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附件二

宜蘭縣東光國中課堂教學研習—環境教育教學活動設計競賽計畫

教案設計格式

 

參加類別

□戶外教學  þ能源科技與節能減碳教育

□防災教育  □生物多樣性教育

□社區環境行動教育

學習領域或學科

自然與生活科技領域

單元名稱

水資源之循環再利用­—透水性鋪面之原理與應用

學習階段

□幼稚園          □國小          þ國中

□高中            □高職:                

 

學習領域

或學科

自然與生活科技領域

教學時間

4節(合計180分鐘)

主題

(單元名稱)

水資源之循環再利用­—透水性鋪面之原理與應用

設計者

 

適用年級

九年級學生

先備知能

具備自然與生活科技八年級課程中的能力

對應之課綱

指標或目標

1-4-1-1 能由不同的角度或方法做觀察。

1-4-5-4 正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式。

2-4-1-1 由探究的活動,嫻熟科學探討的方法,並經由實作過程

獲得科學知識和技能。

2-4-4-2 探討物質的物理性質與化學性質。

3-4-0-2 能判別什麼是觀察的現象,什麼是科學理論。

3-4-0-4 察覺科學的產生過程雖然嚴謹,但是卻可能因為新的現象

被發現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋。

3-4-0-7 察覺科學探究的活動並不一定要遵循固定的程式,但其中通

        常包括蒐集相關證據、邏輯推論、及運用想像來構思假說和

        解釋數據。

6-4-2-1 依現有的理論,運用類比、轉換等推廣方式,推測可能發

生的事。

6-4-2-2 依現有理論,運用演繹推理,推斷應發生的事。

7-4-0-1 察覺每日生活活動中運用到許多相關的科學概念。

7-4-0-3 運用科學方法去解決日常生活的問題。

7-4-0-4 接受一個理論或說法時,用科學知識和方法去分析判斷。

學習目標

(一)增進本校全體員生對環境之認識與關懷,散播綠色種子,開闊全

體員生視野,提升生活品質。

(二)培養學生正確的環保觀念與保護環境的能力,了解人與環境之相

互關係,增進改善環境所需之知識、態度、技能及價值觀。

(三)重視維護自然生態環境之重要性,推動淨化、美化、綠化校園環

境活動,落實提升環境品質的理念。

(四)有效運用教學方法及過程,融入教學領域,教導學生了解人

與環境的相互關係,加強對環境的責任知識、價值態度與社會變

遷解決問題的能力。

(五)實施學校環境教育本位課程,培養學生愛護環境,尊重自然,

養成珍惜資源、節約能源、惜福、愛物的生活習慣;實施垃圾分

類、資源回收、節能減碳,維護生態平衡,減輕環境的負擔,建

立學校環境教育特色。

設計理念

    運用本校100年度正在進行中的永續校園­局部改造計畫透水

性鋪面工程,藉由實際的觀察與參與,除了讓學生認識透水性鋪面與

水資源循環再利用之間的重要關係之外,並進一步提升學生環境教

育、永續校園之意義與運用。

主題架構

 

相關資源

1.投影機與電腦

2.地形照片或掛圖

3.臺灣行政位置圖或臺灣地質圖

4.流水槽

5.礫石、沙、泥土

6.燒杯

評量方式

1.教師考評

2.觀察與操作

3.口頭詢問

4.學習單

必要教材

自然與生活科技第五冊(康軒版)

參考資料

  1. 行政公共工程委員會,永續公共工程入口網
  2. 教育部永續校園全球資訊網
  3. 現在營建雜誌

能力指標

教學活動

教學時間

教學資源

情境佈置

教學評量

1-4-1-1 能由不同的角度或方法做觀察。

1-4-5-4 正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式。

2-4-1-1 由探究

的活動,嫻熟科

學探討的方法,

並經由實作過程

獲得科學知識和技能。

2-4-4-2 探討物質的物理性質與化學性質。

3-4-0-2 能判別什麼是觀察的現象,什麼是科學理論。

3-4-0-4 察覺科學的產生過程雖然嚴謹,但是卻可能因為新的現象被發現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋。

