臺灣化學教育

第二十五期主編的話

邱美虹

國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授
國際純粹化學與應用化學聯盟（IUPAC）執行委員會常務委員
中國化學會（臺灣）教育委員會主任委員
美國國家科學教學研究學會（NARST）前理事長
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十二年國民基本教育在以素養導向為訴求的前提下，在自然科學領域將特別著重各學科的核心概念、跨科概念、探究能力、以及科學本質和科學態度的培養，藉此除回歸對科學理論發展歷程的認識與對科學實驗與理論之間其關係的重視，同時也藉此機會發展學生的思考知能與探究推理與實踐的能力。既然稱之為國民基本教育，即盼望透過課程理念、規劃與落實，整體提升國民的科學素養，能認知科學領域的奧秘、知識發展的進程、或是認識社會科學性議題、解釋科學現象、辨識真偽科學、解決或探索與生活相關的問題，以回應總綱追求「自動」、「互動」、「共好」的課程理念與自然界永續發展的願景。

個人看此次課程改革認為其特色有三：一是確認自然領域內各學科核心概念的重要性與重視自然領域內（跨學科）核心概念的橫向連結；二是各領域間核心能力的相互呼應與拓展，使學習具有遷移性、統整性與普適性；三是強調探究的過程與結果的檢驗與詮釋，使科學知識、科學技能、科學態度、知行合一得以落實，並在這過程中發展出學生對科學探索與尋求真理的興趣，養成終身學習的態度，其中尤其是強調學科間的統整和探究與實作能力的培養。這樣的改變對教師的衝擊不可不謂之大矣，試想職前師資的培育課程中對於新課綱所能提供的課程是否反映新課綱的理念？而在職教師對新課綱的認識與能力的培養又有多少？觀望的教師與學校從北到南，從西到東，為數自不在話下，因此看似將有曲高和寡的可能，但是教育從業人員應該要有改變的勇氣與智慧，當大學考科從五科改為四科時、當大部分的學生都可以進入高等教育學習時，我們究竟還在堅持什麼呢？課程的發展與改變就是要建立一個新的願景，面對時代的變化、社會變動的需求、資訊迅速的成長，不需要在課程改革上對學校教學氛圍與學習方式進行改變嗎？在人才培育方針與策略上不需要做必要的調整嗎？！我想無庸置疑地，在全世界都在談全球競爭力的同時，我們無法置身事外，因此課程改革的重點勢必要能展現在現場教學中，而現場教學就必須靠有心有理想的教師來體現這些理念，透過課程改革改變學校教學氛圍與學習方式。既然如此，教師（包括職前與在職）的增權賦能就是課程改革是否能成功的要素之一，相關配套措施也應列為考量，如建立有系統的教師專業成長制度、落實教師評鑑辦法、建立教師輪調制度（如每五年輪調學校任教）以活化學校生態等等，這是教育主管單位應該思考的方向。

一般談到實驗活動時，許多教師直覺的會認為實驗就一定要在實驗室進行，無疑地，傳統上，實驗室就是進行實驗的場域，顧及藥品與器材的擺放、實驗進行時實驗桌要能防酸鹼液、自來水和加熱器的使用等等，要在設備較為齊全與環境較為寬敞與安全的地方進行，但是隨著綠色化學的時代到來，減量實驗漸受重視，同時許多危險性的實驗漸漸退出學校教學，與生活相關的科學活動的引介，使得在教室進行實驗的可能性增加。若探究與實作和跨科概念的教與學將成為新課程的重點，在未來有關實驗活動的推動上，除加強學生動手做實驗與探究能力以外，利用簡易實驗器材和創新實驗活動的設計，使學生能在教室內進行實驗，教師可以在教學時可以將實驗與課本的內容更密切的結合，入班實驗的活動設計勢必也是一個趨勢。

本期專題為「化學教室活動」，由楊水平教授擔任專題主編，特邀集十多位作者以能在教室內進行的實驗為主題，撰寫適合中小學在課室中進行的實驗活動，包含微型實驗（許之音；連經憶）、元素和分子的學習（顧展兆；吉佛慈）、螢光和磷光與自然現象的探討（胡潔曦和胡景瀚）、廚房化學（郭益銘和鄭惠華）、趣味化學（陳皇州）、類比教學（鐘建坪）、到科技的使用（馮松林和陳映辛）、以及自製儀器和設備（陳秀荷、劉奇愛和楊水平；李錡峰和楊水平等）。

本期常態性文章有施建輝的高中化學教學疑難問題與解題內容著重在四氨銅離子混成軌域四氨銅離子（六配位而非四配位）的解析並佐以實驗說明，再從分子軌域對碘晶體在不同狀態與不同溶劑中會呈現不同顏色的理由加以說明。溫方旎、李啟讓和洪振方的《歡迎來到境中世界》，利用偏振現象來研究掌性物質的偏光性，文末並加入貝吉里斯以實驗證實謝勒發現的是不同結構的乳酸，也算科學史中的一段佳話。葉瀚陽、張自立和辛懷梓一文介紹以針筒進行國中小學二氧化碳製備的實驗，儀器簡單易操作，符合綠色化學減量與安全的概念。中壢高中張函郁和黎渝秀兩位老師的趣味雞蛋實驗（奈米雞蛋與滲透雞蛋），說明(1)滲透壓的不同；(2)燻黑的雞蛋殼表面即為奈米級碳粒；(3)奈米雞蛋的疏水表面與水形成一層的細微空氣薄膜使光線反射和折射角度不同而產生銀白色；(4)同一觀察時間下，燻黑的雞蛋使澄清石灰水變成混濁度不及白殼的雞蛋。這實驗還可延伸到跨科學習，對未來校內多元課程提供很好的基礎。

本期專題各篇文章的教室教學與實驗活動，以及常態性文章各作者亦提出具體可行的教學方案，可以提供有興趣改變教室教學的教師另類的思考與教學策略。最後，每兩年舉辦一次的IUPAC國際化學教育研討會即將於七月在雪梨大學舉行，會中將有來自歐、美、非洲和亞洲、大洋洲的專家學者與教師參與，歡迎有興趣了解化學教育研究與實務的化學教育工作者共襄盛舉。其他的在美國、義大利和台灣等地舉辦的重要化學研討會可參見林靜雯的詳細報導。