2019國際能源素養教育工作坊 經驗分享暨課程轉化交流

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1. 2019 游柏軒 國際能源素養教育工作坊 經驗分享暨課程轉化交流
2. session 1
3. Energy Education and Energy Literacy Lecture Session No. 1 Wednesday 8.21.19 2019 International Workshop on Energy Education Why Should We Care?
4. 抓豆活動
6. 豆子像是能量
8. 在本次活動中，每組將獲得一袋100顆“能量豆”。 白豆代表可再生能源。 黑豆代表不可再生能源。 您將通過從袋子中挑選豆子來“使用”能量。 這些能源在使用多年後會發生什麼變化？
9. 活動進行條件 X10= 每年使用能源的數量 拿走就不能放回袋子裡 拿走後再放回袋子裡 重複直到 20 年過去或黑豆消失
10. 活動進行條件，加入人口成長 X10+N= 每年使用能源的數量 重複直到 20 年過去或黑豆消失 拿走就不能放回袋子裡 拿走後再放回袋子裡
11. 可再生資源 - 一種自然資源，可以補充以替代已耗盡 的部分 不可再生資源 - 一種無法通過自然方式輕易替代以跟 上消耗的資源 再生能源的意識
13. 袋子上面 其實有貼 字母，字 母的意義 是國家...
14. 引導出一個重要概念-採儲比
15. World Oil, Proved Reserves 1980- 2013 2017 data http://www.africoalenergyreview.com/ Source: https://oilprice.com/Energy/Crude-Oil/World-Proved-Oil-Reserves-Data-A-Work-Of-Fiction.html Billion barrels of oil
16. World Natural Gas, Proved Reserves 1960-2013 2017 data http://www.africoalenergyreview.com/ Source:https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_natural_gas_proven_reserves#/media
17. Nevertheless … Resource R/P (years) COAL ~132 OIL ~50 NATURAL GAS ~51 How old will you be in 50
18. 老生常談-能源消耗趨勢
19. 能源消耗比例
20. Where does Taiwan’s Energy come from? Source: https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/english/content/ContentLink.aspx?menu id=1540
21. Energy Security Availability Diversity Cost Technology Efficiency Location Timeframe Resilience Environment Health Culture Literacy Employment Policy Military Dimensions & Parameters Azzuni, A., & Breyer, C. (2017). Definitions and dimensions of energy security: A literature review. Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment,7(1), 1-34. doi:10.1002/wene.268
22. Energy Security International Energy Security Risk Index. (2015, May 12). Retrieved July 8, 2019, from https://www.globalenergyinstitute.org/international-energy-security-risk-index
23. Energy Consumption, Taiwan, 2002-2017 How Are We Using It? Source: https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/english/content/ContentLink.aspx?menu id=1540
24. 帶學生看台電帳單 自己也可以記帳 記錄電的帳，每個電 器的消耗累加，反思 減少哪些電器使用。
25. Calculator (open the link to this activity) https://ccis.epa.gov.tw/media/CarbonTool
26. session 2
27. Literacy: Lecture Session No. 2 Wednesday 8.21.19 2019 International Workshop on Energy Education System - Electricity
28. 用煮熱水當作能源使用系統
29. Hotpot 1000 ml cold water Electricity in Hot Water ENERGY EFFICIENCY = Usable Energy OUT x 100% Total Energy IN Energy in Usable Energy out ENERGY EFFICIENCY = Heat Energy absorbed by water x 100% Electric Energy in “Energy System” -- Hot Pot
30. Q = m * Cp * ΔT Q = heat energy absorbed by water (joule, J) m = mass of water (gram, g) Cp = specific heat, 4.186 j/g-˚C ΔT = change in temperature (˚C) Heat Energy Absorbed by Water (USABLE ENERGY OUT) ELECTRIC ENERGY IN = electricity used by hotpot appliance
31. WATTS KWH
32. Units of ENERGY Joule (SI) calorie (heat) BTU (heat) Kilowatt-Hour (electricity) Unit of Oil Equivalent (BOE, TOE, LOE) Units of POWER Watt (electric power) Horsepower (HP) (mechanical power)
33. 能源 有無人為加工的差異 一次能源： 從地下提取——煤、石油、天然氣 從自然資源中獲取——風、水、太陽能、生物質
34. 二次能源： 由一次能源轉化而來。 電;汽油或燃料油；木炭;氫 也稱為“能量載體”
35. Losses (thermal energy) Electricity (measure) Hotpot 1000 ml cold water, T1 Hot Water Large amount of heat (thermal energy) : T2 What happened to the rest of the electric energy that went into the hot pot? “Energy System” -- Hot Pot
36. Efficiency of an Energy System Procedure: ➢ Measure the mass of the packing peanut source using the digital scales
37. 接力這些小花生 過程中一定會掉出來 但是這個小競賽遊戲一定很好玩，而且可以增加難度 同時反思能量散失的過程，真正的能源效率是甚麼?
