臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan「膨」出甜蜜的滋味
許麗楨
桃園市八德區大成國民小學
國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班
[email protected]
n 前言
對於小學階段的孩子而言，喜歡上自然課的原因多半是因為「可以做實驗」。然而，有一部分的孩子也是因為「可以做實驗」而不喜歡上自然課。這是一個奇怪卻有趣的現象，一樣都是做實驗，為什麼會造成如此兩極的結果？直到筆者深入去訪談孩子們對於「參與實驗課程的感受」後，才發現原來有許多孩子在操作課本實驗時感受是無趣、乏味的。
筆者試著分析小學自然課本中的實驗操作，整理出幾項特質：第一、部分課本實驗與學生的生活經驗脫鉤，科學現象與生活經驗的連結性較差；第二、部分課本實驗呈現出的科學現象在日常生活中隨處可見，於是做實驗就只是「把常看見的現象再看一次」；第三、大多課本實驗較缺乏趣味性，學生在操作實驗時不覺得快樂，自然也就興趣缺缺。
為了嘗試改變孩子們對於自然課的想法、提升其學習動機與興趣，筆者思考將「趣味科學實驗」融入自然科領域教學的可行性。相較於課本中的「自然科學實驗」而言，將「趣味科學實驗」融入自然課教學中有幾個優點：第一、趣味科學實驗較貼近學生實際的生活經驗；第二、趣味科學實驗能將生硬的實驗現象用學生預料不到的方式呈現，以提升學生的學習興趣；第三、趣味科學實驗較為有趣，不但可增進學生對科學實驗的興趣，更可輔助學生對自然科課程的學習。
基於以上的論點，筆者決定以「熱對物質的影響」主題為例，於課程中引入實驗活動－「膨糖的製作」;此次實驗對象為國小六年級28位學童,在課堂中分成5組(依序為G1、G2、G3、G4、G5)進行操作觀察、記錄，並利用課後問卷與學習單了解孩子們對於課程與實驗的感受。
n 課程內容
Ø 「膨糖」簡介
「膨糖」，又名「泡糖」，一種台灣傳統的小零嘴，過去是指加冰糖於蛋白，經煮熟起膨後讓它凝固，形狀像輕石的餅乾；現在則指砂糖煮後加小蘇打粉。(圖一)
圖一「膨糖」成品
Ø 準備材料
二號砂糖、小蘇打粉、湯匙、酒精燈、三角架、水、小量杯、筷子、盤子。(圖二~圖六)
|
圖二 二號砂糖、小蘇打粉 |
圖三 湯匙 |
圖四 酒精燈 |
|
圖五 三腳架 |
圖六 水、小量杯、筷子、盤子 |
圖七 不時以筷子攪拌，避免燒焦 |
Ø 製作過程
|
1. 取10克二號砂糖，倒入大湯匙中。 2. 加水至大湯匙中，淹過糖面即可。 3. 將湯匙置於三角架上，以酒精燈加熱，讓湯匙中的糖完全溶解，再持續加熱，並不時以筷子攪拌，避免燒焦。(圖七) 4. 將糖漿煮至濃稠狀。 有兩種判斷方式： (1) 觀察泡泡 糖漿未濃稠時，泡泡小而多，冒得快。 糖漿變濃稠時，泡泡大而少，冒得慢。 (2) 準備一小杯清水，當糖漿滴於水中立即固結，不會擴散開即可。(圖八) 5. 移開火源，用筷子沾小蘇打粉於湯匙中攪拌，約20秒左右。(圖九) 6. 感覺糖漿轉為淡褐色且明顯變硬後，就可以停手，看著糖漿慢慢膨起來。(圖十、十一) 7. 待膨脹停止後，再將大湯匙底加熱一下，用筷子輕輕將膨糖推移出，擺放至盤中即完成；待冷卻後，剝開看看內部充滿孔隙的結構。(圖十二)
|
|
|||||
|
|
||||||
|
圖十 糖漿轉為淡褐色且變硬 |
圖十一 糖漿慢慢膨起來 |
圖十二 內部充滿孔隙的結構 |
||||
n 原理與概念組
糖水經過加熱後，會變成濃稠狀的液體，而小蘇打粉受熱會快速分解產生二氧化碳氣體，填充在糖漿裡，把糖給撐起來，加上濃稠的糖漿有助於二氧化碳的包覆，造成膨糖內部有許多的空隙，經冷卻及凝固成多孔狀的古早味零食。
小蘇打受熱後的化學反應式：
2NaHCO3 → CO2 + H2O + Na2CO3
