臺灣化學教育

設計適合國小學生動手做的化學實驗:

低年級的學生也可以自己輕鬆製作標本

莊眞眞1, 3, *、張自立2、辛懷梓2

1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班
2國立臺北教育大學自然科學教育學系
3新北市立板橋區海山國民小學

*[email protected]

 

n  前言

在4年級下學期的自然課程中，有一個認識昆蟲的單元，學生們養了紋白蝶的幼蟲，養了鍬形蟲和獨角仙，這些昆蟲的生命都是精彩又短暫的，這些紀錄觀察死亡後的蟲體就這樣隨意丟棄豈不是很可惜，如果可以將這些蟲體製作成標本，不但可以永遠的欣賞牠的美，學生在製作過程中，必須長時間仔細觀察昆蟲，因此，對昆蟲的了解也會有所精進，有了這些原因及想法，讓我決心帶著我今年帶的國小一年級學生來製作水晶昆蟲標本。

 

n  「水晶昆蟲標本」介紹

將最喜愛的昆蟲，讓牠的美麗化為永恆，由於水晶標本是透明的，蟲體的每一個細節都可以看得非常清楚，非常方便日後再仔細的觀察研究。

 

n  課前準備

材料:

1.環氧樹脂(主劑A膠)+B膠(硬化劑)2.乾蟲體(自行準備，也可用貝殼或乾燥花替代)

3.攪拌棒(實心)4.塑膠透明杯5.矽膠模具6.電子秤

 

圖1 實驗材料	圖2 實驗藥品	圖3 模具

 

模具也可以使用製冰盒或保鮮盒〈好脫模的容器都可以使用，請勿使用紙類的容器裝。

 

n   教學活動設計

一、引起動機

小朋友，四年級的哥哥、姊姊們上自然課，有養很多小昆蟲，昆蟲的單元即將結束，四年級的哥哥、姊姊們所養的獨角仙相繼死去，有沒有同學想過，這些辛苦養的獨角仙死去後要如何處理?我們是否可以想一想，要怎麼做才可以不讓獨角仙及其他昆蟲成為螞蟻或蟑螂的美食?

 

二、發展活動

活動一：處理蟲屍及乾燥蟲體

1.      先將已經死亡的蟲體置於保麗龍板上，然後在身體的兩邊用昆蟲針固定，並調整其附肢的姿勢，使看起來像站立休息或走動栩栩如生的樣子，同時以昆蟲針固定附肢在保麗龍板上。

圖4 將死亡的甲蟲固定姿勢

 

2.      將此標本連同保麗龍板放在烘乾箱或通風有陽光的走廊及陽台邊風乾，製作過程注意不要被螞蟻或蟑螂吃食。如果蟲體體型較大，烘的時間要較久才能保持乾燥。

 

活動二:介紹 AB膠

說明環氧樹脂之主劑A膠與硬化劑B膠以適當比例混和後，會開始硬化與放熱。不同的比例會影響成品的好壞。

 

圖5 環氧樹脂A膠主劑	圖6 環氧樹脂B膠硬化劑

 

活動三:模具介紹

這種類似的軟矽膠膜，脫膜快又平整漂亮。(保鮮盒及製冰盒也很好脫膜)

圖7 適合使用的模具範例

 

活動四:如何調製比例剛好的AB膠

1.      完美比例的水晶膠調製。

製作步驟:

(1)   將水晶膠依正確比例的重量比例倒入杯子中。

(2)   以實心的攪拌棒慢速攪拌AB膠，使A膠和B膠充分混勻。

注意事項:攪拌時動作要輕柔，避免產生氣泡，否則包埋的成品會有氣泡。

若氣泡過多，可以將杯子放到溫水中浸泡趕走氣泡，但水溫不宜超過55℃，否則膠體會迅速硬化，無法使用。

 

活動五:灌模

1.      將乾燥完成的蟲體放入模具內完成灌模。

圖8 灌模製作過程

 

注意:在第一次灌模不可以一下倒太多AB膠，因為浮力的關係，標本會到處飄移，要先倒一點，放入標本等AB膠乾後，再倒入第二次AB膠進行包埋，這樣標本才會再固定在中間。

 

活動六:結果與討論及分享

1.        水晶標本成果發表。

2.        反思與學習單的填寫。

3.        器材的收拾與整理。

 

圖9學生製作的成品(一)

 

 

圖10學生製作的成品(二)

 

圖11學生製作的成品(三)

 

圖12學生開心的展示製作的成品

 

n   學生實驗操作過程

市售的環氧樹脂(主劑)+硬化劑一共有多款型號，最常用到的是E-700+H-190另一組是E-120C+H-100，在製作的過程中學生提問:如果不照廠商配好的編號去調AB膠，那會變成怎麼樣?這二款到底差別在哪裡呢?

