臺灣化學教育

綠色化學:多元選修課程與綠色化學小論文設計

周芳妃¹、詹莉芬²、蕭琬莉

臺北市立第一女子高級中學

ffchou@gapps.fg.tp.edu.tw¹

lfchan@gapps.fg.tp.edu.tw²

 

• 簡介

北一女中從民國99年課綱開始，就開設特色課程高一選修課程，化學科當時就開始投入選修課程的設計。多年來以探究實作的方式發展了很多種不同的教案，並發展出多元形式的成果發表活動融入各種活動。隨著2014年教育部第一屆全國綠色化學創意競賽的設立，北一女化學科就將啟發學生發展科學創造力與指導學生進行綠色化學小論文設計融合成全新的高一選修課程，並從2016年（105學年度）開始推出「綠色化學百寶變與創意小論文設計」的高一跨班選修課程。每班30人的一學期課程，本課程一年四班共收了120位高一選修課學生，此一年人數超過本校高一全校選修學生人數的八分之一。推出之後，這門課程廣受本校學生青睞，幾乎班班第一志願滿班。2018年(107學年度)教育部擴大辦理綠色化學創意競賽活動，本校在該學期的兩個高一選修班級60位學生中，以1~2人為一組進行小論文設計活動，總共有20多件創意設計書完成報名參賽，後來共有5件入圍全國複賽，而且最後兩件榮獲全國佳作。 由於這一年北一女學生參賽入圍複賽的作品多達5件，因此本校也榮獲教育部頒發的第一屆綠色化學創意競賽學校獎，化學科全體老師們出席受獎(圖1)。

  「綠色化學百寶變與創意小論文設計」這門課程也提供課程英文名稱：Diverse gallery of green-chemistry experiments & creative essay design，用以印製於學生成績單上。一學期每周2小時的選修課程涵蓋：認識科學活動、綠色化學創意小論文設計活動、基礎實驗操作與常用分析方法、認識化學反應類型、學習歷程檔案製作與成果發表、自評與互評活動等。

 本文將先介紹綠色化學的多元選修課程內容，說明教師如何在多元選修課程中引導同學進行綠色化學創意論文的設計，再分享數件榮獲全國獎項的作品的教師指導心得。本次期盼透過北一女化學科邁入108課綱多元選修課程分享，萌發更多同好願意將綠色化學融入課程，教師們也彼此切磋，從校園中培育綠色化學小尖兵，透過參加教育部辦理綠色化學創意競賽的平台，使綠色化學教育更加普遍，達到綠色化學永續經營的目標。

圖1、107學年度北一女化學科高一多元選修學生全力投入教育部綠色化學創意競賽活動

• 簡介多元選修課程–綠色化學百寶變與創意小論文設計

一、教學內容與進度

    表一是108年度第二學期北一女中化學科高一多元選修課程教學進度表，簡介如下：

(一)認識科學活動

   開學第一週老師先安排小型實作活動(練習劃火柴)、學生自我介紹與幹部選拔，達成跨班分組和相見歡活動，接著介紹「教育部綠色化學教育網」，也介紹數件歷屆創意競賽得獎作品。

(二)綠色化學創意小論文設計活動

   本活動的課程編碼為1-1到1-5(表一)，以環保署化學局出版品為綠色化學十二原則課本(圖2)。有三週使用電腦課程，借學校電腦教室或電腦推車(圖3)。另兩週是校外教學，前往台北市太原路逛街，認識鄰近社區資源，幫助學生認識實驗預算估價。使用電腦課程的教學原則如下：

1.課程1-1：先請學生從「教育部綠色化學教育網」閱讀競賽簡章，模仿填寫報名表。接著分組討論找題目，老師可依據學生們的討論提供關鍵字。NABC法則（Need, Approach, Benefits, Competition）是一套科學產品分析法，也適合用為撰寫實驗簡介的訓練方式。各組簡介格式需列出NABC法則，在課堂中完成並繳交150~200字的創意小論文簡介。

2.課程1-2：老師介紹文獻探討方法，請各小組配合自己小組主題找出三個相關資料網址與參考圖案，上台分組分享，並在課堂中完成並繳交簡介與參考資料。

3.課程1-3：老師請各小組考量「人、事、地、物、時間、預算」原則，各小組配合自己小組主題，擬出可行性的研究方法設計，上台分組分享，並在課堂中完成並繳交創意設計書。

