臺灣化學教育

2024年國際化學教育研討會之綜合觀察與省思：27^thICCE–微型化學研討會發表與工作坊

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

[email protected]

• 前言

因緣際會，與前臺師大邱美虹；國立臺北教育大學所組成的教授與博士生團隊同行，參加在泰國舉行的國際化學教育研討會(27^thICCE, 27th IUPAC International Conference on Chemistry Education)。研討會由A至F 六個討論會(symposium)所組成，註冊時我報名參加了symposium A國際微型化學研討會。在歡樂熱絡的氛圍下順利完成了題為：「The application and development of the micro-Hoffman Voltameter via digital technology」口頭報告，並意外地被邀請參加國際微型化學實驗大師雲集的Workshop，與大師們同台演出，4至5小時間裡讓與會的教育工作者體驗個人開發的微型霍夫曼電解器，並致贈分享從台灣帶去的相關教具模組，期間獲得相當多熱情的肯定與珍貴友誼。

研討會利用了空暇期間，參加了大會安排的桌遊體驗與實驗實作，並拿出自行開發的官能基爬爬樂桌遊、綠色電化學蝕刻與泰國的高中教師分享，增加彼此的互動與交流；僅藉由本文，依時序記錄下這趟旅程的驚與喜。

• 過程

一、出發前的準備工作

此次大會的主題為「以化學教育的力量推動永續發展目標」（Power of Chemistry Education for Advancing SDGs），目的在為世界各地的教育工作者、實踐者、教師、化學家和科學家提供一個與永續發展領域的先驅者和領導者相互交流的平台，大會議程遊A至F六個不同主題的研討會所組成， 分別如下：

1. Symposium A: The 12th International Symposium on Microscale Chemistry (12ISMC)
2. Symposium B: Modeling-Based instruction and assessment for chemistry education
3. Symposium C: Connecting Competency-based Chemistry Education and the Challenge of Sustainable Development
4. Symposium D: Advancing Chemical Safety and Security Education
5. Symposium E: (Joint Education and Industry Symposium) Systems Thinking in Chemistry for Sustainability
6. Symposium F: Green and sustainable chemistry in the chemistry curriculum: Advances and models。

每個主題都邀請到該領域世界大師級的人物來當主持人，除了發表重量級演說內容外，更安排了相關的長達一天的口頭報告(Oral presentation)，及半天的實作工作坊，每個會議內容都具有相當有吸引力，比如臺灣方面的前師大科教所邱美虹教授即被邀請擔任Symposium B的主席（基於建模的化學教育教學與評量）。

筆者於去年十月在網站上完成摘要投稿，因為大會網站上有六個投稿的主題內容，選擇上只能挑選一個主題參與，筆者投稿的會議是Symposium A，微型化學，投稿摘要名稱為「 The application and development of the micro-Hoffman Voltameter via digital technology」，摘要文章與主辦方的審查單位經過數次來來回回的修正後，十二月中得到摘要接受的確認信，心中暫時放下一個大石頭。下圖1為大會網站標題(logo)。

圖1：大會網站首頁標示

    今年六月公布發表議程，筆者報名序號是sa-O-001因此是第一位發表者，而且是口頭發表，而不是在定點擺攤的工作坊；歷經向主辦單位要求，得不到相關肯定回覆後，依然決定攜帶25組的微型電解水模組前往泰國ICCE，隨機應變，看能不能有機會參與主持工作坊，上場與國外學者相互的交流。

有鑑於之前微型電解器的設計有些小瑕疵（廖旭茂，2019），於是決定展開電解器的優化工程。從修改設計圖開始，將電解槽從長方形改為橢圓形，外型顯得更圓潤；鎳鈦合金(nitinol)合金電極的直徑由2.0 mm增大為2.5mm，期盼增快電解速率；收集氣體的針筒固定在電解槽的方式由磁吸式改為m4螺絲固定，解決針筒滑移的問題。看似簡單，其實一點點變動都會影響加工方法及程序！所幸這些工作都在出發前的一個月完成確認與製作。下圖2是此次研討會分享的教具。

