2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思： IUPAC化學教育終身成就獎的得獎感言—分享與IUPAC結緣和參與歷程 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所 *mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 前言 《臺灣化學教育》（Chemistry Education in Taiwan, CET）電子期刊主編周金城教授邀請我撰寫一篇得獎感言，關於今年七月國際純粹暨應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）化學教育委員會（Committee on Chemistry Education, CCE）在泰國芭達雅舉辦的第27屆國際化學教育雙年會上獲得化學教育傑出貢獻獎（Distinguished Contribution to Chemistry Education Award, DCCE Award），此獎項也視為終身成就獎（The DCCE Lifetime Award）（請詳見網址：https://iupac.org/chemistry-education-award-2024/）。我很榮幸得以藉此機會與《臺灣化學教育》讀者分享我參與IUPAC各項計畫的經驗與感想。 最初，是透過一個偶然的機會，我參與了CCE會議活動。2002年，我出席了IUPAC在北京市舉辦的會員大會。在會場巧遇臺大化學系的牟中原教授，那時他代表臺灣化學會擔任CCE的國家代表，而當委員會會議進行時，他正好有另一個會議必須出席，於是他對我說：「你是化學教育專業養成的人，你去參加CCE會議看看。」如此，我便跨進看似嚴肅，卻充滿友善的會議場所。當時，我並不認識任何委員會的人。所以，挑選了一個空位，隔壁坐著一位面容慈祥的女性長者。我對她說：「妳看起來是個有經驗的人，而我初來乍到，請問可以坐在妳的旁邊嗎？」出乎我的意料，她回我說：「我也是第一次參加這個會議。」然而，僅是這樣的破冰對話，便大幅度的減輕我在進入一個陌生場域的焦慮情緒。更讓我沒料想到的是，日後她會是我合作近20年的學界伙伴。她名叫Dr. Lida Schoen來自荷蘭。 當時的CCE其實也才成立不久，主任委員是國際知名的物理化學家牛津大學Dr. Peter Atkins教授，而秘書長是加拿大國王學院Dr. Peter Mahaffy教授。他們二位在化學教育的領域中，不遺餘力的推動化學素養與系統思考，後來也成為許多化學教育學者的生涯導師。故事的開頭，就在這樣的機緣下展開。後來，承蒙化學會的推薦，我就此展開長達逾20年在IUPAC擔任組織成員的旅程，期間曾任CCE國家代表、CCE資深委員、CCE主任委員、IUPAC理事、IUPAC常務理事等職位（相關的活動可以參見 Chiu, 2022）。 與IUPAC結緣的故事 以下我以四個大型計劃來說明我與IUPAC結緣的故事。 一、找對的人，做對的事：拉近民眾與科學的距離 IUPAC的年輕化學大使（Young Ambassadors for Chemistry, YAC）是2003年由Dr. Lida Schoen所發起的一項科普活動。此項計畫的目的是透過動手做的簡易科學活動，例如製作乳液、髮膠等，讓民眾瞭解化學對人類生活的貢獻以及化學與日常生活的關係。於是，我爭取於2004年在臺北舉辦第一場YAC的活動。這項活動除了受到IUPAC和國科會的支持之外，也與英國文化協會（British Council）和英國葛蘭素史克製藥公司（GlaxoSmithKline, GSK）合作，於是我們一同辦理了此項科普活動。 在活動期間，我們先辦理為期三日的教師工作坊。目的為使教師熟悉如何協助此項科普活動進行簡易實驗，例如透過界面活性劑製作乳液和髮膠、利用果膠製作的軟糖組成DNA的模型等。此項科普活動中的素材大都來自日常生活，在當時對教師而言，這是與學校制式化的實驗設計相距甚遠。然而，當此項科普計畫將日常生活之物品與動手做結合後，可以提升教學的樂趣與學生學習的興趣，達到傳遞化學教育的目的。