3-4-0-7 察覺科學探究的活動並不一定要遵循固定的程式,但其中通常包括蒐集相關證據、邏輯推論、及運用想像來構思假說和

解釋數據。

6-4-2-1 依現有的理論,運用類比、轉換等推廣方式,推測可能發生的事。

6-4-2-2 依現有理論,運用演繹推理,推斷應發生的事。

7-4-0-1 察覺每日生活活動中運用到許多相關的科學概念。

7-4-0-3 運用科

學方法去解決日

常生活的問題。

7-4-0-4 接受一

個理論或說法

時,用科學知識

和方法去分析判

斷。

1節:透水性鋪面之原理

【準備活動】

1.用衛星照片介紹南、北極的冰,並欣賞高山和高原上的冰川照片。

2.以湧泉、沙漠綠洲、石灰岩洞等例子,介紹地下水之形成原因。

3.介紹富含孔隙的岩石層,如礫岩層、砂岩

層等,並說明常見的不透水層,例如頁岩層、火成岩層等。

4.超抽地下水造成中南部地層下陷的災害,可以高鐵的安全性為例。

【發展活動】

  1. 介紹永續校園的概念與源起
  2. 說明透水性鋪面與草溝
  3. 說明透水性鋪面與草溝對於學校解決積水問題的幫助

【綜合活動】

  1. 1.      請學生口頭報告自己居家環境有無水患情形與是否有透水性鋪面、草溝等生態工法之建設。
  2. 2.      請學生思考如何觀察與測量雨水滲透速率、哪些材料可以讓透水性增加等。

 

2節:透水性鋪面材料與施工方式

【準備活動】

1.介紹常見之透水性鋪面材料。

2.介紹常見之透水性施工方式。

【發展活動】

  1. 從東光樓二樓走廊觀察本校的地形與容易積水校區的分佈,並說明本校永續校園工程的範圍與透水性鋪面、草溝施作之範圍。
  2. 現場觀察透水性鋪面與草溝施工過程。
  3. 利用透水性鋪面與草溝的縮小比例模型,讓學生觀察雨水滲透的過程。

【綜合活動】

  1. 1.      請學生口頭報告觀察的心得。
  2. 2.      請學生校園中還有哪些區域也適合透水性鋪面的建設。
  3. 3.      請學生待工程完成之後,比較施做前後

的差異性。

 

3節:透水性鋪面、草溝對環境的影響與

        水資源循環的關係

【準備活動】

  1. 先喚起學生有關水循環的學習經驗,再引述課程內容。
  2. 講述大雨時造成校園積水的情況時,告訴學生天然災害的問題與防洪方法,最後以臺灣地狹人稠,土地過分開發,造成雨水無法下滲成為地下水,而失去防洪功能,逢雨必淹。

【發展活動】

  1. 說明常見的不透水層即為頁岩、泥岩與黏土層,最常見的儲水層包括砂岩、礫岩、石灰岩與岩石裂縫。
  2. 教師對於地層下陷所導致的災害,補充或提供相關照片,增加學生的學習動機。

【綜合活動】

  1. 對於影響地下水面高度的因素,教師可以將相關原因撰寫於黑板上,以分組的方式讓學生討論,或是以舉手問答的方式讓學生回應。

 

4節:運用透水性鋪面之原理,去解決日

常生活的問題。

【準備活動】

  1. 1.      說明日常生活中可能產生的廢材,如房屋拆除時,所遺留的磚頭、磁磚、水泥塊等,並說明這些建築廢棄物可能的處理方式或放置位置。
  2. 2.      與學生討論這些建築廢棄物有哪些可以進行回收與如何再利用。

【發展活動】

  1. 1.      利用分組方式,讓學生以日常生活中可以收集到的材料,如石塊、廢棄磁磚與磚頭、樹枝、設計簡易的透水性鋪面。
  2. 2.      各組完成之後,以小組競賽方式進行,測量各組在相同的時間內,透水性鋪面透水的速率。

【綜合活動】

  1. 依照競賽的結果,請學生討論是否是什麼樣的因素,讓透水性鋪面出現不一樣的透水速率。

 

10

分鐘

 

 

 

 

 

 

 

 

25分鐘

 

 

 

10分鐘

 

 

 

 

 

10

分鐘

 

 

30分鐘

 

 

 

 

 

 

5

分鐘

 

 

 

 

 

10

分鐘

 

 

 

 

 

 

25分鐘

 

 

 

 

10

分鐘

 

 

 

 

 

 

10

分鐘

 

 

 

 

 

25分鐘

 

 

 

 

 

10

分鐘

 

投影機、

電腦設備、

教學用ppt

 

 

 

永續校園的概念與源起

    為達成永續發展的目標,行政院規劃「挑戰 2008 —六年國家重點發展計畫」,由教育部規劃的「永續校園推廣計畫」,為建立一個進步、安全、衛生、健康、人性化的學習環境空間為主,並於擴大內需刺激景氣的期程內,加速推行校園公共工程改造計畫,藉由突破傳統校園封閉的環境與制式管理原則下,整合社區共同意識、建立社區風貌、拓展生態旅遊等課題,改造校園環境成為具有社區特質的公共活動空間,結合校園綠色技術實施應用,轉化國內相關產業技術,進而增進綠色產業推廣效益,落實擴大內需進而促進產業升級與提振國內景氣之功效,從而發揮永續台灣、環境教育之積極意義與促成教育改革之目的。

