壹、活動目標 Goal
五年級下學期自然科【植物世界面面觀】單元活動2-植物有哪些繁殖方式,除了介紹植物繁殖器官的功能外,還說明了不同形態種子的傳播方式,各有其獨特之處,更能引發人類創造與發明的想法。
本活動發想自課本內容,從中獲取靈感,首先連結學生在三年級時的先備知識,從種子繁殖的概念下引導學生認識植物種子彈力傳播及風力傳播的形態。接下來則使用生活中容易取得的物品,製作小小彈射器及旋轉翅,實際進行操作並觀察軌跡,啟發小朋友的興趣與想像。
大概念 Big Idea
種子傳播
核心問題(探究問題) Essential Question
※非洲鳳仙花種子彈射傳播方式。
※青楓種子風力傳播方式。
※利用身邊易取得之物品模擬種子傳播,進行遊戲。
※了解位能與動能轉換形式及旋轉翅的軌跡。
教學對象
國小生 5-6年級
教學時間
40-60分鐘 (約1-2 節課)
作者(服務單位)
柯凱珮
通訊作者e-mail
柯凱珮 chchch68@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
※以十二年國教素養導向綱要呈現
【自然科-學習內容】
INb-Ⅱ-7動植物體的外部形態和內部構造,與其生長、行為、繁衍後代和適應環境有關。
【自然科-學習表現】
ai-Ⅱ-3
透過動手實作,享受以成品來表現自己構想的樂趣。
ai-Ⅲ-3
參與合作學習並與同儕有良好的互動經驗,享受學習科學的樂趣。
參、活動原理 Theory
一、植物種子傳播
植物散播種子的方式各有不同,形態構造也隨之而異。基於繁衍下一代的目的,散布種子時,絕不會只是落在原本的地方,而是盡可能的遠播出去,而傳播方式大約可以分為自力傳
播(如:非洲鳳仙花)、風力傳播(如:青楓)、動物傳播(如:大花咸豐草)、水力傳播(如:椰子)。
其中自力傳播利用植物自身的機械力將種子彈射出去,非洲鳳仙花的果實成熟後,果皮膨脹累積彈性儲能,很容易蹦開,用手輕輕碰觸,種子就會彈射而出,猶如植物界的小小投石器。另外,風力傳播的種子常會具有薄翅或其他容易受風力的結構,這類種子能在空中旋轉,停在空中時間長,能倚賴氣流傳送到遠方,遠離母樹。
二、彈射器
(一)能量守恆:彈力位能轉化為動能,使物體彈射出去,並分為垂直動能與水平動能。垂直動能使物體彈到高位,得到位能;水平動能使物體獲得水平方向的速度,決定彈射的距離。
(二)槓桿原理:「施力點」為手壓下去的地方,「支點」是槓桿的固定點,「抗力點」為放置投擲物的地方,「力臂」為施力點或抗力點到支點的距離。投射桿(抗力臂)越長,彈丸越輕,射得越遠。
三、旋轉翅
用雲彩紙或粉彩紙製作旋轉翅,底部增加重量,當物體向下墜落時,空氣推動旋轉翅,物體盤旋落下,停留在空中的時間較長,如同直升機在空中盤旋。
【圖一】
【圖二】
肆、活動材料 Material
【彈射器材料】
迴紋針(大)、剪刀、美工刀、膠帶、橡皮筋、塑膠果凍小湯匙、投擲物(切割後的小橡皮擦或小顆豆子)、塑膠盒(有蓋,約7.5*7.5*2.5)
【旋轉翅材料】
迴紋針(小)、A4雲彩紙或粉彩紙、剪刀、尺
伍、活動步驟 Step
第一部分
影片情境引導:觀看均一教育平台影片「植物種子的傳播方式」,著重在2分55秒開始介紹的植物種子彈跳傳播及風力傳播,以了解植物傳宗接代的各種方式,並根據影片內容提出問題,引發學生思考--
Q1:想一想,動物要如何彈跳?植物有沒有辦法像動物一樣任意彈跳運動?
(參考回答:動物身上具有蛋白質構成的肌肉,配合關節可以主動收縮與舒張,完成運動行為,而植物身上有大量的纖維素,無法任意驅動,更不能任意移動到其他地點)
Q2:你認為要倚靠風力傳播的植物種子,可能需要什麼樣的構造?