在教師熟悉整個實驗流程和備料過程後，他們會教授學生相關知識與實驗技巧，也因此這些學生成為此計畫的年輕化學大使。待前置作業完成後，我們與教師和YAC在臺北101前廣場帶領民眾一起進行這些簡易實驗活動。此時，我們會退居到觀察與支援的角色，讓教師和年輕化學大使直接與民眾交流。如此大手拉中手，再由中手拉小手，運用Train […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思： 凝視  省思  展望 熊召弟 國立臺北教育大學自然科學教育學系(退休教授) Email:hsiungct@gmail.com 前言 今年夏天，退休約十年的我，隨著國立臺北教育大學自然系周金城教授、林靜雯教授及四位博士生去參加泰國Pattaya(7/14-7/19)舉行的國際化學教育會議(International Conference on Chemistry Education, ICCE)，我沒有發表，只是隨行者、觀察者、學習者。 最初動機是因為從2019聖誕節之後因為COVID-19之故，許久沒搭飛機出國了，往日出國目的是參加國際研討會，每次的知性之旅讓我懷念，好巧得知在國北自然系念博士班的學生王秋雯老師告知系上教授要帶他們去Pattaya參加化學教育國際研討會，就這樣決定跟著去。到了機場，大甲高中的化學名師廖旭茂老師歸隊，形成了有活力的八人團隊。我跟著他們聽專家學者的演講，到夥伴們的發表場次加油喝采，團結就是力量，就像看板上我們的國旗置於醒目的中央，喜悅與激動心中不斷翻騰。 凝視 一、會議內容概覽 2024 ICCE的主題是「化學教育推進永續發展目標的威力」(The Power of Chemistry Education for Advancing SDGs), 共有8項論題: (1) 資訊教育及終身學習脈絡下的化學教育，(2) 重新設計化學實驗室教學，(3) 化學教育的創新科技，(4) 化學與科學師資教育以及進修專業發展，(5) 環境、社會永續的化學以及化學科學教育，(6) 政策、革新以及品質保證的化學教育，(7) 化學教育的倫理、多樣、平等及包容議題，(8)二十一世紀化學界的新興教育趨勢。除了有一般的發表形式外，特別有6個主題式的論壇(Symposium): (A) 微型化學(the 12th International Symposium on Microscale Chemistry)、(B)建模本位的教學及評量，(C) 能力本位的科學教育及永續發展挑戰，(D)促進化學安全與安保教育(safety and security)，(E) 教育與產業：永續化學的系統思考，(F) 綠色和永續化學課程。我們團隊主要是在微型化學以及建模本位的教學及評量的論壇分享相關的研究報告。 二、焦點報告 建模本位的教學及評量 這是以Symposium的型態發表，主要重點是透過建模本位的教學與評量(modeling-based instruction and assessment)促進學生的建模能力。首先由邱美虹教授及來自美國的Vicente Talanquer教授分別30分鐘做主題演講(Keynote)，接著有六篇論文發表，除了一位泰國學者，其它報告者是臺北教育大學的周金城教授、林靜雯教授以及三位博士生的發表。 […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思： 建模本位教學的創新與實踐：自然領域教學研究中心團隊在ICCE 2024的研究成果與展望 林靜雯 國立臺北教育大學自然科學教育學系 教授 國小自然領域教學研究中心 計畫共同主持人 jwlin@mail.ntue.edu.tw 前言 第27屆國際化學教育研討會（International Conference on Chemical Education 2024）於2024年7月15日至19日在泰國芭達雅舉行。本年度會議的主題為 “The Power of Chemistry Education for Advancing SDGs”，著眼於化學教育對實現永續發展目標的推動力。