38. Where does the Electricity Come From? Source: https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/english/content/ContentLink.aspx?menu_id=1540
39. “True” Efficiency … “Life Cycle Efficiency” Electric Hot Pot: Efficiency = (0.35) x (0.90) = 0.315 -->31.5% Natural Gas Flame: Efficiency = (0.91) x (0.60) = 0.546 -->54.6% Which is the more energy efficient choice?
40. Energy Conservation Methods Air-Conditioner: • Purchase an air-conditioner with a high Energy Efficiency Ratio(EER) • Shut the window and door tightly. • Each 1℃ you raise the temperature = 6% savings of power consumption. • Set room temperature to 26~28℃ (78.8oF-82.2oF) • Clean the heat exchanger or condenser regularly. • Apply heat-insulated material and sunshade to reduce indoor heat capacity. https://www.taipower.com.tw/en/page.aspx?mid=386 https://2qaayg3yvidcn9imquz625sg-wpengine.netdna- ssl.com/wp-content/uploads/2016/05/ductless-air- conditioner.jpg
41. Energy Conservation Methods Refrigerator: • Move refrigerators at least 10 cm away from walls. • Move refrigerators away from ovens and heaters. • Keep 20 % space empty inside to let the air circulate easily. • Reduce the number of times you open the refrigerator; each time you do, the compressor must operate 10 min to return to a low-temperature. https://www.taipower.com.tw/en/page.aspx?mid=386 https://www.lg.com/us/images/refrigerators/md05130240/gallery/medium01.jpg
42. Energy Conservation Methods Lighting: • Use natural sunlight sources • Install high-efficiency LED bulbs with the HF electronic ballasts. • Paint the ceilings and walls in light colors to reflect natural sunlight https://target.scene7.com/is/image/Target/GUEST_2415de4b- abc2-4490-9f80-222f61348df9?wid=488&hei=488&fmt=pjpeg
43. Taiwan Power Company Website Rate Schedules When you go to their website: https://www.taipower.com.tw/en/page.aspx?mid=317 https://www.taipower.com.tw/upload/317/2018032816540459 885.pdf you find sections B1 and B2 which suggest how you can avoid using electricity during expensive times of day.
