小學能源教材設(shè)計與開發(fā)

.臺北市立教育大學應(yīng)用物理暨化學系系主任；.臺達電子文教基金會副執(zhí)行長 古建國 張楊干

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小學能源教材設(shè)計與開發(fā)

1.臺北市立教育大學應(yīng)用物理暨化學系系主任；2.臺達電子文教基金會副執(zhí)行長 古建國1張楊干2

本研究旨在開發(fā)小學能源輔助教材。首先進行文獻探討，分析現(xiàn)行小學節(jié)能減碳教材內(nèi)容與專家學者對節(jié)能減碳概念研究、能源教材開發(fā)之研究與專家學者對能源教材之研究，并以此為根據(jù)，擬定能源教育輔助教材架構(gòu)草案，經(jīng)教師與專家們所組成研發(fā)小組透過專家焦點座談，擬定小學節(jié)能減碳教材單元，進行小學能源教材繪本開發(fā)、教學手冊編輯與教學檔案，再經(jīng)專家審查后，完成能源輔助教材供教學使用。

能源輔助教學 開發(fā) 教學手冊

1 研究動機

1979年與1990年的兩次能源危機，讓各國政府對能源供給問題給予高度關(guān)注。臺灣化石能源嚴重缺乏，加上燃燒化石燃料所造成大量二氧化碳造成環(huán)境問題等因素，加上面臨化石燃料日漸枯竭的狀況，我們除了尋找替代能源之外，還要積極開發(fā)干凈的能源，來解決目前所面臨的難題，也是目前人類當前的課題。世界各地無不強化能源教育，例如日本也從1986年開始推動能源教育(黃筱琳，1998)，或是美國威斯康星州提出的K-12能源教育方案，針對能源議題成立單元單獨授課，以提升大眾能源教育素養(yǎng)等，再在凸顯提出完整能源課程是件迫不及待的重要課題。

2 研究目的

①發(fā)展小學能源議題輔助教材。

②發(fā)展小學能源體驗教材(志工手冊)。

3 文獻探討

日本國內(nèi)財團法人“社會經(jīng)濟國民會議”將能源教育內(nèi)涵分為：①能源的演進②居家與能源③能源與社會、政治、經(jīng)濟的關(guān)系④能源發(fā)展與環(huán)境⑤能源的經(jīng)濟評估性⑥能源與安全⑦能源與分布⑧節(jié)約能源⑨能源限制⑩能源開發(fā)⑾能源與科技(李雅如，1995)。

美國教育測驗服務(wù)社(Educational Testing Service, 1976)認為能源教育包含①能源與自然資源②能源與環(huán)境③節(jié)約能源④能源與食物⑤能源使用策略。美國印第安納州(Indiana State Department of Commerce, 1982)之能源教材內(nèi)容包括：①能源的選擇②家中能源的消費③能源使用④能源與經(jīng)濟⑤能源與農(nóng)業(yè)⑥石化燃料與能源選擇⑦能源的換算⑧能源效益⑨能源法令。

美國KEEP能源教育教材是由美國威斯康星州立大學Stevens Point校區(qū)以及威州環(huán)境教育中心主導(dǎo)，結(jié)合能源專家、環(huán)境教育學者與教師，透過參與、討論及使用后修正所發(fā)展出的能源教材。KEEP提供教案大綱，由“我們需要能源”、“開發(fā)能源資源”、“開發(fā)能源資源的影響”、“能源資源使用的管理”四大主題構(gòu)成，每一個主題中的觀念再細分成數(shù)個次主題，并針對年段的不同細分為幼兒園到小學4年級、5年級到8年級、9年級到12年級等學習階段（見表1）。

表1 KEEP 能源教育教材四大主題與次主題

數(shù)據(jù)源：大地旅人環(huán)境工作室、臺達電子文教基金會（2006）。K-12能源教育電子書。取自http://163.20.2.20/wsjhweb/keep/project01.htm

