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摘要:
學生運用藝術技巧來強調能量在水循環中的角色。
 
年級程度: 
幼稚園~四年級 
 
領域: 
美術(舞蹈、戲劇)、科學
 
場地: 
教室 
 
時間: 
準備時間:30分鐘
活動時間:50分鐘 
 
關鍵字彙: 
能量、凝結、蒸發、太陽、水循環、風。
 
主要概念領域: 
•生物界的能量流
•無生物界的能量流
 
準備工作:
在進入本單元的幾天前,先讓學生看過密封玻璃罐,並標記水位。然後將罐子置於有陽光的窗邊,指派學生每日進行數次的觀察,留意水位變化及罐子內壁上的小水滴。隨著水的蒸發,水位會逐漸下降;有凝結現象時,水位會上升(見背景知識及步驟1)。
 
 
學習目標

學生能夠解釋太陽、水與風的能量對於水循環的貢獻。

基本原理:
對水循環的瞭解能幫助學生體會無生物界之能量流的重要性。  

 
準備教材
學生手冊的能量來源示意圖。
•密封玻璃罐,裝有2.5公分高的水
•絨布及絨布板
•剪刀
 
背景說明
在一個風和日麗的日子,突然來了一陣傾盆大雨把你淋濕,之後雲又飄去別的地方。這一連串的天氣變化的幕後推手是太陽。

太陽是地球上最主要的能量來源,對於地球上的各種自然現象有著巨大影響。太陽加熱了地表,地表的熱能傳遞到靠近地表的空氣中;被加熱的空氣上升,旁邊的冷空氣會進來遞補,於是形成了風。因此太陽間接促成了風的形成。不論是隨著微風飄曳的羽毛,或是席捲鄉間的龍捲風,都可以說明風具有能量。

此外,風會吹動雲。有些雲攜帶的小水滴比較重,如果周圍的空氣溫度較低,小水滴便結成冰晶,當冰晶的重量太重的時候,就會落到地面。若地面氣溫很低,冰晶會以雪的型態落到地面;若地面氣溫較高,則以雨的型態落到地面。雨水和溶化後的雪水在地表流竄,有時會聚合成為溪流。溪水夾帶著沉積物、落葉與其他物質。這些現象正好說明了流動的水具有能量。

湖水與溪水會逐漸蒸發成為雲。這是怎麼造成的呢?答案是太陽。陽光照射到水面,使得水分子變得更活潑,一旦水分子吸收了足夠的能量,就會掙脫水面,逸入空氣中。這就是蒸發。在蒸發的過程中,液態水會變成水蒸氣(水的氣態形式)。如果水分子得不到足夠的能量,就會恢復穩定狀態。

水蒸氣成為液態水的過程稱為凝結,有時會附著在微塵上,形成小水滴(這裡所說的小水滴極為細小,成千上萬的小水滴才能形成一滴水)。許多飄集在一處的小水滴就是稱為雲。如果雲的形成高度接近地面,就叫做霧。

雨、溢流、蒸發和凝結都是水循環的一部份。水循環的動力來自太陽。所以,在戶外迎面而來的一陣微風,或是迅雷不及掩耳的陣雨,都是水循環帶給我們的體驗,也是太陽能量發揮作用的結果。
 
教學流程

引起動機:
在黑板上寫下「太陽」、「風」和「水」,或是讓學生看能源示意圖。請他們描述每個項目的特性。複習一下能量的定義(移動事物或改變事物的能力)。要求學生列出太陽、風力和水力移動或改變事物的例子,並寫下他們的答案。

進行步驟:
1.拿出之前學生看過的密封玻璃罐(見準備工作),請他們討論水位變化的原因。學生應該會注意到在陽光照射時水位會下降,在陰影中水位會上升。

2.向學生介紹蒸發(液態水在加溫後變成水蒸氣)和凝結(水蒸氣變成液態水。討論太陽如何讓水蒸發(透過加熱。當水溫下降時(失去熱能),水蒸氣凝結成液態水。向學生強調蒸發和凝結正是太陽的能量發揮影響力的證據。註:如果找不到可用的玻璃罐,可以問學生有沒有看過雨天過後水坑裡的水蒸發不見的經驗。

3.問學生假如玻璃罐沒有加蓋,蒸發後的水蒸氣會怎樣?水蒸氣會到哪裡去?指著天上的雲,或者請學生想像一下雲的樣子。告訴學生蒸發後的水蒸氣會凝結在空中的浮塵微粒上。雲是由許許多多極微小的水滴形成的。問學生,為什麼雲會飄移?學生可能會回答是風的緣故。

4.跟學生一起回顧水循環的概念。如果手邊有參考書目所列的書籍,可以挑選一兩本與水循環有關的來閱讀。請學生討論下列與水循環有關的觀念,並將玻璃罐的水比擬為迷你的水循環系統。

•被太陽河水和湖水加溫後的水會發生什麼事。先以玻璃罐裡的蒸發現象為引子,再延伸提到,雲裡的水蒸氣會凝聚在一起成為液態水(凝結)。

•一旦雲裡聚集的水蒸氣越來越多,會發生什麼事?幫助學生理解,最後小水滴會因為太重而形成雨落到地面。註:雲裡的小水滴通常是以雪的形式落下,但會經過大氣層的加溫而溶化為雨水,這個過程不一定要在此向學生說明。

•雨到哪裡去了?學生的答案可能五花八門,告訴學生雨水在地表流動,最後會流入河川和湖泊。學生可能會發現是地心引力讓水往下流。

5.將學生分組,進行小組活動。各組在絨布板上發揮創意,自行設計一個水循環系統,內容物須包含太陽、雲、雨、雪以及水蒸氣的象徵(可用波浪線條表示)。學生可以在作品中加入數木、湖泊、河川、建築等等

 
結語:
要求各組根據自己製作的絨布板作品說出水循環的故事(見評量)。學生可能會以自己的創意去呈現一個沒有開頭也沒有結尾的故事,例如,他們可能會說這個水循環正在進行中。
 
評量
形成性:
•學生能否定義蒸發與凝結,而且能夠解釋能量在其中所扮演的角色?
•學生能否在水循環中指出太陽、風和水發生作用的時機?

總結性:
檢視學生的水循環故事中是否包含了下列元素:
•水從天空以雨的形態落下(受地心引力影響)。
•雨水在滲入地面的過程中,或是在地表流竄時發生的沖刷作用。
•水被太陽加溫,產生蒸發作用。
•水分子在雲中聚集(凝結)。
•風把雲從某處吹到另一處。

請學生以切割好的E字母標示出有能量(energy) 的所在,也就是在太陽、風和水 釋放能量之處。
 
延伸活動
老師可以與學生討論台灣哪些地方會下雪,解釋下雪的成因,再請學生把水循環 示意圖稍加變化,加入雪的形成和影響。並討論雪的重量如何移動物體,以及融化的雪水如何改變地形?