臺灣化學教育

慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan)活動成果展示：

化學元素週期表教具、媒材設計比賽

中華民國科學教育學會秘書處彙整

[email protected]

一、前言

聯合國於2017年12月20日在第74屆會議上宣布2019年將為國際化學元素週期表年（International Year of the
Periodic Tale of Chemical Elements, 簡稱IYPT），主要是為表彰化學元素的發現與應用、對人類社會的貢獻以及為提升全球對於化學促進永續發展和能源、教育、農業、健康的覺醒。此次國際週期表年已獲許多科學社群及國際科學理事會支持。有鑑於此國際性活動的歷史與教育意義，本會亦與國立臺灣師範大學和中國化學會共同於2019年辦理相關慶祝IYPT活動。本次活動共徵得實體教具16件、數位媒材1件。經過初、複審，實體教具選出前三名6件，佳作4件、數位媒材則是佳作1件。本會將獲獎作品之相關資訊寄送給國內相關博物館邀請展出參考，展出地點包括：國立海洋科技博物館（簡稱海科館）、臺北市立科學教育館（簡稱科教館）、國立科學工藝博物館（簡稱科工館）、國立海洋生物博物館（簡稱海生館），部分得獎人並陸續於9月25日、9月26日獲邀至海科館、科工館舉辦相關元素週期表教具之教師研習活動，透過IYPT教具的教學與體驗活動，提供教師多元的方式進行教學運用，以提升學生對化學教育的學習興趣。下列為部分得獎者之教具介紹或獲獎心得，以及其獲邀擔任研習活動講師時之研習心得，供對IYPT教具有興趣之教師或大眾參考運用。

二、「元素企業大亨桌遊」之教具特色及心得（國立臺灣師範大學科學教育研究所博士生、國立臺灣師範大學科學教育研究中心–遊中學科學團隊：蔡仁哲）

化學元素週期表，一直是化學教育中非常重要的基礎語言。對於初學化學元素的學生，常因化學元素週期表難以理解、生澀難懂，使學習者感到受挫。近幾年來使用桌上遊戲進行教學逐漸受到歡迎。學生能在遊戲中學習科學。運用桌上遊戲具有人與人之間面對面的高互動性，讓學生主動在遊戲世界中探索，產生各種感受與學習行為，例如：對科學產生理解的感受、社交互動的樂趣、對科學桌遊的喜愛等等，進而建構自己的想法與主張。「元素企業大亨」桌遊是一款以化學元素週期表為主題的科學桌遊，由臺灣師範大學科學教育中心「遊中學科學」團隊所開發的科學桌遊作品之一。將生活中常用的化學元素、相關技術、應用產品連結在一起。不再只是死記硬背化學週期表，而是能理解化學元素在生活中的連結與應用。它適合12歲以上的學生，不需要高深的科學知識基礎就可以遊玩。將科學概念融入遊戲當中，其卡牌內容已將需要了解的科學知識呈現在卡牌資訊當中，讓學生能在遊戲過程中學習化學元素相關概念。

(a)(b)(c)

圖1：(a)表示元素卡(b)表示技術卡(c)表示產品卡

「元素企業大亨」桌遊的遊戲規則相當簡單，在有限的時間內，收集最多對應的成套卡牌（元素+技術+產品）即為勝利者，如圖1所示。每一位玩家擔任企業董事長，必須做出最佳的經營策略（出牌），以提高公司的產品線與資產。不僅如此，玩家還需要進行研發（抽牌）新的元素材料、技術、產品形成產業鏈（成套），如圖2所示。或者，提高企業責任形象，也可以讓玩家在遊戲過程中更有優勢。玩家可以試著解決生活中化學相關的事件問題，可從桌遊卡牌資訊當中找出緣由並提出解決的辦法。學生可以是天馬行空的解決想法，而沒有標準單一的解答。玩家只要能說服半數的同儕玩家即視為成功解決事件。

圖2：學生遊戲過程狀況

使用桌遊進行科學教學是有成效的，許多學者與教師願意接受與使用桌遊進行教學。使用桌遊的教學已漸漸成為一種趨勢，桌遊教學能幫助學生在遊戲中學習、建構自己的科學知識，並能與同儕交流互動培養溝通、表達自我、團隊合作。十二年國民基本教育課程綱要，更提到科學教育應培養學生的探究能力、做抉擇的能力、問題解決能力、邏輯推理能力，這是傳統教學難以達到的，因為學校僅教考試會考的科學知識與科學原理。而非制式教學方式正好能彌補其不足。學生在桌遊的遊玩過程中，必須先探索整個遊戲世界與遊戲規則才能繼續遊戲，因此學生在遊戲中學習是必然的。學生想要取得最終的勝利，更需要與同儕合作，不斷的推理與思考，做出最佳的行動策略，這些學習行為正是現今科學素養教育不斷強調的重要能力。最後，選擇適合的科學桌遊，雖然能幫助教師達到教學目標，但不應只侷限在記憶背誦的科學知識。教師應善用桌上遊戲人與人之間的高互動性，投入教學時間讓學生願意主動學習科學，進而培養科學素養的能力。

