臺灣化學教育

兩岸化學教育高峰論壇:公開觀課：同課異構–濃度對反應速率的影響

曹雅萍

國家教育研究院測驗與評量中心研究教師

中山女子高級中學

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一、前言

2018年12月4日眾多化學老師與教授齊聚新北市立新北高中，參加「亞太化學教育研討會」。研討會中分別由北京海淀教師進修學校支瑤副校長和新北市立新北高中鍾曉蘭老師以「週期表」為主題；東北師大附中的孫磊老師與台北市立中山女高以「反應速率」為主題，進行同課異構之公開觀課活動。活動中每位老師分別以五分鐘說課，以解釋課程設計的者要理念；再進行25分鐘的同課異構教學，並於觀課後商請兩岸知名的化學教育專家進行議課，點評教授包括國立臺灣師大邱美虹教授、北京師範大學王磊教授、華東師範大學王祖浩教授和東北師範大學鄭長龍教授。

二、反應速率－濃度對反應速率的影響公開觀課

(一)課程理念與設計說明

反應速率的傳統教學方式，多為寫出反應速率定律式，再以許多題目不斷練習應用，讓學生在練習過程中，熟悉並背下反應速率定律式，但對於反應速率式的本質，與反應速率定律式為何出現的理由並不清楚。

為了以因應素養導向教學，並希望學生於知識學習過程中，同時培養解決問題的能力，故本課程設計時，溶入形成性評量的概念，希望從學習評量中建構學生在化學課堂上的學習。形成性評量的理論基礎則強調教學歷程要與評量歷程相互結合，才能達到改進教學的目的，進而提高學習效果。亦即「評量本身就是學習或教學活動」，當評量本身就是一個學習任務，藉由評量引導學習才會發生，若提問本身對教師就是評量活動，則回答教師的問題，對學生就是學習活動。

此外，實驗設計的概念亦為本次新課綱探究實作課程的重點之一，故本課程亦融入了實驗設計的概念，希望學生在學習過程中同時了解，探討反應物濃度對反應速率的影響時，一次僅能探討單一物質濃度(單一變因)對反應速率的影響，亦即於教學中同時澄清操縱變因與控制變因的概念，有助於實驗設計能力的培養。

下表為本課程設計簡述，希望藉此引入科學家設計實驗與思考解決問題的歷程，讓學生經由一系列有組織的提問後，可以自行理解並歸納出反應速率級數的意義。

單元主題	反應速率－濃度對反應速率的影響
單元目標	能從一系列的反應速率實驗中，取得反應速率的數據，並有效整理反應速率的數據，進而寫出濃度和反應速率的數學函數關係。
核心問題	如何以一個適當的函數關係，表示濃度和反應速率的關係呢？
學習內容	CJe-Va-1 反應速率定律式	學習表現	tr-Ⅴa-1 能運用一系列的科學證據，理解並推導自然現象的因果關係。 tm-Ⅴa-1 能依據科學問題自行運思或經由合作討論來建立模型。
教學流程與提問設計	1.      示範丙酮碘化實驗，並引起學習動機。 2.      學生討論並說出反應速率如何計算。 3.      由上述的觀察中推論，可以用來測量反應速率的對象，需要具備哪些特性？並舉例說明。 4.      如果反應物的濃度會影響反應速率，那妳可以如何確認呢？ [H＋]、[(CH3)2CO]和[I3－]的影響分別為何？ 請求出反應速率，並分別寫出反應速率和各物質濃度的關係。 5.      如何將[H＋]、[(CH3)2CO]和[I3－]和反應速率的關係以一個數學函數表示呢？
感謝師大化學系張一知教授提供第四十四屆國際化學奧林匹亞實驗競賽試題。

 

(二)開觀課活動照片

研習當天活動照片下圖。

圖1  孫磊老師公開觀課	圖2曹雅萍師公開觀課
圖3  學生課堂參與情況	圖4  王祖浩教授專家點評

(三)「濃度對反應速率的影響」課程流程與學習單

1. 實驗原理說明並進行實驗演示，已引起學生學習動機，並由實際的實驗演示中，觀察並推論出可以如何測量反應速率。

2. 研究設備及器材

3. 教學歷程提問與學習單：

 
(1)學生可由實驗觀察中，並經老師的引導後了解，計算反應速率測量時間時，需要有一個觀察標的，而此標的必須要有明確的變化，並可經眼睛或是儀器等測量其用量。

(2)當學生了解反應速率的測量方法後，即可運用此方法探討物質濃度對反應速率的影響。故以下的學習單提問，以表格方式提示學生，如果探討丙酮濃度對反應速率的影響時，操縱變因與控制變因應該如何設計才可得到所需的實驗結果。

(3)當得到實驗結果後，引導學生如何以數學的關係式表達濃度與反應速率之間的關係，亦即簡單的建模概念。

(4)當由實驗中可以得到不同物質對濃度的影響後，繼續引導學生討論，如何將不同物質的影響以單一個數學等式表示。當了解一個化學反應其反應物的濃度和反應速率的關係，可以由單一數學式表示後，再引導學生進一步以通式表示所有反應之反應物濃度對反應速率的影響。

三、結語

這次「亞太化學教育研討會」吸引了海峽兩岸的許多化學第一線教師積極參與，除了打開交流的管道外，更可針對同一個教學主題，進行不同的教法與課程設計的比較與討論，這是目前國內較少見的觀課模式，可做為後續教育現場推行教師共備課程設計時的方法之一，應可激發更多的動能，並帶來更多的創意。

此外，此次觀課與一般觀課研習不同的地方在於，有學界教授針對教學主題與方式，提供更具科學教育理念的指導與點評，有助於現場老師將實務教學經驗與學理比較、結合，讓現場老師以新的視角解讀自己的教學方式，有助於突破教學盲點，進而有效提升老師教學效能，此模式亦可作為後續觀課研習模式的參考。

四、參考資料

第四十四屆國際化學奧林匹亞競賽實作試題