表一：108學年度第2學期北一女中化學科高一多元選修課程教學進度表                 

週次	月	日	「綠色化學百寶變與創意小論文設計」課程內容	備註
一	2	24	準備週
二	3	2	認識科學活動；相見歡與分組選幹部	介紹全國活動
三	3	9	●(1-1)綠色化學創意小論文設計— 介紹創意小論文設計	綠色化學實驗設計
四	3	16	◎(2-1)基礎實驗技能課程—七彩食鹽水	基礎操作與比重概念
五	3	23	●(1-2)綠色化學創意小論文設計— 創意小論文設計資料收集與初步設計	綠色化學實驗設計
六	3	30	3/30-31第一次月考 4/2-4春假
→自由報名：全國綠色化學創意競賽、全國科學探究活動、旺宏科學獎、 思源科學創意競賽、居禮夫人高中化學營…
七	4	6	●(1-3)綠色化學創意小論文設計— 創意小論文設計規劃	綠色化學實驗設計
八	4	13	專題演講	充實課程
九	4	20	▉(1-4)綠色化學創意小論文設計—校外教學 北一女中鄰近社區資源試藥與器材認識	基礎實驗與 綠色化學實驗設計
十	4	27	▉(1-5)綠色化學創意小論文設計—校外教學 北一女中鄰近社區資源與實驗設計的預算估價	基礎實驗與 綠色化學實驗設計
十一	5	4	◎(2-2)基礎實驗技能課程—小綠綠晶體與藍印術	基礎操作與容量分析法
十二	5	11	◎(2-3)基礎實驗技能課程—溶液配製與滴定技術	基礎操作與容量分析法
十三	5	18	◎認識化學闖關活動：化學貼貼樂 5/20-21第二次月考	基礎實驗與 綠色化學實驗設計
十四	5	25	◎(3-1)綠色化學百寶箱—七彩魔術師	酸鹼指示劑與中和反應
十五	6	1	◎(3-2)綠色化學百寶箱—彩幻珠實驗	吸水高分子應用
十六	6	8	◎(3-3)綠色化學百寶箱—花裙子實驗	認識化學反應類型
十七	6	15	◎(3-4)綠色化學百寶箱—彩幻珠與花裙子應用	認識化學反應類型
十八	6	22	●(1-6)綠色化學創意小論文設計— 創意小論文設計學習歷程檔案製作	基礎實驗與 綠色化學實驗執行
十九	6	29	●(1-7)綠色化學創意小論文設計— 學習歷程檔案Show、自評與互評活動	基礎實驗與 綠色化學實驗執行
二十	7	6	全校特色課程成發	成果發表
二十一	7	13	7/13期末考 (7/14休業式)

 

圖2、課程初期先導讀環保署的出版品以介紹綠色化學概論

圖3、使用電腦教室或是申請電腦推車(24台)進行綠色化學實驗設計的創意發想

(三)基礎實驗操作與認識化學反應類型

   為了使學生具有適當的實驗實作基礎，安排六~八週的基礎實驗操作課程。採用減廢減量的實驗裝置，也包含化學學科中心推廣的化學百寶箱(圖4)。教案設計盡量使用可稀釋排放的化學品，也儘量使用正課實驗課留存的剩液，減少校內實驗廢棄液的堆存。課程中教案在台灣化學教育電子期刊中皆可找到，平時將實驗器材與試劑分案整理成教具箱，補充藥品隨時就可使用。每次實作課都會先採行討論探究的活動，包含各組分工進行實驗原理介紹與說明實驗安全注意事項。除此之外，每學期由學校提供經費可辦理一場專題演講，可以邀請綠色化學專家為同學們介紹化學品安全，也達成典範學習的範例(圖5)。

圖4、進行減廢減量實驗的器材和設備：化學百寶箱、滴瓶、天秤、24孔盤與小試管

圖5、繆慧娟研究員進行專題演講以及每次實作課都會先採行討論探究的活動

二、學習歷程檔案製作與成果發表

   因應108課綱學生在每學期期末可上傳學習歷程檔案，也配合全校選修課程聯合成果發表活動，因此本課程調整期末兩週課程為兩階段，也要借電腦推車或請學生自備電腦：

(一)第一階段：在課堂中先讓同學利用上課時間好好整理資料，而且可隨時和老師討論如何製作學習歷程檔案。學生將各組的綠色化學創意小論文設計內容、基礎實驗操作個人學習單與實驗成果紀錄照片進行排版整理，製作出個人學習歷程檔案製作。

(二)第二階段：隔週先在課堂中讓同學準備分組口頭報告內容，也可進行畫海報或製作PPT活動。剩下一半上課時間就進行每組3分鐘的成果發表口頭報告(包含海報或PPT秀)。下課前每組繳交自評與互評表(圖6與圖7)，老師從中統計選出本班代表，將參加全校成發。班級內成果發表或是全校成果發表的海報，都是化學實驗室外牆常態海報展示內容(圖8)。

