碳循環

Level IV｜國中 13–15 歲

教學資訊

Key ID
1.3-IV
主題
碳循環（The Carbon Cycle）
核心概念
生命以碳為基礎。碳在生物、大氣、海洋、土壤、岩石間流動，停留時間不同。化石燃料燃燒釋放長期封存的碳；森林維護是避免 CO₂ 淨排放的關鍵。
年段
國中 7–9 年級（13–15 歲）
建議活動數
4 個活動
授課語言
繁體中文

學習目標

認知層

社會情緒層

行為層

活動流程

活動一 碳到哪裡去了？（自然碳循環與儲存庫）
步驟 1 ・ 開場思辨
「你呼出的 CO₂，十年後可能在哪？」學生快寫三個地點，全班舉手投票，引出碳有「旅程」的概念。
學習目標檢核點: C1
步驟 2 ・ 碳循環四大庫講述與圖解
大氣（CO₂）、生物圈（所有生命體中的有機碳）、水圈（海洋存量最大）、岩石圈與土壤（石灰岩、泥炭、煤層油氣）。流動路徑：光合、呼吸、燃燒、溶解、沉積。板書畫循環箭頭圖，學生填學習單配對。碳循環四大庫圖解
參考資料: 全球碳計畫（Global Carbon Project）
學習目標檢核點: C1 C2
步驟 3 ・ 解讀 Keeling 曲線（1958–2024）
美國國家海洋暨大氣總署在夏威夷 Mauna Loa 測站的數據顯示，大氣 CO₂ 從工業革命前約 280 ppm 上升到 2024 年的約 424.6 ppm（全球平均約 422.8 ppm），增加約 50%，且每年仍以約 2–3 ppm 速度上升。小組觀察鋸齒年週期（北半球春夏植物吸碳）與長期上升趨勢。Keeling 曲線投影片
參考資料: 美國國家海洋暨大氣總署全球監測實驗室（Keeling Curve）
學習目標檢核點: C1 C2
步驟 4 ・ 停留時間比較
大氣（約 5 年，指單一分子被交換的時間；多排出的 CO₂ 有一部分的影響可持續數百至數千年，沒有單一的完全移除時限）→ 土壤（數十年）→ 深海（百年）→ 沉積岩（百萬年）。學生排序卡片，引出「化石燃料是百萬年長期碳」的概念。
學習目標檢核點: C2
活動二 化石燃料、排放與碳預算
步驟 1 ・ 化石燃料三兄弟
煤（發電）、石油（運輸、塑膠）、天然氣（發電、暖氣）。燃燒化學式：C＋O₂→CO₂。化石燃料排放約 103 億噸碳（378 億噸 CO₂，2024），對照海洋每年吸收約 32 億噸碳、陸地約 24 億噸碳（2015–2024 平均，全球碳計畫 2025）——收入遠跟不上支出，這就是「氣候赤字」的本質。
參考資料: 全球碳計畫 2023
學習目標檢核點: C3
步驟 2 ・ 全球碳預算視覺化
聯合國政府間氣候變遷專門委員會 AR6 WG1 的關鍵數字：人類排放的 CO₂ 中（2010–2019 年平均），約 23% 被海洋吸收、約 31% 被陸地生物圈吸收、約 46% 留在大氣。小組推算：若無海洋與陸地碳匯，大氣 CO₂ 升速將近 2 倍。全球碳預算圓餅圖
參考資料: 聯合國政府間氣候變遷專門委員會 AR6 WG1 第 5 章
學習目標檢核點: C2 C3
步驟 3 ・ 在地資料：臺灣森林 vs 排放
臺灣森林覆蓋率約 60.7%（約 219 萬公頃），2022 年林業碳匯約 2,183 萬公噸 CO₂e；但臺灣年溫室氣體排放約 2.8 億公噸 CO₂e，森林只能抵銷約 7.6%。小組討論「光種樹夠嗎？」
參考資料: 農業部林業及自然保育署、 環境部氣候變遷署
學習目標檢核點: C2 B1
步驟 4 ・ 情感連結：綠帶運動短片
介紹肯亞環境英雄 Wangari Maathai——她創立的綠帶運動在肯亞種下超過 5,100 萬棵樹；2004 年成為第一位獲諾貝爾和平獎的非洲女性。學生寫 1 句「Maathai 讓我想到……」
參考資料: Project Learning Tree——氣候變遷影片資源
