待答问题科学教育中心课件

1趣味科學的應用──

以小學能源教育為例

講者：蔡振明(國小退休教師)科學教育跨縣市創意社群召集人

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1趣味科學的應用──

以小學能源教育為例2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學」？能源介紹節能省錢小妙方─居家減碳新能源─氫能源節能省錢小妙方─交通減碳新能源─太陽光能減碳新能源─太陽熱能節能省錢小妙方─燈具的選擇減碳新能源─海洋能節能省錢小妙方─飲食減碳新能源─生質能節能省錢小妙方─改變想法，利很大！

減碳新能源─風力與空氣2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學」？為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學」？創造「教與學」雙方的「高峰經驗」營造有趣與快樂的教學情境提供學生「難忘的課程」增進教學的有效性為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學」？4

能源介紹廣義的能源：可以「作功」的能力，功=力

x

距離(教具操作4項)接觸力：推力、拉力、摩擦力、彈力等非接觸力：磁力、引力、靜電力等狹義的能源：一、傳統能源：核能、化石能源(煤、石油、天然氣、可燃冰等)二、潔淨能源(一)再生能源：可循環使用的能源(非耗竭性能源)

「風」力、「水」力、「生」質能「地」熱、「太」陽能、「海」洋能(二)氫能源、淨煤等4

能源介紹廣義的能源：5

能源轉化─能量守恆

(教具操作2項：位能→動能，動能→熱能)

5

能源轉化─能量守恆

(教具操作2項：位能→6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉換而消失，但是它卻無法完全轉換成我們需要的形式。例如：石油(100J)→發電廠(35J)→輸電線路→家庭(30J)→電器用品(10J)

(教具操作1項)如何降低能量混亂，增加能源效率，是人類共同努力的方向──請大家選用

節能標章產品，就可以增加能源效率！6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉換而消失，但7節能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產生的二氧化碳(溫室氣體)

國人每天產生30公斤二氧化碳(亞洲第1名)電(1度)：產生0.6公斤二氧化碳水(1度)：產生0.2公斤二氧化碳垃圾(1公斤)：產生2公斤二氧化碳(教具操作)汽油(1公升)：產生2公斤二氧化碳吹風機、電熱水器、飲水機、電暖器、冷氣機等，是家庭最耗電的電器，請適當使用定時設備。適當選擇洗澡熱水器(1)熱泵熱水器……(35度電)→注意購置、維修費用問題(2)太陽能熱水器…(45度電)(3)瓦斯熱水器……(50度電)(4)電熱水器………(100度電)台電對省電家庭，有電價優惠，最高可減價20-35％。7節能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產生的二氧化碳(溫室氣體)8減碳新能源─氫

氫的來源：含氫化合物如：水、沼氣、甲醇、酒精氫能產品原理：（1）燃料電池(電化學反應：電子轉移產生的化學反應)

氫＋＋

e-

＋氧→催化劑、質子交換膜→電＋水氫的儲存：液氫、合金、氨、苯等（2）氫燃料（教具操作2項）水→電解→氫+氧→氫可燃燒(排水集氣法)

2H2O→2H2↑+O2↑

8減碳新能源─氫9節能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。駕駛汽機車，勿猛加油門。冷車即可緩慢行駛，不需暖車。合成機油可使用1萬公里以上，不需5千公里更換一次。(機油是高污染產品)自己開車出遠門，排碳量是火車的40倍，公車的20倍。提早出門，不趕時間，自然就會想去搭公共交通工具。9節能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。10減碳新能源─太陽光能

太陽光能→晶矽→電能(教具操作2項)晶矽分類：單晶矽、多晶矽由二氧化矽提煉純化而成晶矽以外材料：砷化鎵、聚合物、有機物等

10減碳新能源─太陽光能太陽光能→晶矽→電能(教具操作211減碳新能源─太陽熱能

凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或熔鹽)→帶動發電機→發電（教具操作2項）澳、美、義等國已投資此類新能源。

11減碳新能源─太陽熱能凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或12節能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發光效率排行榜(概數)：(發光效率=lm/W)

