壹、 主題名稱：和「陽光-風」的約會 貳、 設計者：葉文炫 參、 領域主題：自然與生活科技領域 肆、 教學時間：2 節（以 2 節為上限，每節約 40 分鐘） 伍、 設計理念：

台灣所使用的能源超過 9成都依賴進口，如何因地制宜運用綠色及再生能源

是現在及未來要努力發展的方向，而台灣地處熱帶及亞熱帶，太陽能是可以善加

利用的能源，利用太陽的光與熱作為能源的來源，不論是熱能的利用或轉換，或

光能轉電能的運用，只要有太陽的光與熱，就能將太陽光能或熱能透過轉換加以

應用，而且是源源不斷又淨潔的自然能源。

本教案藉由簡單的步驟，利用太陽能熱能（聚熱及溫室效應）烹煮雞蛋（茶

葉蛋），讓學生體會節省完全不用“電”或“瓦斯”加熱，也可以品嚐熱呼呼的

茶香蛋，而在等待的同時，利用光電板就能讓 LED 燈亮起或小電風扇（馬達）轉

動，讓學生很快認識太陽能光電（太陽能電池），再利用風吹小電風扇讓 LED 燈

亮起，馬達就變成了發電機，原來風也可以運用，再引導學生思考：還有什麼再

生能源是可以運用的（如水力、潮汐、生質能、地熱等等），透過簡單實作和體

驗，讓學生體會節能和綠能是可以和生活結合的，自己也能成為節能小尖兵，更

有機會成為未來綠能的科學家，解決世界所面臨的能源問題！

教學對象 高年級 活動時

間 80 分鐘(兩節課)

教學目標

知道台灣地區能源之來源。 知道太陽能之熱能及光（電）能的應用。 知道風力、水力、潮汐、生質能、地熱綠色能源等。 知道馬達及發電機基本“電”與“磁”之原理。 能設計一種綠能之創意應用方法。

能力指標

1-3-1-3 辨別本量與改變量之不同(例如溫度與溫度的變化) 2-3-5-1 知道熱由高溫往低溫傳播，傳播的方式有傳導、對流、輻射。傳

播時會因材料、空間形狀而不同。此一知識可應用於保溫或散

熱上

2-3-5-5 知道電流可產生磁場，製作電磁鐵，瞭解地磁、指北針。發現有

些「力」可不接觸仍能作用，如重力、磁力。 2-3-6-1 認識日常用品的製造材料(如木材、金屬、塑膠) 8-3-0-1 能運用聯想、腦力激盪、概念圖等程序發展創意及表現自己對產

品改變的想法。

教學材料準

備

1. 太陽光電板(1.5v/50mA)四片/組,LED 燈 4 個/組,太陽能馬達及扇葉 2個/組。

2. 太陽能爐與鍋 1 套/班。 3. 太陽能雨傘 1 支(雨傘內層貼銀色反射材質). 4. 溫度計(電子式或紅外線式)。 5. 學習單每生一張 e 化教室(播放講義)

教學活動 活動說明 教材 教學

時間

提問

教師提出問題:

1.有沒有吃過水煮蛋或茶葉

蛋?

2.那些蛋是怎麼煮的?

3.用到那些能源?

4.台灣使用的能源有那些?又從何而來?

5.炎炎夏日熱到受不了 ,響應節能減碳,能不能用曬太

陽來煮茶香蛋?

1.第 1 題答案通是有

2.第 2 題會得到用電鍋或瓦斯爐

等.

3.引出用電能及瓦斯燃料.

4.引導學生說出能源來源,如石

油、天然氣、桶裝瓦斯、核能、

煤炭、水力等,以及大部分是靠

國外進口等.

5.讓學生發表,學生答可以者因

有太陽能熱水器等,答不可以者

因氣溫最高 40 度,水煮開要 100度,學生發表後教師放太陽能爐

簡報.最後試試看.

獎勵卡

或小獎

品 太陽能

爐簡報

10

分鐘

炎炎夏日:太陽能-熱

實作及觀察 教師指導實作體驗

1.請學生逐一以小鏡子將陽

光反射聚集一點,測量溫度

變化.

2.試試太陽能傘溫度威力.

3.太陽能茶香蛋.

1.以黑陶鍋以目標，請學生以鏡

子反射陽光至鍋體，並測量和記

錄每增加一組鏡子反射時溫度

之變化(視班級人數以 2~5 人/組，另要注意防曬及強光).

2.以手掌去感應找太陽能傘反

射之聚焦點,瞬間感覺變熱即要

移開.(註:不可強忍高熱避免燒

燙傷).

3.將雞蛋及茶葉配料放入黑陶

鍋並加至滿水後蓋住，再放入玻

璃罩內，再置於太陽能爐中，定

時記錄溫度變化.(註:鍋子及雞

小鏡子

(每位

學生自

備)

太陽能

爐及鍋

溫度計

20

分鐘

蛋要注意洗淨)

解釋原理

1.反射式聚焦提升太陽光亮

度及熱度. 2.玻璃罩內之溫室效應(升溫及保溫) 3.計算省電量

( 1000w/h = 1 度電)

1.反射式聚焦原理:從太陽能雨

傘引出碟型天線，可聚集光和

熱.

2.討論溫室效應原理及應用:

優點:溫室栽培及太陽能爐等

缺點:地球溫室效應改變氣候和

生態.

3.若用電鍋煮約半小時 800w,約耗電 400w/h 即 0.4 度,使用太陽

能約 2.5 小時,但不耗電也不用

瓦斯,節能零排碳.

