104年教学演示竞赛教案示例(7)神奇的乾冰

1、自然與生活科技學習領域教學典範示例神奇的乾冰實驗設計設計者：臺中市建功國小、新平國小/陳瓊如、許彩梁、李戊益老師自然與生活科技學習領域教學示例壹、設計理念實驗是很好玩的東西，更是學習科學不可或缺的步驟或方法。國小的自然科教材雖不乏實驗與探究，但在教科書商競爭下的實驗設計中，使用的設備和器材似乎少了點真正實驗室的味道，於是，小朋友對科學家的憧憬似乎漸行漸遠。神奇的乾冰教學活動的設計，正是為了讓孩子能感受科學實驗處處充滿驚奇、處處超乎想像的特性。我們在氧氣與二氧化碳的正式課程（其實是教科書內容）之外，透過生活中常見、常聽到，但是卻又離它很遙遠的乾冰，進行一連串的實驗設計。其中包含(1)透過實驗了解

2、乾冰有趣的特性；(2)利用乾冰與石灰水的反應，證明乾冰與二氧化碳的關係；透過POE教學法的過程，不僅讓孩子更了解科學概念，最重要的是引發他們對科學、對實驗的熱情。貳、教學分析一、教材分析（一）教材地位：三年級空氣單元本單元（空氣與燃燒）六下物質的變化單元。（以南一版本之課程標題為例）（二）本單元（空氣與燃燒）中介紹氧氣與二氧化碳的製造、特性，並探討燃燒三要素。教科書之內容重點與時間分配如下：節 次各節分鐘各 節 重 點140分鐘(1)觀察日常生活中的燃燒現象，知道有空隙的地方，燃燒比較旺盛。(2)從玻璃杯蓋住燭火的實驗，知道燃燒需要流通的空氣。240分鐘(1)操作蘿蔔丁與雙氧水混合的方法製造氧

3、氣。340分鐘(1)觀察到氧氣可以幫助線香燃燒更劇烈，知道氧氣具有幫助燃燒的特性。440分鐘(1)認識生活中氧氣應用的例子。540分鐘(1)利用醋與小蘇打粉的交互作用製造二氧化碳。640分鐘(1)從線香在二氧化碳中無法繼續燃燒，了解二氧化碳不具有助燃性。740分鐘(1)認識石灰水變混濁是檢驗二氧化碳的方法之一。840分鐘(1)認識二氧化碳在生活中應用的例子。940分鐘(1)認識燃燒與可燃物、助燃物、燃點等要素的關係。(2)透過水火鍋的實驗，了解燃點與燃燒的關係。1040分鐘(1)知道缺乏一種燃燒的要素，就可以滅火。(2)了解火災的種類與滅火器的使用。1140分鐘(1)了解火災的防範與應變須知。

4、(2)利用科學原理進行逃生要領的模擬演練。12-1380分鐘延伸學習活動神奇的乾冰(1)透過實驗了解乾冰有趣的特性。(2)利用乾冰與石灰水的反應，證明乾冰與二氧化碳的關係。 (三)教科書課程規劃之第5-8節，是有關二氧化碳的製造與特性的實驗。而本教學活動（神奇的乾冰）為上表中的第12-13節（80分鐘），課程目標有認識乾冰的特性、學會運用乾冰進行操作實驗或遊戲及認識乾冰的用途。二、學生分析（一）學生於三年級學習過空氣單元，了解空氣會流動與空氣佔有體積的概念。也在四年級奇妙的水單元，學習到水的三態變化。（二）本單元是空氣與燃燒單元的延伸活動，學生於前堂課學習過氧氣、二氧化碳的製造與檢驗方式。（三

5、）本教學活動是二氧化碳的延伸，希望學生認識固態二氧化碳（乾冰）、二氧化碳的特性、乾冰與其他物質的交互作用，進一步利用乾冰的特性設計有趣的實驗。三、教學方法分析：教學活動設計採（一）POE探究式教學法、（二）問思教學法及（三）分組合作學習法。（以下教案設計中直接呈現三種教學法）四、課程概念架構圖2-1水是珍貴的資源水資源的匱乏和污染對人類產生的影響；哪些行為會造成水資源污染；污水的模擬實驗。（2節）參、教學活動設計單元名稱空氣與燃燒適用年級高年級課程名稱神奇的乾冰！教學時間80分鐘指導教授王子華設計者陳瓊如、李戊益、許彩梁教材版本自編教材（延伸自南一版五上第三單元空氣與燃燒）教學準備乾冰有關的書