學習目標檢核點: S1 S3
活動三 海洋的隱形角色：酸化與珊瑚
步驟 1 ・ 海洋吸碳機制與熱鹽環流
CO₂ 溶入海水化學反應：CO₂ ＋ H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ ＋ HCO₃⁻，H⁺ 增加就是「酸化」。熱鹽環流（thermohaline circulation）是全球海洋「輸送帶」，由溫度與鹽度差驅動，把表層碳帶到深海長期封存，完成一圈約需 1,000 年。海洋碳化學與熱鹽環流圖
參考資料: 聯合國政府間氣候變遷專門委員會 AR6 WG1 第 9 章（海洋）
學習目標檢核點: C4 C5
步驟 2 ・ 對數尺度活動：pH 下降 0.1 等於什麼？
自工業革命以來，海洋表層 pH 已從約 8.2 下降到約 8.1，降了 0.1 個 pH 單位。因為 pH 是對數尺度，這代表氫離子濃度增加約 30%。學生用計算機驗算：10^0.1 ≈ 1.26，打破「只差一點點」的直覺錯誤。海洋酸化對數思考
參考資料: 美國國家海洋暨大氣總署海洋酸化計畫
學習目標檢核點: C5
步驟 3 ・ 珊瑚探究任務
造礁珊瑚最適溫度約 18–30°C，夏季若再上升 1–2°C 持續數週即引發大範圍白化。酸化降低碳酸鈣飽和度，讓珊瑚「蓋殼」更困難。珊瑚礁雖只占海洋不到 1%，卻是約 25% 海洋物種的棲地。小組討論「為什麼珊瑚是氣候的金絲雀？」珊瑚白化探究投影片
參考資料: 美國國家海洋暨大氣總署珊瑚礁監測
學習目標檢核點: C6 S4
步驟 4 ・ 倫理兩難：大堡礁漁業 vs 珊瑚保育
澳洲大堡礁每年觀光與漁業支撐數萬人生計。若完全禁漁保育珊瑚，漁民失業；若放任開發，珊瑚加速消失。學生選立場並寫理由，不打分數。
學習目標檢核點: S2 S4
活動四 我的森林、我的行動：全校途徑與學生治理
步驟 1 ・ 環境英雄連線
介紹三位環境英雄：Wangari Maathai（肯亞，綠帶運動在肯亞種下超過 5,100 萬棵樹）、Chipko 運動（1970 年代印度婦女擁抱樹木阻止砍伐）、臺灣「種樹的男人」賴倍元（大雪山種超過 30 萬棵原生樹）。學生選 1 位寫下「我學到……」環境英雄投影片
學習目標檢核點: S1 S2 S3
步驟 2 ・ 專題任務：學校碳循環提案書
分組設計「學校碳循環提案書」，含：現況盤點（校園碳庫清點）→ 問題定義 → 主張 Claim → 證據 Evidence → 理由 Reasoning → 行動步驟 → 成效指標（KPI），必須涵蓋全校途徑四面向（治理、課程、校園、社群）。提案書模板投影片
學習目標檢核點: B1 B2 S2
步驟 3 ・ 組間互評與決選
各組 1 分鐘閃電提案，全班用全校途徑四面向核對表評分，選出 2 組送「學生碳盤查委員會」實際推動。
學習目標檢核點: B1
步驟 4 ・ 後設認知反思
「這四節課改變了我哪個想法？」學生書寫 50 字以上，聚焦具體改變點，不打分數。
學習目標檢核點: S2

教學資源

國際教學資源

數據引用

評量方式

形成性評量
  1. 碳庫配對題（活動一）：檢核 C1 C2，≥80% 正確。
  2. Keeling 曲線鋸齒成因口頭提問（活動一）：檢核 C1。
  3. 碳預算計算比例（活動二）：檢核 C2。
  4. 海洋碳化學箭頭圖（活動三）：檢核 C5，≥3 個箭頭正確。
  5. 珊瑚資料詮釋（活動三）：檢核 C6，提出 ≥2 個威脅因子。
總結性評量
  1. 提案書（CER 結構＋全校途徑四面向＋可行性＋數據引用，20 分）：檢核 B1 B2。
  2. 反思寫作（≥50 字，含具體改變點）：檢核 S2。

Whole School Approach 延伸

課程整合

校園營運

社群連結

學生治理