臺灣化學教育

第十期 主編的話

邱美虹

國立臺灣師範大學科學教育研究所教授
國際純粹化學與應用化學聯盟（IUPAC）化學教育委員會主任委員
美國國家科學教學研究學會（NARST）理事長當選人（President-elect）
中國化學會（臺灣）教育委員會主任委員
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2015年11月22-27日，我以IUPAC化學教育委員會主席身分受邀出席在南非Thohoyandou的Venda大學舉辦的第二屆非洲化學教育學術研討會給予專題演講，為此深感榮幸。我在2011年為慶祝聯合國公布的國際化學年，曾與IUPAC化學教育委員會幾位教授到衣索匹首都阿迪斯阿貝巴（Addis Ababa）辦理年輕化學大使（Young Ambassadors for Chemistry, YAC）工作坊和辦理飛行化學教育家計畫（Flying Chemistry Educators Program, FCEP），促進大眾對化學教育的認識與化學教育研究與實務的結合，並在非洲化學年會上給予專題演講。兩年後（2013），非洲第一次辦理化學教育學術研討會就是在衣索比亞首都阿迪斯阿貝巴舉行。此次是由南非University of Venda教授Liliana Mammino主辦，出席人員分別來自美國、荷蘭、南非、桑比亞、肯亞、阿根廷、波蘭、臺灣等國。大會在會前會邀請美國化學會Mary Kirchholf博士辦理工作坊，介紹美國化學會在推動綠色化學上的努力成果。我則在大會專題演講中從PISA和TIMSS來談非洲科學教育的<危機>，非洲國家學生低學習成就是眾所皆知的事實，因此他們參與國際評比的相關研究意願不高，這是可以理解的；但是我也從他們「喜好學校生活」的指數相對高於OECD的平均值，甚至高於芬蘭和韓國（這兩國皆在學習成就上名列前矛，但此項調查卻低於國際平均值）去談促進非洲學生科學學習的<機會>，這數據在當場引起與會者高度的興趣，我想這大概是他們未曾想過的另一個評量的面向。凡事一體兩面，我也趁此機會鼓勵他們透過參加國際性的大型計劃，透過全球參與國大數據的分析，可以重新檢視自己國家教育系統的優劣勢，以截長補短、改進教與學的環境。除此之外，南非教授Marrisa Rollnick博士則是針對教師專業成長的重要性來說明如何引導在職教師與職前教師改變教學，並重視其學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge, 簡稱PCK）的發展，Rollnick博士尤其強調高中化學教師嚴重缺乏化學背景知識的現況，強化化學專業知識刻不容緩。Marié du Toit教授則評介微型化學實驗在學校經濟狀況不佳的南非實施的可能性與一些成功的範例。尚比亞Lawrence Nyirenda化學教師則利用Johnston的巨觀、微觀、和符號的架構設計11年級的化學課程並探討學生在這三面向的表現，惟缺乏研究法上的信效度的檢驗。整體而言，非洲化學教育因受到經濟衰退、可用資源與大環境制度與教育系統的限制，使得非洲化學教師專業素養欠缺、教育理念薄弱、學校實驗器材設備不足、實驗活動較少進行，處處顯示化學教育在實踐面上的困境。教師在教學上不易實施實驗活動，更遑論進行探究式教學，改變化學教育教學與提升教師化學教學的專業素養這部分非洲似乎仍有很長的路要走。

