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端午吃粳粽說化學 傅麗玉 國立清華大學師資培育中心lyfu@mx.nthu.edu.tw 端午節剛剛過,想必許多人都吃了粽子。炎熱的天氣,難免想起小時候的端午節最愛吃的粳粽。我看過母親把一大盆的糯米用水浸泡,然後放入一種粉狀的東西,只要一點點就夠了,與糯米攪拌在一起,包到竹葉中。母親說米不能放滿,否則煮熟時,糯米會膨脹而漏出來。然後放入水中煮熟,冷卻後放在冰箱冰涼,就變成小巧晶透又冰冰涼涼的粳粽(見圖1)。吃粳粽的時候,可以沾上一層厚厚的砂糖,也可以拼命地沾糖漿大吃,甚至有時奢侈地淋上一大匙蜂蜜,那是難忘的人生幸福(見圖2)。我記得母親說那種粉叫做「粳粉」。兒時的我好奇地問過母親為什麼糯米會變成透明的粳粽,母親說是因為加入「粳粉」。其實「粳粉」的成分的確是讓糯米變成透明的關鍵。台語說的「粳粉」就是鹼粉,台語發音的「粳粽」就是「鹼粽」。但是,為什麼加入粳粉,糯米就會變成晶透的鹼粽?粳粉是什麼成分? 圖1:小巧的粳粽(傅麗玉攝,2015) 圖2:搭配蜂蜜享用晶透冰涼的粳粽(傅麗玉攝2015) n  當今普遍的粳粽做法 根據老一輩的說法還有筆者在市場的詢問,目前為了省時省工,已經很少採用古法製作鹼粽。當今粳粽的做法是先將糯米浸泡一或半小時,加上鹼粉攪拌均勻後,放著約十二小時才可開始用粽葉包裹,米量約七分滿,然後用竹葉將米包裹成粽子,用棉繩綁緊。但是要注意竹葉中不可以放滿米,以免因為米煮熟後體積膨脹而擠出來。煮沸一大鍋水,滴入少許沙拉油,放入鹼粽,水要蓋過粽子,以小火煮三至四小時,熄火再燜1小時。撈起粽子,讓粽子變涼,放到冰箱冷藏至 冰涼就可以吃了。 n  粳粉成份與粳粽相關的化學反應 葡萄糖分子互相「手拉手」(α-鍵)構成澱粉分子。但因為葡萄糖分子結合的構造不同,澱粉可分為直鏈澱粉和支鏈澱粉。糯米的澱粉有較多的支鏈澱粉分子結構(見圖3)。支鏈澱粉子與支鏈澱粉子的OH基彼此之間會形成許多分子內氫鍵,因而互相吸引。因此,相較一般的米飯,糯米飯的口感比較黏。 圖3:糯米澱粉的支鏈分子結構 粳粽的製作應用的是糯米的「澱粉糊化」反應。「澱粉糊化」又稱為「澱粉α化」,是指澱粉在水中加熱,澱粉顆粒吸水膨脹。未經加熱的生澱粉顆粒由規則排列的結晶區及具有親水性質但排列不規則的結晶區所組成。生澱粉經過加水加熱後,規則排列的結晶區的構造被破壞,澱粉顆粒吸水,澱粉顆粒體積變大,同時黏度增加而造成膨潤現象(swelling)。如果繼續加熱到60℃與80℃之間,支鏈澱粉的雙股螺旋結構會被解開,澱粉顆粒被破壞而形成半透明的膠體溶液,然後水分子再與葡萄糖分子以氫鍵結合,造成澱粉分子的體積膨脹甚至破裂,這個過程稱為「澱粉糊化」。「澱粉α化」讓大分子轉換為小分子,更容易食用。   另一種澱粉糊化的方法為「鹼糊化」或「化學性糊化」。直接加入鹼液如粳粉,在不加熱條件下,能加速澱粉產生糊化作用。澱粉加入鹼液可使澱粉分子分散(dispersion)和糊化,縮短澱粉的糊化分離時間。適量的鹼可以使粉狀在受熱分解時,吸收水份,產生黏彈性。加入鹼粉,可讓澱粉分子結構破壞,發生糊化反應。糊化後的澱粉,由於多糖分子吸水膨脹以及氫鍵斷裂,更容易被澱粉酶水解,進入人體後容易消化。粳粽的原料是糯米,主要的成分是澱粉。鹼性添加物能使糯米中的澱粉與蛋白質糊化凝結。因為米粒遇鹼後進行糊化,澱粉會快速膨潤,比上述用水浸漬所造成的膨脹程度更大,而且會變成一整塊QQ的物體,最後就不太看得到米粒的形狀(見圖4和圖5)。做鹼粽用的粳粉成分為碳酸鈉、碳酸鉀或氫氧化鈉,都是強鹼性的化學物質,具有腐蝕性,若直接食用,會嚴重地傷害人體。   圖4:鹼性的粳粉使糯米的澱粉快速膨潤,糊化凝結,米粒形狀被破壞而黏成一團,變成有黏彈口感的粳粽(傅麗玉攝,2015)   圖5:鹼性的粳粉使包紅豆餡的鹼粽糯米米粒和紅豆顆粒形狀被破壞而黏成一團(傅麗玉攝,2015) n  懷念粳粽最古老的做法 古早年代,人們用草木灰製作鹼水,以稻草梗燒成灰,溶於水中,等待沈澱,便可以得到天然的鹼水。在化學科技尚未普及的年代,台灣人做粳粽的過程非常繁瑣。首先要做的準備工作就是製作鹼水。先將硬木或稻草燃燒成木灰,在一個底部已經打洞的水桶的底部鋪上一層曬乾的乾淨稻草,倒入約半桶的木灰。將此裝有木灰的水桶放入另一個大的乾淨水桶中。倒入一些乾淨的雨水或泉水,確保水質是無污染的軟水。外面的水桶可以收集從內桶過濾出來的鹼水。將收集到的鹼水再倒回內桶,每天至少反覆收集三遍,連續至少三天,最後所得到的水就是天然的鹼水,含有一些碳酸鈉和碳酸鉀的成分,可用來製作鹼粽。適量的鹼會使支鏈澱粉受熱分解時,吸收水份,讓澱粉有更好的黏彈性,口感有嚼勁。鹼水也有防腐以及中和酸性的功用。只是使用天然的鹼水所做成的鹼粽,糯米的糊化程度較小,其內部還可以看到米粒和紅豆的形狀(見圖6)。當今天然的鹼水所做成的鹼粽非常稀少,筆者四處尋訪採用天然鹼水做鹼粽的店家,最終也只找到一家。 圖6:使用天然的鹼水所做成的紅豆鹼粽內部還可以看到米粒和紅豆的形狀(傅麗玉攝,2015) 使用粳(鹼)粽油、粳(鹼)粉務必千萬小心,粳油、粳粉都屬於強鹼性,添加少許到糯米中,雖然對人體無立即的傷害,但若直接誤食粳油、粳粉,其強鹼會造成食道嚴重傷害。往年曾有民眾誤食「粳(鹼)粽油」造成食道嚴重傷害的不幸事件。如果可以多花一些時間,採用古老的方法製作鹼粽,應該是比較安全的。 n  參考資料 1.        吳嘉麗(2004)。化學、食品與社會。台北:中國化學會出版。 2.        左卷健男(2005)。圖解化學超有趣。台北:世茂出版社。 3.        鹼粽,維基百科,http://zh.wikipedia.org/zh-tw/鹼粽 [2015/2/17] 4.        Homemade Lye from Wood Ash, http://www.aselfsufficientlife.com/homemade-lye-from-wood-ash.html [2015/2/19]  

