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多元評量在現場教學之應用:淺談多元評量 / 鍾曉蘭

Thursday , 13, July 2017 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用:淺談多元評量 / 鍾曉蘭

多元評量在現場教學之應用:淺談多元評量 鍾曉蘭 新北市立新北高級中學 教育部高中化學學科中心 chshirley2007@yahoo.com.tw n  前言 影響科學教育成敗的因素雖多,但其重要者,不外乎課程、教法與評量三項。課程之設計與編製,由於需時較久,人力物力之花費也較巨大,且受教育政策和制度的限制較大(如107課綱) ,教法和評量的改進,則花費較小,較易收到即時之效。科學教學中的評量(Assessment in the teaching of science)-評量的對象是「學習過程」,而科學教學的評量(Assessment of science teaching) -評量的對象是評量的對象則是「教學過程」,經由這兩種過程的評量均可瞭解「教、學」是否達成或者為何未能達成既定教學目標。 在學校情境內的所有學習活動,包括認知(如學科成就、知識、問題解決等)、情意(如態度、興趣等)、及技能(如演講、儀器操作等行為)等領域的學習成果,都需要教師於教學結束後予以評量,才能得知學習成果為何,及評量教學是否達成預定的教學目標。教學評量不僅可以提供回饋訊息給教師,更能使整個教學歷程統整在一起,發揮最大的教學與學習效果。 以往傳統的學習評量,大都採用標準化紙筆式測驗(paper-and -pencil test)或教師自編的課堂測驗(teacher-made classroom test)。由於紙筆式測驗較為通俗,使用普遍,研究也發現許多不良的結果。現今教學評量的研究發展趨勢更注重彈性的、變通的、多元化的評量,並且強調動態的過程,乃出現“Alternative Assessment”(另類評量)、“Dynamic Assessment”(動態評量)和“Performance Assessment”(實作評量)、 ” Portfolio Assessment “(歷程檔案評量)等新名詞。 從99課綱到即將實行的新課綱皆強調:教師應運用各種評量方法,適時評量教學過程與結果,並據以輔導學生學習及改進教學。然而教師們對於多元評量的方式、如何實施與評量的客觀性,仍存有許多疑問。本文簡介多元評量的意義與類型,並在文章中,介紹實作評量的設計方式與評分規準。   n  多元評量的種類 多元評量方法是指採用多種評量方法來了解學生的初始狀態、教師的教材教法以及學生學習進展情形等方面的情形。影響多元評量的理論眾多,包括多元智能理論、認知心理學理論、建構論、情境學習理論與鷹架理論等,這些理論皆強調評量必須讓學生在真實與動態的情境中,表現和轉化其所獲得的能力,因此相對應地評量的類型和方式也必須多元。目前較常被應用在教學現場的是方式應屬實作評量(performance assessment)、檔案評量(portfolio assessment)與動態評量(dynamic assessment)(龔心怡,2013)。   一、 實作評量(Performance assessment) 實作評量的理論來自於Rumelhart & McClelland的研究,認為知識的結構是隱含在問題解決情境中。學生要能將所學的各種知識活用,必須在實際的社會脈絡情境中進行思考,才能統整所學。實作強調個人「表現」(performance)的意義,實作的精熟通常可表現在完成一份學習單、一項實驗設計、動手做出的實體模型、口頭表發等,若能測得學生應用知識來表現精熟的能力,不論是評量知識的組織、解題時的策略或監控表現的能力,都可以稱之為實作評量。 二、 檔案評量 係指在學生學習過程中彙集相關的各項資料,針對評量的需要,找出一些切要的項目作成適當的組合,進行成套的評量,而非零碎個別項目的考核,具有持續累積的評量效用。由於評量不只限於靜態的作品,還要評量作品產生的過程以及作品的優劣,是一種整體系統性的評量,因而又連帶出現一種“Work Sampling System”(工作取樣系統),亦即從工作項目中找出重要的樣本,讓學生操作反應,再進行觀察和記錄。 在結構化的架構下,有目的地收集與整理,同時保持開放與彈性以便未來的個人補充或納入個人/他人佳作。檔案評量的內容涵蓋多元,可以是開放的自我成長,如獨特的經歷體驗、個人專長興趣在學習歷程中的發展等。 三、 動態評量 動態評量最早是由Vygotsky(1978)所提出的近側發展區(Zone of proximal development,ZPD)衍伸而出的概念。動態評量是以「測驗-介入-再測驗」的形式進行評量,教師不僅在教學前要先瞭解學生的認知發展,且要經過不同的教學方式及情境,讓評量者與被評量者產生互動。 Campione等人所提倡的漸進提示模式(Graduated Promoting Assess-ment),此種模式是以Vygotsky(1978)近側發展區觀點為基礎,強調以標準化的介入方式,即透過「測驗-練習-遷移-再測驗」的漸進提示系統模式進行評量,以建立量化的資料,大多採用「推理的作業」作為施測和訓練的材料(見圖1,鍾曉蘭,2007)。   n  進行多元評量時應注意的事項 […]

