臺灣化學教育

化學宅急便—掀起「科學動手做」新風潮

廖旭茂

國立大甲高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  緣起

2010年北一女中於年末校慶12月12日，首度與教育部高中化學學科中心合作，舉辦一場化學闖關活動，揭開了「化學宅急便」的序幕；為慶祝2011國際化學年，淡江大學和化學學科中心的種子老師開始聯手，在全國各地巡迴辦理「親手Fun化學」的科學活動，一場場結合魔術、美容品DIY以及趣味化學實驗饗宴，讓參與的學生及普羅大眾莫不額手稱慶、驚奇連連。2011年大甲高中化學科與室內設計科卓慶良老師合作（圖1），利用撞球與不銹鋼棒材料，師生合力打造出全國第一顆結合地球儀概念，傾斜23度半、可自由旋轉的C₆₀模型—搖滾巴克，3公尺高的分子裝置藝術目前安置在科學館前，融入校景之中，達到境教的目標。

圖1：大甲高中化學科化學變型金剛團隊於巴克球前合影

n  遍地開花

2010~2014這4~5年內，高中化學學科中心由北到南、西部到東部在各學校引燃動手做苗火，各校因地域環境條件及校內師資結構差異，各自開發具校本特色的闖關活動。其中發展的宅急便活動是其中最豐富、最精采的學校莫過於台北市的北一女中；有超高難度的「珠璣巴克」串珠分子模型競賽，展示的學生作品令人眼花撩亂、瞠目結舌；有結合綠色化學與永續能源概念，利用電解水原理的環保電子鞭炮關卡；有深寓燃燒反應與奈米科技概念，利用電石反應製備奈米碳粒的驚奇實驗。

離開台北市，「化學宅急便」活動遍地開花。新北市林口高中林明祥老師辦理的「2014來林高Fun科學」，結合校內自然科資源，邀請社區鄰近的國中生一起Fun化學，「火神銃」調配黑火藥的教學過程最令人震撼。桃園市武嶺高中張明娟老師辦理的「綠能闖關」活動，內容涵括太陽能、生質能、風力發電、水力發電、地熱能、海洋能、燃料電池、節能減碳，完整傳遞了綠色科技的知識與觀念；在新竹市的科學園區實驗高中辦理的「動手Fun科學．來實驗玩實驗」闖關學生12年一貫，學生從小一到高三都有，創下關卡年齡最小，關卡數最多的紀錄。大甲高中結合校內美工、室內設計科跨界合作，製作出酒精槍、電石砲以及磁力怪等多項的創意實驗教具，除了將教具製作方法分享製全國各地外，並融入遊戲之中，辦理「美化實驗大作戰」闖關活動，頗具知名度。

再往南走，彰化高中的劉曉倩老師與他們的夥伴在暑假辦理的科學營隊，即完全以闖關動手做的實驗活動呈現，成功實現科學資源社區共享的目的。並達到相當的宣傳效果。接著向右看齊，南投竹山高中的馮松林老師，推動科普教育更是不遺餘力，連續四年在校內辦理化學闖關活動外，更往下扎根將觸角延伸到竹山各個國中小，讓偏鄉的小朋友們也能享受動手做的樂趣。竹山高中的學生更是思源創意大賽以及遠哲創意競賽得獎的常客，曾多次榮獲首獎佳績，卓越的成果，真是令人感佩與推崇。越過中央山脈來到台東，2011年臺東高中謝耀隆老師與校內團隊首次與思源科技教育基金會、化學學科中心合作，辦理科普活動推廣，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，進行為期四天的科學嘉年華活動，讓臺東縣民能夠體驗實驗動手做的樂趣與驚奇。

最後回到化學學科中心所在—高雄中學，學科中心在負責人龔自敬老師（已退休）與助理張雅雯的全心投入經營下，業務蒸蒸日上，除了擔任支援種子教師學校的角色外，亦須負責諮詢與推廣的任務。2014年高雄中學聯合鄰近的高雄女中、新興高中，在校慶期間辦理跨校化學闖關活動，廣邀南部各高中職校化學科老師以及學生參與盛會，難得的跨校活動，也激盪出令人驚豔的科學火花。

教育部高中化學學科中心在各縣市辦理化學宅急便的學校，如圖2所式。

圖2：各縣市辦理化學宅急便的學校
（圖片來源：龔自敬、張雅雯，教育部高中化學學科中心）

n  期望

化學闖關活動，是屬於教室外的學習，也是老師額外的負擔，熱情的老師們在平時繁重的教學活動外，在極有限的資源挹注下，發揮團隊合作精神，出錢、出力、出智慧，奮力在僵固的體制下，衝出升學藩籬的限制，跟學生一起，共同找尋有效學習的靈丹妙藥。

「動手做」的風潮已起，衷心期盼「maker」的精神可以傳承、漫延到台灣校園的每一個角落。Change，2015！

n  參考資料

1.          詹莉芬等（民101），2012北一女中化學宅急便嘉年華，北一女中。

2.          廖旭茂，化學教室：自製磁性異形。科學研習月刊，2013，卷52，期6，頁26~31。

3.          廖旭茂，化學教室：製作並示範塑膠壓電砲。科學研習月刊，2014，卷53，期5，頁24~31。

化學宅急便：

高中化學學科中心推動「玩闖關 學化學」

龔自敬^1,2,*、張雅雯^2
1高雄市立高雄高級中學
²教育部高中化學學科中心
*[email protected]

n  前言

學習不一定只能在教室，教室也不一定在學校。

化學宅急便彷彿開啟了一道道任意門，跨越了空間的界線，

離開教室與課本，走進科學、動手實作。

運用闖關，培養學生主動學習和探究的能力，

讓師生學習更活潑、更互動。

教育部高中化學學科中心自99年底起為2011國際化學年造勢，開始籌畫「化學宅急便」活動，至今已超過五個年頭，參與辦理種子教師學校多達16所，5年多累積超過3萬多名學生參與闖關，並蒐整100多個實驗關卡。每位種子教師積極發展校內科普活動，並透過學科中心宣傳，邀集學區內高中職校、及國中師生一起動手玩實驗，廣獲各界的好評。

「化學即生活；生活即化學」，所有的化學學習都與生活離不開關係！最好的教育就是從生活中學習、從體驗中學習。「玩闖關 學化學」就是基於這樣的理念所發展出來的活動，例如，DIY可口美味的冰淇淋來了解「凝固點下降」的概念；或是用學生喜歡的乙炔槍發射養樂多瓶活動，挑戰如何讓養樂多瓶射得越高越遠，讓學生能在生活中印證化學原理和概念。

推廣「化學宅急便」活動辦活動雖辛苦，但看到滿滿的鼓勵和回饋，所有的辛勞也一掃而盡，「動手做」的這條路或許才是學習的不歸路！圖1為全國辦理化學宅急便學校各地分佈圖，全臺灣幾乎每個縣市有舉辦「化學宅急便」；圖2為各校辦理之時間及模式。

圖1：各縣市辦理化學宅急便的學校

圖2：各校辦理化學宅急便模式

n  活動特色與發展

l 創意教具設計融入闖關活動規劃

化學學科中心種子教師致力於實驗教具的研發，並配合學科中心辦理研習課程推廣，而且將之融入特色課程中，亦可設計改良為闖關活動，透過「化學宅急便」，讓學生體驗做中學、教中學同儕的學習新模式。幾年下來，化學學科中心與各地的種子教師的努力下，已累積了為數不少的趣味化學關卡，未來計畫出版專書，加以介紹推廣，讓此活動能普及至全國各地。圖3為種子團隊歷年研發創意教具。

由左而右：化學魔術包、氣體收集裝置、串珠分子模型百寶箱

由左而右：化學電解筆、3D分子撲克牌、酒精槍&電石炮

由左而右：化學百寶箱、魔法化學百寶箱、儀器尺

圖3：種子團隊歷年研發創意教具

l 訓練學生當老師

將原本實驗室內進行的化學實驗設計成可玩的關卡、培訓學生擔任關主，教導其他學生來闖關；熱情投入的教師，驅動魔法，讓原本興趣缺缺的孩子都變成化學狂熱份子！這其中的訣竅就是「引發他們的挑戰慾」。首先就要循循善誘，從不怕、喜歡到熟練，引導學生開啟學習化學的動機引擎。提昇孩子的化學力，一切水到渠成。

各校因地域及屬性不同，各自發展專屬的宅急便活動特色。圖4為全國各高中學校辦理「化學宅急便」的教師與特色。

圖4：各校化學宅急便承辦教師與特色

n  化學實驗闖關介紹

l 10大熱門關卡初體驗

化學學科中心將歷年研發之趣味化學實驗影片與辦理闖關比賽題目集結成冊，預定出版「化學100」一書，進行教學資源及成果的分享。並從當中挑選NO.1好玩、易操作的關卡，辦理闖關活動；除了邀請各校不曾辦理過「化學宅急便」活動的師生實際參與，體驗闖關活動外，化學學科中心將提供各地區教師相關活動辦理的諮詢服務。表一為化學學科中心辦理「化學宅急便」10大熱門關卡的介紹。