大學入學考試與化學評量:學測試題融入化學App的開發與教學 / 陳昭錦、江青釗、廖靜宜

Friday , 8, May 2015 Comments Off on 大學入學考試與化學評量:學測試題融入化學App的開發與教學 / 陳昭錦、江青釗、廖靜宜

大學入學考試與化學評量: 學測試題融入化學App的開發與教學 陳昭錦*、江青釗、廖靜宜 國立臺灣師範大學附屬高級中學 *t35116@ntnu.edu.tw n  「化學尋寶」與學測試題 「化學尋寶」是常見的定性分析實驗,最早出現於遠哲科學趣味競賽中,經國立臺灣師範大學化學系蕭次融教授的研發並積極推廣,屢見於各校或各區的化學能力競賽中,也有許多化學教師發展實驗試題,應用於教學現場中的實作評量。「化學尋寶」這類實驗題材,涉及陰、陽離子的沉澱反應和鑑定分析,有助於刺激學生活用既有的化學知識,並培養學生分析和解決問題的能力。在高中化學或是國中科學奧林匹亞的國手訓練營中,也常列入「化學尋寶」和離子鑑定分析為培訓課程。「離子沉澱反應」是現行高中課綱中《基礎化學》的必修內容,103學年度以前,編於《基礎化學(一)》,屬於學科能力測驗(簡稱學測)自然科第一部分之命題範圍。自103學年度起,因應課綱微調,編於《基礎化學(二)》,屬於學測自然科第二部分之命題範圍。回顧歷年的學測自然科試題,「離子沉澱反應」出現的頻率相當高,單題或題組型式都有,測驗的內容不限於基礎知識,透過命題者的巧思,不僅測驗考生基本的科學知識和概念,進而測驗考生分析、應用與推理的能力。 以93年和104年學測自然科試題中兩個代表性題組為例,其試題內容如下「學測化學試題舉隅」所示。這兩個題組分屬兩種類型的化學尋寶,第一種是藉由外加物質(如酸鹼試紙或指示劑等)與未知溶液反應後,從反應結果尋找線索並歸納推理,綜合各項發現完成鑑別。第二種類型則是不使用任何外來物質,純粹由未知溶液彼此相互反應,由反應結果進行推理,此類型較注重對實驗者對各未知溶液性質的掌握及解題策略的有效性。 n  學測化學試題舉隅 【93年學測自然科–58-60為題組】 58-60. 有一已磨成粉末的混合物試樣,是由下列六種物質中的數種等量組成: (A)NaCl                    (B)KCl                 (C)CaCl2 (D)CuSO4(無水)       (E)Na2SO4            (F)Na2CO3 為了要確定該粉末試樣的成分,王同學先查了資料後,自己研擬了一個檢驗粉末試樣的流程圖,並請李老師指導。李老師認為整個實驗都相當安全,基於鼓勵學生多做「探究學習」,同意王同學在化學實驗室中進行實驗,並要求王同學確實記錄實驗過程,並檢討每一實驗的必要性。以下是報告的一部份: 實驗一:用燒杯取粉末試樣約2克,加蒸餾水約100毫升,攪拌後形成無色的透明溶液X。 實驗二:在溶液X中加了鹽酸,則見在溶液中陸續產生氣泡,至溶液不再冒氣泡,溶液仍為無色透明(貼上標籤Y)。 實驗三:在無色透明的溶液Y中,滴加BaCl2溶液,即見白色沈澱。 實驗四:繼續滴加BaCl2溶液,至白色沈澱不再產生後,過濾分離出白色沈澱,得到透明的無色濾液Z。 實驗五:在濾液Z中,滴入AgNO3溶液,則見白色沈澱,加入稀硝酸,沈澱不溶解。 58. 根據上述報告,原粉末中一定沒有哪兩種物質?(從(A)-(F)中選兩項)。正解:CD。 59. 原粉末中,一定含有哪兩種物質?(從(A)-(F)中選兩項)。正解:EF。 60.  若王同學只需回答問題58與59,你認為王同學不需要做哪兩個實驗?(應選兩項)。正解:DE。 (A)實驗一  (B)實驗二  (C)實驗三  (D)實驗四  (E)實驗五 【104年學測自然科–9-10為題組】 9-10. 濃度均為0.1 M的五種水溶液,其溶質為、、、、。這五種溶液彼此間的關係如圖2。圖中每條連線表示兩端的溶液可以發生化學反應,產生沉澱或氣體,均以肉眼就可辨識。請先確定代號1~5是什麼溶液後,回答9與10題。 9. 已知與溶液2的反應,可以產生氣體或沉澱,則溶液2的溶質是什麼化合物?正解:D。 (A)  (B)  (C)  (D)  (E) 10. 已知與溶液4的反應皆為沉澱反應,且其中有一種沉澱的顏色為黃色,則溶液4的溶質是什麼化合物?正解:E。 (A)  (B)  (C)  (D)  (E) n  學測試題融入化學App的開發 93年學測試題出現的題組屬於第一類型,在當時令人耳目一新,解題關鍵有二,其一是實驗一中混合物溶於水且呈無色,由此可排除有色離子及共存後會沉澱的組合,其二則是混合物可與酸反應產生氣泡。題目的設計確實能鑑別學生是否具備基本化學概念,進而探測其分析及推理能力。104年學測的題組屬於第二類型,五種未知溶液彼此相互反應,其中一種可與其他四種發生肉眼可見的化學變化,此題組成功將化學尋寶實驗轉化為學測考題,一方面滿足學測試題要求的鑑別度,另一方面則展現引導高中實驗教學的企圖。因應學測自然科試題中實驗題型的多樣化,化學教師除了加強學生的化學知識和實驗技能外,更關心的是,如何協助學生能將課堂所學的化學知識與能力正確地展現在升學考試上。大考中心對學測試題中實驗題型的積極研發,促使教學現場的教師體認實作評量的必要,並亟思如何克服實驗教學的限制。 相信高中化學教師都認同培養實作能力和真實性評量的重要性,然而受限於課綱編製的食譜式實驗與教學時數,且各校提供教師的實驗支援程度不一,再者綠色化學對實驗室藥品減量呼聲日切,有心發展這類能提升學生應用、分析與推理能力實驗教學的老師們,很可能心有餘力不足。有鑑於此,國立臺灣師大附中自然科教學團隊與校內資訊中心合作,102學年度在「信望愛文教基金會」的贊助下,自行研發三款以陰、陽離子沉澱反應為主軸,可供免費下載的化學App,分別為化學尋寶、沉澱查詢機及快打沉澱表,並在103學年度修訂完成後公開上架,參見圖一~圖七。 […]

