以[乾冰]为主题科学创意实验.docVIP

以[乾冰]為主題的科學創意實驗一、教學目標：了解二氧化碳的物理和化學性質與用途1. 藉由有趣的乾冰實驗，引發學習興趣，並瞭解二氧化碳的性質與用途。2. 了解二氧化碳和人類生活的關係與應用。二、教材設計原理乾冰對國中學生來說，可能是比較不容易接觸的物質，但是另一方面，乾冰相關的概念跟我們的理化卻是息息相關，所以我們有必要讓學生對乾冰有更進一步的認知。在學生學完乾冰相關的概念之後，適時引入這個活動，將教材融入遊戲與實驗中，並使學生在遊戲實驗中對乾冰有更進一步的認識教材設計理念參考自Forgaty的課程統整的張網式、Beane的概念統整課程的設計模式與李坤崇、歐淑敏概念或學科的主題統整模式。這種模式即是一種擴散性 的思考模式（如圖4）， 其設計模式如下： 三、教材設計的架構 首先以「乾冰」為主題，讓再思考理化與乾冰相關的概念。進而以遊戲及體驗的方式設計教學活動。經由討論後發展出幾個的教學活動。 教學活動一是乾冰的外觀：包括觀察乾冰與冰的不同教學活動二是二氧化碳的不助燃：觀察燭火與二氧化碳相遇時的反應 教學活動三是乾冰的昇華：並了解昇華的現象及物質的三相變化，乾冰所產生的二氧化碳會使金屬產生震動。教學活動四是二氧化碳水溶液：二氧化碳溶於水呈酸性教學活動五是乾冰的氧化還原：鎂帶置入乾冰內燃燒將產生黑色的碳。 教學活動六是乾冰與石灰水的反應教學活動七:乾冰趣味遊戲為了讓教學活動更吸引人，因此筆者依各個概念的名稱再另訂活動名稱， 主題教學設計概念：因為我們此次活動的教學對象是國二升國三學生，他們已經上過國中理化一二冊二氧化碳、浮力、密度等相關概念，對於乾冰的相關概念及其與生活的應用已有初步的認知，但是可能不近完全，此時引入這個活動剛好可以讓他們對乾冰有更多的興趣與體會，此時建立好他們的觀念，對於將來教材的銜接與連貫有相當大的幫助。藉由一連串乾冰實驗鍛鍊學生學理與實驗現象之連結、分析觀察能力及思考判斷能力，並經由活動讓學生對於乾冰箱性質能夠更加熟悉，能將之前所學的觀念有更進一步的釐清及更深入的探討。主題教學活動：乾冰與冰的觀察目的：觀察乾冰與冰的不同，並了解昇華的現象及物質的三相變化。器材：乾冰、衛生紙、冰塊、手套。方法：（1）發給每人一塊乾冰及一塊冰塊及數張衛生紙。（2）將乾冰、冰塊分別放在衛生紙上。（3）數分鐘後放冰塊的衛生紙溼了，放乾冰的衛生紙依然是乾的。【概念導引】（1）「乾冰」是冰嗎？「乾冰」是什麼？為什麼叫做「乾冰」？參考答案：「冰」中文的定義應該是固態的水，注意呦～含有水的成分。「乾冰」呢？卻完全不含有水的成分，它不是水凝結而成的，而是固態的二氧化碳，是無色、無味的氣體二氧化碳凝結而成的。（2）固體的乾冰不會經過溶化為液體的階段，只會直接蒸發為氣體的二氧化碳，這種由固體直接變成氣體，不經過液體狀態的現象，叫做「昇華」。（3）比較乾冰的昇華現象與冰塊融化時濕淋淋的感覺，同學可輕易了解為何固態的二氧化碳稱為乾冰。乾冰與冰觀察：兩張衛生紙的不同？　　　　　　　　濕濕的是因為冰　　　　　成　　　了，那乾冰變成　　　，這種現象稱為　　　　。乾冰周遭產生白煙，（加水更明顯）這是什麼？　　　　　 （可以再帶入各種白煙是什麼狀態的概念）把臉靠近乾冰感覺　　　　，這是什麼現象？　　　　尖叫的金屬片目的：了解熱的傳導現象及振動產生聲音。器材：乾冰、冰塊、金屬製品（如：湯匙、硬幣、鐵尺等）、手套。方法：聽看看乾冰與冰和金屬製品接觸的話，會有聲音嗎？【概念導引】將乾冰和金屬製品接觸的話會有滋滋的聲音。請問一下這是什麼原理呢？尖叫連連產生聲音的條件? 放在乾冰上的金屬為何會發出尖銳的聲音? 用手觸摸金屬感覺涼涼的,這是熱的 現象。 乾冰瀑布目的：觀察乾冰遇水急速汽化的現象、了解雲霧的形成原理器材：乾冰、茶壺等容器、冷熱水。方法：（1）選用具有夾縫設計的容器，夾縫開口朝向學生。（2）將乾冰（片狀或塊狀皆可）放入盆子內， 詢問學生觀察到的現象。【概念導引】（1）觀察到的白色煙霧是什麼？ 參考答案：乾冰遇水迅速吸熱而昇華為氣態的二氧化碳，過程中由於吸收許多熱，使得二氧化碳氣體周圍的水氣冷凝成小水滴，而產生白色的煙霧；而二氧化碳是無色氣體。（2）為何白色煙霧會向下流形成瀑布狀？盆內為何會騰雲駕霧，大部分的煙霧不會飄起來？ 參考答案：二氧化碳分子量44 g/mole，比空氣平均分子量28.8g/mole重，加上（3）為什麼乾冰一放入水中就有劇烈沸騰的現象？參考答案：乾冰與水接觸時，因為吸收熱量，迅速昇華為二氧化碳氣體，造成視覺上的沸騰現象無形的水目的：了解二氧化碳比空氣重及應用二氧化碳滅火。器材：乾冰、容器、蠟燭、打火機、手套