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國立嘉義大學附設實驗國民小學
109 學年度 12 年國教素養導向教學單元設計
領域/科目 自然
設計者 曹昱智
實施年級 四年級
總節數 共 1 節，本次教學第 1 節
單元名稱 連通管原理
設計理念說明(簡要說明設計此份教案的主要構想、理由、或特色)
課文中對於連通管原理之介紹，僅著重於自然現象之觀察，而未進一步探討現象背後 的成因為何，因此本課程希望增加連通管原理的操作步驟，讓孩子們理解連通管原理是由 於壓力差造成水流移動的狀況。本課程期望透過分組實驗探究的方式，讓孩子們認識水在 聯通管中的移動現象，並於實驗完成後，紀錄觀察到的實驗結果並學習為結果立下結論。
最後，透過模擬的馬桶模型，認識連通管原理在生活當中的應用，進而幫助學生區分 虹吸現象與連通管原理的成因及水流移動方向差異。
教學研究(可朝向：教材分析、差異化教學、學生背景經驗分析) 教材內容分析：
1. 透過分組實驗的方式，與同儕相互合作，一同動手操作實驗步驟，並將觀察到的實驗結果紀錄 在筆記本中。
2. 分析所蒐集到的實驗結果，與同儕一起討論總結出實驗的結論，藉此瞭解連通管原理的 科學原理。
學生先備知識：
1. 瞭解毛細現象與虹吸現象背後的成因與生活應用。
2. 能繪製實驗架構圖並將所得之實驗結果紀錄於圖中。
學生可能之學習困難：
1. 壓力的概念較為抽象，較難理解其如何對液態水產生影響並進而造成連通管原理的產生。
2. 不知道如何由水流的移動方向，區分虹吸現象與連通管原理的差異。
核心 素養
總綱 領綱/科目 呼應核心素養之教學重點
C2 人際 關係與團 隊合作
自-E-C2 透過探索科學的 合 作學習，培養與 同儕溝通 表達、團 隊合作及和諧相 處的能力。
※透過相互討論的方式，讓孩子們在操作完 實驗步驟後和同組成員進行互動交流，分享 想法，進而總結出結論。培養學生在進行科 學時所需之溝通、協調與團隊合作等能力。
學習
重點 學習表現
ah-Ⅱ-2 透過有系統的分類與表達方式，與他人溝通自己的想法與發 現。
tc-Ⅱ-1 能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。
po-Ⅱ-2 能依據觀察、蒐集資料、閱讀、思考、討論等，提出問題。
pe-Ⅱ-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及 資源， 並能觀察和記錄。
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學習內容 INb-Ⅱ-3 虹吸現象可用來將容器中的水吸出；連通管可測水平。
議題 融入
實質內涵 無
所 融 入 之 學習重點
無
與其他領域/科目 的連結
無
教材來源 南一版自然國民小學第四冊
教學設備/資源 連通管、水箱、量杯、水、馬桶模型、黏土
學習目標
透過實驗操作觀察連通管原理水流的移動方向與不同開口的水面高低。
透過實驗與討論理解連通管原理背後的科學原理與生活應用。
透過模擬教具的操作分辨出虹吸現象與連通管原理的水流差異與應用方式。
教學活動設計
教學活動內容及實施方式 時間 備註
壹、 準備活動 教師準備：
1.實驗一: 連通管、水箱、量杯、水
2.實驗二: 馬桶模型、黏土、水箱、量杯、水
【課程開始】
引起動機
教師在前一節課先和孩子們進行連通管翹翹板的遊 戲，透過遊戲引起孩子們的學習興趣。接著，在筆記本 上畫好本節課兩項實驗的架構圖，並釐清實驗當中的各 項變因與操作步驟。
貳、 發展活動
教師展示連通管實體，並且引導孩子們觀察連通管 的構造，並過分組實驗讓孩子們觀察連通管原理的水流 方向與其背後的科學原理。
1. 提出假設:請孩子們猜測，用手封住的連通管管口，與
3’
2’
2’
完成實驗的架構圖並 清楚變因與步驟。
根據先備知識提出可 能的假設。
認真進行實驗操作並
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沒封住的連通管管口，水位的高度會不會相同。
2. 實驗操作:教師引導孩子們利用實驗器材(連通管、水 箱、量杯、水)，開始分組進行實驗。
○1 先將量杯底部連通的部分慢慢加滿
○2 用手封住其中一個管口
○3 用量杯慢慢加水直到管口高度一半
○4 觀察有封住與沒封住的管口水面差異
○5 放開封住的管口並觀察所有管口的水位變化
○6 觀察平放與傾斜的連通管水面變化
3. 結果記錄:教師引導孩子將實驗觀察的結果畫上架構 圖當中。
4. 討論結論:教師請各組孩子討論實驗發現的結果，並 在小白板上總結出各組的結論。
○1 連通管原理的水流移動方向?
○2 為何連通管各管口的水面會相同?
參、 綜合活動
教師介紹馬桶模型，分組進行實驗操作，讓孩子們模 擬沖水的過程，觀察水流的方向，進而瞭解馬桶如何應用 虹吸現象與連通管原理進行沖水。
1.馬桶模型操作:
○1 沖水前:用量杯在模型中慢慢加水製作出正 U 字型的水 封，並投入黏土便便；如加水過程有空氣阻隔導致無法讓 水流入水管內，則用手掌當作馬桶吸盤，擠壓寶特瓶口即 可將空氣擠出。
○2 沖水中
慢慢將水加入模型當中，觀察水位超過哪個位置，會形成 高低不同的水位造成水流移動，並將黏土便便沖走。
2.實驗記錄:教師引導學生將實驗結果記錄下來，並寫下 實驗結果。
【課程結束】
10’
3’
5’
3’
10’
2’
且紀錄觀察結果。
驗證假設與實驗結果 的異同，並釐清科學 現象產生的原因。
和同儕討論總結出合 理的結論。
認真進行實驗操作並 且紀錄觀察結果。
試教成果：（非必要項目）
無
參考資料：（若有請列出）
無
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附錄：
一、學生實驗筆記與架構圖
實驗一:連通管實驗 實驗二:馬桶模型實驗
二、馬桶模型教具
