以合作學習設計國小五年級學生酸鹼溶液實驗課程 ／ 黃仲佑, 周金城
以合作學習設計國小五年級學生
酸鹼溶液實驗課程
黃仲佑1、周金城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
[email protected]
n前言
學生在日常經驗中與水溶液酸鹼性質有關的生活事例很多，可以用來進行科學探究活動，以提供完整的學習經驗，並能在學習活動中引導學生瞭解到學習的重要，並能夠主動學習，自行找出解決問題的方式。希望藉由五年級學童在水溶液酸鹼概念學習歷程，了解他們利用分組合作學習策略對於水溶液酸鹼性質的概念架構和迷思概念之形成原因，以提供適合水溶液的酸鹼性質概念教學的建議和個人後續研究的理論基礎（陳景期，2005）。
n文獻探討—學生酸鹼迷思概念
陳景期、耿筱曾（2005）分析文獻指出學生在課堂中曾經出現的迷思概念，以酸性和鹼性水溶液加以分類如下：
酸性水溶液性質（引自陳景期、耿筱曾，2005）
1.酸的濃度與強度是一致的。
2.所有酸是強酸。
3.酸具有毒性。
4.酸嚐起來有苦味和辣味。
5.酸不能嚐。
6.凡具有強烈刺激味之物質即為酸。
7.酸雨是雨水和氯氣或氫氣形成的
8.會灼傷之物質為酸。
9.氣泡或起泡代表化學反應或強度。
10.酸的顏色是粉紅色。
11.酸和鹼具有自身特定的顏色或顏色的強度。
12.酸可聞出味道。
13.酸雨主要與二氧化碳的含量有關。
14.稀鹽酸和碳酸鈣反應會生成氧氣。
鹼性水溶液性質（引自陳景期、耿筱曾，2005）
1.水果是鹼性的。
2.氨水和漂白水是酸。
3.碳酸鈉之水溶液呈酸性。
4.碳酸氫鈉之水溶液呈酸性。
5.鹼性物質具有苦味或鹹味。
6.氫元素的氧化物之水溶液、具有鹹味之食鹽水以及洗衣粉等都是鹼性溶液。
7.氣泡或起泡代表化學反應或強度。
8.鹼是藍色的。
9.肥皂水是鹼性，認為清潔劑應該都是鹼性。
黃萬居（1996）研究指出學童對日常生活中常見物質酸鹼性之迷思概念的類型有下列六大類：(1)由日常生活經驗和觀察直覺而得、(2)由日常用語文字的混淆、(3)學習的誤解、(4)學校老師或父母親之誤導、(5)憑空臆想、以及(6)以偏概全等。綜合以上分析可知，酸鹼對國小學童而言並不是一個容易學習的概念。
n教學設計
本教學活動設計包含：學生期中考成績分布和學生座位編排、指示劑製作暨測試酸鹼溶液實驗過程以及學生實驗結果、合作學習酸鹼單元的教學活動設計、合作學習酸鹼單元的教學流程，分別詳見附件一、二、三及四所示。
n教學進行前的準備
本教學使用目前最流行的日本佐藤學大師提出的分組合作學習教學法，因此在教學進行之前，必須先教導學生使用分組合作技巧（教育部國民及學前教育署，2013）。重要的合作技巧如圖一和表一所示。
圖一：重要的合作技巧（資料來源：教育部國民及學前教育署，2013）
表一：重要的合作技巧名稱和說明
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技巧名稱 |
說明 |
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1 專注 |
參與合作學習時，不做其他事情。 |
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2 傾聽 |
聽人發表意見時，能注視著說話的人，不插嘴。 |
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3 輪流發言 |
讓每個人都有公平發表意見的機會。 |
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4 掌握時間 |
能設定並提醒時間限制。 |
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5 切合主題 |
能針對主題發言，避免離題。 |
