单元4-利用太阳能将水加热.doc

單元4利用太陽能將水加熱教師指引活動重點讓學生討論陽光對個人健康的影響，然後研究如何利用太陽能來提升水溫。你應協助學生嘗試分析及討論在香港使用太陽能所涉及的取捨。學生將討論太陽能是否屬於可再生能源，以加深對可再生能源的理解。你應透過上述活動，加深學生對能量轉換的認識。可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元4 利用太陽能將水加熱4/4頁香港科學科（中一至中三）課程綱要的課題研究第4單元能量之單元目標所有學生應能：1.分辨不同形式的能量2.指出在個別的能量轉換過程中，最初和最終的能量形式3.認識一些常見的能量轉換器8. 提出一些另類能源例子教學摘要甲部太陽與你1. 你如何與太陽建立相互活動關係？2. 說明太陽是地球主要的能量來源。3. 曬太陽對健康的影響。乙部利用太陽能提升水溫4. 我們如何轉化和應用太陽能？5. 在香港利用太陽能提升水溫。6. 研究太陽能提升水溫所涉及的可變因素。7. 在香港利用太陽能作為能源。材料乙部向每組學生派發1個附有透明塑膠蓋的黑色塑膠托盤1個黑色塑膠托盤1支紅色酒精溫度計(綜合科學標準配備#141) 1個250毫升燒杯(綜合科學標準配備#11) 1張白色塑膠托盤墊片 安全切勿直視太陽。注意不要讓溫度計掉落地下。教學準備選擇一個陽光充沛的地點，讓各組同學擺放其托盤以進行實驗。托盤最好是放在草地或黃土地上，以減少能量以傳導方式轉移。如果找不到草地或黃土地，可以把報紙墊在托盤底下。安排將水運住選定的地點。如果是陰天或雨天，最好將活動押後至天氣晴朗時再進行。如有需要，可先行講授單元6，留待日後天晴時才補教單元4及5。教學建議1部 太陽與你1. 你如何與太陽建立相互活動關係？告訴學生，你將在黑板上寫出一個詞語，要求他們在自己的筆記本中列出最先聯想到的3件事情。跟著，在黑板上寫出太陽這詞語，給他們一至兩分鐘的時間寫出自己的答案。討論學生的答案，並強調太陽對人類既有利又有弊這一事實。讓學生查看學生指引資料的表1：太陽與我，要求他們填寫該表，並進行小組討論。要求各組同學報告他們選出最重要的3件事情，並將全班同學的選擇綜合製成總列表。2. 說明太陽是地球主要的能量來源利用已完成的總列表和要求學生填寫的能源鏈，說明太陽是地球主要的能量來源。換言之，我們所使用的一切能量均可溯源至太陽。例如，汽車用的汽油是來自石油，而石油是由數百萬年前地球上的浮游植物或其他海洋植物所形成的，而所有綠色植物的生長均依賴來自太陽的能量。要求每組學生根據他們所吃的食物，列出以太陽作為最初能量來源的能源鏈，藉此重溫在單元1所提出的能源鏈概念。各小組可自行選擇或由教師指定產品，令學生的報告更加多樣化。進行討論，讓各小組報告與所選產品有關的能源鏈，顯示太陽如何成為最初的能量來源。3. 曬太陽對健康的影響在討論太陽能利弊的過程中，帶出長時間曬太陽會影響健康這個問題。近年來，人們對曬太陽帶來的負面健康影響已有更深入的了解。一度被視為健康標誌的古銅色肌膚，如今卻被認為有可能引致皮膚癌及其他疾病。此外，讓陽光直接照射眼睛所帶來的損害可以非常嚴重。你可與學生一起討論皮膚癌及眼睛損害等負面影響，然後要求學生進行個人反思一欄所指定的活動。你可將這項活動定為學生的家課，也可鼓勵他們與家人討論有關話題。