九年一貫「自然與生活科技」領域
生活科技學域之主題式活動設計
散發你的光和熱－太陽爐
人類所利用的能源，歸根究底地說，都是來自太陽。人們使用太陽能已有數千年的歷史，然而發展卻相當地緩慢，主要是因它的能量密度低，且易隨日夜、季節、氣候的變化，不容易應用於生活中，然而，面對變遷中的生態環境，污染問題相當嚴重，使得推廣太陽能的工作顯得日益重要。你（妳）有想過不需要瓦斯或其他燃料也能將水煮開？利用太陽光所提供的熱能是目前先進國家在能源發展上的趨勢之ㄧ。本活動希望藉由MST教學模式，讓大家能利用科學原理與數學計算，設計並製作一個可以大量吸熱並保溫的太陽爐，實際將理論用於製作，提升大家的科技素養與問題解決的能力。
內容：
MST教學模式
模組之教學概要圖
模組之教學示例及說明
學習活動項目
1. 認識太陽爐（閱讀）
2. 熱的傳播、光的反射、體積的計算（閱讀）
3. 設計太陽爐的問題澄清與分析（實作）
4. 按部就班完成太陽爐（實作）
5. 大展身手與經驗分享（實作）
評量資料
模組之教學概要圖
太陽爐之設計與製作
「散發你的光和熱-太陽爐」教學模組活動項目一覽表
選用 | 項目 | 活動方式 | 內容 |
認識太陽爐 | 閱讀 | 閱讀資料、評量題目 | |
熱的傳播、光的反射、體積的計算 | 閱讀 | 閱讀資料、評量題目 | |
設計太陽爐的問題澄清與分析 | 實作與討論 | 活動設計、學習歷程記錄 | |
按部就班完成太陽爐 | 實作與討論 | 活動設計、學習歷程記錄 | |
大展身手與經驗分享 | 實作與討論 | 活動設計、學習歷程記錄 | |
MST教學模式
本活動採用MST教學模式，所謂的MST，乃是在1970年代，美國馬里蘭大學的Maley教授極力鼓吹科技與科學及數學合科教學，並開發了許多相關的教材及活動設計，可惜受限當時風氣的封閉，並未受到第一線教師的青睞。直至近年，這種和科協同教學的活動，終在紐約州的強力推行下，始逐漸受到重視。在知識探索的過程中，學生常常僅是表面的理解，而在求學的過程中卻不能將學科的知識深入思考，進而加以應用，因此有鑑於此種現象的發生，科技教育專家提出利用科技教育連結數學和科學的相關概念，以求學生在學習時能夠主動思考並建構出科技、科學與數學間彼此的相互關係，而達到統整與應用的目標。
美國紐約州系統推動方案（The New York Systemic Initiative, 1998）的「MST資源指引」（Mathematics, Science & Technology Resource Guide）曾建議M、S和T可透過主題（theme）、標題（topic）、或課題（issue）組織MST教學活動。側重融合模式的統整如下圖所示。
（1）聯結型－TMS （2）協同型－M＋S＋T＋（MST） （3）融合型－MST
一、連結型：透過科技教師所設計的科技活動與數學、科學等學科作適當的連結。
二、協同型：透過數學、科學與科技教師三位的合作，進行課程設計與協調，並分別實際實施。
三、整合型：將數學、科學與科技的概念整合於課程活動之中，在教學活動實施中可將三種概念統整學習。
本活動希望利用融合型的MST教學模式，來設計一個太陽爐製作活動，整合學生在理化、數學課所學，實際運用在動手做的過程中，獲得真正將理論實踐在生活中的經驗，讓學生的學習更有廣度與深度。
教學示例 | 說明 |
