臺灣化學教育

高中教師參加第九屆亞洲化學教育會議

（9th NICE）的經過及省思

劉曉倩^1,2 *、蔡孟祐^1,2

¹國立彰化高級中學
²教育部高中化學學科中心
*[email protected]

 

n  獻給不設限的自己

時間過得好快，參與NICE會議已經有四次經驗（包含這次古晉、東京、首爾及臺北），雖然每一屆在報名前都很掙扎，擔心自己教育專業是否足以參與國際交流？外語能力是否足夠與其他國家教育人士溝通？期間邱美虹教授總是不斷地鼓勵我們，Knowledge in use很重要，透過知識的交流與應用可以看到不同樣貌的自己！於是秉持三不精神「不怕丟臉、不怕失敗、不會放棄」的我再次報名此次國際盛會，投稿海報內容是將自己指導學生做「染敏太陽能電池」的教學經驗轉化成教案海報分享，內容包含指導學生染敏太陽能電池作用原理、實作組裝測試、進階專題研究及科展產出等。相較於以往，今年投稿國際論文的優點是，英文摘要及海報可以使用chat gpt！心得是使用chat gpt雖然方便，但是若是指令不足，翻譯錯誤率很高，因此投稿前準備了近一個月。當投稿英文摘要被大會接受時，心裡很開心！此次同行的化學學科中心夥伴不多，但是在美虹教授帶領下與臺灣幾所大學教授、校長、中學教師及學生一起參與盛會，是個不同組合的全新體驗！會議的主題仍是與SDGs永續發展及環境保護（Chemistry For Sustainable Development &Environmental
Protection）密切相聯，每個大學教授都有教學策略的口頭報告或教具分享，發表內容與高中化學教育緊密相關，自己受益很多！

n  海報發表與參與心得

一、海報發表前的準備

主題發想起源於2022年基礎科學促進永續發展國際年（IYBSSD）臺灣系列活動中，化學學科中心在各地高中發起永續課程發展設計（全國光照度量測與染敏太陽能電池實作），於是我想將自己指導高中生做「染敏太陽能電池」特色課程及專題課程的經驗統整，與其他國家進行交流。我在染敏電池教學內容很多但是從沒有整理過，整理內容需要耗費很多時間，還好藉由Chat gpt協助統整內容大綱可以省卻許多時間！

首先將歷年指導科展內容摘要及參與高瞻計劃特色課程設計內容大綱整理好，然後上傳chat gpt整好的教學資料，下達指令「我要做學術發表使用，請將上述教學資料梳理成教學過程大綱，包含標題、教學內容摘要、教學方法、教學成果及討論與結論。」，此時chat gpt會整理出一大串文字說明，此時我再將內容刪減成條列式，然後再上傳至chat gpt 下達指令，請「依據內容再濃縮成我想要達到的中文XXX字數」…。

重複修改數次後，接著將內容先用google英文翻譯，檢視一下英文用字是否有誤（因為化學有專有名詞），我再將英文內容上傳至chat gpt ，下達「我是高中老師，我要參與國際學術發表，請用高中生或12年級生可以懂的英文幫我修正上述內容」。使用 Open AI經驗提醒我，下達「精準的指令」很重要，若是直接讓AI 翻譯英文科展內容當作學術發表，你會發現英文用字遣詞較難甚至拗口，所以必須根據自己的英文能力調整海報發表內容，避免發表者連自己海報都無法理解的窘境。

