AI賦能世代的跨域共學

──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐

黃琴扉

國立高雄師範大學

chinf1027@yahoo.com.tw

• 前言

近年來，人工智慧（Artificial Intelligence, AI）發展十分快速，而化學教育也正站在一個重要的轉折點。「化學」不再只是實驗室中的學科知識，而是一門與生活情境、永續議題與跨領域素養深度連結的學科，如何在不同學習階段中，善用 AI 與數位工具，協助學生理解抽象的化學概念、建構科學探究能力，並將化學知識轉化為面對真實世界問題的行動力，已成為當前化學教育不可迴避的重要課題。

本期《臺灣化學教育期刊》專題以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為主軸，匯集四篇來自教學現場的實踐研究，結合人工智慧、元宇宙、STEAM 教育、環境化學與永續發展（SDGs）等面向，呈現 AI 如何在不同教學脈絡中，成為支持化學學習與教學創新的關鍵力量。這些文章不僅展現科技融入的可能性，更回應化學教育在素養導向課程中，可成為支持探究歷程、跨域整合與行動實踐的核心角色。

• 本期文章導讀

第一篇：人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐

本篇文章介紹人工智慧（AI）與教育元宇宙融入國小自然課程的設計理念與教學實踐，文章中可以發現作者們以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」的主題為例，透過沉浸式科技，希冀能引導學生主動探究、合作學習與創造表達；教學過程中，學生在虛擬環境中進行實驗、觀察與推論，並運用AI助教進行學習反饋，將抽象概念轉化為可感知的體驗，教師則透過學習數據追蹤學生歷程，調整教學策略，展現以學習者為中心的課堂樣貌。本文的研究成果發現，結合人工智慧與元宇宙不但可以拓展跨領域自然課程的教學邊界，更能有效將「看不見的變化」轉化為可觀察、可操作與可反覆驗證的學習經驗，為未來科學與化學教育提供新型態發展方向。

第二篇： AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施—以「我的3D故事書」為例

本文以「我的3D故事書」跨領域STEAM營隊為例，探討人工智慧（AI）融入化學教育的課程設計與教學實踐，並透過融合化學教育與永續發展目標，開發創意課程，課程設計以專案式學習（PBL）與建構主義為理論基礎，並將CoSpaces視為認知工具，促使學生將抽象的化學現象外顯為可操作的3D模型與程式邏輯。營隊採四階段鷹架式學習架構，依序涵蓋SDGs議題導入、AI輔助腳本設計、3D建模與CoBlocks編程實作，以及成果發表與反思。課程內容聚焦於氣候行動、海洋生態與責任消費等永續發展議題，以化學角度詮釋環境變遷與人類行為間的關聯，展現其對化學反應、材料科學與環境議題的深刻理解。

第三篇：AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用

本篇文章主要是結合校園鳥類生態資源與環境化學議題，探討AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用；該文章中提及作者以108課綱所強調的素養導向學習為核心，在校內設計四節以「環境化學用藥與鳥類保育」為核心的微課程，課程主軸聚焦於化學汙染對生態系統，特別是鳥類生存與遷徙所造成的影響，並透過AI工具促進學生的自主探究與行動實踐。課程中，教師引導學生運用Google智慧鏡頭、Merlin App、ChatGPT與Gemini等AI工具，進行鳥類辨識，並透過資料蒐集與化學物質查詢，探究如加保扶、DDT與滅鼠藥等環境化學用藥對生態造成的危害。此外，作者在課程融入學校願景發展之5C策略，包括關懷（Care）、創思（Creative）、進取（Can-do）、檢核（Check）與循環（Cycle），引導學生從環境觀察、資訊查證到化學知識建構與行動反思，逐步內化環境化學素養。整體而言，本文展現AI輔助下兼具科技運用、人文關懷與永續意識的環境化學教學模式，為國小跨領域自然與化學教育提供具體可行的實務參考。

