中學化學App教材與教學:美啦!MEL Chemistry─化學APP在教學上的應用 / 游珮均

星期日 , 7, 一月 2018 Leave a comment

中學化學App教材與教學美啦!MEL Chemistry─化學APP在教學上的應用

游珮均

新北市立新莊高級中學

pcteachem@gmail.com

在科技與學習理論與實務一書中談到科技的角色說到:「科技是支持知識建構的工具,科技是探索知識以建構學習的工具,科技是有情境脈絡的以支持做中學」。科技是學習的輔助工具,而教學設計是關鍵。靳知勤在「提升國民與科學相關的知識與能力」一文提到科學教育內容可藉由媒體教學,使學習內涵具體化,並培育學生的好奇、興趣、人文價值觀。

隨著手機平板的普及,智慧型裝置在人們的生活中已成為不可或缺的工具,其作業系統主要有AndroidiOS,筆者所介紹的「MEL Chemistry」可由Google playApple store免費下載,教師們可在課室中提供不同的學習方式,以資訊融入教學,提升學生的學習興趣。

 

n  MEL ChemistryAPP介紹

MEL Chemisty是由外國的業者開發的app,他們創立了MEL Science並聚集了一群對科學家,其目的在於 how to pass the knowledge about science in an easy, interesting and effective way」。於是,他們定期發售科學實驗套件,並將實驗課程的難易及危險程度分級,方便學生可以在家安全的進行科學實作。MEL Science2017年獲得SVOD (Silicon Valley Open Doors)大獎。筆者使用iOSandroid手機下載「MEL Chemistry」,可以在手機畫面中看到下列圖示(見圖1)。

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1MEL Chemistry在智慧裝置中的圖示,左android系統,右ios系統

 

進入MEL Chemistry主畫面中,最下方列有「Reagents」、「Experiments」兩個選項(圖2)。在「Reagents」中可以得到分子及晶體物質的化學式及球棍模型的資訊,並可以使用VR(虛擬實境)中觀察原子、分子、離子。在「Experiments」中,MEL Chemistry有提供化學實驗影片、操作步驟、科學原理及藥品等資訊。以下為筆者使用的情形。

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2MEL Chemistry主畫面

一、「Reagents」:

         進入到「Reagents」中,可以看到80種化合物的化學式及其填充模型(圖2),筆者點選其中一個化合物後,進入該化合物的填充模型畫面,在畫面的底部出現了7個選項圖示(圖3),以下為選項的說明。在右側的4個選項由右至左依序是:clip_image010」可顯示化合物的填充模型、「clip_image011」可顯示化合物的球棍模型、「clip_image012」可顯示化合物的結構式、「clip_image013」可顯示化合物形成晶體的狀態。

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3:「Reagents」底部右側4個圖形對應的畫面,以水分子為例

      藉由手指滑動手機畫面可將化合物放大、縮小及旋轉。特別的是,兩種圖示轉化時會有動畫呈現,填充模型會先轉換成球棍模型再轉成結構式,藉由動畫可增進學生對於化學式的瞭解,結構式只是表示原子間的鍵結情形,而非分子形狀。另外,點選畫面中的原子可出現該元素的原子序、電子組態、原子量、氧化數及電負度的資訊。相關資訊如下圖所示。

 

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4以水分子為列,點選原子可顯示原子資訊

另外在畫面左下側有3個選項由左至右依序是:「clip_image025」可顯示一個邊長為5Å的正立方體、「clip_image026」可顯示畫面中球體代表的元素符號、「clip_image027」可將手機裝入化學學科中心與國立大甲高中研製的Google Cardboard4,以虛擬實境(VR)來觀察化合物。此app提供的填充模型、球棍模型、晶體皆可以VR觀看,隨著筆者頭部的轉動可從不同角度觀看化合物。尤其在觀看晶體時,每個原子會朝著筆者緩慢飛來,但不能停止。筆者有種身歷其境的感覺,彷彿進入原子的尺寸來觀看化合物,對於化合物與晶體的形狀勝於圖片的表達,使得微觀世界的想像變得具體。相關資訊下圖所示

