化學探究教學:家政教室裡的化學探究—饅頭大賽 / 鐘建坪、何建中

星期六 , 7, 五月 2016 1 Comment

化學探究教學:家政教室裡的化學探究饅頭大賽

鐘建坪1, *、何建中2, *

1, 2新北市立錦和高級中學國中部
1, *hexaphyrins@yahoo.com.tw; 2, *cch1221@yahoo.com.tw

n  前言

探究是擷取科學家進行科學研究的思索歷程,透過觀察、假說、反思與提出證據作為觀點陳述的基礎,讓學習者能夠構思問題、界定問題以及能夠利用已知的概念架構而提出有可能解決方案(教育部,20032015National Research Council, 2000)。一般而言,學校的探究教學活動主要以課堂實驗的改良為主,經由增加變因的探討強化學生進行探究的能力養成。然而,強調課本實驗為主的修正模式仍與學生生活經驗相去甚遠,限制學生的學習遷移的效果,因此強化學生生活周遭情境中探究能力與思考智能的養成是可行的操作模式。

廚房是現代一般家庭生活料理食物的必備場所,而菜餚的料理過程更是牽涉生物、物理與化學等學科概念。例如:一道簡單的炒空心菜,過程中需要清洗減少汙泥與農藥殘留,透過炒鍋傳導的熱量讓細胞壁破裂軟化,並且加入調味料增加味覺的口感。廚師完成一份料理需要考量的因素非常多樣,才能推出因地制宜且因人而異的客製化內容,因此料理的多樣性正是貼近生活情境的探究學習活動之一。有鑑於此,本文嘗試將探究的意涵納入廚房的料理活動,讓九年級參與寒假學藝活動的學生,經由自己動手操作與反思的過程,逐步找出饅頭製成條件與口感的關係,進而完成一份理想而好吃的饅頭。

n  實施流程與步驟

一、材料項目

主要材料包含麵粉、酵母粉與糖。一般市售麵粉區分高筋、中筋與低筋麵粉,高筋麵粉是用於麵包、披薩等,低筋麵粉作為甜點與蛋糕使用,而中筋麵粉才是作為小籠包與饅頭的原料。酵母的功用在發酵之後產生二氧化碳可以作為天然的膨鬆劑,並使麵筋擴展而有嚼勁。糖作為酵母發酵的物質之一,並提供味覺甜度。

二、先前試驗

本文作者先前引領學生進行的探究活動多屬於由學科知識切入的實驗研究,在廚房環境中完成饅頭製作的探究活動尚屬第一次。因此,在課堂實際讓學生操作之前,自己即先至超商購買麵粉與酵母粉等材料,並試作二次特定條件下的饅頭口感,以確認自己能夠獨自從揉麵粉、發酵至蒸熟時間,並且控制在1.5小時內完成時,才算放下心中教學前緊張的心情。

三、正式操作

饅頭製作的探究活動分為三天,每天2節課,共6堂課時間。

(一)第一天依據學生討論並設定的條件製作饅頭

課堂一開始先讓學生填寫課前問卷(見附件一),題目除了涵蓋製作饅頭的巨觀影響變因之外,亦嘗試讓學生連結微觀酵母的發酵機制等。待學生完成課前問卷之後,即發放學習單(見附件二),並開始說明三天的教學活動任務,接著分組進行饅頭試做。教學場所是在家政教室進行,各組依據學生自己設定的條件進行饅頭製作。過程中教師的角色即引導學生思考想要探索的變因,例如:麵粉與水比例、揉麵團力道、發酵時間等,並讓學生實際操作。如圖一所示,剛開始學生對於饅頭製作的流程都是陌生的,因此在麵粉與水比例的拿捏上就費了一段時間。雖然每位同學都非常緊張,並深怕做出不能吃的饅頭,但卻又興致勃勃想要看見變因測試的結果。當然第一次的嘗試可能在外觀與口感與實際的販售的饅頭有所差距,但可作為第二天改進的基礎。

clip_image002 clip_image004

clip_image006 clip_image008

圖一:第一天學生實際操作的過程與成品

(二)第二天依據學生反思並修改的變因製作饅頭

第二天課堂一開始,各組學生必須反思第一天饅頭製作的過程與成果,以評估第二天小組將會如何改進。此時學生小組討論並思索如何進行變因條件的修正,以得到心目中理想的饅頭(見圖2)。接下來實際操作中,學生對於麵團與水比例的拿捏已經能夠較快掌握,因此各組成員開始強調酵母是否充足、甜度是否適當以及發酵時間的多寡等因素,並且使用家政教室可觸及的工具。最後成品部分已經能夠掌握饅頭的外觀與口感(見圖2)。

