臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 / 林威志
星期五 , 3, 6 月 2022 化學課程與教材, 第四十七期/2022年6月 在〈高中多元選修課程介紹 漫遊幸福川~生活中的化學 / 林威志〉中留言功能已關閉高中多元選修課程介紹
漫遊幸福川~生活中的化學
林威志
高雄市立高雄中學
本校多元選修開設年段原先只有高一，但隨著108課綱的推進，目前高二也已開設相關課程。多元選修課程，可提供同學增廣學科視野，發掘多元潛能，並有加深加廣的選修機會，增加學生動手做的能力。而本校鄰近幸福川（二號運河），因此藉由相關水溶液介紹，期望學生能理解並進而珍惜環境資源，達到永續發展的概念。
n 課程設計理念與評量方式
一、課程設計理念
這門多元選修課程內容主要設定在生活中的化學，內容包含最貼近學生的兩大主題：食物化學與衣物化學，讓學生可以在進入學校的高一生活中，先增加實作經驗，以彌補國中端實驗操作課不足缺憾，並藉由這堂課期望學生能先藉由生活中最熟悉的項目，建立起「喜歡化學、願意思考並動手實作」的重要精神（見表1），進而培養學生從不同角度看事情，理性分析、判斷對錯的思辨能力；嘗試將想法付諸實行，勇於嘗試的實踐力；並由同儕間溝通互動，與科學宅急便的闖關活動，利用口語、文字、圖像、影音或實物等表達方式，有條理且具科學性的陳述探究成果，並與他人分享，達到社會參與的科學人精神。
表1 課程設計理念與學習目標規畫
課程名稱
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中文名稱：漫遊幸福川~生活中的化學 |
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英文名稱： Chemistry in life |
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課綱核心素養
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A自主行動： A2.系統思考與問題解決, |
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B溝通互動： B2.科技資訊與媒體素養, |
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C社會參與： C2.人際關係與團隊合作, |
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學生圖像
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思辨力：從不同角度看事情，理性分析、判斷對錯。 1.培養批判和獨立思考的能力。 2.運用科學化的方式分析、統整思緒。 3.從多面向角度檢視客觀事實。 實踐力：將想法付諸實行，勇於嘗試。 1.釐清計畫目標，分析計畫需求，擬訂可行計畫。 2.針對計畫所需，尋求且妥善運用校內外資源。 創意力：面對任務時，運用各種心理技巧來產生創意的能力。 1.在學習領域中呈現多面向的思考模式。 . 2.在學習過程中建立多元價值觀。, |
學習目標
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1. 啟發學生對環境的關心及如何應用學校學到的知識解決生活中的問題。 2. 培養學生正確的研究方法及設計出適當的實驗解決問題。 3. 培養學生團隊合作精神﹑多媒體運用能力﹑精準口語報告實驗結果。 4. 擔任化學宅急便闖關關主時，能以清楚口語配合簡易實驗解釋生活中常見化學現象。 |
二、每週教學進度內容與評量方式
教學內容與規畫大致上可分為三大段落（見表2），分別以段考時間來做為區分，先由實驗室安全與器材使用介紹開始，分別為：實驗器材的選擇與使用時機、玻璃儀器的準確度介紹、氣體收集方式與最重要的實驗室安全守則的說明，作為第一堂課的重點項目，以培養學生能建立正確且安全的操作器材設備，以利後續本學習課程能順利運行。
食物化學中可分為幾個主題，分別為：
l 食物標籤解讀：先讓學生選擇某食物包裝後方的標籤含量表，讓學生上網搜尋 (主要參考網站：行政院衛福部—食品添加物使用範圍及限量暨規格標準)[1] 這些成分的化學結構、添加的優缺點、甚至是否食用過量可能會造成哪些疾病等，讓同學對於日常食用的食物有基本的了解，也可避免長期食用某特定添加物等危害，可培養學生批判和獨立思考的能力。
l 成分檢驗介紹與實作：本課程是檢驗市售食醋與維生素C錠的含量百分比，在課程開始前會先介紹酸鹼中和與氧化還原基本概念，練習化學反應式的平衡，並說明滴定的操作技巧及相關原理，培養學生能建立正確且安全的操作器材設備。而在實驗操作後，也可學習到系統性的收集定量的資料數據，並練習高一課程中學到濃度的概念，驗證食品標示與實驗結果的差異程度。另外也配合高一課程，介紹混合物分離技術，分堂練習從咖啡或茶包中萃取出咖啡因、利用層析方法分離出菠菜汁中的不同色素等實作練習。最後在環境永續的部分，也介紹到界面活性劑的使用，說明清潔劑的分解難易程度，並延伸至生活中冰淇淋乳化劑的應用，讓學生實際體會是否添加乳化劑，對成品冰淇淋的口感差異，並能與同儕分享討論、調整配方比例，找出最佳口感的冰淇淋配方。
l 專家學者食安介紹：本學期邀請福智基金會講師，介紹食安問題並搭配食物實作 (色素汽水) 提升學生興趣，並由學生繳交心得報告，作為評量成績使用。
最後則是衣物化學上場，原定主題包含有：植物染布、花瓣香水、手工皂製作與光氧化還原製作藍曬四大主題，期望藉由學生前面學習到的萃取技術、氧化還原原理與實驗操作技術，來自行收尋資料與設計相關實驗，達到作中學，並能將所學應用於解決日常生活中的問題。但因疫情影響，很可惜只操作了藍晒創作，但學生可以藉由藍晒創作，從過程中培養科學探究的興趣，體會生活中處處都會運用到科學，而能欣賞科學的重要性。並結合美感設計，培養未來跨領域相關人才，並理解科學知識發展的歷史是與社會、文化、政治、經濟緊密相關連結的。
評量方面，由於是多元選修課程，並不想帶給學生太大的壓力造成反效果，因此出席分數佔總分的30%，若該學期全勤則可獲得30分滿分，請假一次則扣1分，以此類推。作業共7次 (包含1次心得報告)佔70%，給分方式以整組為單位，只需書寫上課的學習單，下課後繳回即可，不讓同學帶回以免造成後續繳交的困擾，也可練習學生的分工合作能力，學習單若問題皆有完整回答即可得到A (約9分)。若該節上課有成品產出，則由同學各組互評，增加同學間競爭的趣味，也可讓彼此互相觀摩，未來有更好的進步空間。
表2 課程規畫設計與評量方式
教學
大綱
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操作 時間 |
單元/主題 |
內容綱要 |
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1週 |
課程簡介 |
分組並介紹實驗室安全守則與器材使用時機 |
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4週 |
食物中的化學[2][3][5] |
1. 解讀食品標籤中的各種成分，並進行簡單檢驗 2. 介紹食物中的化學成分，並進行簡單檢驗 3. 介紹食物的酸鹼值，並進行簡單檢測 4. 利用密度及酸鹼製作蝶豆花飲品 (成品作業10%) 5. 介紹膠體溶液及製作果凍 (成品作業10%) |
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期中考週 |
考試加油~ |
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5週 |
食物中的化學[6][[7] |
1. 介紹藥品中的化學成分，並進行檢測 2. 萃取茶水，進行檢測 3. 泡咖啡，萃取咖啡因 4. 進行菠菜層析，分析菠菜中成分 5. 介紹乳化劑，製作冰淇淋 6. 邀請大學教授、專家或業師等到校與學生進行講座交流。繳交心得報告 (10%) |
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期中考週 |
考試加油~ |
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4週 |
衣物中的化學[4] |
1. 植物染布 (成品作業10%) 2. 利用花瓣製作香水 3. 手工皂製作 (成品作業10%) 4. 利用光氧化還原製作藍曬 (成品作業10%) |
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1~2週 |
課程分享 |
每小組報告學習成果與經驗分享約10分鐘 (成品作業10%) |
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學習 評量 |
成品呈現70%，學習態度30%。 |
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對應 學群 |
數理化、醫藥衛生群 |
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n 學生成品與上課花絮
一、學生學習單
每個主題上課時，由於高一學生尚未修習必修化學課程，以滴定主題為例：上半節會由本文作者先教授酸鹼中和觀念與滴定器材操作，並說明指示劑使用與標定，這些說明會放在學習單內容中，方便學生後續查看，也不須一直筆記而錯過上課重點說明，接著說明該節課要挑戰的條件與目標 (例如：標定出未知的氫氧化鈉與鹽酸濃度)，並將實驗操作與結果記錄在學習單上。下半節則是讓學生去討論與規劃，(例如：如何以類似的實驗去檢驗市售的醋酸濃度)，並詳細將實驗設計與結果記錄在學習單上 （見圖1至圖3）。學習單每次皆在上課完成，一來可減輕學生回家作業負擔；二來也可讓學生練習實驗操作分工，有效在時間內完成操作並記錄。
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利用沉澱規則測試表，測試不同試劑種類， 理解沉澱表，並寫出可能之方程式 |
練習濃度配製，與序列稀釋的概念 |
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圖3 醋到底有多酸 練習酸鹼概念，與滴定技術操作，證明標示是否符合 |
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二、上課花絮與活動照片
學生操作時，老師就是負責巡邏、回答問題與協助記錄相關照片，有時可以拍到超棒的笑容畫面，所有照片我們皆用Google Classroom上傳雲端紀錄，學生未來也可下載使用作為學習歷程檔案紀錄（見圖4至圖9）。由於是多元選修課程，因此評分較為寬鬆，若學生皆正常出席，並能在該堂完成實驗記錄學習單，就可獲得不錯的成績。
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圖4 藍晒成品展示 |
圖5 酸鹼滴定操作 |
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圖6 氧化還原–電解紫色高麗菜汁 |
圖7 食物化學–椪糖實作 |
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圖8 猜猜我是誰–黃金雨 |
圖9 期末線上分享與合照 |
n 學生回饋與教學反思
本學期課程的介紹與操作，學生參與上課情況良好，最後的回饋也覺得選修此課程非常值得，不但可以驗證學習內容，同時實驗操作技術也大為精進，以下為學生的回饋（見表3）：
表3 學生期末線上回饋內容
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u 在這學期的課程中，我學到仔細操作實驗的重要性，透過每次細心的觀察，嘗試找出蛛絲馬跡並做合理的推理。此外，在藍晒圖的實作中，不但瞭解化學原理，更提升美感素養，將藝術創作運用於其中，使生活變得更多采多姿。 |
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u 不同於理論課的紙上談兵，經由這堂專為化學實驗所開的課程學到了許多實驗操作技巧，包括滴定管的使用、溶液濃度測量等，收穫滿滿。 |
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u 在學期的課程中不僅讓我了解許多化學知識，更讓我訓練出不怕挫折的態度以及對於問題的解決能力，使我對於各項事務都會全力以赴的去完成 |
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u 這門課不只教會我化學知識、實驗的方法與態度，也讓我了解自己的專長與特質，更讓我有更開闊的視野，讓我發現我對於化學領域有很高的興趣，但具有的知識並不足，這激起我想要更深入研究化學、甚至自主進行探究。 |
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u 這是一堂多采多姿的課程，學習的不只是實驗，還有實驗精神！ |
另外，同學也將此課程轉為多元選修歷程檔案，做為未來升學的相關佐證資料（圖10）。
圖10 學生多元選修歷程檔案
經過這學期的多元選修操作後，有幾點不足處可與大家分享：
1. 課程設計上可再縮少一點實作量，增加學生重複操作與討論實驗的空間，例如：咖啡因萃取實驗時，只有少數組別有真正看到咖啡因結晶，大部分都無法在時間內完成結晶操作，但因下周又有預計的主題，因此對於討論實驗為何失敗（或變因控制上）這塊比較不足，是未來開課老師可以斟酌調整的部分。
2. 此次開課節數是兩節連堂，我的安排是一節介紹基本原理與相關操作，另一節開放同學實際操作，因此主題挑選上受限於時間關係，多為相對簡易的食譜式實驗。未來可建議老師安插部分探究式實驗（或POEC式實驗），可增加該課程的深度與廣度。
3. 本課程建議老師要培養多位小老師，讓他們可以協助配藥、器材整理等相關工作，否則單憑老師一人準備其實是相當大的負擔，善用小幫手才能讓本課程開設長久，且未來也可有一兩次空白時間讓同學自行準備器材發想實驗，而非只靠老師一人單打獨鬥。
4. 較為可惜的是在第二次期中考後，因為疫情的影響轉為線上課程，變成只能由學生在家自行操作簡單的生活實驗，雖然還是有部分的探究過程，但是與在實驗室操作相比，就少了那麼一點感覺。
n 參考資料
1.衛生福利部食品藥物管理署（2017）。食品添加物使用範圍及限量暨規格標準。 https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesList.aspx?nodeID=521
2.鍾曉蘭、呂慧伶（2013）。家庭化學實驗：紫色魔法汁。科學研習，52(11)，20-27。
3.臺大化學系教學網（2022）。維生素C之定量。https://teaching.ch.ntu.edu.tw/gclab/doc/demonstration/quantitative_analysis_of_vitamin_C.pdf
4.廖旭茂（2017）。黑白記憶：銀鹽相紙的製作與沖印。臺灣化學教育，18。取自http://chemed.chemistry.org.tw/?p=22162
5.廖旭茂（2015）。2015亞洲化學教育國際研討會：極具巧思和創意的工作坊交流與分享。臺灣化學教育，9。取自http://chemed.chemistry.org.tw/?p=9897
6.顧展兆、楊水平（2020）。化學示範起始探究與實作：漂亮結晶的教師示範和學生實作。臺灣化學教育，40。取自http://chemed.chemistry.org.tw/?p=39601
7.陳映辛、馮松林、劉融諭（2020）。竹山高中多元選修: 生活科學家及科學志工。臺灣化學教育，35。取自http://chemed.chemistry.org.tw/?p=41903
n 附錄(部分空白學習單)
