《臺灣化學教育》第六十二期（2025年12月） 目錄 主編的話 主編的話／周金城〔HTML｜PDF〕 本期專題【專題編輯／丁信中】 POE策略融入國小雙語自然教學之教案設計與實踐／丁信中〔HTML｜PDF〕 POE策略融入雙語自然教學設計：探究廚房常見粉末的性質／ 劉芷晴、許儷齡〔HTML｜PDF〕 POE策略融入雙語自然教學設計： 以粉末溶解性探究為例／ 週秋亭、李家綺、葉晨淩、許儷齡／劉曉倩〔HTML｜PDF〕 POE策略融入雙語自然教學設計： 以「廚房裡的科學—水溶液如何去除污漬」為例/ 蔡亭芳、詹家驍、劉雨柔、許儷齡〔HTML｜PDF〕 POE策略融入雙語自然教學設計： 以空氣砲探究活動為例/ 陳怡君、黃書愛、王珍珍、許儷齡〔HTML｜PDF〕 教法／化學課程與教材【欄位編輯／楊水平】 透過顯現隱形指紋解開密碼鎖—結合實驗導向與問題解決取向的教學實例／ 蔡家興、遊文綺、許榮成、陳芷誼、李忠家、楊水平〔HTML｜PDF〕 新知報導／國內外化學教育交流【專欄編輯／鐘建坪】 10thNICE-微型蒸餾器工作坊發表／ 廖旭茂〔HTML｜PDF〕 讓學生的類比「活」起來： 生成式AI 輔助物質粒子模型建構的教學設計與實踐／ 陳楨鈽、劉璟儀、王秋雯、林靜雯〔HTML｜PDF〕 NICE國際研討會論文發表與交流—簡易有機化合物卡片遊戲分享／ 鐘建坪、鐘奕勳〔HTML｜PDF〕 2025亞洲化學教育國際研討會： 帶領高中生參與交流的體驗及收穫／ 谷桂梅、歐詠喆、江長民〔HTML｜PDF〕

第六十二期 主編的話 周金城 國立臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@tea.ntue.edu.tw 前言 據新聞報導，目前教師甄試報考人數持續下降（台視新聞，2025），以高中化學教師甄試為例，103 年報考人數尚有 1,276 人，至 112 年僅剩 226 人，短短十年間出現顯著且快速的下滑趨勢。此一數據不僅反映師資供需失衡的現象，更顯示化學教育正面臨結構性與長期性的挑戰。若師資來源持續萎縮，勢必影響中等教育階段化學教學的穩定性與專業傳承。臺灣化學教育的關注焦點，已不宜僅侷限於教學方法與課程內容的精進，而應進一步從制度與環境層面，審視師資培育、聘任與專業支持體系，思考如何提升化學教學工作的吸引力，以確保優秀化學相關科系師培生願意且能夠長期投入化學教育現場，並期待關心臺灣化學教育的專家學者能提出更多建設性的建議。 本期專題「POE策略融入雙語自然教學設計」 本期專題特別邀請文藻外語大學師資培育中心丁信中教授擔任專題客座主編，收錄四篇研究文章，皆聚焦於將 POE（預測、觀察、解釋）探究策略與 CLIL（內容與語言整合學習）理念融入國小三年級自然科之雙語教學設計。四篇研究皆由許儷齡老師指導師資培育生進行教案發展與實踐，呈現師培課程中雙語自然教學設計的多元樣貌與教學潛力。 第一篇文章《POE策略融入雙語自然教學設計：探究廚房常見粉末的性質》由文藻外語大學師資培育中心劉芷晴、許儷齡所撰寫，以廚房化學為情境，結合 POE 探究策略與 CLIL 雙語教學理念，設計國小雙語自然教案。研究顯示，透過多感官觀察與語言鷹架，學生能在低語言焦慮的學習情境中提升科學觀察與雙語表達能力，展現探究導向雙語自然教學的可行性。 第二篇文章《POE策略融入雙語自然教學設計：以粉末溶解性探究為例》由文藻外語大學師資培育中心周秋亭、李家綺、葉晨淩、許儷齡所撰寫，以「調味品與粉末材料是否能溶解於水中」為主題，結合 POE 探究策略與 CLIL 雙語教學理念，發展國小雙語自然教學教案。研究結果顯示，透過生活化素材、實驗操作與語言鷹架，學生能在探究歷程中同時深化對溶解概念的理解，並提升英語表達能力，展現 POE 策略結合雙語自然教學的教學成效。 第三篇文章《POE策略融入雙語自然教學設計：以「廚房裡的科學—水溶液如何去除污漬」為例》由文藻外語大學師資培育中心蔡亭芳、詹家驊、劉雨柔、許儷齡所撰寫，立基於國小三年級「廚房裡的科學」單元，運用 POE 探究歷程結合 CLIL 雙語教學理念，發展以水溶液去污為核心的教學設計。研究指出，透過真實情境中的實驗操作與多元語言鷹架，學生能深化對酸鹼中和概念的理解，並在互動討論中增進合作學習與雙語溝通表現，突顯探究導向雙語自然教學在概念建構上的教學價值。 第四篇文章《POE策略融入雙語自然教學設計：以空氣砲探究活動為例》由文藻外語大學師資培育中心陳怡君、黃書愛、王珍珍、許儷齡所撰寫，以「空氣砲探究」為教學主軸，結合 POE 探究策略與 CLIL 雙語教學理念，發展以空氣運動與壓力概念為核心的雙語自然課程。研究顯示，透過動手操作與情境化語言鷹架，學生能在高度參與的探究活動中理解氣流現象，並逐步運用英語描述觀察結果，顯示 POE 策略融入雙語自然教學在促進科學探究與語言應用上的實務價值。 未來期待這些教案能進一步於實際教學現場進行長期實施，蒐集學生學習歷程與回饋資料，作為後續修正與深化雙語自然教學設計的重要參考。 化學課程與教材 本期化學課程與教材《透過顯現隱形指紋解開密碼鎖—結合實驗導向與問題解決取向的教學實例》，由國立彰化女子高級中學教師蔡家興、與國立彰化師範大學化學系研究團隊游文綺、許榮成、陳芷誼、李忠家和楊水平共同完成，是一篇相當完整的長篇文章，教學設計結合實驗導向（Experiment-based）和問題解決取向（Problem-solving oriented）的兩種教學法，其內容都已在彰師大化學系「普通化學實驗」和彰化女中「高三多元選修」課程實施技術操作，文章詳細介紹指紋的相關知識，還介紹四種讓指紋呈現的方法，並設計指紋遊戲的競賽，以及讓學生探究與修改指紋顯現技術，是一篇非常值得參考的化學教學文章。。 參與2025亞洲化學教育研討會後之投稿 本刊特別邀請參與 2025 亞洲化學教育國際研討會的與會者自由投稿（10th Network of Inter-Asian Chemistry Educators, […]