第四篇： AI賦能下的跨領域化學教育創新—以國小永續議題PBL課程為例

本篇文章的主軸，是以國小場域為實踐現場，探討在AI賦能與數位融入下，國小如何發展以永續發展目標（SDGs）為核心的跨領域化學教育，並透過專案式學習（PBL）深化學生的基礎化學素養。課程設計上，學校行政以全校性課程架構串聯「覺察—探究—行動」三個歷程，並導入生成式AI作為教師的「教學副駕駛（Co-Pilot）」，協助課程共備、教案生成、化學概念視覺化與評量設計。教師在具備扎實學科教學知識（PCK）的基礎上，進一步發展結合AI的AIPACK能力，使AI成為輔助深化教學而非取代專業判斷的工具，透過AI生成分子結構圖、化學反應模擬與綠色化學安全指引，成功降低化學教學的抽象性與實驗風險。在學生學習層面，PBL課程結合「食、衣、住、行」等永續主題，引導學生探究塑膠高分子結構、酸鹼中和、水質檢測、材料回收與能源化學等議題，將基礎化學知識實際應用於永續行動設計。總結來說，本文作者提出一套可行的國小跨領域化學教育模式，說明在以教學法為核心、科技為輔助的前提下，AI能成為推動永續教育與化學素養普及化的重要關鍵。

• 結語

本期專題以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為核心主軸，回應人工智慧快速發展下，化學教育角色與樣貌的深刻轉變，本期四篇文章皆立基於教學現場，從不同面向展現AI賦能化學與自然教育的多元可能，透過老師、學生的共同努力，讓化學不再只是實驗室中的知識體系，而是能夠連結生活情境、永續議題與跨領域素養的重要學科。此外，如何善用AI與數位工具，協助學生理解抽象概念、深化探究歷程，並將化學知識轉化為面對真實世界問題的行動力，是當代化學教育的重要課題，本期四篇文章，也展現是非常好的整合範例，四篇文章的核心價值可以展現出，AI並非取代教師專業，而是作為支持探究、促進跨域整合與深化學習的關鍵助力。在以教學法為核心、科技為輔助的前提下，化學教育得以在數位時代中兼顧科學嚴謹性、人文關懷與永續行動，為未來跨領域化學教育的發展提供具體而可行的實踐方向。

 

《臺灣化學教育》第六十三期（2026年3月）

目  錄

• 主編的話

• 第六十三期主編的話／周金城〔HTML｜PDF〕

• 本期專題【專題編輯／黃琴扉】

• AI賦能世代的跨域共學 ──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐／黃琴扉〔HTML｜PDF〕
• AI賦能世代的跨域共學： 人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐／王政弘、盧俐雯〔HTML｜PDF〕
• AI賦能世代的跨域共學： AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施——以「我的3D故事書」為例／吳宜真、黃琴扉〔HTML｜PDF〕
• AI賦能下的跨領域化學教育創新： 以國小永續議題PBL課程為例／謝相如〔HTML｜PDF〕
• AI賦能世代的跨域共學：A I工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用／吳峯森〔HTML｜PDF〕

• 課程教材／化學小故事【專欄編輯／張澔】

• 《化學鑑原》之最新化學元素：銫、銣、鉈、銦／張澔〔HTML｜PDF〕

• 教學教法／化學實驗室【專欄編輯／廖旭茂】

• 簡易比色計的發展A-濁度計的設計與實驗探究／廖旭茂〔HTML｜PDF〕

第六十三期 主編的話

周金城

國立臺北教育大學自然科學教育學系

ccchou62@tea.ntue.edu.tw

• 前言

第28屆國際化學教育研討會（28th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2026）將於2026年7月13日至17日於土耳其東部城市Erzurum舉行，並與歐洲化學教育研究會議（ECRICE）聯合辦理，提供跨國化學教育交流與合作的重要平台（International Conference on Chemistry Education, 2026）。本會議為全球最具代表性的化學教育國際學術盛會之一，匯聚來自世界各地的學者與實務教師，共同探討化學教育的最新研究成果與教學創新實踐。2026年會議主題為「Chemistry Education in the Age of Artificial Intelligence」，聚焦人工智慧、數位科技與化學教育的整合應用，涵蓋概念學習、教學設計、教師專業發展以及社會性科學議題（Socioscientific Issues, SSI）等重要面向，對當前教育現場與未來教學趨勢具有高度啟發性。