【觀察情境察覺問題】 太陽給地球免費提供大量的光能和熱能。太陽的熱能照暖了大地和海洋的表面，也使 包圍著地球的空氣變得溫暖。正因為太陽與大家的生活息息相關，所以太陽能的利用可以從學生生活經驗與觀察來導入，以下幾個問題可以引導學生的思考方向： 『為什麼夏天汽車停在大太陽底下，沒多久整台車就熱騰騰的？』 夏天坐在車子裡如果沒有開冷氣可能大家都會受不了，甚至如果突然坐進一台停放在大太陽底下的汽車，我們的屁股可能會被燙到，一股熱氣襲鼻而來，有種無法呼吸的感覺，也曾經有車主將打火機放在儀表板上發生爆炸的意外，這些都是太陽惹的禍？！ 『為什麼冬天蓋鬆軟的棉被比較暖活？』 冬天時我們都知道蓋鬆軟的棉被比較溫暖，而成功嶺上的阿兵哥每天都將棉被摺壓成豆腐狀，冬天時就好像蓋了硬梆梆的厚紙板，為什麼？ 『為什麼流浪漢睡在公園時，經常會身上蓋著報紙？』 從電視上或經驗中我們都知道，流浪漢在公園要渡過寒冷的夜晚，都需要在身上舖上很多層報紙，報紙真的有棉被的功能嗎？為什麼他們都會蓋呢？ 『為什麼裝冰淇淋蛋糕要用保利龍？假如不用保利龍而用紙來取代，會有怎樣的結果？』 夏天如果有朋友生日想要買蛋糕，冰淇淋蛋糕相信是大家都可望的，而裝冰淇淋蛋糕的盒子為什麼都用保利龍？如果用紙盒可以嗎？ 『為什麼保溫瓶可以保溫？』 家中的保溫瓶為何可以保溫？這些原理該如何利用在太陽爐中？ | 本活動的重點在於學生能利用在理化課程所學的相關知識，以及生活中的經驗觀察，製作一個可以大量吸收熱量並保住溫度的太陽爐。教師在心中應該要明確的了解這個模組的教學目標，利用各種日常生活中可察覺到問題，引發學生對於這個主題的興趣。而這些問題必須讓學生心中產生共鳴，引發他們進行探索的慾望，而且也必須有開闊的思考空間，容忍學生天馬行空，如此才能激盪出各種創意。 |
教學示例 | 說明 |
【引導討論確定問題】 當引發出學生的興趣後，接下來要來作問題的澄清並且進一步的分析問題，如： 最需要解決的問題是什麼？ 這個活動過程中擁有的資源和條件限制是什麼？ 而為了幫助學生思考在設計太陽爐時能更周密，因此列出幾個問題，如： 熱絕緣材料有哪些？ 調整反射面的方法有哪些？ 哪些產品可以保溫？其原理為何？ 以上的問題主要是要讓學生的思考能聚焦在於 『如何大量的吸收熱能？』 『如何儲存熱能，保住溫度？』 因此學生會了解到，下列幾個問題是他們在設計與製作太陽爐過程中必須思考到的。
| 學生剛開始一定不清楚到底要做什麼，所以這個部分的引導特別重要，老師如果能清楚的給予學生方向，他們也更能投入的進行活動。 為了幫助學生釐清問題，可以從生活中的一些經驗來做連結，因此這個部分盡量從學生可以感受到的經歷來引導。 聚焦是很重要的，有很多學生在似懂非懂之下，做出來的東西都很難達到預期的效果，因此教師必須藉由學習歷程記錄來觀察，是否都能清楚所要做的東西。 |
教學示例 | 說明 |
【分工合作進行探究】 這個階段可算是生活科技教學活動的重點，主要步驟包括：蒐集資料、提出構想、開發設計、實際體驗。每個步驟要進行的內容依序如下： 蒐集資料 提出初步構想 有了之前問題的澄清與討論後，小組成員開始初步提出想做怎樣的太陽爐？ 蒐集並分析資料 根據所想做的太陽爐以及本身認為欠缺的知識，列出所要蒐集的資料項目，並平均的分配給每位組員，詳細做好資料蒐集的計畫。 蒐集完資料後，須對資料作整理、分類、編排，以便於資料的讀取運用，整組匯整再做進一步的分析。 提出構想 發展方案 依據以前的初步構想與所蒐集的資料，構思三種不同的設計方案（如造型不同或結構不同等），並繪製草圖。 選擇最佳方案 依據以前的三種構想，分析優缺點，並選擇出最佳方案。 開發設計 繪製設計圖 繪製太陽爐的設計圖，用尺畫及標示尺寸、註明比例、材料，並作細部的設計分析，以更明確的澄清設計理念。 工作分配 根據設計圖，預計所需用到的材料及工具，分配購買、攜帶的人員，以及成本的預估。根據設計圖與設計分析，列出應有的工作步驟與所負責的人員。 