46. session 3
47. Literacy: Energy System - Transportation Lecture Session No. 2 Wednesday 8.21.19 2019 International Workshop on Energy Education
48. 能源思考 3 種設計或修改能源系統以使其更具可持續性的方法： 1.節約—找到使用更少能源的方法（更小的系統、個人選擇等） 2.提高效率——更換/改進終端使用技術或能量轉換技術 3.用可再生資源替代不可再生資源
49. Internal Combustion Engines: Gasoline https://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml Overall Efficiency of Gasoline- powered vehicle: 14%- 30%
50. Electric/Gasoline Hybrids Overall Efficiency of Hybrid vehicle: 25%-40% https://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
51. All-Electric Vehicles Overall Efficiency of all-electric vehicle: 74%-94% https://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
52. “True” Efficiency … “Life Cycle Efficiency” Electricity ‘true efficiency’ of this energy system? Expands the System Boundary to include the primary resource Efficiency = energy provided by car Efficiency ~ 35% Efficiency ~ 74 -95% coal
53. 能源思考 3 種設計或修改能源系統以使其更具可持續性的方法： 1.節約—找到使用更少能源的方法（更小的系統、個人選擇等） 2.提高效率——更換/改進終端使用技術或能量轉換技術 3.用可再生資源替代不可再生資源
54. Taiwan’s Green Shift is Ready to Begin! https://apjjf.org/2016/19/Hu.html
55. K-12 科學教育框架 和下一代科學標準 (NGSS) 美國目標： 1.為科學教學制定共同標準。 2.培養學生學習 STEM 的興趣 3.更加註重工藝技能 a. 開發/測試想法 b. 分析/解釋數據 c. 評估證據 d. 交流結果
56. 1. 能源是科學和工程實踐設計中使用的概念。 2. 重要的是，學生要學習如何應用通過學科核心思想學到 的思想。 3. 能源是一個跨領域，適用於所有科學領域（生命、物理、 地球和太空）。 Energy in the NGSS
57. session 4
59. 字卡活動
62. 能源圖卡爭奪戰(計時競賽) 過程： 1.展開卡片，然後開始將它們擺放完成相對應的位置。 2.單個能量卡也有三個位置來放置較小的卡。 a.藍色 = 全球範圍內使用的能源百分比 b.綠色 = 動能或勢能(位能) c.粉紅色 = 產生溫室氣體，不產生溫室氣體，或者是溫室氣體中和性。
63. 量測探究活動
64. 家庭或學校的能源消耗 Kill-A-Watt 儀表活動
66. 紀錄並反思節能方式 每個組都有一個瓦特表和各種電器 1.將瓦特表插入插座 2.將我們的電器插入瓦特表並將數據記錄在數據表上
67. Energy Consumption at Home or School Kill-A-Watt Meter Activity Appliance Name Setting/comments Power or current specified on appliance Power (W) measured Estimated time used daily (h) Energy consumed daily (kWh)
68. 資料蒐集活動
70. 讓學生尋找以下幾個問題(並嘗試與煤及化石燃料比較) 1.How it works? 2.How much electricity? 3.How much CO2 it releases which leads to BOTH Acid Rain AND Global Warming? 4.How much SO2 /NOx it releases which causes Acid Rain? 5.Cost to the customer? 6.Environmental advantages? 7.Disadvantages? 8.Extra Info? (to sell it) 9.Conclusion
71. 發表活動 (不只是蒐集資料)
72. Eco-Friendlier Automobiles Assign the student one of the following topics: • SMART cars • Hydro fuel powered cars • Electric cars • Hybrid cars • Solar cars
73. Eco-Friendlier Fuels Assign the students one of the following: • Bio fuels E6… • Hydro fuel
74. session 5
75. 2019 International Workshop on Energy Education Activity Session No. 2 Thursday 8.22.19 Can we REDUCE our ENERGY USE through EFFICIENCY and CONSERVATION?
