[段落一] 動物電與金屬電的理論複習

1. 提問請學生回想賈伐尼的實驗步驟,以及他發現到的現象。從討論中回想起賈伐尼認為實驗中的電來自青蛙(動物電),但是伏打做了相同的實驗卻認為電其實來自於金屬。

2. 從對話討論中,讓學生思索伏打發現金屬電最關鍵的證據來自「不同金屬片組合對蛙腿跳動的反應不同」。

                                   圖、蛙腿實驗的兩派說法整理。


[段落二] 伏打電池的製作體驗

1. 接續剛剛討論到,伏打發現不同的金屬片組合,電力效果不同,跟學生宣告待會要來體驗相同的實驗過程。

2. 陸續發下四種不同的金屬各兩片(鋅片、銅片、不鏽鋼片、鉛片),並帶學生了解每種金屬片的特徵。

3. 說明待會要測電力的金屬就是這幾種,接著帶學生設計實驗記錄表,並要求學生待會要將不同金屬片配對產生的電力數值記錄下來。

4. 發下一人一個小的三用電錶,因電錶的功用不是課程重點,我僅簡單帶過並請學生按照我的步驟操作。我們的任務是使用三用電錶量測不同金屬片組合產生的電壓。

5. 請學生挑選兩種金屬片,分別接在三用電錶的黑線與紅線端(探針可先接上有鱷魚夾的電線,方便操作。)藉由替換不同的金屬片,並且雙手各拿其中一片(連接成迴路),可以量到數個電壓值。

6. 請學生觀察數據中,哪一種金屬片組合測量的電壓值最高(不管正負值),學生會發現鋅與銅的組合電壓最大,也因此最適合用來製作電池。

7. 我們量到鋅銅組合的電壓約0.5V,討論如過要用鋅銅片讓LED燈發光,可以怎麼做?學生提到用很多個鋅片與銅片;再追問如何組合這些金屬片,引導出要用串連的方式。

8. 請全桌嘗試將鋅銅片串聯,讓電壓值最大,學生發現中間都需要用手接著連成迴路,但是電壓值還是不夠大(上次實驗已經知道LED燈需要兩顆電池的電量。)

9. 接著請全班各拿一組電線+鋅銅片的組合,圍成大圓並彼此串聯測量電壓值,發現電壓可以上升到3伏特左右。我們嘗試將LED燈串連在人體迴路中,但是LED燈沒有亮。(這次燈沒有壞掉!XD)

10. 測試的同時,小孩手也痠了(也站累了...明明沒站很久勒,奇怪),這時跟大家討論用手當導體彼此連結是一個方法,但很累,有沒有其他的方式可以做到相同的串聯效果,但是不用再用手?後來引導到用可導電的水溶液:鹽水。

11. 準備多個小容器,容器之間都用鋅銅片串聯,容器中加鹽水,發現LED燈終於亮了!(我們測試最少需要三組鋅銅片+鹽水的組合,但是電壓值量起來怪怪的,我當下沒有太多時間去確認到底哪裡出問題。)

12. 我們重新收斂,利用鋅銅片+鹽水罐的組合,可以串聯成讓LED燈發光的裝置,不過目前的裝置好像太佔空間了,怎麼辦?有學生想到上次影片中,伏打是用堆疊的方式製作電池。

13. 播放影片<蛙腿戰爭(II)下>,收斂伏打堆的製作方式(有學生已經默默在位子上,邊看影片邊疊伏打堆),接著再看影片<一塊錢電池充手機>,更仔細的說明伏打電池產生電的科學原理。(學生已經默默疊了八層的伏打堆了。)

14. 介紹完伏打堆後,我請剛剛默默疊伏打堆的同學展示他的成果,發現他的伏打堆電力還不足夠,說明伏打堆要疊夠多,這工作其實沒那麼容易。

                     圖、學生量測兩種金屬片組合產生的電壓差。


                                     圖、將電壓值記錄在表格中。


                             圖、全班一起串聯銅鋅片,增加電壓。


                                    圖、改用食鹽水串聯鋅銅片。


[段落三] 水果電池與電池的結構

1. 我問學生有沒有玩過水果電池,有些人有聽過沒玩過,有人則是用過馬鈴薯來製作電池。

2. 展示手中的檸檬數顆,說明這次不是用手、也不是用鹽水當作導體,而是改用水果(檸檬汁具有導電性)。我們一樣嘗試全班做一個水果電池,但沒有成功、桌面變得濕濕黏黏的、小孩又亢奮著想吃檸檬(老師覺得這活動的成就感好低QQ)。

3. 失敗後,因為桌上實在太髒亂了,大家都受不了,我們先花點時間清理桌面,再進行最後一個活動。

4. 請全班圍繞在我附近,我說要帶學生一窺乾電池裡的結構。

5. 展示乾電池,先帶學生仔細看乾電池上面的資訊,因上次已經提過電池正負極,以及電池的電壓,這次著重在看電池上哪裡寫著「乾電池」,並且帶大家看電池上刻著「保存期限」,代表電池就算都沒用過,也還是會有過期的狀況。

6. 接著一步步拆解電池,看到原來一個乾電池最外層是一層金屬包裝,內有塑膠膜、鋅筒、碳棒、二氧化錳與其他化學物質的混合物。藉由這個過程讓學生了解電池是怎麼產生電力,而電又如何從電池中跑出來。

7. 收尾,下課。

                         圖、改用檸檬串聯鋅銅片,製作水果電池。

           圖、串了很多的水果電池,但LED燈還是不亮,為什麼呢?

                              圖、帶著全班一同研究乾電池的結構。

                                         圖、乾電池的拆解結果。

#大反思

1. 伏打堆的製作端看手的細膩度,有人可能很快就完成,有人可能花了一節課也疊不出來。為了不讓整堂課每個人的操作進度差異太大,我們以階段式的教學一步不讓學生理解伏打電池的原理,先從金屬片組合的電壓值、到金屬片的串聯、最後是解決空間問題,如果還有時間的話再做伏打堆。雖然今天沒有做到讓每個人嘗試疊伏打堆,至少它的原理是很完整的介紹完了。

2. 在做串連的時候,因為需要帶動全班一起完成,今天的操作我覺得有點亂,太多想法太多做法有點難統一。我想是我的步驟拆解得不夠細,理想上若能讓學生自由操作組合是最好,但如果時間有限又希望減少混亂的狀況,請學生按照步驟一步步做比較能讓教學順利進行。

3. 這次操作有好幾個不理想的狀況,像是LED燈沒有亮、電壓值亂跳等,但我沒辦法當下找出原因,才發現其實自己對這些電路的理解還是不夠清晰。想想也很有趣,以前當學生時,覺得這些原理很簡單,但是實際上操作、甚至是教別人時,才能發現自己過去只是用強制記憶的方式去吸收知識。對老師而言,老師自己也得培養探究實作的精神,才能更好的教學生探究實作啊。