圖2：組裝完成微型電解器

二、踏上旅程

7月14早上6點在第二航廈與國立臺北教育大學團隊會合，搭乘長榮BR211班機，歷經約4小時的飛行，於當地中午左右抵達曼谷BKK機場。出關提領完托運行李後，被抽檢過X光機，結果因為行李中的電解器模組中的元件有針筒、螺絲電極等奇形怪狀的元件，被海關人員攔了下來，帶到小房間盤查；經過一番解釋後，安然離開海關，隨後與大夥搭小巴前往芭達雅會場。經過兩個多小時的車程，抵達住宿飯店，在周金城教授帶領下前往大會場地-皇家克里夫大酒店探路與報到。下圖3為大會場地的合影。

圖3：大會報到合影圖

三、微型化學會議與口頭發表上場

7月15日大會開始，每一個議程(session)是100分鐘，今天早上第一個議程首先是頒發微型化學領域的卓越貢獻獎，這一步分由日本、菲律賓、南非的學者獲獎，表彰他們長期在微型化學實驗開發、推廣工作的努力。接下來由大會主席墨西哥的Jorge G.教授先進行大會報告，Jorge G.教授報告疫情期間如何指導學生在家進行實驗實作，最令人感動的是教授先將所需的器材、藥品配置好，打包後經由專人宅配到學生家裡，實際的教學則透過線上教學，指導學生進行實驗實作與學習。Jorge G.教授為人風趣幽默，有很熱情，努力提攜後進，頗具大師風範。

報告結束接下來由獲獎者的兩位代表發表近來研究成果，我對菲律賓的Prof. Fortunato 所發表的Re-designing colorimeter for the chemistry laboratory teaching 最感興趣，他是利用手機鏡頭的感測器，結合App來鑑定溶液的顏色變化，藉此推算溶液的濃度。這部分的研究，我在臺灣也做過，並在2018年指導學參加綠色化學創意競賽，獲得首獎，只是教授沒說明所使用的App名稱是否與我們使用的相同。這部分的研究事實上存在很大的變數，手機必須被穩定地固著在特定距離與角度（腳架），溶液也必須安置在特定光線包圍的空間（小型攝影棚），手機所記錄的RGB色碼值還必須經過運算處理，否則會產生驚人的誤差。關於誤差這部分，當場很想提問，並告知使用這方法可能面臨到的風險，只是有更多人更感興趣，尤其是越南的老師(或教授)，發問相當踴躍，英文也相當流利，著實令人刮目相看。下圖4為Jorge G.教授與 Fortunatorul 教授發表的過程圖。

圖4：圖左為Jorge G.教授、圖右為Fortunato教授發表的風采

    接下來的議程是一般學者與老師的報告，因為我報名序號是sa-O-001，因此我是第一位發表者，活動開始前，我先跟大會主席要求一張長條桌，擺放我帶過去的教具模組。之後將組裝好的微型電解器贈送給兩位會議主持人Prof. Supawan與Prof. Jorge G.兩位教授，說明我分享的主題。下圖5為微型化學會議兩位共同主持人。

圖5：圖左為Jorge G.教授，圖右為Supawan教授說明會議規則

投影片開始先自我介紹，進行前先將過海關的遭遇敘說一回，並隨手提起教具模組的提袋，結果造成哄堂大笑，氣氛頓時熱絡起來；隨後分享微型電解器的開發，並說出創意的來源，實際上是來自2018年在雪梨大學舉辦的ICCE，會中來自英國的Bob Worley分享的電解器。講完隨後立刻從提袋中拿出自己親手做的大型電解器，送到Bob面前，致贈給Bob，此舉形同向大師致敬，博得與會學者的一致的熱烈掌聲。簡報內容還教導如何製作、使用電解器，還有微型電解器在探究教學上的應用。下圖6為簡報過程與Prof. Jorge G.教授的互動。