平板電腦最強的化學App—iSpartan /翁榮源

Thursday , 26, February 2015 Comments Off on 平板電腦最強的化學App—iSpartan /翁榮源

平板電腦最強的化學App—iSpartan 翁榮源 靜宜大學應用化學系 zyown@pu.edu.tw 本文介紹適用於iPad & iPhone的兩個App,其一為付費的iSpartan,此為平板電腦功能最強的化學App;其二為免費的Mobile HyperChem,更進階的版本需要付費。此介紹提供給高中化學科、高職化工科以及大學普通化學教學的參考。 n  iSpartan iSpartan是一個iPad & iPhone專用的App(見圖1),雖然已經上架兩三年了,算是有點貴的App (NT$ 599),但是作者覺得真的物超所值。由於很多化學教師和同學還不知道有這麼好用的工具,特別借用這個篇幅來介紹。其實它的前身是非常貴的化學計算軟體Spartan(由美國Wavefuction公司發展的軟體),專門提供化學研究人員使用。主要用在化學能階計算與光譜圖預測等,一般的教育用特惠價格(US$ 1200/套),網路上有英文使用說明,下載網頁:http://downloads.wavefun.com/ Spartan14Manual.pdf。 圖1:適合iPad & iPhone的iSpartan APP 在這裡,只針對化學教師如何運用這個工具做大略的介紹。 1.      首先是透過繪圖介面,畫出2D化學分子(非常容易上手,練習個10分鐘後一定會使用)(按第二個圖示轉換成3D立體圖)。 2.      按左上角第1個按鈕,可以轉換呈現分子模型的方式(可以是球與棍子,單純棍棒或者空間填滿三種呈現方式),圖2是2D分子的棍棒模型。 圖2:2D分子的棍棒模型 3.      圖3是3D分子的棍棒模型,依序分別為1.棍棒型、2.球棍型、3.填滿型,透過觸控可以自由移動分子結構,兩個指頭控制可以放大縮小,最棒的是隨時可以利用螢幕照相功能儲存所需要的分子結構圖片)。 圖3: 3D分子的棍棒模型(棍棒型、球棍型、填滿型) 4.      按左上角第3個按鈕,下載所有光譜圖。 5.      按下右上角第3個IR按鈕後,會在下面出現IR光譜圖,如圖4所示。 6.      此時可以用雙指觸控拉開圖譜,而且點選到任何波鋒時,除了出現波鋒數字位置外,該振動會立即出現在分子結構上,並進行振動動畫。 圖4:IR光譜圖 7.      按右上角第2個1H圖譜按鈕,即可出現氫原子光譜圖(如圖5所示),而且當游標移到任何波鋒時,除了出現波峰數字外,該氫原子會立即出現圈圈顯示在分子中。 圖5:1H氫原子光譜圖 8.      按右上角第1個13C圖譜按鈕即可出現碳原子光譜圖(如圖6所示),而且當游標移到任何波鋒時,除了出現波鋒數字外,該碳原子會立即出現圈圈顯示在分子中。 圖6:13C碳原子光譜圖 9.      按右上角第4個i訊息按鈕,即可出現分子訊息(如圖7&圖8所示)。 10.  圈選單一原子,出現光譜位置&偶合常數。 11.  圈選兩個原子,出現鍵結距離。 12.  圈選三個原子,出現較與鍵的夾角。 13.  圈選四個原子,出現雙平面夾角。 圖7:分子結構訊息_1 […]

創意微型實驗—微型化學環保鞭炮 /方金祥

Tuesday , 24, February 2015 Comments Off on 創意微型實驗—微型化學環保鞭炮 /方金祥

創意微型實驗—微型化學環保鞭炮 方金祥 創意微型科學工作室 chfang1273@yahoo.com.tw 每逢節慶喜宴或廟會等都少不了會施放鞭炮,然施放完後就會留下一大堆的炮竹垃圾,由於大部分的人不敢施放鞭炮,為使學生們能體驗施放鞭炮所產生的具震撼的響聲,特設計一套能在實驗室甚至直接在教室就可施放的微型化學環保鞭炮。 n  原理 利用微型電解裝置將水電解所產生氫氣和氧氣一起通入裝有清潔劑水溶液(或肥皂水)之凹槽中,使其形成一個一個含有氫氣和氧氣體積比為2 : 1之泡沫堆積在凹槽中清潔劑水溶液的表面。電解鹼性溶液水的反應式,如式[1]~[3]所示。再用點燃之火柴去點燃含有氫氣與氧氣之混合氣之泡沫,便會發出超「ㄅ一尢、」的爆鳴聲,有如點燃鞭炮似的響聲,謂之「微型化學環保鞭炮」。氫氣與氧氣的反應式,如式[4]所示。 正極(陽極):4OH–(aq) → 2H2O(l) + O2(g) + 4e–               Eo = -0.401 V    [1] 負極(陰極):4 H2O(l) + 4e– → 2H2(g) + 4OH– (aq)            ER = -0.828 V    [2] ——————————————————————————————————– 全反應(電解):2H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)                         E = -1.229 V     [3] 點燃爆炸:2H2(g) + O2(g) […]

