學習單

學習單-太陽光電照亮未來-轉動向前

學習單(範例)

以曼陀羅九宮格-多階段設計思考

發展「太陽光電之探究與實作及應用」專案/專題為例

(亦可以心智圖、魚骨圖、樹狀圖…發展專案/專題)

班級:   座號:         姓名:          

主題(定題)/專案/專題:太陽光電

科學探究:太陽光電原理/特性

優點

1.自然界豐富，用之不竭、取之不盡。

2.安全可靠、實用性高、應用範圍廣、用途多。

3.發電乾淨，無噪音。

缺點

1.轉換效率低(最高效率約18%)。

2.受天候、緯度影響，發電不穩。

3.太陽能光電板汰舊後處理問題。

生活應用:太陽光電應用範疇

科技實作:

硬體組成元件

太陽能光電板、

控制器、轉換器…

軟體控制太陽光電方式

直接手動、手機藍芽觸控、手機藍芽語音控制、手機網頁觸控…

社會環境議題:

農電、漁電、林電、屋電、水電、陸電、…

科技實作資訊顯示

基本資料顯示(溫度、濕度、濃度、角度…)、發電電壓顯示、發電電流顯示、發電功率(電量)顯示、

圖:學習單-發展太陽光電 專案專題 九宮格學習單

學習單-發展太陽光電 專案專題

https://drive.google.com/drive/folders/1DDaTuR0WVHYNMFAVlx4EpWsTOxu_172X?usp=sharing

學習單-「太陽光電」對社會與環境的影響

學習單(範例)

班級:   座號:         姓名:          

單元:STREAMS之R(Reading閱讀)與S(society社會)-「太陽光電」對社會和環境的影響

文本媒材資料:閱讀太陽光電(PV)對社會與環境的影響之參考文本媒材

文本媒材 太陽光電(PV)之探究與實作及應用 https://bit.ly/3KQHfJW

太陽光電對社會與環境的影響之參考文本媒材資料(太陽光電 漁電 農電 陸電爭議 報導11112)

https://drive.google.com/drive/folders/1qplo7eg543wgUQFjXXdBUHZrcIKN2Zcv?usp=sharing

1.請敘述「太陽光電」對我的幫助或我使用「太陽光電」(產品/商品)的經驗。

ANS:太陽能計算機、太陽能行動電源、太陽能露營燈、太陽能風扇、住家/農舍屋頂裝置太陽能板…

2.請寫出妳/你所認為的「太陽光電」之優缺點。

優點

1.自然界豐富，用之不竭、取之不盡。

2.安全可靠、實用性高、應用範圍廣、用途多。

3.發電乾淨，無噪音。

…

缺點

1.轉換效率低(最高效率約20%)。

2.受天候、緯度影響，發電不穩。

3.太陽能光電板汰舊後處理問題。

…

3.請寫出妳/你認為「太陽光電」對社會影響。

ANS:

影響居住環境品質-光害/空氣品質/環境溫度提高…熱島效應…

影響經濟作物收成-農漁林業…

4.請寫出妳/你認為「太陽光電」對環境影響。

ANS:

光害/空氣品質/環境溫度提高…熱島效應…

影響經濟作物收成-農漁林業…

廢棄物..土壤水源…農電漁電林電…

5.請寫出妳/你認為「太陽光電」的未來發展?

ANS:

提升光電轉換效率 4C產品應用/運輸航空太空應用

6.請依上述妳/你的回顧或認知，妳/你覺得我/我們該怎麼做?可以讓我們的社會與環境會更好。

ANS:

相關內容請參考:太陽光電之探究與實作及應用 課程網 https://bit.ly/2UKur2D

學習單-太陽光電照亮未來-轉動向前(科學探究與實作)

學習單

 (教師提供探究現象後的發想與定題)

(思考智能:想像創造ti)、 (問題解決:觀察與定題)

班級：          姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：學生依老師所展示「太陽能光電應用於行動電源充電、轉動風扇、點亮LED燈」之現象:

1.選定可探究的題目(定題)

2.列出可能變項:自變項、因變項、控制變項

3.將變項:自變項、因變項、控制變項)，以表格方式呈現。

一、您(小組)選定探究的題目為何?