多元評量在現場教學之應用:用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量-醋酸濃度之測定 / 許碧容、張自立、辛懷梓

Tuesday , 11, July 2017 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用:用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量-醋酸濃度之測定 / 許碧容、張自立、辛懷梓

多元評量在現場教學之應用:用Yenka軟體輔助化學丙級證照術科實作評量–醋酸濃度之測定 許碧容1,*、張自立2、辛懷梓2 1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班 2國立臺北教育大學自然科學教育學系 bibihsu1991@gmail.com n  前言     近年來,在台灣的各技職院校中,勞委會的全國技術士證照檢定已經成為了一種趨勢。在許多高職裡,能通過丙級技術士證照檢定已經成為學生的必備能力,一些有興趣或是能力更強的學生甚至會考取多種相關領域的證照,或是更難、更專業的乙級證照。     技術士證照檢定分為學科與術科,其中術科方面更重視實際操作與實驗數據處理與分析,為了加強學生這一方面的能力,各高職科系也陸續在學校中舉辦技術士證照檢定術科的實作教學。而我也在數年前參與過化學的丙級技術士術科課程,但在課程中發現,可能是因為時間、人數或者是材料經費所限,每個學生能實際參與操作的次數並沒有非常多,這對有些的學生來說,還無法完全掌握實驗的流程及較難以分析實驗過程中的數據。     105學年度上學期,在本系化學特論課程上,學習到「科學實驗軟體—Yenka」,在這虛擬實驗室中,能夠進行化學、物理、數學概率等的模擬實驗,可以讓大家隨意混合不同的化學藥品,更不怕會釋出不知名的毒氣,發生任何意外。更重要的是可以在家裡免費安裝使用。因此,若能用Yenka來模擬化學丙級術科操作,不但能讓學生更了解實驗的步驟流程,還能夠減少實際操作中產生的廢液汙染,對地球環境更友善。     在本文中將使用Yenka模擬化學丙級實驗第一站第一題–醋酸濃度之測定。   n  實驗原理     醋酸濃度之測定實驗是先用已知濃度的鄰苯二甲酸氫鉀(KHP)標定0.2M  氫氧化鈉標準溶液之濃度,反應式如。再用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液,滴定未知濃度的醋酸溶液,並分析數據,求出醋酸的濃度,反應式如所示。由反應式可知,若要中和1莫耳的醋酸約需1莫耳的氫氧化鈉,再由實驗中得到反應所需消耗的氫氧化鈉溶液的體積,便可求出醋酸的濃度。     因Yenka軟體之限制,本次操作專注於用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定醋酸,並分析數據。   C6H4COOHCOOK+NaOH⇌C6H4COONaCOOK+H2O  NaOH+CH3COOH ⇌ CH3COONa+H2O                 n  Yenka軟體操作 一、實驗器材 醋酸樣品15mL、0.2M氫氧化鈉溶液50mL、試劑水、酚酞指示劑、滴管、100mL量筒、250mL錐形瓶2個、50mL滴定管一支、天平一台,如圖1所示。 圖1實驗器材         二、操作說明【並將未達成的實驗步驟扣分標於括號中】 (一)精秤1.00±0.05 g 醋酸樣品,溶於100 mL 試劑水中。 1.先從左方物品欄中取出天平及錐形瓶,將錐形瓶放置於天平上,並按下歸零紐 2.取出醋酸樣品及滴管,秤取1.00 (在0.95 g ~1.05g之間) 的醋酸樣品,如圖2所示。【稱重不在規定範圍扣6分】,並將質量記錄於結果報告表上。 注:稱重時不可先過量再取回。【過量再取回扣5分】 圖2:秤重須在0.95 g […]