實際體驗 執行選定方案 對照設計圖與工作分配，進行太陽爐的製作。 測試與評鑑 測試作業呈現結果及與原設計要求之符合程度，包括規格、材料、結構、外觀造型、反射面調整方式、太陽爐攜帶方式、使用成本等。 將太陽爐實際放在陽光下測試，並紀錄結果，項目可以包括測試日期、天氣狀況、開始測試時間、結束測試時間、時間總長、起始溫度、終止溫度、吸收熱量H＝m＊s＊t、每秒吸收熱量（卡/秒）等。 | 要提出簡單的構想敘述，並確認出主要的方向，亦可用圖示。 蒐集資料的計劃應包括有人、事、時、地、物，例如每項行動至少應列出是何人參與、做何事、何時開始與何時結束、在何地、面對何物（或人物）、使用何種工具等等。 分析資料時，可以分析的包括：小組收集到的資料有哪些？資料有用的程度如何？小組還收集到哪些有用的實物或模型？還需要收集其他資料嗎？如果需要，是哪方面的資料呢？ 最好將同組人員分成二到三個小組來提出草案，再從所有草案中構思截長補短的方案。 老師可以利用以下幾個問題來引導學生分析所提出的構想，以幫助選擇出最好的方案。 1.設計有創意嗎？ 2.能在限定時間內完成嗎？ 3.能達成評鑑標準嗎？ 4.能符合條件限制嗎？ 5.小組人員有適當分配嗎？ 6.所需材料能取得嗎？ 7.所需工具能取得嗎？ 8.所需費用夠便宜嗎？ 9.蒐集的資料充足嗎？ 10.能解決老師給的問題嗎？ 此部分乃希望藉由詳細的設計規劃，幫助學生思考所有的設計細節，是否能夠符合條件限制？是否能有最佳的效果？可以請學生計算太陽爐的體積，了解是否會超過條件限制；繪製光線路徑分析圖，藉以明瞭測試過程中該如何調整反射面的角度，以因應不同光線的變化；說明反射面的調整方式；說明攜帶方法等問題。經過此一程序，學生對於整個太陽爐的製作、細節都有深入的思考與體會。 工作分配在生活科技活動過程中，有很高的智慧，不僅可以幫助學生有效率的解決問題，並且可以讓他們了解分工合作的重要。而且不要幫學生準備材料，因為大家在設計上的需求並不相同，讓學生依照不同的需求，自行準備、選購所需的材料，亦可培養學生採購、選擇、獨立的生活經驗。 學生在製作過程中若遇到瓶頸或技術上的盲點，教師必須適時的發現並加以幫助處理，避免讓學生喪失信心，不斷保持完成作品的動力，而亦可引導學生彼此觀察，互相學習。 當作品完成後，先進行條件限制的比對，看看哪些項目不符合，讓學生了解說、寫、做合一的重要，而且有這樣的過程，更能確保測試競賽的公平性。 經過實際的測試，當結果出來時，學生會比較高低，了解自己的缺點，學習別人的優點，教師也可以教學相長，提升經驗值。 |
教學示例 | 說明 |
【分享經驗整合成果】 經過討論、設計、測試等過程，每組學生都有不同的狀況，也彼此有不同的感受與收穫，因此應讓學生分享彼此的成果與心得，並就各相關問題進行討論，以作為回饋與反思。實施的項目包括： 作品改進方向 經過測試比較後，提出作品的改進方向，提出的項目可包括以下幾點：初步構想、收集資料、分析資料、發展初步方案、選擇最佳方案、工作步驟分析、工作分配、時間分配、製作、測試、作品發表會等。 心得分享 請學生在活動中曾經遭遇到的問題與其解決方法條列出來。並撰寫在此活動的心得或收穫。 作品發表會與小組互評 請學生將他們設計的太陽爐，完整的介紹給所有同學知道，包含設計理念、製作過程、心得收穫等。而發表後，小組之間互相評分並提出建言，以激盪出更多元的思考空間，評分項目包括：創意美觀、材料利用、造型結構、團隊合作精神等。 【評鑑與展望】 分組活動的作業，學生的評鑑方式是很重要的一環，以下幾個方法可供參考。 學生課堂情意評量（學習表現評鑑表） 可分為參與程度、貢獻程度、器材維護三種，先自我評鑑後，再由組長來評鑑，如此可以從學生的觀點，真實的了解評鑑出每位同學在每次上課的學習參與情況。 