為配合這一主題，大會策劃了六個專題研討會（Symposium），分別是： 第12屆微型化學國際研討會（The 12th International Symposium on Microscale Chemistry, 12ISMC） 建模本位的教學與評量（Modeling-Based Instruction and Assessment for Chemistry Education） 連結能力本位的化學教育與永續發展挑戰（Connecting Competency-based Chemistry Education and the Challenge of Sustainable Development） 推動化學安全與安保教育（Advancing Chemical Safety and Security Education） […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思：27thICCE–微型化學研討會發表與工作坊 廖旭茂1, 2 1台中市立大甲高級中等學校 2教育部高中化學學科中心 nacl880626@gmail.com 前言 因緣際會，與前臺師大邱美虹；國立臺北教育大學所組成的教授與博士生團隊同行，參加在泰國舉行的國際化學教育研討會(27thICCE, 27th IUPAC International Conference on Chemistry Education)。研討會由A至F 六個討論會(symposium)所組成，註冊時我報名參加了symposium A國際微型化學研討會。在歡樂熱絡的氛圍下順利完成了題為：「The application and development of the micro-Hoffman Voltameter via digital technology」口頭報告，並意外地被邀請參加國際微型化學實驗大師雲集的Workshop，與大師們同台演出，4至5小時間裡讓與會的教育工作者體驗個人開發的微型霍夫曼電解器，並致贈分享從台灣帶去的相關教具模組，期間獲得相當多熱情的肯定與珍貴友誼。 研討會利用了空暇期間，參加了大會安排的桌遊體驗與實驗實作，並拿出自行開發的官能基爬爬樂桌遊、綠色電化學蝕刻與泰國的高中教師分享，增加彼此的互動與交流；僅藉由本文，依時序記錄下這趟旅程的驚與喜。 過程 一、出發前的準備工作 此次大會的主題為「以化學教育的力量推動永續發展目標」（Power of Chemistry Education for Advancing SDGs），目的在為世界各地的教育工作者、實踐者、教師、化學家和科學家提供一個與永續發展領域的先驅者和領導者相互交流的平台，大會議程遊A至F六個不同主題的研討會所組成， 分別如下： Symposium A: The 12th International Symposium on Microscale Chemistry (12ISMC) Symposium B: Modeling-Based instruction and assessment for […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思： 一場啟動教師熱誠的國際交流 王秋雯1, 2, 3 1桃園市永順國小 2桃園市國小自然領域輔導團 3國立台北教育大學  自然科學教育學系博士生 Email:starwen@yes.tyc.edu.tw 前言~無限學習的可能 現今全球科學教育都面臨嚴峻考驗與挑戰，台灣的科學教育也面臨著不斷變化的全球教育需求和技術進步的挑戰。身為資深國小自然教師及國教輔導團員，教學熱誠隨著今年七月中旬與教育界先進們參與國際化學教育研討會（ICCE，2024 Chemical Society of Thailand）而更盛，現場感受大家在研究領域與教學現場的各種發現不斷提升，與會期間不斷從各種面向思考現階段的自己面對AI風潮來臨不被淘汰之可能性，這次疫情過後，深深體認到灣國小科學教育無論對遠距教學或偏遠學校而言，發展學生以生活情境為主在家也能進行，減少實驗器材準備負荷並降低實驗廢材的「微型化學實驗活動」（microscale experiments）的必要，正是面對資源匱乏的地球永續環境「綠色化學」解方之一，是以藉由提取研討會中對於國小科學教師重要的啟示和建議，建模歷程、差異化教學與遊戲學習……等整理後野人獻曝，期望大家一起在國小科學教育領域豐盈。 