鋁罐保溫B版

鋁罐保溫

老師教完「熱的傳播」單元後,交給學生一個回家作業:利用生活中常見的材料(色紙、鋁箔紙、泡泡紙、保麗龍),使鋁罐達到良好的保溫效果。



文本設計說明

本題以生活常見的「保溫」為情境,利用鋁罐、鋁箔紙、色紙等常見的物品為材料,探討影響保溫的可能因素,作為問題探究的情境,了解學生科學探究歷程應具備的能力,以及相關的科學知識概念。本題主要評量的能力包括觀察實驗設計,進而由變項間的關係思考可能出現的現象,接著針對研究的問題與方法進行檢核並提出可能的改善方案,並運用應具備的知識概念說明實驗可能發生的結果,最後則了解學生是否能藉由探究所得的資訊提出可能的解釋。

問題 1.

小傑準備兩個規格相同、容量皆為245 mL 的空鋁罐,用鋁箔紙包覆鋁罐,其中一個鋁罐包覆的鋁箔紙亮面朝外(A組);另一個則是鋁箔紙霧面朝外(B組),如圖(一)所示。

圖(一) A、B兩組鋁箔紙包覆鋁罐示意圖

實驗步驟如下:

1.在A、B兩組鋁罐中各裝入200 mL的80℃ 熱水
2.以溫度計持續測量兩組鋁罐中的水溫
※每隔1分鐘測量一次水溫,實驗紀錄如下

實驗紀錄:

根據實驗步驟和紀錄,寫出小傑想要研究的問題是什麼?


學習內容 Bb-Ⅳ-1熱具有從高溫處傳到低溫處的趨勢
Bb-Ⅳ-4熱的傳播方式包含傳導、對流與輻射
學習表現 問題解決:計劃與執行
pe-Ⅳ-1 能辨明多個自變項、應變項並計劃適當次數的測試、預測活動的可能結果。在教師或教科書的指導或說明下,能了解探究的計畫,並進而能根據問題特性、資源(如設備、時間)等因素,規劃具有可信度(如多次測量等)的探究活動。(此題僅針對「能辨明自變項、應變項,預測活動的可能結果」)
題型 建構題
滿分 代碼1:寫出變項之間(鋁箔表面性質、水溫)的關係
作答實例
  • 包覆在鋁罐外鋁箔紙的表面性質,對鋁罐內熱水溫度變化的影響
  • 鋁箔紙霧面朝外或亮面朝外,鋁罐的保溫效果是否不同
  • 鋁箔紙霧面與亮面包覆,和鋁罐內熱水溫度隨時間變化的關係
  • 鋁箔紙霧面或亮面和水溫變化的關係
  • 零分 代碼0:未寫出變項之間(鋁箔表面性質、水溫)的關係
    作答實例
  • 鋁罐外表包覆的東西和水溫的關係
  • 鋁罐內水溫的變化情形
  • 鋁箔紙對水溫的影響
  • 不同鋁罐對水溫的影響

  • 代碼0X:沒有作答
    說明 本題評量學生依據實驗設計,研判實驗所探討問題的變項:觀察實驗設計(實驗步驟、紀錄形式與內容),了解實驗所關心的變項,以及變項之間的關係。

    問題 3.

    在室溫維持25℃的環境中,小傑得到0至40分鐘的水溫數據,40分鐘時,水溫降低了26℃,他繪製的水溫與時間關係如圖(二)。若鋁罐繼續放置在實驗桌上,試在圖(二)中,畫出一條曲線,呈現40分鐘至200分鐘,鋁罐內水溫可能的變化趨勢?


    學習內容 Bb-Ⅳ-1熱具有從高溫處傳到低溫處的趨勢
    學習表現 思考智能:推理論證
    tr-Ⅳ-1能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據,並推論出其中的關聯,進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。(此題僅針對「能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據,並推論出其中的關聯」)
    題型 繪圖題
    滿分 代碼1:曲線須包含兩個特徵:
    1.曲線隨著時間持續下降
    2.曲線最後和虛線重疊,但不低於虛線(熱平衡溫度為25℃)
    零分 代碼0:未符合上述曲線兩個特徵中任一特徵
    圖形呈現
    1.畫成斜直線往右下
    2.25℃未維持水平線
    代碼0X:沒有作答
    說明 本題評量學生運用科學知識原理解釋現象的能力:依據熱學知識原理預測實驗結果(溫度變化)應有的趨勢(鋁罐放置時間愈久,水溫愈接近室溫,但不會低於室溫;隨著放置時間增加,降溫情形逐漸趨緩)。

    有任何建議,歡迎來信賜教:
    自然科學領域: 陳姿潔命題專員 message@mail.naer.edu.tw