臺灣化學教育

9thNICE-愛上砂勞越的多變與驚奇

廖旭茂^{1, 2}

¹台中市立大甲高級中等學校

²教育部高中化學學科中心

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n  前言

    坐在庭院裡，細品著砂勞越的Liberica，沈浸在滿園的芬芳裡，緩緩回想古晉之旅，接下來將依時序，記下這趟旅程驚喜的點….。

    很開心能夠與國立臺灣師範大學科學教育研究所的邱美虹教授、國立台北教育大學周金城教授及學科中心伙伴，一起參加了2023年七月底在馬來西亞沙勞越州古晉市舉辦的第九屆亞洲化學教育研討會（9th Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, 9th NICE Conference），大會中除了筆者分享的微型電磁攪拌模組體驗工作坊Workshop外，另外還有一場由來自印度的Uday Maitra教授分享，主題為「Chemistry is Fun」的化學演示工作坊Workshop，以及包含9個實驗的體驗攤位（名為年輕化學大使Young Ambassadors for Chemistry, 簡稱為 YAC）。趁記憶猶新之時，將參與的內容，記錄下來，跟大家分享。

n  工作坊之前

    每次出國參加研討會在工作坊上分享自己新研發的教學輔助工具，看到參加者打開紙盒時驚喜的又感激的表情，哪一瞬間是個人最有成就感、最開心的時刻；但出國之前的製作工作，包括一品質的要求、謹慎安全的材料、工序調整再調整；其中最痛苦的是進出海關時的忐忑—什麼需要帶？什麼該帶？什麼可以帶？在「守法」、「不引起糾紛」與「活動精采度」各股強力的壓縮下，取捨之間，戰戰兢兢，戒慎恐懼，不足為外人道。古晉此行，已經是第二回到訪，現實條件是台北沒有直飛航班，因此過程需要轉機，而總里程時數超過8小時，因此拖著沉重行李上上下下肯定不方便，考量購物方便性，需要臨機應變的地方應該少不了，因此評估後決定先將器材模組製作完成，寄送到主辦單位指定的官方飯店；再連絡主辦方獲得許可後，開始一連串準備工作：首先完成25組的電磁攪拌器主體製作工作，再將滴定模組零件分裝進袋，隨後用發泡塑膠安穩包覆，模組再置於開模的牛皮紙盒內；25組模組再緊湊地排放在一個大紙箱內，縫隙間填塞發泡材料，將2600公里配送的顛頗損害調最低。快遞配送出乎意料的快，一個星期內抵達官方飯店。下圖是此次研討會分享的教具。

n  7/25 出發

第二次到古晉，依舊在沙巴轉機，提領行李，重新登機，還好同行的夥伴引領，兩個小時的轉機時間，雖倉促也順利轉機，到達古晉已經傍晚。在機場有伙伴事先在台灣下載Grab APP、認證，預約叫車相當便宜、方便，到Roxy Hotel飯店大概折合台幣不到80元。到飯店漱洗後，一群人一起走路出門，古晉市的紅綠燈出奇的少，車流繁忙，要過馬路需要靠勇氣與智慧，一番糾結後，總算抵達對面的肉骨茶名店，飽餐一頓。由於Roxy 飯店不在鬧區，之後出門也多倚賴Grab。

n  7/26咖啡故事館的午后邂逅

    這一天是完全空檔，大夥安排了各式各樣的旅遊活動，適逢古晉節，城區砂勞越河畔聚集相當多的人潮，美虹教授、金城教授與曉倩家一起行動，上午我們先去熟悉的地方換錢，逛了逛城區、河畔與印度街，買了頂遮陽帽子與椰棗。