看插畫也能學化學 /張庭婷、周金城

Wednesday , 18, February 2015 Comments Off on 看插畫也能學化學 /張庭婷、周金城

看插畫也能學化學 張庭婷1、周金城2, * 1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士班科學教育組 2國立臺北教育大學自然科學教育學系 *ccchou62@tea.ntue.edu.tw  n  前言 我(第一作者)在擔任補習班化學教師三年多的經驗中,發現高二的學生感到最困難的單元就是二上化學第一單元的「氣體」了。學生下課後來到補習班,除了問課本習題,也常請教關於該單元如何準備,或是要怎麼樣才能將氣體五大基本定律—波以耳定律、查理定律、給呂薩克定律、波查定律以、及亞佛加厥定律的內容「記起來」等問題。身為化學教師,當然不希望自己的學生使用死背的方法,因為背得了一時,背不了一世,短時間的記憶對他們的幫助不大,一不小心還可能產生迷思概念。但是要真正的理解,能使用什麼方法呢?這個小小的想法,開啟了我和科學插畫的緣分。 n  學生晤談紀錄 在上課前,我先詢問三位學生:「你們仔細閱讀課本上的文字敘述後,對於氣體這個單元的想法是什麼?」 (以下三位高二學生以S1、S2和S3代稱) S1(女生):「在看完波以耳定律的簡介後,我在腦袋裡想像一間教室和一個操場兩個地方都擠了同樣多的人,因為教室會比較擠,所以教室裡的壓力比較大。因此可以說明當氣體溫度和莫耳數恆定的時候,體積越小的容器,壓力會越大。」 S2(女生):「我腦袋裡第一個浮現的圖像是氣球,如果吹氣進去,氣球會膨脹起來,隨著氣球慢慢地充大,證明氣體的量越多,體積就會越大。」 S3(男生):「目前為止我只有把這些定律的公式背起來,沒有試著去理解,因為我怕太仔細地去讀反而會忘記這些符號的位置。」 師:「很好,那你們對於這五項氣體定律最大的疑惑是什麼?」 S1:「我不太能理解查理定律和給呂薩克定律內描述的,溫度和壓力以及體積的關係,我想用實際存在的物品去解釋,但是沒有辦法。」 S2:「我覺得困難的地方也是大致相同,不了解溫度和壓力、體積的關係。」 S3:「我覺得這有一點太難了,可能需要用其他的方式學習我才能理解。」 經過晤談後,發現學生在學習這個單元時,只要看到公式出現,就自然而然地想要將這些公式與生活經驗連結(如S1和S2的回答),如此可以幫助他們在學習新概念上擁有教學鷹架(instructional scaffolding)的輔助,同時在思考時也會使用具體看得見的物品來當作例子,幫助記憶。 同時也發現,其實氣體單元中的五大定律,描述的視角皆是十分微觀的,在國中和高中一年級時尚未要求學生使用分子動力論的角度來看壓力、體積、莫耳數甚至能量上的變化,就這樣一頭栽進微觀的世界,也難怪他們會無所適從了。 n  進行文獻探討 我(第一作者)目前正在就讀研究所,因為大學時期就對科學繪本非常有興趣,因此也決定進行這方面的研究,非常幸運地,有一天正在進行論文的文獻探討時,在期刊論文中尋找到關於科學繪本的幾篇文章,裡頭提到人類接收的外界刺激,有80%是經由視覺傳遞,在實際見聞的狀況下,有30%的大腦皮層會參與,透過具體圖像的視覺傳遞加上閱讀時使用語言聯合區,將能使學童更加能理解文中所要傳達的意涵,且對於學生的科學詞彙理解、描述性概念、學習動機以及課堂參與皆有顯著的提升。利用卡通形式設計科學教材內容,能吸引學生進一步去理解科學本質或複雜科學概念(Chin & Teou, 2009; Cil, 2014; Dalacosta, Kamariotaki-Paparrigopoulou, Palyvos, & Spyrellis, 2009)。若能使用具體圖像和容易閱讀的文字來進行氣體單元的教學,或許也能有成效也說不定,不失為可以嘗試的辦法。 需要具體圖像和容易閱讀的文字,我直覺想起了國小自然課本經常會有的可愛插圖,或許高中課本、講義中,有那麼一本是我需要的。但是,在進行各大書商化學課本、講義的分析比較之後,發現大部分都是利用文字敘述來解釋氣體定律,且其中刊載的插畫皆是化學家發現氣體定律前進行實驗的觀察結果(見圖一),這類插圖雖立意良好,但卻因為出現了J型管這項不常見的實驗器材,反而造成學生認知上的困擾,於是在遍尋不著理想中的科學插畫教材後,我決定自己繪製一套氣體定律的插畫。 圖一:書商既有插畫示意圖—以波以耳定律為例 (資料來源:南一高中學習網,http://www.nani.com.tw/nani/slearn/slchem/chem_a/2_year/chem_a_2y1.jsp) n  作品展示 經過大量閱讀高中化學書籍以及參考大二時期修習的物理化學這門課的講義後,我繪製了五大氣體定律的科學插圖,這些作品展示如圖二~六所示。 圖二:化學插畫—波以耳定律 圖三:化學插畫—查理定律 圖四:化學插畫—給呂薩克定律 圖五:化學插畫—波查定律 圖六:化學插畫—亞佛加厥定律 n  感想 融入這些插圖於教學中,發現透過可愛插圖(具體圖像)的教學法,普遍受到學生的歡迎,以下附上三位高中學生利用化學插圖學習後的心得。 S1:「使用這幾張插圖學習後,解決了我原本對於氣體溫度和壓力以及體積關係的疑問,而且很可愛,我很喜歡。」 S2:「原來溫度提昇會造成氣體分子能量的變化,這是我在閱讀課本時無法了解的,有插圖可以讓我理解氣體發生改變的前因後果,不過如果會動就更好了。」 S3:「現在我覺得可以不用硬背也能理解這些氣體定律了。」 很開心學生們因為這些化學插圖在學習上的疑惑都得到解決,雖然進行科學插圖的繪製前後都花了很多時間,但是如果能將這項教學方法進行推廣,相信會有更多學生受惠,因此將我繪製這套插圖的動機和過程以及成果撰寫成文章投稿至《臺灣化學教育》,以期有更多人能使用這項化學教學資源,如有任何意見,也歡迎您來信指教。 […]

國內外化學教育交流 林靜雯 國立東華大學課程設計與潛能開發學系jingwenlin@mail.ndhu.edu.tw n  內容摘要 一、EC2E2N NewsLetter(2015年2月刊)搶先線上閱覽! 二、化學教育重要研討會期程 n  詳細介紹 一、EC2E2N NewsLetter(2015年2月刊)搶先線上閱覽! EC2E2N NewsLetter由European Chemistry and Chemical Engineering Education Network於1999年創立的電子報,英文版,一年有五期,每兩月出一期。電子報通過電子郵件免費寄發給所有協會會員和註冊讀者。自2011年以來,每年至少出一期The International Year of Chemistry會議論文特刊,以關注某一地區之化學教育或化學教育之某一議題。 本期為2015年2月刊,是以“Chemistry teaching and learning, at secondary and tertiary levels of education and between them” 為主題的特刊,刊登的13篇文章,涉及以下四個議題:1.化學教育的多種層面和類型;2.品質之保障—教職員工的發展;3.教育尖端科學(如Nano-chemistry)和RRI(Responsible Research and Innovation approach,負責任的研究與創新途徑);4.致力科學與教育之非政府機構。 此期刊為免費的電子刊物,詳情請點閱網頁:http://www.ec2e2n.info/contact-us。此期刊邀請大家使用這個電子郵寄地址:newsletter@ec2e2n.info,踴躍投稿到:http://www.ec2e2n.info/contact-us。請點閱Communication and NewsLetter(溝通與電子報)一節。 二、化學教育重要研討會期程 A.      The 6th Network for Inter-Asian Chemistry Educators, […]