多元評量在現場教學之應用:化學實驗影音錄製的實作與評量 / 鐘建坪

Monday , 10, July 2017 Comments Off on 多元評量在現場教學之應用:化學實驗影音錄製的實作與評量 / 鐘建坪

多元評量在現場教學之應用:化學實驗影音錄製的實作與評量 鐘建坪 新北市立錦和高中國中部理化科教師  hexaphyrins@yahoo.com.tw        實驗是科學家探索科學的重要路徑。課堂中,學生藉由實驗的操作檢證相關的科學理論。課堂的實驗簡略地可區分為實驗操作、數據分析以及結果的討論。為了輔助學生對實驗歷程的理解,一般的做法是請學生先行預習實驗操作內容,再經由課堂獲得數據整理出表格進行分析,再作整合性的實驗討論。如果沒有學習單的輔助,學生對於一個實驗從操作、分析、結果以及討論不易獲得整體性的想法,然而即使有學習單的輔助,教師亦難得知學生個人對於實驗歷程連貫性的整合內容為何。有鑑於此,本文嘗試利用影音方式讓學生在實驗歷程中進行聲音與影像的紀錄,希望能夠獲得學生完整的實驗歷程內容,接著再利用表單的方式進行同儕評量以檢測學生作品表現。 █數位影音工具紀錄實驗歷程       由於數位工具與網路的進步,目前每位學生幾乎都有智慧型手機,因此,藉由數位學習的方式,可以提供學生不同以往學習模式,讓手機或是平板不再只是一項玩樂更可以是學習的輔助用具。數位影音錄製的APP相當多元,在此僅以其中一個APP—Educreations作為化學教學單元的引介(圖1)。Educreations可以當作白板使用,同時插入照片或影片,藉由螢幕錄影功能紀錄實驗歷程與想法,當完成之後可以在遠端或課堂上分享與討論。      教學時先簡單介紹如何使用Educreations(教學流程見表1),再讓學生實際練習操作,約莫20分鐘學生即可完全知悉APP的操作內容。接著,正式讓學生在實驗中使用此APP進行照相與錄影等功能紀錄實驗過程以獲得作品所需要的素材。再來讓學生分析數據、討論實驗結果並思考如何將想法以文字、照片、語音、影像的方式整合在此APP。最後,讓學生在較安靜的環境中利用螢幕錄影的方式完成實驗記錄,其內容包括:實驗步驟、實驗數據、分析的結果以及實驗討論等。 圖1 educreations首頁與執行介面           表1:教學流程 教學流程 學生活動內容 第一節 簡要熟悉數位工具。以Educreations製作一份簡單的影片檔。 第二節 學生小組實際操作酸鹼滴定實驗,同時利用APP紀錄實驗步驟。 第三節 教師說明酸鹼中和的意義與關係。說明範例之後學生自行計算小組的實驗結果。討論理論與觀察之間的差異。 第四節 學生利用APP小組製作影音內容,包括:主題、步驟、結果、討論。 第五節 教師播放小組學生作品。學生觀看與欣賞他人作品,同時完成表單進行同儕評量。教師總結作品優缺點。   █設計表單進行影音作品的同儕評量       學生完成一份影音式的課堂實驗報告之後(圖2),不僅可以補足傳統式紙本資料想法之間缺乏的連貫性,亦可以作為課堂分享的作品內容。在學生完成影音作品之後,即可讓學生彼此欣賞各自的作品,討論優、缺點,作為下次影音報告的改進依據。為求賞析有內容依循,因此設計一份google表單(圖3),讓學生在欣賞他人作品的同時進行同儕評量。   圖2 學生作品影音封面(註1)                   圖3 同儕評量表單內容舉例      進行同儕評量之前,教師先說明表單的四項評分項目內容,讓學生知悉評量的規準,包括影音報告的主題、實驗流程的說明、實驗結果的呈現以及結果與理論值差異等討論內容。每個項目之中再依據影音報告的完整性區分出非常不明確、不明確、普通、明確以及非常明確。評量時學生依據自己對於他組作品的內容呈現進行評分,評分的結果在學生繳交表單之後會記錄在雲端系統。      雖然影音報告是小組通力完成,但是同儕評量部分是每位同學皆須對他人作品進行評價。因為學生目前多有智慧型手機,只要提供學生網際網路,當教師在播放學生作品時,適切地引導學生,每位同學皆可順利完成表單的指定任務。值得一提的是,當看見自己與他人的作品呈現在教室前的大螢幕時,學生會相當地興奮,也顯示這是一項非常驚艷的體驗。 █同儕評量結果      學生完成表單上傳之後,教師在雲端即可看見學生彼此相互評量的結果。學生評分的分布仍有集中的趨勢,給分比較容易落在不明確、普通、明確三個向度上。而優缺點的文字陳述部分,多數學生會著重在影音技巧的改進,例如:「講話有夠慢 快睡著惹然後沒尾 嘖嘖」、「周遭聲音太吵雜,完全沒有聽到任何聲音」,只有少數同學會深入探討影音報告與酸鹼滴定或酸鹼中和概念之間的關聯,例如:「步驟過於呆板且說話太慢 結果也不太明確 討論沒打出來且對實驗不熟悉 忘記上傳理論值比較」、「有說出實驗主題,很好,也把實驗值與理論值可能不同的原因說明」。研究顯示學生同儕互評的信、效度需要多次的訓練之後,才比較可以趨於穩定並與教師評分的結果相關性高(張基成、吳明芳,2011)。在此並非讓學生成為互評的專家,而是藉由互評的機制協助學生欣賞同儕作品,找出他人作品的優、缺點,作為下次嘗試時改進依據。 █結論與建議 一、學生使用數位影音工具紀錄實驗歷程     數位影音報告可以補充傳統紙筆紀錄的不足,將實驗歷程中的想法與項目之間的連結呈現出來。本文介紹的工具使用簡單,學生非常快的時間即可上手。當學生完成影音實驗報告的時候成就感是相當高的。 […]

