燃燒的秘密
壹、活動目標 Goal
1. 探討「火三角」來認識燃燒，透過實驗操作來解釋為什麼會燃燒?如何保持燃燒?如何滅火?
2. 提升學生的工程設計能力。
3. 運用日常生活常見的材料來探究科學。
To help students understand burning by investigating elements of fire triangle. After activities, students could explain why burning occurs and how to maintain and extinguish fire.
To promote students’ engineering design skills
To inspire students to explore science by easily accessible materials
大概念 Big Idea
燃燒是氧氣和燃料在高溫下的化學反應。
Burning is a chemical reaction of oxygen and fuels at a high temperature.
核心問題(探究問題) Essential Question
為什麼會燃燒？
如何保持燃燒或滅火？
如何自製簡易的二氧化碳滅火器。
Why does burning occur?
How do people maintain and extinguish fire?
How to make a simple CO2 fire extinguisher?
教學對象
國小生3~6年級
教學時間
40分鐘/1節課
作者(服務單位)
Huynh Quan Thanh(東華大學教育學院國際碩士班)
楊悠娟*Yu-Chuan, Yang(東華大學自然資源與環境學系)
通訊作者e-mail
quanthanh.chemistry@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
【自然科學-第二、三學習階段-學習表現】
tc-II-1 能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。
tm-II -1 能經由觀察自然界現象之間的關係，理解簡單的概念模型，進而與其生活經驗連結。
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-1透過科學探索了解現象發生的原因或機制，滿足好奇心。
【自然科學-第二、三學習階段-學習內容】
INe-III-2 物質的形態與性質可因燃燒、生鏽、發酵、酸鹼作用等而改變或形成新物質，這些改變有些會和溫度、水、空氣、光等有關。改變要能發生，常需要具備一些條件。
INe-III-3 燃燒是物質與氧劇烈作用的現象，燃燒必須同時具備可燃物、助燃物，並達到燃點等三個要素。
參、活動原理 Theory
1. 燃燒是氧氣和燃料在高溫下的化學反應。
2. 燃燒過程釋放出熱量和光線，產生火焰。
3. 燃燒三要素：氧氣，燃料和高溫，控制要素就可以維持燃燒，阻斷要素就可以滅火。
4. 二氧化碳滅火器：阻斷氧氣、降低溫度。
· Burning is a chemical reaction of oxygen and fuels at a high temperature.
· Burning process releases heat and light, which causes flames.
· Oxygen, fuel and high temperature are required to maintain burning or fire.
【圖一】
· CO2 fire extinguisher attacks the fire triangle in two ways:
§ It smothers the oxygen.
§ It cools down temperature.
1. 液態二氧化碳密度較高，在常壓下，液態的二氧化碳會立即汽化（一般1kg的液態二氧化碳可產生約0.5立方米的氣體）。滅火時，液態二氧化碳汽化產生的氣體可以排除原本空氣，降低可燃物周圍的氧濃度，產生窒息作用來滅火（火在有氧環境下才可燃燒）。二氧化碳汽化時，會從周圍吸收熱量，使周圍空氣迅速降溫，達到冷卻的作用。
二氧化碳滅火器僅適用於B、C類火災，B類火災是指油類火災，引火源是汽油、汽油、酒精或是炸油、植物油；C類火災是電器類火災，如電器、電線、變壓器、配電盤…等。
【圖一】
肆、活動材料 Material
器材
各1份：蠟燭，碗，茶匙，(回收)紙，不銹鋼篩，打火機，杯子，手套、(回收)寶特瓶、(回收)吸管、衛生紙、線
Candle, bowl, tea spoon, paper, stainless sieve, lighter, cup, gloves, bottle, straw, tissue, thread
藥品
醋或檸檬酸，小蘇打
vinegar, citric acid, baking soda
伍、活動步驟 Step
第一部分
活動前：
首先，教師簡要說明燃燒的定義，並連結至日常生活的範例，例如：香(焚香)、野火…。 其次，介紹「火三角」的3要素及二氧化碳滅火器。
Instructors give a brief definition about burning and relate it with real-life issues, such as incense, wildfire. Then, instructors introduce 3 elements of the fire triangle and CO2 fire extinguisher.