化學宅急便:化學闖關活動在臺東/謝耀隆

Monday , 22, December 2014 Comments Off on 化學宅急便:化學闖關活動在臺東/謝耀隆

化學宅急便:化學闖關活動在臺東 謝耀隆 國立臺東高級中學教育部高中化學學科中心hyl0108@gm.pttsh.ttct.edu.tw n  活動簡介 「化學宅急便」在臺東的活動,始於2011年思源科技教育基金會為推廣科普活動,透過思源宅急便巡迴列車的活動,將數學、物理、化學、生物、地球科學、海洋教育資源學科中心研發、推廣的科普資源,直接宅配臺東高中校園,進行臺東縣第一場嘉年華式的科普活動。該場活動為期四天,由臺東高中、高中化學學科中心及思源科技教育基金會等共同辦理,讓臺東的學生及民眾們從動手做中體驗科學。 臺東縣內的自然科教師,對於能辦理這樣的活動更是大力支持。每次的活動臺東高中、臺東女中的教師及學生們都全力投入,希望能將科普的知識與體驗帶給每一位來參與的學生與民眾。經問卷調查,當次辦理參與的師生及民眾們,都非常喜歡這樣的科學體驗活動,希望每年都能辦理類似的活動。於是化學宅急便的活動,便從2011年臺東高中辦理的第一場開始,之後由臺東女中接續辦理相關活動一直到現在。 歷年化學宅急便活動在臺東辦理的時間如下: 1.        100.05.27~30 思源宅急便—創意互動玩科學 2.        100.09.24 2011國際化學年系列活動—來東女親手Fun化學 3.        101.09.21~22 思源宅急便—互動玩科學 4.        102.09.28 化學宅急便闖關活動 5.        103.09.27 數理Fun輕鬆—科學闖關活動 n  活動規劃與實施 化學宅急便在臺東的活動,在後面幾年都是以臺東女中主辦,臺東高中提供支援的方式辦理。由臺東高中和臺東女中教師負責指導學生關卡的設計與解說。每年兩校的化學教師都會為辦理宅急便的活動進行互動討論。以102年的活動為例,臺東高中支援化學宅急便的活動規劃與實施重點說明如下: 1.        建立化學專題FB社團—化學神奇寶貝的祕密基地提供化學專題學生一個不受時間地域限制的討論平台,讓學生不論是在暑假或平時,不會因無法全員到齊而使師生或同學間討論互動停擺。教師亦可透過FB社團,提醒學生什麼時間該完成什麼任務或進度,掌握各組學生學習狀況。 2.        建立教師FB社團—台東縣化學科專業學習社群為強化縣內化學科專業學習社群(professional learning community, PLC)的分享與討論,提供教師同儕間對於教學或化學相關議題討論的平台。在宅急便的活動中,教師亦透由FB的聯繫,讓活動相關訊息的傳遞更為及時。 3.        化學實驗,不像一般學科,實驗進行的安全性非常重要,學生要進行實驗,化學教師一定要在場。為讓學生有更多的實驗試做與改進,只要學生與教師約好時間即開放實驗室,讓學生利用暑假及假日進行實驗試做與討論。(如圖一所示) 4.        化學專題的學習不局限於化學,在進行影片的拍攝時,教師亦針對拍攝時要注意的事項,諸如腳本的設計、剪輯、拍攝技巧等進行指導。通常參與化學專題的學生,對於影片的拍攝與剪輯都有一定的能力。 5.        化學宅急便活動已在台東辦理第四年,第一年在臺東高中辦理時,便有要求學生製作影片,並留下各種記錄資料。讓化學專題學生觀看之前學長製作的影片與留下來的資料,瞭解大致上該怎麼做。 6.        化學學科中心102年辦理的活動「我是闖關王」,化學闖關設計比賽,因競賽內容與支援臺東女中化學宅急便的活動一致,鼓勵學生利用暑假準備該項競賽活動。讓學生在支援臺東女中化學宅急便前,就對化學宅急便活動有一定的瞭解。 7.        學生參加「我是闖關王」初賽時便要製作關卡介紹的影片,將學生製作的初賽影片結合臺東女中化學宅急便的活動介紹。一方面達到宣傳的效果,也讓學生製作的影片給其他學生觀看,對影片製作者或觀看影片的同學都有激勵的效果。 8.        學生參加「我是闖關王」活動獲銀牌及銅牌獎後(如圖二所示),即請學校行政人員公佈成果於學校榮譽榜,並為學生製作整個活動的回顧影片,於任課班級播放,鼓勵其他學生參加競賽,並再次宣導9/28臺東女中化學宅急便活動。 9.        為鼓勵學生參加臺東女中化學宅急便活動,拿闖關證明及填寫心得回饋表的學生給予化學平時分數加分,讓學生化學的學習不侷限於課堂上。 10.    活動結束後,要關主及闖關者填寫心得回饋表,及滿意度調查表。讓學生表達對此活動的想法與建議。以回饋給關主及老師,讓下次活動在辦理時能更符合學生的需求。 11.    參與化學專題的學生在整個活動後,進行檢討與心得分享,自評與互評,讓學生自我省思,並瞭解同組同學對自己的表現與期許。並將所有資料整理,以供未來學弟們參考。 12.    闖關活動整個告一段落,請化學專題學生帶回「給家長的一封信」,讓家長知道學生的表現,並瞭解家長對學生參與整個活動的看法與建議。 圖一:學生於實驗室試做實驗及討論情形 圖二:學生參加化學宅急便我是闖關王活動獲得銀牌及銅牌獎 […]