我在英文摘要上主要呈現引導學生學習染敏太陽能電池的原理及實驗探究的學習經驗，在摘要及海報發表上則是遵循以下結構：

1.標題：解密染敏太陽能電池：啟發學生探索綠能世界的教學之路

2.摘要內容包括以下要點：

（1）引言：教師介紹染敏太陽能電池的重要性和應用領域。

（2）教學目標：教師明確說明研究的目的，即教導學生學習染敏太陽能電池的過程。

（3）教學方法：教師簡要描述所使用的教學方法和學習活動，例如實驗設計、製作過程、觀察和測量。

（4）教學成果：概述學生在學習過程中獲得的主要結果和發現。可以提及學生的反應、學習成就以及實際操作染敏太陽能電池的能力。

（5）討論：師生對結果進行討論，強調學生對染敏太陽能電池的理解和應用能力的提升。

（6）結論：總結教學方法和學習經驗，強調其對學生學習和染敏太陽能電池相關知識的影響。

（7）結語：提供師生對未來學習和研究的展望，以及可能的改進方向。

特別注意的是，在摘要中要確保簡潔明瞭，避免過多細節。重點突出教導學生學習染敏太陽能電池的教法和學習經驗以及這些方法和經驗對學生學習成效的影響。

二、海報內容精要

海報內容主要是分享自己從事染敏太陽能電池教學起源、教學過程、教學成果、師生所獲得的收穫及省思，所以在英文海報內容主要分為：引言、教學內容、教學活動、教學成果、討論與結論及未來展望。以植物為師、成本低廉、光能轉化率高的染敏太陽能電池在臺灣發展將近20年，但是臺灣高中生對於染敏太陽能電池的了解不多，主要在於課綱上並未提及，我想藉由教學經驗分享讓國內外教師及高中生可以入門研究，而且染敏太陽能電池作用原理與基礎科學知識息息相關，學生可以學以致用獲得成就感！以下是投稿海報內容概要描述：

1.引言

石化能源即將耗盡，對地球造成了嚴重的危害。因此，我們迫切需要尋找更環保且可持續發展的替代能源。綠色能源已成為全球共識，而太陽能電池是其中最具潛力的能源之一。太陽能電池具有多重優勢，如安全、無噪音、無污染、節省人力資源、長期使用、輕巧和具有經濟效益。染敏太陽能電池雖然穩定性不及傳統太陽能電池，但在成本便宜、室內弱光或半戶外的條件下，其光電轉換效率非常高，甚至可以達到30%（商用太陽能板約為7~17%）。這突顯了染敏太陽能電池在能源應用中的重要性！我們希望藉由探究實作課程引導學生了解染敏太陽能電池組裝、原理及應用範圍，啟發學生探索綠色能源的興趣。

2.教學內容：

（1）科學內容：

學生學會染敏太陽能電池的基本組裝、原理和操作技巧，運用生活中或校園內的植物樣本，準備進行實驗，同時測量不同植物種類對染敏太陽能電池的電壓和電流變化進行分析，探討植物種類對電壓及電流產生的影響。

（2）教學策略：

a. 問題導向學習：引導學生提出可探究的主題與問題，激發他們的好奇心和探究動機。

b. 小組討論：透過實際操作染敏太陽能電池和進行植物實驗，讓學生親身體驗科學的過程。

c. 表達與分享：引導學生分析實驗結果，表達分享可能的結論，鼓勵他們運用科學方法進行問題解決。

3、教學活動：

（1）教師做染敏太陽能電池工作原理說明及引導學生做染敏太陽能電池組裝及測試(圖1)

            （A）（B）（C）

圖1 紫草（A）、洛神花（B）及蝶豆花（C）測得的電壓測定值（0.655V、0.413V、0.004V）

（2）學生收集生活中或校園內的植物樣本（樟樹、臺灣欒樹、玉蘭、桂花及地瓜葉），準備進行管柱層析實驗。

（3）學生測量植物管柱層析分離後萃取液組裝染敏太陽能電池的電壓和電流變化(圖2)

           圖2 不同萃取液組裝染敏太陽能電池的電壓變化

4.實驗結果與討論：

師生分析和比較實驗結果，探討色素結構對電壓及電流產生的影響。葉綠素a與b結構分析得知，葉綠素b上多出一個醛基，可能有助於提高葉綠素b的極性並協助葉綠素b本身與TiO₂的作用甚至形成鍵結，繼而提高電子轉移的效率，提升放電電壓。