翻轉化學教室之路徑與永續發展 / 李賢哲

Friday , 7, July 2017 Comments Off on 翻轉化學教室之路徑與永續發展 / 李賢哲

翻轉化學教室之路徑與永續發展 李賢哲 國立屏東大學應用化學系 sjlee@mail.nptu.edu.tw 很高興能與大家一起分享這一期的科學教育新知,本短文敘述內容包含三篇當代關於化學教學與研究的文章,前兩篇是從2017年化學教育期刊節錄下來,第一篇是為發展化學翻轉教室,以光板取代白板作為課堂授課內容主要演示的媒介;第二篇利用YouTube頻道,以特定網路媒體的方式,提供普通化學網路教學之所需;第三篇介紹人類永續經營的研究部分,尤其是以二氧化碳轉化為燃料甲醇或其他醇類之相關研究,簡要內容分別敘述如下: 第一篇文章:Adopting lightboard for a chemistry flipped classroom to improve technology-enhanced videos for better learner engagement 目前存在的翻轉教室,主要有兩種方式進行:1使用白板;2在投影屏幕上以Power Point(PPt) 進行講述,但此兩種方法都有缺點。前者之講述者往往會以身體擋住屏幕的內容,同時這兩種講述方法都缺乏了觀眾(學生)及講述者之間的互動交流,且其PPt製作過程或需要較長時間之投入等,這些原因逐漸成為教育工作者運用翻轉教室的阻礙。在這篇文章當中,作者分享使用了電子光板的動機及經驗,主要運用一個透明的玻璃板進行課程演示與拍攝,如圖一,同時解決了上述的問題,而這如何增加授課教師與同學互動之想法,首由美國西北大學Michael Peshkin教授提出,運用這透明光板實地或錄製課程,可提供藉由與講員更完整的視覺聯繫,幫助教育學者達到教學目標,並期能引發化學學習者進行更有效之學習。 圖一:作者使用透明光板教學之錄影圖像(取自參考文獻一)   第二篇文章:Customized videos on a YouTube channel: A beyond the classroom teaching and learning platform for general chemistry courses 線上教學課程最重要的元素之一應非教學影片莫屬;在這篇研究報告中,作者因教授普通化學所需,特別量身訂做YouTube頻道網域,錄製相當數量的影音資料並上載內容,作為教學材料提供修課同學進行線上閱讀與自行修習探索,藉此替代傳統化學課程面對面的討論。這些教學影音資料,學生可利用iPad於專門針對該課程的YouTube頻道無線上網瀏覽觀看,對修課學生而言預算不會太高而且互動性良好,學生也可依自己行程規劃暫停於某章節內容或重複閱覽特定章節內容影片;如此一來,作者運用線上影音資料教學,提供學生全天候的教學/學習和自學的機會;並透過YouTube和學習管理系統,能對線上的學習紀錄進行資料分析。例如圖二即彙整了學生上網學習之次數與學期期末成績表現之關係呈現正相關,而更進一步分析得到以下之結論: 1.      學生之學習活動於整學期間持續進行。 2.      在期末考試前有日夜不斷的學習活動。 3.      YouTube學習與傳統面對面討論之學習方式,兩者學生在期末考平均成績相當。 4.      在準備相關競爭性考試和/或修習進階課程時,學生仍會持續閱覽複習相關影音資料內容。 圖二:教學管理系統呈現學生(N=38)期末成績與閱讀次數(取自參考文獻二)   […]

