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生活中的摩擦力
雖然摩擦力是一個抽象與模糊的概念,但是在學生的日常生活中卻是常常會接觸到摩擦力;本主題希望讓學生從日常經驗的對話以及實際觀察與操作中探索討論與摩擦力相關的概念,學生能夠理解甚至運用摩擦力於生活中。
設計者:嘉義縣布袋鎮過溝國小楊敦熙
內容:
模組結構及使用說明
模組之教學概要圖
活動項目一覽表
主題探討活動
各活動科學智能培養一覽表
學習成就評量
模組之系列教學活動
唉阿!怎麼滑倒了
看誰滑的遠
怎樣滑的剛剛好
防滑專家
滑溜觀察家
使用說明:
雖然摩擦力是一個抽象與模糊的概念,但是在學生的日常生活中卻是常常會接觸到摩擦力;本主題希望讓學生從日常經驗的對話以及實際觀察與操作中探索討論與摩擦力相關的概念。
網址:http://www.phy.ntnu.edu.tw/nstsc/或http://www.naer.edu.tw/nstsc
模組之教學概要圖
生活中的摩擦力
觀察情境 | 你曾經滑倒嗎?你是怎麼滑倒的? | |
察覺問題 | 從網路上或是影片中擷取人們、動物或是車輛打滑的照片或影 | |
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| 片於摩擦力討論的動機。生活中有有許多是運用到家大摩擦力 |
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| 或減少摩擦力的原理來幫助物體動或不動……。 |
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引導討論 |
| 從滑倒的經驗中確定摩擦力的大小會影響到我們的生活甚至造 |
確定問題 |
| 成危險,那麼該如何加大摩擦力呢?例如: |
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| 讓表面粗糙、增加表面積、增加重量、改變物體型狀……。 |
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分工合作 |
| 分組探究進行比賽: |
進行探究 |
| 「看誰滑的遠」:如何減少摩擦力 |
| 「怎樣滑的剛剛好」如何控制摩擦力 | |
分享經驗 | 學生分組報告成果與心得進行檢討與改進: | |
整合成果 | 從比賽中學習他人之經驗與優點 | |
從控制變因的比賽中培養科學素養與概念 | ||
「防滑專家」:如何改善環境、改造防滑器具……。 | ||
「滑溜觀察家」:觀察摩擦力伴隨出現的總總現象例如: | ||
熱、静摩擦與動摩擦是否有異……。 | ||
綜合評鑑 | ||
推廣運用 | ||
作業、應用推廣 發現開拓性的問題: 研討影響摩擦力大小的變因 研討如何控制摩擦力的大小 用什麼方法測量摩擦力 發明一種可以控制移動速率的物品 接連「腳踏車」教學模組 |
教學成效評鑑
活動項目一覽表
項目(活動方式)
器材與資源
活動內容
唉阿!怎麼滑倒了
網路資訊、短片
學生觀看短片,討論影片中滑倒之情形。
學生報告生活中滑倒的生活經驗及容易滑倒的地方。
看誰滑的遠
小石頭20顆、課本、(沙子、潤滑油塑膠片、砂紙…)。
請學生用課本當成斜坡,觀察石頭從斜坡上滾下之狀況。
各組拿出五顆石頭參加石頭滾遠大賽。
請各組改良器具(包括斜坡與石頭及跑道)參加石頭滑遠大賽。
滑的剛剛好
玻璃珠5顆、課本、(沙子、潤滑油塑膠片、砂紙…)。
分組報告設計內容。
分組比賽如何將玻璃珠停在指定距離上。
分組討論勝敗原因。
防滑專家
紀錄簿、各組器材自備
各組尋找出一項學校或日常生活中容易發生滑倒的現象,設計出一項解決的方案,並與組員討論可行性;決議可行之後,進行實際操作。
摩擦觀察家
網際網路、砝碼
學生分組自由研究或上網搜尋與摩擦力相關之知識,分組成果報告。
學生設計如何計算摩擦力之大小(最大静摩擦)
6.