ANS:

二、請就妳(你)的生活經驗或直覺或猜想，寫出影響「太陽能光電板輸出功率(電壓*電流)」之各種因素(變項:自變項、因變項、控制變項)。(請以心智圖、魚骨圖、樹狀圖、組織結構圖或條列方式呈現) 若版面不足請書寫於背面或另以A4紙張書寫

ANS: (參考)

三、請將上述影響「太陽能光電板輸出功率(電壓*電流)」之各種因素(變項:自變項、因變項、控制變項)，並以表格方式呈現，以利觀察記錄收集資料及探究其因果關係。

ANS:

學習單

 (提供探究現象後的預測階段(POEC:P))

(思考智能:想像創造ti)、 (問題解決:觀察與定題po階段)

班級：          姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：學生依據老師展示「太陽光電應用於行動電源充電、轉動風扇、點亮LED燈」之現象後，表列出之各種因素(變項:自變項、因變項、控制變項)，並預測各變項之間的可能關係。例如:成正比？反比？函數關係？存在極大值或極小值？或無關係

提示: 1.正比關係:y=kx;   2.反比關係:xy=k;  3.一次函數關係(直線): y=ax+b;

   4.二次函數關係(拋物線):y=ax2+bx+c，式中k,a,b,c為待定係數

1.請預測「太陽光照度對太陽能板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS:  

2.請預測「太陽光照射角度對太陽能板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS:  

3.請預測「天候變化<溫度、溼度、粉塵>對太陽能板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS:  

4.請預測「太陽能光電板串聯對太陽能板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS:

5.請預測「太陽能光電板並聯對太陽能板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS: 

6.請預測「其它因素(例如:地理環境<緯度>)對太陽能光電板輸出功率」之影響，並說明理由/原因。

  ANS:

學習單

 (思考智能:推理論證tr/POEC:OEC)、(問題解決:分析與發現pa階段)

班級：  姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：觀察、記錄、繪製「模擬太陽光照度對太陽能光電板輸出功率」之影響的關係圖表並分析結果與討論及作出結論或敘述發現<觀察(Observation)階段 (事實/證據/資料/認知衝突)>

說明:小組操作「模擬太陽光照度」教具或自行設計之實驗器具，操縱(改變)不同變項，觀察、記錄「模擬太陽光照度對太陽能光電板輸出功率」之變化並與預測比較是否相符合(結果與討論/結論)。

步驟一：改變「模擬太陽光照度(鹵素燈+調光器)」，觀察、記錄「太陽能光電板之輸出電壓」

步驟二：繪製「模擬太陽光照度對太陽能光電板輸出電壓」之影響的關係圖

步驟三(分析結果與討論):

   請小組依所觀察、記錄、繪製的資料討論/解釋/詮釋「模擬太陽光照度對太陽能光電板輸出功率」之影響並列出其關係式。提示:如右上圖

ANS:

步驟四(結論/發現):請小組總結(結論) 「模擬太陽光照度對太陽能光電板輸出功率」之影響。

提示如下:

1.太陽能光電板之輸出功率隨著模擬太陽光照度增加/減少而增加/減少，成正/負相關(正/反比)。

2.在…區間，太陽能光電板之輸出功率隨著模擬太陽光照度增加(減少)而增加(減少)，即當???時，出現極大/小值。

3.太陽能光電板之輸出功率不隨模擬太陽光照度增加/減少而增加/減少，即與模擬太陽光照度無關，亦即不受模擬太陽光照度影響。

ANS:

學習單

(思考智能:批判思辯tc/POEC:OEC)、(問題解決:po、pe、pa、pc)

班級：  姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：觀察、記錄、繪製「模擬太陽光照射角度對太陽能光電板輸出功率」之影響的關係圖表並分析結果與討論及作出結論或敘述發現<觀察階段(事實/證據/資料/認知衝突)>

說明:小組操作「模擬太陽光照射角度」教具或自行設計之實驗器具，操縱(改變)不同變項，觀察、記錄「模擬太陽光照射角度對太陽能光電板輸出功率」之變化並與預測比較是否相符合(結果與討論/結論)。

