臺灣化學教育

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

carrot710305@gmail.com

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

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

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。 

圖1 猜猜我是誰 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	圖2 紫色魔法汁 練習濃度配製，與序列稀釋的概念
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

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。

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

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。

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。

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

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。

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)