主題探討活動
「生活中的摩擦力」教學活動流程 | 說明 |
【觀察情境察覺問題】
滑倒容易造成傷害或危險,本教學活動希望從學生觀察滑倒現象出發,進而對摩擦力有初步之了解與探索。 教學時可視學生討論情況提供學生以下討論問題:
【引導討論確定問題】 由以上討論活動中,學生可能發現許多與滑倒相關的問題,將問題進行歸納與整理,並嘗試帶入教學主題「摩擦力」:
【分工合作進行探究】
本活動採比賽方式進行,在活動進行之前英完成以下工作以方便比賽之進行:
| 本活動希望達成之能力指標: 1-3-5-4願意與同儕相互溝通,共享活動的樂趣 1-3-5-5傾聽別人的報告,並做適當的回應 比賽辦法參考附錄一 本活動希望達成之能力指標: 2-3-1-1提出問題、研商處理問題的策略、「學習」操控變因、觀察事象的變化並推測可能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。學習由變量與應變量之間相應的情形,提出假設或做出合理的解釋。 2-3-5-3瞭解力的大小可由形變或運動狀態改變的程度來度量 |
本活動延續活動流程二之比賽,在此活動中教師英指導學生:
【分享經驗整合成果】
【綜合評鑑推廣應用】 日常生活中有許多機械或是行為,是對摩擦力的大小進行控制而來,這部分的學習希望學生經由上述有趣的比賽活動,對摩擦力的大小能加以運用與控制,並能對日常生活所長見到的摩擦力大小運用之現象進行統整與歸類乃至運用。
滑倒或是太滑容易造成危險或是失控,如何減少生活中滑倒狀況的發生。或是設計製造防止滑倒的輔助器具。
延伸對摩擦力學習,伴隨摩擦力往往出現發熱現象,以及摩擦力大小如何測量,又有哪些因素會影響摩擦力的大小。 | 本活動希望達成之能力指標: 3-3-0-3發現運用科學知識來作推論,可推測一些事並獲得證實 6-3-2-2相信自己常能想出好主意來完成一件事 6-3-2-3面對問題時,能做多方思考,提出解決方法解決問題 本活動希望達成之能力指標: 7-3-0-2把學習到的科學知識和技能應用於生活中 本活動希望達成之能力指標: 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 |
科學智能評量細目表
素養要項
評 量 指 標
學習活動項目
過程技能
觀察
1-3-1-1
能依規畫的實驗步驟來執行操作--------------------
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□
□
□
□
1-3-1-2
察覺一個問題或事件,常可由不同的角度來觀察而看出不同的特徵--------------------------------------
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□
□
□
□
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)----
□
□
□
□
□
比較與
分類
1-3-2-1
實驗前,估量「變量」可能的大小及變化範圍---------
□
□
□
□
□
1-3-2-2
由改變量與本量之比例,評估變化程度---------------
□
□
□
□
□
1-3-2-3
依差異的程度,作第二層次以上的分類---------------
□
□
□
□
□
組織與
關連
1-3-3-1
實驗時,確認相關的變因,做操控運作----------------
□
□
□
□
□
1-3-3-2
由主變數與應變數,找出相關關係-------------------
□
□
□
□
□
1-3-3-3
由系列的相關活動,綜合說出活動的主要特徵-------
□
□
□
□
□
歸納
研判
與
推斷
1-3-4-1
能由一些不同來源的資料,整理出一個整體性的看法-
□
□
□
□
□
1-3-4-2
辨識出資料的特徵及通則性並做詮釋----------------
□
□
□
□
□
1-3-4-3
由資料顯示的相關,推測其背後可能的因果關係-----
□
□
□
□
□
1-3-4-4
由實驗的結果,獲得研判的論點---------------------
□
□
□
□
□
傳達
1-3-5-1
將資料用合適的圖表來表達------------------------
□
□
□
□
□
1-3-5-2
用適當的方式表述資料(例如數線、表格、曲線圖)----
□
□
□
□
□
1-3-5-3
清楚的傳述科學探究的過程和結果------------------
□
□
□
□
□
1-3-5-4
願意與同儕相互溝通,共享活動的樂趣---------------
□
□
□
□
1-3-5-5
傾聽別人的報告,並做適當的回應-------------------
□
□
□
□
科學與技術認知
認知層次
2-3-1-1