6、籍、剪報資料或圖片、小獎品。冰塊、乾冰、棉手套、汽水、吸管、窄嘴杯學習單參閱附件教學目標1認識乾冰的特性2學會運用乾冰進行操作實驗或遊戲3認識乾冰的用途能力指標/學習指標(幼教、特教)具體目標2-3-3-2探討氧及二氧化碳的性質；氧的製造、燃燒之瞭解、氧化(生鏽)等，二氧化碳的製造、溶於水的特性、空氣污染等現象。2-3-3-2-1知道乾冰固態的二氧化碳。2-3-3-2-2知道乾冰和冰的變化過程不同。2-3-3-2-1學會利用石灰水來檢驗乾冰產生的氣體。2-3-3-2-2能操作或設計一項乾冰的實驗或遊戲。2-3-3-2-1知道乾冰在生活中的應用。融入議題與能力指標十大基本能力議題能力指標無無九、

7、激發主動探索和研究的精神。十、培養獨立思考與解決問題的能力。能力指標教學內容時間評量方式具體目標2-3-3-2延伸學習活動神奇的乾冰一冰鬼遊戲活動步驟：1.將學生5-6人分成一組之後，並請各組圍成一個圓圈圈。2.教師發給每一組一塊小冰塊。3.遊戲開始之後，由組長開始將冰塊放置於手掌心約三秒鐘之後請學生記得數出1.2.3口令，時間長短快慢可自行調整，再依序傳給下一棒。4.教師隨機提醒學生有哪些方法可以讓冰塊溶化快一些或慢一點？5.最後冰塊在誰的手上消失，那一位學生就是該組的冰鬼。7.活動結束，教師請各組冰鬼上台發表心得，並給冰鬼一份小獎品。二認識乾冰教師引導學生進行以下幾項觀察與操作活動，認識乾

8、冰的特性。1.將乾冰置放於培養皿，觀察乾冰在常溫下有哪些自然現象？至少寫出3項。學生可能的答案：會冒煙培養皿底部會黏在桌面上2.用滴管慢慢滴水在乾冰上，看看有什麼現象產生？學生可能的答案：水滴會彈開在乾冰上形成小水珠乾冰表面上會有小凹洞3.用溫度計測量乾冰的溫度，每隔3分鐘紀錄一次，共要完成3次紀錄。紀錄在學習單上量到-50以下就算過關。4.將乾冰放入鋼杯中，觀察鋼杯外壁及底部有哪些現象？學生可能的答案：有一層白白的東西會結霜用鐵夾子夾住乾冰會有尖銳的聲音5.將50cc水淋在鋼杯中的乾冰上，你觀察到什麼現象？學生可能的答案：有更多煙霧出現有冒泡的現象6.將剩下的乾冰，直接放置在裝滿水的透明水杯

9、中，又會有什麼現象出現？請各組討論再填POE學習單1，並寫在圖畫紙，推派1人上台報告學生可能的答案：水杯中的水滾動的現象冒泡的現象更明顯出現大量的煙霧教師提問：Q1：乾冰產生的氣體是什麼？你要如何證明？Q2：乾冰有哪些特性？冰和乾冰有什不同？本節教師結論：乾冰是固態的二氧化碳，在攝氏零下78.5度時形成的。乾冰在溶解時，直接轉化為氣體而省略掉轉為液態的過程，因此其融化並不會產生任何水或液體，也所以我們稱它做乾冰。第1節結束二有趣的乾冰實驗1.將另一塊完整的乾冰放入有杯嘴蓋咖啡杯先裝100cc的水，蓋緊杯蓋。2.點燃線香之後，移近杯嘴出口處，你發現到什麼現象？學生預測可能的答案：點燃線香會立刻熄