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6 主動分享 |
能樂於分享自己的想法與蒐集到的資料。 |
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7 互相幫助 |
能適時協助組員；遇有困難時能主動求助。 |
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8 互相鼓勵 |
能鼓勵同學參與小組活動，能欣賞組員的表現。 |
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9 對事不對人 |
不人身攻擊，就事論事。 |
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10 達成共識 |
組員有不同想法時，能在充分討論後，協調出可以相互理解或共同認可的意見。 |
其次，教師在教學之前，應該先做好一些工作：(1)決定小組人數，(2)進行學生分組，(3)分配組內角色，(4)安排教室空間，以及(5)準備教材。
最後，分析學生的先備知識，搭建足夠的鷹架，讓學生能產出最大的近側發展區（Zone of Proximal Development, ZPD）。因此，本次的教學設計建立在學生能已經了解哪些物質的性質是酸性的？哪些物質的性質是鹼性的？進而思考有沒有比較簡單的方法可以檢驗物質的酸鹼性？
n教學進行時遭遇的困難
教學進行中曾經遭遇到一些困難，可歸納為以下兩點：
學生需具備先備知識與技能：共同發現教學法的使用，必須具備一個先決條件，就是學生必須先具備一定的知識基礎，否則無法主動從事發現學習。
緩慢學生（低成就）會有壓力：在團體中各個學生的智力與經驗有所差異，對於反應較為緩慢的學生會造成較大精神壓力。
學生帶來的自製試劑必須先經過教師在課堂上引導，學生帶來的物品可能令你無法想像。
n教學歷程的省思
希望藉由透過這樣的省思，幫助我自己察覺與反省分組合作學習在酸鹼單元教學的過程中，獲得教學回饋，可以調整並使用在下一次的教學。省思一：有些小組未進行討論，就直接動手操作，過程中就會面臨一些狀況，於是修正再返回討論，最後在領導、分工、收拾皆有默契的情況下，實驗的結果也大都正確。省思二：傳統課程實驗中遇到困難學生會向老師請教，但在此課程設計下，學生必須自己挑戰問題、解決問題，過程中看到大多數學生能接受挑戰、自行修正策略得到正確實驗結果。
發現透過分組合作學習酸鹼單元課程的優點如下：
助於長期記憶：學生自行發現與自行組織知識，歷程有多元的刺激讓學生建構知識，無論是視覺型、運動型、聽覺型、自省力、邏輯推理等，學生有多元刺激的管道來加深學習的印象。
智力發展與提升：此課程是透過學生主動思維的學習活動，
滿足動機與興趣：學生從主動發現的過程中獲得更高的成就感。
獨立求知與研究：學生養成自動自發的學習習慣之後，有助於以後使用科學的方法與精神進行探究。
n參考資料
教育部國民及學前教育署（2013）：分組合作學習教學手冊。台北市: 教育部國民及學前教育署。
黃萬居（1996）：國小中年級學生對酸鹼概念認知之研究。科學教育研究與發展季刊，第4期，4-29。
陳景期、耿筱曾（2005）：以人本建構教學觀探究國小五年級學童水溶液酸鹼概念。科學教育研究與發展季刊，第38期，31-60。
n附件
附件一：學生期中考成績分布和學生座位編排
90%的學生成績均在80分以上，並且大部分的學生成績均在90分以上。
圖二：五年級學生期中考成績分布圖
為了使學生在分組的基礎上更具討論的意義，採取異質性分組，以期中評量學業成就做S型排列，再依據男女的比例，加上少數個案學生的狀況微調作為分組座位的安排。
圖三：學生座位編排
附件二：指示劑製作暨測試酸鹼溶液實驗過程以及學生實驗結果
以紫色高麗菜為例，將之前學生已完成的實驗製作成影片，使學生喚回舊經驗，明白指示劑的製作過程：
