臺灣化學教育

2015亞洲化學教育國際研討會：
東京學藝大學附屬高中參訪過程和心得

張明娟

國立武陵高級中學
教育部高中化學學科中心
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n  東京學藝大學附屬高中簡介

此次參加第六屆亞洲化學教育研討會（6th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 6th NICE Conference），在大會為與會者的安排下， 筆者有幸得以參訪東京學藝大學（Tokyo Gakugei University）附屬高中，這所學校是位於住宅區，校區佔地稍小但卻古色古香，隸屬於東京學藝大學，這所學校約有1050位學生，因為東京學藝大學是師資培育機構，所以這個高中也提供東京學藝大學學生成為教師的實習場域，並與東京學藝大學合作相關教育研究計畫，這所高中提供多樣的藝術學科並透過教室內的靜態教學與戶外觀察研究的方式，例如該校舉辦地理戶外教學、運動日、登山露營活動、園遊會、合唱比賽…等等，強化學生對於基礎課程能有更全面性的了解。圖1為東京學藝大學附屬高中校園一景。

圖1：東京學藝大學附屬高中的教學樓入口

東京學藝大學附屬高中在日本東京高中排名第二，僅次於日本都立國際高中，隨後為東京工業大學工學部附屬高中、東京大學教育學部附屬高中、東京都立青山高等學校。東京學藝大學附屬高中也是一所「超級科學高校」（Super Science High School, SSH），所謂超級科學高校係日本文部科學省自2002年開始推動，希望以SSH作為發展據點，以科學技術、理科、數學教育做為發展重點，並透過與大學和研究機關等進行課程合作開發，達到培養科學技術領域的人才並普及區域科技發展的目標。為了與鄰近國家化學教育專業人士交流，在6th NICE研討會中，除了提供學生以英文發表專題研究外，還讓與會人士參訪該校的化學教學，並讓高中生以英文海報和口頭報告方式相互交流。

n  比較兩國高中化學修習學分

參訪過程中作者了解到日本高中化學修習的學分較臺灣少很多，臺灣高中化學修習學分分成兩部分：必修部分為基礎化學（一）兩學分，在高一上或下修習，基礎化學（二）（三）為兩學期課程，在高二修習，每學期至少兩學分，學生可選擇性修習，以滿足自然領域的必修學分；選修部分為兩學期之課程，每學期三學分。選修化學實驗為兩學期之課程，每學期一學分，自然組學生總共最多修習了十四學分。然而，日本在必修部分一樣是兩學分的基礎化學，是在高二時才修習，但在選修部分只有六學分，是在高三修習，總共修習八學分。

n  頗具巧思的實驗室

在聽完簡報後由校方帶領我們參觀實驗室，每個專科教室雖然沒有新穎的實驗設備，但卻有令人驚豔的巧思，例如：物理實驗教室中，從天而降的伸縮插頭（見圖2），可以避免學生在做實驗時被電線絆倒，或桌面上不小心打翻盛水容器，造成觸電的可能，使用上相當便利性，除此之外，生物實驗教室中，隱藏版的水槽（見圖3），學生實驗時可以當實驗桌使用，需要用水清洗時再把桌面拿開，將水龍頭轉正即可使用，他們在空間的利用的確頗具巧思。在化學實驗教室中（見圖4），觸目所及讓我有時空錯亂的感覺，以為身處在臺灣，一切都是那麼的熟悉，每個玻璃器皿也按照大小不同分別擺放整齊，而化學實驗室特有的「味道」，原來兩國都一樣！。

圖2：物理實驗室頂置可伸縮插座

圖3：生物實驗室隱藏版水槽和可調式水龍頭

（影片觀賞：https://youtu.be/wpwSSYY4IeA）

圖4：化學實驗室的空調（左）、洗手台（中）、分類清楚的器材櫃（右）

n  實作藍染實驗

在參訪該校過程中，東京學藝大學附屬高中岩藤英司教師設計了藍染實驗，提供與會人士（以學生為主體）體驗，該實驗步驟如下：

1.        把10克藍靛色素（Ai）粉末放入一小塑膠袋A中，加入100 mL的熱開水和2M 20 mL的NaOH及5克的低亞硫酸鈉（Na₂S₂O₄）。輕輕地搓揉塑膠袋使粉末完全溶解。

2.        放置A袋於裝有3 L熱水的大塑膠袋B中，使A袋之液體與B袋之熱水混合均勻。

3.        盡量趕出在B袋中的空氣，再置入欲藍染之布料在B袋中。

4.        靜置約5~10分鐘，取出布料用流動的水清洗即完成。

此實驗涉及氧化還原概念，其反應式如圖5所示：

圖5：靛藍的氧化還原反應，氧化態的靛藍（Indigo）呈藍色，還原態的靛白（Leuco Indigo）呈黃色

就染色過程而言，因被氧化而顯色的藍靛色素（Ai）水溶性不高，無法親和纖維素，而不能直接調水染色，必須放藍靛色素於還原劑中在鹼性的條件下，使之還原成還原態的靛白，如圖5的反應式所示。靛白對水的溶解度高，此染液才具有染著力。布料經還原液浸染後，取出並攤開，靛白被空氣氧化而顯現出靛藍的顏色，固著於纖維上。圖6為岩藤英司老師藍染教學和參訪者完成的作品。

 

圖6：岩藤英司老師藍染教學（左），美虹教授（中）和化學學科中心夥伴的藍染作品（右）

n  學生海報展示

用完午餐，稍作休息，下午的時間即為三個國家的高中學生海報展示，參賽的學生，多以流利的英文向學者和教師們賣力解說自己的學習及研究成果，這部分的交流跟臺灣的科展類似，只不過臺灣只講給評審聽，競賽性很強，而NICE的海報展目的是希望讓年輕學子們能相互的交流，反而不像在比賽。經由本次學生專題研究的發表發現，台日兩國學生於研究題目的選擇上頗有差異，臺灣學生較注重於學理上的探討，而日本的學生則注重生活經驗的探索，「科技始終來自於人性」，科學的研究亦是提升人類的生活，日本學生對於生活細節入微的觀察，以及運用科學知識解決問題的熱誠，可做為未來我國高中學生在研究主題挑選的參考及學習對象。圖7為這次參訪中臺灣學生參加海報展示的情形。

圖7：新北市立錦和中學潘建彰（左）、國立彰化高中蔡尚峰（中）、國立大甲高中廖心妍（右）三位同學的海報展示

n  參訪合照

在主持人Kamata教授致詞完，將NICE研討會的棒子交給韓國的Jeong, Dae Hong教授後，接著一行人步行至門口合照，在離別依依的揮手中，搭上巴士離開東京學藝大學附中，圖8是各國高中教師和大學教授的合照，圖9是三國高中學生的合照。

圖8：各國高中教師和大學教授的合照

圖9：參加海報展三國高中學生的合照

n  參考資料

1.          日本東京高中排名。網址：http://japan.bailitop.com/ranking/20140809/60183.html。

2.          基礎化學課程綱要，高中化學學科中心。網址：http://chem.kshs.kh.edu.tw/。