戴維與電化學 / 洪振方、刁彭成

Thursday , 6, July 2017 Comments Off on 戴維與電化學 / 洪振方、刁彭成

戴維與電化學 洪振方*、刁彭成 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所*t1873@nknu.edu.tw       電化學的歷史是從18世紀和19世紀之交伽伐尼(Luigi Galvani, 1737-1798)發現電和伏打(Alessandro Volta, 1745-1827)發明電池開始的。18世紀末,義大利波隆那大學解剖學教授伽伐尼在解剖青蛙時,發現了把解剖後的青蛙用兩種金屬與它接觸,只見蛙腿收縮了一下,伽伐尼認為動物體內有一種動物電,它會促使神經肌肉運動。伽伐尼的實驗給義大利物理學家伏打以重大啟示,重複並研究伽伐尼的實驗,伏打認為這不是動物電,而是物理電現象,蛙腿僅僅起到驗電器的作用,它的收縮表明回路中有電流通過。伏打認為,換一個別的東西代替蛙腿,應當也會產生電流。他把兩種金屬(例如鋅)相互接觸,中間夾上用鹽水浸透的吸墨紙,無需蛙腿也會產生電流。伏打在重覆和檢驗伽伐尼的發現中製成了能夠產生電流的電池。但伏打卻從來沒有去注意在電池放電的時候有什麼化學過程伴隨著發生了,而英國的科學家立即用這種新裝置來研究電引起的化學反應。 圖1:Luigi Galvani(賈法尼) (圖片取自:https://en.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani)       圖2:Alessandro Volta(伏打) (圖片取自:https://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta) n  用伏打電池做電解水實驗 1800年伏打發明了電池,就在這一年,英國的兩位科學家尼科爾森(William Nicholson, 1753-1815)和卡里斯爾(Anthony Carlisle, 1768-1840)將伏打電池的兩極通入水中,使水中通過了電流,出現了奇特的現象,水被分解成氫氣和氧氣兩種氣體,且分別出現在兩個電極上。電解水實驗很快就傳到了世界各地的實驗室,科學家深受這個實驗的鼓舞和啟發。隨著研究的深入,科學家們發現在電解水的同時,在陽極附近的水中總有酸性物質產生;在陰極附近總有鹼性物質產生。英國化學家戴維(Humphry Davy,1778-1829)認為水是由氫和氧合成的,水分解的產物也只能是氫和氧,電解過程中產生出來酸和鹼可能是由於水的不純。於是他以蒸餾水來做試驗,並事先用氫氣趕盡水中的空氣,果然消除了這種現象。在尼科爾森和卡里斯爾電解水的實驗公布以後的六年之內,並無一位化學家注意到上述問題,恰恰是戴維解釋了這一疑難。   圖3:Humphry Davy(戴維) (圖片取自:https://en.wikipedia.org/wiki/Humphry_Davy) 既然水可以被電解,那麼其他物質通電同樣會被分解嗎?戴維認為這是一個值得研究的課題,於是他集中精力開始了實驗。戴維提出利用電解作為一種化學分析的方法,還討論了電解時溶液中物質的傳輸問題。他以硫酸鉀進行試驗,在浸入陰極的試管中放入硫酸鉀溶液和薑黃指出劑;在插入陽極的試管中則放蒸餾水及石蕊指示劑,兩試管中的液體用石棉纖維接通。當通電後,在插入陽極的試管中出現了硫酸,顯然它是由陰極附近的硫酸鉀解離後,經過石棉纖維游動過來,這表示陽極有吸引硫酸的作用。後來,他又用類似的實驗,證明陰極有吸引鉀鹼的作用。戴維證明了電解過程中,物質是在傳輸的。 n  戴維從伏打電池的原理中找到了捕捉元素的新方法 1807年,戴維用250對金屬板製成了當時最大的伏打電池,以便產生強大的電流。起初,他用碳酸鉀的飽和溶液進行電解,結果在電池兩極分別得到氧氣和氫氣。這和電解水的結果一樣,戴維認為是水溶液中的水存在的緣故。因此,他決定排除水的干擾。隨後他改用熔融的碳酸鉀,在密閉的容器中通電,熔融的碳酸鉀發生明顯變化,並有固體小顆粒產生。戴維把這種金屬顆粒投入水中,開始時它在水面上急速轉動,發出嘶嘶的聲音,然後燃燒放出淡紫色的火焰。他確認自己發現了一種新的金屬元素,將它命名為「鉀」。第二年,他又用電解的方法製得了金屬鈉、鎂、鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和硅,戴維成為化學史上發現元素最多的人。   n  用電解法發現酸的氧元素說的錯誤 在研究用電解的方法從碳酸鉀、碳酸鈉和碱中離析出這些化學元素的過程中,戴維又遇到了另一個疑難的問題,他發現鹼乃是一種氧化物,但是如果要把酸說成是含有氧,又使他感到困惑不解,因為當時人們根據拉瓦錫的觀點,所有酸中都含有氧。戴維在研究碲的化學性質時發現碲化氫是一種酸,但是它並不含有氧,使他開始懷疑起氧是否存在於所有的酸中。為了找到更多的證據,1810年,戴維便開始研究起鹽酸(HCl)。按照拉瓦錫的觀點,鹽酸中應該含有氧,因此,氯不是一種元素而是氧化物。然而,當時的化學家們想了很多辦法也沒有從鹽酸或氯氣中找到氧。 剛剛用電解方法發現了多種元素的戴維決心挑戰這一難題。通過一系列精心設計的實驗,戴維始終無法從氯氣或鹽酸中分離出氧,於是他確認氯是一種元素,並將這種元素命名為「氯」。由此,戴維認為酸中都含有氧這個觀點是錯誤的,比如鹽酸中就不含氧,氫才是一切酸類不可缺少的要素。經過一段時間的檢驗,人們接受了戴維的觀點,酸的氫元素說取代了錯誤的酸的氧元素說。從此,人們對酸的本質有了更為正確的認識。 n  戴維創立了氧化還原反應—電解法 在戴維之前,人們雖然已經知道有鉀、鈉等元素的存在,但是由於這些元素十分活潑,在化合物中結合得十分牢固,通常的化學方法,無法使它們離析出來。然而,戴維卻能以敏銳的眼光,看出伏打電池在能源之外的用途,它還是強有力的氧化—還原工具,他創立了化學上最強大的氧化還原反應—電解法,一切活潑的金屬或非金屬都可以用這個方法,把它們從化合物中析離出來。   參考資料 1. 洪振方 (2000)。近代科學的進展。台北:台灣書局。 2. 趙匡華 (1992)。化學通史。新竹:凡異出版社。 3. 胡作玄譯 (2003)。化學簡史。原作者J.R.柏廷頓(James […]