在人工智慧快速發展的背景下，國際化學教育的關注焦點正逐步轉向AI與數位科技在教與學中的應用。ICCE 2026以此為主題，正反映當前全球教育發展趨勢，也突顯化學教育在數位轉型中的關鍵角色。呼應此一發展方向，本期特別規劃以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為主題之專題，期望透過多元教學實踐與研究成果的呈現，提供教師與研究者具體的參考與啟發。歡迎有興趣之讀者踴躍參與國際交流，拓展視野。

• 本期專題

本期專題共有四篇文章，專題主編是特別邀請國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所所長黃琴扉教授來負責，主題為「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」。AI時代已經來臨，生成式AI如何在化學教育中如何結合會是一個重要的議題。第一篇是由國立高雄大學工藝與創意設計學系王政弘教授和國立高雄大學數位內容設計研究中心盧俐雯教授所撰寫《人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐》，文章探討以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」為例，透過虛擬環境實驗與AI助教回饋，將抽象概念轉化為可感知的學習體驗，並展現以學習者為中心的教學調整歷程。結果顯示學生學習參與與理解深度明顯提升，人工智慧與元宇宙的融合亦拓展自然課程邊界，成為連結知識、人文與永續教育的重要橋樑。

第二篇是由國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所吳宜真、黃琴扉教授針對《AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施—以「我的3D故事書」為例》，文章探討以「我的3D故事書」營隊為例，結合AI與CoSpaces Edu建構可支援VR之3D虛擬學習環境，進行化學元素導向的STEAM教學，透過生成式AI與3D創作，讓學生以化學概念為核心發展具科學與敘事性的互動作品，並融入SDGs環境議題。
研究結果顯示，此教學設計能有效提升學生的化學素養、創意思考與永續意識，並促進跨領域整合與科技應用能力，為AI與3D虛擬環境融入化學教育提供實務參考。

第三篇是由屏東縣潮和國民小學謝相如校長所撰《AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用》，文章探討國小如何透過AI賦能與數位融入，發展以綠色化學為核心並結合SDGs的跨領域PBL課程，透過全校性活動串聯覺察、探究與行動，並以生成式AI作為教師教學副駕駛(Co-Pilot)優化課程設計。研究結果顯示，AI能有效提升教師TPACK能力，並深化學生在週期表元素、酸鹼中和與廢棄物化學分解等基礎化學議題的理解，促進國小化學素養與永續教育之整合發展。

第四篇是由高雄市左營區屏山國民小學吳峯森主任所撰《AI賦能下的跨領域化學教育創新—以國小永續議題PBL課程為例》，文章探討以環境化學為主軸，結合AI工具，引導學生探究化學汙染對生態，特別是鳥類生態的影響，並強化人與自然環境之間的連結。透過5C策略（Care、Creative、Can-do、Check、Cycle）促進學生將知識轉化為實際行動，如支持友善耕作，進而提升學習成效並落實108課綱素養導向理念。

綜上所述，本期四篇專題文章從虛擬環境、STEAM營隊設計、校本課程推動到環境化學PBL實踐，多元展現AI融入化學教育的創新樣貌，不僅深化學生科學理解與永續意識，也促進教師專業成長與跨領域整合能力。整體而言，人工智慧已逐步成為連結知識、情境與行動的重要媒介，為未來化學教育在數位時代的轉型與發展提供具體方向與啟示。

• 本期專欄

本期專欄收錄兩篇文章。第一篇為化學史介紹，收錄義守大學通識教育中心張澔教授之研究，探討1871年傅蘭雅與徐壽編譯之《化學鑑原》中，對當時新發現之銫、銣、鉈與銦等元素性質的描述。本文從科學史觀點切入，說明兩人如何引介西方文獻以介紹新元素，並完整呈現這四種元素的發現歷程、生成方式、特徵與化學性質，展現當時最前沿的元素知識，具有重要的知識傳播與時代意義，同時亦讓讀者體會一百多年前科學轉譯工作的艱辛。

第二篇為化學實驗設計與探究之介紹，收錄臺中市大甲高中廖旭茂老師所撰〈簡易比色計的發展A－濁度計的設計與實驗探究〉。本文介紹一款簡易濁度計，採用紅外線 IR LED 與三用電表即可量測溶液濁度，無需程式編寫；裝置由 USB 供電，並搭配電阻調整光強，操作簡便且具彈性。實驗結果顯示，其檢量線 R² 最高可達0.9998，與商用儀器相當，且可量測較高濁度範圍，具良好的教學與應用價值。

