國小學生萃取天然酸鹼指示劑來製作彩色水餃 / 劉宜衡

星期三 , 1, 1 月 2020 Leave a comment

國小學生萃取天然酸鹼指示劑來製作彩色水

劉宜衡

新北市瑞芳區瑞亭國小

臺北教育大學自然科學教育學系科學探究與實作碩士在職專班

masha950121@gmail.com

  • 前言

筆者在瑞芳區的國小擔任自然科教師,這是一所原本要實施混齡教育的學校,這學期先進行混材,也就是將五、六年級課本的單元打散,分配到混齡教材AB版中,所以我的學生六上才學到五年級的水溶液。我在上這單元時就想到,六年級的學生已具備實驗基礎,對於實驗操作也大致熟悉,是否可以多加入一些活動,使課程更為豐富有趣?於是設計了一連串的活動,最終以煮出變色水餃為成果,帶領學生探討酸鹼指示劑的妙用。初步介紹水溶液具備酸鹼性後,以一連串的探究活動,讓學生從做中學,激發學習興趣之餘,也能讓學生自己歸納出酸鹼指示劑變色的規則,最後將酸鹼指示劑運用在生活中。課程中學生經常驚呼連連,從他們眼中看到的是無限的驚喜與好奇,這無非是科學教育中最重要也最振奮人心的一刻了吧?

  •  課程目標

本次課程的學習目標如下:1.認識酸鹼及酸鹼指示劑;2.能以不同指示劑測試各種水溶液;3.能自製酸鹼指示劑;4.能以酸鹼指示劑調配出美麗的漸層溶液;5.學習製作出可以酸鹼變色的水餃。

  • 活動所需器材

課程活動所需物品器材如下:

1. 石蕊試紙2. 試管3滴管4. 乾淨塑膠杯或紙杯5. 學生自備餐具6.鍋子7. 湯勺8. 砧板9. 刀子10.撈網11.電磁爐或卡式爐12. 紫色高麗菜13.蝶豆花14. 食用小蘇打粉15.蝶豆花16.雪碧汽水17.白醋18.醬油19. 烏醋20.冷凍水餃21.糖水22.鹽水23. 檸檬汁24.洗碗精25.沐浴乳26. 汽水27. 養樂多28.牛奶29. 小蘇打水30. 澄清石灰水

要特別注意,因最後煮出來的水餃是希望可以讓學生真正吃下肚的,所以在此活動進行時不要使用實驗室中的實驗器材。因為那些燒杯、試管、量筒與滴管都是先前其他實驗用過的器材,無法確認是否有其他物質殘留。因此這堂課的容器要由從學校廚房或是家中廚房帶來的,乾淨可以烹調使用的器材。

  • 教學活動

本次教學由基礎到應用,共設計五個活動,每一次的活動大約需要1~2節課來進行。

【活動一:認識酸鹼及酸鹼指示劑】

1. 以白醋、肥皂水及自來水向學生介紹水溶液酸性、鹼性及中性的特質。

2. 請學生以感官觀察,以視覺和嗅覺,加上自身經驗,預測各種常見水溶液的酸鹼性。

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1:學生觀察溶液的外觀與氣味

3. 介紹石蕊試紙,並以自來水、醋及肥皂水做檢測,學生自行設計表格紀錄實驗結果,如下表一所示。

1: 學生紀錄之結果


紅色石蕊試紙


藍色石蕊試紙


自來水


不變色


不變色



不變色


變紅色


肥皂水


變藍色


不變色

4. 讓學生自行歸納出石蕊試紙變色的酸鹼規則。

 

【活動二:以不同指示劑測試不同水溶液】

準備各種水溶液給學生測試,並提供石蕊試紙及廣用試紙,實驗結果如以下表2

2:學生測試各種溶液酸鹼性紀錄結果


溶液名稱


紅色石蕊試紙


藍色石蕊試紙


廣用試紙


酸鹼性



不變色


變紅色


橘紅色


酸性


糖水

 


不變色

 


不變色

 


綠色

 


中性

 