 

三、「元素週期表桌遊」之教具特色及心得（臺北市北投國小老師：陳弦希）

相較於物理學，化學家感興趣的事情無法用肉眼直接看見，化學現象需從分子或原子尺度發生的事情來解釋，因而提高初階化學學習者之學習門檻，增加理解與熟悉化學元素的難度，甚至導致排斥的心態，因此，利用桌遊的活動方式，能讓學生減少對不理解現象的排斥，在玩樂中記憶各個元素，此為本「元素週期表桌遊」設計之初衷。

本套桌遊的特徵在使用、規則、製作方面，都是彈性且簡易的。除了可以運用在「正式課程」中以全班集體教學外，還可在課堂中某些小組完成學習任務時讓該小組遊玩進行「差異化教學」，亦可成為課外「延伸學習」讓學生自製卡牌學習化學元素的範例。配對、比大小與心臟病等橋牌玩法都適用，並建議教師不要花費太多精神在解釋規則上。本桌遊特別鼓勵遊玩的學生自行理解並制定出適合小團體遊玩的規則；遊玩時間彈性、遊玩人數彈性，加上以A4紙張列印後即可裁切增減並使用的靈活性，應能成為國中化學課程的輔助教材。

「元素週期表桌遊」能獲得得獎肯定自然是喜悅的，能親自擔任分享者與國中教師交流本套桌遊更是深感榮幸。研習時的交流互動可以窺見，參與的國中教師企圖將研習所得運用在實際課堂教學，教師們對提升孩子們化學程度的熱切令人感動。希望學會未來有機會時，能將此套桌遊持續推廣，以幫助我國國中生奠定化學基礎課程的學習。

四、「門得列夫的秘密」之教具特色及心得（新北市新興國小老師：陳家琦、翁昇豐）

元素週期表是求學階段不可或缺的科學單元之一，藉由國際元素週期表年的活動，讓我在構思教材的過程中重新認識元素週期表。元素週期表中含有許多元素的重要資訊，因此我們希望透過設計的謎題包教具，讓學習者可以在解謎的過程中靈活運用元素週期表查詢所需的資訊，了解到元素週期表中除了元素的中文名稱、原子序、元素符號，也能從元素的部首或顏色看出元素的型態。

學習者在解開謎題包的密碼後，便可發現謎題的答案也藏有與元素相關的巧思，例如第一關的答案代表著元素週期表的建立者門得列夫是俄羅斯人，第四關的答案緊扣著謎題導電性，帶出碳是唯一可導電的非金屬元素，讓學習者在破解謎題後能夠重新審視題目與元素的關係，拓展學習的邊界。

五、「元素牌牌樂」之教具特色及心得（臺北市興華國小實習老師：陶岳）

現今幫助學生理解化學概念的教具比比皆是，像是精緻的原子模型、深奧的教學用桌遊，對於教學者講述式教學有很大的幫助，但這些教具多半有以下問題：1.教具成本高，無法準備台下學生操作的量導致教學者於台上演示，缺乏學生互動與主動思考、2.教具操作繁雜，對於學生與教學者皆為負擔，講解導致佔據過多課堂時間、3.體積大而難收拾，不易保存。尤其是記憶週期表的部分，就算有教具與模型清楚呈現概念與外觀，也容易流於死背而不知如何進行日常應用，因此本教具針對上述週期表記憶部分，注重以下幾點做設計：1.成本低、易收納的卡片式桌遊，可於課餘時間及課堂時間使用、2.規則簡單不佔用課堂時間、幫助教學者系統性講解與補充元素週期表、3.增加問答與補充與討論，提升受教者課堂學習動機並對歷史著名化學事件產生興趣。本教具最終目的為利用桌遊帶給學生日常所接觸的元素知識、科學史事件與時尚話題的跨領域桌遊教具，讓週期表不再只是死背課程。

透過此次研習，我也觀摩到其他兩位講師的桌遊作品、設計理念與實際操作，讓我瞭解到教學用之桌遊不只能在課堂中使用，也能在課餘時間補充，幫助更多學生學習。感謝中華民國科學教育學會舉辦此次競賽與研習，將不同設計者發展之多采多姿的教具與更多中學教師進行交流與分享，以造福更多學生。

六、結語

科學教育學會致力於促進科學教育之學術水準並加強各學術機構及研究人員之連繫，此次辦理「2019元素週期表年（IYPT）慶祝活動：化學元素週期表教具、媒材設計比賽」具接軌國際、落實科普運用之意義。本活動使更多科學教師或教學相關人員的智慧有展現的機會，並豐富了週期表學習的樣態。

致謝

感謝科技部給予經費資助（MOST108-2517-H-554-001），也特別感謝參與IYPT活動規劃、作品投稿、審查、舉辦教師研習活動之相關單位與個人。