• 結語

綜觀本期內容，從國際化學教育發展趨勢，到AI融入跨領域教學的多元實踐，再到化學史與實驗探究的深化呈現，展現當代化學教育在數位轉型中的重要面貌。人工智慧已逐步成為連結知識、情境與行動的關鍵媒介，不僅改變教學方式，也重新定位教師與學習者的角色。期盼本期內容能提供教師與研究者具體啟發，並促進教學實務與學術研究之交流，共同推動化學教育在數位時代的持續發展。

• 參考文獻

International Conference on Chemistry Education. (2026). ICCE 2026 & ECRICE 2026. https://iccecrice2026.org/

AI賦能世代的跨域共學：

人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐

王政弘^1,*、盧俐雯²

¹ 國立高雄大學工藝與創意設計學系

² 國立高雄大學數位內容設計研究中心

* wang101@nuk.edu.tw

摘要：教學現場隨科技演進而多元發展，從網路學習到電腦與平板應用及新興科技，呈現數位教學日益深化與沉浸化的趨勢。透過沉浸式科技，引導學生主動探究、合作學習與創造表達。本研究以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」為例，學生在虛擬環境中進行實驗、觀察與推論，並運用AI助教進行學習反饋，將抽象概念轉化為可感知的體驗。教師則透過學習數據追蹤學生歷程，調整教學策略，展現以學習者為中心的課堂樣貌。結果顯示，學生能有效提升其學習參與與理解深度。人工智慧與元宇宙融合不僅拓展了自然課程的教學邊界，更讓科技成為連結知識、人文與永續教育的橋樑，本文期待能提供相關教師與研究人員交流參考，為未來科學教學開啟新視野。

• 國小自然課程教學的新視界

近年來人工智慧（Artificial Intelligence, AI）與虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術的快速發展，正深刻改變自然與科學教育的面貌。面對人工智慧時代的學習挑戰，學生不僅需要理解知識，更需具備運用科技探究與表達的能力。教育元宇宙（Educational Metaverse）作為一種整合AI、VR與即時互動的學習環境，正悄悄改變學生學習自然領域課程的方式。

在實體自然與科學課程中，學生常難以理解微觀或抽象的現象，如酸鹼反應、聲音傳播、能量守恆等。這些內容若僅透過文字或靜態圖像講述，缺乏可視化工具與實驗條件受限，容易使學生難以真正理解「看不見的變化」。若能透過AI與元宇宙創建具體、沉浸的學習情境，則學生可在體驗中探索概念，從操作與互動過程中形成理解與認知（Pagano, 2013）。

在國小自然課程中，透過教育元宇宙平台進行VR教材模擬實驗與AI輔助參與（Engagement）、探究（Wondering）、組織（Organization）、驗證（Validation）與應用（Application）等學習行為模式的推動，讓原本有安全考量而僅能透過教師示範操作的實驗，或是原本需較長時間才可能觀察到的現象與型態變化或是需要大量想像力的科學歷程變得可觀、可操作、也可試錯與再現。

本文以國小自然課程為核心，探討本團隊近年推動教育元宇宙創新應用期間，透過整合AI與元宇宙平台功能，將新科技融入教學的設計理念與實踐，本文並分享數個國小端實際應用實施案例，分析其教學策略、學生反應與學習轉化歷程，並從理論與實務層面提出反思與啟示，期待能提供相關教師與研究人員交流參考。