POE策略融入國小雙語自然教學之教案設計與實踐 丁信中 文藻外語大學 師資培育中心 100476@mail.wzu.edu.tw 前言 在全球教育發展趨勢中，科學探究與雙語教育的結合逐漸受到關注。POE（Predict-Observe-Explain）策略作為一種有效的探究教學模式，能夠幫助學生在「預測-觀察-解釋」的循環中建構知識，並促進高層次思維（White & Gunstone, 1992）。此策略不僅讓學生在預測中活化既有知識，於觀察中驗證假設，更能在解釋階段進行深层反思，進而促進概念改變。在國小自然科教學情境下，如何兼顧探究能力的養成與雙語素養的培育，已成為教育研究的重要課題。 近年的實證研究提供了有力支持。Özcan和Uyanık (2022)指出，POE 教學在學業成就與科學態度的後測表現均優於對照組，且五週後保留測驗仍具優勢；Harman和Yenikalayci (2022)也證實 POE 能協助修正迷思概念並顯著提升學習成效，顯示其在科學課堂中具備廣泛的應用價值。這些研究凸顯 POE 策略不僅能增進學生對自然科學知識的理解，亦能強化其批判性思維與反思能力。 另一方面，CLIL（Content and Language Integrated Learning）理念主張學科內容與語言的整合，讓學生在學習科學的同時發展外語能力（Coyle et al., 2010）。最新研究進一步指出了雙語科學教學中的挑戰與對策：López-Pérez等人（2023）發現，即使在接受 CLIL 培訓的師資中，科學專業詞彙的雙語掌握仍存在不足，顯示語言鷹架在科學課堂中的關鍵性；Zayas-Martínez等人 (2024)指出，初始師資培育可顯著強化師資生的 CLIL 教學技能；此外，Lemmi和Pérez (2024)在小學科學課堂的研究顯示，跨語言（translanguaging）策略能有效幫助學生以母語與英語交替建構科學理解，降低語言焦慮並促進表達流暢度。 綜合上述文獻可見，將 POE 策略與 CLIL 雙語教學結合，不僅能提升學生的科學探究與學業成就，更能透過適切的語言支援與跨語言實踐，培養學生以雙語探索與表達自然現象的自信與能力。這些研究不僅強化了 POE 與 CLIL 在國小自然教學中結合的理論基礎，也提供具體的實踐方向。 本期專題文章簡介 第一篇〈探究廚房常見粉末的性質〉，以鹽、糖、麵粉、小蘇打與檸檬酸等廚房素材，設計多感官觀察與簡易英語句型紀錄，帶領學習者比較與分類粉末性質。此教案能幫助學生在觀察與辨識方面更細緻，並在以英語描述自然現象時展現更多自信，體現科學探究與語言學習的結合潛力。進一步而言，該設計特別強調將日常生活素材轉化為教學資源，降低實驗的門檻，讓學生能在熟悉的情境中進行觀察與比較。這種設計不僅有助於引發學習興趣，也能在科學語言的引導下，逐步培養學生的跨領域表達與系統化思維，為後續更複雜的科學探究奠定基礎。 第二篇〈以粉末溶解性探究為例〉聚焦於「哪些粉末能溶解於水」及「溫度對溶解速度的影響」，設計學習者依循 POE 步驟，從預測、操作到觀察，最後以句型如 “Sugar can be dissolved in water.” 進行歸納表達。此課程能兼顧語言鷹架與科學探究，讓學生在雙語自然情境中同步建構科學與語言知識。此案例展現 POE 策略的循環性質，讓學生透過「假設-驗證-修正」的過程，體會科學推理的本質。同時，藉由在每個步驟引入簡明的英語表達句型，學生能在科學與語言間建立對應關係。此模式若能持續應用於不同主題，將有助於累積語言庫，進而促進學科語言的內化。 […]

POE策略融入雙語自然教學設計： 以「廚房裡的科學—水溶液如何去除污漬」為例 蔡亭芳*、詹家驊、劉雨柔、許儷齡 文藻外語大學 師資培育中心 a0928436466@gmail.com 摘要：本研究以國小五年級上學期「廚房裡的科學」單元為基礎，設計三節課程，分別為「辨識水溶液」、「水溶液變變變」及「水溶液怎麼讓污漬不見了！」，並以第三節為重點，探討水溶液酸鹼性與去污作用。課程融入POE（預測-觀察-解釋）教學策略與CLIL雙語教學理念，透過廚房常見材料（如小蘇打水、檸檬酸水、鹽水）及天然指示劑（葡萄皮汁），引導學生從生活情境出發，進行去污實驗，並理解酸鹼中和的科學原理。課堂設計包含動機引起、發展活動與綜合活動，搭配簡易英語及多模態教學鷹架（圖片、實物、手勢等），讓學生在預測、操作、觀察與解釋的歷程中，加深對酸鹼中和概念的理解。課程評量以學習單、實作與口頭分享為主，兼顧科學探究能力與英語表達。