金雞獨立

 

壹、活動目標  Goal 

要看得見清楚的彩虹,和光線強弱、水氣(水滴)、光線折射和反射的角度有關。透過實作過程,學習者能領悟彩虹的科學原理,並真能製造與看見清楚的彩虹。 

大概念 Big Idea 

核心問題(探究問題) Essential Question 

教學對象

教學時間

作者(服務單位) 


通訊作者e-mail 

s86066@yahoo.com.tw

貳、課程綱要對照 Course Outline 

(這是素養的?)

1-2-1-1 察覺事物具有可辨識的特徵和屬性。

1-2-3-3 能在試驗時控制變因,做定性的觀察。

1-2-4-2 運用實驗結果去解釋發生的現象或推測可能發生的事。

1-2-5-2能傾聽別人的報告,並能清楚的表達自己的意思。

3-2-0-3 相信現象的變化,都是由某些變因的改變所促成的。 

參、活動原理 Theory 

1.折射(refraction):指當物體或波動由一種媒介斜射入另一種媒介造成速度改變而引起角度上的偏移(引自維基百科)。在1666年,牛頓發現太陽光經三稜鏡的折射後可呈現彩色光,稱為光的色散現象(社團法人中華民國國立臺灣師範大學物理系系友會)。

2.反射(Specular reflection):亦稱「鏡面反射」,指射到一個介面時,其入射光線與反射光線成相同角度(引自維基百科)。

3.彩虹(Rainbow):氣象中的一種光學現象,當太陽光照射到半空中的水滴光線折射反射,在天空上形成拱形的七彩光譜(引自維基百科)。 

肆、活動材料 Material 

器材

噴霧器(圖一)、水

藥品

 

【圖一】利用寶特瓶自製環保噴霧器

伍、活動步驟 Step 

第一部分

1.以投影片複習反射與折射原理,並分享牛頓發現光的散射的故事(亦可以利用紙本閱讀方式,

  旨在培養學生科普閱讀能力)。

2.請學生回想看見彩虹的經驗,可能有什麼因素(如同時有陽光和下雨)、心情等。

3.藉由1導引,引導學生思考彩虹不只遠在天邊,也有可能可以實做出來。 

--- 

第二部分

1.歸納學生所提出的意見:看見彩虹,需要有光、水等。

2.教師拿出噴霧器,說明已經噴水工具,有「水柱狀」和「噴霧狀」兩種功能。

3.詢問學生可以從哪裡取得光源?歸納學生提出的意見:教室內、戶外。

4.教師依照光源、噴霧器使用方式,並引導學生有兩種使用噴霧器的方法:面向光源以及背向

  光源,整理出8種實驗操作模式。

【圖二】

5. 發下學習單,請學生先預測,哪些實驗可以看得見彩虹。

6. 請學生分別操作(先操作室內,再操作室外,統一指令)。 

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第三部分

1.請學生依照操作結果,分別上台報告與分享(預測和觀察的差別),教師歸納重大發現如下:

   (1)光源:越強的光,造成彩虹的效果越明顯。

   (2)噴霧器:使用噴霧狀才能製造彩虹,如同空氣中的小水滴(小雨滴)。

   (3)方位:彩虹出現在與光源相反的方位。

2.教師引導(提示),剛才為了要看見彩虹,你們觀察時會怎麼做?

  (學生身體會上下移動來觀察)

3.教師引導:為什麼身體高高低低來觀察,這是數學裡的什麼概念?

  (角度)

4.教師針對可以看見彩虹的結果(第4與第8實驗),請學生再行操作,從哪一個角度觀察看

 得最清楚。

5.教師提示:你們確定實驗結果真的只有第4個與第8個實驗看得見彩虹嗎?現在多出了一個「角度」的因素,你們預測一下有哪些實驗有可能是看得到的?並於課餘時間自行操作觀察。(註:事實上無論角度如何,只有第4個與第8個實驗看得見彩虹,若有學生稱其他實驗看得到,可於之後上課請其示範,並討論)。

【圖二】

教案學習單

(待調整)

【學習單可於教案下載點下載觀看】

(待調整)

實作注意事項 

一、實驗安全事項

  1.在室內使用噴霧器要小心貴重儀器、桌上課本、書櫃等,並注意場地濕滑。

  2.實驗結束後,教室內的場地需要拖乾,避免濕滑。

二、實驗廢棄物處理

  1.噴霧器剩下的水可用於澆花或課餘時間自行操作使用,若沒使用必定要清空,避免蚊蟲

孳生。

三、教學心得

  1. 教學是應用POEDS(預測、觀察、解釋、動手做、設計)教學活動策略中的P(預測)