表1：「化學宅急便」熱門關卡介紹

l 2014雄中&雄女&新興 化學宅急便 動手Fun化學

高雄中學為高中化學學科中心的承辦學校，每年固定於校內辦理化學宅急便活動，2014年首度聯合高雄中學、高雄女中、新興高中三所學校師生合作設計10個化學闖關遊戲，並結合三校校慶活動舉辦「化學宅急便 動手Fun科學」，透過科學闖關活動體驗親手操作完成實驗關卡，培養學生問題解決能力與學習熱情，讓學生樂在學習並領略實際動手操作實驗之樂趣。

各關卡中今年由最具震撼效果的「讓子彈飛（酒精槍）」受到眾人青睞，榮登排行榜第一名！詢問度最高的關卡則是「3D分子博覽會&組裝巴克球」，參與闖關教師紛紛希望此一教具能帶進教室教學使用！。圖5為闖關活動剪影。

圖5：高雄中學校長主持開幕、學生關主開心合照與活動剪影

n  結果及效益

活動結束後，收集關主志工心得回饋單，有的學生頻頻詢問下次舉辦時間，並希望能經常辦理「化學宅急便」，此活動最大收穫就是不同學校之間的交流，高雄中學關主志工能與高雄女中、新興高中學生密切互動，並熱心提出每個關卡的意見，這樣的回饋印證活動帶來的正面效應。誠如美國教育家杜威（John Dewey）說：從做中學（learning by doing）的體驗式學習模式，「玩闖關 學化學」也是在這樣的理念下，讓所有學生快樂且有興趣的學習化學！

根據筆者之觀察，高中化學學科中心所辦理的「玩闖關  學化學」具有以下幾項特色與效益：

l 化學科教師大團結：南北串聯、學長姐帶學弟妹，心得共享，無私回饋，所有參與之種子教師皆溫暖在心、收獲滿滿！

l 學生擔任關主，學習成效倍數增長：關主對關卡從設計到執行須有全盤之理解，正所謂「教學相長」，在關主身上可最明顯看出！

l 參與學生眾多，影響層面廣：配合校慶活動除了可吸引本地高中師生，甚至國中生和國小
生也被有趣之闖關活動設計吸引，影響層面不言可喻！

l 關卡設計多采多姿，能靜亦能動：從安靜的「組裝模型」到震撼力十足的「酒精槍」（乙
炔槍），可謂千變萬化，令人期待！

l 與化學課程內容結合：化學學科中心種子教師使出渾身解數，將困難之課程內容設計成輕鬆遊戲，且寓教於樂，令人讚賞！

l 跨校合作，益增聯誼成效：高雄中學師生與高雄女中師生融入闖關團隊，不同文化、不同背景，彼此交換心得，打成一片！

「十年樹木，百年樹人」，「玩闖關 學化學」之活動成效，短時間或許無法立竿見影；但願在大家一起努力的耕耘下，「玩闖關 學化學」所埋下的這一顆「化學小種子」，歷經數十寒載後，能啟發萌芽，枝繁葉茂！這一切都是值得的。

n  致謝

感謝化學學科中心種子教師工作團隊以及承辦學校行政處室全力支持與配合。

化學宅急便：

北一女中校慶化學宅急便嘉年華（上）

周芳妃^1,2、張永佶^1,2、詹莉芬^1,2,*、許名智¹、陳祖望¹、吳淑芳¹、江慧玉¹

¹臺北市立第一女子高級中學
²教育部高中化學學科中心
*[email protected]

n  前言

2011年是國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）成立100週年，同時也是傑出女性科學家居禮夫人獲得諾貝爾化學獎100週年。北一女中於2010年的歲末，校慶12月12日，首度與教育部高中化學學科中心合作，舉辦全國第一場化學闖關活動，並訂下「化學宅急便」此專有名詞，接連五年，北一女中都在每年校慶舉辦「化學宅急便」系列活動，除了化學闖關活動，也增加奈米系列、分子串珠模型等活動，於2012年起在本校就改名為「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」，每年除了校內學生可以享受科學饗宴，也吸引其他學校高中生、國中生，由學校老師帶領蒞臨熱烈參與。

累積五年的經驗，我們化學老師們也在「做中學」成長，2014年「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」之活動規劃，除了延續「動手玩科學」的精神外，這幾年並將關主的培訓課程融入課堂的教學，由老師們認領活動項目，動員自己的學生，並由化學科召集人提報校慶籌備會議中，也將本校的特色課程、綠色化學與環保的精神合融合展現於活動中，結合更多校外資源，辦理多場科學課程工作坊，包括財團法人交大思源基金會、行政院科技部專案（清大賴詩萍教授主持）、財團法人竹銘教學基金會、教育部高中化學學科中心等，給予我們許多的資源與鼓勵，活動的主軸可分成幾部分：

【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營

【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】

【結晶幾何萬花筒工作坊】

【化學教具展】

【專題研究科展得獎作品展】

【綠色化學創意得獎作品展】

【思源闖關王】

【綠色化學與永續能源】闖關活動

【服務台與科學傳承】

本文前半段為介紹2014年北一女中校慶化學宅急便嘉年華之規劃，後半段則簡介過去四年走過的歲月，今日的成果乃來自過去的經驗累積，茲就2014年上述部分的規劃與活動結果情形介紹如下：

n  【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營

北一女中多年來一直都落實「選修課程」，這幾年在高一選修課程中開設過「化腐朽學神奇」、「造化作弄人」及「出神入化」等化學相關課程。因應十二年國教的教育制度改革，本學期的高一特色課程「出神入化」是延續之前的選修課程精神，以增進學生對科學的熱忱與探究能力、增進學生動手實作能力等目標出發。【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營以原本的「奈米新鮮趣」課程為主軸，由本校化學科教師團隊於高一「出神入化」特色課程中，設計一系列奈米科技探究課程、奈米展參觀活動、認識台灣傑出女科學家、認識台灣及國際重要的科學活動或競賽準備，給高一學生對於化學或是科學有個整體性的初步認識。

參考國內高中最重要的科學營隊，「吳健雄科學營」的創意海報獎競賽模式，今年「奈米新鮮趣」以【築科女孩的奈米探險夢】為標題，活動由各小組學生根據課程中介紹的幾個國內重要參考網站，利用多媒體及行動學習載具，進行小組資料蒐集與討論，發揮創意整合資料，製成海報，海報必須包含且融合三個主題：「介紹奈米科技知識、介紹台灣女科技人故事、本小組築科女孩的奈米探險夢」，希望學生能統整本學期的課程內容，能發揮創意及想像力，啟發女學生對於科學的主動性，藉由小組的合作，共同設計、完成一張海報。每組學生一起上台報告，介紹自己的海報的內容及對於未來科技的發想，達到學生彼此分享與觀摩的學習效果。

我們將學生作品於校慶前夕，佈置成【築科女孩的奈米探險夢】創意海報展，展示學生的創意海報，且於本校公佈欄長期展出，以達知識傳遞與推廣的教育功能，並於校慶當日進行票選活動，選出人氣最旺的「最佳創意海報獎」，參加票選活動的同學們還可以參加摸彩活動，得到巴克球分子模型贈品。

圖1為活動過程之相關紀錄。

圖1：【築科女孩的奈米新鮮趣】創意海報創作營之活動紀錄

n  【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】

「碳六十串珠分子模型祈福」是北一女中連續五年來，每年十二月校慶活動中必進行的溫馨活動，約於每年11月底第二次期中考結束，於高三部分班級進行「雙色碳六十串珠分子模型」製作，學生可以選擇自己喜歡的顏色搭配製作碳六十串珠分子模型，不僅讓學生對於微觀分子結構有更清晰的認識，也讓化學活動添加不少繽紛的色彩。

製作完成的「碳六十串珠分子模型」將會繫上各種形狀、各種顏色的紙張，做為祈福卡。於校慶當日，開放參與的師生與來賓在祈福卡上寫下對自己、朋友或學姊們的祝福與願望。校慶活動結束後，我們將「碳六十串珠分子模型祈福卡」長期懸掛於化學科辦公室走廊，增添綠園的溫馨氛圍及對自己未來的期待。