國際交流中對國小科學課堂的反思與啟發 一、科學課堂裡的「微型化學」 在化學和生物實驗中使用極少量的化學物質或生物樣本進行的實驗。這種實驗方式不僅可以節省成本，還能增加安全性，並減少對環境的影響稱為「微型化學（microscale experiments），研討會中，Siew Lee Tengy（2024）提到來自新加坡教師學院及教學與學習卓越中心（CTLE）托管學校的教師合作設計和進行校內專業學習課程時也採用微型化學教學法，微型化學簡化實驗，讓許多學生可以利用家庭中原有工具直接操作，降低科學跟學生的距離，例如：以往在學校通常都需要試管、燒杯、滴管才能進行酸鹼實驗，學者在研討會的工作坊利用一般常見的滴眼瓶（見圖1），在圖畫紙上將酸鹼指示劑滴在魚鱗上，再將生活中不同的酸鹼水溶液滴到桌上已滴了指示劑的魚，於是，紙上的魚鱗將因學生滴上不同水溶液產生五彩繽紛的酸鹼變化效果，節省材料又結合藝術領域，結合藝術與自然科學，微型化學跨科學習效果較原來實驗室的科學演示更好。 圖1：研討會工作坊微型化學展示酸鹼指示劑在紙上產生的變化 二、深層思考~建模歷程的重要 108課綱重視探究教學，如果國小化學教育能提醒由觀察現象或變化開始，使用開放式問題與內容銜接發展學生的心智模型，並利用類比和模型教學可以有效地幫助學生改善和深化對科學概念的理解，對於促進學生的創造思維和科學推理能力具有重要的實際意義，本次研討會針對建模（Modeling）開設專題研討場次，各地學者分享關於建模的學術研究成果，Potisak ＆ Chatree （2024）利用類比建模策略，先用顯微變化影片吸引了學生的注意後，用化學鍵與愛情的隱喻幫助學生理解顯微變化 三、重視差異化與遊戲學習提升學生興趣 現階段的數位科技發達，除了協助教師備課，還能根據學生意願、能力和個人學習概況進行「差異化的學習」（Ivana et al., 2024），未來臺灣國小科學教育為了貼近真實情境並促進學生的深度思考，引入AI（Artificial Intelligence）是趨勢也是必然方向，在不讓學生依賴AI直接產生解答的前提，藉由將AI視為學伴，協助教師發展差異化學習的可能。研討會中也有學者利用較傳統教學更具有優勢之棋盤遊戲（Board games）（Suttida ＆ Witawas, 2024）、視覺表徵的漫畫適合非科學專業學生（Potisak ＆ Chatree, 2024），或是像巴西學者整合動畫和增強/虛擬現實來教化學反應以提升學生對科學學習的興趣（Wilton et al., 2024）。 四、PBL中的創造性思維與社會性科學議題(SSI)融入教學 創造性思維技巧是形成學生智能中非常重要的高級思維技巧之一，PBL（Project-based learning）學習是一種可以應用於提升學生創造性思維技巧的學習模型（Ivana et al., 2024），學者利用系統性回顧文獻，找出創造性思維與PBL的顯著關係，提醒國小科學課堂應該要善加利用PBL（Project-based learning）課程訓練學生相關創造力思維技巧，PBL課程也可以透過社會性科學議題（SSI，Socio-scientific Issues）課程將現實世界問題與科學概念結合，促進批判性思維、社會意識和決策能力。Luu Gia Hy（2024）綜合了融合SSI的教學理由，強調其在促進永續發展中的作用，還提供了一個與化學教育目標相關的SSI主題策劃清單，包括污染控制、永續能源、化學安全和綠色化學倡議。 […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思： 第27屆IUPAC國際化學教育研討會之化學品的安全與安保論壇簡介 周金城 國立臺北教育大學自然科學教育學系 Email:ccchou62@tea.ntue.edu.tw 前言 國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）下的化學教育委員會國際化學教育研討會是兩年一次的全球性重要化學教育研討會，第27屆IUPAC國際化學教育研討會（2024 ICCE）將於2024年7月15日至19日在泰國芭堤雅舉行。