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摘要:
經由比賽,學生們模擬能源的消耗, 並進而探討如何保護能源( 節約使用和降低污染),以維持今後的能源供給。
 
年級程度: 
五年級∼八年級
 
領域: 
自然與生活科技、社會學科
 
場地: 
教室 
 
時間: 
準備時間:30分鐘
活動時間:50分鐘 
 
關鍵字彙: 
節約、效率、有限的、非再生能源、可再生能源、永續性
 
主要概念領域: 
•能源消耗
•生活品質
•能源使用管理
•能源開發和使用的未來展望 
 
 
學習目標
學生能夠
•說明為什麼他們會對將來的能源使用者帶來影響;
•示範節約資源如何有助於增進長期的能源可利用性;
•了解到人口的增加使得能源吃緊;
•分辨可再生和非再生資源的不同。

基本原理:
經由分析自己身為能源消耗者對於設想情境所做出的反應,學生們學習到資源的消耗模式和選擇會怎樣地影響到未來資源的可利用性。
 
準備教材
•學生手冊的能源圖示(選用)
•每組學生會用到一包糖果;每包內約有200顆包在糖果紙內的糖果。
 
背景說明
「這是我的啦!」
「不對!是我的!」
「小朋友,我不是告訴過你們要一起分享嗎?」

有多少次,我們聽過或參與過像這樣類似的對話?在我們的生活裡,有很多事物都是要分享的,包括能源在內。當有些使用者沒有顧及他人的需求,過度地消耗原本應該是要和大家共享的資源時,就會發生 問題,甚至引發災難。威廉佛斯特洛依德(William Forster Lloyd)在1833年提出了「共有地的悲歌」 (Tragedy of the Commons)此一概念,之後被加瑞特•哈定(Garrett Hardin)引申來解釋我們在維護自然資 源的時候所遭遇的挑戰。

以現代能源運用的觀點來說,「共有地」代表的就是共有的能源,尤其是石化燃料(例如煤礦、天然瓦斯、石油 等)。而「悲歌」則是指雖然開發和使用能源的本意是為了增進社會的福祉,卻常因為能源的使用不當或者過份消耗而適得其反。這種情況會導致環境破壞和資源短缺。幾個世紀以來,我們在石化燃料的使用上有大幅的增加。對於燃料枯竭的時間推測從50年到200年之間不等。暫且不論我們離燃料真正用盡的日期還有多少時間,事實上,石化燃料終究是有限的,而且我們對於燃料的需求仍在持續 不斷地上升,所以總有一天這個資源會不敷使用。
 
台灣的能源供給
項目 2004 1984-2004年
百萬公秉 油當量 % 成長率%
總供給 134.1 100 6.5
自產 2.4 2 -2.6
進口 131.6 98 7.0
煤炭 43.6 33 9.7
石油 68.4 51 5.7
天然氣 0.8 1 -3.2
液化天然氣 9.9 7 -
水力發電 1.6 1 2.0
地熱、太陽能
及風力發電
0.0 0 -
核能發電 9.8 7 2.4
 
 
 
因為我們使用的能源大都來自有限的資源,而且雖然我們已經竭盡所能地在節約\能源,因為人口成長的關係,對於這些資源的需求量仍然還是會繼續增加。尋找替代能源已經是當務之急。

越來越多台灣的民眾和公司行號已經開始尋找和使用可再生能源來取代石化和核子燃料。可再生能源是可以經由自然活動過程快速更新的能源。有的是可再生能源,譬如木材,是可以一再重新恢復的。如果可恢復資源的使用率超出它的恢復率,它還是會枯竭。其它的可再生資源,例如風力和太陽能,在本質上是取之不盡的,而且只要是太陽繼續發光下去(據估計太陽還會再發個幾十億年的光), 我們就可以使用可再生資源。註:使用可再生資源也是會對環境造成衝擊,而影響它們的永續性。

目前,我們在台灣使用的能源之中,大約有5.56%,%是來自可再生能源。其中主要的可再生能源是水力,它的用途是發電。

sources: http://www.moeaec.gov.tw/policy/EnergyWhitePaper/94/main/ main04-4.html)

如把水力發電包括在內的話,水力發電在我們使用的可再生能源中目前位居第 一。台灣目前產生水力的地點大約有38個,而它們的產量和年雨量有著密切的關係。其它在台灣被利用的可再生能源還有沼氣(例如:來自有安裝收集和轉換裝置的垃 圾掩埋場和污水處理廠)、燃料(來自各地的固體廢物)、還有運作中的太陽能和風力發電系統。因為沒有政府補助(例如減稅或津貼),而且我們慣用能源的價格一直都很便宜,所以在台灣安裝太陽能和風力發電裝置的用戶還是很少數。
 