下午則預約參加黑豆子咖啡故事館（Black Bean Coffee &Tea Tabuan Desa Shop）導覽，自己與莊園的鄭老闆素昧平生，只因2016年曾經來古晉參加第24屆國際化學教育研討會(International Conference on Chemistry Education, 簡稱為ICCE)，造訪過咖啡館，與一大群夥伴品嘗過鄭老闆的好咖啡，在「吃好道相報」下，此行前先透過臉書聯絡，除預購咖啡豆外，並造訪他們另一家店—咖啡故事館。故事館準備了豐盛的南洋甜點來迎接我們，配上砂勞越特有咖啡—LIBERICA，咖啡的歷史娓娓道來；3支手沖咖啡豆輪流上場，空氣中飄散的果香、杏仁堅果氣味與巧克力風味，讓人沉醉其中；言談中才知道，鄭老闆曾經到高雄工專就讀，老闆娘也是高雄工專的在地人，這一層緣分的加持，不僅2600公里外的疏離煙消雲散，動人言語在咀嚼間忘卻了時間的流淌….. 自己也分享臺灣帶來的杉林溪的碳焙烏龍，為良善的交流劃下友好的句點。下圖為交流過程的畫面。

圖2：咖啡故事館午后的交流畫面

晚上砂勞越河畔有各種裝扮的花船遊行預演，趁著夕陽返回砂勞越河畔，搭上交通船，海風輕拂，熱情動感震耳的音樂，河面、船身與遊客的臉龐上一抹金黃，又是另一種迷人風情。下圖為砂勞越河黃昏美景。

圖3：黃昏的砂勞越河畔

n  7/27相見歡

正式活動從27日的相見歡晚宴開始，除了寒暄外，也會趁吃飯的機會推銷自己此行帶來的秘寶。研討會在28至30日三天舉行，29日為參觀活動，參觀紅毛猩猩保護區與婆羅洲文化博物館Borneo cultural museum，其他為大會研討會活動。大會活動依照內容分為學術性的發表、與符合中學程度的實驗實作；學術性活動，如Keynote, Oral, Poster 都在Imperial Hotel內舉辦；而實驗實作活動（名為年輕化學大使Young Ambassadors for Chemistry, 簡稱為 YAC），則被分配在巴都林當師訓學院Institut Pendidikan Guru Kampus Batu Lintang（IPG KBL）。因為我準備的分享活動，意外地被安排在第三天YAC的實作Workshop內，所以有比較充裕的時間去走看他人的分享。

n  7/28YAC活動開始

    研討會第一天，筆者自告奮勇去巴都林當學院參加實驗實作YAC活動，此學院為當地培養國小、國中師資的教育學院，成立於1948年，也是馬來西亞27個師訓學院之一，其使命為通過充滿活力的教師發展計劃，培養有能力與有教育家情懷的教師，邁向世界一流的學校教育。此次活動參加的成員主要是古晉當地學校，每一校由一位教師帶領約4至5名中學生與參加，總共分成10組，額外10位參加研討會的日本、臺灣、韓國老師與學生，分配到各組裡。下圖為巴都林當地教學區。

圖4：巴都林當地教學區

    在馬來西亞Institut Kimia的副主席Datin ChM Dr Zuriati Zakaria（也是本次研討會的共同主席）致完詞後開始，首先由廈門大學馬來西亞分校的朱舜蘭教授進行專題演講與整日的活動介紹，題目是化學與永續發展的目標（Chemistry & Sustainable Development Goals），演講完隨後帶入當天YAC實驗實作的主題。當天的實驗實作是圍繞著聯合國SDG永續發展目標而設計的化學實驗；例如SDG6 –目標是潔淨的水與環境衛生（Clean water and Sanitation），安排了三個水質分析相關的實驗；SDG7–目標在於可負擔的永續能源（Affordable & clean erergy），主辦委員會安排了太陽能電池的製作與水的電解；SDG9-目標是工業、創新與基礎工業（Industry, Innovation and Infrastructure），安排了材料強度與金屬防腐蝕測試兩個實驗；SDG12-目標是責任消費與生產（Responsible Consumption and Production），安排了生質塑膠的製作；SDG13-目標是氣候行動（Climate Action），安排了生質柴油的製作。所有實驗安排在物理、化學以及生物三間實驗室中，每個實驗室安排2至3個實驗攤位，由專人講解並引導師生進行實作體驗，10組的師生依組別平均成三團，分配在三間實驗室中，再分組輪流跑攤；每節課60 分鐘，時間一到，整團移駕到下個實驗室。其中生物實驗室安排了三個水質分析相關的實驗攤位；物理實驗室安排了太陽能源、電解水（氫能）、材料分析、金屬防腐蝕測試四個實驗；化學實驗室則安排了生質柴油、生質塑膠兩個實驗。茲將實驗內容對應聯合國SDG目標，整理如下表：