教學結果顯示，學生不僅能從真實情境中學會應用科學知識解決問題，也提升了合作學習、溝通與表達能力，體現POE策略與雙語自然教學結合的成效。 前言 廚房是我們日常生活中常會接觸到的地方，本課程藉由實驗操作，讓學生將廚房中常見的鹽、醬、醋、小蘇打等物質及若干水溶液進行酸鹼性質分類，透過圖表製作、預測、觀察、解釋及小組報告等方式，不僅加深其對不同水溶液的認識，更能夠運用於生活中解決污漬清除的困擾。本單元以康軒版五年級上學期第四章節「廚房裡的科學」作為課程設計基礎，每節課的內容都有著密切的關係，從基礎的辨別與了解不同廚房調味料到測試水溶液與其酸鹼性，逐步引導學生理解科學原理，最後學生將習得之科學原理運用於日常生活中。 本課程內容分為三節課，分別為「辨識水溶液」、「水溶液變變變」及「水溶液怎麼讓污漬不見了！」，循序漸進地引導學生了解水溶液基本特性、使用天然指示劑檢測水溶液的酸鹼性，以及利用酸鹼中和原理應用於生活中的去污實驗。本章節以第三節「水溶液怎麼讓污漬不見了！」作為主要內容說明。在第三節課中，教師引導學生從「衣服被噴到柳橙汁」的真實情境作為課程前導組體，再依照POE（預測-觀察-解釋）之教學策略，讓學生實際地進行去污實驗，在小組相互配合與幫助下，例如：小組討論、分工、紀錄以及口頭分享成果，增加其合作學習、溝通與表達能力的機會。 教案實施過程與成果 本教案以第三節「水溶液怎麼讓污漬不見了！」為課程主題，此教案依據教育部（2019）十二年國民基本教育課程綱要-自然科學領域課程手冊以及教育部（2018）十二年國民基本教育課程綱要-語文領域英語文課程手冊之學習重點，以「引起動機」、「發展活動」及「綜合活動」三部分作為設計架構，並運用簡單的英語，搭配多模態教學策略，例如：圖片、實際物品，進行教學，分述如下： 一、引起動機：教師以衣服被噴到柳橙汁 (e.g., Look at those pictures! What happened?) 的生活情境，邀請學生思考在生活中是否曾經有過相同的經驗，並且與其討論在面對被弄髒的衣物時，該如何去污以及去污的效果如何。 二、發展活動：教師以廚房裡的資源（黑醋、番茄汁、小蘇打水、檸檬酸水、鹽水和葡萄皮汁）作為實驗材料。實驗部分，分為三部分進行，前二次實驗步驟皆相同，唯一不同之處為第一次實驗清潔黑醋污漬棉布，由教師示範以及操作實驗過程，學生僅透過小組討論進行預測、觀察、紀錄並完成第一部分與第二部分之學習單內容；第二次實驗則是清潔番茄汁污漬棉布，此次實驗則由各組進行實際操作、預測、觀察、紀錄並完成學習單第三部分，前二次的實驗步驟如下：首先，以葡萄皮汁作為天然指示劑，測試三種水溶液（小蘇打水、檸檬酸水和鹽水）的酸鹼性，接著進行清潔效果之「預測」並記錄於學習單上，預測後，將污漬棉布分別丟入三種水溶液中，進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上，最後，教師以口頭方式調查觀察結過並「解釋」酸鹼中和之科學原理，接著，教師帶入第三項的實驗操作，教師拿出三種家用清潔劑，分別為洗碗精、洗衣精以及肥皂，使用天然指示劑（葡萄皮汁）進行測試其酸鹼性，以口頭方式與學生討論「為什麼這些家用清潔劑都是鹼性呢？」並再次說明酸鹼中和之科學原理。 三、綜合活動：教師帶領學生再次思考本節課所做的實驗，以及酸鹼中和的科學原理並總結課程。 本節次之課程評量以學習單紀錄、實作評量（實驗操作）以及口頭評量（小組分享、個別分享）作為掌握學生對於學科知識及雙語理解之評量工具。 教學情境準備與引導 本教學設計以貼近學生生活經驗作為起始點，透過衣服被噴到柳橙汁的生活情境導入主題，並強調酸鹼中和概念，此科學概念不僅讓學生了解科學不侷限於課堂，更是在生活中隨處可見。本節次使用兩次POE教學策略，以下分次說明之： 一、第一次POE教學策略實施： (一)P (Prediction)：各組學生「預測」三種水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）之去污效果，並說明理由。 (二)(Observation)：教師將黑醋污漬棉布分別丟入三種水溶液中，各組進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上。 (三)E (Explanation)：根據實驗結果，教師以口頭方式調查觀察結果，並「解釋」酸中和之科學原理，學生跟讀句型“Basic solution can clean acid stains. It’s because of neutralization reaction.” 二、第二次POE教學策略實施： (一)P (Prediction)：各組學生「預測」三種水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）之去污效果，並說明理由。 (二)(Observation)：各組將番茄汁污漬棉布分別丟入三種水溶液中，進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上。 (三)E (Explanation)：根據實驗結果，各組以口頭「解釋」酸鹼中和之科學原理。 