臺灣化學教育

中學化學App教材與教學：從化學心臟病到沉澱App

吉佛慈

國立臺灣師範大學附屬高級中學
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n  簡介

身為化學老師的我，時常幻想自己是一位超神力魔法師，不但帶領學生在實驗室調製出一道道迷人的化學試劑，同時也陪伴學生在教室裡盡情激發創意，以輕鬆幽默的方式與學生共同思考化學、探究化學、玩樂化學及記憶化學，也因此被學生冠上「化學女神」的封號。

以化學反應中的沉澱反應為例，上課場域從實驗室轉換到教室，沉澱反應容器從試管到透明片，化學藥品從以毫升計量到以點滴計量，搭配精心設計的「聯想大考驗」、「配對快狠準」、「沉澱心臟病」、「沉澱接唱賽」等活動，本來以為其中的實驗活動設計已經符合藥品減量的精神，直到民國101年9月，本校與信望愛基金會合作辦理教育平台實驗計畫，全校高一學生人手一台平板電腦，才有機會重新思考調整既有的教學模式，轉而善用平板電腦的資訊化及帶著走的優勢。下圖為沉澱接唱賽活動之影片連結。

 

影片連結：沉澱ing，https://www.youtube.com/watch?v=bc4pj2AbZc8。

n  設計緣起

一、廢液減量的趨勢

從減量實驗到微型實驗到「雲端實驗」，是本校自然科團隊的設計理念，相信也是全國許多高中化學老師努力追求的目標。其實雲端實驗除了表面上的減少試劑使用之外，也減少了教師準備器材，學生取用器材、實驗室管理員處理廢液及學生清洗器材所花費的時間，也省下每學期購置全校實驗藥品的經費。

二、共享氛圍的感染

2012年9月，在平板電腦尚未普及、校內網路頻寬不足及上網學習不太暢通之時，信望愛基金會便與台北市六所高中進行教育平台實驗計畫，大手筆捐贈平板電腦，並派技術人員到校內開設多場教師研習，協助教師熟悉平板內建軟體在教育上的應用方式及功能。當我們自然科團隊了解信望愛基金會捐贈這麼多平板電腦給學校，目的就是希望學校老師在使用時，能將所設計的教案內容分享出去，使基金會在下一階段將實驗計畫擴及到偏鄉學校時，能夠有第一期參與計劃的學校教師設計好的教案，提供偏鄉地區教師的授課資源與學生的學習資源，我們就已深深感染到這個實驗計畫的共享精神與扶助偏鄉教育的希望。

n  製作過程

一、主題發想與分工

　　從思考主題到分工合作，再到設計App功能，只是短短幾周的時間。我們挑選了三個需要了解並記憶的單元主題，分別是「沉澱反應」、「電解電池」與「水溶液中的化學反應」，全體化學老師們很快就自動分為三組，且每組人數相當，分別構想出各主題App需要具備的功能及操作的介面。

　　「沉澱反應」主題是由我、張荊壢老師（當時的教務主任）及吳孟修老師共同負責的。我們模擬實際上課情境，希望以App取代陰陽離子反應的實驗，一則是因為此實驗需耗費許多藥品，另則實驗目的僅單單觀察沉澱與否，若改由老師先做一次並拍下來，保留實際實驗圖片供學生觀察，便可達到完全免用化學藥品進行實驗的目標，因而構想出「沉澱查詢機」的雛型。但是離子的種類繁多，經由我們三人小組討論的結果，決定只挑選19種常見的陽離子與13種常見的陰離子。

　　此外，好不容易根據實驗歸納出來的沉澱表，要完全背誦下來也是讓許多學生頭痛的問題。因此為了強化學生對沉澱表的記憶，效法化學心臟病遊戲的快速判斷沉澱或溶解反應，因而構想出「快打沉澱表」的App雛型。，

二、軟體設計神隊友

說是自然科的團隊，其實我們主要是化學科團隊加上一位物理科教師兼程式設計高手。這次跨科製作化學App的經驗很特別，一方面是化學科老師們的突發奇想有時不是靠程式設計就能夠達到的，另一方面是物理老師比較不受化學概念制約，能從客觀中立的學習者角度切入，幫我們想到增加錯誤訂正功能及進階挑戰的設計。其他關於沉澱App的程式設計步驟請詳見「沉澱App的幕後推手」一文。

n  成效評估

    當「沉澱查詢機」與「快打沉澱表」兩個App完成時，我們團隊成員們便迫不及待的進行測試，一同把需要修改的意見彙集起來，當時發現幾個原來沒有考慮到的問題，像是沉澱查詢機的少數沉澱實驗結果與教科書的沉澱顏色不同，或是快打沉澱表的部分答案對應有誤，還有快打沉澱表沒錯三題就會無法停下來等的問題，因此潘老師需陸續擔任神隊友的角色，重新賦予App新生命。

    在102學年度，本團隊便受到信望愛基金會的邀請，將本校開發出的教案設計成果跟北、中、南各區代表學校分享。我曾代表到台中明道中學和台南二中分別跟中區及南區教師分享沉澱教案設計及沉澱App，並歡迎教師們下載使用，也鼓勵大家將使用後的建議提供給我們參考。後來也獲新北市的高中邀請，向該校自然科教師演講並分享教案，迄今尚未接獲任何有關App的錯誤訊息或建議。以下是我們沉澱三人小組搭配物理科潘老師，四人共同完成的兩個沉澱App設計與製作，且自102學年度起便提供有興趣者自行至Android系統中的Google Play商店免費下載，下載網址及QR code如圖1及圖2所示。

             

圖1：「沉澱查詢機App」的畫面之一（左）及其QR code（右）

          下載網址：https://play.google.com/store/apps/details?id=air.air.PrecipitationTable

 

             

圖2：「快打沉澱表App」的畫面之一（左）及其QR code（右）

下載網址：https://play.google.com/store/apps/details?id=air.air.FastPrecipitation

n  教學心得

一、提升「沉澱查詢機App」的用途與功能

       「沉澱查詢機」就像雲端化學參考書或工具書，後續若有機會可望進行擴充，把所有高中提到的化學反應都拍成影片或照片，將內容提升為「化學反應查詢機」，應可造福更多沒辦法做實驗的學生或需要較長時間觀察或思考的學生進行差異化學習時使用。

            

圖3：學生下載「沉澱查詢機App」的專注情形

二、結合UMU互動學習平台的功能

「快打沉澱表App」的使用需下載到個人電腦或手機中，通常只能各自體驗，除非將螢幕拍照或成績螢幕截圖後上傳固定空間進行分享，否則無法讓同儕一起進行線上的競賽，也無法累計全體使用者的最高紀錄。希望將來能夠重新思考並結合互動學習平台的功能，讓每位下載App的使用者都能更樂於使用，無形中提升自然學科之素養。

                

圖4：受邀示範沉澱ing的教學並展示四個化學App