由於這是個人反思活動，教師毋須收取作業，不過可舉行討論，鼓勵學生主動提出建議，例如使用太陽油、減少曝曬及使用太陽眼鏡等。2部 利用太陽能提升水溫4. 我們如何轉化和應用太陽能？讓全班同學一起討論太陽能的轉移及應用方式。以水果乾為例子：如果將水果置於太陽底下，太陽的熱能會使水果中的水份蒸發，令水果變亁。這樣我們便能長時間保存水果不致變壞。要求學生提出其他轉移、轉化或改變太陽能以發揮實際功用的方法。5. 在香港利用太陽能提升水溫詢問學生是否知道香港有利用太陽能來提升水溫的情況，藉此帶出太陽能的研究活動。有些學生可能提出太陽能可將泳池的水加熱，也有學生可能聽說過太陽能熱水系統。如有需要，可提出陽光有時會令室外泳池的水變熱，從而帶出這項研究活動。向學生展示黑色托盤和透明蓋，以及示範如何使用量杯在托盤中注入同等份量的水。如有需要，可重溫讀取溫度計的方法。說明他們必須把一個托盤蓋上，另一個則不用蓋上。暫時不向學生派發白色墊片。向各小組派發其他必需的設備，並說明擺放托盤的位置，使托盤須完全在陽光照射之下。盡可能把托盤放在草地上（而不是行人路上），因為行人路在太陽照射下會變熱，把能量傳送給托盤。如果要把托盤放在行人路上，可以在托盤下面墊上報紙，以作隔熱之用。學生開始進行實驗後，觀察他們的舉動，提醒他們在筆記本中繪製一個與學生指引第2頁類似的數據表，並開始收集數據。在等待收集數據的10分鐘時間內，你可與學生討論他們與太陽的互動關係。要求學生想一想如何可改變水溫上升的幅度。詢問他們在每個托盤中，有哪些因素他們須保持不變，又有哪些因素他們正要改變的？當所有小組完成數據收集後，在黑板或圖表紙上繪製圖表。學生將會發現加蓋的黑色托盤的水溫比沒有加蓋的有較明顯的升幅。6. 研究太陽能提升水溫所涉及的可變因素要求學生與組員討論，他們在是次實驗中改變了哪些可變因素托盤有否加蓋，以及將哪些可變因素保持不變時間、水量、托盤的大小、形狀及顏色，以及在太陽下的位置。如有需要，與全班同學一起重溫可變因素的概念。當各小組結束討論後，收集他們的報告並將涉及的可變因素製成一張總列表。向全班同學展示白色的托盤墊片，解釋他們可利用這些墊片來改變托盤底部的顏色。要求各小組選出一項可變因素，並計劃就此進行跟進實驗。你可讓各小組自行選擇他們感興趣的可變因素，但須確保所有可變因素均有被選出。各小組的任務是討論及思考如何研究他們所選擇的可變因素。學能建議：教師可事先複印及/或重溫刊於教師手冊第47-48頁的寫作敘述步驟及實驗室報告：學生指引環節，然後才開始小組討論。要求各小組撰寫研究計劃書，其文字必須清晰，讓其他小組可按圖案索驥，進行研究活動。評估機會：收集這些研究計劃書，並根據其清晰度及完整性來評分，藉此評估學生能否與組員合作制訂研究計劃，同時完整和清晰地作出報告。與學生討論他們的計劃書，如果時間許可，可讓所有或部分小組進行其研究計劃。結束本活動前，鼓勵學生就如何有效地利用太陽能來提升水溫提出建議。7.在香港利用太陽能作為能源教師注意：學生指引的單元4利用太陽能將水加熱及單元5太陽能發電兩個單元末後均載有此論題。教師可先後作出兩次討論，或只就其中一個單元進行討論。詢問學生：太陽能是否可再生能源？要求各小組提出自己的見解。透過討論，說明太陽本身是可再生能源。為了收集、轉化及應用太陽能，我們需要以不可再生資源來製造所需的設備。與學生討論，増加使用太陽能如何能提高能源使用的可持續性。根據學生的建議、討論結果及你提供的資料，以如何更有效地運