臺灣化學教育

校本必修與多元選修：武陵高中校定必修：千塘桃花源

張明娟^1,2,a、吳德鵬^1,2,b

¹桃園市立武陵高級中學

²教育部高中化學學科中心

^a[email protected]、^b[email protected]

n  前言

    武陵的學生很會念書，武陵的升學率很好，但在高分數高學歷的成就底下，學生到底學會了什麼？離開會考、學測，丟掉紙筆測驗後，學生對高中三年所學還會記得什麼？武陵的學生很有能力，在個人成就之外更希望能對團體、社會、環境有所認識與貢獻。武陵的老師在努力教學外更希望學生能認識環境和關心社會。此課程融合九大科教師，秉持著對教育共同的信念和嚮往，在不斷的嘗試、磨合與共備中，終於找到武陵人的核心課程「埤塘學」。遍布各區的埤塘，是來自桃園各處學生的共通點，希望藉此發掘在地文化，厚植家鄉情感，關懷環境永續，培養社會責任。

    武陵漁人撐篙推行，帶著武陵人穿梭古今，尋找桃花源，讓桃園埤塘閃爍的波光，成為武陵人胸前最美的勳章，更希望課程設計的用心，讓學生能主動的學習，真正的學習，共築武陵教與學的桃花源。

    此必修課一學年2學分與多元選修對開(參見圖1)，武陵高一普通班共18班，所以一學期會有9個班級的學生同時上這門埤塘學，又是跨領域的課程，協同教師有18位在同一時間授課。課程有三大模組分別是：緣溪行(探索扎根)→漁人出(思辨融貫)→桃花林(實踐互動)共十八周課程，其中前十二周課程為知識探索（緣溪行）與思辨融貫（漁人出）課程，教師跑班的模式進行，後週的課程為實踐互動之共同課程，帶領學生製作與埤塘相關的多元成果。而本文僅分享緣溪行(探索扎根)模組中的「埤塘的科學模擬與檢測–化學篇」。

圖1  千塘桃花源課程設計理念圖

n  緣溪行(探索扎根)模組:埤塘的科學模擬與檢測–化學篇

如何知道埤塘受汙染了？透過水質檢測，引導學生探查各區域埤塘健康程度的方法，也幫助了解環境變化的趨勢。讓學生習得水質好壞的判斷方式，了解埤塘與桃園生活環境的相關性，進而宣導及實踐永續經營的理念。利用埤塘中常見的「水黽」觀察出發，結合「表面張力」的原理，讓學生探索不同水質表面張力特性，同時發現埤塘若受到些微水汙染便可對水黽造成巨大影響，進而思考埤塘污水處理的重要性。希望透過小組討論、資料查找、實驗解釋，培養學生實作能力與原理探索的興趣，期待埤塘能帶起學生對水資源保護的意識(桃園埤塘相關照片見圖2)。

圖2千塘之鄉–桃園 (照片出處:中原大學設計學院院長陳其澎演講投影片)

針對學校之水質進行檢測實作(自來水、收集環境水質樣本)，先讓學生學習檢測水質的相關原理後，進行實際操作，包括水中溶氧的檢測、水質導電度的檢測。

(1)   水中溶氧的檢測:
水質的好壞與水中溶氧的關係最直接，所以我們在先以市售試劑檢測，並讓學生推測所含成分及原理，並檢測出水中的溶氧量(DO值)，來推測水質的優劣(詳見圖3)，在室溫下溶氧量(DO)的汙染指標如下表1:

表1  室溫下溶氧量(DO)的汙染指標

水質/項目

 

未(稍)受污染

 

輕度污染

 

中度污染

 

嚴重污染

 

溶氧量(DO)mg/L

 

DO≧6.5

 

6.5＞DO≧4.6

 

4.5≧DO ≧2.0

 

DO＜2.0

 

圖3  水中溶氧的檢測之試劑(左圖)與學生實作(右圖)

其中檢測的原理為碘定量法，這個部分與108課綱加深加廣化的化學課程可以做結合，但是因為我們學校的校定必修是在高一實施，所以我們在學習單中先設計一題範例如下。

l   以下是有關溶氧測試劑的相關方程式

    Mn²⁺_(aq) +2OH^–+ 1/2O₂ àMnO_2(s)(淡褐色沉澱)+ H₂O_(l)

     MnO_2(s) +2I^– _(aq) + 4H⁺_(aq)àMn²⁺_(aq) + I_2(aq) +2H₂O_(aq)

        I_2(aq) +I^–_(aq) ßàI₃^–(棕色)_(aq)

        I_2(aq) +2Na₂S₂O_3(aq)à2NaI_(aq)+ Na₂S₄O_6(aq)

(1)   請推測試劑編號1~4瓶所含物質各為何?

編號1 :           編號2 :           編號3:           編號4 :         

(2)   請利用方程式推出
O₂及Na₂S₂O₃的莫耳數比為何?

