臺灣化學教育

啟發與交流：参加第九屆亞洲化學教育國際研討會的收穫

連經憶

國立嘉義大學應用化學系
kelly@mail.ncyu.edu.tw

 

n  初體驗–認識亞洲化學教育國際研討會

今年三月底收到邱美虹教授的邀請，孤陋寡聞的我第一次聽到亞洲化學教育國際研討會(Network of Inter-Asian Chemical Educators(NICE) Conference)，原本以為是近年才開始新的化學教育研討會，經邱教授說明，才知道這已是行之多年、二年一次連結大學教授和中學教師的研討會，原定去年辦理，但因疫情之故延至今年。今年7月28至30日在馬來西亞古晉市辦理的NICE 國際研討會是第九屆，距離2006第一屆在韓國首爾舉辦的NICE會議已過了17個年頭。非常榮幸能有機會代表台灣参加此次的盛會，剛接到這個任務時，也著實猶豫了一下，大學或念博士班期間從未修過任何一門與教育有關的理論課程，在這樣的狀況下，不知是否能言之有物地分享教學經驗?雖然已教授多年大學化學課程，當初只憑著自己的想法、参考就學期間老師們的做法便趕鴨子上架站上了講台，每每上早上8點或中午過後的第一堂課，看著台下一雙雙的瞇瞇眼，心中不免開始思考，大學教師其實也應該要接受教學的專業訓練。

参加過NICE國際研討會後，深深體會到這一個非常特別且有特色的研討會。研討會從7月27日晚間開始，到7月30日中午結束。第一天晚上是歡迎晚會，第三天大會安排了實蒙谷野生保育心中及婆羅洲文化博物館的参訪活動，其他時間則有大會演講、口頭報告及海報論文發表。参加的成員主要來自日本、韓國、新加坡、台灣及馬來西亞等亞洲國家，還有少數來自印度，教育制度不盡相同，但對教育本質的認知及期待相仿。参加人數與大型研討會相比不算太多，但参加人員對化學教育都極為投入，彼此間的聯繫及交流頻繁，除了研討會中口頭報告時的專業學術交流外，更重要地還有充份的海報論文發表時間，海報張貼時間從研討會正式開始的第一天到會議結束，讓與會學者專家可以延伸熱絡的討論。

NICE國際研討會的另一大特色是鼓勵國中、高中教師及高中生的参與。國高中化學教師以口頭報告或海報的方式分享教案及教學經驗，高中生参與海報發表及工作坊，這樣的作法在其他國際研討會中較不常見，來自各國的高中生將專題研究的成果以海報的方式呈現，當然也需要在特定的時間解說及回答問題，這樣的海報發表有效地激勵學生從高中開始學習如何進行研究，培養學生溝通及表達的能力。當老師們在聆聽口頭報告時，大會很貼心地安排高中生参加專為學生設計的「Young Ambassadors for Chemistry (YAC)」的活動，由廈門大學馬來西亞分校Yvonne Choo(朱舜藍)助理教授，及來自印度與馬來西亞的老師帶著學生做實驗。

n  研討會見聞

一、設計適合小學生操作的化學實驗

        這次會議中我参與的是口頭發表，以過去數年執行國科會科學普及化計畫，辦理嘉義地區各級學校科學闖關活動為主軸進行經驗分享。嘉義縣幅員廣大靠山面海，有許多迷你的小學校，為了能讓學生享有與市區學校學生相同的科學資源，在國科會的支持下，每年都設計超過10個以上的科學關卡，同時準備實驗所需的耗材，讓参加計畫的學校可以方便地在各校辦理科學闖關活動。因参與計畫的學校以小學居多，如何設計出適合小學生操作的化學實驗是這次報告的重點。

        國小自然科學中與化學相關的主題有酸鹼、水與水溶液、溶解、電解質、物質的變化等，最常做的包括測水溶液的導電度、觀察指示劑變色及自製肥皂等實驗，雖然教師們有相關的教學經驗，但實驗需要準備化學藥品，還是比物理實驗麻煩一點，而且還怕學生會打翻試劑，不好清理，如何利用日常生活中方便取得的試劑，設計出有趣又安全的化學實驗十分重要。為了設計出適合闖關活動的化學實驗，針對以上問題可以有下列的做法：

1. 以學生的生活經驗為依據，設計出有顏色、狀態、形狀或聲音變化的實驗，吸引學生對學習科學的興趣。例如可以利用市售的碘液及澱粉溶液測量瓶裝果汁中維他命C含量，在這個滴定的實驗中，學生藉由計算所加入碘液的滴數，比較不同品牌果汁中維他命C含量，達終點時反應混合物會有明顯的顏色變化。