步驟一：改變「模擬太陽光照射角度」，觀察、記錄「太陽能光電板之輸出電壓」

步驟二：繪製「模擬太陽光照射角度對太陽能光電板輸出電壓」之影響的關係圖

步驟三(分析結果與討論):

   請小組依所觀察、記錄、繪製的資料討論/解釋/詮釋「模擬太陽光照射角度對太陽能光電板輸出電壓」之影響並列出其關係式。提示:如右上圖

ANS:

步驟四(結論/發現):請小組總結(結論) 「模擬太陽光照射角度量對太陽能光電板輸出電壓」之影響。

提示如下:

1.太陽能光電板之輸出功率隨著模擬太陽光照射角度增加/減少而增加/減少，成正/負相關(正/反比)。

2.在…區間，太陽能光電板之輸出功率隨著模擬太陽光照射角度增加(減少)而增加(減少)，即當???時，出現極大/小值。

3.太陽能光電板之輸出功率不隨模擬太陽光照射角度增加/減少而增加/減少，即與模擬太陽光照射角度無關，亦即不受模擬太陽光照射角度影響。

ANS:

學習單

 (思考智能:推理論證tr/POEC:OEC)、(問題解決:分析與發現pa階段)

班級：  姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：觀察、記錄、繪製「太陽能光電板串聯數量對太陽能光電板輸出電壓」之影響的關係圖表並分析結果與討論及作出結論或敘述發現<觀察階段 (事實/證據/資料/認知衝突)>

說明:小組操作「太陽能光電板串聯對太陽能板輸出功率」教具或自行設計之實驗器具，操縱(改變)不同變項，觀察、記錄「太陽能光電板串聯對太陽能光電板輸出功率」之變化並與預測比較是否相符合(結果與討論/結論)。

步驟一：改變「太陽能光電板串聯」數量，觀察、記錄「太陽能光電板之輸出功率」

步驟二：繪製「太陽能光電板串聯數量對太陽能光電板輸出電壓」之影響的關係圖

步驟三(分析結果與討論):

   請小組依所觀察、記錄、繪製的資料討論/解釋/詮釋「太陽能光電板串聯數量對太陽能光電板輸出功率」之影響並列出其關係式。提示:如右上圖

ANS:

步驟四(結論/發現):請小組總結(結論) 「太陽能光電板串聯數量對太陽能光電板輸出功率」之影響。

提示如下:

1.太陽能光電板之輸出功率隨著太陽能光電板串聯數量增加/減少而增加/減少，成正/負相關(正/反比)。

2.在…區間，太陽能光電板之輸出功率隨著太陽能光電板串聯數量增加(減少)而增加(減少)，即當???時，出現極大/小值。

3.太陽能光電板之輸出功率不隨太陽能光電板串聯數量增加/減少而增加/減少，即與太陽能光電板串聯數量無關，亦即不受太陽能光電板串聯數量影響。

ANS:

學習單

 (思考智能:推理論證tr/POEC:OEC)、(問題解決:分析與發現pa階段)

班級：  姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：觀察、記錄、繪製「太陽能光電板並聯數量對太陽能光電板輸出功率」之影響的關係圖表並分析結果與討論及作出結論或敘述發現<觀察階段 (事實/證據/資料/認知衝突)>

說明:小組操作「太陽能光電板並聯」教具或自行設計之實驗器具，操縱(改變)不同變項，觀察、記錄「太陽能光電板並聯數量對太陽能光電板輸出功率」之變化並與預測比較是否相符合(結果與討論/結論)。

步驟一：改變「太陽能光電板並聯」數量，觀察、記錄「太陽能光電板之輸出電壓」

步驟二：繪製「太陽能光電板並聯數量對太陽能光電板輸出電壓」之影響的關係圖

步驟三(分析結果與討論):

   請小組依所觀察、記錄、繪製的資料討論/解釋/詮釋「太陽能光電板並聯數量對太陽能光電板輸出電壓」之影響並列出其關係式。提示:如右上圖

ANS:

步驟四(結論/發現):請小組總結(結論) 「太陽能光電板並聯數量對太陽能光電板輸出電壓」之影響。

提示如下:

1.太陽能光電板之輸出功率隨著太陽能光電板並聯數量增加/減少而增加/減少，成正/負相關(正/反比)。

2.在…區間，太陽能光電板之輸出功率隨著太陽能光電板並聯數量增加(減少)而增加(減少)，即當???時，出現極大/小值。

3.太陽能光電板之輸出功率不隨太陽能光電板並聯數量增加/減少而增加/減少，即與太陽能光電板並聯數量無關，亦即不受太陽能光電板並聯數量影響。

ANS:

學習單

(思考智能:批判思辯tc/POEC:OEC)、(問題解決:po、pe、pa、pc)

<解釋(Explanation)/比較(Comparison)階段(討論、辯解、溝通、詮釋)>

<連結/類比既有經驗、知識、認知>、<結論(Conclusion) /建立模型/後設認知(回顧/省思/綜合活動)>

<累積「科技(科學/技術)探究」智慧>

班級：  姓名(小組隊名)：                 座號(組員)：                         

活動內容：解釋(Explanation)/比較(Comparison)、總結「模擬太陽光照度」、「模擬太陽光照射角度」、「模擬空氣濁度(粉塵/PM2.5、PM10)」、「太陽能光電板串聯」、「太陽能光電板並聯」對「太陽能光電板之輸出功率」的影響。

1.請小組依所觀察、記錄、繪製的資料討論/解釋/詮釋「模擬太陽光照度」、「模擬太陽光照射角度」、「模擬空氣濁度(粉塵/PM2.5、PM10)」、「太陽能光電板串聯」、「太陽能光電板並聯」對「太陽能光電板之輸出功率」的影響。

Ans.

2.請小組依所觀察、記錄、繪製的資料比較:「模擬太陽光照度」、「模擬太陽光照射角度」、「模擬空氣濁度(粉塵/PM2.5、PM10)」、「太陽能光電板串聯」、「太陽能光電板並聯」對「太陽能光電板之輸出功率」的影響程度，並依其影響程度，由大而小排列。

Ans.

3.請小組以文字敘述總結「模擬太陽光照度」、「模擬太陽光照射角度」、「模擬空氣濁度(粉塵/PM2.5、PM10)」、「太陽能光電板串聯」、「太陽能光電板並聯」對「太陽能光電板之輸出功率」的影響。

Ans.

4.請小組以數學關係式(建立模型)總結「模擬太陽光照度」、「模擬太陽光照射角度」、「模擬空氣濁度(粉塵/PM2.5、PM10)」、「太陽能光電板串聯」、「太陽能光電板並聯」對「太陽能光電板之輸出功率」的影響。若可表示，則其表示式為何？

 例如，變項x與y之間無關係或有某種關係，其關係:(1)正比關係:y=kx  (2)反比關係:xy=k 

 (3)一次函數關係(直線): y=ax+b  (4)二次函數關係(拋物線):y=ax2+bx+c，式中k,a,b,c為待定係數

Ans.

學習單 1/4

班級：   姓名：               座號(小組)：            

一、請就妳/你的生活經驗，分組討論「空氣與生活」的經驗/故事/報導，寫出「空氣品質對自己或親友的影響」之經驗/故事。(可以心智圖、魚骨圖、樹狀圖或條列方式呈現，若版面不足，請書寫於背面)

ANS:

學習單 2/4

班級：  姓名：              座號(小組)：               

一、請就妳/你的生活經驗或直覺/猜想，分組討論「空氣盒子」應具備哪些功能?

(可以心智圖、魚骨圖、樹狀圖或條列方式呈現，若版面不足，請書寫於背面)

ANS: 參考解答如下

  1.基本功能

(1)可顯示空氣溫度

(2)可顯示空氣濕度

(3)可顯示空氣濁度(PM1.0/PM2.5/ PM10)

2.延伸加深加廣活動

(4)可顯示環境照度

(5)可顯示環境大氣壓力

(6)可顯示環境紫外線強度

(7)可顯示環境總揮發性有機物(TVOC,Total Volatile Organic Compounds)濃度

(8)可顯示環境二氧化碳CO2濃度

(9)可顯示環境一氧化碳CO濃度

(10)可記錄空氣/環境狀態變化(ThinfSpeak、Google Sheet)

(11)可傳送空氣/環境超標危害警示(亮紅燈、響警鈴、傳賴Line…)