(1)發光效率90─T5燈管

(1英吋=8分，T5=燈管直徑5分)(2)發光效率70─三波長T8燈管(3)發光效率65─普通T8燈管(4)發光效率60─螺旋省電燈泡(5)發光效率50─3U省電燈泡(6)發光效率40─毛玻璃省電燈泡(本頁資料參考自：能源局)(7)發光效率10─傳統鎢絲燈泡，部分歐洲國家與中國禁用。結論：直的比彎的好；細的比粗的好；沒包的比有包的好；三波長比普通燈管好。(操作教具2項)註：以上數據未將燈具的演色性、輝度、色溫列入考慮12節能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發光效率排行榜(概數海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流

(低沸點液體，操作教具1項)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流14節能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，省錢萬三三，少肥十公斤！如果每人每天喝1瓶礦泉水，全國每年將增碳100萬公噸！以每瓶15元計算，一個人60年累積下來，金額亦將高達33萬元！

(教具說明1項─瓶胚)

三餐吃全穀，減碳十五萬；粗食有餘香，精製傷身體！(全穀：糙米、全麥等)國人每年消費白米、白麵粉約250萬公噸，精製過程耗電2.3億度，增碳15萬公噸。盡量購買季節盛產的生鮮「食物」，少購買加工「食品」。法國哲人盧梭：「自然事物，經過人手，必定變壞！」14節能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，15生質能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢棄物產生的能源，例如：酒精汽油、沼氣發電、微藻煉油等。15生質能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢16節能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」：這東西我真的需要嗎？舊的不能用了嗎？慢點買，最後往往會發現：「我好像不需要那件東西了！」每天少打1小時線上遊戲，1年可省電700元。這1小時如果來做自己喜歡的「流汗運動」，1年可減肥2公斤，不但自己更健康，也降低健保局與醫生的負擔，還能認識許多喜歡運動的朋友。16節能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」17減碳新能源─風力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣設風力發電。其中丹麥的風力發電量，佔全國總電量的20％以上；

中國風力發電量僅次於丹麥。（教具操作1項）利用空氣的減碳新產品（教具操作1項）1.利用空氣取熱─熱泵熱水器2.壓縮空氣汽車─空氣可以推動活塞，還產生？(凝結核)17減碳新能源─風力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣簡易評量化石能源有哪些？化石能源對環境有什麼危害？潔淨能源有哪些？在「食」的方面，我們如何節約能源？在「住」的方面，我們如何節約能源？在「行」的方面，我們如何節約能源？簡易評量化石能源有哪些？19教育部能源國家型科技人才培育計畫臺東縣中小學能源科技教育推動中心謝謝您的聆聽！19教育部能源國家型科技人才培育計畫地熱(補充資料)含於地下土壤、岩石，蒸氣或溫泉之能源。地熱(補充資料)含於地下土壤、岩石，蒸氣或溫泉之能源。小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250萬噸，增加耗電2.3億度，增碳15萬噸。（改吃糙米、全麥等全穀類，如何？）全國一年廁所衛生紙12萬噸，處理費用6億元，增碳18萬噸。（衛生紙丟入馬桶，如何？）全國一年飲用瓶裝水8億瓶，耗費120億元，增碳12萬噸。（出門自備水壺，如何？）全國一年使用機油1億公升，耗費200億元，後續污染狀況不明。（延長機油使用里程，如何？）小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250各國每度電產生的碳足跡(補充圖表)

引用自：徐遐生（2008）。全球暖化與能源危機。科學人雜誌（2008/12專輯）。各國每度電產生的碳足跡(補充圖表)

引用自：徐遐生（2008淨煤發電洗煤：洗除礦物質、灰份、脫硫等煤的氣化：煤氣化後，主要為甲烷與氫。純氧燃燒：提高能源效率高溫高壓蒸氣發電：300大氣壓、攝氏600度二氧化碳的封存：地層、鹽水層、海底淨煤發電洗煤：洗除礦物質、灰份、脫硫等24流明與勒克斯換算(補充說明)流明與勒克斯之換算(概數)流明(lm)：光通量單位(單位時間內的有效光能)勒克斯(lx)：照度單位(lm/平方米)，每平方米所接收之光通量。1勒克斯=1流明的光通量均匀分布在1平方米面積上的照度