我國再生能源發展之現況與目標
發展時程 2004 2010
推廣項目 推廣實績 推廣目標
累計裝置容量(萬瓩) 配比% 累計裝置容量(萬瓩) 配比%
1.慣常水力發電 191.1 4.27 216.8 4.22
2.風力發電 0.9 0.02 215.9 4.20
3.太陽光電發電 0.059 0.00 2.1 0.04
4.地熱發電 - - 5.0 0.10
5.生質能發電 56.73 1.27 74.1 1.44
合計 248.8 5.56 513.9 10.0
再生能源占總裝置容量目標 5.56% 10.0%
資料來源:經濟部能源局。

根據預測,我們從可再生能源取得的能源數量將會增加,可是會增加多少,各家的說法不一。下面的表格是就目前的可再生能源的使用量和未來可能的使用量作一比較。

節約能源和投資可再生能源都可以促進台灣永續性資源的生產和利用,進而避免過度消耗和浪費我們的共同資源。現代科技的進步讓我們大多數的人都享受著舒適生活;這種生活型態對我們祖父母的那個年代的人來說,就有如夢想般遙不可及。而我們則必須考慮到我們使用能源的方式會如何地影響到我們的後代。今天,在我們使用各種能源的時候,應該也要考慮到未來能源使用者的需求。
 
 
教學流程

引起動機:
1.請學生列出他們日常生活中一天裡面會使用到能源的方式。
2.提醒學生,他們使用的產品在製造過程中也是需要使用到能源的。
3.問他們是否曾經碰到過能源不足的問題(例如車子或船沒油了)。
4.如果有人有過停電的經驗,請他們和大家分享他們當時的感受。向學生們說明,雖然曾經有過停電的情況發生,它們大多是由颱風或者技術性問題造成的。
5.請學生們列出各種不同的能源。
6.在黑板上寫下他們的回覆或者貼上能源圖示的圖片。可以和他們檢視這些能源和開發它們需要經過哪些歷程,才能將它們應用在各項用途上(譬如,煤礦要先經過開採,再運送到發電廠燃燒以產生電力)。

進行步驟:
1.將全班分成幾個小組,每組有五到六個學生。告訴大家我們將要進行一個活動, 叫做「能源分一分」。將每包糖果打開,舖撒在每一組前方的桌上或者地板上。註:另一種方式是請一組同學到教室前面j為全班作示範。

2.將基本規則告訴大家(見資源分配的基本規則)。開始第一回合,在5秒之後宣告結束。等幾秒鐘之後開始第二回合,以此類推。就算學生們的糖果用完了,還是繼續完成全部四個回合。當最後一個回合結束以後,指導每一組將糖果歸回原處。

3.一起討論遊戲的結果。譬如說,如果糖果用完了,這代表什麼意思呢?請同學們說明為什麼能源會用盡或者有剩。如果有多餘的能源,它們可以提供我們再使用個20到40年嗎?

• 請學生們思考,能源短缺會造成哪些問題。讓他們參考在暖身活動時所做的討論。向他們指出,在台灣大部分的人都可以取得足夠的能源來完成他們想作的事。告知學生,「資源分配」模擬出來的結果是,如果我們繼續依照我們目前習慣的方式使用能源的話,以後可能會發生資源短缺。讓學生們發表意見,說說他們為什麼應該或者不應該?我們的後代著想。

• 問學生他們平常有哪些事物是和其他人共用的(廁所、電視、披薩等)。請學生們描述當一起使用這些共用的物品時,有哪些爭議或者問題會產生,並討論他們是怎麼解決這些問題的。

• 請學生把他們共用物品的經驗和玩「資源分配」的過程作一個比較。

• 以「共有地的悲歌」裡的資料,來幫助他們認識資源分配的重要性。一起討論為什麼分享會比獨自聚積資源來得好。向學生們說明在這個遊戲裡所模擬的資源分享比實際生活中的分享還要困難,因為在模擬中的資源──能源單位─代表的是非再生能源。非再生能源在使用過一次以後,就不能再利用了。

4.問學生如果他們要再玩一次「能源分一分」的遊戲的話,他們會做出哪些修正。 請全班討論出一套建議方案,說明遊戲應該怎麼進行,才能讓組裡的每一位成員都取得足夠的能源來讓他們完成全部四個回合。譬如,他們可以建議每位使用者在每一回合中不要拿超過10個能源單位。

5.請學生們再分組玩一次「能源分一分」,將他們的建議事項加入遊戲規則當中, 以確保能源的供應會持續下去。如果每組都分工合作,在每一回合結束之後每個組員應該都有足夠的能源,而且應該還會有多餘的能源單位剩下來。雖然在第四回合結束之後,剩下的能源單位可能不足以再進行很多回合,可是至少這種合作策略明顯地改善了整體的情況。(註:如果有學生不肯分工合作,教師可以扮演執法單位來要求他們一定要合作,或者中斷遊戲來進一步討論為什麼會有人作出這種自私的行為。教師也可以和全班一起討論我們的社會是經由哪些方式來促進或者強制人們共同利用能源(例如法律、規範、獎勵等)。