碳酸氫鈉，俗稱小蘇打及焙用鹼，是易溶於水的白色鹼性粉末，在與水結合後開始起作用釋出二氧化碳CO2，在酸性液體（如果汁、可樂）中反應更快，而隨著環境溫度升高，釋出氣體的作用愈快，常利用此特性作為食品製作過程中的膨鬆劑。
n 學生課後回饋
以下學生回饋資料，是學生在小組中共同討論後所寫出的答案來呈現。
Q1、簡述實驗操作的過程~
G1：我們看到泡泡慢慢的變大，還聽到「波波波」的聲音，也有聞到香香甜甜的味道。
G2：我們看到許多的泡泡，由淡淡的褐色變成深褐色，看到泡泡破掉的速度愈來愈慢，也開始
聞到糖的香味。
G3：先將砂糖放入金屬湯匙，加一點水(能淹過糖就好)，放到酒精燈上加熱，觀察泡泡的狀況，等到泡泡比較大，冒得比較慢的時候就離火，加小蘇打粉，攪拌攪拌再攪拌，
等到能看到湯匙底部，而且攪不動的時候，等待等待再等待，看到糖膨起變大，再用酒精燈加熱湯匙邊緣，把膨糖退下來，就完成了。
G4：一開始，我們看到砂糖融化成糖水，再冒出泡泡，又聽到泡泡「波波波」的爆裂聲，過一
下子，濃濃的糖香撲鼻而來，太棒了！
G5：我們將糖放進湯匙裡，在酒精燈上加熱，到泡泡冒得大而少、冒得慢，加入小蘇打粉攪拌
就可以了。
Q2、操作過程中，學習到的科學概念~
G1：小蘇打粉遇熱產生二氧化碳，使糖漿膨脹。
G2：糖在熱水中溶解的速度較快。
G3：湯匙握把是塑膠或木頭材質，傳熱速度較慢。
G4：湯勺是金屬材質，加速糖水煮沸的速度。
G5：五年級學過糖水加入小蘇打粉可以製成汽水，二氧化碳還能使麵糰膨鬆。
Q3、此次操作，成功的關鍵~
G1：離開火源後，加小蘇打粉，慢速攪拌直到逐漸凝固為止。
G2：想要吃到膨糖的慾望。
G3：經過老師的指導，再靠我們同心協力合作，所以成功！
G4：要拿一小杯水，把糖水滴在裡面，看夠不夠濃稠(不會在水中散開)，再離火加小蘇打粉。
G5：加小蘇打粉攪拌，看到湯匙底部就可以停止，等待膨糖膨起；避免像第一次操作時，因攪
拌過度變成碎屑。
Q4、喜歡今天的實驗嗎？有什麼話想說~
G1：太喜歡了！看著手中的糖漿，成功地膨起來時，實在是一種很大的樂趣。
G2：喜歡！膨糖好吃~成功了，好開心！
G3：超喜歡！老師告訴我們：放杯水在旁邊，可以做為糖漿濃稠度的參考，果然成功了！
G4：喜歡，印象深刻！過程中雖然有一點點失誤，但處理一下跟成功的沒兩樣，吃起來有點兒
咖啡的味道。
G5：真是有趣的實驗課！做出來的樣子和老師傅做的雖有很大差距，終究完成了，超有成就感，
下次要煮一大鍋。
n 過程中遇到的困難與解決方法
決定做「膨糖」之前，其實筆者也沒有操作的經驗，因此參考了許多資料及觀賞影片，甚至做了不下數十次的模擬，但是第一次操作算是全軍覆沒；很感謝有此經驗的老師提供教學建議，讓趣味實驗在第二次操作得以完美收場。
相較兩次操作結果的差異，分析原因如下：
1. 第一次以「觀察泡泡」的方式，不太容易拿捏加入小蘇打粉的時機；第二次追加了經驗豐富的老師所提供「撇步」：準備一小杯清水，當糖漿滴於水中，快速冷卻固結成顆粒狀，就是加入小蘇打粉的最佳時機了。
2. 加入小蘇打粉後，攪拌至糖漿收乾的程度：用筷子畫圓時，看到湯匙勺底露出，就可以慢慢將筷子抽出，避免攪拌過度，導致糖塊粉碎。
|
|
|
|
|
圖十三 初次操作結果，類似麥芽糖塊 |
圖十四 初次操作結果，粉碎的糖塊 |
圖十五 修正後的實驗結果 |
n 教學省思
本次課程內容，著重於學生對於「趣味科學實驗」的接觸與參與，藉由此次操作，進一步引導學生思考：「是否有其他製作膨糖的方法與可能性？」，做為日後教學參考。學生提議資料整理如下：
Q1.是否可以使用不同糖類為材料？為什麼想選用這種糖呢？
G1：白糖。三年級自然課觀察糖的溶解時，老師就是準備白糖讓我們做實驗。
G2：冰糖。媽媽煮甜湯時，會用到冰糖，所以想嘗試看看。
G3：果糖。吃鬆餅時，通常會淋很多果糖在上面。