這場會議由IUPAC的化學教育委員會主辦，旨在促進化學教育領域的發展與交流。參與者包括來自世界各地的化學教育工作者、研究者以及政策制定者，共同探討化學教育的最新趨勢、挑戰和創新。 2024ICCE議程的八個主題 本屆會議的八大主題涵蓋非正式教育、化學實驗室教學的重新設計、創新技術的應用、教師教育與專業發展、化學教育政策與改革、環境與社會可持續性、化學教育中的倫理與包容性等。本屆2024ICCE的主要議程包括以下八個關鍵主題，分別說明如下: 非正式教育和終身學習中的化學教育(Chemistry Education in Informal Education and Life-long Learning Context)：這一主題探索了如何在學校教育之外的環境中（如博物館和科學中心）提供化學教育機會，以及如何促進終身學習。討論將涉及如何設計吸引人的化學教育活動，並支持成年人和職業人士持續學習和技能提升。 重新設計化學實驗室教學(Redesigning Chemistry Laboratory Teaching)：重點在於如何利用現代技術和創新方法改進化學實驗室的教學效果。議題包括如何整合虛擬實驗和數位工具，以提升實驗教學的實踐性和學生的參與感。 創新技術在化學教育中的應用(Innovative technology for chemistry education)：探討數位工具、虛擬實境、擴增現實和人工智能等新興技術如何變革化學教育，提升學習體驗並支持個性化學習策略。 化學及科學教師教育與持續專業發展(Chemistry and Science Teacher Education and Continuous Professional Development)：專注於化學和科學教師的專業發展，討論如何提高教師的教學能力，提供持續專業發展機會，以及如何適應教育變革的挑戰。 環境與社會可持續性中的化學教育(Chemistry and Chemical Science Education for Environmental and Social Sustainability)：討論如何在化學教育中融入環境和社會可持續性的概念，推動綠色化學和資源循環利用，並提高學生對全球可持續發展目標的認識和理解。 化學教育政策、改革和品質保證(Policy, Reform, and Quality Assurance in Chemistry Education)：分析和探討如何通過政策改革和質量保證來改進化學教育體系。議題包括教育政策的制定、課程標準和評估方法的改進。 […]

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思：ICCE 2024專題報告與見聞分享 文爾雅 國立臺北教育大學自然科學教育學系 博士班學生 桃園市中山國小教師     enwen2021@gmail.com 前言 ICCE（International Conference on Chemical Education）國際化學教育會議是化學教育領域中，非常具有歷史性、代表性與重要性的國際研討會，該會議每兩年舉辦一次，今年是第27屆在泰國芭達雅舉行。個人是在指導教授盧玉玲教授的鼓勵下，有幸與本校國立臺北教育大學周金成教授與林靜雯教授率領的博士生團隊，一行共8位師生浩浩蕩蕩遠赴泰國與會。雖然過去個人也曾經參與過在台灣所舉辦的國際研討會，但是出國參與國際會議，尤其是在ICCE這類大型國際學術會議中，進行口頭發表，還是生平第一次，也是一次非常難得的寶貴經驗，對博士班學生而言確是一個很好的學術研究訓練。 27th ICCE 主題 ICCE致力於關注化學教育的教學、課程、科技、教師專業與永續性等議題，全球參與的學者相當踴躍，規模盛大，台灣也有相關領域的學者經常參與。會議形式除了一般常見的口頭和海報發表之外，最特別的是可以看到化學實驗的操作與展示，各種不同的實驗攤位提供參與者進行各種有趣的化學實驗，非常吸睛。這次隨行的大甲高中廖旭茂老師，他所設計的微型霍夫曼電解器和綠色化學實刻模組究非常有趣，吸引不少學者的興趣。 