圖2為活動過程之相關紀錄。

圖2：【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】之活動紀錄

n  【結晶幾何萬花筒工作坊】

今年2014年是國際結晶學年，慶祝百年前（1914年）化學諾貝爾獎，國內化學界也舉辦多項活動，繼「2014從日本算額問題到結晶學之立方萬花筒製作—國際結晶學」研習（北一女中，2014年3月14日），一直讓校內師生對於「萬花筒」的製作感到高度興趣，因此於校慶前夕再加碼一場活動，利用放學時間（2014年12月4日）舉辦「結晶幾何萬花筒工作坊」，以擔任本次校慶化學闖關的關主優先錄取，請本校對於幾何萬花筒成像原理有深入研究的數學科阮貞德老師擔任講師。教授主題如下：

l  利用廢月曆紙做出「紙雕」作品，可運用基本摺紙方式體會其幾何形狀變化的奧妙。

l  以壓克力鏡做出的「鏡雕」，學生須學會對稱的原理，經由設計、雕刻、著色等技巧，完成一個舉世無雙的「幾何萬花筒」。

l  學生完成的作品於校慶當日讓參與的師生與來賓欣賞「結晶幾何萬花筒」的藝術之美，凡欣賞過的師生都讚嘆不已，本校圖書館鑒於成效卓著，擬未來擴大辦理。

圖3為活動過程之相關紀錄。

圖3：【結晶幾何萬花筒工作坊】之活動紀錄

n  【化學教具展】

二十多年前，本校至善大樓啟動後，「化學教具展」是一直在校慶期間舉行的展覽，經過多年的展示方式調整，將化學科老師們於課堂輔助的教學教具展示，透過化學實驗室櫥窗的方式展出，包括DNA分子模型、燃料電池、各種分子模型、金屬晶格堆積或離子晶格堆積等。由高一資優班學生利用課本與課外資料的查詢整理，製作成約一頁A4的文字說明，提供參與活動的同學有充分的時間閱讀學習，以彌補課堂上大班教學不足。闖關同學經瀏覽教具展示櫥窗之資訊後，須正確回答關主2-3個問題，始可過關，若活動中有無法回答之問題，可藉由重複學習或關主引導再次挑戰而過關。

圖4為活動過程之相關紀錄。

圖4：【化學教具展】之活動紀錄

n  【專題研究科展得獎作品展】、【綠色化學創意得獎作品展】

北一女中長期致力於基礎科學教育，積極培養科學基礎人才，落實專題研究的教學，並在校慶期間展示今年學生參與的科學展覽獲獎作品，主題包括：

【青青紫『金』—染料敏化太陽能電池之效能分析】（全國科展第二名、最佳創意獎）

【天長『碲』久—碲奈米線材料之開發及其抗菌活性的探討】（全國科展佳作）

【可重複使用之新型固體酸在藥物合成與生質能的催化應用】（台灣國際科展大會一等獎，美國ISEF大會四等獎）

【自組裝紅色有機螢光分子之合成與其奈米微結構之操控】（台灣國際科展大會三等獎）

【絲絲入扣—可發光高分子奈米纖維之探討】（台灣國際科展大會四等獎）

【勒沙特列與平衡移動】（高中組綠色化學減廢減毒創意競賽佳作）

【酯化反應催化劑的減毒】（高中組綠色化學減廢減毒創意競賽佳作）

藉由科學展覽海報展，使得即使未參與科展活動的學生，也能藉由作品展覽的呈現，閱讀及認識新知，更了解「什麼是科學研究」，甚至可增進參與活動的學生對科學研究的好奇心與參與度。闖關同學經瀏覽科展作品後，須正確回答關主2-3個問題，始可過關，若活動中有無法回答之問題，可藉由關主引導再次挑戰而過關。

圖5為活動過程之相關紀錄。

圖5：【全國科展得獎作品展】、【綠色化學創意得獎作品展】之活動紀錄

〔續《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（中）》〕

化學宅急便：

北一女中校慶化學宅急便嘉年華（中）

周芳妃^1,2、張永佶^1,2、詹莉芬^1,2,*、許名智¹、陳祖望¹、吳淑芳¹、江慧玉¹

¹臺北市立第一女子高級中學
²教育部高中化學學科中心
*[email protected]

〔承《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（上）》〕

n  【思源闖關王】

「思源科學創意大賽^plus」是由財團法人交大思源基金會舉辦的科學活動，學生須能整合物理、化學、機械及動手實作等能力，設計以「骨牌」為連動機關，發揮設計創意及合作才能完成的競賽。適逢本校今年有兩隊學生進入複賽及決賽，也感謝財團法人交大思源基金會的鼓勵，因此我們將學生的參加競賽的設計融入「化學宅急便」的關卡，其中包括有看似容易但頗具挑戰性的「骨牌推推推」，結合生活與化學的「酒精凍與焰色反應」，化學連鎖氣體反應的「化學多米諾關」，結合物理與生活科技且具速度感的「磁力炮與磁浮列車」等，或者是顏色繽紛的「化學螢光反應關」、「泡泡龍關」、「甲基橙關」等，都可以讓參與的學生體會科學原理與生活科技應用的奧妙。闖關者需在關主的指示或指導下完成實作才可過關，這可以讓參與的學生更體會「科學的理論與應用」與認識「思源科學創意大賽^plus」的實驗精神。

圖6為活動過程之相關紀錄。

圖6：【思源闖關王】之活動紀錄

n  【綠色化學與永續能源】闖關活動

「2014北一女中校慶化學宅急便嘉年華」的重頭戲是「綠色化學與永續能源闖關活動」，以綠色化學及環保概念出發所設計出來的12個化學實作關卡，主要幾點特色說明如下：

l  關卡的主軸有氫能源1關（電解水與氫氧迷你響）、生質能源3關（劃火柴高手、點酒精燈高手、安全酒精凍），化石能源4關（乙炔高效能燃燒、乙炔迷你響砲、奈米碳製程、奈米碳催化反應），綠色化學4關（綠色化學有獎徵答、綠色化學藍印術、綠色化學銀鏡演示、綠色化學彩焰）。

l  大量使用微型裝置，以最少的試劑就可以達到化學實驗的效果。

l  負責關主培訓的老師，將培訓課程融入高二化學實驗課中，包括知識概念的建立、正確操作實驗步驟、實驗安全注意事項、關卡過關規則設計、關主的排班服務乃至於各關海報的設計製作等，老師站在指導與協助的角色，學生不僅學到化學知識，更可學到更多科學能力與帶著走的能力。

圖7為「關主培訓課程」融入高二化學實驗課程之相關紀錄，圖8為「關主培訓課程」中指導老師的溫馨「安全叮嚀」原稿。

圖7：「關主培訓課程」融入高二化學實驗課程之活動紀錄

圖8：「關主培訓課程」中指導老師的「安全叮嚀」原稿

「綠色化學與永續能源」闖關活動共計12關，這些關卡的科學原理、實驗步驟與安全注意的叮嚀，介紹如下：

1.    電解水與氫氧迷你響炮：關主協助以微量電解裝置電解1 mL氫氧化鈉溶液（3 M），並以盛裝於塑膠小槽內的清潔劑水溶液收集混合氣體，待泡泡溢出小槽容器表面，移走電解裝置，點火於肥皂泡上方，可觀察到氫氣燃燒的爆鳴聲，頗具震撼力。

《實驗叮嚀》

u  微量電解裝置的製作是將2支小銅釘半插入小塑膠滴管的容器，通電時注意兩支電極不可以接觸，會因短路而不發生電解反應。

u  1 mL氫氧化鈉溶液（3 M）為電解液，可連續操作多次的氫氧迷你響炮，電解液中後來會逐漸出現藍色Cu(OH)_2­固體或黑色CuO固體，並不會影響電解水的產物。

u  容器中事先盛裝的溶液水面務必達八分滿，後續操作點燃氫氧混合氣體的泡泡時，才不會造成容器被炸到碎裂，絕對不可用玻璃容器操作本實驗。（感謝大甲高中廖旭茂老師提供建議，使用多孔細胞培養皿取代塑膠小槽。）

2.    劃火柴高手：讓闖關者學會操作劃火柴。闖關者能劃火柴，並讓火柴火焰燃燒維持15秒以上就算過關。

《實驗叮嚀》

u  關主提醒勿吸入火柴頭剛點燃時所產生白煙（磷、硫的氧化物）。

3.    點酒精燈高手：放置一排酒精燈，僅點燃第一個酒精燈，以手指浸潤50%酒精水溶液，立刻接觸第一個已燃的酒精燈火焰，再將手指移動到第二個酒精燈的燈芯，則可點燃第二個酒精燈，再直接將手移動點燃第三個酒精燈…。闖關者至少能點燃第二個酒精燈，也歡迎闖關者繼續挑戰點燃數個酒精燈。

《實驗叮嚀》

u  需放置一盆冷水在酒精燈陣列的末端，關主提醒參加者最後要將手指頭泡入這盆冷水，使手指頭上的火焰熄滅。

u  闖關的酒精燈需放置在塑膠盆內，避免打翻。

u  隨時注意酒精燈內酒精的體積，至少約佔總體積1/3以上，補充燈瓶內的酒精時，必須再沒有火焰的空曠地方。

4.    安全酒精凍：將醋酸鈣飽和溶液1 mL與工業酒精5 mL混合，兩個塑膠杯互倒溶液幾次，可觀察到液態酒精結成果凍狀。實驗步驟細節可閱讀「參考資料1」。

《實驗叮嚀》

u  為了降低實驗成本至少50%，本案採價格較低的工業酒精（紅色），由於含水量不確定，事先務必測試，並酌量加入一些95%無色酒精。

u  利用酸鹼中和反應準備醋酸鈣飽和溶液的配方如下，Ca(OH)₂粉末、水、99% CH₃COOH三者質量比為5 : 40 : 8，恰可中和並達到飽和。使用前先將此溶液及微量殘留粉末搖一搖即可。（化學計量說明：1 mol Ca(OH)₂為74克，2 mol CH₃COOH為120克，兩者質量比為74 : 120 = 1.0 : 1.6）

