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課前準備
實驗器材：
1. 給予各組器材：
蜂 鳴 器 、 B J T 電 晶 體 （ 型 號 ： 2 N 3 9 0 4 ）
×3、LED發光二極體、9V電池（含專用接頭
電線）、麵包板（10格*17格）、電線盒、三用 電表、發電機、剪刀、美工刀、膠帶、3號電池
×3、銲槍及焊接用錫條。
風力與水力發電
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下載教材電子檔 教師 林威呈
武陵高中物理科
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2. 學生自備材料：
寶特瓶數個或任何學生想做成扇葉之材料。
（MIT第7期PPT教案_六週課程有部分材料選擇 可供參考）
先備知識解說：
風力與水力發電內容可參考以下期刊、網頁 連結或查詢其他相關網頁：
● 全球氣候變遷的省思，生態臺灣季刊第十三期 http://ecology.org.tw/publication/13/times13-6.htm
● 工業技術研究院 離岸風力發電發展趨勢與 展望
http://www.twtpo.org.tw/tools/down.ashx
● 維基百科 水力發電
https://zh.wikipedia.org/wiki/水力發電
● 中州科技大學 台灣發電廠現況（水力發電）
http://www.ccut.edu.tw/adminSection/gc_project/
downloads/水力發電.pdf
● 淡江大學 水力發電
http://mail.tku.edu.tw/cyliu/files/能量與環境C4 水力發電.pdf
或根據MIT第7期PPT教案_六週課程投影片之分 組報告主題查閱網路或相關書籍等獲取資訊，根 據這些先備知識來判斷學生分組報告內容是否有 誤。
實作會用到高中未學過之電路元件及達靈頓 電路，講解重點應放在如何操作及應用元件與電 路，可參考MIT第7期PPT教案_六週課程相關元 件介紹投影片。
設備需求：
電腦，投影機，投影布幕，大型電風扇。
教案規劃
Physics 科學探究 MIT - 物理
※ 六週課程：
週次 教學主軸 教學流程
一
課程介紹以及 LED燈簡介與 焊接
◎第一堂課：
1 分組並給予實驗器材，以及各組一張實驗紀錄暨學習單（MIT第7期學習單_你吃麵 它喊燙，風幫你吹涼）。
2 簡介課程（MIT第7期PPT教案_六週課程），簡介為何發展綠色能源並給予各組分組 報告主題，以及提醒必須報告的內容。註 1
3 簡介LED燈：註 2 1 二極體簡介。
2 LED正負極判斷與電路符號。
3 切入電壓小實驗。
4 LED發光條件：切入電壓介紹。
◎第二堂課：
1 完成LED燈簡介。
2 讓學生找出LED燈接腳如何與發電機連接才會發光，再焊接LED燈至發電機。
3 完成部分學習單。註 3
註 1
報告內容雖應培養學生自行篩選重點的能力，但為提升臺下同學注意力及參與程度，
後測的題目即從報告內容出題，又為了降低老師在最後一週學生報告時的現場即時出 題困難度，故須先提點各組必須涵蓋的內容。例如（供參考）：
◎ 風力如何發電：需涵蓋能量經過哪些形式的轉換。
◎ 國外風力發電主要國家的發展現況：目前全世界風力發電第一、二大國為中國與美 國，歐洲第一大國為德國，全世界最大的離岸風力發電廠在英國。
◎ 水力發電的三大發電廠類型：大型流水式水力發電廠類型較不適合臺灣發展；臺灣 最大的抽蓄式水力發電廠為明潭發電廠。
註 2
此處重點放在LED燈的正負極判斷與認識切入電壓，並讓學生知道參雜不同元素會發 出不同顏色及不同切入電壓，無須詳細介紹二極體的製作原理。
註 3
學習單各題目之答案有些會在課堂內容出現，有些則為學生須自行尋找資料（例如 MIT第7期學習單_你吃麵它喊燙，風幫你吹涼1、7、8題），老師可在各週次根據課 程提醒學生該完成之題目，讓學生盡量在課堂完成，以便在課程倒數第二週收回學習 單，批閱後在課程最後一週發回以給予學生回饋。
二
實作：
寶特瓶製作扇 葉，完成風力 發電機
1 學生自備數個寶特瓶，製作成 扇葉，再利用瓶蓋與發電機作 連結。（MIT第7期PPT教案_六 週課程p.18）
2 須至少與工業用電風扇距若干 公尺（老師可視現場狀況調整 距離）仍可使LED燈發光才算完 成實驗。
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三
實作：
其他材料製作 扇葉，量測最 遠可發電距離
1 學生自備不同素材並將其製作成扇葉，與發電機作連結。（MIT第7期PPT教案_六週 課程p.17）