clip_image010 clip_image012

clip_image014 clip_image016

圖二:第二天學生實際操作的過程與成品

(三)第三天依據學生反思並找出最佳比例製作饅頭並比賽

課堂一開始與第二天相同地讓同學報告第二天的成果與改進之道,並說明將會以何種比例做為評比作品的依據。第三天時,各組學生已經熟練基本操作流程,迅速地完成麵團,各自作出屬於自己的饅頭形狀(見圖3),並將數據整理(見圖4)。最後,各組需要完成自己與作為評審審查的饅頭。各組的饅頭經由三位評審老師試吃作為小組評比成績。經由三位老師評比與試吃結果反映,雖然只有短短3天的嘗試,但已有部分小組學生已經能夠掌握相似於外面商家販賣的外觀與口感。

clip_image018 clip_image020

clip_image022 clip_image024

圖三:第三天學生實際操作的過程與成品

clip_image026 clip_image028

圖四:學生三天實際數據的範例

n  學生表現與回饋

然只有短暫三天共6堂課的實際操作,學生能夠熟悉製作饅頭的基本操作過程,而這些過程並沒有出現在學習單上面,而是學生們憑藉著想像、蒐尋家政教室可用的器具以及授課教師的引導下完成。學生的表現方面以變因探索、微觀化學發酵反應以及心得進行說明。

一、影響製作饅頭的變因

前測時,幾乎所有學生皆強調影響饅頭製作的因素有蒸煮的時間、溫度與發酵,其餘尚有揉麵團的力道以及師傅的技術等。後測時,學生在變因項目上多能針對實際操作過程影響的因子做出說明,例如:麵粉與水的量、製作饅頭順序、酵母發酵時間、加入糖的比例以及蒸煮時間等。

(1)前測時

S1:製作饅頭的人的做法、時間、溫度。

S2:蒸煮的時間、發酵的時間、蒸好後不能直接拿出來,要看蒸煮食的熟度,不然會扁掉或黏在鍋子(蒸籠)上,就失敗了。

(2)後測時

S1:水量、糖、酵母、麵粉的多寡、製作的順序、發酵的時間、揉麵團的力道、溫度。

S2:蒸煮時間、食材的量要拿捏、溫度以及發酵時間。

二、酵母發酵的微觀化學反應

國三學生在無預警前測的測試下,幾乎都能知道製作饅頭的科學原理是經由酵母發酵作用產生二氧化碳的結果,然而若要讓學生實際寫出化學反應式,則多數空白無法寫出,亦可能學生不清楚題意是否需要寫出化學反應式。在後測時,經由學習單的說明、實際操作流程以及教師原理機制的解釋,除了知悉酵母發酵之外,學生尚能寫出酵母發酵的反應式。此處舉兩位學生為例。

(1)前測

S3發酵,饅頭中的小孔洞是空氣進入麵團之中。

S4利用酵母發酵產生氣體,氣體鑽出小洞使麵團更蓬鬆。

(2)後測

S3酵母將葡萄糖經發酵作用分解成CO2H2OC6H12O6 →2CO2 + CO2

S4利用酵母發酵、酵母菌在發酵過程中會產生二氧化碳,氣體鑽出饅頭就會產生小洞,讓饅頭鬆軟。

三、如何運用原理協助製作饅頭

雖然多數學生知道做出一顆好吃饅頭的影響變因,以及會運用到的化學反應,但是全數學生皆未實際操作過饅頭的製作,因此皆不清楚如何藉由科學原理協助自己做出好吃的饅頭。待實際操作過之後,認為從嘗試中掌握適切的麵粉、溫度、發酵時間等因素,才是協助自己完成好吃饅頭的成功要素。此處舉兩位學生為例。

(1)前測

S5不知道。

S6不知道。

(2)後測

S5多試幾次,比較不同比例的差別,找出最好比例的那組〔條件〕。

S6需要考量麵粉、發酵粉、水、糖的比例。

四、實際操作過後的心得感想

由於學生先前都有吃過饅頭,但卻完全沒有實際做過一次饅頭,甚至揉過麵團的經驗也都沒有,因此這次的活動嘗試不僅讓學生實際動手操作之外,亦透過不給標準操作流程與比例,讓學生從試誤中找出影響變因間的彼此關係。而這樣的歷程即為實務性的探究歷程,透過觀察、假說、試驗、反思與證據回饋等步驟讓學生可以獲得製作出一個好吃饅頭的比例。此處舉五位學生為例。:

S1在製作之前先算好比例再去做,做不好再重新配比例。雖然第一天做的饅頭不怎麼好吃,但經過3天下來,愈做愈好,也終於有饅頭的樣子,蠻有成就感的!哈哈!同組的人也都很認真的做,沒想到還得到第一名!