組員評議組長表現及組長自我評鑑 除了組長評鑑組員之外，亦可設計讓組員來評鑑組長表現，以及組長自我評鑑的機制，以了解組長的表現在組員心中的看法為何。 學習歷程記錄評量 將設計討論過程中，所填寫的學習歷程記錄當作評分的重點，讓其所佔的分數比例高於作品分數，學生慢慢的會了解什麼是學習的重點。 作品評量 『做中學』一直是工藝/科技教育的主要教學方法，作品的製作呈現也是評量的重點，但通常這類的評分常限於教師的主觀意識，會因教師的喜好而有不公的現象產生，因此可將評分項目條列出來，讓學生知道老師的評分標準，除了有昭告天下以示公平的功能，也可以讓學生知道該朝哪個方向努力。 | 作品的改進以當做重新將這個活動再做一次來思考，如果重做一次會如改變，可呈現的部分涵蓋有自己的意見、老師提供的意見、分析理想與現實落差的原因。 曾經遭遇的問題經過適當的方法解決後，這樣的學習經驗是很可貴的，可以請學生將這些條列出來，彼此分享，以眾人的經驗來提升大家學習的寬度與廣度。 能勇敢、清楚、活潑的將作品發表出來，在當前的科技社會是很重要的，有好的想法如果沒有適當的呈現，就跟沒有任何想法是一樣的，因此唯有Show出來，大家才會知道原來最有創意的就在這裡，鼓勵學生踴躍發表，創造開放的環境空間，讓學生能盡情的發表，是老師應盡的職責。 分組作業、討論，最容易發生部分同學參與不高的情形，經常組長做的很辛苦，而偷懶的組員享受別人辛苦而得的成績，幾次之後就好像共產社會般，大家都不想做了，以正常的社會運作而言，是不可能有這種情況發生，米蟲是會被淘汰的，但因為在學校學習時，無法任意的將任何人解聘或懲處，這張學習表現評鑑表可以幫助組長掌控組員的合作情形。每次上課由組員、組長填寫自我評鑑，而後請組長至老師面前再幫組員評分，以免在組內評分時，礙於眾人壓力無法客觀的評量，組長評完後，老師須再做一次調整，也避免組員有任組長宰割的情形，所以教師必須做好明確的觀察判斷，當組員的自我評鑑與組長評鑑產生極大落差時，教師應深入了解該組的狀況，並適時的協調，如此也可避免教師、組長過分的主觀意識，而影響所有組員的成績。 此一方法也可以讓組員了解，萬一跟組長交情不好，不用擔心成績都受到組長宰制，若組長不能獲得人心，從這張評鑑表中就可以一目了然。 在工藝的時代，教師評鑑的重點在於作品的優劣，強調技能的訓練，因此學生只要跟著老師教的製作程序，按部就班就可以完成，所以手工巧、技術好的學生，就能獲得老師的青睞。在科技教育的時代，目的是要培養學生問題解決能力，作品不再只是唯一個考量，學生學習的過程、解決問題的程序、解決的方法逐漸的受到重視，因此學生在製作前要經過一連串的解析問題、設計分析，這些都應該是評分的重點，教師以什麼方式評分，學生就會在那方面多用心思。 評分標準可從作品的條件限制、整體表現來規劃，依符合條件的程度來給分，而整體表現則可包括作業實踐（問題探討並提出解決方案、按進度完成作業並達品質的要求）、專業創作（設計構想發展與提出方案、方案模型製作與測試）、報告與修正（團隊報告內容負創意及深度、報告發表與修正品質）等三方面來執行。 |
生活科技學習紀錄~學習表現評鑑表 日期： 年
月 日 班級： 組別： 組長評鑑後簽名： 職稱 自評者
簽名 參與程度 貢獻程度 器材維護 教 師 調 整 備 註 座號 缺席理由 1
2 3 4 5 1
2 3 4 5 差
