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：

看見化學了！元素週期表150周年特展—科工館的展示、科教活動及推廣

洪莞媜¹,^*陳綺霞²

¹國立科學工藝博物館展示組　約僱技術員

²國立科學工藝博物館展示組　組主任

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█ 緣起

2019年適逢俄國化學家門得列夫提出元素週期表滿150周年，國立臺灣師範大學科學教育研究所(以下簡稱臺師大)邱美虹教授在科技部、教育部國民及學前教育署、行政院環境保護署毒物及化學物質局共同支持下，與中國化學會及國立臺灣科學教育館策辦了一檔「國際化學元素週期表年特展」，以表彰門得列夫之偉大貢獻。國立科學工藝博物館（以下稱科工館）身為國家第一個應用科技類博物館，自需積極參與及推廣。

「化學元素」對於一般人而言，或許感到疑問：「化學元素跟我們的生活究竟有什麼關係呢？」實則關係不說不明!該特展於臺北科教館開幕當時，經由化學師生進行「化學元素變變變——實驗演示」的科學秀，再加上特展內容豐富有趣，進而讓民眾了解到化學元素與我們的生活密切相關!也因而理解到元素並非取之不盡、用之不竭，如果未善加回收運用，待其用完時，將大大影響我們的生活。

為讓中南部的社會大眾也能有機會了解化學元素與常民生活的連結，移展是必須，而推廣活動更是不可或缺。因此科工館除積極評估移展項目外，並盤點館內各項資源，開始了一系列的活動。自9月底開展迄至10月底止，己逾3,000名觀眾參與體驗，包括1,248名學生團體參觀特展；1,161人次參與集章活動；1,506人次體驗科教活動。透過上該展覽及活動的推廣，確實助益民眾了解化學元素與日常生活的關係，並進一步體認到某些元素資源永續利用的重要性。

█ 展示內容

特展展出內容都是由臺師大邱美虹教授等人精心設計，科工館秉持「生活議題」為主軸，擇定元素方塊週期表、光雕投影、化學元素大事記、化學元素海報、視障者點字元素週期表、稀缺元素週期表等展品，引導民眾從生活周遭事物重新認識元素與生活的重要性，主視覺意象則承續邱教授於科教館展覽，以淺紫色為基底。展覽主視覺如下圖：

   

▲圖一特展主視覺意象

展覽大致分為五大展區，內容概述如下：

分區	主題	展示內容
A	入口引言	以主視覺彰顯2019 年為聯合國公佈之「國際化學元素週期表年」，同時紀念俄羅斯化學家門得列夫提出的元素週期表至今 150 週年。
B	元素大事記	以時間軸簡列方便民眾瞭解人類發掘元素的歷史。
C	魔方118	由劉育樹導演親自操刀所編製影片中，學習中西文化的融合與交流，感受科學與藝術的趣味結合。
D	探索元素週期表	以不同型式來認識各元素的趣味性，如中學生眼中的週期表、最古老的週期表、視障者的週期表、稀缺元素週期表及元素海報等等。
E	元素藝廊	從文學小品及郵票來發現元素的蹤影。

 

展場實景

▲元素海報                                                ▲模擬實驗室場域

▲元素藝廊                                              ▲特展全景

▲光雕投影單元                                      ▲展覽主視覺

█ 推廣活動

為讓民眾透過不同型式來認識元素與生活的重要性，科工館規劃各式活動，包括展廳集章闖關、教師研習及現場科教活動DIY等體驗，同時結合「科工平安燈，點燈傳愛」活動，幫助經濟弱勢學童接觸更豐富的教育資源。其中，教師研習在於協助中華民國科學教育學會推廣元素週期表的桌遊教具，活動開辦以來，也接獲許多民眾洽詢購買的回饋意見。

一、結合展廳辦理集章闖關活動

科工館共有18個常設展廳，在這些展廳中，有許多應用於日常的元素，此次的闖關集章活動配合特展，從各展廳中挑選出觀眾們較熟稔者，期望藉由找出各展廳的對應元素，讓觀眾邊探索邊學習，從而獲取知識與樂趣。截止10月底止有1,161人次參與。

闖關集章活動橫跨6個展廳共8種元素，元素的選定原則為生活中關係密切且重要的存在，印章設置處緊依該元素介紹之單元，在觀眾們找到元素的同時，可以透過展板文字的介紹及展品的觀察或操作，更深入性的瞭解其特性與應用。各元素與所屬展廳對照如下表：