(參考回答:可能要有細毛、薄翅,或很輕可以容易被吹動的構造)
第二部分
一、分組:視人數將全班學生分成4-5組,異質能力分組。
二、回顧自然領域課程裡植物世界種子的不同傳播方式,教師播放簡報說明人類仿效了自然界中許多生物的智慧,設計出各種有用的發明。舉出一些仿生例子讓學生說說看,這些設計模仿了哪些生物的特徵?互動過程中融入待會兒要模擬非洲鳳仙花及青楓種子傳播的小遊戲製作。
魔鬼氈
貓眼道路反光裝置
鯊魚泳衣
聲納
防彈背心
三、教師示範操作:(材料需事先分組收集完整,或用班費統一購買)
(一)彈射器製作過程--
1.取一個大迴紋針,將內圈向上扳起。
2.將塑膠果凍匙剪成A.B兩段,留下A段,捨棄B段。
3.用橡皮筋將A段綁上內圈迴紋針。
4.切割橡皮擦作為發射物,模擬非洲鳳仙花種子。
5.準備塑膠盒(7.5*7.5*2.5),便宜可攜帶。
6.將綁好的迴紋針貼入塑膠盒內,放入發射物。
(二)旋轉翅製作過程--
1.老師可先將A4尺寸的粉彩紙,持橫向裁成三等份,每學生取1等份製作即可。
2.在中間線,左右各剪開三分之一的寬度,約3.3cm (找中間線時,請用尺量10.5cm,儘量不要對折)
3.把剪開處的左右兩側向內摺成長條狀。
4.將長條狀的末端向上摺起一個正方形,並用迴紋針夾住。
5.從紙張頂端往下剪一刀約三分之二長度(約7cm)。
6.把剪開的左右部分一前一後的摺。拿高放下或站上高處再放下,觀察旋轉軌跡。
四、學生分組實作與比賽:
(一)各組分配好材料,依教師指示,分階段製作彈射器與旋轉翅。
(二)彈射器比賽--
教師用紅色尼龍繩簡單圍出得分區域,各組派出2位組員,站在指定彈射處,使用自製的彈射器發射橡皮擦切塊,射進者該組就得分。
(三)旋轉翅軌跡觀察
1.學生兩兩對齊,教師帶隊至二樓走廊,A學生在二樓放下旋轉翅,B學生在一樓接,並觀察其旋轉落下的軌跡,並說出是順時針方向或逆時針方向旋轉。
2.換B學生在二樓施放,此時將旋轉翅往另一方向摺,觀察這次是順時針方向或逆時針方向旋轉。
3.加上更多枚迴紋針(4-6枚),增加重量,觀察旋轉翅會如何下墜?是直直墜落嗎?還是依然維持旋轉的方式?
第三部分
一、教師行間巡視,查看各組實驗的結果。
二、教師進行原理歸納與討論:
(問題1)說一說並指出你製作的彈射器,當你投射時,施力點在哪裡?抗力點在哪裡?
(問題2)橡皮擦切塊被拋飛彈射出去,是何種能量的轉換?
(問題3)如果用剪刀將旋轉翅的翅翼剪短,旋轉和下墜速度是否比較快?
請各組同學歸納師生討論後的答案,並將討論結果記錄在筆記本上。
教案學習單
(待調整)
1.以下植物的種子依靠何種方式傳播,請填入正確代號:
(甲)動物傳播 (乙)風力傳播 (丙)水力傳播 (丁)自力傳播
2.若施力點位於支點與抗力點之間,施力臂( )抗力臂,屬於( )槓桿,能讓抗力臂發生較大的位移。
3.( )投射器的物體被拋射出去,是何種能量的轉換?
(1)電能→光能(2)位能→動能(3)位能→電能。
4.想讓自己製作的旋轉翅盤旋下墜的速度變快,可以怎麼做?
【答案】
1.乙,丁,乙,丙,甲 2.小於,費力 3.(2) 4.讓翅翼變窄變短
實作注意事項
實驗安全事項
切割橡皮擦時,務必注意,不要切到手指,建議由老師指定一位值得信任的學生來切割,或是直接找小型的豆子之類,來作為投射物。
實驗廢棄物處理
無。
教學心得
就教師觀察,這兩項小遊戲對學生來說都很容易,操作過程中學生玩得不亦樂乎,也習得知識。關於彈射器的製作,學生常會發展出其它型態,都很有創意(本活動提供另一種簡易的投射器製作,如圖三所示) ,學生也喜歡用各式各樣的物品來做投射物,比賽誰投射的更高或更遠。教師只要提供學習的方向給孩子,學生會自行延伸學習廣度,但教師仍需時時扣緊主題原理,勿淪為玩樂式的射擊比賽。
圖三
參考資料
自然科學課本第六冊(2023)。新北市:康軒文教。
田中修(2013)。種子的不可思議。台北:晨星。
米娜.雷希等(2018)。創意科學實驗365。台北:小天下。
泛科學https://pansci.asia/archives/163705
菲立普‧內斯曼、 夏琳‧潔頓(2017)。99個在家玩的科學實驗。台北:聯經。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
1.闖關地點預先放置長桌子。
2.準備材料:
【彈射器】迴紋針(大)、剪刀、美工刀、膠帶、橡皮筋、塑膠果凍小湯匙、投擲物(切割後的小橡皮擦或小顆豆子)、塑膠盒(7.5cm*7.5cm*2.5cm)
【旋轉翅】迴紋針(小)、A4雲彩紙或粉彩紙、剪刀、尺
3.張貼操作說明海報。
4.印製闖關卡:闖關卡為雙面,正面是闖關順序蓋章處,背面則是學習單。
闖關卡請用較厚的紙張印製。
5.準備過關印章。
★學生準備:
異質分組,每一組約4人。教師在闖關前先發下闖關卡交由組長保管。
貳、闖關之前
1.關主及學生就位,開始解說闖關步驟、說明器材,關主及副關主則指導學
生進行操作。
2.宣導學生不要在場內奔跑,闖關時需站立於長桌外側面向關主。
参、進入關卡
1.關主請小組列隊,小組向關主問好。
2.關主介紹關名「種子的彈跳與旋轉翅軌跡」,利用海報說明操作過程。
3.製作小遊戲—關主與副關主各指導2位闖關學生,結束再交換。
關主指導投射器製作並進行投射比賽
副關主指導旋轉翅製作並進行盤旋墜落測試
4.過關認定—
(投射器過關認定)整組只要有一人投射進得分區即可
(旋轉翅過關認定)每位組員的旋轉翅在施放時皆能觀察到盤旋軌跡
5.關主掌握時間及隨時給予指導,闖關結束,小組離開前往下一關。
肆、闖關結束
指導闖關學生書寫4題學習單問題。
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)