6.告知學生,分工合作的「能源分一分」遊戲其實就是在模擬節約能源措施。節約措施包括了謹慎明智的資源管理(例如減少垃圾以及不使用超出自己所需的能源),如此一來,現在的使用者就可以取得足夠的能源,同時也確保將來的使用者也可以利用到這些資源。請學生們和大家分享他們以哪些方式來避免浪費能源。註:要利用「資源分享」來說明人口成長對於能源分配造成的挑戰,以及模擬可再生能源,見課程延伸

 
結語:
請學生們回顧兩次「能源分配」遊戲所顯示的不同結果。他們可以畫一個圖表或者表格,來記錄下兩次遊戲中每位同學各自取得了多少能源單位。請他們比較, 當他們分工合作時,還有當他們沒有察覺到其他人的意圖的時候,遊戲的結果有何不同。

如果學生能夠讓遊戲的下幾個新回合制定規則的話,他們會訂出哪些方案來讓遊戲有最圓滿的結局?他們會怎麼調整參與人數、能源用量和可再生能源的使用比例,來讓能源供應維持得更長久?列出每位學生的提議。如果時間允許的話,讓他們依照這些策略玩一次新版本的「能源分享」。

請學生分析他們所建議的調整是否可以實際應用到真實生活中的能源使用政策。挑戰學生們發展出一套開發和使用能源的計畫(見評量)。
 
評量

形成性:
•學生們是否能夠將這次的模擬和「共有地的悲歌」(共用資源時所面臨的問題)作一聯想?
•學生們會認為他們應該或者不應該為將來的能源使用者著想的原因有哪些?
•就幫助每位組員取得適量的能源單位來說,學生們擬出的節約能源策略有多大的成效?
•學生們有辦法解釋為什麼就算有最好的節約能源方案,能源分配仍然還是會因為人口成長而面臨挑戰嗎?

總結性:
請學生們就目前以及今後二十年間的個人能源使用各發展出一套計畫(另一個選擇是他們自己或者一個虛構的社區設計出一個方案)。目前的計畫和20年計畫都可以將他們節約能源的方式包括在內。在20年計畫中,他們應該預先想出他們想要使用的能源(可再生和非再生)有哪些。他們也可以研究從今開始他們怎麼樣才可以多加使用可再生資源(用太陽光取代電燈、騎腳踏車或走路來代替開車)。請學生們評估彼此的計畫,找出他們喜歡或者不喜歡的部份,並為他們的評論做解釋。請學生們提供建議,要如何修正「能源分配」這個活動,才能讓更多人來共用同樣數量的能源。譬如,現在設備裝置的運作都越來越有效率,所以也消耗比較少的能源;因此,遊戲規則應該修正為每位組員只需要取得三個能源單位,而不必用到五個。

 
延伸活動
能源消耗以及人口成長:
用「能源分一分」來說明人口成長帶來的挑戰:請其中一組先開始進行遊戲,但是在第二回合的時候中止。請幾位同學加入這一組。向大家說明這幾位新加入的同學同樣也需要得到足夠的能源單位。在最後兩回合結束以後,問學生後來加入遊戲的同學們代表的是什麼。他們覺得40年後,台灣或全球的人口還是會和今天一樣嗎?告知學生,根據預測,在2020年全球的人口將會是多少人?

能源使用和消耗:
還有一種遊戲的方式,是告訴參與遊戲的學生們為了持續成長,在每一回合裡他們都需要取得和前一回合同樣或者更多數量的能源單位。讓全班一起討論這個遊戲應該要做哪些修正,才能更真實地反應出今日全球的能源狀況。

能源使用和可再生能源:
這個活動還可以作出其它的變化,見KEEP補充教材的可行的可再生資源裡的「可再生糖果資源」活動。

全球的能源使用:
這個活動的另一個版本是讓全班代表世界人口,並模擬他們的資源消耗。分派各組學生們站到教室的各個區域來代表全球各地;每組的學生人數約略地象徵他們 所代表的當地人口數目。

北美洲有兩個學生
南美洲有三個
西歐有三個
非洲有五個
澳洲、俄國和東歐有兩個
而剩下的同學則代表亞洲(最理想的人數是23位)。

請每組的其中一位同學來負責取得他或她那一組的資源。分給這些同學「能源汲取器」。
北美洲的能源汲取器是一個大杯子
歐洲、澳洲和俄國各拿一個中型的杯子
南美洲拿的是一個小杯子
亞洲和非洲則各拿一個湯匙。

學生們有30秒鐘的時間可以在那堆能源單位和他們組之間來回走動,將能單量單位送到組裡。結束後,和班上一起討論最後的結果和每組所分配到的能源,以及為什麼會有這些差異。

能源產區:
「共有地」也可以代表能源的所在地。