2 量測可使LED燈發光之與風扇最遠距離，距離愈遠則該組之實驗分數愈高（可參考 後面【多元評量】的評分方式）。
四 實作：
你吃麵它喊燙
1 情境營造：該實驗成品的可能使用時機。（MIT第7期PPT教案_六週課程p.26）註 4 2 實作目的：完成「當人被電，蜂鳴器會幫你叫」的電路。註 5
3 操作成品給學生觀看。
4 BJT電晶體簡介：註 6 1 電路符號。
2 基極、集極、射極的作用。
3 判斷電晶體各極接腳的方式。
5 達靈頓電路簡介。
6 麵包板使用方法簡介。
7 介紹電路設計圖。
8 根據電路設計圖完成電路。
註 4
參考說法：在夜晚騎腳踏車，若想提醒前方路人又不想讓喉嚨吹風受傷，可利用此次 的實驗成品達成目的。【操作實驗成品給學生看之後】因此可在需要時，左右手再分 別接觸電線，使電路導通，讓蜂鳴器與LED燈藉由風力發電機分別作動，來達到提醒 前方路人又不使喉嚨受傷之目的。
註 5
實驗名稱「你吃麵」即表示操作者需兩手接觸電線使電流通過身體以導通電路；「它 喊燙」則為蜂鳴器因電路導通而鳴叫，同時LED燈亦發光。【以上為參考說法，只是 希望能引起學生興趣，老師可依自己想法調整單元名稱】。
註 6
只需將三極類比成水龍頭即可。藉由流進基極電流的多寡【水龍頭扭轉多寡】控制流 入集極的電流多寡【從水管流入水龍頭的水量多寡】，於是控制從射極流出的電流多 寡【水龍頭流出的水量多寡】。不須詳細講解參雜元素與基、射與集極的關係。
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五 實作：
風幫你吹涼
1 將之前設計的風力發電機之LED燈取下，焊接電線後（或是每組再給新發電機，接 上扇葉並焊接電線），取代電路之9V電池，拿至電風扇前實驗，使LED燈發光及蜂 鳴器鳴叫。（MIT第7期PPT教案_六週課程p.37）註 7
2 完成學習單並收回。
註 7
因發電機產生交流電，易導致蜂鳴器只能發出微弱的聲音，甚至無法聽到聲音，故通 常只能以LED燈是否發光確定實驗成功與否。
六 探究：
分組報告
1 小組報告。
2 報告結束後，由臺下學生或教師提問，並由教師進行評分。（MIT第7期學習單_風 力及水力發電報告評分表）註 8
3 每一組報告完後，以學生報告內容為題目，進行後測。（MIT第7期學習單_後測）
註 9
4 發回已批閱之學習單並公布此課程之分數。註 1 0
註 8
學生報告時間約五到七分鐘，含提問則需控制每組在十分鐘以內就結束，以便有充 裕時間進行後測。（可至https://goo.gl/oshbg5 參考該youtube影片，或至https://goo.gl/
XdAvZ5參考其他上課實錄影片）
註 9
因已事先提醒需報告之特定內容，以及某些題目為必定出現的報告內容，故老師通常 只需現場調整少數題目就可出一份共十題的後測（可參考MIT第7期學習單_後測），
或是利用提問將未提及的後測題目詢問報告的學生。而現場有投影機，因此建議可不 需影印題目卷，直接利用投影機及電腦逐題顯示給學生現場作答。
註 1 0
老師可視狀況決定是否當場讓學生知道此課程之最後學習分數。但因為是此課程的最 後一堂課，建議學習單應在此堂課前批閱完並發回，以給予學生適時回饋。
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※ 四週課程：
課程內容與六週課程主要差異為移除各種材料的最遠發電距離量測，其餘僅有流程上的微調。
週次 教學主軸 教學流程
一
課程介紹與焊 接電線至發電 機
◎第一堂課：
1 分組並給予各組一張實驗紀錄暨學習單。
2 簡介課程（MIT第7期PPT教案_四週課程），簡介為何發展綠色能源並給予各組分組 報告主題，並提醒必須報告的主要內容。
◎第二堂課：
3 給予學生風力發電機，利用LED燈發現可通電之電極，將兩條電線焊接至電極。
4 完成部分學習單。
二 實作：
你吃麵它喊燙
1 情境營造：該實驗成品的可能使用時機。（MIT第7期PPT教案_四週課程p.18）
2 給予實驗器材。
3 解釋實作目的：完成「當人被電，蜂鳴器會幫你叫」的電路。
4 操作成品給學生觀看。
5 簡介LED燈：
1 二極體簡介。
2 LED正負極判斷與電路符號。
3 切入電壓小實驗。
4 LED發光條件：切入電壓介紹。
6 BJT電晶體簡介：
1 電路符號。
2 基極、集極、射極的作用。
3 判斷電晶體各極接腳的方式。
7 達靈頓電路簡介。
8 麵包板使用方法簡介。
9 電路設計圖。
0 根據電路設計圖完成電路。註 11
註 11
因此週次課程內容較六週課程相對應的課堂多出LED燈簡介，故介紹內容可再更為精 簡，以免學生實作時間不足。