大型印台和銅板電化學蝕刻製作 / 廖旭茂

Wednesday , 5, July 2017 Comments Off on 大型印台和銅板電化學蝕刻製作 / 廖旭茂

大型印台和銅板電化學蝕刻製作 廖旭茂 台中市立大甲高中 nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本實驗影片由大甲高中提供。 影片網址:https://youtu.be/550XCWugER8, YouTube. n  簡介 利用電解蝕刻法(Electrolytic Etching),在外通直流電下,讓不易氧化的金屬或合金在電解質溶液中被電解氧化成離子,進而使金屬表面出現具有凹凸對比的立體圖案。目前也有幾種微型的電解蝕刻教具,應用在中學的教學上,而廣受歡迎[1][2]。 「所有的IDEA都是來自需求」,筆者任教的學校去年完成了一座大型的戶外裝置藝術_搖滾巴克球2.0,為了在不鏽鋼底座烙印紀念logo字樣,原打算使用金屬雷射來雕刻,惟量體過大,特殊加工價格過高,遂打消了原有的方案。後來想到電解蝕刻法,原有的可攜式的微型蝕刻工具顯然派不上用場,於是開始著手大型蝕刻印台的開發,歷經數月才完成。下圖1和圖2為搖滾巴克球外觀與logo蝕刻過程。 圖1 搖滾巴克球裝置藝術外觀 圖2 電化學蝕刻過程 大型的電解蝕刻,除可在銅或合金上進行藝術創作外,亦可設計為特色選修課程教學活動。學生可以事先以奇異筆在金屬板材勾勒出線條,再繪製圖案;或透過雷射印表機將選定的圖案印到光面紙上(如貼紙用的離型紙),以電熨斗熱轉印到金屬板上;亦可以先設計好的文字或圖案的數位檔,利用割字機輸出卡典西得膠膜。最後將此金屬板置於沾濕電解液的不織布下,通入直流電,大型印台的導電平台與電源負極連接,未被碳粉或奇異筆墨遮蓋的部分(卡典西得上鏤空的部分 )與直流電正極連接,鏤空部分隨即被氧化侵蝕凹陷,被遮蓋的部分,則維持不反應;電解蝕刻結束再將碳粉或筆墨清洗乾淨,完成蝕刻活動。 n  藥品與器材 本實驗所需相關材料,如圖三所示。 1.          雷射切割機 2.          電鑽平台含3.3 mm鈷鋼鑽頭(不鏽鋼板導孔用) 3.          螺絲攻含4 mm 鑽頭 4.          8 mm壓克力板 5.          矽利康膠 6.          Φ=4 mm (長16 mm)不鏽鋼圓頭螺絲及螺母 7.          雙頭鱷魚夾電源線紅黑各一條 8.          厚2 mm,長10 cm×寬10 cm正方形不鏽鋼板(或黃銅板)一塊 9.          砂紙(400#)一張 10.      壓克力膠一罐 11.      A4離型紙(熱轉印用)一張 […]