(12)可傳送當下空氣/環境景象(拍照、即時影像)到手機

(13)其他

學習單 3/4

電子電路常識/專業知識

班級：  姓名：              座號(小組)：                   

一、電子電路電線顏色常規(紅正+ 黑負-):

1.電子電路中的紅色電線是表示直流電源的 正 極 (請填正或負)。

2.電子電路中的黑色電線是表示直流電源的 負 極 (請填正或負)。

二、電子零件腳位外觀常規:

1.電子零件腳位外觀有標示符號

(1)Vcc : stand for Voltage Common Collector表示接直流電源   正   極(請填正或負)。

(2)GND :stand for ground表示直流電源 負 極  (請填正或負)。

(3)S :stand for sensor(感測器/感知器) or signal(訊號)  表示感測輸入或輸出訊號

 2.電子零件腳位外觀無標示符號 (長正+ 短負–  ) ，例如:LED、蜂鳴器buzzer。

(1)當電子零件腳位外觀只有2腳位時，較長者表示接直流電源   正   極(請填正或負)。

(2)當電子零件腳位外觀只有2腳位時，較短者表示接直流電源   負   極(請填正或負)。

3.電阻器resistor無正負極區分。

三、麵包板Breadboard

1.請問麵包板上兩側的紅色線是表示直流電源 正 極 (請填正或負)，

其單側特性是     (請填相通或不通)、兩側特性是    (請填相通或不通)。

2.請問麵包板上兩側的藍色線是表示直流電源 負 極 (請填正或負) ，

其單側特性是     (請填相通或不通)、兩側特性是    (請填相通或不通)。

3.請問麵包板上兩側有標示abcde 共5孔，其特性是     (請填相通或不通)。

4.請問麵包板上兩側有標示fghij 共5孔，其特性是     (請填相通或不通)。

5.請問麵包板上兩側有標示abcde與fghij，其特性是     (請填相通或不通)。

6.請問麵包板上兩側有標示1〜30 共30號，其特性是     (請填相通或不通)。

學習單 4/4

使用Arduino 硬體套件與軟體程式語言 注意事項

(硬體配置與接線及程式設計與除錯時，學生常犯錯誤情形。)

班級：  姓名：              座號(小組)：                   

一、硬體配置與接線

1.硬體腳位接錯，致無訊號或電源。

2.單芯線插入麵包板深度不夠，造成接觸不良或無接觸，致無訊號或電源。

3.USB傳輸線僅為充電線而非可同時供電及傳輸訊號的USB傳輸線。

4.USB傳輸線供電到開板的電流太小(不足2A)，致電流被硬體電路零件分食而無法順利將程式上傳開發板。此時須將硬體電路零件全部   拆除   ，只剩USB傳輸線和   開發板  連接電腦，方可順利傳輸程式。

5.手機無法搜尋到開發板wifi。因手機無線基地台  未打開  或手機wifi無線基地台的”擴充相容性(讓其他裝置較容易找到這個無線基地台)” 未打開  )。

6.未點擊打開電腦Arduino IDE螢幕上的序列埠監控視窗(Serial Monitor)查看開發板是否連上wifi並正確顯示溫濕度與PM2.5濃度值，若無正確顯示，則可按下ESP8266開發板上的  RST(reset)  鍵，令其重新連線，應可正確顯示數值。

二、程式設計與除錯

1.未正確載入額外的開發板管理員網址(ESP8266)

   https://github.com/esp8266/Arduino/releases/download/3.0.2/package_esp8266com_index.json

2.未正確安裝開發板套件  (3.0.2版) 

3.未正確選用開發板  ESP8266 Boards(3.0.2版)®NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) 

4.未正確載入所需的函式庫  include Library 

5.未正確選用  序列埠(COM )  將程式上傳開發板

6.未正確選用通訊序列埠鮑率(BAUD RATE)將程式上傳開發板

  (本範例鮑率BAUD RATE使用  115200  )

7.未正確輸入LINE Notify token(權杖)

8.未邀請LINE Notify機器人到群組

9.未正確輸入ThingSpeak的 Channel ID(Number)

10.未正確輸入ThingSpeak  API (  Write與Read API Key 輸入相互顛倒  )

11.未正確  修改  範例程式(溫度、濕度、PM2.5濃度值)