化學學科行動學習翻轉式教學實例分享/翁榮源

Thursday , 18, December 2014 Comments Off on 化學學科行動學習翻轉式教學實例分享/翁榮源

化學學科行動學習翻轉式教學實例分享 翁榮源 靜宜大學應用化學系 zyown@pu.edu.tw 全國教育界都在瘋迷翻轉式教學,非常榮幸地在2014/12/6能聽到台北市麗山高中藍偉瑩老師的分享,尤其是她所使用的翻轉化學教學實例演練,更讓我們在大學教化學的老師汗顏,正好下學期的基礎化學課程就可以派上用場。雖然整個過程沒有用新科技的輔助,但是流程中充滿了行動學習的巧思,非常值得化學老師效法以及發揚光大。 n   第一個概念:碰撞學說(翻轉教室工作坊藍瑋瑩老師實作內容) 圖一:花媽相撞 (圖片來源:http://blog.yam.com/Deflit/article/68436506) 藍老師首先使用的是花媽相撞的圖片(圖一)進行分組合作學習,每個問題討論五分鐘將結果寫在白色圖畫紙上以供討論,最令人激賞的是藍老師所使用的學思達教學沒有用加分&抽籤等技巧,透過小組討論時老師的觀察結果挑選最適當的學生上台進行逐步的觀念解析及引導。從兩個人相撞如何使對方受傷為起點,開始導入最有效的碰撞為頭對頭,只撞肩膀力量不夠,而且要死命的撞其要害。也就是碰撞理論中最重要的能量&方向的概念。過程中藍老師故意地找錯誤答案同學上台說明,藉以扭轉大家的錯誤觀念,最後再引導出產物形成的原因,說明鍵結的斷裂與形成觀念。過程中兼具了問題引導與合作學習的知識建構痕跡,當然最重要的是所有與會同學都深入的瞭解了化學反應的碰撞理論,尤其是同組有點科學白癡的國文老師都點頭稱讚不已,足以證明類似的化學教學翻轉行動確實能徹底改善學習過程。 本次藍老師教學的重要對話如下: 1.        要撞頭 2.        要大力撞 3.        要撞對人 4.        撞到軌道重疊、互相吸引、降低能量、穩定狀態 5.        龍交龍鳳交鳳,最後Br-Br終成眷屬 6.        增加濃度可以增加個體數目,加熱可以增加個體運動能量 一、粒子模型 綜合藍老師的翻轉化學教學,整體的學習過程我們一致發現有三個特點: 1.        小組成員討論時,一般的組員不瞭解問題的內涵,但透過小組的溝通就知道到底是怎麼一回事,這是一般上課時較難做到的。 2.        點到上台發表答案的同學是故意找錯誤答案小組,從其解釋中發現正確答案的方向。 3.        事先準備好上課單元的主要內容,在小組報告引導過程逐步加入知識,讓學生自己建構出知識。 4.        知識本身都是由學生口中說出來,而不是老師直接敘述完成。 發生了反應的碰撞。滿足有效碰撞的條件: 能量:足夠的動能(sufficient KE)(至少要等於低限能)。 位向:方向要正確(correct alignment)。 二、  碰撞學說內容 (a)      化學反應的發生必須反應的粒子互相接近並發生碰撞才能發生反應,這種理論稱為碰撞學說。 (b)     碰撞不一定能產生化學反應,只有極少數的碰撞引起反應,大部分的碰撞只是反應粒子間的互相碰撞,但並未引起反應即分開。 (c)      能引起反應的碰撞情形稱為有效碰撞。 三、  有效碰撞的條件 (a)      碰撞之粒子必須具有足夠的能量。粒子的動能必須超過低限能,在一定溫度下,粒子具有一定的平均動能,但個別粒子的動能並不相等,而是從低能至高能呈曲線分布,其中只有分布於低限能右邊的粒子才具有足夠的能量,產生有效碰撞。 (b)     碰撞時粒子必須具有適當的位向。反應粒子碰撞時,因能量不足或是位向不適當,即使碰撞次數再多,也不能引起化學反應,這樣的碰撞稱為無效碰撞。 n   第二個概念:酒精燃燒(靜宜大學應化系翁榮源教授分享) 在介紹有機化學單元與生質乾淨能源時使用。 […]

泰雅族的醃苦花魚/傅麗玉

Friday , 12, December 2014 Comments Off on 泰雅族的醃苦花魚/傅麗玉

泰雅族的醃苦花魚 傅麗玉 國立清華大學師資培育中心 lyfu@mx.nthu.edu.tw 苦花魚(圖1)只能在低溫完全無污染的溪流中生存。苦花魚本身的生態與泰雅族生活世界的自然觀是合而為一的。因此它的泰雅語名字qulex tayal的意涵就是「泰雅族的魚」。醃苦花魚(圖2)和醃肉是泰雅族非常重要的傳統文化食物,具備深遠的文化意涵。只有在重要節慶祭典或接待貴賓時,才能吃到。醃苦花魚與醃肉的技術更是泰雅族傳統的食物保存技術,其中涉及豐富的科學原理。 圖1:苦花魚的外型與身體部位名稱(「飛鼠部落」網站提供) 圖2:人間美味的泰雅醃苦花魚(傅麗玉攝,2014年12月) n  醃苦花魚的方法 醃製苦花魚只可選用新鮮的苦花魚。在處理的過程中,雙手及一切容器必要保持乾淨,否則將無法做出醃苦花魚。醃苦花魚製作步驟如下: 1.          將苦花魚除去內臟,洗淨瀝乾,用鹽醃一到二天。注意約每半天翻動魚一次,使鹽滲入魚中(圖3)。 圖3:苦花魚除去內臟並洗淨瀝乾 2.          將醃好的魚與打鬆的冷飯均勻的攪拌混合。若鹹度不足,則再加一些鹽。米飯不限定種類,但以在來米的保存效果最佳。若希望魚肉軟一點,可在冷飯中加入少許水分(圖4)。 圖4:醃好的魚與冷飯均勻的攪拌混合 3.          先在密封罐內底層鋪一層飯,將魚放入再鋪一層米飯,然後放入魚,以此類推。當接近瓶口時以飯封口,但需留一些空間(圖5)。 圖5:米飯與醃魚重疊堆積 4.          將罐口封死置於通風處,天氣較熱時放約半個月、較冷時放約一個月,即可食用(圖6)。 圖6:密封罐口 n  醃苦花魚的化學 泰雅族的老祖先醃製苦花魚的目的在於加長苦花魚的保存期限。影響魚肉保存期限的最主要原因是細菌。影響細菌成長的原因很多,例如溫度、水分、光線等。細菌的來源到處都有,尤其在魚死後,細菌便可以快速侵入魚肉中,使魚肉快速腐爛。如果能殺菌或阻止細菌成長,便可延長魚類的保存期限。魚肉經高溫加熱可以殺菌。細菌的發育需要水分,當水分減少到50%以下後,細菌的發育能力就逐漸衰退,而當水分減至40%以下時,可阻止大多數細菌的發育能力,但還不能殺死細菌,必須長期乾燥才有可能使細菌死亡(陳燕南,1989)。 雖然食鹽本身防腐的效果不強,也沒有殺死細菌的能力,但是高濃度(15%以上)的食鹽溶液則具有阻止細菌繼續發育的功效。不同細菌對食鹽的抵抗力不同,因此只使用食鹽並不能完全阻止細菌發育(陳燕南,1989)。當食鹽進入魚肉時,魚肉質量發生變化,且肉質變硬。食鹽本身為化合物氯化鈉(NaCl),溶在水中成為鈉離子(Na+)和氯離子(Cl−),其中氯離子(Cl−)具有抑止細菌的作用(孫恆泰譯,1992)。 食鹽的濃度越高,食鹽進入魚肉的速度越快。沒有皮的魚比有皮的魚更容易使食鹽進入魚肉。用食鹽醃過的魚,因為食鹽溶解於魚皮表面的水分,形成一層飽和食鹽水,飽和食鹽水滲透壓高於細菌細胞,使得細菌的原形質萎縮,而達到阻止細菌繼續生長的效果。細菌在比它的原形質滲透壓低的溶液中,細菌本身細胞膨脹,吐出原形質;而在滲透壓比原形質高的環境中,原形質會萎縮。比較正常苦花魚與浸泡過濃食鹽水苦花魚的表皮與肌肉組織,可以明顯看到兩者的差異 (圖7、圖8、圖9、圖10)。無論是原形質萎縮或膨脹,均可破壞細菌的功能(陳燕南,1989)。因為原形質萎縮,水分也減少,通常鹽醃後的魚皮質地變得較硬,因此,魚皮較厚的魚,鹽醃後魚皮質地變得比較硬,可以因個人口味喜好,選擇醃製不同種類的魚。 圖7:未經醃製的苦花魚表皮組織(傅麗玉提供) 圖8:經醃製的苦花魚表皮組織(傅麗玉提供) 圖9:未經醃製的苦花魚肌肉組織(傅麗玉提供) 圖10:經醃製的苦花魚肌肉組織(傅麗玉提供) 泰雅族採用冷的米飯與鹽醃過的苦花魚交互重疊堆積,米飯經過一連串自然發酵過程產生醋酸,將食鹽醃過的苦花魚輕微酸化,產生更好的防腐效果,風味更好的醃魚。米飯經過發酵作用所產生的酸具有保護魚肉的作用,但因為效果有限,因此必須依賴食鹽延長保存期限(施明智,1993)。如此,可以阻止不良的細菌生長,又同時能保留好的細菌,同時阻止一些在食鹽中更容易繁殖的細菌(孫恆泰,2002)。米飯的主要成分是澱粉,澱粉在酸性溶液中,經能水解產生葡萄糖,其過程如下(李敏雄,1995): 要注意有些細菌屬於嗜鹽性病原菌,在食鹽的環境中反而更容易繁殖,引起食物中毒(林慶文,1983)。亞硝酸鹽和硼酸能有效阻止細菌發育,保存魚肉的效果很強,但硼酸毒性強,亞硝酸鹽已被證實會引發癌症。這是必須小心的。 n  參考資料 台灣總督府臨時台灣舊慣調查會(1996)。番族慣習調查報告書(第一卷):泰雅族。台北:中央研究院民族學研究所。 李敏雄(1995)。發酵食品。食品化學第14章(國立編譯館主編)。台北:華香園出版社。 林慶文(1983)。肉品加工學。台北:華香園出版社。 施明智(1994)。食品學原理。台北:藝軒出版社。 孫恆泰譯(1992)。水產製造。臺北:徐氏文教基金會。 張中(2000)。食品科技奇葩。新竹:凡異出版社。 陳燕南(1989)。水產食品化學。臺北:正中書局。  