鹽水


不變色


不變色


綠色


中性


檸檬汁


不變色


變紅色


橘紅色


酸性


洗碗精


不變色


不變色


綠色


中性


沐浴乳


不變色


不變色


綠色


中性


汽水


不變色


變紅色


橘紅色


酸性


養樂多


不變色


變紅色


橘黃色


酸性


牛奶


不變色


不變色


黃綠色


中性偏酸


小蘇打水


變藍色


不變色


藍綠色


鹼性


澄清石灰水


變藍色


不變色


藍綠色


鹼性


經過兩種試紙的檢驗,學生歸納出石蕊試紙及廣用試紙的變色原則,以及日常生活中常見水溶液的酸鹼性。這邊有發生認知衝突,一開始預測的酸鹼性和實驗結果不符合。例如學生預測鹽水是鹼性,詢問原因,學生無法清楚說明,完全是靠直覺的。實驗後的結果帶給學生明顯的衝突,對澄清迷思概念有顯著效果。還有因肥皂水為鹼性,所以預測同為清潔用途的沐浴乳及洗碗精也是鹼性,這預測有理可循,但實驗結果發現沐浴乳及洗碗精是偏向中性,這裡老師則補充解釋,並不是所有清潔用品都是鹼性的,要看它的成分是什麼,不同清洗用途、不同廠牌的都有可能有不同的酸鹼性。

 

【活動三:自製天然酸鹼指示劑測試】

 

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2:用水果刀將紫色高麗菜切碎

這班六年級學生已經可以熟練且安全的使用刀具,而且本班為5人的小班,老師可以全程監督,所以才讓學生每個人都有使用刀具的機會,如果班級人數較多則可考慮使用剪刀,或其他替代方案。

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3:用熱水將紫色高麗菜中的花青素溶出

(使用火源時老師應全程監督,若用電磁爐加熱會更佳)

用熱水將紫色高麗菜中的花青素溶出後,撈出紫色高麗菜,待水溶液冷卻後即可使用。等待水溶液冷卻期間,可以先配製欲測試的水溶液。

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4:各種溶液加入冷卻後紫色高麗菜汁

第一輪測試單一溶液的酸鹼性並作紀錄,同樣讓學生自己歸納出紫色高麗菜汁的變色原則。酸性為粉紅色,鹼性為藍、綠色,中性則為紫色高麗菜汁原本的紫色。

3:學生使用紫色高麗菜汁加入各種溶液的紀錄


名稱


紫色高麗菜汁


酸鹼性



粉紅色


酸性


糖水


紫色


中性


鹽水


紫色


中性


檸檬汁


粉紅色


酸性


洗碗精


紫色


中性


沐浴乳


紫色


中性


汽水


粉紅色


酸性


養樂多


粉紅色


酸性


牛奶


紫色


中性偏酸


小蘇打水


藍色


鹼性


澄清石灰水


綠色


鹼性

 

【活動四:以天然酸鹼指示劑調配出美麗的漸層溶液】

為了讓學生體驗製作美麗的漸層溶液,給學生一人一隻試管,自行挑選一種想使用的溶液,先裝約1/3管,之後滴入幾滴紫色高麗菜汁,觀察第一次變色。接下來,學生各自挑選第二種溶液,這邊學生就應自己判斷,如果要讓試管中的液體繼續變色的話,則應使用與第一種不同酸鹼性的溶液,藉此熟悉紫色高麗菜的變色原則,對於記憶顏色變化有明顯效果。

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5:學生嘗試配製分層彩色溶液

 

給學生自由調配時間,學生可以設計出好多美麗的分層溶液呢!學生在調配分層溶液時也復習了小蘇打水加上酸性物質會產生氣泡,也就是二氧化碳的知識,配置出漂浮著氣泡的分層水溶液也格外夢幻。但老師要記得提醒同學,別將美麗的實驗器材當成氣泡水喝下肚啦!