圖9為「氫能源關」與「生質能源關」活動紀錄。

圖9：【綠色化學與永續能源】闖關活動—「氫能源關」與「生質能源關」之活動紀錄

5.    乙炔高效能燃燒：準備排水集氣裝置，集氣用的試管內先裝八分之一體積的水，蓋上塞子，倒立在水盆中。另以250 mL點滴瓶（蓋子接導管）做為乙炔製造瓶，乙炔製造瓶內先裝八分滿水，再放入花生粒大的電石一顆，馬上旋好反應瓶蓋子並將導管末端導入水盆中，排掉一些泡泡之後，就開始在試管中收集乙炔氣體。試管內原有八分之一體積的水被乙炔氣體排出試管後，馬上將試管加蓋，移出試管。將試管正立，將點燃的火柴移到試管口，打開試管塞子，馬上將火焰移到試管口，可觀察到乙炔高效能燃燒（無黑煙，有爆鳴聲）。實驗步驟細節可閱讀「參考資料2」及「參考資料3」。

《實驗叮嚀》

u  闖關者須先配戴護目鏡，始可依關主指導進行實驗操作。

6.    乙炔迷你響砲：將綠豆量的KI粉末加到盛裝於塑膠小槽內約八分滿的混合溶液中，此混合溶液包含雙氧水（5-10%）、NaOH溶液（0.05 M）及清潔劑（1 : 4）。觀察氧氣泡泡溢出小槽容器表面，形成牙膏擠出狀。另外，在乙炔製造瓶中以電石與水反應產生乙炔，再將乙炔氣體導入氧氣泡泡中，移走氣體導管，點火於肥皂泡上方，可觀察到乙炔燃燒的爆鳴聲，以及液滴濺散，頗具震撼力。實驗步驟細節可閱讀「參考資料2」及「參考資料3」。

《實驗叮嚀》

u  關主務必穿著實驗衣，被噴出液滴弄髒的衣服只要用肥皂清洗即可乾淨。

7.    奈米碳製程：操作流程與上述關卡「高效能燃燒」相同，但是準備排水集氣裝置中，集氣用的試管內改為先裝二分之一體積的水。將乙炔與空氣的混合物點火後，可觀察到大量黑煙出現（黑煙微粒中含有奈米碳）。實驗步驟細節可閱讀「參考資料2」及「參考資料3」。

《實驗叮嚀》

u  關主提醒，當火柴點火立刻產生大量黑煙時，立刻以塞子將試管蓋住，避免碳微粒飄出。

8.    奈米碳催化反應：將上述關卡實驗產生的黑碳微粒或粉末收集，或是以香菸取出的乾菸草磨碎取代使用。酒精燈放在舖有鋁箔保護的實驗桌上，進行對照組與實驗組兩個實驗：

對照組：將方糖放置在酒精燈上燃燒數秒，再移到鋁箔上方，觀察方糖燃燒情形。

實驗組：將方糖沾一些黑碳微粒或菸草微粒，將方糖放置在酒精燈上燃燒數秒，再移到鋁箔上方，觀察方糖燃燒情形。

《實驗叮嚀》

u  小心不要被熱糖漿燙到。

u  事後關主要以熱水清洗酒精燈瓶外的焦糖，恢復酒精燈乾淨。

圖10為「化石能源關」的活動紀錄。

圖10：【綠色化學與永續能源】闖關活動—「化石能源關」之活動紀錄

9.    綠色化學有獎徵答：關主準備好綠色化學的十二個原則，請闖關者熟記。由於綠色化學十二原則內容有些複雜，以十二個中文字來代表：

廢物低    保降能    再簡化    可監危

與此十二字相對應名詞的是：

防廢、物盡、低毒、保安、降輔、節能、再生、簡潔、催化、可解、監測、思危

闖關者需背出綠色化學的十二個原則中的五個才算過關。相關知識可詳閱「參考資料4」。

10.      綠色化學藍印術：關主示範「小綠綠」草酸鐵鉀（K₃[Fe(C₂O₄)₃]）晶體的合成與養晶，取養晶後的0.5 mL「廢液」(草酸鐵鉀飽和溶液)、0.5 mL赤血鹽溶液（1.0 M）、0.5 mL稀硫酸（0.1 M），暗室中將三者在塑膠袋中混合均勻（塑膠袋表面先用油性黑色簽字筆設計圖案），再將濾紙放入塑膠袋內，平推塑膠袋使袋內濾紙均勻吸收液體。將袋子放到室外，經照光出現藍黑色，最後將濾紙上殘留液清洗掉，就創作出獨一無二的藍印術紀念品。闖關者可依關主指導進行實驗操作，從養晶廢液取材，創作出具紀念價值的藍印術紀念品。合成草酸鐵鉀的實驗步驟細節可閱讀「參考資料5」。

《實驗叮嚀》

u  潮濕濾紙易破損，清洗掉濾紙上殘留液時，要先在塑膠袋中裝水，小心取出濾紙放在塑膠袋表面上（塑膠袋作為保護墊），輕扶著塑膠袋和濾紙，再做清洗。

11.      綠色化學銀鏡演示：取5~7 mL小試管，加入0.5 mL硝酸銀溶液（5%），加入大約2 mL氨水（2 M），配成澄清的多侖試劑，再加大約2 mL果糖溶液（5%），以杯子和試管互倒方式將溶液混合均勻後，儘快浸入100℃熱水浴中，大約30秒後即可製得銀鏡。

《實驗叮嚀》

u  關主須提醒要戴手套及護目鏡進行實驗操作，廢液要回收。

u  儘量利用學校正課實驗留剩的硝酸銀溶液進行銀鏡反應，其濃度與劑量可重新調整。

12.      綠色化學彩焰：取關卡(4)的酒精凍一小塊放於鋁瓶凹槽處，酒精凍上方鋪上沾有5~10滴氯化銅溶液，以及幾小片衛生紙細片，點火使衛生紙與酒精凍燃燒，就可觀察到各種不同顏色之焰色反應，七色色光全部出現時，火焰會出現白光。實驗步驟細節可閱讀「參考資料6」。

《實驗叮嚀》

u  在火焰中燃燒的氯化銅，其揮發性高於硫酸銅，因此較容易改變焰色。

u  氯化銅的配方來自實驗室剩餘試劑硫酸銅溶液（0.5~1.0 M），逐滴加入一些濃鹽酸，產生藍綠色液體，即為含有氯化銅溶液（0.5~1.0 M）成份的水溶液。

u  衛生紙燒成碳黑之後，碳是還原劑，可將銅離子從+2價還原到+1或0價，因此陸續產生綠、藍、紫等色光，再搭配酒精與紙張燃燒產生紅橙到橙黃色光，就有了繽紛七彩色光。

圖11為「綠色化學關」的活動紀錄。

圖11：【綠色化學與永續能源】闖關活動—「綠色化學關」之活動紀錄

〔續《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（下）》〕

化學宅急便：

北一女中校慶化學宅急便嘉年華（下）

周芳妃^1,2、張永佶^1,2、詹莉芬^1,2,*、許名智¹、陳祖望¹、吳淑芳¹、江慧玉¹

¹臺北市立第一女子高級中學
²教育部高中化學學科中心
*[email protected]

〔承《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（中）》〕

n  【服務台與科學傳承】

本校的「校慶化學宅急便嘉年華」之規劃與實施，約從每年九月初的化學教學研究會開始，以教師「認養」或協調負責的活動開始，搭配學校「校慶籌備會」的經費與場地規劃，也結合校外資源進入綠園中，負責的老師可以與其任教學生一起發揮創意規劃，融入化學課程的教學中，教師們之間彼此協調或協助，本校每年十二月的「校慶化學宅急便嘉年華」就熱鬧演出！

「服務台」的設立是整個「化學宅急便嘉年華」活動中樞，整個「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」活動進行時，也都是人滿為患的地點，主要負責的工作有：

u   「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」的製作，包括感謝贊助單位、介紹活動流程，發放闖關單，介紹化學宅急便嘉年華各項活動的地點等。

u   為鼓勵學生參與化學宅急便嘉年華，學生通過一定數量的關卡後（核章），可至服務台換取各種豐富的獎品或參與摸彩活動，這尤其要感謝許多單位的贊助，如圖13。

圖12為今年校慶之「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」，圖13為服務台的活動紀錄。

圖12：「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」

圖13：「服務台」的活動紀錄，熱鬧的「闖關單兌換禮物」

n  活動回顧（2010 – 2011）

回顧2010年12月，本校首度與教育部高中化學學科中心合作舉辦之「化學宅急便」，做為迎接2011年國際化學年的暖場活動開始，包括「台灣傑出女科學家演講」與「化學闖關活動」。化學關卡設計主要來自教育部化學學科中心的種子老師，總共安排了20個動手實作的關卡。最令人感動的是我們發現學生對於科學的熱情，我們原本設定自由報名的關主主要來自高二學生，沒想到再兩個月就要參加學測的高三學生也報名熱烈，最後我們錄取140位高三學生擔任為科學志工，並利用為期兩週的課餘時間進行關主培訓課程，果然「化學宅急便」初試就獲得很大的迴響。