• 教育元宇宙平台

為回應教學現場需求，本研究建構 EWOVA 學習行為模式作為平台設計核心，涵蓋參與、探究、組織、驗證與應用五大歷程，平台能相容各廠牌頭盔、桌上型電腦等載具，操作直覺化容易上手，並對應學生從情境導入到知識遷移的完整學習路徑。平台設計依據各階段學習行為建置對應模組功能，如「參與」整合課程管理、身分驗證與虛擬分身模組以營造情境；「探究」與「組織」階段結合教材跳轉技術、 AI 輔助與歷程紀錄工具強化問題探索與概念建構；「驗證」與「應用」則透過互動模組、表情管理模組，支持歷程反思與成果應用的發表。整體設計強調模組化、視覺化與彈性應用，並將模組功能置入相對應空間：STEAM教室、互動學習區及小組跨域討論區等，作為沉浸式學習與教學實踐的重要場域。互動學習區有如實體空間之講堂，具有一鍵上課、影音播放、3D模型召喚、即時辨識語音轉文字與翻譯等功能；小組跨域討論區共有4個分組沙發區，除了一鍵分組、組內影音播放、3D模型召喚、即時辨識語音轉文字與翻譯等功能外，該區域也是預設登入大廳，空間中另可執行教材跳轉、AI小助教對話等功能，並有教材單元測驗成績排行榜、訊息公告等資訊，提供師生瀏覽。

 

(A)STEAM教室	(B)互動學習區	(C)小組跨域討論區

圖1：EWova教育元宇宙平台各空間區域

•  課程設計：人工智慧與元宇宙的結合實踐

一、「水溶液的酸鹼性」課程

本文以嘉義市林森國小與臺南市河東國小教師共備設計實施之課程為例，兩校皆採用教育部教育大市集VR教材「酸鹼魔法屋」為課程融入教材及POE教學策略（預測Prediction-觀察Observation-解釋Explanation），其中林森國小並結合EWova教育元宇宙平台虛擬空間及內建AI輔助功能，構成八節沉浸式學習課程。課程主題聚焦於「水溶液的酸鹼性」，旨在透過具體的實驗操作與情境化任務，協助學生從日常現象出發，發現、觀察並推論自然科學原理，培養探究思維與概念整合能力（Solanes et al., 2023）。

（一） 參與（Engagement）：引發動機與建立情境

課程開始，學生選擇個人喜愛的虛擬分身角色後登入教育元宇宙平台之「互動學習區」，教師均播放均一平台教材影片讓學生認識何謂水溶液，並透過生活素材引導學生進入主題情境，並展開提問與互動，並接續引導學生進行「預測」所舉例之固態物質是否溶解。如圖2，AI於此階段輔助功能包含：即時辨識語音轉文字與翻譯、AI生成3D模型及提問引導，輔助教師教學內容與指令的清晰傳達、主題互動及促進學生的情境投入與問題覺察。

(A) AI即時辨識語音轉文字與翻譯	(B)AI生成3D模型

圖2：「參與」階段可運用於學習輔助的功能示意圖

（二）探究（Wondering）：觀察現象與提出假設

接著，課程規劃登入「酸鹼魔法屋」VR教材中進行虛擬實驗。如圖2所示，學生可從元宇宙環境中直接點選教材看板，即可跳轉到VR教材中進行實驗。學生以2至3人一組，輪流進行VR教材第一、二單元，完成每人二種溶質的測試，透過操作不同的溶液組合，教師引導學生思考並於學習單上記錄：「該溶質可不可以溶於水中？如果可以，該溶質溶解於水中的最大量是多少？」、「增加水量時，未溶解的物質會有什麼變化?」、「在水溫升高時，未溶解的物質會有什麼變化?」學生逐步形成假設並移動至教育元宇宙平台之「小組跨域討論區」，分組討論分享自己「觀察」到哪些溶質可以溶解、哪些溶質不可溶解，並「解釋」其原因。此階段AI工具可幫助學生整理觀察與討論紀錄；並依學生輸入內容即時給出反思性提示，幫助學生完成假設變因，促進延伸或深層思考。

(A)在元宇宙中直接跳轉進入教材	(B)學生進行虛擬實驗操作過程

圖3：「探究」階段於教育元宇宙平台中運用於學習輔助的功能示意圖

（三）組織（Organization）：整理資料與建構概念

    在完成多次探究觀察後，教師應用VR教材第三、四單元內容，協助學生增強觀念與歸納重點，並於此階段於「小組跨域討論區」中各分組沙發區預先設定補充教學影片、新聞報導等教材，引導學生思考在日常生活中，運用到酸鹼溶液特性，解決生活上的髒污問題的案例，並依據先前的學習經驗與紀錄，建構成科學概念，同時亦完成分組討論與解釋。此階段中教育元宇宙平台透過AI技術蒐集與視覺化學習歷程紀錄，協助教師確認學生理解與迷思概念分布，調整教學內容與進度。