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5:圖左為Google Cardboard、圖中為單分子VR畫面、圖右為晶體VR

二、「Experiments」:

         進入到「Experiments」中可以發現有許多實驗課程供點選,每個實驗提供了實驗影片或圖片、安全性建議、使用藥品、操作步驟及流程圖、廢棄物處理、預期結果、實驗原理及用途、有趣的資料等內容,全部的描述皆以英文書寫,並未翻譯成中文。


       筆者以鎂帶燃燒來介紹,MEL Chemistry不同一般的說明,在畫面(圖六)上方除實驗名稱外,並用一句簡短的說明實驗的現象,另外在第二列則是實驗的「Difficulty(困難度)」、「Danger(危險性)」、「Duration(實驗時間)」的圖示,提供使用者簡易的分類方式,輔以Youtube影片,讓筆者很快瞭解該實驗的大致內容。當點選試劑(reagents),即可得到鎂的藥品資訊。相關畫面如下圖所示。

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6:「Experiments」鎂燃燒實驗的說明畫面

        對於實驗的細節部分MEL Chemistry也注意到,;往下滑動螢幕,還可發現實驗操作的流程圖(step-by-step instruction)、預期結果(expected result),在實驗說明最後,提出該實驗相關問題及延伸資料。相關資訊如下圖所示。

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  7: 「Experiments」鎂燃燒實驗的教學指引資料

n    課室應用

MEL Chemistry在課室中的應用,高一生對於化學式的認知僅止於分子式,可應用在基礎化學()的化學式單元中,包含實驗式、分子式、結構式及示性式的介紹,瞭解各化學表示式間的關聯。

對於高二生,在學習基礎化學()的化學鍵結中,可以請學生觀察原子間連接的方式,找出電子得失、共用價電子的差異,推得化學鍵的共價鍵、離子鍵結。在離子化合物談到離子化合物只有實驗式而無分子式,亦可由MEL Chemistry找出晶體堆疊的重複性、規律性,例如NaClNa+6個Cl包圍。下圖為苯分子的填充模式,可藉由畫面中提供的分子形狀,引導學生推論苯分子的共振式、鍵長、鍵數等關係。

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8分子的相關資訊畫面

  MEL Chemistry所提供的實驗影片,可分別在不同授課單元中,依教師授課需求,加入課程中,提升學生學習的興趣及效果。

 

n  使用心得

  在人手一機時代下學校不再需要購買模型供學生花時間組裝化合物只要使用MEL Chemistry APP操作就可以從任何角度放大縮小來觀察分子藉由動畫的提升了學生對於微觀粒子的想像甚至使用R就能身歷其境幫助學生建構分子模型探究各化合物間的差異

  MEL Chemistry APP因為無中文介面操作的過程需全程使用英文介面在「Reagent」部分可由學生自行操作觀察筆者發現80個化合物中,SiO2CuOCaO並不正確這部分教師可在課程中請學生來找碴,讓學生試著解釋看看。在「Experiments」對於英文程度不佳的學生教師可先引導學生如何閱讀或重新編輯教材,對於英文程度佳的學生則可以鼓勵學生嘗試看看而這何嘗不是探究學習的一種。

  MEL Chemistry中提供了課室中一種學習化學的方法,筆者藉本文期待科技的進步能帶給科學教育更優質的發展

 

n  參考資料

    1.        沈中偉與黃國禎(101)。科技與學習理論與實務(第四版)。心理出版社。

    2.        靳知勤(96)。科學教育應如何提升學生的科學素養台灣學術精英的看法。科學教育學刊,第十五卷,第六期,627-646

    3.        MEL chemistry官方網址。 https://melscience.com/en/

    4.        廖旭茂與黃維靜(105)3D分子博覽會。科學研習月刊,第五十五卷,第七期,36-44

    5.        MEL Chemistry App store下載位置,https://play.google.com/store/apps/details?id=com.melscience.melchemistry

   6.       MEL Chemistry Google play 下載位置,https://play.google.com/store/apps/details?id=com.melscience.melchemistry

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