圖6、自評與互評活動的評分表 

圖7、海報成發活動的準備

圖8、校內海報成果發表活動與化學實驗室外牆的常態海報展示

 

• 協助學生建立完整的學習歷程檔案

    108課綱精神，為達「成就每一個孩子適性揚才、終身學習」願景，以學習歷程檔案取代現行備審資料在重質不重量的原則下，避免社經落差造成的影響，以學生在學的課程表現為基準，豐富個人的學習成果與多元表現。因此，我們在學期末的最後兩週安排「建立學習歷程檔案」，讓學生於課堂間直接電腦上機整理其一學期的「各主題之作業學習單」，並引導學生重新審視各項指標，包括：

(一)一份完整「學習歷程檔案」應呈現的「人、事、時、地、物」。

(二)學習知識呈現的正確性，科學紀錄的完整性。

(三)搭配照片記錄，附上簡要的文字說明。

(四)課程的挑戰與收穫，心得與省思。

    此外，學生整理「學習歷程檔案」也正是一種「螺旋式學習」，學生直接在課堂間同時可與老師或同儕討論學習單的內容、文字呈現，釐清模糊或未確定之知識，整合一學期所學並審視自己的學習成果，同時學習如何在有限的時間內有效率地完成資料彙整。在學生完成自己的「學習歷程檔案」後，每位學生上台發表一學期課程的「1分鐘心得」，提供同儕互動互相學習及教師課程修正之依據，學生分享的重點歸納包括：

(一)綠色化學創意小論文設計：尋找探究主題最具挑戰，萬事起頭難。

(二) 校外教學–北一女中鄰近社區資源試藥與器材認識：最具特色，看到校園外的實驗室。

(三)基礎實驗技能課程：國中時期沒有接觸很多化學實驗，很珍惜課程實作安排，興奮。

(四)學習歷程檔案製作：可以在老師的指導下，正確、安心、有效率於課堂間完成，感動。

•  歷屆參加全國綠色化學創意競賽獲獎指導心得

   帶領學生學習參加綠色化學創意競賽活動，是在實驗器材、藥品安排及安全考慮上最沒負擔的教學活動。學生除了學習化學之外，也經由學習綠色化學十二項原則與進行創意小論文設計活動而學會科學素養。老師指導分組作品的原則：凡事能簡單操作最好，低毒性最好、省藥品最好、免加熱最好、無強酸強鹼最好、回收再利用最好……，都是很好的小論文主題。在這樣快樂的目標，陪伴學生探究、設計實驗的過程中，就是對「綠色化學」、「關心環境」最好的情境教育，學生從「發現問題」、「搜尋資料」、「比對綠色化學12原則」等過程中，學會落實科學運用，解決問題策略，做中學的成長，比起紙上談兵更容易將知識類化為他們的能力。

   指導老師的付出，也是幫助自己得到更多教學能量與科展創作靈感。例如本校在歷屆全國獲獎作品中，展現勒沙特列原理的替代實驗找到漂亮的亞鈷離子的呈色條件；找尋適當比例混合的磷酸與鹽酸成功替代酯化反應傳統使用的危險濃硫酸；同學自己找到老師從沒聽過的「硼砂珠」而改良成焰色鑑定離子的實驗；想到過期麵包的多孔特性而用國中學習的乾餾方式做出有效的濾水材料。北一女「綠色化學百寶變與創意小論文設計」這門課程培養出很多綠色化學小尖兵，其中不少同學也加入北一女化學實驗社，帶領有志一同的社員們，每年一起陪伴老師們參與環保署化學局或相關大學專案的綠色化學推廣活動(圖9)，把綠色化學的精神傳遞給更多人認識。

圖9、代表綠色化學12原則的12位北一女同學擔任環保署活動志工，與化學局謝燕儒局長現場實作同樂，也與環保署蔡鴻德副署長合照紀念。

 

• 結語

   套句流行用語，陪伴學生參與綠色化學創意競賽，是個「CP值」相當高的教學活動，值得推廣鼓勵學生參與。教育系統拔尖築地的人才培育工作樣樣不可缺少，在此非常感謝教育部從2014年開始大力辦理全國高中生綠色化學創意競賽，每兩年一次徵稿方式，透過鼓勵綠色化學科學研發活動，實質幫助到全國城鄉各地不同學校的高中生，也大大協助第一線的科學教師有落實科學教育紮根與推廣工作的重要平台。