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6: 學生嘗試配製夢幻溶液

 

【活動五:以天然酸鹼指示劑煮出彩色水餃

這次製作酸鹼指示水餃的實驗想讓學生多體驗其他可以製成酸鹼指示劑的植物,除了使用課本中的紫色高麗菜,還多加入了蝶豆花。因為紫色高麗菜汁與蝶豆花汁中的花青素不會被高溫所破壞,煮滾後變色的效果依舊。所以可以放心的讓冷凍水餃多滾幾次。


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7: 學生製作紫色高麗菜汁


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8:學生製作蝶豆花汁


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9:學生以紫色高麗菜汁煮水餃


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10:學生以蝶豆花汁煮水餃

 

第一次水滾後放入冷凍水餃,待水餃浮起後,加入一杯冷水繼續煮。反覆讓水滾兩到三次,水餃浮起兩到三次後撈出。發現水餃煮好後,透著淡淡的紫色及藍色,我們的酸鹼指示水餃就製作成功了!學生各個迫不及待要把水餃沾不同的水溶液,然後吃下肚了!


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11: 紫色高麗菜汁煮出的水餃


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12: 蝶豆花汁煮出的水餃

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13:綠色水餃是沾了可食用小蘇打水,粉紅色水餃是沾了白醋

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14:沾烏醋後變成了雙色水餃。

 

  •    學生課後心得

 

小恩:這個單元一開始我就覺得很新奇,竟然能讓各種生活中常見的東西變色,好像在變魔術一樣!從老師上個禮拜說要煮彩色水餃,我們就期待了整個禮拜,因為我們班都很愛吃!終於到了水餃課,我們整堂課都超興奮的,準備器材時也都相當有效率,水餃終於下鍋的那刻我的眼神都離不開鍋子了!慢慢出現香味後,我們的心情又緊張又興奮,接著看同學一一撈出紫色、藍色的水餃,真是奇特又美麗啊!沾上不同的醬料還能展現不同的顏色,真是太有趣了,我用紫色的水餃沾了檸檬汁,變成粉紅色的水餃,吃起來酸酸鹹鹹的,還蠻好吃的呢!謝謝老師將自然課變得這麼有趣又美味。

小浚:一開始要我背紫色高麗菜汁碰到酸性會變什麼色,碰到鹼性會變什麼色,我根本背不起來,可是後來為了要配出美麗的漸層水溶液,我就一直問同學,一直問同學,問到最後我竟然也背起來了!真是太神奇了!就好像以前背顏料藍色加紅色變成紫色一樣,不知不覺的就背好了,我想應該是跟「常用」有很大的關係。到水餃那堂課我已經得心應手了,想吃綠色的水餃,就泡進小蘇打水中,想吃粉紅色的水餃就加白醋,彩色水餃不但好吃又好玩,真幸福!

小豐:其實我很需要一些方法來幫助我記憶東西,如果是跟生活中的現象有關係的話我會比較好記,偏偏我的生活裡根本沒有出現過這單元的變色呀!一開始我真的一個頭兩個大。好在我對魔術有點興趣,老師就像在變魔術一樣向我介紹這些變色的現象,好讓我更有學習的動力,靠自己的力量配出不同的漸層溶液,跟煮出彩色的水餃都是讓我很有成就感的事情,謝謝老師!說不定我可以用這些變色的現象設計出一套魔術呢!

小睿:我超愛吃水餃的!一上課我就迫不及待拿著我的餐具上樓,雖然在煮水餃前還要準備好多東西,但我一點都不覺得累!我們處理高麗菜越來越熟練了,但這次竟然還多了蝶豆花,平時聽說蝶豆花都是用來泡美麗的飲料,真的可以來煮水餃嗎?一開始我還半信半疑,後來的成果真是令我佩服,藍色的水餃也好好吃喔!要不是中午還有午餐要吃,不然我早就拜託老師讓我們多吃一點了!