76. 光與熱 燈泡問題，燈是人類使用頻率相對高的電器 解決了燈泡效率問題，人類就前進了一大步。 延伸到所有電器... 使所有電氣設備需要更少的能源，從而提高效率意味著可再 生能源將能夠提供足夠的能源來滿足該需求。
77. 構造絕緣盒活動 使用給你的材料，建造一個絕緣裝置。 您的設備必須有一個可拆卸的蓋子，蓋子中間有一個孔，可以 讓溫度計穿過。 當蓋子蓋在設備上時，孔頂面必須比燒杯內底面高出 12 厘米 以內。
78. Construct an Insulated Box Activity
79. 設備完成後，與其他小組競爭預測冷卻時間——即給定一段時 間，設備中燒杯中水的溫差是多少。 例如，在設備蓋上蓋子 15 分鐘後預測水溫。 創建加熱或冷卻週期的多次試驗的圖表。 構造絕緣盒活動
80. Construct an Insulated Box Activity
83. session 6
84. Examples of INNOVATION when MOTIVATION is THERE: Activity Session No. 3 Friday 8.23.19 2019 International Workshop on Energy Education Build a Wind Turbine
85. The Boy Who Harnessed the Wind Use art, music, theatre, geography...in your science lessons
88. session 7
89. Renewable and Nonrenewable Energy Mini-Unit Lecture Session No. 4 Friday 8.23.19 An Energy Lesson Plan Example 2019 International Workshop on Energy Education Tainan, Taiwan
90. 海報畫廊
94. 活動 畫廊漫步： ➢綠色是首選能源，橙色次之，紅色最不受歡迎。 ➢學生花時間查看每張海報。 ➢學生可根據個人喜好在海報上貼上便利貼。
96. 活動 畫廊漫步： ➢綠色是首選能源，橙色次之，紅色最不受歡迎。 ➢學生花時間查看每張海報。 ➢學生可根據個人喜好在海報上貼上便利貼。
98. 站立遊戲
101. 贊 成 反 對 中 立
102. session 8
103. 反思
104. Wrapping Up: Teacher Reflection, Work Time, and Sharing Out Activity Session No. 5 Friday 8.23.19 2019 International Workshop on Energy Education Tainan, Taiwan
106. 課程實務經驗 游柏軒
107. 游柏軒 現任臺南市立永仁高級中學 教師兼任實驗研究組長
108. 2020 2021 高雄市立中正高級中學 額溫槍 講師 高雄市立路竹高級中學 額溫槍 講師 國立高雄師範大學 教案檢測合格證明書-特優 高雄市立前峰國民中學 家庭電燈用電控制板設計 講師 高雄市立前峰國民中學震動平臺師生營隊 講師 臺灣銲接協會年會暨論文發表會發表專題- 自動化氬銲機結合影像辨識控制技術之開發研究 3月 7月 10月 1月 臺南市立新化國民中學緊急開關製作 講師 4月
109. 中華民國丙級機電整合技術士 中華民國丙級機械加工技術士 中華民國丙級工業電子技術士 中華民國乙級機電整合技術士
110. 轉化
111. 心情感受
112. 用豆子表示能源， 引導出再生與非再生能源實物體驗
113. 用袋子的字母表示各個國家國際觀
114. 採儲比運用數學， 再上升到國家社會層次的 能源安全問題。
115. 臺電帳單閱讀， 生活化的元素。
116. 能源效率結合熱量計算， 強調理化知識並加強單位觀念。
117. 花生米遊戲體會到能源經過人工後 的效率差異再回到生活化的元素 汽車這個交通工具探討能源使用
118. 針對不同能源從能源使用占比、能量種類、 汙染情況三種角度切入，瓦數計的量測與 計算再蒐集資料鼓勵學生表達，再從燈具 改革結合絕緣盒製作論節省能源 科學知識的探究實作
119. 馭風少年鼓勵學生 擁有夢想用科學解決問題 情意面
120. 用透過海報畫廊及站立遊戲進行 深度思考思辨訓練
121. 對於能源的喜好優劣 尊重學生最後得出的結論
122. 課綱說了什麼
123. – 生 N-V-1 科技與工程的關係 – 生 N-V-2 工程、科技、科學與數學的統整與應用 – 生 P-V-1 工程設計與實作 – 生 A-V-1 機構與結構的設計與應用 – 生 A-V-2 機電整合與控制的設計與應用 – 生 S-V-1 工程科技議題的探究 必修課程
124. 議 題 說 明 手 冊
125. 電是最常見的能源
126. 帶學生認識電
128. 量具的認識 電 表
130. 科技媒介 電子電路
132. 科學的元素 電與磁
136. 電源供應器體驗
137. 科學走回科技 T T 馬達
138. 閃爍霓虹燈
140. 電怎麼來的?
142. 電功率的計算
144. 一次二次的能源
146. 兩組T T馬達 解釋發電原理
148. 風力發電組合
151. 風力發電未來困境
154. 問題與討論