元素	展廳	介紹
銅Cu	電信@臺灣	一般所謂通信傳輸媒體可分為「銅導線與光纖二種，銅導線又可分為平衡對型線及不平衡同軸線二種。本廳中可就近觀察電纜等實體文物。
鋁Al、鐵Fe	烹調的科學	鋁是地殼內含量最豐富的金屬，優點是導熱速度快，且重量輕、耐用又便宜。不過不適合用來烹調酸性或鹼性較強的食材；而生鐵鍋的優點是導熱均勻、保熱效果佳，且不易變形，但若保養不當，則容易生鏽腐蝕。
矽Si	科學開門	加入矽薄膜太陽能電池的自供電晶片，因為矽薄膜的特性，即使「微光」也能自動充電，免除大量更換電池的麻煩，替未來的智慧生活鋪路！
氮N、氟F	科學桂冠	本展廳於假日固定演示，使用液態氮實驗超導磁浮的特殊現象，期能讓觀眾對超導體特性及磁浮現象有所認識。 自然界中的氟，通常以化合物形式存在，法國化學家莫瓦桑成功分離出氟，並於1906年獲頒諾貝爾化學獎。現今與我們生活最相關的氟，廣泛應用於牙科保健中，觀眾們可觀察含有氟的螢石，及紫外線照射下的美麗螢光。
碳C	健康探索	展出前端的智慧衣技術，將奈米碳管導電薄膜應用於服裝等織物上，將具有防水、抗氧化、提升耐用性與可塑性等優異功能。
氦He	航空與太空	氦氣比空氣輕，重量約為空氣的1/7，因此，若將氣球灌滿氦氣，它就能浮在空中，而熱空氣較冷空氣輕，同樣能使氣球浮起。本展區讓觀眾透過互動裝置，模擬體驗熱氣球飛行。

▲集章處皆有立牌及說明▲集章卡標明各元素所屬展廳，方便觀眾尋找

▲在巨大的牙齒旁，可找到氟元素▲烹調的科學廳包含兩種廚房鍋具常見元素

▲活動相當受到歡迎

二、現場科教活動DIY

科工館結合科學實驗及闖關活動，拉近與民眾的距離，使其更認識週期表，截至10月底止有1,506人次參與。活動分為三大方向：

1.連結時間脈絡，認識週期表的貢獻

透過展覽中元素大事紀、科學史的介紹，幫助觀眾認識週期表的發明演進。闡述150年前的時空背景，在資訊有限且取得困難，實驗精準度不足的條件下，門得列夫如何歸納出表格，如何成功預測新的元素並獲驗證，及探討週期表的發明對於後來的研究的貢獻。

2.開箱元素週期表，檢索資訊內容

週期表是認識元素的捷徑，其反映元素的性格、狀態、原子序、電子組態等。故在現場活動介紹從週期表上可獲得資訊，包含文字、數字、符號、行與列所代表的意義等，幫助觀眾看懂週期，並結合教具或實驗加深印象，引導民眾認識科學家如何進行推測元素的性質。

▲透過教具介紹原子結構，並比較不同鍵結▲介紹吃得到的週期表，食物中的元素，對物質特性之影響並瞭解缺乏這些物質對人體的影響

▲開箱元素週期表演示活動▲「空氣捉迷藏」認識空氣中的元素

3.貼近生活經驗–認識元素在生活中的運用

雖然元素是組成物質的成分，但多數人關注的是物品而非物質，這也是一般人對元素感到陌生。在這部分，我們介紹元素的另類呈現，像是以諧音趣味用來傳遞想法Cu, Li, Zn「同理心」，寫春聯Ag, Zn, Na,F「迎新納福」等，運用日常素材、軼事，及趣味的角度，轉化專家用語幫助民眾理解，化解對化學的恐懼，另一方面也介紹生活中常見的元素，像是「空氣捉迷藏」認識空氣中的元素，「我們一家都是碳」認識同素異形體等。

 

▲認識存在空氣不同元素及對人體的影響▲「我們一家都是碳」介紹同素異形體

三、教師研習活動

科工館邀請國立臺灣師範大學蔡仁哲老師、北市興華國民小學陶岳教師及北市北投國民小學陳弦希老師分享其研發之「元素企業大亨」「元素牌牌樂」及「元素週期表桌遊」理念，並說明如何融入課程引導學生學習，提升學生學習興趣。

▲教師研習情況▲體驗元素週期表桌遊

四、 結合科工館「科工平安燈，點燈傳愛」活動，幫助弱勢學童接觸化學

科工館自101年10月起，即以扶弱、祈福、科技、低碳的意念，在每年元宵節前夕點亮科工平安燈，接受所有社會公益人士以一人一燈一萬元愛心行動的方式，點燈祈福，幫助經濟弱勢學童接觸更豐富的教育資源，除使孩子感受到社會的溫暖，並在學習體驗的過程中啟蒙科學天賦。

自本特展9月27日開展後，積極安排上述學童參訪，截至10月底止共有學生1,110人次、老師138人次，總計1,248人次參觀本特展。

▲嘉義縣松梅國小參觀特展▲彰化縣萬興國中參觀特展

 

█ 結語

化學元素週期表對於一般普羅大眾而言，存在的印象或許是學生時代運用各種諧音、想像的連結將之背誦清楚，以因應考試，然此次透過邱美虹教授帶領的團隊，將化學元素與人文、藝術、環保等議題結合，並運用VR、AR等新興科技加以鏈結常民生活，確實縮短了與民眾的距離。而邱教授熱情親切的身影，更串連起各科學類社教館所及大專院校的力量，共同推展元素週期表相關科學意涵，進而開啟更多人對化學元素的想像與理解。科工館感謝團隊的努力及付出，讓民眾在了解門得列夫於1869年發表元素週期表150年的偉大貢獻的同時，進一步理解到有些元素並非取之不盡、用之不竭，如何永續利用這些資源更需要大眾的關注。