教師透過兩次的POE教學步驟提高學生思考與求證經驗，運用多模態策略提供學習鷹架，融入生活情境並配合實驗活動，讓學生理解酸鹼中和去污之科學原理。首先，教師以黑醋污漬棉布進行示範並操作實驗，學生透過觀察與記錄理解酸鹼中和去污之科學原理；第二次，由學生以相同步驟清潔番茄汁污漬棉布，透過預測、觀察與解釋，理解酸鹼中和去污之科學原理。 實驗操作流程 本教學設計的實驗分為三部分進行，前二次實驗步驟皆相同，唯一不同之處為第一次實驗清潔黑醋污漬棉布，由教師示範以及操作實驗過程，學生僅透過小組討論進行預測、觀察、紀錄並完成第一部分與第二部分之學習單內容；第二次實驗則是清潔番茄汁污漬棉布，此次實驗則由各組進行實際操作、預測、觀察、紀錄並完成學習單第三部分，前二部分的實驗器材，如下： 實驗一與實驗二之實驗器材：黑醋污漬棉布、番茄汁污漬棉布、小蘇打水、鹽水、檸檬酸水、葡萄皮汁、紙盤、學習單 前二部分之實驗步驟，如下： 在進行實驗一與實驗二前，須先檢測三杯水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）的酸鹼性。教師將葡萄皮汁依序倒入小蘇打水、鹽水以及檸檬酸水中，學生觀察檢測結果，小蘇打水呈現藍色（鹼性）、鹽水呈現之顏色無改變（中性）以及檸檬酸水呈現紅色（酸性）。 實驗一之實驗流程： […]

POE策略融入雙語自然教學設計： 以粉末溶解性探究為例 周秋亭*、李家綺、葉晨淩、許儷齡 文藻外語大學 師資培育中心 a0966179190@gmail.com 摘要：本研究旨在設計並實施一份以「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」為主題的雙語自然教案，結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）教學策略與CLIL（內容與語言整合學習）理念，透過生活化素材與實驗活動，引導學生在探究過程中同時發展科學素養與英語能力。課程設計以砂糖、食鹽、麵粉、胡椒等常見粉末材料為操作對象，讓學生從觸覺探索、實際操作、觀察記錄到成果發表，逐步建構溶解與溫度影響的科學概念。實驗中，學生透過學習單與英語句型（如 “Sugar can be dissolved in water.”）進行觀察與表達，並在小組合作中完成比較與歸納。教師則提供多模態鷹架（實物、圖片、句型提示），並以英語為主、中文為輔，協助學生理解專有詞彙與迷思概念。課程評量結合學習單、口語表達與小組討論，檢視學生在科學探究與語言運用上的表現。教學實施結果顯示，學生能在輕鬆互動的情境中提升觀察、分析與表達能力，並進一步培養對科學與英語的學習興趣與自信，突顯POE策略與雙語教學結合的有效性。 前言 我們在設計這份雙語國小自然科教案時，選定的課程主題為「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」。在設計單元時，我們參考自然領域的課程綱要，從「學習表現」與「學習內容」兩大面向出發，設定好希望學生在課堂中學習到的重點，進而發展出合適的科學探究主題與實驗活動，再結合英語文，讓學生在認識自然現象的過程中，同時掌握課程與實驗相關的英語詞彙及用語，達成語言與內容整合學習（CLIL）的目標。 為激發學生對雙語自然課程的興趣，我們選取生活中常用的廚房調味品與粉末材料作為實驗素材，讓他們從觀察、預測、實驗、記錄到發表，一步一步實際操作與探索，循序漸進地培養觀察、比較與分析的能力。整個實驗過程中，學生能親身體驗科學探究的步驟，也能學習簡單的英語並與同儕交流，不僅培養對科學與語言的興趣，也增進學習的成就感與自信心。 我們鼓勵學生嘗試不同的學習策略，評量方式包含學習單與口語評量，也安排合作學習與討論活動，讓他們能與同儕分工合作，完成實驗與成果分享，如此有架構又富互動性的課程安排，讓學生能在輕鬆、有趣的情境中，同時發展科學素養與語言運用能力。 教案設計與實施說明 在設計與實施本教案時，我們將雙語與自然科學緊密結合，期望學生能在實際操作與互動中，同步發展科學素養與英語能力。因此，整體教學與評量規劃採取多元整合的模式，不僅聚焦於學科內容，也重視語言發展與溝通表達，讓學生能從不同面向完整學習與成長。 首先，在課程實施中，教師透過實驗操作活動，引導學生觀察與記錄實驗過程，讓他們能在動手實踐中清楚認識各類調味品與粉末材料的溶解現象，進一步加深對科學概念的理解。同時，課堂中安排分組合作與討論，鼓勵學生共同完成實驗記錄與表格整理，最後再向全班發表發現與結論。在發表過程中，教師適時運用口語評量，培養學生用英語描述實驗結果的能力；此外，也透過學習單記錄來追蹤與評估學生的實驗歷程與學習狀況，藉此檢視學生對課程內容與雙語詞彙的掌握程度，給予指導與回饋。 為協助學生順利理解課程內容，我們也特別重視語言鷹架的建立。教師在介紹廚房調味品與粉末材料時，會出示實物與圖片，讓學生能將英語詞彙與具體物品連結，有助於加深理解與記憶。當教師在實驗過程中反覆使用目標詞彙與句型，例如 “salt”、“sugar” 以及 “dissolved in water”，能夠幫助學生在情境中自然接觸英語文，並且內化語言。 最後，在成果發表環節，教師提供英語句型鷹架，協助學生清楚描述觀察結果，降低口說壓力，讓孩子能順利運用所學，培養用英語表達自然科學現象的自信與能力。