2.如需要用到酸或鹼時，盡量以小蘇打粉、肥皂水、食醋、檸檬、檸檬酸等取代氫氧化鈉或鹽酸，確保實驗時的安全性，如果需要使用強酸或強鹼，例如以百里酚酞溶液做成隱形墨水，需要氫氧化鈉溶液讓字現型時，可以在裝有氫氧化鈉溶液的塑膠瓶中加入棉花，讓棉花吸收溶液，以免瓶子翻倒，鹼性溶液潑出。

3.進行微型實驗，使用能產生變化最少量的試劑。目前設計讓小學生可以操作的化學實驗，所使用化學試劑的量較多，如果能降低實驗時化學試劑使用量，不但可以減少不必要的浪費，同時也是對環境友善、符合綠色化學原則的做法，更重要的是增加實驗的安全性。例如利用微量離心管當成反應容器，可以控制試劑的用量在1毫升以內；利用一元錢幣進行氧化還原反應可以將硝酸銀的用量降到約0.15毫升(圖1)。如果没有微量離心管，可以利用白色湯匙進行反應，雖然看起來比用三角燒瓶或燒杯來的不專業，但易於觀察且可以有效地減少試劑的用量。

圖1：利用微量離心管、硬幣或湯匙做為反應容器，降低試劑的用量

4. 將試劑裝在醬料瓶或點眼瓶中避免打翻且方便使用。

5. 將抽象的概念視覺化，讓學生容易了解。例如，奈米、濃度對學生而言是抽象的，當物質小到奈米的尺寸時，與塊材相比會有不同的特性，因此奈米材料是目前科學研究重要的領域。為了要介紹什麼是奈米粒子，可以準備大小不同的球及圖片，讓學生選選看，比較奈米與公尺間的差異(圖2)。在介紹濃度方面，可以將黑芝麻當成溶質，白砂當成溶劑，讓學生「看見」不同濃度的混合物，建立濃度的概念(圖2)。

圖2：利用圖片、球、黑芝麻、白砂等物質將抽象的概念具體化

二、利用學習站的方式學習氧化還原反應(Study Redox Reactions Through Learning Stations)

        這是馬來西亞霹靂州怡保市文東國立高中(SMK Buntong, Ipoh, Perak, Malaysia)Wong Choy Wan老師口頭報的內容(Wan, 2023)。Wong老師利用了「學習站(Learning Station)」的教學方法教授化學中較不易理解的主題。2019年Wong老師在International Journal of Academic Research in Progressive Education and Development期刋發表論文，設計了6個學習站，每一學習站利用影片、文字敍述、拼圖及動手操作等不同的策略，讓學生了解鹼金族及鹵素的物理及化學性質(Wan, 2019)。教學回饋結果顯示，高達88.89%的學生認為學習站的教學模式較容易使人了解新的概念，讓學習更加有趣。

        「學習站」用通俗一點的名詞就是「跑台」，是生物實驗課常用的考試方法，老師事先將題目及所需要的樣品放在桌子上，每一題目有30秒的作答時間，時間到了就要換到下一張桌子，回答另一個題目，「學習站」可以說是「跑台」的延伸加強版，這次的會議中Wong老師分享了氧化還原反應之教學成效。氧化還原反應被認為是較困難的主題，初學者要建立氧化還原反應的觀念，需要費一翻工夫弄清楚其間的關係，有了之前的成功經驗，Wong老師設計了3個學習站，讓學生了解什麼是氧化還原反應，學習寫出對應之離子反應方程式。學生們分組進行，每組花15分鐘的時間完成在這個學習站中所需要完成的任務，掃瞄QR code回答問題或上傳結果。為了能順利完成任務，學生需事先閱讀相關資料、看錄影帶、搜尋資料、或回答問題，在學習站學習的過程中，學生可以記錄學習成果、上傳以利教師評估。學生的回饋顯示，88.88%的學生認為「學習站」的學習模式可以增加對氧化還原反應的理解，教學時間可以從3小時減為1小時，藉由設計規畫每一學習站中的內容，可以讓教學時間達到最適化，學習也變得更有趣。Wong老師已成功地將「學習站」應用在不同的主題，日後還可以擴大這樣的學習模式，讓學生以這樣的模式學習更多重要的化學概念。

n  啟發與交流

一、啟發

        把化學教好，讓學生了解課程內容是所有化學老師努力的目標，除了專業需要精進外，教學方法也要與時俱進，但大學端的教學往往較注重知識傳遞，教學方法則依循傳統模式，這樣的教學方法並非不妥，如能變化教學方法，也許能讓學生耳目一新，更願意專注於聽講。在這個研討會中給我的第一個啟發，就是教學方法的改進—利用學習站的模式進行教學，當聽到Wong Choy Wan老師的經驗談，心中昇起一念頭，這樣的教法是否也能用在儀器分析實驗課程中?