提出問題、研商處理問題的策略、「學習」操控變因、觀察事象的變化並推測可能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。學習由變量與應變量之間相應的情形,提出假設或做出合理的解釋-------------
□
□
□
□
認識植物
、
動物的生態
2-3-2-1
察覺植物根、莖、葉、花、果、種子各具功能。照光、溫度、溼度、土壤影響植物的生活,不同棲息地適應下來的植物也各不相同。發現植物繁殖的方法有許多種---
□
□
□
□
□
2-3-2-2
觀察動物形態及運動方式之特殊性及共通性。觀察動物如何保持體溫、覓食、生殖、傳遞訊息、從事社會性的行為及在棲息地調適生活等生態--------------------
□
□
□
□
□
2-3-2-3
知道動物卵生、胎生、育幼等繁殖行為,發現動物、植物它們的子代與親代之間有相似性,但也有些不同-----
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□
□
□
□
2-3-2-4
藉著對動物及植物的認識,自訂一些標準把動物、植物分類--------------------------------------------
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□
□
□
□
認識物質
2-3-3-1
認識物質的性質,探討光、溫度、和空氣對物質性質變化的影響----------------------------------------
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□
□
□
2-3-3-2
探討氧及二氧化碳;氧的製造、燃燒之瞭解、氧化(生銹等),二氧化碳的製造、溶於水的特性、空氣污染等現象
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□
□
□
2-3-3-3
探討物質的溶解性質、水溶液的導電性、酸鹼性、蒸發、擴散、脹縮、軟硬等。-------------------------------
□
□
□
□
□
2-3-3-4
認識促進氧化反應的環境--------------------------
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□
□
認識環境
2-3-4-1
長期觀測,發現太陽升落方位(或最大高度角)在改變,夜晚同一時間四季的星象也不同,但它們有年度的變化規則--------------------------------------------
□
□
□
□
□
2-3-4-2
認識天氣圖上的高、低氣壓線、鋒面。觀察(資料搜集)一個颱風的興衰----------------------------------
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□
□
□
2-3-4-3
知道溫度高低不同,使水的存在形態改變,是形成霜、露、雲、雨、雪的原因-------------------------------
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□
□
□
2-3-4-4
知道生活環境中的大氣、大地與水,及它們間的交互作用----------------------------------------------
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□
□
□
□
交互作用的認識
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------------------------------
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□
□
□
□
2-3-5-2
藉製作樂器瞭解影響聲音高低的因素、音量大小、音色好壞等,知道樂音和噪音之不同---------------------
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□
□
□
□
2-3-5-3
瞭解力的大小可由形變或運動狀態改變的程度來度量--
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□
□
□
2-3-5-4
藉簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體(壓力)等方法來傳動---------------------------------
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□
□
□
□