本校將「2010年北一女中化學宅急便」編輯成一本經驗傳承的合輯，開放於北一女中網頁「教學資源網 / 化學科」之「化學宅急便」供大家參考。

2011年的「化學宅急便」以「台灣傑出女科學家演講」、「化學猜謎」、「奈米海報展」、「巴克球串珠祈福活動」及「超級珠璣巴克球的製作」為主軸進行，其中「超級珠璣巴克球的製作」是本校第一次與台大化學系金必耀教授合作，金教授親臨本校教授「超級珠璣巴克球的製作」課程，受惠學生約130人，從90個單體的製作與簡單連接，就費時超過10小時，接下來再製作成兩個「半球」（我們稱南半球、北半球），連結成一個堅固「超級珠璣巴克球」在金教授與本校化學教師一起努力下大功告成。現今北一女中完成兩個「超級珠璣巴克球」，綠園裡習慣稱它們「大綠球」與「小綠球」，大綠球是金教授與本校師生一起合作製作完成，長期擺放於校長室展示，小綠球是由學生獨立完成，目前亦懸掛於化學科辦公室走廊外。

金教授並將此課程的完整資料發表於「化學」期刊，可參閱「參考資料7」。

圖14為小綠球與大綠球。

圖14：「小綠球」與「大綠球」

n  活動回顧（2012 – 2013）

2012年的「化學宅急便」仍以「台灣傑出女科學家演講」、「化學猜謎」、「奈米海報展」、「化學闖關」、「巴克球串珠祈福活動」及「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」為主軸進行。「化學猜謎」關以兩班高二學生為關主，關卡內容包括補救教學關、北一女中教學資源認識、化學教具模型及台灣傑出女科學家介紹等，其中還包括學生設計的「元素拳」、「化學拳」等趣味遊戲。「化學闖關」由高一、高二資優班學生、高一化學選修課程同學擔任關主，從關卡的設計、關主培訓課程、海報製作都是由學生與指導老師利用課餘時間通力合作，整個活動設計中可以看到學生整合知識的能力與創意設計。校慶當天，實驗室的「化學闖關」闖關現場更是熱鬧而有趣，前兩年的「北一女中化學宅急便」已略有名氣，甚至吸引遠至羅東高中、武陵高中等學校學生來訪。

另一個特別的活動則是「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」，科學原理及製作方式可參考「參考資料8」，這是需數千個串珠才能完成的「藝術作品」，也是金必耀教授二度指導本校學生，為了激起學生挑戰思考與合作學習的能力，我們則採跨班跨年級自由組隊報名，一組以10人為限，由於金教授僅提供「17頁製作的簡報檔」，難度相當高，原本設定全校約十組報名就不錯了，最後竟然有29隊學生報名參加，還包括9隊是再兩個月就要參加學測考試的高三學生。

首先學生要嘗試讀懂金教授提供的「製作方法」，將抽象的圖形轉換為具體行為，這是有助於菁英教育培養學生自學與研究的能力，為了鼓勵學生互助學習，我們於校慶前兩週的中午舉辦多次的「學習交流會」，讓進度比較快的學生可以教進度比較慢的學生，且邀請金教授蒞臨本校擔任此競賽的評審，並於頒獎典禮中進行演講及講評。

本校將「2012年北一女中化學宅急便嘉年華」編輯成一本經驗傳承的合輯，開放於北一女中網頁「教學資源網 / 化學科」之「化學宅急便」供大家參考。

圖15是「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」的學生作品。

圖15：「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」的學生作品

2013年的校慶由於適逢本校的擴大校慶，有三年一度的「園遊會」，基於學生人力、場地空間的分配，「化學宅急便」僅以「台灣傑出女科學家演講」、「奈米海報展」、「化學闖關」、「巴克球串珠祈福活動」為主軸進行。為了配合園遊會的氛圍，「化學闖關」則以「夜市風」之玩樂，或闖關者製作可帶走之紀念品，與其他園遊會攤位一樣，闖關者須酌收費用，扣除成本之所得餘額則歸為化學科科學活動經費，儘管如此闖關現場仍是人滿為患，擠得水洩不通。

此次的化學關主為一個高二班級的學生，與指導老師討論設計後，部分關卡取材自「參考資料9、10」，學生藉由班級團體活動中討論關卡設計之「擺攤」模式及收費方式。

圖16為關卡介紹及化學闖關之現場紀錄。

圖16：2013年「化學宅急便嘉年華」之關卡介紹與活動紀錄

n  致謝

1.        北一女中所有行政團隊（張碧娟校長、楊世瑞校長）

2.        北一女中家長會、北一女中校友會

3.        北一女中化學科教師（含退休老師及代課老師）：黃進松、宋芬菊、廖淑芬、許名智、
張永佶、周芳妃、張釧哲、楊國珠、詹莉芬、吳淑芳、江慧玉、陳祖望、蕭婉莉、林睿宸

4.        北一女中化學實習老師（2010-2014）：白蕙棻、李雁婷、姚永宏、鐘勇庭、李玉婷、林紘玄、曾子綾、林煒智、周界志

5.        教育部高中化學學科中心

6.        中國化學會

7.        行政院科技部專案（清大賴詩萍教授主持）。科技部計畫編號：MOST 103-2630-S-007
-001 。103年度性別與科技計畫，計畫名稱:「築科女孩的科學歷險—未來女科技人培育計畫」

8.        吳健雄學術基金會

9.        台灣女科技人學會

10.    思源科技教育基金會

11.    財團法人交大思源基金會

12.    財團法人竹銘教學基金會

感謝五年來一路協助本校進行「北一女中化學宅急便嘉年華」的單位，各單位的贊助與協助，使本校科學活動能更臻進步，本文謹以概括的介紹「2014北一女中化學宅急便嘉年華」活動與過去經驗，作者樂意與化學教育工作者經驗交流本次活動細節並敬請指教。

n  參考資料

1.        蔡孟儒，科展作品：芳香酒精帶著走—探討促凝劑對酒精凝膠之影響，第二屆旺宏科學獎優
等獎。

2.        周芳妃（2010年2月），「碳」為觀止—烴類燃燒反應與碳簇概述，科學月刊。

3.        周芳妃，Magichem奈米碳粒尋蹤記，全國「化學示範實驗創意教材有獎徵件」得獎作品
（youtube）。

4.        蔡蘊明：綠色化學（Green Chemistry）—拯救地球的未來，科技部高瞻自然科學教學資源平
台作品。

5.        2009年國際化學奧林匹亞預備試題實驗題。

6.        李映璇，科展作品：Green Chemistry—當毛細管遇上煙火，1997年國際科展得獎作品，南非國際科展正選代表。

7.        金必耀（民101年），分子雕塑—超級珠璣碳球的結構與製作。化學，第七十卷，第三期，271-279頁。

8.        金必耀等（民101年），大家一起做多孔螺旋型與鑽石型三度週期—最小曲面的串珠
模型（上）—立體幾何介紹，臺灣化學教育，http://chemed.chemistry.org.tw/wordpress2/?p=2897。

9.        廖旭茂，自製感溫及感光變色異形。科學研習月刊，2013，卷52，期7，頁36~39。

10.    廖旭茂，製作並示範塑膠壓電砲。科學研習月刊，2014，卷53，期5，頁24~31。

11.    周芳妃：物理，高中女生科學學習特質—從化學實驗教學談起， 33:6 2011.12[民100.12]， 頁488-499。

化學宅急便：武陵高中綠能闖關活動

張明娟

國立武陵高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  活動簡介

本校的化學宅急便是配合現行基礎科學的課綱，設計了一套以綠色能源為主題的通識課程，作為未來校本的特色課程。除了增進學生對未來綠能趨勢的了解，也可以提升所有高一學生的科學素養。

為了提升學生的學習興趣，方便在校園普遍實施，老師們安排了許多簡單又經濟的實作活動，除了可以深化學生對主題的了解，也可以培養同學自己動手解決問題的能力。內容有八大主題，包括：太陽能、生質能、風力發電、水力發電、地熱能、海洋能、燃料電池、節能減碳，以探究式教學及實作課程的實施，不但提升學生綠色能源與綠色科技的知識與觀念，並培養學生主動學習、探索問題、解決問題等科學研究能力，培育未來的科技人才。

2014年武陵綠能闖關活動於4月1日校慶首度登場，經費主要由國科會第二期高瞻計畫支應，教育部普通高中課程化學學科中心協辦，藉此闖關活動將綠能的知識與概念，分享給全校師生和鄰近學校。活動當天中大附中、中壢家商、永豐高中也都有學生報隊參加，總人數將近四百人於本校體育館熱烈進行。藉由這次的闖關活動，能將綠能的概念及應用在短時間內讓闖關者了解，並由這次的經驗，自然科課綱內容有關綠能的概念一次融會貫通。圖一為本校今年化學宅急便所設計的闖關護照內容及Logo。