三 實作：
風幫你吹涼
1 學生自備數個寶特瓶，製作成扇葉並利用瓶蓋與發電機做連結。（MIT第7期PPT教 案_四週課程p.33）
2 將發電機取代電路之9V電池，拿至電風扇前實驗，使LED燈發光與蜂鳴器鳴叫。
3 完成學習單並收回。
四 探究：
分組報告
1 小組報告。
2 報告結束後，由臺下學生或教師提問，並由教師進行評分。
3 每一組報告完後，以學生報告內容為題目進行後測。
4 發回已批閱之學習單並公布此課程之分數。
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經驗分享
1 提醒各組投影片避免將所有報告內容一字不 漏打上，以及字體配色避免投影後模糊不清
（MIT第7期PPT教案_六週課程p.16）。
2 焊接電線或LED燈至發電機上時，提醒學生 避免將兩電極板焊接而形成通路，並小心避 免接觸焊槍而燙傷。
3 六週課程中，學生利用不同材料製作扇葉 時，可能需要較強力之黏著劑，需事先準備 或提醒學生自行準備。
4 測試LED可發光之最遠距離，因量測易有誤 差，建議利用地磚格數量測，每次退一至數 格，若能使LED燈穩定發光數秒再行後退。
5 分組報告主題為風力如何發電時，學生易提 起發電功率正比於【(空氣密度)×(扇葉截面 積)×(風速)3】，通常報告的學生會略過推導 過程，教師可在報告後利用提問試著以風的 動能即為電能的理想狀態引導學生了解該關 係式。
6 抽蓄式水力發電廠的報告中，學生易有上池 放水發出的電是用來抽下池的水至上池的迷 思，故即使學生報告未提及此內容，仍應在 報告完後藉由提問的方式引導來釐清觀念。
另外，學生也容易誤認為明潭水庫即為日月 潭水庫，須提醒學生以澄清此誤會。
7 學習單題目與計分方式可由教師們自行調 整，目前採用各題或小題分數為1或0.5分，使 總分為10分。
8 因組別分數占的比例較高，又為了避免學生 翹課，目前的做法為每堂須確實點名，若有 翹課之學生，則該週次該組應得之分數將不 給予翹課的學生，並以0分計。
多元評量
六週課程：
● 完成寶特瓶扇葉風力發電機：達到一定距離 得10分
● 完成其他材料風力發電機：最遠得20分，依 序為18、16分，其餘皆15分，但至少需達 一定距離否則0分計。（因量測無法非常精 確，可視狀況調整給分方式的彈性空間。例 如：至少距離風扇10格地磚才有分數，差距 兩格內以相同距離計算，若得到八組數據為 20格、18格、18格、17格、14格、14格、11 格、8格，則前三組皆得20分，17格得18分、
14格得16分、11格得15分、8格則為0分）
● 完成實驗「你吃麵它喊燙」：得20分
● 完成實驗「風幫你吹涼」：得15分
● 完成學習單：最高得10分
● 投影片報告：評分分數*0.15（評分方式可參 考MIT第7期學習單_風力及水力發電報告評分 表）
● 後測：考卷分數*0.1（唯一一個個人分數，餘 皆以組為單位給分）
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四週課程：
● 完成實驗「你吃麵它喊燙」：得30分
● 完成實驗「風幫你吹涼」：得20分
● 完成學習單：最高得10分
● 投影片報告：評分分數*0.3（評分方式可參考 MIT第7期學習單_風力及水力發電報告評分 表）
● 後測：考卷分數*0.1（唯一一個個人分數，餘 皆以組為單位給分）
結語
整個課程的設計概念是以引導學生思考並動 手做為出發點。因此關於實作，老師在協助學生 完成實驗的過程，應以引導與提問為主，以降低 教師涉入完成實驗的程度，根據之前課程實施經 驗，學生自行摸索與思考的程度愈高，其完成實 驗後的成就感也相對愈高。同樣地，關於實驗紀 錄暨學習單，由於學習單的問題應可輕易搜尋到 答案，面對學生的發問，教師亦應盡量扮演引導 學生尋找與理解資料的角色，避免直接帶著學生 獲取答案。
在過去進行課程的經驗中，個人遇到的最大 困難是將電路圖在麵包板上實現的這個部分。
因多數學生是第一次接觸麵包板，故在實現電路
時很常發生化簡為繁讓電線有平面跟高架的錯綜 複雜狀況，於是要協助學生檢查線路何處有問題 時，通常會花滿多時間。甚至會遇到如下圖特定 學生雙手接觸電線使其通路後再放開手，LED燈 與蜂鳴器依舊作動，換個學生來操作相同電路但 手放開是正常斷路的無解情形。因此實驗前的講 解所花的時間必須適度掌控，避免要排除線路錯 誤的時間不足，影響各組之分數。
最後，整堂課的設計，在達靈頓電路應用的 部分是某次參與研習讓我想到可與風力發電機結 合，才設計出這個四或六週的課程，很感謝當初 邀請我去研習的老師以及願意無償提供PPT讓我 修改內容的演講者，也希望對各位老師面對新課 綱或是發展綠能相關課程有所幫助。