簡報

10

分鐘

太陽能光電

教師提問

1.除太陽能熱外 ,太陽能還

可以如何應用?

實作

2.太陽能光電板發電及 LED亮燈.

3.太陽能光電板發電及馬達

轉動風扇.

1.引導學生回答

太陽能計算機、太陽能板、太陽

能車=>太陽能發電.

2.以太陽能光電板輸出電極接

LED，至太陽光下觀察 LED 發

光情形，試試光電板不同角度時

LED 發光強弱．(註光電板及

LED 皆有正負極性,誤接不亮時

將針腳反接即可).

3a.接通電路讓馬達運轉(正負極

會影響馬達轉向,試著改變接腳

觀察馬達改變轉向).

3b.串聯或並聯 2-3 片太陽能板,觀察及記錄馬達之轉速變化.(串聯或並聯馬達轉速皆會提高,原則上串聯會較快些).

太陽能

光電板

及馬達

和 LED

燈

15

分鐘

風力也可以

發電 教師提問

1.看過海邊或山間的風力發

電機嗎?

實作

2.馬達裝上扇葉及 LED.

1.在海邊或山間常可看見大型

風力發電機.

2. 將已裝上扇葉之馬達結接

LED 燈(注意正負極性),再以大

口吹氣吹動扇葉,速度快時 LED燈會亮燈,(或以電扇吹動)

太陽能

馬達及

扇葉

10

分鐘

解釋原理 1.光電板發電原理.

2.電生磁及磁生電之電磁原

理.

1.結晶系之太陽能光電板，因受

光能使正負電移動而產生電壓

發電．

2.線圈與磁力的交互作用，輸入

簡報 5 分

鐘

電力時為電動機，反之輸入轉動

動力則為發電機．

綠能的應用 1.目前使用的能源有那些?其中那些是可以再生的綠

能？

2.發揮創意，你要如何運用

綠能？

1.目前能源有石油、天然氣、桶

裝瓦斯、核能、煤炭、水力、潮

汐、風力、地熱、太陽能、生質

能、氫燃料電池等等,屬綠能的

有水力、潮汐、風力、地熱、太

陽能、生質能、氫燃料電池等.

2.發作業單，設計如何應用綠能

改良能源使用，以節能減碳．

簡報 作業單

10

分鐘

學習評量 學習單及作業單（如附件）

陸、 參考資料： 太陽能爐(鍋) http://www.solarcooking.org/ 中華太陽能聯誼會 http://www.solar-i.com/know.html

學習評量：

1. 課堂發表意見。

2. 學習單記錄。

3. 「綠能創意運用」作業單及同儕互評。

附件 A：炎炎夏日:太陽能熱爐（鍋） 材料： 1.小鏡子每學生一面. 2.太陽能傘一支:雨傘、鋁箔、雙面膠.(註：請先行備妥本課程不製作）. 3.太陽能爐(鍋)一套:瓦楞紙板、鋁箔、膠帶、雙面膠、美工刀、黑陶鍋、玻璃鍋（罩）

（註：請先行備妥本課程不製作）. 4.雞蛋及茶葉蛋滷包. 流程: 一、學生以小鏡子反射陽光聚集光和熱,測量黑陶鍋鍋體溫度升高情形. 黑陶鍋 溫度計 二、以手掌去感應找太陽能傘反射之聚焦點,瞬間感覺變熱即要移開.(註:不可強忍高熱避

免燒燙傷).

三、將雞蛋及茶葉配料放入黑陶鍋並加至滿水後蓋住，再放入玻璃罩內，再置於太陽能

爐中，定時記錄溫度變化.(註:鍋子及雞蛋要注意洗淨)

附件 B：太陽能光電及風力發電 材料： 1.太陽能光電板. 2.太陽能馬達. 3.扇葉. 4.LED 燈(發光二極體).

步驟： 一、將扇葉裝於馬達上,再連接太陽能光電板正負極(紅配紅,黑配黑). 二、將 LED 連接太陽能光電板正負極(LED 長腳接紅線,短腳接黑線,若電壓不足可將太

陽能光電板串接，即當成電池 ＋－＋－ 串接，以增加電壓)． 三、移至太陽下觀察風扇轉動，可串（並）聯太陽能光電板，觀察風扇轉速. 四、連接風扇和馬達,再連接 LED 燈(紅線接長腳,黑線接短腳),用口吹風扇觀察 LED 亮

燈情形(風愈大 LED 愈亮).

附件 C：綠能能應用:太陽能熱/光電/大風吹與 LED 燈 年 班 姓名：

1.鏡子反射光熱至陶鍋時,請記錄觀察到的溫度變化情形.

1 組鏡子 2 組鏡子 3 組鏡子 4 組鏡子 5 組鏡子

℃ ℃ ℃ ℃ ℃

2.請記錄太陽能爐(鍋)溫度之變化.

開始 30 分鐘 60 分鐘 90 分鐘 120 分鐘 150 分鐘 180 分鐘

℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃

3.雞蛋有熟嗎? 香不香? 若用電鍋(800w 煮 30 分鐘)大概要多少度電? 改用

太陽能會消耗能源嗎? ( 1000w/h=1 度電 ) 4.請將觀察到轉速比較快及 LED 比較亮的的連線方式畫出來,為什麼呢?請

寫出你的想法.

附件 D：創意綠能作業 班級： 姓名：

比賽題目：請設計一個自己的綠能的應用 設計限制：無限制，但越環保節能越好 設計圖：(請加文字說明) 請同學幫你看看,你的想法可以加或減些什麼：