圖一：本校今年化學宅急便所設計的闖關護照內容（左）及Logo（右）。

n  活動規劃與實施

本活動將關卡的設計融入本校特色綠能課程之中，學生以參與的主題選擇自己較有興趣的實作內容，於課程結束繳交闖關影片，於闖關活動三個月前即舉辦綠能闖關影片甄選，再由得獎的學生擔任關卡志工解說員。透過高瞻任課老師與關主的討論，最後共同決定關卡的實施內容，相關活動規劃流程圖，如圖二所示：

圖二：活動規劃流程圖

n  闖關活動簡介

茲將本次「綠能闖關活動」的內容和照片分述如下：

1.        風力

Stage 1：看影片（距風扇愈遠，LED燈量越少顆），回答三個問題，即視為過關。

Stage 2：閱讀內容，給與實驗數據I-V，球功率與風速成幾次方正比。圖三為風力發電關闖關活動過程。

圖三：風力關志工指導同學閱讀實驗數據

2.        碳封存

u  第一部分

實驗原理：利用金屬氧化物，捕獲自己吐出的二氧化碳（化學濕式礦化封存）。

CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq)

Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)

實驗器材：錐形瓶三個、吸管三隻、燒杯、攪拌棒、氧化鈣、蒸餾水。

過關條件：於六分鐘內完成紫紅色，淡粉紅色，無色等三種溶液。觀察後正確說出，三瓶溶液沉澱量的多寡。

u  第二部分

在碳酸鈉水溶液溶液中加入肥皂澄清水溶液（適量）並攪拌均勻，再用滴管緩緩加入氯化鈣水溶液。慢慢形成白色的模狀物，最後形成球狀。取出球體並擲入指定處水桶，成功即闖關成功。圖四和圖五為「碳封存」關實驗進行的過程。

圖四：碳封存關志工指導同學進行二氧化碳氣體捕捉

圖五：消失碳球實驗闖關

3.        太陽能

回答關主問題，進行簡易太陽能實驗，通過後即可過關。圖六為太陽能關活動過程。

圖六：太陽能關志工說明闖關原則及操作

4.        燃料電池

u  關卡一：組裝燃料電池與理解原理

u  關卡二：回答關主問題

u  關卡三：利用混合溶液製作簡易燃料電池，使LED燈亮1分鐘以上，即可過關。圖七為燃料電

　池關闖關過程。

圖七：燃料電池關志工指導同學闖關

5.        地熱能

使用電腦軟體SeismicEruption，進入執行頁面 選擇你想觀察的地區。接著點選Control→Set up Cross-Section View決定要觀察的剖面範圍大小。

點選Control → Map View / 3-D / Cross-Section → Cross-section，播放動畫，即可以得到剖面圖。接著按下鍵盤上的Print screen鍵，開啟Microsoft Word，貼上螢幕擷取圖片，將此檔案存下來，圖八為地熱能關闖關過程。

圖八：地熱能關志工同學指導同學闖關

6.        海洋能

與關主比賽海洋拳（海帶拳變種），三戰兩勝，答對三題後即可過關。圖九為海洋能關闖關過程。

圖九：海洋能關志工向來賓介紹闖關原則

7.        生質能

在閱讀過實驗步驟及纖維素酵素的先備知識後，依照順序排出產率最高的實驗步驟及實驗條件，即算過關。圖十為生質能關闖關過程。

圖十：生質能關志工指導同學闖關

n  活動花絮照片

感謝活動當天吳志揚市長等長官、中央大學高瞻計劃指導教授以及學科中心種子教師夥伴蒞臨本校活動，活動剪影見圖十一和十二所示。活動結束後，進行抽獎活動及活動檢討會，如圖十三所示。

圖十一：長官蒞臨開幕式（左）和活動現場檢錄（右）

圖十二：工作人員暨指導教授（左）和關主照片（右）

圖十三：闖關通過者抽獎（左）和活動檢討會議（右）

n  致謝

本活動感謝教育部高中化學學科中心協助辦理，中央大學教授的指導，以及武陵高中自然科高瞻團隊的參與。

n  參考資料

詹莉芬等（民101），2012北一女中化學宅急便嘉年華，北一女中。

化學宅急便：科園實中「來實驗玩實驗」

謝道任

國立科學工業園區實驗高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  活動簡介

2011年是國際化學年，為紀念居里夫人獲得諾貝爾化學獎滿百年。本校與教育部高中化學學科中心合作，首次舉辦「化學宅急便－來實驗玩實驗」活動。透過新竹區高中職教育資源均質化的共享，以「玩實驗」為名，提供社區教師、家長交流和學生學習的機會，跳脫教科書裡艱深的理論和圖片，將實驗操作以闖關遊戲的方式進行，科學不再生硬冰冷而充滿熱情趣味。當時共設計了20個化學關卡，活動頗受好評，也讓實中學子在其中展現熱情與服務學習的精神。而2012年是本校30週年生日，我們再次舉辦，特別的是活動變成了科學饗宴，除了化學科之外，更加入物理和生物二科，規劃了創意而有趣的21個科學宅急便，如表一所示，讓參與者從「做中學」，培養「動手做」的能力，科學融入日常生活中，進而提高學習效果。

表一：2012年「化學宅急便－來實驗玩實驗」21個關卡

n  活動規劃與實施

「來實驗玩實驗」活動由高中部自然科教師成立教師專業社群，跨科籌畫完成，期間召開三次籌備會議（圖一），討論內容如下：

圖一：跨科籌備會議

l 第一次（101/12/28）：決定學科關卡及關數、討論關卡志工培訓時間與方式、確認教師工作坊相關事宜。

l 第二次（102/03/01）：確認關卡志工分組名單、說明關卡準備情形、審議看板內容。

l 第三次（102/03/27）：關卡演示與驗收、指導準備相關藥品及器材（圖二）。

圖二：關卡演示與驗收、學生志工模擬演練

活動的進行可劃分為兩大區塊：志工培訓與行政支援。在志工訓練方面，招募145位高二同學擔任志工，不分文、理組自由分組認領關卡，預做實驗後，討論過關方式，進而撰寫看板內容，並在寒假和下學期期初的課餘時間充分練習。在行政支援方面，由設備組負責。以公文方式進行宣傳與邀請，預先提供學校單位團體報名，以利掌握參觀人數。總計包括：新竹高中、新竹女中、桃園縣立大溪國中、義民中學等超過350人報名，另外3月30日當天現場報名的學生和家長也非常踴躍，再加上本校的志工學生和教師，總參與人數超過千人。活動從早上九點開始至下午四點結束，在開幕式鳴放「乙炔槍」後（圖三），來賓們迫不及待地拿著闖關卡按圖索驥進行闖關活動。學生志工們依不同年齡層需求解說，展現迷人的自信風采。闖關成功便由關主在闖關卡上蓋章，累積達十關以上就加以認證並兌換科學小禮物。我們還設計「心得回饋單」，回收統計後可從中了解來賓們的心得與想法，作為成效評估及將來舉辦類似活動之參考。

圖三：關卡佈置、分流報到及開幕式鳴「乙炔槍」

n  關卡介紹

你知道美麗的煙火「豔」色是怎麼產生的嗎？當個「神槍手」扣下板機，發射出充滿電石氣的養樂多瓶有多神氣！想像自己是福爾摩斯，在百「紋」不如一見中利用指紋找出兇手；「鐘乳石」輕易地就能疊出來？不用顏料也能「化。畫」！生氣還會變色？克服心中恐懼，挑戰「隔空抓火」，進行一場「奈米碳粒尋蹤記」吧。哇…錯過任何一個關卡都很可惜。相關活動剪影如圖四所示：

圖四：闖關活動紀實

經過回收問卷統計，最受歡迎的化學關卡依序是：「我是神槍手」、「隔空抓火」、「化。畫」、「「艷」色」、「速成鐘乳石」。茲將關卡內容與設計整理如表二所示，以供參考：

表二：關卡內容與設計

n  學習成效與結語

從來賓們的回饋單可知活動非常成功，因為能親自體驗各種實驗非常過癮，留下深刻的印象，如果有機會應該繼續辦下去。而志工學生的表現也獲得極高的評價，除了讚賞他們的關卡遊戲設計得很有趣外，也肯定了實中學子的態度和修養，因為當關主不知如何回答來賓的問題時，也會謙虛地受教。教學相長，莫過於此！