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第二部分
活動1
1. 在碗中加入3茶匙(或1湯匙)小蘇打。
2. 將蠟燭放在小蘇打中央並點燃蠟燭。
3. 慢慢地將10毫升(cc or mL)醋倒入碗中，觀察醋與小蘇打的反應。
Activity 1
1. Add 3 spoons of banking soda to the bowl
2. Put the candle on baking soda and light it
Gently pour vinegar into the bowl to react with baking soda
【圖二】
【圖三】
【圖四】
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第三部分
活動2
1. 將撕碎的小紙片放入篩子中。
2. 點燃蠟燭。
3. 將篩子靠近蠟燭，觀察紙張的燃燒狀態。
Activity 2
1. Place some tiny pieces of papers in the sieve
2. Light the candle
3. heat the papers in the sieve over the candle
【圖五】
第三部分
DIY二氧化碳滅火器
使用滅火器教具，製造二氧化碳且滿足基本要求(10分鐘)：
•泡沫不會溢出。
•可以撲滅蠟燭的火焰。
DIY CO2 fire extinguisher
Create a CO2 fire extinguisher by given materials for 10 minutes.
Requirements:
· It does not overflow
· It can extinguish the fire of candles
【圖六】
挑戰：使用你的二氧化碳滅火器，熄滅10支蠟燭!
【圖二】
【圖三】
【圖四】
【圖五】
【圖六】
教案學習單
（待調整）
活動1
1.什麼氣體被釋放了？
答案：醋和小蘇打反應釋放出二氧化碳。 小蘇打是碳酸鹽類(鹼)，醋是酸。 碳酸鹽(鹼)與酸反應形成CO2。
2.蠟燭怎麼了？為什麼？
答案：蠟燭熄滅了，因為二氧化碳隔絕了氧氣。
活動2
報紙立刻燃燒了嗎？為什麼？
答：沒有。 因為火的熱量傳導並分散在篩子表面上，所以需要較長時間來累積足夠的熱量，才能讓紙張燒起來。
活動3：DIY二氧化碳滅火器（每組3-5人）
評分標準
1.滅火器的效果（8分）
設置10支點燃的蠟燭。 每組使用自己的滅火器來吹滅蠟燭。 燃燒的蠟燭越多，團隊得分就越高。
2.是否溢出（2分）
是的：+ 0
不：+ 2
Activity 1
1. What gas released?
Answer: CO2 released from the reaction of vinegar and baking soda. Baking soda is a carbonate salt and vinegar is an acid. Carbonate salts react with acids to form CO2.
NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + CO2 + H2O
2. What happened to the candle? Why?
Answer: Fire of the candle was extinguished because CO2 smothered the oxygen.
Activity 2
Did the papers burn immediately? Why?
Answer: No, they did not. Because the heat of fire spread out on the surface of the sieve, it takes time to reach enough heat to burn the papers.
Activity 3: DIY CO2 fire extinguisher (make team with 3 – 5 students)
Score criteria
1.Effectiveness of the fire extinguisher (8 score)
There are 8 lighted candles. Each team use own fire extinguisher to blow out the candles. The more candles are blow out, the more score the team get.
2.Overflow (2 score)
Yes: + 0
No: + 2
實作注意事項
實驗安全事項 Safety
戴上棉手套以避免燙傷。
Students should wear cotton gloves to avoid burning.
實驗廢棄物處理 Waste
1. 將廢液倒入水槽。
2. 將垃圾分類並回收。
Pour waste solution to drain
Classify trash for recycle
教學心得 Teaching Experience
本實驗設計著重於了解如何燃燒，它是消防安全的基礎。透過DIY活動可以讓學生初步了解滅火方法以及二氧化碳滅火器的原理。使用的材料和化學品皆是日常生活常見且不昂貴，實驗步驟簡單易操作，學生可以單獨或小組來動手做。
Being aware of how things burn is important because it is the foundation of fire safety. These activities can initiate students’ first idea about the ways of extinguishing fire and how CO2 fire extinguisher works.