G4：黑糖。夏天吃冰時，常常會加黑糖水，味道特別讚！
G5：方糖。一塊一塊的，攜帶或取用都很方便。
Q2.除了小蘇打粉，你還想到可以添加什麼物質讓糖「膨」起來？為什麼？
G1：酵母粉。五年級自然課學過：麵糰裡混入酵母粉，加熱後產生二氧化碳，可以使麵包更為膨鬆可口。
G2：發粉。在家看媽媽做饅頭時，會摻入發粉，揉好的麵糰靜置一段時間，就會膨脹起來，所以想嘗試看看。
G3：汽水。五年級學過，汽水內的氣體是二氧化碳，不知道是不是也能讓糖「膨」起來。
G4：可樂。曾經在電視上看過，可樂加曼陀珠會快速產生很多二氧化碳氣泡。
G5：跳跳糖。跳跳糖內加了二氧化碳，所以會在嘴裡跳動，而且有各種不同口味，或許可以製作不同口味的膨糖。
Q3.還可以用什麼「精準的方法」增加膨糖製作成功的機率？請加以說明。
G1、G5：測量時間。將糖水放在酒精燈上加熱開始計時，再加上「觀察泡泡、滴入冷水中測試」
這兩項條件，就可以找到加入小蘇打粉的最佳時間。
G2：測量溫度。除了觀察泡泡、滴入冷水中測試，再使用可以耐高溫的溫度計測量此時糖漿的溫度，應該更容易成功。
G3：加入小蘇打粉的量。因為用筷子沾取小蘇打粉的量很少，一般是不是可以用更精密的電子秤測量出小蘇打粉的使用量。
G4：測量時間。從加入小蘇打粉之後，開始測量時間，看需要攪拌多久，糖會開始「膨」起來！
n 結語
回想第一次製做膨糖，小朋友的雀躍、老師的緊張、過程的慌亂可想而知。在課堂中即便筆者擁有三頭六臂都不足以應付各種狀況，最終當然以失敗收場。儘管孩子都沒能成功，不過看得出來，他們都感受到了「趣味科學實驗」的魅力。下課時，有一位小女孩靠過來我身邊說：「老師，回家我要做給媽媽吃。」頓時，我的失落與洩氣感，都被孩子的溫暖回饋一掃而空。
為了讓小朋友學習科學家不屈不撓的研究精神，筆者將活動課程大幅修正、改進後，再度進行一次實驗活動。經過一番的操作說明之後，看到小朋友臉上露出勢在必得、躍躍欲試的的神情，那是筆者最期待的眼神－對於科學實驗課程的熱情。過程同樣是無可避免的慌亂，但是這一次不同的是－「糖」與「小蘇打」總算來電，「膨」出甜蜜的滋味了！
對於筆者而言，未來在孩子離開校園之後，若還能記得：「當初，在我們讀國小的時候，自然老師曾教過我們做”膨糖”呢！」一切的努力都值得了！
n 謝誌
衷心感謝國立臺北教育大學自然科學教育學系104學年度碩士在職專班碩一課程－化學特論(一)周金城教授暨全體同學協助提供本文架構調整與內文修正之意見。
n 站在巨人的肩膀上－參考資料
1. 膨糖，NTCU科學實驗室。2015年12月15日 取自:
http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
2. 碳酸氫鈉，維基百科。2015年12月15日 取自:
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%A2%B3%E9%85%B8%E6%B0%A2%E9%92%A011.
3. 懷舊的膨糖。2015年12月15日 取自:
http://mypaper.pchome.com.tw/pocket/post/121057.
4. 『科學實驗』盡情在舌尖舞動–『跳跳糖』。2015年12月15日 取自:
http://blog.udn.com/chemicalgod/2449891
5. 黃鴻博(主編)(2014)。國民小學自然與生活科技6上。台南：南一。
6. 三立電視台，張偉庭(2010)。科學美人的趣味實驗。臺北：台視文化。
7. 第45屆中小學科學展覽高職組農業及生物科技科佳作作品—膨糖？還是膨風？以糖液為例，探
討濃度的不同及影響膨發之因素。國立西螺高級農業空業職業學校。指導老師：李桂雲。
8. 高雄市第38屆中小學科學展覽高小組化學科第二名作品–煮膨糖。油廠國小。指導老師：葉安琦。