上海化學教學參訪與經驗交流/邱美虹

Monday , 3, November 2014 Comments Off on 上海化學教學參訪與經驗交流/邱美虹

上海化學教學參訪與經驗交流 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所 mhchiu@ntnu.edu.tw n  緣起 2013年11月我受邀在大陸安徽省黃山市,參加由中國教育學會化學教學專業委員會與華東師範大學《化學教學》編輯部聯合主辦的化學教學研討會,對700多位與會者做大會專題演講。我針對如何以建模方式促進學生化學學習以及運用人臉辨識系統探究學生面對反直覺的科學現象的反應進行報告。前者介紹建模在科學學習中的重要性,後者乃是經由特殊設計的教學活動(包含預測、觀察、解釋、視覺化),透過比較觀察與預測之間的關係以確定是否造成學生概念衝突與改變。得到與會教授與中學教師廣大的迴響,同時也對促進學生科學學習的教學策略做了深入的意見交流。此次交流再令我深深感覺教師要能不斷受到啟發以及反思教學與評量,方能自我鞭策在專業上的成長與精進。有優質的教師,方能啟迪學生的心智。 2009年上海市第一次參與國際科學素養調查研究(The Programme for International Student Assessment, PISA)就拔得頭籌,不免讓人好奇其教學現場。因此會中我便向上海師範大學吳俊明教授(圖1)提出兩岸教師交流的想法,希望能藉此讓台灣和上海的教師進行交流及經驗分享。沒想到吳教授欣然答應,並積極促成此事。回台後我也和高中化學學科中心老師表達有意促成兩岸教師交流一事,同樣地,回覆是肯定的且是興奮的,因而展開後續的聯繫與活動的安排。學科中心張雅雯小姐協助聯繫中心種子老師,也負責協調教學觀摩的內容。除此之外,也透過學科中心種子老師鍾曉蘭協助行程的安排。起心動念約一年前,歷經七、八個月的準備終於在今年十月有了這次的破冰之旅,一共是15位老師、1位工作人員、2位眷屬,和我一行19人。感謝吳教授的促成、金山中學徐曉燕校長和大境中學姚曉紅校長熱情的接待、化學學科中心的協助以及種子老師們的積極參與,使此行收穫滿滿。 本次專題即以此行經驗交流為主題,以下綜合幾個參訪心得與讀者分享。 n  教育理念與教育目標明確、科學教學設備完善 此次參訪主要是以上海市的金山中學和大境中學為主。金山中學成立於1927年,目前學生人數約1500人,教師150人,38班(高一到高三各10班,再加8個新疆內地高中班),是上海市實驗性示範性高級中學。學校的教育理念是以「教育是充滿了智慧」為宗旨,發展智慧型的教育鏈—智慧型的管理者、智慧型的教師、智慧型的學生、以及智慧型的家長。對學生的教育尤其著重崇文通理、培養領袖氣質及自主情懷,期待學生「會生活、會學習、會做人」。余副校長更在說明會時提到「心有多大、舞台就有多寬廣」,藉此來說明學校對學生的期待以及鼓勵。由於該校是重點學校,校舍是2004年完成,新穎的設備與建築令人讚嘆,校內同時設有創新實驗室(圖2)、智慧機器人工作室、科學博物館等等,對於培養學生對科學的喜好、探究、問題解決等能力皆提供了相當先進的環境,並訂每年三月是科技節。除現有的環境資源以外,目前尚在規劃第二期科學體驗的校園建設。徐曉燕校長(圖1)是特級化學教師,對於培養學生的科學素養相當重視,在教學環境上提供相當完善的教學設備與環境,同時備有單面鏡教室作為教學觀摩之用。 圖1:徐曉燕校長、邱美虹教授、吳俊民教授   圖2:金山中學實驗室和新穎的設備 上海外國語大學附屬大鏡中學則是坐落在黃浦區的學校,1962年創校,2004年被評定為實驗性示範性中學,目前有38班,學生人數約1700名。姚曉紅校長(圖3)也是化學特級教師,目前同時也擔任上海化學實驗研究中心主任。該校在科學教育的設備也相當令人稱羨,姚校長帶領我們參觀具有特色的科學探索隧道(圖4)和創新實驗室,對高中生而言,這些設備足以讓師生深入進行探索實驗的專題研究或由科學家透過實驗器材對學生進行講學。 上述兩所學校對科學教育的重視,可從學校設備、教學資源、環境建立得知其學校在人才培育上的投資是不可小覷的。有些設備更是大學所不及,即可見一斑。 圖3:邱美虹教授致贈姚曉紅校長化學大使百寶箱 圖4:科學探索隧道 n  引導思考與新興科技融入化學教學 此次兩所學校的觀課都讓人感受到教師對於教學內容的掌握以及引導思考與拋問題的技巧,相當熟練與精采。看似一堂簡單介紹金屬(鈉)性質的課程,授課的龐老師循序漸進地拋問以引導學生思考,並挑戰學生如何從實驗中得到甚麼、看到甚麼、聽到甚麼、聞到甚麼等等(圖5),並要學生從上述過程中綜合出結論,且結論又是否有實驗證據支撐等等的教學策略,可體會到教師是如何強化學生思考能力以及重視科學理論與證據之間的關係的能力培養。另一堂課則是由馮老師要求學生將收集到的強弱電解質的實驗數據以平板紀錄並呈現在螢幕上,並要學生針對數據發表意見、以及比較和討論彼此的實驗結果(圖6)。上課步調緊湊,學生必須相當專注才能跟上老師的思考,師生互動的過程,學生必須要能以科學語言明確表達自己的想法,一來一往,一問一答,相當精采。