臺灣化學教育

思源科學創意大賽^Plus從頭說起

陳金楓¹、施建輝^{1, 2,} *

¹國立新竹科學園區實驗高級中學
²教育部高中化學學科中心
*schemistry0120@gmail.com

n  設計理念

站在教學的崗位上，長久以來，覺得我們的學子能言善道、滿腹經綸，然而真正面對問題時，卻又是手足無措、眼高手低。拜當今有線電視的無遠弗屆、無所不播，一次偶然的墮落中，欣賞「回到未來」的片首，「博士」設計輕巧的連動裝置，趣味橫生，極具教學價值；頓時引發靈感，如果讓我們的學生，也去設計一些簡單的連動裝置，將過去所學過的一大堆理論、一長串反應式，化為實際的行動，不但能「做中學」，也能「學中做」；於是將這種新的嘗試，放入我們合開的課程「理化統合」當中，並取名為「理化統合之虎膽妙算」。

此課程設計的理念是鼓勵學生動手、動腦做自主性學習與反芻，將過去灌輸的「知識」與囫圇吞棗的「資料」消化並融入活動設計裡，以趣味性的方法來引發學習的興趣。活動展開後，情況出乎意料；從開始製作的巧思、專注到成品的展示，我們看到了學生不可侷限的潛力；互動式的學習，也讓老師們深刻體認，教育不是單向性的灌輸，教學可以有更大的彈性，把時間還給學生做自主性的學習、留下空間給學生更多的機會，或許對某些主動學習的學生會有更大的收穫。

這項活動的進行，受到學生與同仁們的肯定與支持。2002年「思源科技教育基金會」，極力推廣科技教育與創意活動，巧逢其時，藉由施建輝老師的引介，以「虎膽妙算」當作雛形，集合許多高中老師討論，決議推廣為全國性的創意競賽，在眾人集思廣益之下，修改部分辦法，並加入一些新的活力元素，發展成最早的「思源科技創意大賽」—用骨牌連接八個科學關卡，物理和化學各四個關卡。

n  學生手稿—「虎膽妙算」

「虎膽妙算」的關卡內容需至少出現課程名稱「理化統合」或「金輝凍蒜」，學生設計的手稿如圖1所示。此一課程於1999年實施，適逢年底舉辦總統大選，因此有「金輝凍蒜」課程名稱。

圖1：「理化統合之虎膽妙算」的學生設計手稿

n  關卡設計與說明

n  參賽學生關卡設計舉隅

「2008思源科學創意大賽」台南黎明中學組成之「火柴人」隊之物理關卡，名稱「飛行夢想」，呈現運輸工具由熱氣球蛻變成飛機，其設計圖如圖2（左）所示。「火柴人」隊獲得「2008思源科技創意大賽」全國決賽金牌獎。「2003思源科技創意大賽」竹科實中組成之「C.P.M.」隊之化學關卡，名稱為「薪火相傳」，呈現的是各種金屬鹽類的焰色反應，其設計圖如圖2（右）所示。「C.P.M.」獲得「2003思源科技創意大賽」全國決賽金牌獎。競賽名稱於2008年由「思源科技創意大賽」改為「思源科學創意大賽」。

圖2：「火柴人」隊之物理關卡（左）和「火柴人」隊之物理關卡之化學關卡（右）

竹科實中化學關卡說明：在還沒禁用濃硫酸的時期，此一關卡設計是將物體A推入裝有濃硫酸的容器中，擠出少量濃硫酸進入蒸發皿後，進行一系列的反應，如式[1]~[3]所示：

1.    濃硫酸與蒸發皿中的葡萄糖進行脫水反應，生成黑色的碳並放出熱，其化學反應如式[1]所示：

2.    反應式[1]所放出的熱使得氯酸鉀分解，生成大量的氧氣，其化學反應如式[2]所示：

3.    反應式[1]和[2]生成的碳與氧氣在高溫下燃燒起來，放出更大量的熱，其化學反應如式[3]所示：         

利用一系列的反應所生成的熱，計畫能引發各種不同金屬鹽類的「焰色反應」，例如鍶鹽的鮮紅色火焰、鉀鹽的紫色火焰、鋇鹽的黃綠色火焰、鋰鹽的深紅色火焰與銅鹽的綠色火焰。然而，如何讓火焰能順利地從第一個蒸發皿傳遞到最後一個而不中斷，達成「薪火相傳」的目的？就是這個關卡的另一個亮點，也是對設計者一項大考驗！這個隊伍的成員是我們的學生，我們親眼看到他們努力嘗試一個星期才解決問題，原先使用沾酒精的衛生紙、沾酒精的棉線、沾酒精膏的衛生紙、沾酒精膏的棉線全都失敗，最後的解方是「仙女棒」！仙女棒只要一點著就會持續燃燒，將火焰傳到下一個蒸發皿，順利完成「薪傳」的任務。這個活動確實能培養學生解決問題的能力，令人感動。

此活動發展到今天，雖然競賽形式有所修改，但是鼓勵學生們動腦思考、動手操作、學習團隊合作、盡情發揮創意的初衷與核心目標一直不變。很高興看到參與活動的學生一年比一年多，也歡迎同學們熱情參與、共襄盛舉！

n  本期專欄介紹

從2002年的「思源科學創意大賽」到2014年「思源科學創意大賽^Plus」，每年的創意大賽都是一個大型且需要長時間努力的競賽活動，參賽隊伍除了在科學、人文、藝術與工藝等方面發揮創意，同時在過程中可以學習溝通的能力、解決問題的能力與團隊合作的精神，堪稱是一項全方位的競賽，頗受高中職教師和學生們喜愛。

《臺灣化學教育》電子期刊「本期專題」製作「思源科學創意大賽^Plus」專題報導，內容包括：〈思源科學創意大賽^Plus從頭說起〉，即本文內容所載；〈思源科學創意大賽：過去與傳承〉，說明競賽主辦活動為何從「思源科技教育基金會」移轉到「交大思源基金會」；〈思源科學創意大賽：評審經驗談〉，邀請資深評審楊樹基老師從評審的角度看這項競賽活動；另邀請歷年參賽學校指導老師和參賽學生撰寫參賽心得，計有〈思源科學創意大賽：臺東高中師生最美的學習體驗〉、〈思源科學創意大賽^Plus：興國中學的翻轉學習〉、〈思源科學創意大賽^Plus：嘉義女中讓學生自我實現〉、〈思源科學創意大賽^Plus：北一女中「化學探究及創意設計」特色課程之一〉、〈思源科學創意大賽^Plus：新竹女中教師評審經驗與學生參與心得〉以及〈思源科學創意大賽^Plus：曉明女中給學生學習的挑戰機會〉等文章，指導老師與參賽學生對於參賽過程都有深入的敘述，可供讀者參考。

藉著專題報導的機會，筆者要在此呼籲：未來的世界是需要具備有創意、有想像力、有解決問題的能力、有承受失敗挫折的能力並能與他人合作的人，而非只會讀書、考試的人。長久以來，臺灣的教育太過於注重「讀書」而忽視「實際去做」的重要性，本競賽活動，從初賽的企劃書，以至於複賽實現企劃書的想法，實際完成關卡並呈現實作成果，到晉級決賽隊伍表現精采的創意構想、流暢的關卡連結，是一個培養多元能力的優良競賽活動，期望經由此專題報導，有更多的學校、教師與學生們參加此一非常有教育意義的競賽活動。