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在內容農場看到這樣漂亮的標題,你會想到這是什麼實驗呢?
這個實驗是寒假輔導最有趣的活動。以前做過一元電池的活動,當時是初次體驗,下面二篇記錄著摸索與探索的發現學習。
接著幾屆,也帶學生操作過,但就不曾記錄了。這篇,我將今年課程操作經驗整理,也多找了一些網路影片,特別是LIS影片,裡頭對於伏打電池的科學史講得很清楚且有趣,學生接受度很高。
我的伏打電池教學流程:
第一堂 蛙腿戰爭
先看LIS蛙腿戰爭系列的四段影片。影片裡有不少探究元素,賈法尼為何認為是生物電,他的理由與證據?伏打為何質疑,他提出的可能以及他的實驗。動物電派與金屬電派之間,進行了怎樣的論戰?最後的結果是什麼?都能讓學生好好討論。
簡單版的可以看這段~
人體也會發電? 用人來代替青蛙,也很適合操作引起興趣:
第二堂 一元伏打電池的實驗
假設你是伏打,會作出怎樣的伏打堆呢?
我們來做一元伏打電池。每組準備光碟片與剪刀,光碟片是方便讓學生帶著伏打堆移動,到指定的公用桌進行測試(檢流計、安培計、伏特計)與LED。也能各組準備一個LED與三用電表。以之前的實驗操作畫面來進行簡單說明。
這裡用的是食鹽水與衛生紙,二到三人一組,不是每組都成功。二班之中,一班只有一組成功,另一班311有五組成功。成功的關鍵在哪?或是不成功的原因何在?我的觀察:
- 五組成功的班級,在課中就有人成功,然後激起了其他同學的鬥志,於是一組組慢慢達到了。燈終於亮起時,他們叫起來了。我覺得是因為"相信",所以當作是挑戰,當別人成功了,跑去觀摩,然後找到並修正自己的問題。
- 但在310,一直到下課才有一組成功。過程中,學生是質疑著:這樣真的會亮嘛?沒有信心,動力越來越低,有些組就擱著了... 可惜。
第三堂 檢討一元電池實驗
問題在哪呢?回來給他們看LIS的另一段影片一元電池,讓他們觀察比較作法與材料的不同:
學生發現:硬幣的新舊好像會影響,而且裡頭不是用衛生紙,而是用吸水性好且厚度夠的瓦楞紙。
衛生紙很薄,硬幣外緣又有一些高度,如果厚度不夠,讓不同層的銅幣與銅幣接觸,就會抵消電力。雖然作了很多組,但每一組效果不同,他們還曾發現,組數少的時候的電壓,測起來居然比組數多時還大!(所以後來加的幾組~根本是來亂的啊!)
有些人將衛生紙揉一坨,或是時間一久電解質乾了~也沒注意,就這樣... 一直沒成功。我用的是綠光LED,3V才會亮。有時候,不是電壓問題,電流也是因素之一。
如果這是挑戰任務,要讓學生發現問題然後修正,直到他們解決問題成功讓燈亮起來,並且用最少的組數讓燈亮起來。
將挑戰任務改成探究實驗
用衛生紙的成功率不高,太薄了。同事問,有沒有比較容易成功的方法?對一些老師來說,門檻太高就會覺得有壓力。
用瓦楞紙板泡電解質,且將選用較光亮的硬幣,就較能成功。一但實驗困難度降低了,就能發展量化的探究教學。該怎麼作呢?
第一個示範實驗會統一用較容易成功的瓦楞紙,難度降低,就多了更多可以操作的變因。之後讓學生進進行實驗設計(計劃與執行),改變變因,從質性做到量化的探討。下面是參考:
- 改變電解質:例如蕃茄醬、醋、食鹽水、果汁、糖水、酒精...討論電解質、電解質的濃度以及電解質與非電解質。
- 改變金屬片:這次用的是台幣,有一組配合日幣,還有哪些硬幣可以來當電極?一起來堆一堆?跳脫硬幣,生活中有哪些金屬片或材料(例如竹炭)也能"堆"?
- 一元新舊對電流電壓的影響,是否要先以鹽酸清洗或磨光。(磨光~就更像損毀國幣了@@)
- 吸水紙的種類也可以討論,有沒有更好的代用品(伏打是濕布)。以衛生紙來說,怎樣的折疊才能方便且容易成功呢?
- 記錄電池的串聯組數與電壓電流的關係,記錄成表格並繪圖。(電解液pH值與電流電壓關係也能比較)
- 改良與設計一元電池,找到一個合適的容器,讓它在操作上更方便,例如LIS影片中的那個3D列印塑膠盒。
- 哪些因素會影響一元電池的效能?怎樣才容易成功?或是用最少的組數就能使LED發亮!
網路上其他輔助影片
不是只有台灣,很多國家都喜歡損毀國幣:
在資料搜尋中,還看到另一種不錯的電池,奶粉罐與鐵絲與碳粉,看起來頗有趣。不知道用過的暖暖包能不能也用來發電?