而楊老師以平板電腦配合立即回饋系統(IRS)了解學生解題狀況、增加師生互動的活化教學方式,亦展現新興科技融入教學與評量的實踐面。科學學習宜考量創造眼到、手到、心到、口到、耳到的學習環境,缺一不可,而教學應以啟迪智慧、探究問題,兼顧實踐與理論的結合。 圖5:金山中學教學現場 圖6:大境中學學生討論實驗步驟 n  教師分級制度,落實終身學習 教師的分級制度在國內已討論多年但一直受到各種因素,遲遲未能實行,個人覺得甚為可惜。而分級制度在大陸早已行之有年,雖然對教師產生壓力,但是也因為這樣的壓力,使得教師必須要不斷自我磨練與挑戰,使其在教學方法、課程安排、與學習評量上更加精進與創新;同時此制度也對認真教學、求新求變的教師給予適當的激勵與肯定;更重要的是透過制度有系統的培育師資並協助教師成長。期待主管機關在這方面能更積極的落實教師分級制度,使教學更加優質化。 n  實驗室管理人員的編制,使實驗教學較易於落實 上海市實驗室管理人員的編制,不得不讓台灣教學繁重的教師稱羨。以我們所參觀的兩校的規模而言,每年級在實驗室的管理員編制至少化學科有兩位管理員(圖7)。當參訪的老師聽到有這樣的人員編制時,都瞠目結舌,以為自己耳背聽錯了,沒想到各科學科目(舉凡物理、化學、生物)皆是如此安排,所以教師做實驗的意願也較為提升。反觀我們的體制,似乎有要馬兒好又要馬兒自己找草吃,老師教學繁重,許多學校並未編制管理員或是員額不夠,多科的科學科目一起兼顧,在寥寥無幾的管理員的情況下,老師常常必須自己準備器材和藥品,在教學與準備實驗的壓力下經常分身乏術,而減少帶學生做實驗的意願。教育主管單位應重視科學教育的實驗技能要能落實,在制度上必須要有配套的作法,以免使得做實驗的課程規劃的美意流於空談。 圖7:金山中學實驗室管理員 n  化學學科中心教師的創意教學與實驗設計 此次參與此行的高中化學學科中心的老師都是相當優質的且深具豐富教學經驗的種子老師,同時教師們之間的默契十足,總能在關鍵處相互協助解決問題,令人佩服。此次參訪除觀課外,值得一提的是有別於過往參訪如蜻蜓點水般的行程安排,此次我們的教師代表也進行教學活動的交流與演示,這是相當難得的經驗與挑戰,同時也因為在兩校分別都停留一整天,互動時間較長,因此交流的議題也比較深入,收益良多。 高中化學學科中心教師們的教學如下:廖旭茂老師(圖8)和陳怡宏老師介紹的新興行動科技、鍾曉蘭老師和鐘建坪老師談生活化學與創新教學法、呂雲端老師介紹學習共同體之發展歷程、施建輝老師和呂子琦老師介紹化學百寶箱(圖9)、並現場帶與會者動手做實驗、謝耀隆老師和余珈禎老師分享氣體性質的實驗影片、周芳妃老師和林健志老師進行創意化學實驗、王瓊蘭、張威進、劉曉倩和蔡孟佑四位老師則介紹化學學科中心研發的實驗。上海師範大學吳俊民教授和華東師範大學王程杰教授也親自參與動手做的活動(圖10) 每位教師都做了教學發表,內容相當豐富、創意十足、生動活潑,讓現場教師與學生感到無比的新鮮感與趣味性,甚至歡呼聲不絕,然在輕鬆的教學活動中又不失於其中傳遞了重要的化學概念與實驗技巧,充分展現化學學科中心種子教師的專業與創意。台灣雖然有強大的升學壓力,但是近年來教師們在教學上求新求變、致力於創新與研發、強調科學興趣的培養,使其寓教於樂,更因為逐漸重視學生的個別差異、提倡差異化教學的重要、以及鼓勵教師間形成學習共同體,使得教學型態更加具有創新性與前瞻性。 圖8 :廖旭茂老師教學   圖9 :動手做實驗教學現場(左),劉曉倩老師和呂子琦老師從旁協助(右) 圖10 :上海師範大學吳俊民教授和華東師範大學王程杰教授 n  行萬里路 本期專刊有六位教師撰稿介紹此次參訪活動,每一篇都詳實紀載此行的收穫與反思國內教育的盲點以及需要努力的方向。劉曉倩老師的文章對觀課的教學內容以及對大環境的條件頗析深刻,並於字裡行間流露出對科學教育的殷殷期待。廖旭茂老師的教學唱作俱佳、效果十足,只可惜時間太短,無法發揮的淋漓盡致,但其以先進科技展現創新行動教學,以及綠色行動蝕刻動手做實驗,已讓現場老師嘖嘖稱奇。無論如何,其文中雖對此行所見的上海兩間學校的設備與制度讚嘆不已,但也充分表達對台灣所擁有的軟實力—優質教師是肯定的;王瓊蘭老師即興地演示有趣的化學示範引入生活中的化學知識,展現生活中處處有化學;張威進老師則從教育制度及教學面進行討論,文中對教師考核的合理性、教學側重理論與升學的呼應也做了批判;陳怡宏老師則是因為在上海無法使用雲端資料而深覺懊惱,但該文介紹其在互訪中分享參與科技部高瞻計畫行動學習的研發成果,頗具前瞻性;謝耀隆老師的氣體性質影片在很短的時間內將自行研發的一組氣體收集裝置,在現場展示與示範,頗獲好評。六篇交流報告應已大致勾勒出此行的樣貌,以及對化學教育的期待,希望未來兩岸教師交流可以更加活絡,相互學習與激勵,提升化學教育的品質。 n  後語 此次在參觀兩校之外,還有一項非常特殊的行程就是參觀上海科學技術協會。此行初步了解上海市在推動科普上是不遺餘力,除五月辦理科技週外,在九月還辦理科普日。科普活動涉及面相當廣,在所屬的149個單位下,各階層的人員皆共襄盛舉,有專業科學家的參與,也有一般來自民間的科普達人,透過組織的力量,使科普觸及到每位市民,使整個城市環繞科學的氛圍。科普始於生活!