本屆會議主題 The Power of Chemistry     Education for Advancing SDGs，主題之下有研討會和專案報告，各組內容非常豐富，例如專案報告有六組，分別是:非正式教育和終身學習背景下的化學教育(Chemistry Education in Informal Education and Life-long Learning Context)、重新設計化學實驗教學(Redesigning Chemistry Laboratory Teaching)、化學教育創新技術(Innovative technology for chemistry education)、化學和科學教師教育和持續專業發展(Chemistry and Science Teacher Education and Continuous Professional Development)、環境和社會可持續發展的化學和化學科學教育(Chemistry and Chemical Science Education […]

主導化學反應近百年的過渡態理論被挑戰？ 淺談「漫遊過渡態」 游文綺、胡景瀚* 國立彰化師範大學化學系 *chingkth@cc.ncue.edu.tw 關於漫遊過渡態 過渡態理論（transition state theory）是理解化學反應的基本概念。反應物在成為產物的過程中，會經歷一個稱為過渡態的階段。這個過渡態就像是一座山頂，反應物必須爬過這個能量障礙，才能成為產物。1889年瑞典化學家阿瑞尼士（Svante Arrhenius）提出了「活化能」這個名詞，代表分子的最低能量和過渡態的能量差。活化能越低、溫度越高會讓反應進行得越快。 然而，20世紀末化學家們發現了一個新的現象，動搖了我們對化學反應的傳統認知，那就是漫遊（roaming）機制。它挑戰了傳統過渡態理論，宣稱有些反應可以直接不經過傳統過渡態，讓反應物成為產物。我們對化學反應的傳統理解，被這個神秘的漫遊機制改變。漫遊機制像一個不速之客闖入了我們熟悉的世界。這個發現不僅讓我們對化學反應的理解更加豐富，還為許多反應提供了新的理解。 圖1：甲醛（R = H）或乙醛（R = CH3）照光解離的途徑能量表面 1993 年，van Zee 等人研究甲醛的光分解，光分解反應是當分子吸收光後，能量一步到位的變化（圖1之黑色箭頭）。如圖1（R=H）所示，甲醛吸收紫外光的能量後，會產生H2 + CO 的分子產物或是自由基產物H• + HCO•。van Zee 等人發現甲醛吸收紫外光激發至第一激發態，分子再經內部轉移（internal conversion）到基態。分析CO + H2 產物之CO發現兩種非常不同的轉動能量，推測是來自兩個不同的反應機制。光激發能量明顯低於H• + HCO•解離之能量時，反應只經過傳統過渡態路徑。光激發能量約等於H• + HCO•解離之能量時，兩個不同的反應機制皆會發生，而過渡態路徑發生率略高。隨著光能量增加，解離至H• + HCO•自由基的比例則漸增（van Zee et al., 1993）。 而此新的反應途徑是當甲醛吸光後，其中一個C-H鍵會伸長，H原子遠離分子，但卻沒有完全斷鍵生成H• +HCO• ，而是在HCO• 附近「漫遊」（roaming）。也就是這時候H• 與HCO• 維持一個相當遠，卻不會分開的距離。漫遊持續一段時間過後，H• 回到HCO• ，並且與H原子結合，最終生成產物H2 + CO（圖1之紅色虛線），假如不經過漫遊機制，其最終產物是H• + HCO• 。漫遊機制在本世紀初引起化學家們高度的關注。2004年，Suits 團隊及Bowman […]

從化學實驗轉變為競賽試題的設計考量與結果分析—以「二氧化碳與壓力」為例 張嘉宏1、吳添全2、洪連輝3,*、楊水平1,** 1國立彰化師範大學化學系 2國立虎尾科技大學電子工程系 3國立彰化師範大學物理系 *phlhorng@cc.ncue.edu.tw **yangsp@cc.ncue.edu.tw 前言 自2010年起，科學HomeRun創意競賽在彰化縣已舉辦14屆（彰化師大物理系，2024）。自2022年起，雲林縣加入此競賽的行列。此競賽的指導單位：國科會；主辦單位：國立彰化師範大學、國立虎尾科技大學、彰化縣政府、雲林縣政府、台塑企業；協辦單位：彰化縣立陽明國民中學、遠哲基金會彰化辦公室。