與大會主席及其學生合影                           與大會工作人員合影

教師工作坊                           與海報競賽得獎人和裁判委員等合影

相較於南非面對的基礎教育與師資問題，臺灣在資優教育上的發展已在國際上發光發亮，並深具口碑。本期專題主要是以國際化學奧林匹亞競賽得主就此競賽對其學術與就業生涯的發展所產生的影響作一回顧性的報導，同時並邀請曾帶隊參賽的高中教師就其輔導層面加以述說。特約主編是長期投入國際化學奧林匹亞的國立臺灣師範大學化學系張一知教授，也是化學奧林匹亞國際指導委員亞洲代表，其專業知識深厚、經驗豐富，透過她娓娓道來可為讀者揭開一些化學奧林匹亞競賽神秘的面紗與期待。張教授所邀請的作者大都是在10多年前、甚或20多年前獲獎，至今皆已在學界或業界有相當傑出的表現，他們對參賽的觀點與經驗將可提供中學化學教師，尤其是教導資優生的教師參考。譬如，林奇旺博士目前在必治妥施貴寶製藥公司擔任資深研究員提到「…我深深感受到化學是一門務實的實驗科學，尤其講求細心觀察物質的基本特性，以歸納同類性質和推衍出物質變化的道理」，同時他於文末也提到「當我此時看著當初臺灣選手們…在莫斯科大學化學系前的門得列夫巨大的銅像前合影，不禁想像說偉大的化學前輩門得列夫是如何透過有限的實驗設備、細心歸納分類各個已知元素、並且預留空位給待尋的未來發現，建造出元素週期表的藍圖，完成跨世紀的創舉」。從知識的啟蒙、精煉、到更深層的反思偉大的化學史發展，這是林博士留給讀者們去思考的部分。此外，這些作者的反思也盼能對過度重視競賽結果的家長們起振聾發聵之效，譬如，戴桓青助理教授指出，「不需把一個趣味性的學生競賽變成大人自尊的競技場」…「從百年樹人的觀點出發，成績似乎真的沒有那麼重要，也不過就是報紙上一天的版面，而我們想讓學生帶走的是一輩子的精采回憶。」。這無異再度強調學習的過程應重於結果，教育的目的是在於人格的養成、知識的建立、經驗的累積、以及邏輯思考的培養，而在化學教育中更應朝向培養探究精神、手腦並用、以及運用所學於生活問題解決和下判斷中。而參與競賽應視為是自我成長、自我挑戰與自我突破的機會與磨練，這在其他作者的文中都可見一斑。感謝張教授負責此次專刊邀請這些傑出的化奧選手撰稿，使讀者得以一窺化學奧林匹亞得主在獲獎近20年後的成就與省思，此時此刻正是12年國教改革之際，這幾篇文稿的論點或許可以提供課程改革主事者一些反思的方向。

本次期刊的常態性文章有胡景瀚教授的化學小故事「淺談道爾頓的原子學說」。繼第一期胡教授和林奕秀女士翻譯的蠟燭的化學史和第八期介紹「亞佛加厥專書論述關於測定化合物中基本分子的相對質量，以及它們在化合物中的比例之方式」，此次胡教授從1808年，道爾頓發表的《化學哲學的新系統》一書奠定其原子說理論的歷史性地位著手，說明規則及實驗數據對理論發展的影響，以及道爾頓以原子圖形符號解釋分子結構等，初探了理論發展的過程，也說明理論發展過程中也有不適當之處必須修正，此文可做為科學本質探討的教材。呂雲瑞老師的「製作3D光雕印章」介紹透過光誘導聚合反應並結合時下流行之平板電腦及APP製作「親筆簽名」的效果圖章，製造出獨一無二的印章，簡單有趣，但作者也指出廢棄物處理需要謹慎為之的警語。方金祥教授再度以具創意的微型實驗來說明大家所熟悉的鋅銅電池的反應，以達到減少化學藥品之用量、減少污染、節省能源。傅麗玉教授及楊水平教授的「愛玉說愛玉凍化學」，介紹了原住民與愛玉緊密的文化關係，及愛玉凍的形成原理，從知其然到知其所以然，針對愛玉子中的果膠分子之半乳糖酸根離子如何與硬水中的鈣離子或／和鎂離子反應，而形成的凝膠果膠，並比較高酯化果膠和低酯化果膠在形成凝膠之差異。鍾曉蘭老師的「翻轉教室多重表徵的模型教學」，文中教案設計一系列多重表徵的模型教學策略及教學活動，並從一連串的動態評量中，瞭解學生對化學反應速率相關概念的認知發展歷程。施建輝老師的「說明溶液的凝固點下降」，引用薛勝雄老師於1983年出版的「新細說化學」內容，說明溶液的凝固點下降原理，引經據典、深入淺出的說明凝固點下降的原理。王瓊蘭老師則是以出席第六屆亞洲化學教育研討會所進行的演示實驗「運用勒沙特列原理判斷心型迴紋針顏色的變化與鋼絲絨球漂浮的實驗」說明參加會議的心得，藉此希望喚起更多化學教師參與這類型的化學教學交流的國際活動，以促進專業成長。