大地旅人環(huán)境工作室、臺達電子文教基金會則參酌此一教材，發(fā)展臺灣的KEEP能源教材，見表2。

表2 臺灣KEEP能源教育教材教學單元

數(shù)據(jù)源：大地旅人環(huán)境工作室、臺達電子文教基金會（2006）。K-12能源教育電子書。二、學者對于能源教育內(nèi)涵的看法

吳有為、張自立、辛懷梓（2009）則將能源教育分為4個主類目：①能量的概念②能源的開發(fā)③能源開發(fā)的影響④能源的管理及11個次類目：1-1 能量的定義與自然法則、1-2 無生物系統(tǒng)中的能量流動、1-3 生物系統(tǒng)中的能量流動、1-4 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動、2-1 能源的開發(fā)與消耗、2-2 再生能源的開發(fā)、3-1 環(huán)境與生活質(zhì)量的影響、3-2 健康與安全的影響、3-3 社會經(jīng)濟的影響；而臺灣師范大學能源教育推廣小組建置之能源教育信息網(wǎng)則將能源教育分為①能源簡介②節(jié)約能源③環(huán)境保護④能源種類⑤能源使用⑥能源技術(shù)⑦.能源政策與管理⑧能源展望等8個項目。

4 研究方法

本研究采用“文獻回顧法”搜集碩博士論文、期刊及與能源學校等相關(guān)教育推動案例等，進行文獻探討與內(nèi)容分析，繼以專家焦點座談訂定能源議題單元與審查繪本與教學手冊，以建構(gòu)小學能源教材提供教師教學使用與體驗教材提供志工教學。

5 結(jié)果與討論

5.1 發(fā)展小學能源輔助教材

能源教育有效推動，首先強調(diào)課程融入與教材延伸學習是很重要步驟，開發(fā)能源輔助教材，提供教師教學有助于加速能源教育推動。研究者根據(jù)相關(guān)能源教育教材單元與內(nèi)容、能源教育發(fā)展等相關(guān)文獻，將能源教材分成四個項目，二十七單元，見表3。

表3 小學能源教材

第一項目：我們的能源——包括認識臺灣化石燃料(石油、煤礦與天然氣)。

第二項目：能源與生活——從食、衣、住、行四個面向出發(fā)，討論能源在生活中的使用與重要性；另外還介紹生活中如何藉由每日太陽能發(fā)電的不同，學習電氣設(shè)備如何有效使用，進而認識節(jié)能重要。

第三項目：再生能源——教導(dǎo)學生了解現(xiàn)在發(fā)展與使用中的再生能源：太陽能、風能、水力能、生質(zhì)能與氫燃料能，使學生了解再生能源重要與發(fā)展瓶頸，以引導(dǎo)學生日后能突破各種限制，有利利用天然節(jié)凈能源。

第四項目：能源管理——教導(dǎo)學生從用電調(diào)查出發(fā)，認識能源有效使用，進而規(guī)劃用電與做到節(jié)能省電小尖兵，培養(yǎng)能源有效使用與管理概念。

5.2 發(fā)展小學能源體驗教材(志工手冊)

能源教育除了融入課程所開發(fā)輔助教材之外，如何與生活經(jīng)驗結(jié)合，并能實際體驗或規(guī)畫，并能提供志工進行教學，可引導(dǎo)能源教育從學校走入家庭或小區(qū)，因此發(fā)展能源體驗教材，有助于擴大能源教育學習與教學層面。研究者根據(jù)相關(guān)能源教育研究，結(jié)合教師與志工等各6位編輯能源體驗教材。教材分成四個項目，十六單元，見表4。

表4 小學能源體驗教材(志工手冊)

第一項目：節(jié)能篇——包括認識電費賬單、讀電表，到認識教室與家庭電器耗能的調(diào)查，了解我們使用電力情況，并期待能做到生活節(jié)能。

第二項目：減碳篇——包括認識碳循環(huán)、碳足跡，并以休閑活動為例，在兼顧旅游質(zhì)量下規(guī)畫如何減碳又能享受旅游樂趣。

第三項目：管理篇——包括認識能源現(xiàn)況與危機、太陽能使用，并介紹利用零碳教室學習能源管理。

第四項目：永續(xù)篇——包括臺灣目前太陽能設(shè)施、風力設(shè)施與水利設(shè)施等，進而引導(dǎo)學生了解再生能源得來不易，進而關(guān)懷環(huán)境，建立能源環(huán)境永續(xù)概念。