此教案從設計到實施皆以循序漸進與雙語整合為核心，透過實驗探究與合作學習，不僅提升了學生對科學與英語的興趣，也為未來更廣、更深的學習奠定了穩固的基礎。 教學情境準備與引導 在本次雙語自然課程中，我們以「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」作為探究主題，設計結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）策略的學習情境，引導學生從生活經驗出發，建立溶解的基本概念。課程名稱為「廚房裡的科學」，主要探討溶解與溫度的關係，並搭配英語文學習進行語言與內容整合（CLIL）教學。 在預測階段（Prediction），我們設計觸覺探索活動，讓學生實際觸摸廚房常見的調味品（如砂糖、食鹽、麵粉、胡椒粒等），透過觀察材料外觀與觸感，進行小組討論與預測：哪些材料會完全溶解於水？哪些不容易溶解於水？哪些不能溶解於水?在此過程中，教師引導學生使用簡單英語句型（如：“I think salt will dissolve.”）搭配中英文詞彙鷹架（如：sugar, salt, flour, water, dissolve），並運用圖片與實物輔助說明，協助學生釐清語意並順利進入學習情境。 進入觀察階段（Observation）時，學生會實際將不同粉末加入水中攪拌，觀察其是否溶解，並記錄實驗現象。我們使用多元媒材，如學習單、圖片卡與操作材料，幫助學生在操作中學習。學生透過圖表紀錄結果，並在過程中使用關鍵句型（如：“Sugar can be dissolved in water.” / “Pepper cannot be dissolved […]

POE策略融入雙語自然教學設計： 以空氣砲探究活動為例 陳怡君*、黃書愛、王珍珍、許儷齡 文藻外語大學師資培育中心 rubychen56688@gmail.com 摘要：本研究以「空氣砲探究」為主題，設計結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）探究策略與CLIL（內容與語言整合學習）理念的雙語自然課程，旨在提升學生的科學探究能力與英語表達能力。課程以生活化素材製作簡易空氣砲，透過操作實驗引導學生預測空氣砲射出的氣流效果，並實際觀察物體受氣流影響的現象，最後以討論與歸納方式解釋空氣壓力與流體運動的科學原理。在語言學習方面，課程設計納入關鍵英語詞彙與句型（如 “air cannon”, “push the air”, “the ball moves”），並搭配圖片、實物及手勢作為語言鷹架，協助學生在真實探究情境中進行口語表達與紀錄。課程評量採取學習單、口頭分享與小組合作成果發表，兼顧科學素養與語言表現。教學實施結果顯示，學生在實驗活動中能展現高度參與與合作，不僅增進對空氣運動與壓力的理解，也能運用英語描述觀察結果，逐步養成以雙語進行科學探究的自信與能力。研究結果突顯POE策略與雙語自然教學結合的可行性與實際價值。 前言 在推動自然科學雙語教育的過程中，如何兼顧科學探究與語言學習，成為課程設計的重要課題。本單元教案以「空氣砲」製作與操作為核心，旨在引導學生認識空氣的存在與物理性質，並透過觀察與應用活動，深化對空氣相關科學現象的理解。課程設計強調從生活情境出發，透過提問與探究活動，使學生意識到雖然空氣無形無色，卻對生活環境有深遠影響，並藉由實作體驗與競賽活動，提升學習動機與語言表達能力。 在學習目標設定上，課程依據領綱所訂定之「學習表現」與「學習內容」，訂定明確可達成之目標，包括：學生能透過實驗辨識空氣的基本特性並舉例其生活應用；能以中英文描述觀察結果與科學概念；並能理解空氣在日常生活與環境保護中的重要性。為激發學生學習興趣，本課程設計納入實驗操作、生活應用討論及創意設計三大元素。學生在參與空氣砲製作與競賽過程中，不僅能培養動手操作與手眼協調能力，亦能在雙語環境中提升科學語言的運用與表達。 在課程節次安排上，考量內容的邏輯進展與學生語言負荷，採取分段學習與逐步深入的方式。課程分為三個階段：第一階段引導學生認識空氣特性；第二階段進行空氣砲的製作與操作；第三階段結合生活應用與創意設計活動。每節課均安排適度的語言複習與預習活動，以促進學生雙語能力的鞏固與延伸。 此外，本教案強調多元學習策略的運用，如合作學習、實驗觀察、圖像式整理及假設驗證等，鼓勵學生在小組合作與問題探究中發展批判思考與問題解決能力。期望透過本單元的學習，學生能同時提升科學探究素養與雙語表達能力，並在真實情境中培養持續探索自然現象的興趣與動機。 教學實施過程與成果 本教案以雙語融入自然科學教學為設計核心，藉由具體實作活動引導學生理解抽象概念，同時促進英語表達能力的培養。教學過程中，透過「空氣砲」實驗活動，學生能直接觀察並體驗空氣的流動性與壓縮性，將科學原理與生活經驗連結，提升學習動機與理解深度。 為支持學生同步掌握學科內容與雙語能力，本教案設計多層次的教學與評量策略。教學活動採用生活情境導入、實驗操作與分組討論，並搭配心智圖及關鍵詞彙（如 “colorless,” “movement,” “pressure” 等），作為語言鷹架，幫助學生建構知識與語言表達能力。