以下節錄部分闖關來賓與學生志工的心得回饋：

l   闖關來賓

（義民林同學）很好玩，也讓我學到了很多事，感謝實中哥哥姐姐們，你們的態度和講說一級棒喔！如果還有活動，再來參加。

（竹女許同學）很開心能玩到這麼多實驗，關主都講解得很仔細，也學到很多實驗原理。

（竹東曾同學）了解很多科學的知識，也體驗到活動的樂趣，是個成功的活動！希望下次還可以再舉辦。

（義民李同學）其實科學並沒有我想像中那麼難，透過實驗讓人更好理解。

（義民許同學）原來科學也可以好好玩，讓我透過很多小遊戲了解科學原理。

（竹東鄭同學）不虛此行，用淺顯易懂的方式讓人理解生活中的化學或物理，提起對化學和物理的興趣。

（實小陳同學）我很喜歡這次的「來實驗玩實驗」活動，有很刺激也有很好玩的關卡，希望下學期還有類似的活動。

（竹東林同學）今天的科學闖關有些是正在學的東西，可以將書上的實驗拿出來動手玩，比在上課有趣多了。

l   學生志工

（我是神槍手）剛開始做的時候沒弄清楚比例，養樂多瓶都無法發射，後來才逐漸改善。我覺得這個活動非常有趣，能讓我們更加了解實驗，也懂得如何解釋給別人聽。

（隔空抓火）我自己也是怕火的人，但經過幾次試驗後發現其實很安全，再加上我們仔細地調整酒精濃度就更加放心了。相信小朋友們也和我一樣，由害怕玩到上癮吧！

（誰最會生氣）這次活動讓我們受益良多，雖然只是一個小小的實驗，透過小朋友們一次又一次驚喜的表情和笑容，我們所累積的是成就感和與人互動的技巧，希望下次還有機會參加。

（化。畫）原以為這個活動不會有什麼人來參加，不過當天見到排山倒海而來的小朋友們，五味雜陳的心情湧上心頭，期待自己能解釋得很清楚，另一方面又覺得一定會很累，不過看到每個小朋友露出的微笑，我的心都融化了。

（速成鐘乳石）在講解過程中，嘗試了許多講解方法，各有好處，很有趣！最好玩的地方是每個人的反應，這真是個很棒的活動。

n  致謝

此次活動得以順利完成，主要經費由新竹區高中職教育資源均質化計畫及教育部高中化學學科中心提供，嘉惠了新竹縣市所有學子，特此致謝。

化學宅急便：彰化高中暑假科研營

劉曉倩

國立彰化高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  活動簡介

本校每年均舉辦暑假科學研習營，主要目的加強彰化縣國高中各級學校教學資源共享，發掘並培訓本縣國中學生數理優異人才，建立本縣各級學校科學人才之培育體系及連絡脈絡；以科學實驗為基礎，建立一科學交流的營隊平台，促進縣內各國中學生的科學思考能力。2011年特將此研習活動與教育部普通高中課程化學學科中心取得聯繫，配合IYC國際化學年，舉辦嘉年華式的「化學宅急便」科學饗宴，內容有各式化學創意展品、影片、海報、實驗動手做及化學小遊戲等，希望激發學生動手玩科學的興趣。

「化學宅急便」活動，主要由教育部普通高中課程化學學科中心主辦，本校承辦，藉此將豐富有趣的化學資訊，分享給中小學師生和家長。本校在研習活動前一個月徵求學生志工一及二年級學生，擔任關卡志工解說員。科學營為期三天，分組研習有物理、化學及數學，此次研習活動因為結合「化學宅急便」內容更為精采！

n  活動規劃與實施

本校活動規劃主要是以國中及高中基礎化學課程銜接為主軸，將國中課程中學到的酸鹼反應、氧化還原及生活中的化學，以有趣生動的實驗方式呈現，讓不常接觸實驗的國中生學會理論與實驗應證，同時透過「做中學」暸解化學是一門實用的科學。關卡設計是透過學校科內老師討論與學科中心討論後決定關卡的主題，由三位老師分別帶領三到四個關卡，每個關卡主題明確，實驗內容及闖關方式由7位志工學生策劃，今年科研營是以「哈利波特魔法學校」為設計主題，「化學宅急便」就是「石內卜教室」。擔任志工的學生利用午休、專題課及課餘時間與指導老師討論，實作實驗、設計關卡、闖關獎狀及活動獎勵卡（圖一），因為闖關對象是國中生，並未受過實驗訓練，基礎實驗概念較不足，所以擔任關主的志工在設計實驗時要注意安全及藥品的使用。圖二為活動規畫流程。

圖一：本校張家浩老師展示哈利波特「金探子」獎勵卡

圖二：活動規劃流程圖

n  闖關化學實驗介紹

百發百中乙炔槍：本活動安排兩個活動：一是由關主解說原理，電石加水產生乙炔氣體的反應，並傳遞乙炔氣的危險性；二是讓闖關同學學習排水集氣法收集乙炔氣體，以瓦斯點火器射出，擊中講台目標物即過關，如圖三所示。

圖三：百發百中乙炔槍

有趣的ㄉㄢˋ－液態氮：本活動安排兩種活動：一是將點燃的線香放入收集有氮氣的集氣瓶中會使線香熄滅。拿點燃的鎂帶放入氮氣的集氣瓶中鎂帶繼續燃燒，產生氮化鎂。二是將樹葉及汽球放入液態氮鋼瓶中觀察樹葉及氣球的變化。闖關者可以清楚回答，鎂帶在氮氣中燃燒產物的顏色及汽球在液態氮中變化的情形，便是過關。

異形QQ球：PVA透明膠水加入飽和硼砂水溶液，透明膠水由黏稠的液態變為黏土狀的固體狀態。以15 mL的透明膠水，加入少許食用色素及約12 mL的飽和硼砂水溶液，觀察混合物的變化，再用手捏成球狀即為過關，如圖四所示。

圖四：志工製作異形QQ球

「膜」球的威力：取海藻酸鈉（Sodium Alginate）約2克，放入燒杯子中，再加水100 mL以及一滴食用色素（顏色任選），然後攪拌使海藻酸鈉充分溶解。接著取氯化鈣（CaCl₂）7克，放置於杯子中，再加水一公升，並攪拌充分溶解。闖關活動是以滴管吸取溶有各種色素的海藻酸鈉溶液滴入氯化鈣溶液中觀察半透膜的形成，甚至吸取溶有廣用指示劑酸化的海藻酸鈉滴入氯化鈣溶液中觀察半透明圓球的變化，如圖五所示。

圖五：膜球威力

彩虹泉之水：七彩神秘魔法池！闖關者使用氫氧化鈉和鹽酸在適當比例下，利用不同的指示劑下調配出七彩顏色，並會解釋指示劑顏色變化的原理即為過關，如圖六所示。

圖六：彩虹泉之水

魔幻水晶宮：利用0.2%肥皂泡水，加入鹽酸、甘油、食鹽、蔗糖、膠水、蒸餾水及氫氧化鈉等調配出肥皂大泡泡，闖關者使用不同的吹泡泡工具及吸管，製造超級大泡泡，操作中解釋讓肥皂薄膜可以拉長的原因。同時說明改用大鐵絲環，泡泡的形狀會改變嗎?你能拉出三角形或多邊形的泡泡嗎？並說明界面活性劑的洗淨原理。

誰最缺氧：闖關者利用吸管吐氣至澄清石灰水，如何在最短時間內將澄清石灰水便混濁並觀察鎂帶及線香在CO₂中的燃燒情形。

木炭電池：闖關者親身體驗組裝木炭電池，並連接燈泡使其通電發亮，試著回答：木炭電池是利用何種化學原理所組成？此電池中，陽極反應物是何種物質？陰極反應物又是何種物質？

寶特瓶火箭發射器：闖關者在鑽洞的寶特瓶底部放入少量的電石，並由瓶口上方滴入少許水，使寶特瓶內部產生乙炔氣，將瓦斯點火器塞入寶特瓶的鑽洞處點燃，使寶特瓶瓶口的乒乓球被點燃的乙炔氣彈出，如圖六所示。。

圖七：乙炔氣體火箭發射

n  學生學習成效

本校是彰化縣市標竿學校，學生來源99%來自彰化縣，是典型的社區化高中，學生數理表現極為優異，幾年來推動教育部高中職社區化政策及十二年國教政策，在縣內辦理彰化縣市國中科學研習營活動建立策略結盟的夥伴關係。這次很榮幸能與化學學科中心協調辦理「化學宅急便」活動，讓科研營的內容更豐富，是很難得的經驗！參與的國中生對於闖關活動覺得十分新鮮有趣，頻頻向志工學長詢問是否會再辦理延續性系列活動。

此次活動中最受歡迎的闖關活動是「百發百中—乙炔槍」，學生反應，瓦斯槍爆炸聲剛開始會令人嚇一跳，而且還會看到槍口噴出火花，十分有震撼力！此外學生對於「彩虹泉之水」覺得很新奇，雖然原理很簡單，利用酸性及鹼性溶液讓各種不同指示劑變色，百聞不如一見，覺得可以看到課本敘述的指示劑變色情形重現，覺得非常開心。

n  結語

化學宅急便活動與學校暑期科學研習營結合，除了協調在校生組織志工團隊外，本校創立多年由大學校友組織的「小蝸牛服務隊」充分發揮學長的領導組織能力，讓參與的國中生透過「做中學」物理、化學及數學闖關活動；了解科學的多元化及趣味性，同時也可以透過學長的帶領下，更了解自己的性向及未來高中生活。

n  致謝與交流

感謝教育部高中化學學科中心協助辦理，彰化縣市各國中學校及行政人員全力配合。

化學宅急便：竹山高中為學生的科學點燈

馮松林

國立竹山高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n  前言

契機

2011年國際化學年是我們改變教學的契機，教育部高中化學學科中心配合新課綱的推動，邀請全國十所高中辦理動手Fun化學活動，我們接受這個挑戰，在鄉下學校試著推行難得一見的科學實驗活動，一開始或許只是希望好玩的實驗能為學生帶來新的學習風潮。但是當我們在指導學生動手實驗的過程發現，讓學生動手其實是偏鄉學生學習科學的新方式，學生做實驗時展現課堂教學見不到的創意與自信，感動了我們。讓學生動手實驗的成功，重新燃起我們在偏鄉教科學的鬥志。