        儀器分析正課及實驗是化學系大學部重要的課程，儀器分析說明各項分析儀器的原理及應用，實驗課則讓學生操作這些儀器，例如氣相層析儀、液相層析儀，紅外線光儀等。與古典分析實驗相比，儀器分析實驗所用的儀器較為昂貴，能供學生使用的台數十分有限，大多都是每種儀器一台，學生必需分組輪流操作，如果每組人數比較多，常常有學生只能作壁上觀，看著同學操作了。除此之外，儀器維修不緊所費不貲，且耗費時間，為了確保儀器能正常運作、實驗課程順利進行，通常需要多位助教或資深的學生協助。上述是許多大學儀器分析實驗課面臨的問題，如何在設備有限的狀況下確保學生學習成效是需要好好思考的，也許學習站式的教學模式可以解決這些問題。以高效液相層析實驗為例，可將操作分成數個部份，每一部份設計成一個學習站，如移動相過濾、樣品製備、儀器介紹、上機、數據處理、及問題排除等，每一單元有明確的學習目標及需完成的任務。學習站利用影片、網站資訊或文字敍述說明學習的內容，過程中可以讓學生預習後以google表單回答問題、現場觀看後照著操作、或回答情境式問題，學習時善用手機、網路甚至人工智慧等產品，讓學習更加貼近學生的生活經驗，提高學習的成效。

二、交流

        亞洲化學教育國際研討會除了提供教師間彼此之交流外，高中生的参與是與其他研討會很不一樣的地方，就如同周金城教授及鍾曉蘭老師2019年在臺灣化學教育期刋發表的論文中提到(周金城、鍾曉蘭, 2019)，會議中的高中生参訪活動讓高中生變成主角。在這次的會議中，我看見了高中生在發表時落落大方的態度、侃侃而談的表現及來自台灣、日本及馬來西亞年輕學子間的交流，這應該要歸功於協會在2009年第三屆會議時加入了高中参訪活動，以及大會對此次議程的用心安排。提早讓學生在高中時代就有實質的發表及國際交流經驗，擴大學生的視野。第一天晚上的歡迎接待會上，遇到了來自東京學藝大學附屬高中(Tokyo Gakugei University Senior High School)的學生Hana Hachigoh，原來她也是海報論文的發表者，這讓我注意到了高中生的参與，除了以海報的方式發表研究結果外，大會還安排了與會學生與當地高中生一起做實驗的活動，再加上實蒙谷野生保育心中及婆羅洲文化博物館的参訪活動，讓年齡相仿的學生們打成一片，強化了彼此間在專業及文化方面的交流，讓學生們有了知識性的談話及融洽、美好生活經驗的分享。

圖3：高中生参與工作坊活動

n  結語

三天的會議很快地就過去了，這是一個非常特別的國際研討會，會議規模不算大，但是非常專業又温韾的研討會，令人印象深刻，「專業」及「温韾」這二個差異很大的特質完美地融合在會議中。「專業」無庸置疑是提供在各階段從事化學教學的老師們有發表及分享教學內容的平台，還有來自高中端學生的参與，讓各國教師有機會認識不同國家在化學教育方面不同的體制及作法；「温韾」則來自於教師鼓勵學生的本質，及讓化學變的更有趣以提昇學生學習成效的初心，因此在會議中彼此可以暢所欲言，無私地分享，達到充分流換意見的目的。在會議中看到高中學生的参與及表現，讓我了解到國際交流經驗對學生的啟發及影響，亞洲化學教育國際研討會是一個非常值得鼓勵高中教師及學生参與的國際會議，嘉義在地也有熱心的化學教師、校長及行政團隊，除了正規的教學外，積極地引導學生参與科普活動，藉以提昇學生在學習化學及科學方面的與趣及自信，再加上108課綱中的探究與實作課程讓學生開始學習專題研究，因此師生們需要舞台展現研究成果。還好今年有幸参與這個盛會，日後有機會一定要讓嘉義地區的化學教師群及高中生們認識這個會議，二年後第十屆NICE國際會議將在日本舉行，希望到時能有嘉義地區的高中代表出席。

n  參考文獻

周金城、鍾曉蘭（2019）。第八屆亞洲化學教育研討會之高中参訪活動–讓高中生變成主角。臺灣化學教育，33。網址：http://chemed.chemistry.org.tw/?p=35127

Wan, W. C. (2023). Study redox reactions through learning stations. The Souvenir Programme and Abstracts, the 9th Network of Inter-Asian Chemistry Educators [9NICE] Conference. 29.

Wan, W. C. (2019). Alkali metals and halogens through learning stations. International
Journal of Academic Research in Progressive Education and Development, 8(3), 316-324.