 

圖3：學生學習歷程記錄

（四）驗證（Validation）：實證思考與概念深化

課程後半段，由教師引導學生預測水溶液的導電性，並應用VR教材第五單元與真實實驗，讓學生操作發光二極體實驗進行觀察、紀錄與解釋。教師並透過因材網「酸鹼水溶液」學習單作為課前/課後的單元學習成效評量。AI於此階段輔助功能包含：依學生輸入內容即時給出反饋幫助學生歸納、或幫助學生整理完整的課堂觀察、實驗與討論紀錄、產生視覺化的圖表內容。

（五）應用（Application）：連結生活與延伸創造

課程最後階段強調知識遷移與創造性應用。學生以小組為單位，選取生活中具代表性的液體進行酸鹼性推論與報告發表，教師並可透過教育元宇宙平台「互動學習區」舉辦組間報告發表，學生在虛擬展間發表推論內容並進行同儕回饋。此階段的AI與元宇宙功能促進了學生的創意表達與社會互動，使科學學習由概念層次延伸至應用與情意層面。

• 「自然生態保育」課程

本課程以臺南市土城國小與臺南市重溪國小兩所學校教師於113學年度所設計實施之教案課程，兩校分別採用教育部教育大市集VR教材「海洋奇緣」與「野生動物生態系」為課程融入教材，結合EWova教育元宇宙平台虛擬空間及內建AI輔助功能及POE教學策略，構成四節可跨校共學之沉浸式課程。課程主題聚焦於「自然生態保育」，旨在透過情境學習與任務，協助學生沉浸式觀察不同生態系中的動物特徵與行為，理解動物如何適應環境以求生存。培養學生探究學習、合作交流與生態保育觀念的建立。

    在前三節課程中，兩校各自於EWova教育元宇宙平台發展課程，位於臺南安南區的土城國小以臨海漁業及龍虎石斑魚為特色、位於丘陵與平原交界之重溪國小以陸域校園動物柯爾鴨、蘇卡達象龜等為特色進行學習活動。課程開始，教師於平台中以影片及AI生成之3D模型(如圖4)，引發學生學習動機與建立情境，並搭配VR教材融入教學，促進學生展開後續探究、組織與驗證等學習行為歷程。

圖4：教師預先利用AI生成之動物3D模型

    課程進行至第四節時，兩校學身分別進入教育元宇宙平台之「互動學習區」，進行同步交流。如圖5所示，二校學生分別擔任生態解說員，分組展示簡報，並透過互動提問、比較生態差異。此階段的學生並透過AI生成示意圖片輔助導覽解說，並完成心智圖表、學習單及Padlet數位白板學習紀錄，反思本次元宇宙課程經驗與學到的知識。

(A)土城國小學生簡報與解說情形	(B)重溪國小學生簡報與解說情形

圖5：學生擔任解說員並分組展示簡報

• 課程實施特色

在本文案例中，利用科技融入課程的創新特色可歸納為以下幾個面向：首先，在教學模式的創新上，科學學習從實體轉為虛擬、靜態單一轉為動態豐富，學生能「看見看不見的變化」。像在「水溶液的酸鹼性」課程中，學生能在虛擬實驗中觀察酸鹼反應的顏色與導電性變化，突破傳統課堂中安全與設備的限制，達到即時驗證與多次試錯的效果。

其次，在學習歷程的深化方面，AI技術可以提供形成性回饋，幫助學生整理資料、視覺化結果並反思推論過程（Tan, Cheng, & Ling, 2024）。亦可利用其引導，讓學生自主提出問題與假設，並於Padlet數位白板上與小組成員甚至他校同學彼此分享觀察與想法，形成「從操作到思考」的學習遷移。讓AI不僅成為知識輔助工具，更是學生思考的鏡子。