可以讓學生藉由此檢測過程，其中包含氧化還原、酸鹼中和及沉澱三大反應的例子，來推測反應方程式的反應物與各步驟反應的關係，例如1號試劑與2號試劑加入檢測的水樣後，可以觀察到淡褐色沉澱，先讓學生連結到此沉澱應為MnO_2(s)，藉以推測1、2號試劑應該是Mn²⁺_(aq)及OH^–_(aq)，另外滴入3號試劑後沉澱消失轉為棕色的溶液，在讓學生推測3號試劑應該含有I^– _(aq)及H⁺_(aq)，最後藉由滴入4號試劑的滴數可以算出溶氧量，藉以推測出4號試劑應該含有Na₂S₂O_3(aq)，因為試劑配製為每滴入1滴4號試劑相當於含有溶氧0.5ppm(mg/L)，而1滴的體積大約是0.025mL，程度好的學生還能利用第(2)小題的問題，利用方程式推出O₂及Na₂S₂O₃的莫耳數比，應該是1：4，便可推算出此市售水質檢測的4號試劑中Na₂S₂O_3(aq)的濃度了。學習單上任務導向的問題，可讓學生藉由小組討論而互相學習。

(2)水質導電度的檢測: 由於導電度之測定相當簡便，導電度計亦方便攜帶至現場使用，在環境監測上，水之導電度常被用來評估水體是否遭受污染的指標，用途相當廣泛。尤其因為海水及淡水之導電度差距非常大，在海岸地區監測是否有海水入侵現象時，導電度更屬不可或缺之指標之一。

 

圖4  水質導電度的檢測之教學投影片(左圖)與學生實作(右圖)

利用設計的問題，以學習單的方式，引導學生進一步檢測實作並學習，下圖5為水質檢測的學習單。

 

圖5  水質檢測之學生學習單

 

n  埤塘學多元適性評量

    埤塘學的評量分為形成性評量和總結性評量兩個部分，在總結性評量部分也呼應我們課程的教學目標：探索力P、公民力O、表達力N與實踐力 D (POND)。

(一) 形成性評量佔60%：每一單元都有各自的形成性評量。各模組老師針對細部課程的學習單或課堂表現給予各自分數，在之前的共備也已有評量區間的共識。

(二) 總結性評量40%：期末時會做一總結性評量，佔30%，學生可以利用提供的九宮格多元成果選單來產出學習成果，運用各模組所教授的知識與技能，如肥皂箱演講、公聽會、繪本、水資源議題、議題陳情等，而教師在給分數部分就可利用共同研議出的評量規準給予成績，整學期的出席率與學習態度佔10%。埤塘學九宮格多元成果選單詳見圖6，埤塘學總結性評量規準詳見表2。

圖6  埤塘學九宮格多元成果選單

表2  埤塘學總結性評量規準

總結性評量 總分30分	優良	佳	尚可	待加強
P探索力	P1-P3全部達成，給7分	P1-P3達成其中兩項，給6分。	P1-P3只達成其中一項，給5分。	P1-P3均未達成但繳交期末成果，給3分。
O公民力	O1-O3全部達成，給7分	O1-O3達成其中兩項，給6分。	O1-O3只達成其中一項，給5分。	O1-O3均未達成但繳交期末成果，給3分。
N表達力	N1-N3全部達成，給7分	N1-N3達成其中兩項，給6分。	N1-N3只達成其中一項，給5分。	N1-N3均未達成但繳交期末成果，給3分。
D實踐力、創新力	D1-D3全部達成，給9分	D1-D3達成其中兩項，給8分。	D1-D3只達成其中一項，給7分。	D1-D3均未達成但繳交期末成果，給5分

n  結語

    埤塘學從之前多元選修的試行到108學年度高一的校定必修，在學生的具體成果部分能對埤塘認知程度提升、在地情感認同加深、主動關懷地方議題以及素養導向學習，讓武陵的學生從埤塘這個真實生活情境出發，成為昂首闊步的終身學習者，並企盼武陵人都能以桃園為立足點，邁向國際。而在教師部分，橫跨九科23位的共備教師，除了在埤塘課程討論分享之外，也逐步發展出好幾個跨科共備的課程，彼此交流激盪，開設新課綱選修課程意願大增，已讓武陵有近50門的選修課程，更榮獲108學年度教學卓越金質獎的肯定(圖7)。108年為新課綱元年，讓我們從自己腳下土地的真實生活情境學習成為終身學習者，而高中端的我們所承擔的育才責任也已經同步啟動。

圖7  武陵高中校本必修千塘桃花源榮獲教育部108年度教學卓越金質獎 

n  參考資料

1.水中溶氧檢測方法－碘定量法中華民國107 年12 月27日環署授檢字第1070008224 號公告 自中華民國108 年4 月15日生效NIEA W422.53B。https://www.epa.gov.tw/DisplayFile.aspx?FileID=6A0B4A4B7A6C984E