6 結(jié)論

本研究中透過文獻探討與專家學者教點座談結(jié)果，發(fā)展小學能源教材，所得結(jié)論如下：

（1）小學能源教材有效推動，首先強調(diào)課程融入與教材延伸學習是很重要步驟，研究者根據(jù)相關(guān)能源教育教材單元與內(nèi)容、能源教育發(fā)展等相關(guān)文獻，建構(gòu)小學能源教材，分成四個項目，二十七單元。項目一：我們的能源；項目二：能源與生活；項目三：再生能源；項目四：能源管理。

（2）提供志工進行教學，可引導(dǎo)能源教育從學校走入家庭或小區(qū)，因此發(fā)展能源體驗教材(志工手冊)，有助于擴大能源教育學習與教學層面。研究者根據(jù)相關(guān)能源教育研究，結(jié)合教師與志工編輯能源體驗教材。教材分成四個項目，十六單元；項目一：節(jié)能篇，包括認識電費賬單、讀電表，到認識教室與家庭電器耗能的調(diào)查；項目二：減碳篇，包括認識碳循環(huán)、碳足跡，并以休閑活動為例，規(guī)畫如何減碳又能享受旅游樂趣；項目三：管理篇，包括認識能源現(xiàn)況與危機、太陽能使用，并介紹利用零碳教室學習能源管理。項目四：永續(xù)篇，包括臺灣目前太陽能設(shè)施、風力設(shè)施與水利設(shè)施等，進而引導(dǎo)學生了解再生能源得來不易，進而關(guān)懷環(huán)境，建立能源環(huán)境永續(xù)概念。

致謝

本教材開發(fā)特謝感謝臺達文教基金會經(jīng)費贊助－2010年全校參與式能源輔導(dǎo)計劃、2011年能源基地計劃、2012年能源領(lǐng)航計劃；另感謝伙伴學校包括臺北市碧湖小學、臺北市立教育大學實驗小學與萬芳小學、新北市國泰小學、高雄加昌小學老師的參與，使本教材順利產(chǎn)生，在此致謝！

[1] 大地旅人環(huán)境工作室、臺達電子文教基金會（2006）.K-12能源教育電子書.取自http://163.20.2.20/wsjhweb/keep/project01.htm

[2] 吳有為. 以KEEP教材中之能源教育概念分析小學翰林版教科書內(nèi)容涵蓋能源教育概念之研究[D]. 臺北: 臺北教育大學，臺北市。

[3] 吳有為, 張自立, 辛懷梓. 以KEEP 教材能源教育概念為基礎(chǔ)之小學教科書能源教育內(nèi)容分析研究. 華人地區(qū)社會變遷與科學師資培育學術(shù)研討會, 2009.

[4] 李雅如. 高中教科書內(nèi)能源教育之內(nèi)容分析[D]. 彰化師范大學，1995.

[5] 黃筱琳. 高雄市中學生能源認知與態(tài)度之研究[D]. 高雄: 高雄師范大學，1995.

[6] US.Department of Energy Office of Fossil Energy(2007)。Carbon Sequestration Technology Roadmap and Program Plan [7] 2007. Retrieved from http: // www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/refshelf/project%20 portfolio/2007/2007Roadmap.pdf

[8] Indiana State Department of Commerce (1982). Lesson from an energy curriculum for the senior high schools. (ERIC Document Reproduction Service No. ED 219 268).

[9] Pickering, K. T., & Owen, L. A. (1994). An introduction to global environmental issues. London: Routledge.

[10] United Nations Environment Programme(2011). The Green house effect. Retrieved from http://www.grida.no/CLIMATE/VITAL/03.htm

[11] University of Wisconsin–Stevens Point, Wisconsin Center for Environmental Education（1993）. Wisconsin K-12 Energy Education Program (KEEP). Retrieved from http://www.science-house.org/energyliteracy/Conceptual_ Framework.pdf

[12] US Department of Energy (1982). A conceptual Framework for Energy Education (K-12). Washington, DC, USA: US Dept. of Energy