引起動機:
進行課堂活動的前一天,請學生留意氣象報導或請家人幫忙留意第二天的氣溫。
與學生討論各種不同的天氣型態,留意學生在討論中是否使用了「溫度」一詞,並問學生們是否知悉溫度計的用途及代表的意義,強調溫度計是用來表示溫度,即物質的冷熱程度的工具。
若要更進一步幫助學生了解溫度所代表的意義,可以請學生想像(或實際展示)一鍋的冷水與一鍋熱水,在無法實際地觸碰或感覺水的時候,要如何形容這兩鍋水的不同呢?學生應該可以看見熱水鍋中的水運動較激烈。提醒學生們運動即是能量存在的證明。
水其實是由許多稱之為分子的微小元素所構成,水分子在水沸騰的狀態下會進行劇烈且快速的運動。空氣分子也是由無數的分子所組成,雖然肉眼看不見,但空氣分子實際上在我們的周圍四處移動著。請學生們想像一下分子在溫暖空氣中與在寒冷空氣中的活動狀態有何不同,答案是分子在溫暖的空氣中運動較快,因為本身具有較多能量的緣故。
註:向學生們強調空氣分子是隨意在我們周圍活動著,並不一定會造成微風吹拂的感覺;風吹的感覺是由大量的空氣分子同時朝著特定的方向移動所形成。
告訴學生溫度計的功能就為測量分子移動的速度,這些可以是水分子、空氣分子或是組成我們身體的分子。當這些運動中的分子撞擊溫度計底部的球狀容器時,將使得內部液體的分子加速移動,運動中的分子需要更大的空間,因此液體就會沿著玻璃管向上爬升。
請學生們站起來扮演空氣分子。空氣是為氣態物質,因此空氣分子會在教室的各個角落自由活動著。告訴同學現在的空氣是寒冷的,問大家(空氣分子)該如何活動?應該是緩慢的移動,若空氣漸漸變暖,大家的活動就會逐漸加速,並發現當運動速度加快時,大家會需要比緩慢運動時更多的活動空間。最後,告訴同學們室內空氣又變冷了,並請大家回到座位上。
進行步驟:
1.將學生手冊溫度計圖投影展示出來,或是在黑板上畫出溫度計,向學生們介紹溫度計的各個基本組成部分,包括玻璃管、刻度(攝氏溫度或華氏溫度),球狀容器和盛裝在內的紅色液體。
2.問學生是否知道刻度上的橫線與數字是什麼。向他們介紹「度」並解釋「刻度」的概念,就是刻度上兩條橫線間的距離所代表的意義(一度與二度或五度間的關係)。註:這時也可以試著介紹下列專有名詞:百分度、攝氏、華氏、及度 的符號「 °」。
3.在溫度計圖的玻璃管上畫一條橫線並告訴學生它所代表的意義,在玻璃管的其他地方劃上橫線,並讓學生們試著讀出它的意義(溫度計上的度數)。學生們也可以試著完成學生手冊的現在是幾度。
4.示範如何正確使用溫度計:
.溫度計底部的球裝容器僅可以接觸被測物(如果球狀容器沒有接觸任何物體,溫度計測量的是空氣的溫度)。
.每次進行測量時,將溫度計置於被測物處約一分鐘左右,或等待至玻璃管中的紅色液體停止移動為止。
.讓溫度計回到室溫再進行新的測量(意即等待玻璃管內的紅色液體降到球狀容器中)。
.測量時,注意雙手不要接觸到球狀底部,這樣才能得到被測物的實際溫度,而非手的溫度。
5.請學生們注意下列各項安全須知:
.使用溫度計時要非常小心,尤其是玻璃管的部分非常易碎。
.只有負責拿取實驗器材的同學可以手持溫度計行走。
.拿著溫度計走路時,將它放低在側邊,不要握在面前。警告:向學生強調手持溫度計時必須小心行走,不可奔跑。