簡而言之,永續校園包含項目在硬體方面含括「生態環境恢復與維護」以及「永續建築」兩大項目,從瞭解自身校園地域、文化、歷史與生態等特色,從而創造出完全不同且多樣的校園環境。而在軟體部分,配合九年一貫課程實行,各校對應校園環境改造,創造出各校教學特色的教學教材,未來更可配合鄰近不同教育特色的學校,更能形成緊密的環境教育聯絡網。此即為本部推行永續校園推廣計畫最主要的目的。

永續校園在軟體面,以永續發展的環境出發,硬體面可落實永續建築技術。除建立省能、省資源、健康、舒適的校園建築及生態環保回收利用之校園環境外,亦能建立本土永續校園技術應用與評估實例,以整合成省能環保健康之校園環境應用技術,提供未來國內永續校園規範依據。並且從校園出發推動社區再造方案,以校園公共空間作為示範,利用居民參與方式獲致鄰里社區認同,具有突顯地域特色、順應環境條件、凝聚社區意識等效益,創造出各社區與校園緊密結合之生態教育示範社區。而該示範校園,亦同時呈現教育改革之理念,即為理想九年一貫課程試行示範學校,回歸教育改革方針,同步為永續教育播下種子。

各縣市建立之永續生態校園案例,可提供與生態旅遊參觀點與達到社區環境教育應用之目的。以「永續校園」為永續台灣跨部會整合的引爆點,除進行建築、環境與教育的改造,並配合數位網路工具與社區充分結合,使各地推展之永續概念、城鄉風貌相互流通、擴散蔓延,則台灣之環境生態、文化教育及產業經濟等各方面可望朝向永續發展。

 

 

什麼是「透水性鋪面」?

「透水性鋪面」顧名思義,即雨水或其他水源通過人工所鋪築的多孔性鋪面時,能滲入到路基底面,使水資源能還原儲存於地底下者稱之。過去道路建設多以不透水之混凝土為主要鋪面,再以道路邊坡之排水系統將雨水排出,而近年來推動生態工程後,發展出許多能將雨水還原於地底下,並維持生態系統的透水性鋪面,此種鋪面是利用滲透或蒸發的原理將雨水排除,因此會造成路基涵水量增加而變軟,基於安全考量,目前透水性鋪面多利用在停車場、人行步道或車流量較小之道路鋪築上。目前常見的透水性鋪面有:多孔性瀝青混凝土舖面、無細骨才混凝土(No-fines concrete)鋪面及塊狀或鏤空鋪面(如:植草磚等)等三種。(資料引用:行政公共工程委員會,永續公共工程入口網)

什麼是「草溝」?

過去所見溝渠多以混凝土為建構材質,如同小型「三面光」河道一般,這樣的溝渠設施並不能為環境留住水分,且景觀美質也因此受到破壞,因此,在大型公園裡可採用「草溝」的方式來取代傳統溝渠設施。「草溝」就字面上解釋,就是如同草地的溝渠,在設計上,只要在高程上賦予變化,在較低漥之草坪設計出雨水的導引渠道,於渠道末端設計管線收集,如此,不但雨水可自然入滲到草坪中,多餘的雨水也可統一收集處理,不僅增加地下涵養水分的功能,景觀也因此能獲得改善;晴天時,富有高程變化的草坪可作為民眾休閒遊憩之用,不但空間擴增,對其他生物而言,整體環境也不再是平面、單調的。(資料引用:行政公共工程委員會,永續公共工程入口網)

 

透水磚鋪面材料及施工方式

        目前透水鋪面(permeable pavement)受到越來越多的重視,在環保意識高漲的現代,世界各國無不朝向綠色營建的目標努力,而其中保水性更是一項重要的指標。透水鋪面能使降雨由地表吸收,減少排水系統的負荷,並補充地下水,並降低因人類開發而造成水土的破壞,有很大的幫助。(潘昌林、丘惠生2000)鋪面的設計是影響地表滲透量最重要的因素,假使一個基地之中使用大量的不透水鋪面,容易使降落的雨水形成逕流而排出基地之外,因而導致基地的保水性差。而鋪面的設計也是控制基地保水性的最佳方式,要提升基地保水性應從兩方面著手,一是增加地表水份滲透量;二為增加綠地面積。前者之方法可採用多孔性透水鋪面(如no–fines concrete);後者則使用塊體或鏤空的鋪面以非連續拼接的方式安置,讓地表土有和空氣、陽光接觸的機會,以利植被生長,增加土壤的含水量。以下分別簡介之:
(一) 鋪面材料規定:
        透水磚如圖1所示:透水磚之混凝土抗壓強度與透水係數應符合圖說規定,天然石面層採用大理石、蛇紋石、紅化石、寒水石等堅硬耐久之天然石,厚度應在8mm以上,其磚體不得產生裂紋而影響強度及其特性。透水磚之長度及寬度之尺度許可差應為標示尺度±2mm,厚度許可差為標示厚度之±3mm,厚度在80mm以下者,不得有高度超過2mm之瑕疵突出物;厚度超過80mm者,不得有高度超過3mm之瑕疵突出物。
(二) 施工順序及標準:
        1. 人行道路基壓實前,應先將路床範圍內之樹木、雜草、樹根、混凝土塊、土石