如果在燈源前0.3公尺測得照度(光分散的範圍=半徑0.3公尺球形表面積)其發光效率(lm/W)計算方式如下：lm/W=

lx×半徑0.3公尺球形表面積/W=

lx(4π0.09)/W

=

lx/W×1.13≒lx/W(概數)24流明與勒克斯換算(補充說明)流明與勒克斯之換算(概數)本教材使用的理化單位說明lm=流明=單位時間的有效光能W=瓦特=焦耳/秒J=焦耳=牛頓x公尺力=質量x加速度(m/s2)加速度=速率變化量/總時間O2+2H++2e-→H2O+電+熱(本化學式未平衡)本教材使用的理化單位說明lm=流明=單位時間的有效光能26趣味科學的應用──

以小學能源教育為例

講者：蔡振明(國小退休教師)科學教育跨縣市創意社群召集人

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1趣味科學的應用──

以小學能源教育為例27課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學」？能源介紹節能省錢小妙方─居家減碳新能源─氫能源節能省錢小妙方─交通減碳新能源─太陽光能減碳新能源─太陽熱能節能省錢小妙方─燈具的選擇減碳新能源─海洋能節能省錢小妙方─飲食減碳新能源─生質能節能省錢小妙方─改變想法，利很大！

減碳新能源─風力與空氣2課程概要為什麼要用趣味的方式來教「能源科學」？為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學」？創造「教與學」雙方的「高峰經驗」營造有趣與快樂的教學情境提供學生「難忘的課程」增進教學的有效性為什麼要用趣味的方式來教

「能源科學」？29

能源介紹廣義的能源：可以「作功」的能力，功=力

x

距離(教具操作4項)接觸力：推力、拉力、摩擦力、彈力等非接觸力：磁力、引力、靜電力等狹義的能源：一、傳統能源：核能、化石能源(煤、石油、天然氣、可燃冰等)二、潔淨能源(一)再生能源：可循環使用的能源(非耗竭性能源)

「風」力、「水」力、「生」質能「地」熱、「太」陽能、「海」洋能(二)氫能源、淨煤等4

能源介紹廣義的能源：30

能源轉化─能量守恆

(教具操作2項：位能→動能，動能→熱能)

5

能源轉化─能量守恆

(教具操作2項：位能→31能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉換而消失，但是它卻無法完全轉換成我們需要的形式。例如：石油(100J)→發電廠(35J)→輸電線路→家庭(30J)→電器用品(10J)

(教具操作1項)如何降低能量混亂，增加能源效率，是人類共同努力的方向──請大家選用

節能標章產品，就可以增加能源效率！6能源效率─能量混亂(失序)能的總量雖然不會因轉換而消失，但32節能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產生的二氧化碳(溫室氣體)

國人每天產生30公斤二氧化碳(亞洲第1名)電(1度)：產生0.6公斤二氧化碳水(1度)：產生0.2公斤二氧化碳垃圾(1公斤)：產生2公斤二氧化碳(教具操作)汽油(1公升)：產生2公斤二氧化碳吹風機、電熱水器、飲水機、電暖器、冷氣機等，是家庭最耗電的電器，請適當使用定時設備。適當選擇洗澡熱水器(1)熱泵熱水器……(35度電)→注意購置、維修費用問題(2)太陽能熱水器…(45度電)(3)瓦斯熱水器……(50度電)(4)電熱水器………(100度電)台電對省電家庭，有電價優惠，最高可減價20-35％。7節能省錢小妙方─居家碳足跡：生活產生的二氧化碳(溫室氣體)33減碳新能源─氫

氫的來源：含氫化合物如：水、沼氣、甲醇、酒精氫能產品原理：（1）燃料電池(電化學反應：電子轉移產生的化學反應)

氫＋＋

e-

＋氧→催化劑、質子交換膜→電＋水氫的儲存：液氫、合金、氨、苯等（2）氫燃料（教具操作2項）水→電解→氫+氧→氫可燃燒(排水集氣法)

