿足「入射角」等於「反射角」的關係，
且入射光、反射光及法線均在同一平面上，此 定律稱為反射定律。
如果有人問你：「為什麼你會看得見東西 呢？」或許你會這樣回答：「因為我有眼睛
呀！」
問題就出現了：為何有眼睛就能看到東西呢？ 在很早以前，
我們的祖先們就已經發現：想要看見東西，只有眼睛是 的，還要有光才行！但光和眼睛又是如何使我們看見東西呢？
我們的祖先們有人是這樣認為的：光是從眼睛發出的，只有被 眼光碰到的東西才看得見（如右圖），沒有被光碰到的東西就 看不見了！
但是，在漆黑的房間中，即使我們眼睛睜得大大的，也 看不見東西呀！光似乎
很快就被推翻了。最後大家發現：要看見東西，必須有光源 才行！而這光源可能來自物體本身（如：燈或太陽等），也 可能借助其它的光源（如看到花朵是由於太陽光照射花朵再 由花朵反射到人的眼睛裡的原故）現在我們知道：一件物體
必須本身發出光或藉由反射別人的光，進入人的眼睛才能被看見（如右圖）。
我們的眼睛是如何看見光與分辨顏色的？事實上，我們所謂的光，與日常生活 中微波爐所產生的微波、收音機所
產生的輻射…都同屬電磁波，只是以不同的波長範圍來加以區分，人的眼睛只能感 受波長範圍在 4000-7000 埃(1 埃 = 10^-10 公尺)的電磁波-我們稱為可見光。波長長 於 7000 埃 的電磁波則稱為紅外光。波長短於 4000 埃 的電磁波則稱為紫外光。電 磁波頻譜如下，可供參考：
不夠
沒有從眼睛發出哩！ 所以，這理論
使用的無線電波、醫療用的 X 光、甚至於核電廠
我們的視網膜包含三類錐形對光敏感的細胞，分別對不同波長範圍的光有反 應， 同的波長範圍代表不同的顏色，所以錐形細胞可以分
辨顏
我們從平面鏡中所看見的自己或周遭物體呈現的『像』
？ 如
中。反射線的延伸線相交於點 I，使我們 以為
不
色（波長）。
平面鏡成像 是怎麼產生的呢
右圖來自物體表面某一點 O 發射了無數條光線，經平 面鏡反射後進入人眼
反射線好像來自鏡後 I 點的位置，而不是來自於 O 點。
我們說 O 點的像形成於平面鏡後的 I 點。由反射定律，入射 角等於反射角。因此
1. 像在平面鏡後的距離與物在鏡前的距離相等
2. 物和像對應點的連線和鏡面垂直。
定律，早在西元 前三百年歐幾里得在其著作中就提出反射定律，並描述平面 鏡、
路邊或便利超商內所架設的凸 面鏡
我們 ，物體的表面越光滑越能反
，如前人所使用的銅鏡或現在的平面鏡光線經過它們的表面反射後行進方向 都很
反射定律是人類光學上最早發現的定量
凹面鏡及凸面鏡反射光線的特性。我們能從平面鏡中看 到鏡前物體的像是因為物體所反射的光經平面鏡反射後進入 我們的眼睛，如右圖所示。
日常生活中除了平面鏡外，尚有其它形式的面鏡提供我 們不同的用途。如在迴旋的山
，能產生正立縮小的像增加物體的成像範圍，手電筒燈 頭的凹面鏡，可將光線反射後平行射出以增加光線的強度，
相傳當年阿基米德便利用凹面鏡反射光線的性質擊退羅馬 軍隊的入侵。廚房裡光亮的湯匙是很有趣的面鏡，把凹面對 準物體，可發現裡面的成像為倒立縮小，但隨著物體和湯匙 間距離的縮短會發現凹面內的成像跟著變大甚至比原來物 體還大，而當物體和湯匙間距離縮短到某一程度時成像竟會 變成正立放大；若將凸面對準物體，可發現裡面的成像為正 立縮小。
※凹面鏡成像性質：像的大小與正倒立會隨著物體 與面鏡間的距離而改變
※凸面鏡成像性質：必定產生正立縮小虛象 漫射
能看見眼前的物體是因為光線從物體反射出來 射光線
規則，因此我們可以清楚看到鏡前物體在鏡中所成的像，可是若是表面凹凸不 平，則反射的光線在各個方向都有，稱為漫射。例如擦得很光亮的皮鞋，事實上是 讓鞋油使得凹凸的皮鞋表面成為很好的反射面，於是光線向四方漫射而發亮。皮鞋 穿久了，反而由於表面沾了很多灰塵，恰填滿皮鞋凹凸的表面，只能在特定方向才 會有反射光，反而覺得不夠光亮。
附錄三～3.2：閱讀資料 光的折射 台灣師大物理教學示範實驗教室網站
餘的光則可能進入新介質。反射波滿足反射定律：入射角=反 射角
當光行進遇到透明介質的介面時，會有部份的光會被反射，
其
。折射現象則起源於波在不同介質內不同的行進速率。如右 圖滾輪從人行道滾到草地時 由於草地上滾動速度較慢因此在行 經人行道與草地的邊界時滾輪的行進方向改變了!光線的行進 也有同樣的性質。各種不同的色光在真空時速度是一樣的，可是 當它們進入介質時，速度就會產生變化。速度變化少的顏色偏向 將比較小，速度變化較多的顏色偏向將會比較大。水池中清澈的
水看起來總是覺得比實際深度淺。 當光線從水中射向空氣時，偏離法線產生折射。
折射後的光線再進入眼中。人們對物體的遠近係根據射入眼中光線的方向反溯回去 判斷的。 若非垂直水面觀察水中的魚時， 由於魚各處所發射進入空氣的各光線入 射角並不相同。如下圖，不僅看起來魚的位置與實際的位置
不同，連形狀大小也會有所變化。
如下圖筷子好像要折斷了其實就是光由水這個介質射出空氣時方向偏折的原 故。
在真空中，光傳播速率最快；空氣中其次 (但與真空中十分接近請參考下表)。
介質 光速(公里/秒)
空氣 300000
水 225000
玻璃 200000
當光線發生折射時，折射線與法線之間的夾角稱為折射角。當光由傳播速率 較快的介質進入傳播速率較慢的的介質中後，因傳播速率變慢了，光行進的的方向 會偏
光傳播至介質的交界面時，折射與反射經常是同時存在的。亦即部 的光進入另一介質，另一部分的光反射回原介質。
向法線，即折射角小於入射角；反之當光由傳播速率較慢的介質進入傳播速率 較快的的介質中後，因傳播速率變快了，光行進的的方向會偏離法線，即折射角大 於入射角。
事實上，當 分