圖6：圖左為筆者的發表，圖右與主持人的互動場景

    17分鐘的簡報報結束，進入3分鐘的Q&A過程，因個人的聽力有限，事先準備10幾題的題目，並將Q&A事先印在A4的紙張上，現場發放給與會的教育工作者，形同自問自答。此舉也再次引來學者們會心的微笑，最後Bob提出了一個有關鎳鈦合金電極抗腐蝕的問題，其實當下我並無法完全聽懂他的問題，我聽到了nitinol、oxdize幾個關鍵字，幸好預先有準備，隨即以掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，縮寫為SEM）圖解釋nitinol在電解中會緩慢的氧化的現象，誤打誤撞的回答，讓Bob相當滿意，結束了Q&A，順利下台一鞠躬。

Q&A過程中，有提到台灣是個具吸引力、溫暖、熱情的國家，帶來的微型電解器，只要機會的話，我樂意實際教大家如何使用，並免費送給參與的學者，大會主席Prof. Dr. Supawan教授，當下立即正式邀請我參加7/16的工作坊，並詢問我桌牌的國家名是”China Taiwan” or Taiwan？我立即回答”just Taiwan”，Supawan教授笑了笑，似乎在說這個問題對您們而言有點敏感。當然，能夠得到與全世界微型化學實驗的大咖同台演出的機會，內心激動不已。

四、難忘的工作坊

    早上有兩個議程，第一個議程是紀念講座Memorial Lectures，紀念長期對微型化學做出卓越貢獻的先驅者 John Bradley教授，John Bradley教授出生於英國，在南非的約翰內斯堡金山大學the University of the Witwatersrand任教，長期關注弱勢在學習化學上的困境，開發了眾多的微型實驗模組，並分送給各級學校，其所做努力後來被IUPAC發覺，能見度與支援總算大幅增加，也帶領更多後進投入微型實驗開發，關懷弱勢的行動。John Bradley教授不幸於2022年聖誕節病逝，一生說過最有名的一段話是“If you want to travel fast, travel alone. If you want to travel far, travel together.”，他的死讓IUPAC以及國際微型化學界震驚與不捨，此紀念講座分別由南非學者Marie Dutoit、英國Robert Worley、德國Angela Kholer三人發表演說緬懷John Bradley教授一生的貢獻。下圖7為南非學者的簡報首頁。

圖7：John Bradley教授紀念講座發表的簡報首頁

    第二個議程 是一般口頭簡報，因沒特殊內容，提早離場，回工作坊場地進行探勘，布置等準備。活動於下午1:00開始，原先受邀舉行工作坊的專家分別來自德國、日本、墨西哥等國，相關專家簡介如下：

• Germany (Angela Kohler, from Romain Rolland Gymnasium, Berlin)
• Japan (Kazuko Ogino, from Tohoku University)
• Mexico (Jorge Ibanez, from Universidad Iberoamericana, Mexico)
• Philippines (Fortunato Sevilla, from University of Santo Tomas)
• Republic of South Africa (Marie du Toit, from North-West University)
• Thailand (Supawan Tantayanon, from Chulalongkorn University)
• United Kingdom (Bob Worley and Magda Polec, from CLEAPS)

除了以上專家的工作坊外，還有化學巨擘DOW企業贊助的工作坊。匆匆吃完午飯後。提了沉重的手提袋，袋中裝了了25組微型電解器，及預備隨機與各國學者交流的綠色電化學書籤蝕刻25組，抵達會場看見桌牌上寫著Taiwan Hsu-Mao Liao幾個大字，內心興奮不已，等會向來賓解說起來也會充滿幹勁。今天下午預計介紹微型電解水器的組裝，完成後利用電解水器學習電解飽和食鹽水，並藉由自製的碘化鉀澱粉試紙檢測產物氯氣的存在，隨後即可帶走電解器。下圖8為工作坊攤位圖。

圖8：微型化學工作坊加設攤位

    時間一到，各國專家紛紛入場布置，最早來體驗的來自德國柏林羅曼羅蘭高中的老師Angela Kohler他同時也是受邀參加工作坊的專家，同行的與保加利亞的Sofia大學附屬的國立數學與自然科學高中Nasko Stamenov老師，除了體驗電解水器的使用，以體驗了綠色電化學蝕刻，利用9V電池與食鹽水，在不鏽鋼書籤下進行電解蝕刻，留下了”Chem is try”的字樣，下圖9為兩位老師體驗過程留下的合影。