       他一切障礙物,除公共設施另有規定者外,全部予以清除,並將原有地面整修

       平順,然後予以壓實,並於壓實試驗通過及經乙方品管工程師認可,並報甲方

       工地工程師勘驗後方可施作。
        2. 人行道路基,不論在挖方或填方施工,均應達到設計圖上所示或工程單位所指

       示或工程單位所指示之高程、坡度,必應予以壓實,其壓實密度應達到改良式

       夯壓試驗下所得最大乾密度之百分之九十以上。
        3. 施工前,承包商應先測量放樣,並標示出各部分高程及範圍,經監造單位認可

       後再作施作。
        4. 底層壓實密度檢驗合格後即可於其上鋪設碎石級配料,如遇雨天而表面有積水

       情形時,應設法排除,在任何情形下,不得於積水地區表面上鋪置級配料。
        5. 碎石級配骨材底層經滾壓完成後表面平整度與厚度規定如下如圖2所示:
         (1) 已完成骨材底層表面,以1.8公尺長直尺從(或沿)基準線任何一點之高低

         差不得超過1.5公分。
         (2) 已完成骨材之底層厚度,在任何點均不得少於設計厚度1.0公分以上,骨材

         底層完成後由乙方品管工程師查驗厚度,其所查驗諸厚度平均值不得小於設

         計厚度。
(三) 透水磚鋪設工法:
       透水磚之鋪設採用乾式施工法如圖4所示,

    其程序如下:
        1. 檢查及配底層是否滾壓平整,不得有雜物

        或凹凸不平之現象。
        2. 級配層整平於其上加鋪地工用不織布,接

       縫處搭接寬度應符合規定。
        3. 襯墊粗砂之厚度依設計圖之說明施作,應

       採用乾淨、監硬、乾燥之粗砂,不得含有

       其他土壤、雜物或雜質,在襯墊粗砂整平後,人員嚴禁於其上走動。

     4. 設立標尺或標線,將每塊面磚位置預先安妥,由一端開始鋪設磚縫不得大於

       3mm,施工時並同時考量完成後洩水坡度。
        5. 鋪設完成後,在完成面上鋪設夾板,並在震動機上加墊橡膠墊後,以每秒二十

       次之震動頻率來回震動夯實,使鋪面緊密結實,再將細砂掃入磚縫空即完成。
        6. 鋪設完成之地面,需加設圍籬以防止不當人車進入,維持鋪設完成面之平整。

       (資料引用:單明陽,張銘峰;透水鋪面建構綠色校園之探討,現代營建332)

 

透水性鋪面應用實例

    環保透水磚內堆積著顆粒形狀的廢陶瓷胚,透氣度大、透水率高,雨水也能透過內部結構的縫隙而浸濕、穿透。利用這項特點,透水磚除了適用於所有的步道、人行道等公共空間舖面外,也可以進一步應用延伸成雨水再利用的過濾裝置,以滲透型的水循環設計法涵養都市水源,達到生態維護保育的目的;位於中正紀念堂有一座全台北市最大的雨水貯留設施,便是透過和成透水磚與其他集流裝置,將雨水收納進入地下水槽,以供灌溉植栽使用,一年下來約可替代用水量15000立方公尺以上,收集雨水外,還可讓都市減緩災害。

    台灣的許多城市皆屬於高度開發狀態,地面的不透水性甚高,現代都市大量使用的柏油、水泥,就像是在土地上覆蓋著厚重密閉的外膜,白晝時柏油路及水泥受到日曬累積了熱氣,到了傍晚後,原本應該慢慢降溫的地面卻無法將熱氣消散,密閉的土壤無

法正常好好呼吸,如同人類皮膚的毛細孔完全堵塞;另一方面土地同時也散失了涵養水份的重要功能,大量急速降雨的狀況發生時,無法被土地吸收循環的水份找不到出口,便會形成淹水,部份地區地表鬆動時甚至會產生土石流重大災害,這便是失衡的大自然反撲人類的警告訊息。

    環保綠建材的紛紛出爐就是人類反思的結果,因此我們必須重新尋找到與土地之間和諧的相處方式,才能永續保留與繼續享用美好資源。

 

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在教室內利用教材解說透水性鋪面原理

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在教室內利用教材解說透水性鋪面原理

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現場實地觀察工程

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