10、滅線香變濕濕的3.改成以蠟燭或火柴棒的火焰，移近杯嘴出口處，你又發現到什麼現象？學生預測可能的答案：會立刻熄滅和線香一樣4.教師將乾冰分別置放於茶及沙拉油中，請學童預測及觀察乾冰的變化。學生可能的答案：請各組討論再填POE學習單2，並寫在圖畫紙，推派1人上台報告茶和沙拉油都會冒泡及冒煙茶會冒泡及冒煙，沙拉油會冒煙但不會冒泡。 5.乾冰吹氣球：先將乾冰的碎片放入保特瓶中，再氣球套在噴嘴上，你看到什麼現象？將收集的氣體，放到燒杯的石灰水中，加以攪伴，澄清的石灰水會有什麼反應？請各組討論再填POE學習單3，並寫在圖畫紙，推派1人上台報告學生可能的答案：氣球會慢慢漲大石灰水會變成混濁狀6.乾冰推推樂：

11、將小塊乾冰放在桌上，用手左右來回推動幾次，你發現到什麼現象？乾冰很容易滑動乾冰好像浮起來了其他：7.乾冰噴射火箭或砲彈：在底片盒放入乾冰的碎片，並把盒子蓋緊，會有什麼現象產生？沒有反應盒蓋向上噴出其他：8.學生自創的乾冰玩法：想一想，還有哪些安全的玩法，請你寫下來？乾冰吹泡泡、乾冰雲瀑、乾冰仙布、其他：四乾冰汽水DIY備用活動先想一想，如何製作？要用哪一種容器比較合適？乾冰要放多少的量？五歸納學習重點配合有獎徵答活動 教師以有獎徵答方式，歸納本次課程學習重點，並完成學習單。有獎徵答活動參考題目：Q1：如何安全的使用乾冰，才不會發生意外或造成不必要的傷害？ A1：不要在密閉空間使用乾冰，也不要直

12、接用手拿乾冰。Q2：你怎麼知道乾冰的白色煙霧是小水滴呢？A2：水蒸氣是看不見的。Q3：乾冰有哪些用途？A3：食品保鮮、舞台效果、電子儀器清洗。第2節結束5分鐘25分鐘5分鐘5分鐘25分鐘10分鐘5分鐘口頭發表、實作評量實作評量口頭發表學習單口頭發表學習單口頭發表口頭發表實作評量口頭評量學習單學習單口頭報告實作評量學習單口頭評量2-3-3-2-22-3-3-2-12-3-3-2-22-3-3-2-12-3-3-2-22-3-3-2-42-3-3-2-32-3-3-2-42-3-3-2-5肆、教學評量本教學活動除了形成性的口頭評量與實作評量之外，主要透過POE教學、問思教學及分組合作學習的實施過程

13、，進行分組學習單之評量活動。具體目標評量方式備註1. 能預測將剩下的乾冰，直接放置在裝滿水的透明水杯中的可能現象2. 透過實驗進行觀察，並解釋操作結果。3. 能修正預測和實驗結果之間的概念。分組學習單活動二：認識乾冰（六）學習單如附件一1.能預測將乾冰分別置放於茶及沙拉油中可能產生的現象。2.透過實驗進行觀察，並解釋操作結果。3.能修正預測和實驗結果之間的概念。分組學習單活動三：有趣的乾冰實驗（四）學習單如附件一1.能預測將剩下的乾冰，直接放置在裝滿水的透明水杯中的可能現象2.透過實驗進行觀察，並解釋操作結果。3.能修正預測和實驗結果之間的概念。分組學習單有趣的乾冰實驗（五）乾冰吹氣球學習單如

14、附件一附件 神奇的乾冰/POE教學 分組學習單第 組 組員： 活動二：認識乾冰（六）教師提問一：將剩下的乾冰，直接放置在裝滿水的透明水杯中，會有什麼現象出現？步驟序號我們這一組共同討論或觀察之後的紀錄備註1.預測描述可能出現的現象及理由1-3項。2.觀察如果觀察結果與預測相同時，可以寫同上。3.解釋觀察結果與預測不同時，請寫出說明。活動三：有趣的乾冰實驗（四）教師提問二：教師將乾冰分別置放於茶及沙拉油中，請學童預測及觀察乾冰的變化。步驟序號我們這一組共同討論或觀察之後的紀錄備註1.預測茶：沙拉油：描述可能出現的現象及理由1-3項。2.觀察茶：沙拉油：如果觀察結果與預測相同時，可以寫同上。3.解

