碳循環角色扮演

在這次的活動中，學生們將可以：

1. 學習到地球上的碳是有限的。
2. 學習碳在環境中是如何從一個地方移動到另一個地方的。

1. 請收集14-28個乒乓球。
    
2. 請在每個乒乓球上用奇異筆寫上碳的化學符號(C)。
    
3. 請列印出角色扮演卡並確保它們是雙面列印的。
    
4. 請 為這項活動選定一個大的開放空間。如果在室外進行這個活動的話請用粉筆畫一個大長方形，然後再用粉筆將這個空間劃分成三個區域，一為海洋，一為陸地，另一 為大氣層，如下圖所示。另一項選擇是在紙板上畫上如下所示三個區域的圖片並在教室裡指定不同的區域來代表海洋、陸地和大氣層。

1. 請將學生平均分成7組。毎一組演員團隊將會扮演碳循環中的某一階段，每組分擔的角色列於下表。
    
2. 請分發給每一個小組適當的角色扮演卡。
    
3. 請分發給每一個小組2到4個乒乓球並向他們說明這些球是代表碳原子。
    
4. 請告訴學生他們必須把他們的角色扮演卡視為一個團隊好理解他們的角色以及他們在這角色扮演的活動中能夠做什麼。
    
5. 請告訴學生他們必須用團隊的角度來決定該如何移動他們的碳，而他們的選擇則列於角色扮演卡上的 “碳移動的選項” 之下。
    
6. 請告訴學生他們不能給掉他們所有的碳：他們必須至少保有一個碳原子。這是因為碳循環並不會將所有的碳從一處移動到另一處。相反的，在同一時間內碳存在於所有的東西裡，不過只有部分的碳會從這些東西移動到另一個地方。
    
7. 您可能會想要領導一回合規定學生們只能提供一個碳原子給另一小組，然後再帶領第二回合，若每個小組都有兩個以上的碳原子則允許學生們和其他不同的小組之間分享他們的碳。
    
8. 一次一個，要求每個小組將他們的碳交給另一組(或其他組們)。
    
9. 請告訴學生當他們移動他們的碳時務必要唸出他們的台詞來解釋所選擇的碳移動選項。
    
10. 多重複這角色扮演遊戲幾次，並要求學生們每次都選擇不同的碳移動角色來扮演。
     
11. 請 考慮進行一次特別的角色扮演讓全部的小組們一起同時移動他們的碳。如欲實行，請從每組挑一個人當碳的遞送者，而其他小組成員則留下來接受來自其他小組的 碳。請告訴學生們這是一種比較混亂，但更接近於真實的碳循環活動，因為在真實世界中碳是同時間在所有這些領域之間移動的。

• 探索數個碳原子的旅程：只需用一個碳原子(乒乓球)從一組先開始。每一組拿到原子後決定它下一個目的地是哪。請分派一個學生把它的 旅程寫在黑板上或一張紙上。多重複這個活動幾次後你才能夠比較數個單獨原子的旅程。接下來，研究這些不同碳原子的不同旅程，並解釋碳循環並不會單單只移動 一個方向，而是同時間朝許多不同方向的去移動。
   
• 讓學生們設計他們自己的角色扮演活動來改進並創造出更好的課堂活動。
   
• 請隨後進行 碳循環海報 活動來作為一種課程評估。

在地球上，碳是非常普遍的元素。在地球上全部四個主要的領域：生物圈、大氣層、水圈和岩石圈中都可以發現碳的存在。碳可同時存在於地球上有生 命和無生命的部分，是生物體、大氣氣體、水和岩石的構成要素。在地球上各個領域中所含的碳並不會永遠停留在原處，相反的，碳會不斷地從一個領域移動到另一 個領域，這個持續不斷的過程就是我們所謂的碳循環。碳循環對於地球是非常重要的，因為碳循環會影響到許多關鍵的生命過程例如光合作用和呼吸作用，碳循環並 直接貢獻了化石燃料的生成，且對地球的氣候有很大的影響。

除了從隕石中所得到相對微量的碳以外，地球上碳的數量是固定的。不過，碳的數量在地球上的任一領域裡會因為碳循環的變化而增加或減少。如此的循環可想像成 水庫(儲存碳的地方)和流動(水庫和水庫之間碳的移動)，而大氣層、生物圈、水圈和岩石圈就是水庫，碳從一個水庫移動到另一個水庫的過程就是流動。雖然碳 在地球上非常的普遍，但純碳是很罕見的，大部分的碳通常都是和其他的元素結合而形成化合物。因此，當碳在移動或循環時也通常是伴隨著化合物一起，如二氧化 碳和甲烷(沼氣)。

許多將碳從一個地方移動到另一個地方的過程都是在不同的時間標度下發生的，有些在很短的時間內發生，例如光合作用，當植物從大氣中攝取二氧化碳的同時也將 碳從大氣層中移動到生物圈中。有些碳循環的過程是經過很長時間才發生的，舉例來說，在海洋中，有碳酸鈣骨骼和外殼的生物死亡後它們那些無法分解的部分遺骸 會沉入海底，當那些遺骸到達海床後，儲存在它們體內的碳會變成含碳豐富沈積物的一部份並且最終經由板塊運動一起攜帶入隱沒帶，並在此轉變成變質岩。這兩個 例子顯示了在碳循環中發生的非常多樣化的過程。

一般來說，短期碳循環包括光合作用、呼吸作用和掠食者-獵物之間的碳轉換。在陸地上，大量的碳從大氣層經由光合作用傳送給植物，之後這些碳又因為植物和動 物的呼吸和分解作用而流回大氣層。水生植物則是取用溶解在周圍水中的二氧化碳來行光合作用，並經由呼吸和分解作用將二氧化碳送回水裡。二氧化碳除了在植物 和大氣層之間移動外也會經由擴散作用而在大氣層和水之間持續地雙向移動。長期的碳循環包含了較多的岩石圈過程，其包括含碳岩石的風化和侵蝕、沉積物中富碳 植物和動物物質的堆積作用，以及這些沉積物在岩石循環中的緩慢移動。

在碳循環中存在著自然變化，但人類使得地球上碳流動的速率變得非常不自然。最主要的人為因素改變導致了大氣層中的二氧化碳增加，造成這變化最大的原因是燃 燒石化燃料，但其他人類活動像是砍伐森林和製造水泥也會導致碳循環的變化。由於二氧化碳和甲烷是能夠幫助地球控制溫度的溫室氣體，因此人為增加大氣中的碳 濃度會導致全球的氣候變遷。如上所述，學習自然的碳循環很重要因為碳循環對地球上的很多過程來說是非常關鍵性的，尤其因為我們對於碳循環所造成之劇烈且重 大的變化，在人類歷史的當下去了解碳循環更是特別的重要。

完整的碳循環是由比在此探討之更為複雜的大氣層、生物圈、水圈和岩石圈之間的相互碳流動所組成，而這個角色扮演遊戲所教的碳循環則是較適合學生年齡的版 本。雖然另外還有更多有關地球複雜的碳循環的具體細節，但這個版本將強調一些最重要的部分並教導學生碳是有限的及碳如何在地球不同的領域中移動的整體概 念。在教導碳循環角色扮演之前，請詳閱在步驟章節內的表格來深入了解你的學生們將會學習到的碳流動細節。另欲知更詳細的碳循環資訊請查閱列於本課程計劃最 後的資源和參考書目。