2H2O→2H2↑+O2↑

8減碳新能源─氫34節能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。駕駛汽機車，勿猛加油門。冷車即可緩慢行駛，不需暖車。合成機油可使用1萬公里以上，不需5千公里更換一次。(機油是高污染產品)自己開車出遠門，排碳量是火車的40倍，公車的20倍。提早出門，不趕時間，自然就會想去搭公共交通工具。9節能省錢小妙方─交通多步行，少用汽車、機車。35減碳新能源─太陽光能

太陽光能→晶矽→電能(教具操作2項)晶矽分類：單晶矽、多晶矽由二氧化矽提煉純化而成晶矽以外材料：砷化鎵、聚合物、有機物等

10減碳新能源─太陽光能太陽光能→晶矽→電能(教具操作236減碳新能源─太陽熱能

凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或熔鹽)→帶動發電機→發電（教具操作2項）澳、美、義等國已投資此類新能源。

11減碳新能源─太陽熱能凹面鏡→集熱→啟動溫差引擎(或37節能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發光效率排行榜(概數)：(發光效率=lm/W)

(1)發光效率90─T5燈管

(1英吋=8分，T5=燈管直徑5分)(2)發光效率70─三波長T8燈管(3)發光效率65─普通T8燈管(4)發光效率60─螺旋省電燈泡(5)發光效率50─3U省電燈泡(6)發光效率40─毛玻璃省電燈泡(本頁資料參考自：能源局)(7)發光效率10─傳統鎢絲燈泡，部分歐洲國家與中國禁用。結論：直的比彎的好；細的比粗的好；沒包的比有包的好；三波長比普通燈管好。(操作教具2項)註：以上數據未將燈具的演色性、輝度、色溫列入考慮12節能省錢小妙方─燈具的選擇各種燈具發光效率排行榜(概數海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流

(低沸點液體，操作教具1項)海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流39節能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，省錢萬三三，少肥十公斤！如果每人每天喝1瓶礦泉水，全國每年將增碳100萬公噸！以每瓶15元計算，一個人60年累積下來，金額亦將高達33萬元！

(教具說明1項─瓶胚)

三餐吃全穀，減碳十五萬；粗食有餘香，精製傷身體！(全穀：糙米、全麥等)國人每年消費白米、白麵粉約250萬公噸，精製過程耗電2.3億度，增碳15萬公噸。盡量購買季節盛產的生鮮「食物」，少購買加工「食品」。法國哲人盧梭：「自然事物，經過人手，必定變壞！」14節能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，40生質能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢棄物產生的能源，例如：酒精汽油、沼氣發電、微藻煉油等。15生質能(教具操作1項)植物、沼氣、有機廢41節能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」：這東西我真的需要嗎？舊的不能用了嗎？慢點買，最後往往會發現：「我好像不需要那件東西了！」每天少打1小時線上遊戲，1年可省電700元。這1小時如果來做自己喜歡的「流汗運動」，1年可減肥2公斤，不但自己更健康，也降低健保局與醫生的負擔，還能認識許多喜歡運動的朋友。16節能省錢小妙方─改變想法，利很大！購物時，請您「用力想」42減碳新能源─風力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣設風力發電。其中丹麥的風力發電量，佔全國總電量的20％以上；

中國風力發電量僅次於丹麥。（教具操作1項）利用空氣的減碳新產品（教具操作1項）1.利用空氣取熱─熱泵熱水器2.壓縮空氣汽車─空氣可以推動活塞，還產生？(凝結核)17減碳新能源─風力與空氣丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣簡易評量化石能源有哪些？化石能源對環境有什麼危害？潔淨能源有哪些？在「食」的方面，我們如何節約能源？在「住」的方面，我們如何節約能源？在「行」的方面，我們如何節約能源？簡易評量化石能源有哪些？44教育部能源國家型科技人才培育計畫臺東縣中小學能源科技教育推動中心謝謝您的聆聽！19教育部能源國家型科技人才培育計畫地熱(補充資料)含於地下土壤、岩石，蒸氣或溫泉之能源。地熱(補充資料)含於地下土壤、岩石，蒸氣或溫泉之能源。小觀念、省很大(補充資料)全國一年食用白米（含白麵粉）250萬噸，增加耗