製作步驟簡單說明
收集材料：收集可作為指示劑之材料（紫色高麗菜）。
撕碎：撕碎或切碎收集之材料，再將它放入塑膠袋內。
倒入熱水：把熱水倒入塑膠袋內。
搖晃擠壓：將塑膠袋壓緊，用力搖晃，儘量使高麗菜的色素能夠溶入熱水當中。
過濾指示劑：使用尖銳的物品（如：竹籤），將塑膠袋底部戳一小洞，再擠壓塑膠袋，用燒杯來盛裝萃取液。
完成指示劑：利用燒杯盛裝，收集完畢，並完成自製之指示劑。
學生實驗結果
學生可以成功用來當作酸鹼指示劑有紅鳳菜汁液、黑豆汁、紫色高麗菜汁、茄子皮汁液；學生不易成功製作成酸鹼指示劑有葡萄皮汁、洛神花汁，但葡萄皮由教師嘗試是可以成功的，可能是學生製作的濃度較低，所以變色效果不明顯。
附件三：合作學習酸鹼單元的教學活動設計
設計者：黃仲佑
單元名稱：五下第二單元水溶液的酸鹼單元
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一、教學目標 課業學習目標：透過實驗操作，利用石蕊試紙（紫色高麗菜）區別水溶液的酸鹼性。
□ 4■ 6 異質分組（包括：期中考成績S型排列、個案微調等） 四、教室座位安排（面對面互動） 圍著圓桌坐
五、學習材料 ■ □ 各組員拿取學習材料中的不同部分（拼圖法）
六、角色與任務分配
□ 否 七、選用的合作學習策略 ■ □ 團體探究法
八、促進積極相互依賴的方法 ■ 共同分享一份學習材料 □ 隊名、隊歌、隊旗等 □ 九、促進個別負責的方法 □ 個別作業
十、要教導的合作技巧 □ □ 主動分享 □ 互相幫助 ■ 十一、均等成功機會的方法 □ 提供符合不同學生程度的學習材料 十二、團體歷程
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附件四：合作學習酸鹼單元的教學流程
設計者：黃仲佑
單元名稱：五下第二單元水溶液的酸鹼單元
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分段能力指標 |
教學活動 |
時間 |
評量方式 |
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1-3-1-1能依規劃的實驗步驟來執行操作。
6-3-2-3面對問題時，能做多方思考，提出解決方法。 1-3-5-4願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。
引起動機
教師將紫色高麗菜汁滴入檸檬汁、鹽水和小蘇打水中，藉由顏色的改變，為水溶液的酸、鹼或中性下操作型定義。
操作型定義示例
酸性：滴入紫色高麗菜汁，水溶液變（ ）色。（紅色）
分組討論
各組依據自製的指示劑檢測酸鹼的結果，為酸鹼或中性下操作型定義。
操作型定義示例
）汁後，水溶液變成（ ）色。
分組實驗
各組利用自製的指示劑，檢測常用溶液的酸鹼性，並記錄在學習單中。
發表分享
針對各組實驗結果，將常用溶液依酸鹼性做簡單的分類，並將結果板書於黑板上，上台發表。
活動深究
教師在試管中加入小蘇打水，並滴入2-3滴紫色高麗菜汁，然後引導學生思考－在試管中要滴入小蘇打水、鹽水還是檸檬汁，才可以讓水溶液的顏色改變。
分組實驗
在分組實驗前，教師事先準備三支試管，分別在裡面加入等量的小蘇打水，然後滴入2-3滴（三支試管滴的量要一樣多）的紫色高麗菜汁備用。等學生完成實驗之後，教師就可以利用之前準備好的三支試管，分別滴入小蘇打水、鹽水、檸檬汁，驗證學生的實驗結果。
（常用溶液例如：洗米水、洗衣水、拖地板的水，或用任一種清潔劑加水稀釋也可以。）
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5分 5分 10分 5分 5分 5分 5分
藉由自製指示劑變色情形，下操作型定義。
能利用自製指示劑鑑別家中常用溶劑酸、鹼或中性。
能將實驗結果清楚的說給同學聽 各組利用自製的指示劑來觀察酸鹼溶液混合後的酸鹼性變化情形。 |