6.請學生分為二到三人的小組,其中一名學生負責拿取實驗器材,另一名負責實驗操作,再一名負責紀錄實驗過程。三人的角色可以互換,讓每個人在實驗進行時都有機會可以操作溫度計。註:年齡較小的學生,尤其是幼稚園生,可以試著將課堂分為三大組,指導其中一組做實驗時,其他兩組可以進行靜態活動,之後再換組輪流進行實驗。進行實驗之前,先重複示範幾次溫度計的操作方式,年齡較小的班級可能需要老師或助教的協助下,紀錄實驗的過程與溫度測量結果。
7.負責拿取實驗器材的同學也要準備學生手冊溫度計圖影本與溫度計一支,之後並為他的小組準備一鍋冷水與一鍋熱水。
8.請學生在座位上測量溫度時,將溫度計拿至眼睛平視的高度,並在距眼15公分處讀取溫度計上的刻度。等待一分鐘之後,在溫度計記錄表一(教室的溫度一欄)紀錄下正確的測量值,並測量教室內其他地方的溫度,看看每處的測量值是否相近,告訴學生們這就是所謂的室溫,每次進行測量前都必須讓溫度計中的刻度值回歸到室溫。註:學生可能會發現教室中各處的溫度不一定都一樣,可以請學生們描述教室各處空氣分子的活動狀態(各處的活動狀態皆不同)。
9.提供學生下列的操作指示:將溫度計的球狀部分放入冷水中,直到紅色液體不再移動為止,仔細觀察玻璃管內紅色液體的移動情形,將得到數值記在紀錄溫度計記錄表一上。取出溫度計,等紅色液體回到室溫後,再重複同樣的步驟測量熱水溫度。
10.將冷熱水及溫度計收回,帶學生到教室外,一起討論室外空氣溫度的感覺。鼓勵學生感受陽光照射在皮膚上溫暖的感覺,或站在陰影中的涼爽感覺。警告:叮嚀學生不可以肉眼直視太陽。
11.發給學生溫度記錄表二的影本,請他們就目前已有的了解來猜測室外各地點的溫度,並紀錄在表中 猜測值 一欄。解釋科學家會利用猜測的數據引導自己的研究,而且這些猜測常常都是錯的。註:猜測值的練習對年齡較小的學生可能不適用,學齡較低的學生通常無法根據觀察到的事實做出正確的猜測,而且會對做出錯誤的推論感到挫折。
12.請學生用溫度計測量室外溫度(陽光下的空曠場地是較適當的地點),並將測量結果紀錄在溫度記錄表二的實際測量值一欄中,告訴學生這就是所謂「對照組」或第一測量值。
13.請每一組學生自行尋找一個他們認為溫度較對照組溫暖的地點,可能接近操場、在樹旁或柏油路上方等。當找到測量點時,請他們在表中以圖繪出或文字描述出該地,並解釋該地溫度較對照組溫暖的原因。學生應將陰影遮蔽、該地點或物體的顏色、空氣的乾溼度等因素列入考慮,然後將該地溫度的猜測值紀錄在表中。註:年齡較小的學生進行這項活動時,可以讓他們指出比對照組溫暖與涼爽的地點就好,請他們說出原因,再由老師或助教將原因紀錄在表中,並協助將實際測量的溫度值紀錄下來,之後在課堂上討論。
14.當每組學生都決定好測量地點時,請負責器材的學生領取溫度計再回到各組開始測量,將結果記錄在表中實際測量值一欄。確認學生測量的是該地點的空氣溫度,提供標準的測量距離,例如距離測量物表面2.5公分處,不可讓溫度計直接接觸任何物體。對於沒有確切物體,僅測量該地氣溫的學生,則將溫度計拿至與眼平視的高度,並在距眼15公分處讀取數值。
15.視課堂時間決定收回溫度計結束活動,或尋找較對照組涼爽的地點,重複步驟13與14。 |