第三，在跨域與人文融合上，土城國小與重溪國小將海洋生態、陸域生態、地方產業與聯合國永續發展目標（Sustainable Development Goals, SDGs）結合於元宇宙課程中，學生以3D建模、Padlet紀錄與虛擬展區發表作品。教師整理學生於課後口述的反思心得中指出：「孩子不只是學知識，而是在建構與理解後，說出自己的故事。」這樣的設計讓科技成為情感表達與社會連結的媒介。第四，在教育公平與共學實踐方面，元宇宙平臺打破地域與設備限制。多校同步進行課程互動，學生以虛擬分身在共同學習區進行報告與討論，偏鄉學校能分享課程師資、不同的背景環境資源，並增加不同學習觀點的刺激，激發更多靈感與創意（Wang, 2025）。

最後，這些課程共同展現出人工智慧與元宇宙融合的教育價值轉向：教師從操作的指導者轉為探究的引導者；學生從被動的接受者成為主動的創作者。AI不再只是輔助科技，而是協助學生「理解—反思—表達」的認知夥伴，而元宇宙則為他們創造了能真實交流、體驗與創造的學習場域。這些案例顯示AI與元宇宙的應用不僅帶來技術革新，更開啟一種「具溫度的科技教育」，在虛擬與現實交錯的場域中，學生能學會觀察、合作與關懷，讓科學學習回歸人本、邁向永續。

• 結語

人工智慧與教育元宇宙的導入，為化學與自然領域的教學開啟了新的視野。學生能在安全、可重現的虛擬實驗環境中主動探究，AI技術則在學習歷程的各階段提供即時回饋與個別化輔助，協助教師掌握學習脈絡並調整教學策略，使教與學的過程更加靈活、精準與富有互動性。人工智慧與元宇宙的結合顯著提升了學生的學習參與與理解深度。特別是在化學反應等抽象主題上，學生得以藉由視覺化與情境化的學習方式將理論轉化為具體經驗，從而提升學習興趣與自信。同時，課程的跨校共學設計也讓偏鄉與資源有限的學校能共享高品質教材與互動機會，促進教育資源的均衡發展。

整體而言，本研究顯示人工智慧與教育元宇宙的應用不僅是一場技術創新，更是教學方法與教育理念的轉化。當科技的運用以學生的學習需求為核心時，AI與元宇宙不僅能豐富師生的教與學經驗，更為化學與自然教育在沉浸科技與人工智慧時代中，提供了兼具創新與永續的發展方向。

• 誌謝

本研究感謝國家科學及技術委員會專題研究計畫的支持，計畫編號：NSTC-112-
2410-H-390-013-MY2 及嘉義市林森國小呂嘉豪老師、臺南市河東國小阮元住老師、土
城國小謝劼霖老師與重溪國小謝璨鴻老師之教案授權分享。

• 參考文獻

Pagano, K. O. (2013). Immersive learning: Designing for authentic practice. American Society for Training & Development Press.

Solanes, J. E., Montava-Jordà, S., Golf-Laville, E., Colomer-Romero, V., Gracia, L., & Munoz, A. (2023). Enhancing STEM education through interactive metaverses: A case study and methodological framework. Applied Sciences, 13(19), 10785. https://doi.org/10.3390/app131910785

Tan, X., Cheng, G., & Ling, M. H. (2024). Artificial intelligence in teaching and teacher professional development: A systematic review. Computers and Education: Artificial Intelligence, 8, Article100355. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2024.100355

Wang, C. H. (2025). Construction of an educational metaverse shared learning platform. Impact, 2025(1), 18-20. https://doi.org/10.21820/23987073.2025.1.18