武陵高中多元選修課程模組:彩色化學篇 / 張明娟

Tuesday , 4, July 2017 Comments Off on 武陵高中多元選修課程模組:彩色化學篇 / 張明娟

武陵高中多元選修課程模組:彩色化學篇 張明娟 國立武陵高級中學 教育部高中化學學科中心 bcat1764@gmail.com 前言 天下雜誌2010年調查1:國中生最不喜歡的科學學科是「數學」,高中生則最不喜歡「化學」,近四成學生「都沒做過」科學實驗,顯示台灣科學教育實作太少。身為化學教師的我,一直引以為戒;然而化學是一門實驗科學,做中學學中做,因應新課綱發展多元選修課中,因為是放在高一試跑的一門選修課,如何讓學生有興趣,且老師在原有的課程中不會有太大的負擔,實驗原理以簡單國中曾經學過的出發,重點放在實驗技能的訓練,引發學生學習興趣;然而高一學生化學背景較少,在國中階段大多從未做過實驗,筆者調查過學生中,8成以上都是黑板實驗,因此這門選修課除了實作外,評量部分該如何進行也是這門課的重點。學生大多喜歡以競賽的方式獲得成就感,因此筆者從學科中心的化學闖關中-競賽評分標準中,發展出屬於這門選修課的評分方式(佔70%),再加上學習單的完成(30%)。此選修課一學期2學分,選修人數上限24人,便於分組,以三次段考為區分,有三個課程模組,筆者發展的課程模組主要是以彩色化學為主題,藉由顏色繽紛引發學生興趣,分別是「彩色化學之我最精密」與「彩色化學之我最準確」。   課程模組一:「彩色化學之我最精密」 2012 年由化學學科中心辦理的高中生「化學創意實驗闖關比賽」2中,其初賽題目(二):我最精密。原實驗說明如下:參與者自行配製不同密度的食鹽水並自行添加不同顏色(水彩),將不同顏色的食鹽水倒入量筒中,利用食鹽水密度不同,使溶液分層,每個分層至少需 1.5 公分,顏色分層須清楚。筆者在帶學生參與比賽過程中,發現學生必須使用較大量的廣告顏料或水彩,而造成汙染(因顏料內含重金屬)。為了符合綠色化學精神,此課程模組把紫色高麗菜作為顏色的來源,並導入酸鹼指示劑的概念。這個模組操作時間為3週共6節課,其內容分別敘述如下: 第一週: 分組:先花約20分鐘分組,因為選修的學生來自各班,可以將鄰近班級的學生分成同一組,讓彼此方便於課後討論聯絡,選出組長並留下各組組長的聯絡方式,便於老師通知學生。再花約30分鐘介紹進實驗室的安全流程,因為學生來源是高一,大多未進過實驗室,利用這段時間介紹實驗室注意事項與實驗室安全守則,也把實驗室環境介紹,器材的擺設位置,接下來說明此次實驗會使用到的實驗器材及使用方式(圖1)。   圖1:實際上課使用的PPT 第二節課給學生實驗流程,讓學生分組討論後自行拿取實驗器材與實驗藥品,公共藥品區放置0.2 M氫氧化鈉2 L、0.2 M鹽酸2 L溶液與一顆紫色高麗菜,其實驗流程如下: 實驗流程 1.      自製酸鹼指示劑(紫色高麗菜汁) 將紫色高麗菜約50克剪碎後以熱蒸餾水50 mL浸泡約5分鐘,過濾後冷卻至室溫備用。 2.      酸鹼稀釋 使用安全吸球與吸量管吸取10mL的0.2 M鹽酸或氫氧化鈉水溶液置於100 mL容量瓶中,加蒸餾水稀釋至標線處,即為0.02 M鹽酸或氫氧化鈉水溶液。 3.      指示劑變色範圍 (1) 在1號試管內加入5 mL的0.2 M鹽酸水溶液與5 mL紫色高麗菜汁溶液 (2) 在2號試管內加入5 mL的0.02 M鹽酸水溶液與5 mL紫色高麗菜汁溶液 (3) 在3號試管內加入5 mL的蒸餾水與5mL紫色高麗菜汁溶液 (4) 在4號試管內加入5 mL的0.02 M氫氧化鈉水溶液與5 mL紫色高麗菜汁溶液 (5) 在5號試管內加入5 […]