The materials and chemicals used in these activities are simple and not expensive. The guidance steps are easy to follow, so the students can do it alone or in team.
參考資料
What is combustion?
https://www.bbc.com/bitesize/articles/zcwxcj6
二氧化碳滅火器是什麼？
SMART科學開發部(2017)。科學金頭腦！最好玩的魔法實驗教室。台北：維他命文化。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備：
一、闖關地點預先放置長桌子。
二、實驗準備材料：如上述。必須先完成實驗材料預作。
三、製作工具：如上述。
四、預先製作一件作品當範本。
五、闖關卡。
六、說明板(一)：原理、說明板(二)：製作步驟及注意事項。
★學生準備：
一、預先分組。每組5-6人。
貳、闖關之前
一、闖關負責關主及學生就位。約需兩人，關主負責解說指導，副關主負責指導與通過與不通過判定。
二、預先集合參加同學，以小組隊伍排列。
三、說明關卡配置與發下小組闖關卡。
四、安全宣導，請小朋友注意安全，不可以在場地內奔跑。
五、請學生注意禮貌，進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。
参、進入關卡
一、關主利用說明板(一)說明實驗原理。
二、關主利用說明板(二)說明製作步驟及注意事項。
三、學生實作。關主要掌握時間和隨時給予指導、提醒。
四、完成作品的學生可以測試，視通過人數給予集點小貼紙。
五、若尚有時間，可請未通過學生參考組員或請組員幫忙，改進錯誤後，再試一下。
六、請未通過組員及通過組員說明製作的訣竅或有什麼新發現。
七、關主總結實驗概念及生活應用。
八、關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
伍、闖關結束
一、鼓勵學生繼續闖下一關，或到服務台交回闖關集點卡。
二、請學生說明參加闖關的心得感想與各關卡的相關科學原理。
三、鼓勵學生設計與製作更多有創意的DIY玩具。
壹、準備活動
★教師準備：
1. prepare a table at 闖關 place
2. prepare materials for the activities: Candle, vinegar, bowl, tea spoon, cup, baking soda, paper, stainless sieve, lighter, gloves
3. prepare闖關 card
4. prepare board (1) for definition of burning, fire triangle, and CO2 fire extinguisher; board (2) for DIY guidance.
★學生準備：
Make teams with 3 – 5 members
貳、闖關之前
1. the activities need 2 instructors. The first instructor keeps discipline and introduces board (1). The second instructor guides the board (2) and approves whether students pass the activities or not.
2. team up the students
3. explain safety guidance
参、進入關卡
1. the first instructor uses the board (1) to introduce definition of combustion, fire triangle, how CO2 fire extinguisher works.
2. the second instructor uses the board (2) to guide to students do DIY. When students finish the activities, the instructor ask questions and evaluate students’ answers. The instructors need to make sure students finish activities for 10 minutes.
3. if there is still time, the instructor will ask students more questions to review the key concepts of the topic.
4. give students闖關 card and allow them to pass.
伍、闖關結束
Summarize the big idea and key concepts
Encourage students to explore more scientific experiments
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.蠟燭Candle /10/$50
2.Vinegar醋/50 mL*20 = 1000 mL/$100
3.碗Bowl/1/自備
4.不銹鋼篩Sieve/1/$40
5.茶匙Tea spoon/1/自備
6.(回收)紙 Paper/1/自備
7.小蘇打Baking soda/ 50 gram*20 = 1000 g/$12
8.杯子Cup/1/自備
9.防風管打火機Lighter/1/$35
10.手套Gloves/ 5 pairs/$25
11.(回收)寶特瓶Bottle/20/回收
12.(回收)吸管Straw/20/回收
13.線Thread/1/$5
14.熱熔膠槍/ Glu Gun/$100
15.鑽子 Drill/1/自備
總計 /每組/共$367元/每組約$18.4元
*每人次(或每組)的材料及預算（以20組計）(每次1組闖關，每組3-5人)