化學教室活動:化學物質分類的類比活動 / 鐘建坪

星期三 , 9, 五月 2018 Leave a comment

化學教室活動:化學物質分類的類比活動

鐘建坪

新北市立錦和高中國中部
hexaphyrins@yahoo.com.tw

n  前言

物質的分類(Classification)是國中理化單元中介紹元素週期表(The periodic table of elements)之前重要的引介因子,藉由物質分類的說明將地球目前所有的物質區分出純物質(pure substances)和混合物(mixtures),再從純物質中界定出元素(elements)和化合物(compounds)。雖然分類在生活中視常見的事情,但是如何在課堂內將生活中具體分類的活動與抽象的科學學習結合是較少談及的內容。本文嘗試說明學生自行設定判準分類自己的抽屜與鉛筆盒,作為科學家分類地球物質的類比活動,藉由生活中分類判準的引導,讓學生體會科學家對於每個物質分類的意義。

n  類比與類比教學

類比(Analogy)是將兩個不同的概念體系藉由類比物的特徵或結構與目標物產生連結(Glynn, 1991),例如:地球是如同籃球一般的球體或是電子繞行原子核就好像行星繞太陽運轉。國中教科書化學概念使用的類比範例如拉塞福(Rutherford)的原子結構模型。藉由學生已知行星繞太陽結構類比電子繞行原子核運行,其中太陽就好像是原子核,而行星就好像是原子核外的電子,圍繞著太陽運行。

類比教學(Analogical instruction)是將學生熟悉的事物作為欲學習概念的類比物,同時比較此類比物與欲學概念的差異,藉以促進學生對於欲學概念的理解。類比在科學教學上是一項重要的教學策略,且研究顯示特定的科學概念進行類比教學能夠獲致成效(林靜雯 & 邱美虹,2005)。例如:不同溫度會影響粒子的運動的情形,而產生不同的物質狀態。此時,可讓學生利用角色模擬的方式將自己視為粒子,不同的溫度即是自己走路的速率,而且遇到障礙物或是其他「粒子」時應該要反彈,藉由學生自己擔任「粒子」的狀態體會不同溫度,粒子運動的情形。

n  教材中物質的分類內容

生活中習以為常地會將身邊的物品進行分類,例如:如果拿到洗髮精、沐浴乳、碗、盤、筷子等,我們可能會粗略地區分廚房或浴室用品等。國一生物課亦透過分類校園植物讓學生體會科學家將植物分類的依據,再說明目前科學家們如何依據植物的不同特徵進行分類。

國二的理化課程主要介紹物質的分類,區分所有的物質為純物質和混和物,純物質具備固定熔點和沸點的特性。而純物質中可再依據組成原子的類型再區分出元素和化合物,其中元素是指單一種類原子組成,而化合物是由不同種類原子以固定比例組成。

n  教學實作活動

這是在進行實際物質分類的一項前身教學活動,亦是讓學生重新回憶生活中的分類與科學中的分類都是依據特定的判準。教師們可以搭配附件的學習單同時進行,首先要求學生清空桌面,並將文具類放置於鉛筆盒或自行收納完成。當學生就緒之後,此時請學生拿出鉛筆盒看一看自己收納的文具,並嘗試思索一下判斷的依據是甚麼?接著,請學生將鉛筆盒的物品清出放置在桌面上,教師再請學生依據自己的準則重新分類一次。在等待過程中,教師可以巡視學生觀察學生實際分類的情形。待分類完成之後,再請學生思考還可以由甚麼樣其他的分類依據,請學生再重新分類一次。從上述第2次的分類中,再請學生思考桌面上已經分類成堆的文具可否再各自細分出不同的類別,並請學生實際操作(見圖1)。完成之後請幾位學生說明一下自己鉛筆盒中分類的判準,讓彼此之間了解不同的人會有不同的分類依據,有的學生會先以種類區分出「筆」和「其它」,再從筆中區分出「經常常用」和「不常使用」等。

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1:學生自行分類鉛筆等文具

讓學生收拾好鉛筆盒放入抽屜後,緊接著讓學生說明自己抽屜中書本等物品分類的判準,此時可以發現有的學生整理的非常整齊,但有的學生抽屜卻非常凌亂。教師可請整齊整與凌亂者分別說明一下自己的分類標準,不僅讓學生思索自己分類的依據,也著墨其他同學如何進行分類。待學生分享完畢之後,重新請學生分類整理自己的抽屜,整理好之後,請學生說明此時的依據內涵,接著再請同學在這些不同類別中,再依據不同屬性分類出次類別。最後再請學生思考科學家在面對如果廣大且多樣的地球物質時,該如何進行分類?並嘗試讓學生討論說明。

n  結語與啟發

本活動提供學生在學習純物質的分類之前,先知悉自己會依據某些特定準則分類鉛筆盒與抽屜的文具和書本,正如同科學家在分類純物質時亦會根據某些特徵來區分出純物質中的次類別項目,例如:依照原子種類區分出元素與化合物。本文從學生自身的分類鉛筆盒與抽屜的經驗著手,讓學生體會科學家嘗試分類地球物質的方式,活動時間約莫20分鐘,但可以藉由前導活動讓學生連結生活經驗與學科學概念的關係。相關啟發如下:

一、分類在科學學習是一項重要的科學技能

本文介紹一般教室即可進行的分類活動,可以讓學生從中藉由判準的思考類比科學家對於自然界的分類內容。事實上,除了化學物質的分類之外,常見的亦有生物的分類系統,藉由特定的判準區分出不同科目與型態的生物類別。

二、類比活動可以做為教學策略之一,但仍應留意其限制

雖然類比教學具有良好的成效,然而教學時仍應留意類比的限制,否則學生可能因為類比的缺失與侷限進而產生迷思概念。因此,教學時應該說明此類比活動的應用目的、範圍以及侷限性,避免學生過多的誤解。

n  參考文獻

林靜雯、邱美虹(2005)。整合類比與多重表徵研究取向探究多重類比設計對兒童電學概念學習之影響。科學教育學刊13(3)317-345

Glynn, S. M. (1989). The teaching with analogies model: Explaining concepts in expository texts. In K. D. Muth (Ed.), Children’s comprehension of narrative and expository text: Research into practice (pp. 185-204). Neward, DE: International Reading Association.

n  附錄A—學習單

班級:      姓名:           座號:     日期:          

1.      在學校我們都會使用到自己的抽屜與鉛筆盒,每個人都有自己的分類方式,請寫下來目前你的(1)抽屜(2)鉛筆盒的分類方式。

 

 

2.      與同學討論你的分類方式,並記錄其他可能的分類方式。

 

 

3.      嘗試從紀錄中的分類方式自己重新分類整理自己的抽屜與鉛筆盒。

 

 

4.      說明新的分類方式與原先自己的分類比較其差異。

 

 

5.      請思考一下,科學家們面對廣大的地球物質時,他們會以什麼判準進行分類?

 

 

n  附錄B—學生學習單舉隅

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