圖9：中間為Nasko Stamenov老師，圖右為Angela Kohler老師

雖然工作坊採報名制，有人數限制，但陸陸續續有各國的學者老師來參與體驗，筆者用盡腦海中所有英文詞彙，奮力教導來賓如何組裝微型電解器與使用，一晃眼25組電解器已經送完，接著拿出綠色電化學蝕刻，進行不鏽鋼書籤的蝕刻與後來的來賓交流互動，等所有器材分送完畢時，一晃眼四個小時過去了，全身精疲力盡，達成科學實驗外交的任務。下圖10為活動中來自各國的學者與老師們合影。

圖10：與來自各國的學者與老師們合影

五、其他活動

中場休息時間逮到機會也跑到會場看看設備商相關實驗器材的展覽，攤位中有些是陶氏化學公司（Dow Chemical Company）贊助，邀請泰國高中老師來擺攤的，提供微型趣味實驗體驗，也有一些是桌遊，邀請同好來試玩；自己忍不住拿出官能基爬爬樂桌遊與泰國的老師交流，幸運地獲得相當多友善的回應……。下圖11是泰國高中老師交流後合影。

圖11：兩國高中老師化學桌遊分享交流合影

• 心得

意料之外：一個禮拜過去，一行人行囊豐盛，平安回到台灣，為這次曼妙的ICCE 2024 in Pattaya國際性化學教育之旅劃下句點。此時此刻，身體是疲累的，精神是亢奮的，為了一場研討會所做的準備工作，是歷經超過三個月的籌劃製作-重繪設計圖，讓外觀更優雅、優化穩定針筒的機構、替換螺絲電極，加快電解速率……繁複的工序需要時間，加工足夠的工作坊數量需要時間，分裝需要時間，決定什麼該帶更是燒腦廢時，這些都是從繁忙的課務隙縫中硬擠出來的，點點滴滴積累，這從來不是件輕鬆的事，當然也只有身邊支持你的人知曉，參加活動的內行人知曉啊⋯

累歸累，每回研討會都有驚奇，讓人無法平靜！無論出發前如何綿密的運籌、演練，總有意想不到的事降臨；尤其海外實作演討會，總得拎著大包小包的過海關，是相當的令人戒慎恐懼；事前的模擬總是免不了，萬一被帶到小房間、被命令打開行李箱、被質問來泰國的目的，被要求說出裝有三支針筒的紙盒內-微型電解器的用途、被要求現場組裝電解器，那我該如何應對？這些模擬的情節、預想竟然發生了，天啊！我變成可疑人了？所幸，善良的海關人員接受了我的說法-我來泰國參加學術研討會的，針筒是微型電解器的配件、所有的教具都將免費給泰國參與活動的老師與學生使用！

主辦單位的浪漫的行事風格與快速應變的特色也是令人耳目一新。原本活動前寫信要求主辦單位給我一個攤位讓與會學者可以體驗電解器的操作，無奈信件石沈大海……在無法掌控實地狀況下，心情因此有點忐忑，還好在會場看到會議主席是泰國的Prof. Dr. Supawan Tantayanon與墨西哥的Jorge G. Ibanez，兩位是研討會的老面孔，於是自己厚著臉皮去自我介紹，並致贈電解器，這舉動瞬間拉近了彼此間的距離，桌子也很快地擺到講桌前。隨後不通順但熱情的分享，竟然獲得與微型化學實驗專家同台的機會；隔天的微型實驗工作坊裡，慷慨、無私地分享微型電解水器與電化學書籤蝕刻教具，獲得多年來參加國際研討會來最多的的恭維與讚賞，印證了機會是給準備好的人。下圖12為活動結束後邀請同行專家合影。

圖12：與微型化學專家合影

由衷感謝美虹教授、金城教授與同行的台灣夥伴，海外八天，一起學習、一起同歡、一起冒險，一起留下了美麗、難忘的記憶……。

• 參考文獻

廖旭茂（2020）。綠色創客-3：微型電熱式蒸餾器的設計與製作。臺灣化學教育，40。http://chemed.chemistry.org.tw/?p=39263