創意微型實驗—微型環保禮炮 / 方金祥

Sunday , 2, July 2017 Comments Off on 創意微型實驗—微型環保禮炮 / 方金祥

創意微型實驗—微型環保禮炮 方金祥 創意微型科學工作室chfang1273@yahoo.com.tw 氫氣槍或酒精槍是參與科學研習活動中學生的最愛之一,這兩支化學槍是使用同一支槍,只是其中之差異是所用的可燃性氣體不同而已,氫氣槍用的可燃物是氫氣而酒精槍用的是酒精蒸氣。學生在動手做實驗當中很想嘗試有聲音產生的現象,甚至聲音要大到有如爆炸聲才過癮,但是往往期待時又怕受到傷害,因此在早期的國編版國中理化教科書及現行國中自然與生活科技教科書中竟連有小小爆鳴聲的氫氣製造與檢驗的實驗就早已被刪掉了,本人覺得沒有讓學生親身體驗一下氫氣的製造與其檢驗實在很可惜,有鑑於此本人早於民國七十年代就設計一套非常簡易安全又快速的「微型氫氣製備裝置」,用來製造氫氣進而供給氫氣槍所需之可燃性氫氣。 n  過去的微型氫氣槍或酒精槍 本人過去曾以打火機或瓦斯點燃器、底片空盒子、塑膠注射筒、乒乓球、熱熔膠、導線以及電火布等組裝成簡易安全之「微型氫氣槍或酒精槍」,其作品如相片一~五所示。 1.        利用各式各樣的打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片一所示。                   相片一:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 2.        利用打火機的壓電裝置、具有聲光之玩具槍與底片空盒子組合而的成氫氣槍或酒精槍,如相片二所示。   相片二:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 3.        利用打火機的壓電裝置與塑膠注射筒組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片三所示。   相片三:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 4.        利用打火機的壓電裝置直接與底片空盒子組合而成氫氣槍或酒精槍,如相片四所示。   相片四:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 5.        利用打火機中之壓電裝置與手杖組合而成的氫氣槍或酒精槍,如相片五所示。   相片五:打火機與底片空盒子直接組合而成的氫氣槍或酒精槍 n  微型環保禮炮之原理 「微型環保禮炮」,係利用打火機的壓電裝置之兩條導線,在一密閉容器(底片空盒子)中經按壓其壓電裝置後會由伸入密閉容器的兩條導線之尖端放電產生小火花,其小火花會將裝於密閉容器中之可燃性氣體(如氫氣、酒精蒸氣或乙炔氣體)於瞬間引爆,並產生極大壓力而將密閉器(底片空盒子)之蓋子彈飛出去時,隨即發出很一聲非常「ㄅㄧㄤˋ」的聲響,猶如施放禮炮之聲音。 n  微型環保禮炮之設計與製作 一、材料、藥品與器材 1.        材料:打火機、底片空盒子、熱熔膠、電火布(見相片六)      打火機         底片空盒子            熱熔膠                 電火布                      尖錐 相片六:實驗所需材料 2.        藥品:鎂帶、碳化鈣(CaC2)、稀鹽酸(3 M HCl)、酒精(見相片七)      鎂帶                   […]

國內外化學教育交流(第二十期) / 林靜雯

Saturday , 1, July 2017 Comments Off on 國內外化學教育交流(第二十期) / 林靜雯

國內外化學教育交流(第二十期) 林靜雯 國立東華大學教育與潛能開發學系 jingwenlin@gms.ndhu.edu.tw n  七月內容摘要搶先看 一、2017中國化學年會 二、2016中國化學年會中與綠色化學相關的演講簡報分享 三、七月份,重要化學/化學教育相關研討會熱鬧登場 n  詳細介紹 一、2017中國化學年會 地點:國立嘉義大學蘭潭校區 日期:2017年12月1-3日 相關網址:https://www.u-sync.com/cms-user/site/news 2017中國化學年會由國立嘉義大學應用化學系承辦,訂於12月1至3日於嘉義大學蘭潭校區舉行。此次會議將以「尖端化學與產業永續發展」為主題,預估將有2000人次來自國內外的研究人員進行學術研究論文發表,分享最新研究成果。目前規畫12月1-2日為會議分組演講、壁報論文比賽與廠商圖書、儀器及藥品耗材展覽。12月3日為故宮南院半日遊,活動內容豐富,精彩可期。   二、2016中國化學年會中與綠色化學相關的演講簡報分享 綠色/永續化學網路資源共享網每年都會於化學年會後,會將當年講題中與綠色化學相關的演講簡報上傳,提供關心永續化學議題的讀者瀏覽簡報內容和下載使用。2016 年化學年會於國立中興大學舉辦,該次會議所整理出來投影片業已於今年二月上線,網址為:http://gc.chem.sinica.edu.tw/workshop/notes.php  內容簡列如下: l   談基礎有機化學教學內容:國立臺灣大學化學系 劉廣定教授 l   借力使力將綠色/永續化學融入教材:中研院化學所 趙奕姼研究員 l   2030 年永續發展議程下的綠色/永續化學教育新思維:國立清華大學化學系 凌永健教授 l   國內循環經濟之發展瓶頸與因應之道:國立成功大學化學工程學系 陳志勇教授 l   綠色化學教育永續扎根─創意教材教法:國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 黃琴扉教授 l   新興科技融入高中綠色化學教育─高中特色課程教學分享:國立彰化高級中學/全國化學學科中心分區組長暨研發教師 劉曉倩老師   三、七月份,重要化學/化學教育相關研討會熱鬧登場     七月份,多個重要化學/化學教育相關研討會熱鬧接力登場。首先,第46屆IUPAC世界化學大會與將於7月9-14日於巴西聖保羅舉行,這也是IUPAC世界化學大會第一次在南美洲舉行。本次IUPAC會議主題為以化學發展永續和多樣性(Sustainability & Diversity through Chemistry),台灣化學教育期刊主編、台灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授為該會主講者之一。緊接著,7月23-28日,第17屆亞洲化學研討會9asian Chemical Congress)以及第19屆General Assembly of FACS聯合會議亦將在澳洲墨爾本登場。本次大會主軸圍繞在2020年代的化學對永續發展和其他挑戰的重視(Chemistry addressing sustainable […]

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