我們將水晶膠的調配做了些調整，我們將操作變因分別讓學生用不同款的型號環氧樹脂去調配，看看哪一款的環氧樹脂製作出來的水晶標本最成功。(圖二)(圖三)

警語:環氧樹脂和硬化劑(AB膠)為化學物品，學生在操作時應戴上口罩及護目鏡，以免學生吸入有毒氣體或是被AB膠噴到眼睛。

操作時的環境應選擇在有窗戶的通風地點，老師一定要在旁邊隨時提醒學生。

 

實驗目的	製作出最完美的水晶標本
控制變因	1.      環氧樹脂(主劑3)+硬化劑(1)，以3:1的量下去調配。 2.      使用一樣大小及材質的透明塑膠杯。 3.      使用一樣的模具。
操作變因	A組	B組	C組	D組
	E-700+H-190	E-700+H-100	E-120C+H-190	E-120C+H-100
實驗步驟	1.先將塑膠杯E-700主劑10g+H-190硬化劑3g。 2.慢慢的攪拌直至混合，液體清澈透明。 3. 將混合的AB膠慢慢的灌入模具，等待凝固硬化。	1.先將塑膠杯E-700主劑10g+H-100硬化劑3g。 2.慢慢的攪拌直至混合，液體清澈透明。 3. 將混合的AB膠慢慢的灌入模具，等待凝固硬化。	1.先將塑膠杯E-120C主劑10g+H-100硬化劑3g。 2.慢慢的攪拌直至混合，液體清澈透明。 3. 將混合的AB膠慢慢的灌入模具，等待凝固硬化。	1.先將塑膠杯E-120C主劑10g+H-190硬化劑3g。 2.慢慢的攪拌直至混合，液體清澈透明。 3. 將混合的AB膠慢慢的灌入模具，等待凝固硬化。
實驗結果	可以硬化(時間很長)	可以硬化(24h內)	可以硬化(時間很長)	可以硬化(24h內)

 

圖13剛調好的AB膠是液態狀，C 組明顯混濁，起很多泡泡	圖14在1個小時後，AB膠還是液態狀，牙籤都還可以插入，C組還是混濁狀。

 

圖15在6小時後，A組和C組牙籤依然無法站穩，A組的AB膠比C組更為Q軟，B組和D組已經有些硬化，D組硬化程度比B組好，D組的牙籤已快無法全部插入杯底處。	圖16 在12小時後，A組和C組牙籤已經可以站立，A組的AB膠還是比較沒那麼黏稠，C組比 A組稍微黏稠些，B組和D組已經都硬化牙籤已經都插不進杯底。

 

n  學生課後回饋

在課程結束後，筆者發下課後學習單讓學生用畫圖的方式或書寫的方式填寫，以作為教學者日後改進教學的參考。學生的學習單填答內容摘錄如下：

 

圖17學生的學習單

 

從問卷的回饋中可以發現，小朋友們都非常喜歡自己動手做的課程，對可以把昆蟲或乾燥花及貝殼整個標埋起來，把不起眼的東西變成美麗的藝術品，它們都覺得非常新奇、有趣。另外，小朋友可以利用二組不同編號的AB膠進行交叉配對，初次嘗試實際動手操作實驗，這對才小一的學生來說，更是開啟他們對科學探索的興趣。

 

n  課程實施問題與困境

本次教學活動設計，大致可分為「乾標本製作」、「AB膠介紹及調配」、「灌模完成作品」等3步驟，整個課程上完約需7-10天的時間，因需等待蟲體乾燥才能進行灌膠，灌模要分2次完成，整個程序時間太長，對小一的學生來說，做完第一階段到第二階段時，前面的先備知識已經有些遺忘，講師需再花一些時間再講解一次之前的概念，每次的下一階段課程都還要再述說一次，時間花費太多。

小一的學生用電子秤來量AB膠的重量，因小肌肉還未完全的到達成熟，很多時候無法量得很精準，在調膠時老師也要跟學生們叮嚀，不可以攪拌太快，太快會起很多泡泡，那做出來的水晶標本就不會好看，這些都是老師們要很注意的地方。

對小一的學生來說，這些體驗是非常難得的，需老師在旁小心的協助，畢竟年紀還是小了些，這課程放在四年級的學生來上，我想效果會更好，更容易顯現出成效，上課的時間也可以縮短很多。

 

n  課程設計修正

針對前述的問題，修正課程設計如下：

1. 昆蟲標本製作過程繁瑣，學生年紀太小操作過程中問題會比較多，如只做貝殼和乾燥花標本，時間可縮短1周。

2.可以將水晶標本改成藝術工藝品製作，可做成貝殼墜子，自己DIY變成貝殼項鍊，這樣學生們會更覺得有趣。

3.在使用AB膠時，可以全部由老師統一用電子秤量好協助分裝到各組。

 

n  結語

當化學的東西碰到了自然界的生物體，產生了另一種讓人無法想像的美麗，那種像水晶般的透亮，那麼清澈，未經雕琢，通透晶瑩，小一的學生初次體驗化學，就可以接觸到如此温潤而優雅的作品，這不僅讓學生對未來的科學課程更有興趣，也提升了學生的科學素養與實驗操作的能力。