啟動

我們以動手實驗玩科學為教學主軸，並開始思考為本校所有自然組學生設計高中三年的學習歷程，規劃一系列動手實驗的學習活動。透過這些動手學習實驗的課程規劃，自然組學生是知識的主體，他們要將科學知識轉化成好玩的實驗，設計成關卡帶給全校及中小學生驚奇的體驗，每位同學還要參加校內、外科學實驗競賽。

南投縣竹山鎮的中小學師生都注意到了「竹山高中的學生真的能玩科學」，讓我們這群在鄉下學校玩科學的老師得到最大的鼓勵。我們相信，不管鄉下學校教學環境有多艱鉅，我們要為鄉下科學教育走出一條全新的路。

n  活動理念

科學不應只是精英的科學

很多學校活動和課程都希望派學校的菁英參加，大部分的學生從來從沒機會參加任何活動。而我們要讓每個學生都有玩科學喜歡科學的機會，不是以學習成績決定活動的參與，本校自然組的每位同學都是我們課程的參與者，在「將每個學生的學習帶上來」理念下，讓每位同學在動手實驗中學習科學，自己去設計實驗活動，將科學概念轉化為好玩的動手實驗，激起自我學習科學的動機，並且証明自我的能力，如圖1所示。

圖1：以自然組學生為中心，將每個學生的學習帶上來（左）和以科學活動導引科學能力的培養及學習（右）

以科學活動導引科學能力的培養及學習

辦理科學活動及競賽一般重視的是活動本身的執行成效，比較不注重活動前參與學生之學習歷程。我們則將活動及競賽前學生的學習課程，做為學生學習的重心，我們在每個科學活動和競賽前，安排實驗原理及操作之學習課程，希望學生的參與就是學習的過程，如圖2~5所示。

圖2：學生利用晚上到校實驗

圖3：實驗好玩又充滿刺激

圖4：我的示範實驗是一流的

圖5：Facebook上的活動網

循序漸進活化教學，建構學生自我學習之能力

依據學習鷹架理論，我們配合學生之知識及能力背景，依學生年級不同，讓高一學生先擔任實驗闖關的關主，學習基礎的科學過程技能與探究方法。高二再參加校內的實驗研習及競賽，這項比賽是讓學生先學習實驗方法原理，然後再進行比賽。等到高二升高三，這時學生的能力漸趨成熟，可以參加校外實驗競賽，如遠哲科學實驗競賽等，並在學生參與科學活動中，提供有輔助架構的學習歷程，如圖6所示。

圖6：本方案之學生科學實驗學習歷程

n  實踐

科學宅急便—實驗闖關活動

高一學生在下學期時，開始參加實驗闖關活動基礎培訓課程，課程中會先安排學生基本實驗技能之學習，透過實驗實作的練習，學生要學習分組合作，每組負責不同的實驗關卡，在一個半月的探究活動中，設計動手實驗的關卡。

從100年開始至103年，總共有4個班164位同學擔任過關主，4年來約有6020位中小學生參加竹山高中科學宅急便活動。每年學生所設計的關卡都不太一樣，以下為學生103年所設計的關卡：

1.        步步驚心：闖關學生要猜拳走過以紙杯所做的橋，體驗紙杯分散壓力的驚險狀況，如圖7所示。

圖7：步步驚心關卡

2.        我是神射手：在塑膠水管做成的槍管中噴入酒精，塞入乒乓球，點火後酒精燃燒會產生氣體，管子變熱使氣體壓力變大，將乒乓球射出，如圖8所示。

圖8：我是神射手關卡

3.        重砲連隊：打擊四面封住的紙箱，箱內空氣震動，擠壓形成空氣砲。

4.        電解繽紛樂：利用電解原理，在濾紙上噴上溶有酚酞的食鹽水，用通電的鉛筆筆心在濾紙上書寫，可以寫出紅色的字，如圖9所示。

圖9：電解繽紛樂關卡

5.        益智天秤宮：設計不同的平衡關卡，讓學生將紙牌疊高、用頭運水、用球拍運球。

6.        人力幫浦：用手輕壓住塑膠管口上下晃動，水面會因大氣壓力而上升。

7.        反黑箱：電解水所產生氫氣和氧氣，可做為氫燃料電池，讓LED燈發光。

8.        我要吃冰：以冰加鹽（重量比3:1）做冷劑，在零下20度的低溫，將養樂多冷卻成冰沙。

9.        幫你呼呼：當氣流快速流動時，氣體的壓力變小，吹氣進向下的小漏斗，漏斗中的乒乓球會掉不下來。

10.    嗶啵泡泡：將沙拉脫加甘油及洗髮乳等，學生可吹出很大的泡泡，其它同學則要用大紙杯接泡泡。

每年四、五月很多高三學生都已申請上大學，這些學生不是請假在家，就算來學校亦是無心上課，如何安排這些學生適切的學習活動讓校都相當頭疼，我們即召集已申請上大學的學生為志工，再設計科學實驗闖關活動至社區小學做科學服務。103年我們已為竹山鎮9所小學辦科學闖關活動，104年計劃服務全竹山所有13所小學，為竹山中小學送科學到學校，如圖10~12所示。

圖10：竹山國小活動開幕典禮（左）和由巫春貴校長主持開幕（右）

圖11：中和國小師生快樂合影（左）和雲林國小學生闖關後合照（右）

圖12：學生用心聽大姐姐講解（左）和小學生認真寫學習單（右）

校內實驗研習及實作競賽競賽

實驗競賽可以激發學生的潛能，也可以考驗學生臨場應變的能力，從100年培訓學生參加化學闖關競賽後，我們就開始有將校外的比賽方式移植至校內辦理的構想，我們不僅要辦科學實驗競賽，其實比賽前教導學生科學原理，讓學生實際觀察相關現象的呈現，才是比賽的核心價值。自101學年開始所有高二自然組同學，都要參加這個研習競賽活動，以下為歷年比賽題目：

u  101學年競賽題目

養晶蓄銳：將飽和食鹽水裝杯放至酒精杯中密閉，以蒸氣擴散養晶法做食鹽結晶的培養。

我最精密：學生要調配不同濃度食鹽溶液，再依序將染色的食鹽水分層放入量筒中，依規定分層者得高分，如圖13所示。

圖13：慢慢滴才能滴出好成績

u  102學年競賽題目

秒錶反應：比賽時分二階段進行，參賽同學配製不同濃度的碘酸鉀及亞硫酸氫鈉溶液，第一階段配出能在70秒後反應變色的溶液，第二階段則依各組抽到的秒數臨場調配溶液，學生可以藉此瞭解反應的機制，並進而學會調配藥品，如圖14所示。

圖14：我變色了看我的時間

校外實驗競賽

科學競賽關於科學知識的測驗居多，不管是清華杯、鍾靈化學競賽、旺宏科學獎、TRML數學比賽等，學生如果沒有豐富的學科知識，要在比賽中脫穎而出是相當的難，考量我們學生的學習特質及過去學習的方向，以實驗操作技能為主的競賽是我們學生可追尋的目標。其中由化學學科中心所辦理的化學闖關實驗競賽及遠哲趣味科學競賽，乃至於思源科學創意大賽，這些動手做實驗的競賽，以基礎科學知識為核心，學生透過實作成品或比試方式，做為決選的依據，而且賽前可依比賽規定項目做演練，是增加學生知識及實驗技能的好活動。

四年來，鄉下學生的優異科學表現，在遠哲趣味科學競賽、思源科學創意大賽及其它各項科學競賽，一次又一次的創下新的里程碑，如圖15和表1所示。

圖15：竹山高中101年遠哲科學競賽全國第一名（左）和103年思源科學創意大賽全國優等獎（右）

表1：竹山高中100-103年遠哲趣味科學競賽學生成績

n  反省

在南投偏遠的鄉下高中談科學，並不是一件容易的，不是辦幾場活動熱鬧熱鬧，學生即可因此獲得科學或學業上的進步。3年半前開始，從闖關活動的訓練一路至遠哲科學實驗競賽全國賽，我們看到學生的成長、學生的喜悅，在制式課程中，我們為偏鄉的學生找到一個以實驗為主的創新課程。

我們依據科學學習弱勢學生的特質，建構長期及深刻的學習歷程，所規劃的學習願景，是我們對偏科學教學的承諾。目前，一個個學習的循環穩定的前進，學生的成就與笑顏，讓我們對偏鄉科學教育的承諾得以實現，在不斷反省與精進的成長過程，我們依然會堅持這一條為偏鄉科學教育貢獻之路。