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-----
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□
□
□
□
認識常見的科技
2-3-6-1
認識日常用品的製造材料(如木材、金屬、塑膠)-----
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□
□
□
□
2-3-6-2
認識房屋的結構與材料----------------------------
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□
□
□
□
2-3-6-3
認識資訊設備(如電腦主機及周邊設備)和其材料(如半導體......等) ----------------------------------
□
□
□
□
□
科學本質
3-3-0-1
能由科學性的探究活動中,了解科學知識是經過考驗的-
□
□
□
□
□
3-3-0-2
知道有些事件(如飛碟)因採證困難,無法做科學性實驗-
□
□
□
□
□
3-3-0-3
發現運用科學知識來作推論,可推測一些事並獲得證實-
□
□
□
□
3-3-0-4
察覺在「以新觀點看舊資料」或「以新資料檢視舊理論」時,常可發現出新問題-----------------------------
□
□
□
□
□
3-3-0-5
察覺有時實驗情況雖然相同,也可能因存在著未能控制的因素之影響,使得產生的結果有差異---------------
□
□
□
□
□
科技的發展
科技的
本質
4-3-1-1
認識科技的分類----------------------------------
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□
□
□
4-3-1-2
了解機具、材料、能源-----------------------------
□
□
□
□
□
科技的
演進
4-3-2-1
認識農業時代的科技------------------------------
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□
□
4-3-2-2
認識工業時代的科技------------------------------
□
□
□
□
□
4-3-2-3
認識資訊時代的科技------------------------------
□
□
□
□
□
4-3-2-4
認識國內、外的科技發明與創新科技與社會-----------
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□
□
□
□
科技與
社會
4-3-3-1
了解社區常見的交通設施、休閒設施等科技-----------
□
□
□
□
□
科學態度
細心切實
5-3-1-1
能依據自己所理解的知識,做最佳抉擇--------------
□
□
□
□
□
5-3-1-2
知道經由細心、切實的探討,獲得的資料才可信------
□
□
□
□
□
5-3-1-3
相信現象的變化有其原因,要獲得什麼結果,需營造什麼變因------------------------------------------
□
□
□
□
□
思考智能
批判思考
6-3-1-1
對他人的資訊或報告提出合理的求證和質疑創造思考--
□
□
□
□
□
創造思考
6-3-2-1
察覺不同的辦法,常也能做出相同的結果-------------
□
□
□
□
□
6-3-2-2
相信自己常能想出好主意來完成一件事--------------
□
□
□
□
□
6-3-2-3
面對問題時,能做多方思考,提出解決方法解決問題-
□
□
□
□
□
解決問題
6-3-3-1
能規劃、組織探討活動-----------------------------
□
□
□
□
□
6-3-3-2
體會在執行的環節中,有許多關鍵性的因素需要考量-
□
□
□
□
□
科學應用
7-3-0-1
察覺運用實驗或科學的知識,可推測可能發生的事---
□
□
□
□
□
7-3-0-2
把學習到的科學知識和技能應用於生活中------------
□
□
□
□
7-3-0-3
能規劃、組織探討活動-----------------------------
□
□
□
□
□
7-3-0-4
察覺許多巧妙的工具常是簡單科學原理的應用--------
□
□
□
□
□
設計與製作
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----------------------------
□
□
□
□
8-3-0-2
利用多種思考的方法,思索變化事物的機能和形式-----