    表1：SDG目標與實驗對照表

    礙於篇幅，本文茲就其中SDG 6-水質分析與SDG 9-材料強度分析與防腐蝕科技兩大項之相關實驗先做介紹，其餘的SDG 7、SDG 12、SDG 13與綠色能源、氣候相關的實驗，如染料敏化太陽能電池的製作、氫能、生質塑膠的製作、生質柴油的合成，則待下期再詳細介紹。相關分述如下：

1. pH測試：實驗攤位負責老師事先配置pH=1~13 九種不同酸鹼值的廣用指示劑、紫色高麗菜汁與自製的指示劑由學生滴加不同來源的A~D四種未知液到塑膠封套上，並加入不同的指示劑，由三種指示劑的呈色結果，比較、歸納出未知液的pH值範圍。下圖為學生利用已知指示劑測試未知液酸鹼值的過程。

圖5：圖左為紫色高麗菜汁不同pH值下的顏色，圖右未知溶液pH值測試

2. 濁度測試：由本攤老師提供5種水源，以濁度計測試自來水與目視最混濁的水樣的標準濁度讀數（標準濁度單位Nephelometric Turbidity Unit, NTU ），學生自行操作測試另外三種水樣，決定哪一種水樣最乾淨？下圖為濁度測量過程。

圖6：圖左為濁度計，圖右為未知溶液濁度值測量

3.  陰陽離子分析：本攤分成陰、陽離子分析兩個部分，陽離子分析部分，首先由負責老師首先提供種數種已知鹽類溶液，如鉀、鉛、鈣、銅、銀、鐵等鹽類，事先分裝在試管中，接著加入3滴4M的氫氧化鈉，觀察哪一管有沉澱發生？沉澱是甚麼顏色？學生可以藉此了解各種陽離子在氫氧根離子中沉澱的情況，與氫氧化物的顏色。隨後再加入6滴的氫氧化鈉，觀察沉澱的變化？
    陰離子部分，由另一位老師提供數種已知鹽類溶液，如溴、氯、碘、碳酸跟、硫酸根等鹽類，事先分裝在試管中，接著加入3滴0.05M的硝酸銀，觀察哪一管有沉澱發生？沉澱是甚麼顏色？學生可以藉此了解各種陰離子在銀離子中沉澱的情況，與銀化物的顏色。最後由老師提供未知液，由同學逐步添加已知溶液，透過溶解度的差異，與沉澱的顏色，在老師的引導下，判斷出未知液中所含離子的身分。下圖為測試流程圖。

圖7：攤位提供的陰陽離子分析檢測流程圖

4. 抗拉強度測試：分別取厚紙板、鋁箔、乳膠手套、塑膠袋各1張，按照提供的紙模板，以剪刀剪出模板的形狀，可令同學預測一下哪一種材質抗拉強度最強。接著以麥克筆與尺標示測量的長度I₀ ，下圖為測試模板的示意圖。

圖8：模板上虛線記號的示意圖

    接著以雙面膠帶黏貼在A端兩側，再以一個燕尾夾夾住B端；隨後取一彈簧秤，朝下掛在桌子底下預先安置的掛鉤，燕尾夾A則勾住彈簧秤的另一端，以手拉住燕尾夾B，觀測彈簧秤上指針的位置與拉伸長度I₀ 的變化。學生可以手機拍攝影片，記錄整個拉伸過程，隨後上傳網站，https://www.pjl.ucalgary.ca/studentResources/videoAnalysis/pjlVideoAnalysis.html，線上去估算材料的抗拉強度。下圖為實驗操作過程。