15、釋茶：沙拉油：觀察結果與預測不同時，請寫出說明。活動三：有趣的乾冰實驗（五）乾冰吹氣球：教師提問三：將本活動收集的氣體，放到燒杯的石灰水中，加以攪伴，澄清的石灰水會有什麼反應？步驟序號我們這一組共同討論或觀察之後的紀錄備註1.預測描述可能出現的現象及理由1-3項。2.觀察如果觀察結果與預測相同時，可以寫同上。3.解釋觀察結果與預測不同時，請寫出說明。伍、教學說明（含特色）與注意事項一、本教學活動深受學生喜愛，因為生活中經常聽到乾冰一詞，但是卻對乾冰相當陌生，最主要的因素是：老師不知道如何取得乾冰。至於取得之後的教學活動流程設計，則多淪為紙上談兵。但，乾冰其實不是昂貴的物品，只要教師願意在網路上

16、搜尋，一定可以發現離自己教學場域最近的商店。二、由於乾冰的溫度達到零下78度C，操作乾冰時務必帶上手套。如果想體驗極度低溫的感覺，時間不宜超過3秒鐘，以免造成身體接觸面的傷害。三、本活動可以延伸道課堂學習、知識概念的範圍相當廣泛，也深具衝擊性。例如氧與二氧化碳、物質燃燒、溫度、三態變化等，都可以利用乾冰來做有趣的延伸實驗或示範實驗。四、POE教學法是科學實驗演示或操作的基本教學法，本教學活動設計其實是在提醒教師教學的流程與學習的核心。因為，教師經常忘記學生為什麼做實驗、實驗前有什麼想法、實驗後有哪些想法上的修正，以致於讓實驗流於曇花一現是的驚奇或平淡乏味。本教案希望提醒每位科學教師，可以利用簡

17、單可應用的教學法，增進教學的效能。五、總而言之，本教學活動的特色在於：1.將原有課程內容延伸學習。2.教學活動內容有趣新穎。3.著重實驗、觀察與記錄。4.強調小組成員合作與互動。5. 練習發表與統整的能力。6.可做為學期中或學期末的特別體驗活動。陸、教學專業活動紀錄一、試教活動照片照片1：試教者李戊益老師上課情形。照片2：教師引導學生進行冰鬼遊戲。照片3：學生觀察水滴在乾冰的現象。照片4：學生觀察乾冰放入水中的現象。照片5：學生預測將分別乾冰放入茶與沙拉油的現象。照片6：學生觀察將乾冰產生的氣體與澄清石灰水混合的現象。二、試教活動記錄 教學地點：臺中市北屯區建功國小 活動日期：102年10月1

18、7日 參加學生：共24位 活動主題：神奇的乾冰 講 師：李戊益 觀課紀錄：陳瓊如 活動摘要： （一）教學活動流程與教學大綱相同，次序流暢。 （二）能在學生操作前說明實驗方法及注意事項，完成每個小實驗。 （三）引起學生學習動機(獎勵卡制度、挑戰、POE教學法) 工作檢討：（列舉教學活動進行中之優缺點及學生提問或意見）（一）POE教學法實施狀況 1.P：小朋友填寫預測單的時間比較倉促，會集中在小組內部份人員的意見做總結。 2.O：真正實驗觀察狀況很棒(小朋友對乾冰的變化覺得很新奇)。 3.E：解釋現象的部分，因先備知識的不足，寫出解釋現象的內容比較無法統整成一個完整的概念。（二）學生表現及其它 1.因為試教對象尚未接觸燃燒課程中介紹的氧氣與二氧化碳特性(燃燒三要素)，所以對於二氧化碳的基本特性及與石灰水的檢驗反