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□
□
□
□
8-3-0-3
認識並設計基本的造形----------------------------
□
□
□
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□
8-3-0-4
了解製作原型的流程----------------------
□
□
□
□
□
模組之學習成就評量
紙筆測驗(可用問答、選擇、填充等方式行之)
(可列出學生在做完「和蝙蝠做朋友」活動後,你期望他學到的「科學與技術認知」方面知識)
2、報告及成品評鑑
3、觀察學生的學習活動過程
4、其他各種適當的方式
(本欄尚未發展)
「唉呀!怎麼滑倒了」
教學重點
經由影片觀賞及生活經驗探討,發現引起滑倒之原因。
探索生活週遭容易滑倒之處所,並能歸納滑倒之原因。
初步了解摩擦力之概念。
教學資源
錄影帶、網際網路搜尋,口述生活經驗。
使用說明
本活動安排一節並包含分組分工及下次比賽規則介紹與器材準備
本活動備有以下滑倒影片介紹(建構中)
教學活動示例
「唉呀!怎麼滑倒了」教學活動流程 | 說明 |
【協助學生確定問題】
【協助學生獲取資料】
【鼓勵學生提出想法】
【激勵學生推廣運用】
| 本活動希望達成之能力指標: 1-3-5-4願意與同儕相互溝通,共享活動的樂趣 1-3-5-5傾聽別人的報告,並做適當的回應 |
「看誰滑的遠」
教學重點
從遊戲比賽中發現影響摩擦力的原因。
找尋減少摩擦力的方法。
說明比賽規則就是一種控制變因的方法。
教學資源
校園的小石頭。
簡易的斜坡(利用課本或塑膠墊板)。
尺。
紀錄表格(鼓勵學生運用電腦EXCEL軟體)。
使用說明
本活動採比賽方式進行。
第一階段學生撿拾二十顆小石子進行組內篩選初賽。
第二階段由各組挑選五顆石子參加分組決賽。
請學生計算各組平均距離以判定比賽結果。
教學活動示例
「看誰滑的遠」教學活動流程 | 說明 |
【協助學生確定問題】 學生在本活動中進行比賽以挑選出適合參加決賽的石頭,從比賽中了解:
【協助學生獲取資料】 透過比賽成績之計算了解資訊(數據):
【鼓勵學生提出想法】 經由比賽後之檢討,讓學生:
【激勵學生推廣運用】 賽後之心得報告鼓勵學生說出
| 比賽辦法參考附錄一 本活動希望達成之能力指標: 2-3-1-1提出問題、研商處理問題的策略、「學習」操控變因、觀察事象的變化並推測可能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。學習由變量與應變量之間相應的情形,提出假設或做出合理的解釋。 2-3-5-3瞭解力的大小可由形變或運動狀態改變的程度來度量 |
「怎樣滑的剛剛好」
教學重點
怎樣有效運用摩擦力。
利用控制摩擦力之大小讓物品接近目標區。
教學資源
劃定得分區由學生自行設計參賽器材及滑行物品。
使用說明
本活動以一節課實施。
需妥善規劃比賽場地及時間安排。
比賽辦法如附件。
教學活動示例
「怎樣滑的剛剛好」教學活動流程 | 說明 |
【協助學生確定問題】 經由比賽協助學生確定摩擦力的大小可經由:
【協助學生獲取資料】
【鼓勵學生提出想法】
【激勵學生推廣運用】
| 本活動希望達成之能力指標: 3-3-0-3發現運用科學知識來作推論,可推測一些事並獲得證實 6-3-2-2相信自己常能想出好主意來完成一件事 6-3-2-3面對問題時,能做多方思考,提出解決方法解決問題 |
「防滑專家」
教學重點
設計與規劃如何防止滑倒。
調查分類校園或家庭裡,乃至生活週遭有哪些容易滑倒的地方。
怎樣增家摩擦力來防止滑倒。
設計不容易滑倒的鞋子。
教學資源
橡皮條、布條、或由學生自行攜帶防滑設計物。
使用說明
本活動規劃兩節課並與下一延伸活動銜接。
指導學生如何判斷或計算設計物前後摩擦力大小的改變。
教學活動示例
「防滑專家」教學活動流程 | 說明 |
【協助學生確定問題】 討論先前的比賽結果澄清以下觀念:
【協助學生獲取資料】 學生經過觀察與紀錄蒐集以下資料:
【鼓勵學生提出想法】
【激勵學生推廣運用】
| 本活動希望達成之能力指標: 7-3-0-2把學習到的科學知識和技能應用於生活中 本活動希望達成之能力指標: |
附錄一:比賽辦法
活動二「看誰滑的遠」比賽辦法
器材:
小石頭20顆
各組利用課本或墊板自製斜坡。
場地:
各組在實驗桌上進行
決賽時由老師在地板上畫出一條起點線。
規則
各組選定五顆石頭參賽。
斜坡的高度不得高過20公分
斜坡的前緣不得超出起點線
不可施加推力幫助石頭滑行
成績計算:
以全組的五顆石頭平均距離計算。
活動三「怎樣滑的剛剛好」比賽辦法
器材:
各組自備參賽品5顆
各組自製斜坡及軌道。
起跑線算起100㎝處為滿分線。
場地:
老師在地板上畫出一條起點線,
規則
不可施加推力幫助參賽物滑行。
物品停止處與滿分線之距離每1㎝扣一分
成績計算:
以全組的五次參賽平均成績計算。