普 優 參與 貢獻 維護 組長 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 副組長 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 組員 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 組員 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 組員 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 組員 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 組員 □□□□□ □□□□□ □ □ □ （自我評鑑） □□□□□ □□□□□ □ □ □ 特殊情形名單 缺席 遲到 早退 課前未準備 一、座號欄由組長填上，簽名欄及各項自我評鑑一律親自填寫，特殊情形名單填座號即可。 二、【參與程度】是指組員對小組完成作業之直接且具體的貢獻情況，請參考右列項目勾選：
（1）未學習（2）不專心（3）普通（4）認真（5）很認真。
三、【貢獻程度】是指組員對小組完成作業之直接且具體之貢獻情況，請參考右列項目勾選：
（1）不合作（2）有參與無貢獻（3）低度貢獻（4）有貢獻（5）特別有貢獻或貢獻最多者。
四、【器材維護】是指組員對課堂上使用之桌椅及所有器材的維護情形，正常使用則勾選『普』，破壞或不當使用則勾選『差』，有特殊維護事蹟請於備註欄註明並勾選『優』。
五、組長評鑑組員之工作不得在組員面前為之，於自我評鑑後交給教師檢查完，再親自填好交給老師。
六、除了胡亂填寫者扣平常成績外，自我評鑑部分原則上不納入成績計算。
七、組長缺席由副組長代理職務，評鑑組員時應秉持公平公正原則，不得有徇私或不盡責之行為。
生活科技學習紀錄~學習評鑑表 (組員評議組長表現及組長自我評鑑) 日期：
年 月 日第 週（週 ）班級
組別： 姓名：
座號： 接受評鑑組長姓名： 評鑑項目 分數 事實與說明 1.參與程度 2.貢獻程度 3.器材維護 4.召集組員與主持開會討論的能力 5.溝通與協調工作的能力 6.轉達老師交代事項是否完整 7.工作分配是否適才適所 8.工作進度掌握(追蹤組員工作情形) 9.工作進程控制能力 10.領導組員是否公道 合計 附註：每一項目分別給分.10分為最高.1分為最低 高於(含)9分或低於(含)2分之項目.需在`事實與說明`欄位寫出理由
太陽爐作品評分細目表
班級 組別
內容 項目 | 評 量 內 容 | 評量方式 | 配分比例 | 得分 |
一、 條件限制 70% | 1、太陽爐體的材料以紙箱為主，不可使用任何玻璃、鏡片材料 | 違規材料依程度扣分 2、4、6、8、10 | 10％ | |
2、重量少於2公斤 | 三等級：1、3、5 | 5％ | ||
3、體積小於9000 cm3 | 2、4、6、8、10 | 10％ | ||
4、成本少於100元 | 三等級：1、3、5 | 5％ | ||
5、加熱室溫100 cc的水，在1小時內將水煮開 | 全部組別排序，依序遞減 | 25％ | ||
6、能依日照方向調整反射面並固定 | 2、4、6、8、10 | 10％ | ||
7、能具攜帶性 | 三等級：1、3、5 | 5％ | ||
二、 整體表現 30% | 1.作業實踐 ＊問題探討並提出解決方案 ＊按進度完成作業並達品質的要求 | 2、4、6、8、10 | 10％ | |
2.專業創作 ＊設計構想發展與提出方案 ＊方案模型製作與測試 | 1、3、5、7、9、11、13、15 | 15％ | ||
3.報告與修正 ＊團隊報告內容負創意及深度 ＊報告發表與修正品質 | 三等級：1、3、5 | 5％ |
總計：
學習表現評鑑表應用情況