圖9：不同材質的抗張強度測試

5. 鐵釘的腐蝕與保護：準備5根釘子，每根釘子經不同的前處理，一支塗油漆、一支纏繞鋁箔條、一支纏鎂帶、一支塗佈油脂、另一支是未處理。將五根釘子分別置入五個培養皿中，接著倒入事先配置的熱洋菜膠溶液（內含硝酸鉀KNO₃、黃血鹽K₄[Fe(CN)₆]、酚酞），溶液需完全覆蓋鐵釘，待冷後觀察顏色的變化。下圖為講師解說教學過程。

圖10：鐵釘的腐蝕與保護的教學過程

    分組實作的部分學生都很有興趣與投入，遇到不明瞭的地方，跟在一旁的帶隊老師都能及時救援，為學生解答；一天下來三五大項實驗實作活動，師生都覺得收穫滿滿。

n  7/29自然文化之旅

7月29日大會安排的活動有紅毛猩猩野生保護區與婆羅洲文化博物館的參訪活動（Semenggoh Wildlife Centre & Boneo Cultures Museum），早上因故缺席了保護區紅毛猩猩的參觀活動，下午才搭grab跟大夥到婆羅洲文化博物館參觀。中午空檔到市區華人老街吃飯，順便與偶像貓拍照，並回到老藥行購買青草油。

n  7/30 Workshop上場

    7月30 日有YAC 2023 Workshop，為搭配閉幕式，舉辦地點移師至Imperial Hotel，跟大會的Keynote、Oral、Poster Presentation同一場地。工作坊首先登場的是印度科學理工學院（Indian Institute of Science）的Uday Maitra 教授進行的化學演示，主題為「Chemistry is Fun」。Uday教授取出一張事先以水彩筆沾過藥水書寫的橫幅的紙條（推估黃血鹽K₄[Fe(CN)₆]與硫氰化鉀KSCN兩種溶液依序交替書寫），接著請兩位同學上台將紙張拉開，自己拿著裝有不明溶液的噴瓶（預測是氯化鐵溶液），對著紙張由左而右噴灑，神奇的是紙張立即出現CHEMISTRY IS FUN 藍、紅交替的文字， 此舉立刻博得全場的掌聲。隨後Uday教授演示了碘化鉀催化雙氧水分解的大象牙膏、熱致變色反應、多彩的化學螢光反應等豐富的實驗內容，工作坊內熱鬧滾滾，毫無冷場。下圖為Uday教授精彩的演示過程。

圖11：Uday教授CHEMISTRY IS FUN 精彩的化學演示

     接下來是筆者分享的工作坊Design and Application of the Mini Stirrer Modules。在臺灣製作了25份的電磁攪拌器模組，於相見歡時將模組分贈給熟識的教授與教師們，邀請他們來參加我的工作坊。活動當天依主辦單位規定到達會場，著實嚇了一大跳，會場座位已有約50位馬來西亞的學生與教師入座，因所剩座位極少，造成熟識的日本和韓國老師無法入內參加工作坊。原本預計分享的對象是國際的教育工作者，現在主要變成馬來西亞的學生與教師。在臺灣化學學科中心夥伴的協調下，將教師的位置調整至前面，依序分發材料後，進行分享。先從設計理念、特色功能，到一步步引導老師進行模組的組裝與操作。活動結束，拍完合照後，總算鬆了一口氣，真心感謝曉倩老師、孟佑老師、映辛老師、金城教授這些夥伴的幫忙。下圖為工作坊過程。

圖12：工作坊分享活動合影

閉幕式後，回老街河畔逛逛，接著是古晉候機、飛行、新加坡轉機，再搭要老命的紅眼班機，長途跋涉，終於一大清早回抵國門；加上前一晚火災警報的折騰，回家後昏睡了一天，元氣才漸漸恢復過來。感謝同行的台灣夥伴，海外六天，一起學習、一起同歡、一起冒險，短短六天裡一起留下了難忘的記憶……。