語言支持方面，教師先以中文引導學生進行觀察與推論，再逐步轉換為簡單英語句型，並透過句型練習與示範，如 “Air has pressure.”，協助學生在科學討論中使用適切的語言結構。 評量設計則結合口頭問答、小組討論回饋與學習單書寫。學習單設計引導學生進行預測、觀察與解釋，並以簡單英文記錄結果與推論，作為形成性評量的依據。此外，在競賽活動中，學生的分組表現（如合作態度、語言使用、科學推理表達）亦納入整體評估，促進其積極參與與綜合表現。 教學實施結果顯示，學生能在操作過程中主動運用英語描述觀察現象，並能以科學語言說明氣流與壓力的影響。多數學生能準確使用句型進行簡單推論，如 “The balloon is smaller because air is compressed.” 此外，小組討論中學生積極提出假設與驗證，顯示語言鷹架有效降低英語溝通焦慮，並促進科學概念的深度理解。整體而言，本教案有效實現學科內容與語言能力同步提升的教學目標，具良好的教學推廣價值。 教學情境準備與引導 隨著雙語教育的推動，自然科學課程強調實驗與探究，適合結合生活經驗與體驗式學習，幫助學生建構知識與發展語言表達能力。以「空氣特性」單元為例，課堂從空氣砲競賽作為引導，學生親手製作簡易器材進行比賽，藉由操作體驗感受氣流推動力，激發學習動機並奠定後續探究的基礎。課程也延伸至空氣污染議題，透過影片、圖表與小組討論，引導學生思考科學知識的應用與環境保護的連結，提升公民意識與批判性思維。 教學設計融入多元媒材，促進多感官學習與概念理解，例如以心智圖協助整理空氣相關知識，操作實驗器材觀察空氣性質，並透過生活案例與短影片使抽象原理具象化。課堂語言引導則強調中文引導、英語過渡，讓學生先以母語討論，再逐步用英文表達觀察結果，如 “Air is invisible.” “Air pushes objects.”，並藉由專有名詞、句型架構輔助學生雙語學習。此外，針對專有名詞以簡單生活例子說明，降低語言理解門檻，使學生能順利掌握內容。 課程注重生活化學習設計，選用日常用品如氣球、紙杯，進行空氣流動與推動力實驗，幫助學生在熟悉材料中體驗科學現象；並介紹扇子、吸塵器等生活用品，強化科學與日常生活的連結。最後透過創意設計任務，鼓勵學生應用所學提出與空氣特性相關的新產品構想，並以英文簡述設計理念，進一步培養創新思維、語言能力與環保意識，將學習拓展至科學知識、語言學習與永續發展的跨域整合。 實驗操作流程 在雙語自然課堂中，透過精心設計的互動與提問，能有效促進學生深度參與並培養科學與語言雙重素養。例如在「空氣砲」活動中，教師先提出開放性問題（如「你覺得氣球會朝哪個方向移動？」或「如果我們改變氣球大小，結果會一樣嗎？」），鼓勵學生預測與推理，啟發批判性思考。學生觀察並分享結果時，教師給予即時回饋（如 […]

透過顯現隱形指紋解開密碼鎖—結合實驗導向與問題解決取向的教學實例 蔡家興1、遊文綺2、許榮成2、陳芷誼2、李忠家2、楊水平3, * 1國立彰化女子高級中學 2國立彰化師範大學化學系（時任教學助理） 3國立彰化師範大學化學系 * yangsp@cc.ncue.edu.tw 摘要：本教學設計結合實驗導向與問題解決取向，分為兩部分四階段的教學。第一部分採用「先做後講」（先做實驗後講解原理）的實驗導向教學，先認識指紋類型和特徵和識別系統（亨利分類及IAFIS/NGI），再操作四種顯現技術（粉末法、寧海準法、硝酸銀法、氰丙烯酸酯法），然後教師引導學生學習原理和概念。第二部分則強調問題解決取向，包括聚斂性結構良好問題（指紋密碼開鎖競賽）和擴散性創意問題（局部修改或創意設計指紋顯現技術並進行試作與發表）的任務。此教學設計已在大學和高中實施，重視理論與實際的教學；以及在國中小科學教育推廣實施，偏重技術操作的教學。 簡介 人的汗水組成有水、有機成分（脂肪酸、乳酸、尿素和尿酸等）及無機離子（氯化鈉等），手指也會沾黏來自皮脂腺分泌的油脂（脂質和類固醇等）。汗液含有機和無機化學成分及其顯現指紋的技術與原理可以融入在各課程中教學，如基礎無機、有機、分析、物理及生物化學。舉例說明：指紋顯現的粉末附著在汗液的水分或油性成分上，可視為表面化學中吸附作用；顯現汗液中的氨基酸和氯化鈉成分涉及有機和無機化學反應，可以納入定性分析；再者，指紋粉末法還與極性和非極性分子的溶解度、沉澱反應及氧化還原反應等有關，並涉及分子之間的靜電吸引力。此外，指紋的類型與細節特徵、指紋的識別也是化學和指紋學強調知識學習的可應用價值。 本教學設計結合實驗導向（Experiment-based）與問題解決取向（Problem-solving oriented）的兩種教學法，分為四階段教學，分述如下：(一)在實驗導向方面：採用「先做後講」(Do-then-explain / activity-before-concept）的教學模式，【第一階段】的重點：(1)熟知指紋的類型與特徵，和(2)理解指紋的識別（電腦化前的亨利分類系統與電腦化後的IAFIS/ NGI電腦系統）；【第二階段】的重點：(1)四種指紋法的操作技術（法盤、海準法粉末、硝酸寧法顯現(2)，以及壓克基因的操作技術（法盤、海準法、硝酸鹽法顯現(2)，以及壓克烯的方法。 (二)在問題解決取向方面：【第三階段】的重點：(1)教師設計結構良好的問題，以「聚斂性問題解決：顯現隱形指紋密碼開鎖獲得金幣」為主題，和(2)提供具體的材料和試劑、指紋競賽規則、四個拉鏈收納袋的內容物與其開鎖獲得金幣」為主題，和(2)提供具體的材料和試劑、指紋競賽規則、四個拉鏈收納袋的內容物與其開鎖獲得金幣」為主題，和(2)提供具體的材料和試劑、指紋競賽規則、四個拉鏈收納袋的內容物與其開鎖獲得金幣”為主題，和(2)提供具體的材料和試劑、指紋競賽規則、四拉鏈收納袋的內容物與其開鎖獲得金幣」為主題，以及(2)提供具體的材料和試劑、指紋競賽規則、四拉鏈收納袋的內容物與其開鎖獲得金幣”為主題，及(2)提供具體的材料與試劑、指紋競賽規則、四拉鏈收納袋的內容物與其開鎖取得金幣」為主題，及(2)提供具體的材料與試劑、指紋競賽規則、四張拉鏈收納袋的內容物與其開鎖取得金幣」為題標【第四階段】的重點：(1)教師設計結構不良的問題，以「擴散性問題解決：修改設計並試作指紋顯現技術」為主題，和(22 )規劃兩項教學設計：設計一：「局部修改並試用指紋顯現技術」，包含學生搜尋現有指紋顯現技術的資料、提出修改構想、試作修正構想及試作圖形本教學設計已在彰師大化學系「一般化學實驗」及彰化女中「高三多元課程共修技術操作與推廣課程並重修技術的教學課程的研究。 指紋的類型與特徵 一、指紋—摩擦脊紋與指印 摩擦脊紋（Friction ridge patterns）是指人類手掌、指尖、腳掌與腳趾表皮上由脊線與溝線所形成的自然皮膚結構圖案，用以增加摩擦力、防止滑動。指印（Fingerprint）是指手指與物體接觸時，留下隱形的摩擦脊線痕跡。摩擦脊紋與指印互為鏡像，如圖1所示。摩擦脊紋與指印本質不同，但常被「指紋」（Fingerprint）一詞混用，可以指「指紋的結構」或「指紋的印記」。 圖1：摩擦脊紋（左）和指印（右），兩者互為鏡像。 （圖片來源：Fingerprint, https://en.wikipedia.org/wiki/Fingerprint） 指紋採集是法醫學中的關鍵程序。手指分泌的水分和油脂會在光滑表面留下隱形痕跡，經過墨水或顯色劑處理後，能被轉印並觀察。指紋結構極細且相當穩定，不易改變，即使同卵雙胞胎也不相同，因此指紋可作為可靠的識別方式。 二、指紋的類型 美國聯邦調查局（Federal Bureau of Investigation, FBI）自20世紀初建立指紋檔案系統以來，採用系統化指紋分類系統，便於快速查詢並比對大量指紋。在電腦化之前，這套系統主要依靠紙本卡片與人工歸檔。 FBI的分類系統源自亨利分類系統（Henry Classification System），最早由英國愛德華·理查·亨利爵士（Sir Edward Richard Henry）於1896年在印度提出，美國後續修訂並擴展。在1924年美國司法部合併軍方與民間的指紋檔案後，FBI建立世界最大規模的指紋檔案庫，並對亨利系統加以簡化與擴展，成為FBI指紋分類系統。 FBI系統是依照指紋圖形特徵（Pattern types）與數值分類公式（Numerical Classification Formula）進行歸類。主要圖形類型初步分為三種：(1)迴旋紋（Loops）、(2)弓形紋（Arches）及(3)漩渦紋（Whorls）（Behind the Crime, nd），如圖2所示。 圖2：FBI初步分類指紋主要類型為三種：迴旋紋（左，編號1）、弓形紋（中，編號2）及漩渦紋（右，編號3）（註：此處編號僅作為後續學習的開鎖碼） 美國聯邦調查局又細分指紋為八種紋型（Palm Reading Perspectives, 2011）：平弓紋（Plain Arch）、帳篷弓紋（Tented arch）、尺側回形（Ulnar loop）、橈側回圖（Radial loop）、平渦紋（Plain […]

10thNICE-微型蒸餾器工作坊發表 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 摘要：蒸餾是一種基本的分離技術，利用混合物中各成分沸點的差異來進行分離。它廣泛應用於釀造、石化等產業。然而，高中實驗室中傳統的蒸餾裝置通常體積龐大、價格昂貴且易碎，限制了其用途，多半僅用於教師示範，而非學生的實際操作。因應臺灣對綠色化學與創客運動日益重視，本研究開發了一種新型微型蒸餾裝置。此系統以 20 mL 樣品瓶取代傳統的大型圓底燒瓶，外部纏繞電熱絲並透過變壓器控制，以提供穩定熱源，免除了對昂貴且高耗能的電熱套，或具危險性的酒精燈的需求。此外，珍珠奶茶用矽膠吸管作為冷凝管，並配合USB供電的沉水馬達，進行水循環以達到高效冷卻，進而實現節水效果。綜合以上，微型蒸餾裝置具有體積小、耐用、可攜帶、節能等優點，提升了安全性與實用性。其設計可廣泛應用於蒸餾實作相關的教育場合，並可作為探究式與實作型科學課程中的寶貴工具。 前言 連日大雨滂沱，思緒紛亂，索性打開筆電，整理手機內照片，一幅幅山形的旖旎風光與與精采活動剪影快速流轉，溯洄從之，濁緒緩緩滌清。回憶山形之旅，將依時序，記下這趟台日友好之旅的驚奇…. 