 

n  參考資料

筆者參加國立台灣大學行動展示盒推廣講師培訓課程，包埋標本實作講義。

 

n   謝誌

衷心感謝國立臺北教育大學自然科學教育學系106學年度碩士在職專班碩一課程—化學特論（一）的周金城教授及全體同學協助，提供本文架構調整與內文修正之意見。

 

 

 

n  附錄

附錄一、教學活動設計

教學領域			生活領域
教學單元			生活第三單元和自然做朋友
教材來源			自編
教學年段			一年級	教案設計者	莊眞眞
教學時間			160分鐘	教學者	莊真眞
教 學 目 標		1.      可以讓學生更接近大自然，會處處留意身旁的一草一木及生活在周遭的小動物。 2.      可以近距離的觀察小昆蟲，讓學生發現昆蟲的美。 3.      生命教育的延伸，讓昆蟲的美一直延續下去。 4.      化腐朽為神奇，學會欣賞及自己動手製造一件藝術品。
引 起 動 機		教學流程 1.      帶著學生至學校花園觀察學校的花草樹木，跟學生討論校園裡可以看到哪些昆蟲。 2.      觀賞蝴蝶的一生成長影片。 3.      跟學生討論如何讓昆蟲的美一直延續下去
發 展 活 動		1.      蒐集撿拾製造標本的蟲體(乾燥花及貝殼也可以)。 2.      乾燥標本。 3.      AB膠的型號配對實驗。 4.      製造水晶標本。 5.      展示水晶標本成品。 6.      填寫回饋單。
	教學活動					教學時間	教學資源
	壹.  準備活動 一.課前準備 1.      教學用的昆蟲標本成品。 2.      蝴蝶一生成長紀錄影片。 3.      製造標本器材: 材料: (每生一份) 1.環氧樹脂(主劑A膠)+B膠(硬化劑) 2.乾蟲體(自行準備，也可用貝殼或乾燥花替代) 3.攪拌棒(實心) 4.塑膠透明杯 5.矽膠模具 6.電子秤(每組一個) 貳.發展活動 活動一、蒐集標本，標本初步處理 (一) 小朋友假日跟家人去爬山，一路上如有看到死掉的昆蟲或是家裡有貝殼和乾燥花都可帶來學校。 (二) 小朋友帶來學校的蟲體或貝殼，經過最基本的清洗(貝殼)，蟲體需插針固定在保麗龍上，帶學生去走廊或窗戶邊曬太陽及通風，讓蟲體及貝殼和乾燥花乾燥。 (乾燥時間約一周7天)   活動二、介紹AB膠及做調出完美比例的AB膠實驗。 (一)將2組不同編號的主劑及硬化劑交叉調配。 A組(E-700+H-190)    B組(E-700+H-100) C組(E-120C+H-190)   D組(E-120C+H-100) 1.環氧樹脂(主劑3)+硬化劑(1)，以3:1的量下去調配。 2.使用一樣大小及材質的透明塑膠杯。 3.使用一樣的模具。 (二)調好的AB膠，經過在校6小時的紀錄觀察，每組的AB膠都有不同的變化。 實驗結果發現B組及D組的AB膠硬化程度非常好，A組及C組硬化程度就很不好，A組最差。 (三)實驗結果證明B組(E-700+H-100)和                 D組(E-120C+H-100) 這二組編號的AB膠製作出來的水晶效果最優。 活動三、製作標本 (一) 將水晶膠依正確比例的重量比例倒入杯子中。 (二)以實心的攪拌棒慢速攪拌AB膠，使A膠和B膠充分混勻。 (三)注意事項:攪拌時動作要輕柔，避免產生氣泡，否則包埋的成品會有氣泡。 (四)若氣泡過多，可以將杯子放到溫水中浸泡趕走氣泡，但水溫不宜超過55℃，否則膠體會迅速硬化，無法使用。 (五)先將調好的AB膠倒入一點點在模具內，再將已經乾燥完成的蟲體或貝殼放入，等待稍乾再倒入第二次AB膠，完成標埋，再等待AB膠全乾。 (六)進行脫模，完成水晶標本。   活動四、成品分享及完成回饋單 (一) 請小朋友拿著自己的作品，一一上台跟大家分享自己的完美作品。 (二)完成回饋單。					40分鐘                   40分鐘             10分鐘               30分鐘                           40分鐘	蟲體 貝殼 乾燥花 昆蟲針 保麗龍板           2組不同編號主劑及硬化劑 透明塑膠杯 攪拌棒 電子秤     AB膠 透明塑膠杯 攪拌棒 電子秤 模具 乾標本                                 回饋單

 

附錄二:學生回饋單

 

水晶標本好好玩

 

1.小朋友，你們喜歡這製作標本的課程嗎?

 

 

2.小朋友，這次製作標本的課程你最喜歡哪一個過程?

 

 

3. 小朋友，你們可以將你們製作的美麗標本畫下來嗎?