    -D(動手做)O(觀察)-E(解釋)流程於實驗課的指導,讓小朋友對此實驗的結果──

    彩虹性質有更深的印象。根據教學經驗,有先行預測的實驗操作,可提升小朋友對其概念

    的熟悉。

  2.本實驗和天氣有關,但並非絕對。建議實驗活動安排在天氣良好的時候,作彈性調整,亦

    可先操作室內部分,室外擇日再進行(即透過室內操作知結果,請學生預測室外操作的情

    況,待實際室外操作後,再作更深入的討論)。

  3.若為高年級學生,可以延伸討論實驗設計部分,例如變因的操弄,加深科學探究素養。

  4.可以結合社會、藝文領域,如彩虹對不同文化族群的意義、畫出心目中的彩虹等,讓美麗

的彩虹,和學生產生更深的連結。

【圖1】

【圖2】

教育是國家百年大計,每一堂課自然不能等閒視之,本單元以彩虹工程師(製造彩虹實驗)為基底,促發學生科學探究的好奇,以及延伸獲取人文、藝文的陶冶,或科學探究能力的提升,進而能參加相關競賽,或是成為科普小種子,發揮影響力讓更多學生願意接觸科學。最終,是成為未來公民,兼具科學知能與人文涵養,為社會帶來不一樣的轉變。

圖1 單元效益圖 

圖2 單元遠景圖 

參考資料 

折射(無日期)。維基百科。2016年12月22日,取自

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84

光與生活(無日期)。社團法人中華民國國立臺灣師範大學物理系系友會。2016年12月22日,取自http://home.phy.ntnu.edu.tw/~eureka/contents/elementary/chap%205/5-5-1.htm

Specular reflection(無日期)。維基百科。2016年12月22日,取自

https://en.wikipedia.org/wiki/Specular_reflection

Rainbow(無日期)。維基百科。2016年12月22日,取自

https://en.wikipedia.org/wiki/Rainbow

生態奈米與環境工作坊(2016, January, 4)。全民x仿生x環境。取自

https://www.facebook.com/erntmap/ 

闖關活動(分鐘) 

壹、準備活動

教師準備

一、闖關地點預先放置長桌子。

二、準備材料:闖關版學習單、闖關卡、相機、噴霧器、水。

三、製作工具:無

四、海報: 包含原理說明、執行步驟及注意事項。

學生準備

一、預先分組,每組2人。

貳、闖關之前

一、關卡有關主、副關主兩位工作人員,關主負責解說指導,副關主協助。

参、進入關卡

一、闖關學生相關主問好,呼口號。

二、關主介紹關名,並簡單複習原理。

三、關主利用說明闖關步驟及注意事項。

四、闖關學生自行決定主手和副手,主手需操作噴霧器,而副手協助看見

彩虹,並利用關主提供的相機拍下來,給關主作為過關證明。

五、闖關學生發現彩虹時,需在學習單上勾選他們的操作方式。

六、完成即通過,關主即再闖關卡上蓋章。

七、如有時間,可以讓闖關學生,主副手交換,如能拍到彩虹,再贈送小

獎品。

八、關主得注意時間,如果學生一直無法完成,適時提供引導、協助。

九、完成後,關主與闖關學生道別,前往下一關。

*步驟1-3步驟約3分鐘;步驟4-9約7分鐘。

伍、闖關結束

一、闖關學生所拍攝之照片可以作為將來教材使用。

二、完成此關的學生,由主辦單位製發「彩虹工程師認證」。

三、教師於課堂上和學生討論闖關的心得。

四、教師可激發學生思考:「關於彩虹,還有什麼闖關的方式呢?」

【圖五】

【圖五】

預算表

每人次每組的材料及預算(*以一組為單位)

項目.材料 / 數量/金額 (元)

1.噴霧器/1/$150

2.水/適量

3.相機1台/$0(機關借用或關主手機)

4.彩虹工程師證書2張/$0(電子化)

總計 /每組次/$150

註1:噴霧器規格不一,預算100~200元之間,可視情況購買或環保利用的方式節省預算。

註2:彩虹工程師證書為鼓勵學生學習,可使用電子化證書,若利用紙本印製,耗材另計。