奈米科技教学模组.docVIP

奈米科技融入自然與生活科技領域教學之初探 蔡元福１ 吳佳瑾２ 胡焯淳３ １台東縣仁愛國小 ２，３ 國立台東大學自然科學教育系 （投稿日期：93年４月１日；修正日期：93年６月１５日；接受日期：93年６月３０日） 通訊作者：胡焯淳 台東市950中華路一段684號cchu@.tw 089-318855-2522 摘要 本研究以奈米科技為主題，發展可適用於國小學童中高年級自然與生活科技領域之教學模組，以期能使國小學童認識此一新興科技。設計課程前，首先對包含國小現職教師及國小學生等對象進行問卷調查，了解其對奈米科技之認識程度。依照調查結果所設計之教學內容，包含奈米觀念之簡介，帶領學童認識自然界中的奈米現象，介紹奈米技術應用於生活週遭之實例，且以台東縣之奈米雲母為例介紹奈米材料之應用，最後請學童反思奈米技術可能對人類生活之衝擊，並由實際的試教經驗提出教學建議。 關鍵字：奈米科技，自然與生活科技，課程設計 一、研究背景與目的 奈米科技在現今的社會中幾乎已經成為高科技的代名詞，生活中無論食衣住行，均可接觸到標榜奈米科技的產品，此科技已經被公認為21世紀最重要的之一，從民生消費性產業到尖端的高科技領域，都能找到與奈米科技相關的應用。以「尺寸與技術」描繪人類社會的發展階段：農業時代公分農業工具工業毫米機械設備微電子時代電子元件二十一世紀奈米奈米世界是介於「宏觀」和「微觀」之間的「介觀」世界。”奈米科技”有關，認為奈米是一種單位的國小學童僅佔23%，卻有12%的國小學童認為奈米為一種食物。繼續回答所聽過的奈米產品時，約僅有13.5%的國小學童回答均無聽過，其比例較為聽過奈米名詞為低，推測原因可能為學童發揮其想像力或是現代學童仍可由同儕，書籍或媒體中或多或少得到有關奈米的訊息。國小現職教師中，則約有73%均可正確指出奈米為一種單位，同樣亦有高達51.5%之教師認為奈米為一種科技，應與生活中隨處可聽見的奈米科技有關。因此對於國小學童的課程設計首先藉由大小的比較帶入奈米的觀念，其次為奈米的科學涵義，並結合數學課程中的表面積觀念表達奈米材料性質特殊之原因，且與生活經驗結合介紹自然界的奈米現象與奈米技術在現代生活中應用，最後請學童反思此一新技術，新材料可能對現有的社會環境所造成的衝擊。 二、學習目標 能了解物質大小有別，甚而物質的數量相同但是排列不同其性質亦有差異。 能了解奈米尺度的相對大小及奈米粒子之基本製作方法。 讓學童認知物質變成奈米尺寸時特性會改變。 拉近學童與奈米現象的距離，認識自然界中已存在的奈米現象。 介紹現在社會中奈米科技的應用，讓學童明瞭奈米的應用潛力。 讓學童想像與創造理想的奈米世界，並反思奈米科技帶來進步與便利的背後或許也同時隱藏了難以想像的問題與後果。 三、教學活動內容設計與學習目標之關係 活動一【超級比一比】--學習目標：了解物質大小有別，數量相同排列不同亦有不同的性質。 器材：大小不同的石頭若干 比比看大石頭、小石頭哪個比較重？ 選擇大小約略相同的石頭分成兩堆，一堆較多，一堆較少，請學童思考比較其差異。 將大小約略相同的石頭，分成兩組，其中一組每個石塊均分開，另一組數目相同的石塊則堆疊在一起，請學童思考比較其差異。 活動二【啥”米”搞的鬼】--學習目標：了解奈米尺度的相對大小及奈米粒子之基本製作方法。 器材：紙帶，剪刀，尺 各組分發一公尺長的紙帶，將其對半剪開後，請學童剪成10公分長的紙帶，再由10公分長的紙帶剪成1公分長的紙帶。並以1公分的紙帶，請學童剪成最細的紙條，並以分組競賽的方法鼓勵，此時最細的紙帶約0.1公分，若學童剪的紙條超過0.1公分時，可適時鼓勵學童剪成更細。將1公尺，10公分，1公分及1公厘的紙帶排列一起比較其大小。 特別將1公尺與0.1公分比較說明千分之一的大小，引導出奈米即為3次的千分之一，因此為很小的長度單位。 請學童利用不同的方法將現有的紙帶排列出10公分的長度。學童應有(1) 以50公分的長紙帶剪成10公分，(2)直接以一條10公分紙帶排出，(3)另以10個1公分排出10公分長度等三種方式。 活動三 【大小就是不一樣】--學習目標：認知物質變成奈米尺寸時特性會改變。(教師演示) 器材：海綿，小刀，竹筷子，鐵塊，鋼棉，金奈米粒子溶液，鐵奈米粒子溶液 將海綿切成5厘米的正立方體，算算看表面積為多少？將海綿切成一半，表面積有沒有改變？你怎麼知道的？切成越小時，表面積有何變化？表面積變化可能會產生何種現象? 將一根竹筷子前端以小刀削成散開之竹片，比較削開的筷子與未削開的筷子以火點燃時之燃燒情形。 以打火機燃燒鐵塊與鋼棉比較其燃燒情形。 先以身上的小金飾提醒學童金在塊材時的一般性質，展出兩種不同大小的金奈米粒子，說明物質在奈米尺寸時會有不同的性質。 展示鐵奈米粒子溶液，原溶