                       圖3 葉綠素a與b結構差異

5. 結論與未來展望

根據實驗數據，學生提出可能的結論，整理出優化染敏太陽能電池的可行性，進一步研究方向。

（1）放電電壓值：葉綠素b＞葉綠素a＞類胡蘿蔔素

（2）本研究是以優化染料敏化太陽能電池為研究主題，因為天然葉綠素容易氧化變質且吸收光必須在紫外光範圍才能使用，所以我們以葉綠素為研究雛型，合成人工葉綠素。

（3）合成重點在於將結構中加入高立障推電子基團，使電子傳遞更快，提高電壓。同時再接上架橋基使染敏電池可以在可見光的範圍使用，提升光轉成電的效率，試圖製作出高延展性且平價的薄膜太陽能電池，製造過程甚至比以前的電晶體電池便宜，且對於環境更友善， 符合SDGs 7可負擔的潔淨能源。

二、簡報發表過程

今年本來以為只要貼個英文海報，在現場繞個幾圈就可以溜去看其他老師或學生張貼的海報發表。沒想到主辦單位臨時通知有「海報競賽」！作者必須在現場用英文講解，同時有三位評審教授會針對發表內容評分及提問！當天早上聽到大會消息時，心跳頓時漏跳幾拍，陷入孟克的「吶喊」焦慮情緒，但是既然已經「上船」就別怕「暈船」！？看來中午午餐都省了，卯起來與同行夥伴蔡孟祐老師開始口語練習到下午三點。發表時面對教授雖然有些緊張，第七對腦神經與口輪匝肌出現時間差距，還好情緒有穩住，自己的發表作品當然還是自己最熟！首先先想像自己是「候選人」，微笑而且記得呼吸、儘量口齒清晰、與評審教授眼神接觸，自信不失禮貌的手勢，都是可以加分的項目！雖然教授提問時有些恍神，但是還是努力回答出所有想到的答案！海報現場還有來自日本及馬來西亞的教授詢問臺灣課程規劃與高中化學實驗課的安排，他們對於臺灣高中課綱中的「自然探究實作課程」給予高度肯定，同時對於跨科協同實作課程感到好奇，希望可以進一步了解，甚至希望有一天可以到臺灣實際參訪！當然最開心地莫過於我得到The Best Poster（最佳海報獎），可以上台領獎及跟Dr Soon一起合影留念(圖3、4)！我想評審教授應該是將競賽者年齡及教學年資都列入加分項目？！但是我不在乎，得獎就是一種肯定，人生中的里程碑，我們沒有辦法掌控生命長短，卻可以決定人生的廣度，我的勇敢值得給自己掌聲，期待自己繼續加油，用好奇及挑戰的眼光來探索世界的美好！

                 

圖3 榮獲NICE大會頒發最佳海報獎           圖4 NICE大會最佳海報獎證書

n  結語

此行參與NICE會議不免與2016年參與ICCE會議（同樣在古晉舉行）相較，前者無論是口頭發表、海報發表及工作坊，與現階段臺灣中學教育高度相關，大會甚至針對年輕教師或學生都有當地學校實驗室參訪與實作，對於新進老師受益很大。此行特別感謝同行的教授、校長及中學教師相互照顧。疫情後的古晉，大型飯店林立，而且有了Grab叫車，實在太方便了，價格便宜，讓人連走幾步路都懶！但是或許是受疫情的影響，古晉的老街裡傳統特色的手工藝品文創店及咖啡廳都悄然蒸發了，只剩下河岸旁賣觀光客紀念品的雜貨店，而且每家賣的商品都差不多，連古晉最富特色的手工藝串珠都看不出每家店的差異性，十分可惜！回想此行最難忘的當然是因為口頭發表而與馬來西亞老師Chin結為好友，相互分享兩國的中學課程規劃及教育現況，是此行最大收穫！

n  附錄

1.研討會作者展示之英文海報資料：https://docs.google.com/document/d/1M0d8AAMc7HvCVZk4ZOKBS8bpdYwozw40/edit