小慈:很多自然課的實驗我都會默默的在一旁看同學做,他們成功了我也很開心,但這次煮水餃我可是很厲害的,認真的煮,也認真的吃,還學到了酸鹼指示劑變色的現象,真是收穫滿滿

  • 教師教學省思

    此教學設計是從其他老師的活動設計發想而來,本想多嘗試以不同的植物做酸鹼指示劑,如紅色玫瑰花、黑豆或葡萄皮。但因不確定未經處理的紅色玫瑰花能不能吃下肚,而黑豆的變色效果較不鮮豔,葡萄皮則是剝皮與事後果肉的處理較為繁雜,所以作罷。今後若是時間充足,建議老師可以帶領孩子嘗試多種不同的植物。

    蝶豆花一般是用來製作成冷飲,這次嘗試將它應用在熱食,發現效果依舊,且沒有特殊味道,今後可考慮作為食品加工的一種原料。還有要製作綠色水餃時的小蘇打水,須注意要使用食用級小蘇打,且應配成水溶液後再以水餃少量沾取食用,以免食用過量導致胃不舒服。加白醋時我擔心變色不完全,所以將整顆水餃泡入白醋中直到變色,拿出來之後靜置片刻,原本怕太酸所以遲遲不敢入口,但吃了之後才發現出乎意料的美味,淡淡的酸味更增添水餃的風味!這次活動還發現若沾水餃溶液若本身顏色較混濁,可能影響觀察,例如烏醋沾上水餃時完全呈現烏醋原本的顏色,變色效果不佳。但學生透過自己動手做,實際做出可食用的東西,並且吃得開心,對老師也無疑是一次難忘的體驗。

  • 結語

    一開始的漸層水溶液學生反應熱烈,積極嘗試各種組合,想調配出自己想要的顏色,而結果也都不讓人失望。配出美麗的漸層提升學生學習動機,而當同學稱羨他的顏色很美時則能獲得成就感,同時也默默的將各指示劑變色的原則記得一清二楚了!在清洗實驗器材時,學生最喜歡把所有實驗材料全部倒在一起,看看會發生什麼事了,結果調配出了一鍋顏色難以形容的水溶液,也算是一個奇特的經驗。

學生一直很期待要煮水餃,所以煮指示劑水餃那堂課所有學生都非常專心,仔細完成每個步驟,連中間下課鐘響了都還依依不捨。而煮的過程中學生開始分享自己在家裡煮東西的經驗,並仔細觀察水餃到底煮好了沒。煮好後也積極嘗試各種水溶液,還有學生大膽的嘗試了汽水水餃,他說甜甜鹹鹹的,滿好吃的。其他同學隨即驚呼一聲後說:「我也要!」還有檸檬汁水餃也大受歡迎,酸酸的滋味,學生竟然說是初戀的味道,真是有趣極了!

學生還有提到以前吃過的彩色水餃,顏色比我們製作出來的還要鮮豔,有可能是化學色素染出來的,覺得吃我們自己煮的比較安心,雖然綠色的看起來有點噁心,但還是很好吃!這部分老師也跟學生進一步說明,很多加工食品為了賣相好,會加入非天然的色素,對身體未必是好的,所以如果可以吃非加工的食品,或是使用天然色素製作的食品會更好。

    從學生的反應可以明顯察覺,這系列的操作課程帶給學生滿滿的驚奇,並有效提升學習動機與樂趣。在日常生活中也可以檢測或查詢各種常見的水溶液的酸鹼性,成為購買及使用的參考。而延伸到食品安全的議題也可以成為日後討論的主題。

  • 謝誌

在此感謝國立臺北教育大學自然科學教育學系108學年度第1學期化學特論()周金城教授與全體同學協助,提供本文架構調整與內文修正之意見,在此謹深摯謝忱

參考資料

1.          陳皇州(20185)化學教室活動:國小學生製作彩色麵條,台灣化學教育http://chemed.chemistry.org.tw/?p=27457

2.          蝶豆花真的有毒嗎?到底能不能泡飲料喝?毒物專家顏宗海這樣分析…,202015日擷取自風傳媒,網址https://www.storm.mg/lifestyle/1306319

3.          金門地區第58 屆中小學科學展覽會作品說明書,https://science.km.edu.tw/storage/media/1644/5acada59b04e7.pdf

4.          酸鹼指示劑實驗教案,http://www.twsport.org.tw/sljhs/old/%E7%92%B0%E5%A2%83%E6%95%99%E8%82%B2/%E8%B3%87%E6%96%99%E5%88%86%E4%BA%AB/%E9%85%B8%E9%B9%BC%E5%AF%A6%E9%A9%97%E6%95%99%E6%A1%88.htm

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