競賽對象：彰化縣和雲林縣公私立國中小學生。競賽日期：每年3月或4月。競賽獎勵：由縣政府頒發每位參賽者參賽證書乙張，每隊指導老師僅限一人。2023年競賽會場學生參賽情況一隅，如圖1所示。      圖1：競賽會場一隅 這競賽的目的有二：(1)培養學生科學創造力：現階段中小學學習階段學生有必要加強獨立思考能力和創新思維的養成，規劃舉辦整合型中小學科學競賽活動，活動涵蓋跨學科和跨領域（數學領域、物理學科、化學學科及生物學科），期望產出的競賽手冊能提供國民中小學教學的參考。(2)提升全民科學素養：大眾科學教育普遍受到世界上各國的重視，期望大眾科學教育的推動能喚醒社會大眾對於科學的關注，提升全體國民的科學素養，也希望能增強國家的長久的競爭力。在競賽活動內涵方面，主要以探索式實驗為依歸，我們相信中小學實驗應以探索起點，教師從學生的認知結構出發，對原已具備瞭解實驗進行拓展，提出新的實驗課題，新的實驗課題包含新的實驗理論、實驗思考方法和新的實驗情境（彰化師大物理系，2024）。 科學HomeRun創意競賽每年有二或三項競賽項目，涵蓋數學領域、物理學科、化學學科和/或生物學科。2023年的競賽項目有二：(1)【項目一】：〈摩擦生電〉，其內涵以物理學科為主；和(2)【項目二】：〈二氧化碳與壓力〉，其內涵以化學學科為主，以物理學科為輔（彰化師大物理系，2023）。項目二的競賽活動有二：【活動一】：此活動類似遊樂場使用空氣槍射擊氣球，其原理是氣體在密封空間中經過壓縮來擊發發射物。此活動使用寶特瓶當作簡易空氣槍，並使用矽膠塞當作發射彈，以化學反應產生氣體充滿寶特瓶，使二氧化碳和空氣在密閉瓶中被壓縮。在化學反應的過程中，當瓶內的氣體總壓力大於矽膠塞與瓶口的摩擦力時，發射彈即刻發射出去。【活動二】：在密閉的寶特瓶中吹脹氣球是一件相當困難的事。在此活動中，使用家用產品，控制藥品的使用量，進行簡單的操作，就可以在密閉瓶中使氣球膨脹（ChemNCUE，2024；科學Online，2024；彰化師大物理系，2024）。 本文僅針對【項目二】：〈二氧化碳與壓力〉的兩項活動，描述競賽試題的設計考量和競賽結果的分析，分述為五部分：(1)競賽試題涉及的實驗原理和概念；(2)競賽使用器材和積分計算方式；(3)競賽實驗操作過程；(4)評分考量和標準設定；以及(5)競賽結果的分析與討論。 競賽試題涉及的實驗原理和概念 本競賽試題涉及的原理和概念涵蓋自然領域和數學領域。自然領域有化學學科的化學反應、理想氣體定律、道爾頓分壓定律及化學計量的理解和應用；物理學科的氣體壓力、應力、摩擦力、彈力之間的多重關係。數學領域有發射彈射遠效率和氣球膨脹效率的定義理解和計算。這些原理和概念僅「化學反應」編入競賽手冊中；「理想氣體定律」和「道爾頓分壓定律」及「化學計量」並未列入其中，但在步驟中提示藥品用量會影響結果；至於「壓力、應力、彈力、摩擦力之間的關係」和「發射角度」，僅在步驟中提示。 一、化學反應 在項目二：〈二氧化碳與壓力〉的兩活動，涉及的第一反應為碳酸氫鈉（NaHCO3）與檸檬酸（C6H8O7）的反應，當兩反應物混合後，加入水會立即發生化學反應，產生二氧化碳（CO2）氣體和檸檬酸三鈉（Na3C6H7O7），其反應如式[1]所示： 3NaHCO3(s) + C6H8O7(s) + nH2O(l) → 3Na+(aq) + 3CO2(g) + C6H5O73‒(aq) + (n+3)H2O(l)    [1] 該反應式以淨反應式表示為檸檬酸的氫根離子（H+）與碳酸氫鈉的碳酸氫根離子（HCO3–）反應，其反應如式[2]所示： H+(aq) + HCO3‒(aq) → H2O(l) + CO2(g)    [2] 第二反應為氧化鈣（CaO，生石灰）與水（H2O）反應，生成氫氧化鈣（Ca(OH)2，熟石灰），其反應如式[3]所示： CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq)    [3] 第三反應為氫氧化鈣與二氧化碳的反應，生成碳酸鈣（CaCO3）和水，其反應如式[4]所示： Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) […]