很開心能夠與國立臺灣師範大學科學教育研究所的邱美虹教授、國立台北教育大學周金城教授所帶領的博士生團隊，以及學科中心伙伴一起參加了今年七月底在日本山形市所舉辦的第十屆亞洲化學教育研討會（10th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 10th NICE Conference），本屆NICE大會，有各國代表的主題報告、口頭報告，與精彩的師生海報展，其中更有數個攤位，各式道具齊全，藉由實驗演示來介紹自己的研究成果；筆者延續以往NICE的慣例，分享迷你型蒸餾模組的體驗工作坊（Workshop），由於事前與主辦單位充分地溝通，獲得時段、時間與場地上妥善地安排，讓一個小時內結合介紹簡報與蒸餾實作體驗結合的工作坊能夠圓滿進行。趁思緒清晰之際，將微型蒸餾器的製作、組裝、使用與測試結果，與工作坊的分享歷程，記錄下來。 迷你型蒸餾器的開發與應用 迷你型蒸餾器的外型特徵是從前一代（廖旭茂，2020）改良而來；為減少電熱式加熱瓶纏繞電熱線時常發生的短路現象，並提升隔熱效果，捨棄原有扁形電熱合金帶的使用，改用外覆鐵弗龍塑膠的電熱絲；為提高鑽孔的安全性，加大矽膠塞的規格，並捨棄一般珍奶吸管的使用，改用彈性更好的矽膠管；為避免操作時燙傷，加熱瓶底部加裝矽膠套，作為隔熱之用；為穩定電熱加熱瓶，捨棄原有藉由雷射切割機與機械加工而成的壓克力支架，改用實木底座，節省繁複工序，並提升原有加熱瓶的穩定度。確認所有工序後，並測試蒸餾器對各種酒類的蒸餾功能，與相關溫度變化參數。除此之外，新一代的蒸餾器，可改變加熱瓶的體積，選擇不同電阻的電熱線，與變壓器的選擇，以達到最適合的功率輸出。將兩代蒸餾器的外觀，做一比較，如圖1所示。 圖1：圖左為第一代蒸餾器，圖右為第二代蒸餾器     各關鍵元件的製作、組裝、使用過程分述如下： 電熱式加熱瓶的製作 電熱式加熱瓶的製作包括：聚熱鋁箔紙的黏貼、電熱線的纏繞與固定、隔熱防燙矽膠套的安裝、實木底板的黏著等；按此完整過程，可以劃分成兩個區塊、11個詳細步驟，第一區塊為電熱式加熱瓶的製作（包括步驟1-1~1-5）。相關步驟如圖2所示。 圖2：電熱式加熱瓶的製作流程 第二區塊屬於電熱式加熱瓶的優化，包括直流電源接頭-管狀端子的壓接、防燙矽膠套的安裝、與實木底座的黏著固定，（包括步驟1-6~1-11）。相關的步驟如圖3所示： 圖3：電熱式加熱瓶的優化製作流程 冷凝管的製作 冷凝管的製作包括玻璃內管彎折、矽膠塞上鑽孔（含玻璃內管穿孔與冷卻水孔，共鑽2個孔），進出水口金屬管轉接頭安裝等相關製作流程，如圖4（步驟2-1至2-5）所示： 圖4：冷凝管的製作流程 迷你型蒸餾器的組裝 取一個6號矽膠塞，以鑽孔器鑽出2個孔，一孔供冷凝管的玻璃內管貫串連接，作為熱蒸氣的接收通道，另1孔插入溫度計的金屬探針頭，以偵測蒸氣的溫度；6號矽膠塞緊塞加熱瓶後，與冷凝管連接在一起。冷凝管前、後矽膠塞的進、出水口，透過不鏽鋼金屬管作為轉接頭，分別連接各一條約40公分長的小矽膠管；隨後進水口的矽膠管與固定在燒杯底部的打水小馬達出水口連接，而與出水口連接的小矽膠管放置回燒杯中，達成冷卻水循環節水的目的。相關組裝流程如圖5（步驟3-1至3-5）所示。 圖5：迷你型蒸餾器的組裝步驟 4.迷你型蒸餾器的使用（以紅酒蒸餾為例） 量取8毫升紅酒，倒入加熱瓶中，蓋上與冷凝管左側相連的矽膠塞；接著250毫升燒杯中注水約八分滿，隨後將打水小馬達的USB插頭插入變壓器的USB插座中；當變壓器的插座接通電源時，冷卻水自打水馬達流出，經由小矽膠管，由下方進入冷凝管的玻璃內管與大矽膠外管之間，等大矽膠外管注滿水後，水再由上方經出水口、小矽膠管回到燒杯中。 接下來，變壓器的的DC接頭分出的兩條鱷魚夾紅、黑導線，分別夾持電熱瓶前、後電熱線的管狀端子，電熱線不分極性，相反接法，亦可產生電熱效應。將注意力放在溫度計上，觀察溫度計顯示的溫度有無上升，10秒鐘後若無變化，檢視鱷魚夾接線、插頭是否接妥？若無問題，繼續加熱約6~8分鐘後，仔細觀察第一滴蒸餾液溜出，紀錄溫度計的溫度與餾液的顏色。圖6（步驟4-1至4-5）是迷你型蒸餾器的使用步驟。    圖6：蒸餾器的使用步驟流程 5.蒸餾液觀察與酒精度的測量 當收集餾液達1毫升時，紀錄此時溫度計的溫度，並將蒸餾液迅速倒至一乾淨小樣本瓶A，接著將收集瓶放原來回收位置，持續通電加熱。取一支小滴管自樣本瓶A中吸取1小滴蒸餾液，滴在手背上，戳開液滴嗅聞，觀察溶液的顏色、氣味。與原酒相比較有何差異？ 梅酒 蒸餾後的餾液酒精濃度與原梅酒相比是升高或降低？取一酒精度計，打開取出盒中小滴管，吸取蒸餾液滴在觀測平台上，闔上透明蓋，手持酒精度計朝向日光燈光源處，觀察光線曲折後，藍白的交界處對應的刻度，即為酒精的濃度。試問蒸餾液的確切濃度是多少 %？觀測酒精濃度過程，如圖7所示。 圖7：酒精度計的外觀操作與測量過程 7.迷你型蒸餾器的梅酒蒸餾測試此迷你型蒸餾器，透過12V，2A的變壓器加熱，若教師想了解加熱瓶的加熱效果，可透過紅外線溫度計測量瓶外溫度，並利用數位溫度計量測瓶內的溫度，探討加熱過程中瓶身的溫度隨時間的變化。圖8為加熱效果調查的實驗裝置。 圖8：加熱瓶加熱效果的量測裝置 此種變壓器常見於監控攝影機系統上，最大功率為24W，價格不貴；亦可使用較高功率的變壓器或電源供應器供電，加熱速度會增快，但溫度提高，安全性會有疑慮，價位也會較高。圖9為瓶內、外溫度隨時間的變化。 圖9：電熱瓶內、外的溫度變化 關於活動後話 […]