S2一開始老師甚麼都不講,讓我們自己摸索。我覺得這樣很好,有實驗精神。〔因為〕自己做的成品自己一定要吃,所以有著絕對不能失敗的精神,千萬不能拿命開玩笑!

S5第一次做的成果很差,但是後來就改進了。〔我覺得〕這種教學很有趣,也更容易吸引同學認真上課。〔但是〕實際做的時候比想像中的難,然而真的做出一個有點接近饅頭的食物時,是很有成就感的!

S61天做的時候甚麼咚咚也不會,只會隨便做,第1天做的時候糖放得夠。〔但是〕第二天有吃到麵粉且發酵粉也加的不夠。第3天是進步很多,形狀也很像,但還是沒有說很好,〔我〕終於知道饅頭怎麼做了。

S7這是我第一次做饅頭,覺得還蠻好玩的。雖然第一次做得有些失敗,吃起來的口感跟發糕差不多,但是後來做第二、三次之後,就因為知道要改的地方在哪裡,所以最後還不錯。

從學生文字心得的分享中可以看出學生嘗試摸索的喜悅與滿足。例如:S8認為由老師提供基本器具之後,後續由自己獨立尋找變因條件是不錯的學習方式。而S1S5認為整個實際動手操作與思索如何做的歷程,在事後仍然清楚記得摸索的歷程與成果。對於此活動全數參與的學生都認為是非常深刻的學習體驗。

n  結語與意涵

一、結語

不管是九年一貫或是107課綱都不斷強調科學學習中探究能力的重要性。探究能力不僅涵蓋觀察現象、提出問題、設計實驗、歸納數據與溝通想法更需整合邏輯推理、批判思考以及想像創新的內涵與提升。本文嘗試只提供九年級學生需要的基本食材,而比例、數量、時間皆需要自行思考與摸索的情況下,讓學生進行生活經驗相近的廚房化學探究活動。結果顯示學生對於饅頭製作的能力有所提升,並且經由製作饅頭的活動中促進觀察、推理、設計、溝通與合作能力的發展。

二、意涵

(一)廚房化學反應眾多,嘗試捉住幾項變因,做出深入探索

廚房是現代人不可或缺的生活場所,其中的料理活動具備許多化學現象與反應的內涵。讓學生進行實際生活經驗的探究活動,能夠讓學生更加體認學科知識與生活實踐之間的關係,而學生也才較能夠將所學知識轉化應用。因此,具體實踐上可以嘗試以不同料理變因改變的方式,讓學生摸索進行實際探究。

(二)不僅巨觀現象的探索,應該同時著重巨觀現象與微觀機制整合

學生學習化學不僅對巨觀現象進行觀察與操作,更應該理解微觀世界的運作機制。本文活動嘗試將學生78年級時即學過發酵反應與其反應方程式納入巨微觀表徵的整合,以提供學生動手操作與思索的框架,期望學生能夠在進行問題解決的動手操作的同時與相關思考智能整併發展。

n  參考資料

教育部(2003)。國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域。臺北:教育部。

教育部(2015)。十二年國民基本教育自然領域課程綱要草案。臺北:教育部國家教育研究院。

National Research Council. 2000. Inquiry and the National Science Education Standards: A Guide for Teaching and Learning. Washington, DC: National Academy Press.

n  附件

附件一:課前(後)問卷

原始班級: 姓名:         座號:       

1.      請問你覺得要做出一個好吃的饅頭,其影響的因素會有哪些?

2.      製作饅頭的科學原理是什麼?

3.      饅頭中會有小孔洞,請問原因是甚麼?

4.      請問如何藉由製作饅頭的科學原理幫助自己做出好吃的饅頭?

5.      請寫下這六堂課的心得想法。(此題單純屬於課後問卷)

附件二:饅頭大賽學習單

一、食材:麵粉(中筋)、砂糖1包、酵母粉

二、器材:電子秤、蒸籠、小碗、電鍋、碼表

三、原理說明

發酵過程中,酵母菌將葡萄糖代謝生成CO2H2O,其反應如式[1]所示。

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2    [1]

四、製作過程

1.        各組繳交評分的饅頭。

2.        饅頭必須使用電鍋熟製。

3.        製作過程以手揉製麵糰。

五、實驗記錄

image

5498 Total Views 4 Views Today
Print Friendly, PDF & Email
One Comment
  • Ben 說:

    不好意思
    附件二 原理說明中 有誤
    酵母酒精發酵不會產生水
    C6H12O6 →2C2H5OH + 2CO2

  • Please give us your valuable comment

    你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *