臺灣化學教育

高中生化學交流：疫情下台日高中生的化學交流

許文綺

高雄市立新莊高級中學
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n  前言

在2021年暑假時，我和學生才剛比完競爭激烈的全國科展競賽後，同學都非常辛苦，想說終於可以鬆一口氣了，已經脫離不斷實驗和報告的可怕煎熬時，沒想到，我們竟然在八月收到了化學推動中心邀請參加台日高中生化學交流活動，這原本是一個日本國內高校化學研究發表競賽，像是我們的科展，2014年起增加了國際觀摩部分，邀請2支台灣隊伍和1支新加坡前往日本參加競賽，2020年受到疫情影響停賽，2021年賽事恢復，改採線上活動，受邀隊伍參加10/23下午海報交流，但因為線上舉辦，所以我們不用準備交流活動，主要是10/24的口頭報告，準備12分鐘英文報告和2分鐘問答，以3分鐘問答，賽事的準備部分，有化學推動中心的藹然老師全力協助。

收到化學推動中心的誠摯邀請，當下的感覺是一種對自己的肯定，能代表台灣參加國際賽事，對於學校和自我是一份難得的經驗和榮譽，但另外一方面，同學們都感到擔心和焦慮，因為深怕英文能力不佳，報告的不好，無法順利完成報告等等，不過最後，同學都順利完成這次的交流活動，並且都表示說這次活動雖然辛苦，但也是一個寶貴的經驗。

n台日高中生化學交流

一、研究簡介

在我還是剛考上高雄市立新莊高中的第一年的新進教師時，我和學校的呂台華物理老師一起合作，帶領三位學生：林威廷、李采澐、陳冠智一起嘗試科展的研究，由於我們做過藍瓶反應實驗，可利用搖晃使空氣中氧氣溶解產生氧化還原反應，於是便有了想要探討搖晃或振動等物理因素來控制化學反應，這個主題令我感到相當好奇，因此我們先去查詢資料，找到一篇很相關的論文（Hwang et al., 2020）作為參考，規劃設計實驗裝置來進行化學研究，讓液體的化學反應有類似像物理一樣產生漂亮的克拉德尼圖形，並找出其圖形的規律。

剛開始實驗時候，面臨到的最大問題是調配藥品，要調到可以掌握反應變色時，轉換變色時間需要調控好，不能太快或太慢變色，才可以觀察到明顯顏色變化，調完濃度後，再來是調整反應條件，像是底部半徑、液面深度、振動頻率等等實驗條件，嘗試過程中，大部分做出的結果都是渦流或亂流的圖案，沒辦法得到一個穩定及整齊的現象，一直到寒假的最後幾個禮拜才做出規律的研究成果。

最後，我們終於試出可以讓溶液內同時存在不同顏色的氧化還原化學平衡態、酸鹼值的非平衡狀態的實驗條件。調整液體振盪頻率可控制氣體（如O2 和CO2）在水中的溶解，在溶液中產生不同的化學模式（如氧化還原態或酸鹼值之差異），藉由向氣液界面持續供應能量來控制溶液中的化學反應，讓溶液的表面呈現特定的圖案，將溶液狀態分離成具特定圖案的反應模態（圖1）。實驗中觀測不同共振模態時，所對應的特定頻率與駐波圖案，找出使溶液達成共振的決定因素和條件，並進一步探討其未來的應用。

圖1：台日交流活動由我們的英文摘要圖片擷取

二、台日高中生化學交流活動

（一） 英文摘要書寫

    對於活動來說，以前都是參加國內的活動，全部都是以中文報告書寫，這次我們都是第一次參加需要全部使用英文的活動，對於學生最大的困難可能就是以英文去書寫摘要，以及製作英文報告內容，同學都是英文苦手，所以在中文報告轉換成英文遇到許多麻煩。首先，我們先創立一個雲端硬碟，裡面放有台灣歷屆參賽的小組摘要和報告當作範本參考，並且，我們也把我們的科展作品中文說明書以及參考資料一併放上去，方便資料查詢比對。

我們訂定好時間規劃，開始寫英文摘要，並以信件方式與藹然老師來回修改摘要。後來我才知道，原來摘要的部分要符合國際發表的科學文章書寫方式，老師一直強調說：寫科學文章不是只有寫說我們做了什麼研究？然後把研究數據上去，之後數據分析和歸納結論。而是要有故事性和邏輯性，我們會先放上一張主要的介紹圖片，讓大家第一眼看到圖片之後，就有初步認識我們的內容。開始介紹的部分，在內文中介紹這個研究主題的背景來源，動機目的（如因為氣候變遷，能源缺乏等原因，讓我們想要去做能源有關的研究探討），讓讀者知道來龍去脈，會覺得這個研究很生動有趣，很吸引人。主要內容的部分，要很有架構，有邏輯性去構思好內容，如把相同的實驗設計歸納在一起（像是我們把藍瓶反應一系列實驗設計都放在一起，如不同容器形狀、液體深度、振動頻率，但是都是歸納放在第一部分的藍瓶實驗內容中），並且要讓不同的實驗變因中有連貫性（後續做了酸鹼指示劑部分探討，和第一部分藍瓶實驗分開，但一樣環環相扣主要主題），參考資料須符合國際的書寫方式去引用。透過跟藹然老師互相修改英文摘要過程中，學生表示學到了正式科學文章的書寫格式，這些確實都是同學未來到研究所時，書寫碩博士論文、科學文章時一項重要的能力。

（二） 英文報告投影片

英文報告內容會跟投影片內容相關，製作投影片的同時，也是會符合我們在口頭上的報告的邏輯次序，投影片內容上，要有大綱說明研究內容架構（表1），主要的研究內容會多使用圖片動畫、影片來呈現，因此，我們把很多研究內容都用電腦繪成圖形，介紹實驗流程是做一系列的圖片動畫，甚至我們在於某些地方會穿插實驗影片來讓報告更活潑生動，最後放上幾張投影片介紹高雄和我們學校特色給他們。

在開始報告時，我最擔心的是學生的口頭報告，因為我和學生英文能力有限，口頭表達能不佳，最怕如果日本教授用英文提問時，學生不容易應對。藹然老師表示說：英文提問只能靠學生現場的臨場反應，畢竟提問的問題是不可預測的，但是老師有安排試講，有藹然老師和詹益慈教授線上討論幫我們訓練英文，由於疫情的關係，線上活動可以不用直接面對到台下觀眾，在報告壓力確實小很多。

                 表1 英文報告投影片內容架構（報告12分鐘 2分鐘QA）

 

（三） 報告當天

台日交流活動有兩天，第一天禮拜六是海報報告，有很多線上小會議室有日本學生們的研究報告，我們可以各自挑自己有興趣的主題去加入會議室中聽日本學生們報告，也可以在他們報告完後進行Q&A，活動這天也是高三生的英聽大會考，高三的兩位同學去參加考試，直到下午才來參加活動，不過他們都有嘗試在線上跟日本學生們互動，雖然沒辦法實體見面交流，但是透過線上的問答交流也是相當有趣。

當日演講時，我們都相當緊張，重複確認好講稿以及練習口頭報告，沒想到，意外還是發生了，我們在進入視訊分享畫面出了一些問題，所幸有即時解決，耽誤了一兩分鐘克服解決設備上的問題，也順利完成報告（圖2、圖3）。不過最後到了Q&A時，面對教授的英文問答，還是手忙腳亂不知所措，但有努力試著聽懂，找出答案回答，教授有問到一些好玩的問題，像是說：「如果用真正的音樂的話，會發生什麼事？」，不過可惜我們同學沒聽懂英文提問的意思，對於同學來說，以英文溝通對話也是讓人印象深刻的經驗，報告完後，同學都表示自己英文能力需要再加強，之後會努力去增進自己的英文能力。

最後頒獎典禮時，活動主持人在一一頒獎給日本參賽學生後，看到評審念到得獎組別時，每組得獎的同學都相當激動，有些同學高興雀躍，有些則是感動落淚。得到最大獎項的兩個隊伍，一個來台灣參加國際科展，一個去新加坡國際科學青年論壇。最後，主辦方也有致謝海外的同學來參與這次的活動交流，並有再一次請同學發言表達活動參賽心得。

活動結束幾個月後，我們收到日方寄送過來學校的一面獎牌以及每位同學都有活動證明獎狀（圖4），除此之外，更有一些精美的紀念品，如化學資料夾、元素週期表、胸針等，同學收到從日方寄來的禮物後都相當開心，這些禮物都是相當的獨一無二，而且具有紀念的價值性，都是同學辛苦參加活動的證明。

圖2：當天線上活動演講報告狀況

圖3：當天線上活動演講報告狀況

圖4：參加活動的同學（左：林威廷、中：李采澐、右：陳冠智）

收到到由日本主辦方寄來的台日交流的紀念品及獎狀、獎牌

n  結語

一、活動心得

以往的台日交流活動時，可以直接到日本當地參加這場盛大的活動，並有人引導參觀日本的古蹟或博物館，同學們都相當期待能夠出國去日本玩，很可惜疫情的關係都被取消了，改採線上活動，雖然我們對於沒辦法去日本感到婉惜，但這也是難得的經驗，在直播下，以線上報告方式參與這場日本交流會，也看到許多日本方許多有趣的研究。日本有許多參賽的組別都是在學校內社團活動做的，學生基於自己對化學有興趣去做研究，在許多組別得獎時候那種欣喜若狂心情，可以展現他們對於化學研究全心全意付出和投入，實驗的精神態度都值得我們學習。

我們三位學生的部分，他們都很高興能被邀請參加這次的交流，這真是一段令人難忘的回憶，透過這次經驗我了解到自己不管是報告還是英文能力還有很多的不足，準備這場交流賽時，每位學生一直對英文能力不好這件事，感到十分苦惱，寫講稿的時候無從下手，尤其口語能力也是一個大項，可是當他們真的靠自己的努力去完成活動後，他們自己的能力上有所進步，而且當交流賽進行時，觀摩其他學校的學生報告，讓他們開闊了視野，這雖不是一場完美的講演，但他們也因此學到了更多。

這次活動也是我第一次參加國際的科學活動，很榮幸能受邀參加台日交流比賽這項活動，覺得十分開心，在準備的過程中相當辛苦，陪學生們要把投影片跟講稿從中文轉換成英文，是一項十分艱辛的挑戰，幸運的是學生家長和學校方都全力支持這次台日交流活動，學生們也很積極投入，並且有台大的藹然老師陪同下，幫忙我們許多投影片的細節內容，每次跟老師討論細節時，同學和我總是能學到很多，了解到說如果要到國外比賽或參加科學活動交流時，需要注意英文格式及科學論文寫法，如何帶領學生訓練報告方式，在未來從事高中化學教學上，給我了很多收穫和啟發，我和學生是真心喜愛這個科學盛會，提升視野與和樂氣氛都很棒，也因此認識了好老師，日本學生和教授，會讓人有想要積極往前的動力，也絕對是學生一輩子的難忘經歷。

活動之後，我們的研究有被日本報社報導(圖5)，英文摘要被公布於網站上，更引起我們引用的參考資料中韓國論文作者的興趣，作者寫信與我們分享他的在做這個研究內容，詢問我們如何調配溶液的配方和實驗上的一些細節。他也有在化學教育上發表文章，並分享給我們。隔年，我們看到這位韓國作者發表了一篇新的研究論文（Lee et al., 2022），內容有參考我們實驗方法，沒想到這次台日交流，也變成了台日韓交流，更有如此意外美妙的小插曲，也推廣了化學，也讓全世界進一步看到我們的研究。

圖5：讀賣新聞2021年11月24日，台日交流活動的報導。

圖片取自：http://www.gracon.jp/gc/gracon2020/category/news/

n  參考資料

Hwang, I., Mukhopadhyay, R. D., Dhasaiyan, P., Choi, S., Kim, S. Y., Ko, Y. H., Baek K., & Kim, K. (2020). Audible sound-controlled spatiotemporal patterns in out-of-equilibrium systems. Nature Chemistry, 12, 808–813. https://doi.org/10.1038/s41557-020-0516-2

Lee, I., Hwang, I., Mukhopadhyay, R. D., & Kim K. (2022). Journal of Chemistry Education, 99, 1539−1544. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.1c01146