AI賦能世代的跨域共學：

AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施——以「我的3D故事書」為例

吳宜真、黃琴扉

國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所

        611137010@mail.nknu.edu.tw

摘要：隨著人工智慧（Artificial Intelligence, AI）與虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術的快速發展，教育現場正逐漸從單向知識傳遞轉向互動與創造並行的學習模式。本文以「我的3D故事書」營隊為例，探討AI與CoSpaces Edu（2025更名為Delightex）結合化學課程設計之跨領域STEAM教學實踐。營隊主要以國小高年級及國中學生為對象，結合AI文字生成，如ChatGPT、POE與3D虛擬創作平台（CoSpaces），讓學生以化學概念為核心，創作出兼具科學知識與敘事美感的互動式故事作品。課程融入聯合國永續發展目標（SDGs），特別聚焦於SDG 13（氣候行動）、SDG 14（保育海洋生態）及SDG 15（保護陸域生態）。學生作品如〈森林守護者〉、〈海洋的呼喚〉與〈趕流行的代價〉等，以化學角度詮釋環境變遷與人類行為間的關聯，展現其對化學反應、材料科學與環境議題的深刻理解。研究結果顯示，AI與3D動畫建模結合的教學設計能有效提升學生的化學素養、創意思考與永續意識，並促進其跨領域整合與科技運用能力。本文最後提出AI與VR融入化學教育的實施建議，期能作為未來STEAM教育推動的參考。

• 教學的挑戰與趨勢

二十一世紀教育的核心目標，在於培養具備深度領域知識與廣泛跨域協作能力的 T 型人才。然而，化學作為一門探究物質組成、結構、性質與變化的學科，其教學長期面臨兩大挑戰：抽象性與脈絡脫節。

首先，微觀的分子結構、原子軌域、化學鍵結以及反應動態機制，對國小高年級學生而言是更為抽象的概念。雖然國小階段尚未進入系統化的化學學習，但對於物質的變化、溶解、燃燒等化學現象的觀察與探究，是科學素養的基礎。傳統教學模式多依賴實體模型或靜態圖表，難以有效呈現化學變化的動態性與時間性。有研究指出，學生常需仰賴強大的空間感知能力（Spatial Perception），以想像二維表示法背後的真實三維結構（邱美虹、傅化文，1993）。尋求創新的教學策略以克服化學抽象性，成為化學教育研究的當務之急。其次，許多化學課程內容與學生的生活經驗及當代社會議題缺乏連結，導致學生難以理解化學知識在解決真實世界問題上的實用價值。

近年來，隨著 AI 技術的發展與 VR/AR 混合實境 (Mixed Reality, MR) 平台的普及，3D 虛擬宇宙（Virtual Universe）的建構工具如 CoSpaces Edu 提供了克服上述挑戰的潛在解決方案。CoSpaces Edu 平台允許使用者透過直覺式的拖曳介面，快速建構 3D 虛擬場景，並透過視覺化編程語言（CoBlocks），賦予場景中的物件互動邏輯。

本研究進一步整合 AI 文字生成工具（如：ChatGPT、POE等）於課程中。AI 作為學生的「虛擬腳本協作者」，協助國小學生快速產出豐富的敘事內容、角色對白，甚至提供不同情境下化學現象的描述語句，大幅降低了國小學生的敘事門檻，使他們能將更多心力投入在 3D 模型的化學概念呈現與編程設計上。

透過 3D 建模，學生被迫將抽象的化學現象與過程轉譯為具體的虛擬模型，強化了空間感知與視覺化能力。透過 CoBlocks 編程，學生必須為化學反應或環境變化設計邏輯與規律，此即將化學原理轉化為運算模型的過程。

此外，聯合國永續發展指標（SDGs）的許多議題，如氣候行動（SDG 13）、海洋生態（SDG 14）等，其核心問題皆與化學物質的循環、反應、污染與治理息息相關。本研究提出一套整合性課程，利用 CoSpaces 的 3D 建模與編程能力，結合 AI 輔助敘事，將 SDGs 議題作為化學知識的載體與應用脈絡。本研究期望檢視此課程能否有效提升學生對於生活化學現象的觀察、空間感知與理解深度，評估其在強化學生永續發展素養上的成效，並發展一套具備人文敘事力的科技實作教學模型。

• CoSpaces Edu平台介紹

CoSpaces Edu平台允許使用者透過直覺式的拖曳介面，快速建構 3D 虛擬場景，並透過視覺化編程語言（CoBlocks），賦予物件互動邏輯。本研究進一步整合 AI 文字生成工具（如：ChatGPT、POE等）於課程中，作為學生的「虛擬腳本協作者」，大幅降低學生的敘事門檻。透過 3D 建模，學生將抽象的化學現象與過程轉譯為具體的虛擬模型，強化了空間感知與視覺化能力。

在化學教育中，CoSpaces 扮演了三個關鍵的教學角色：

1. 動態現象模型：建構與操作如水的蒸發、溶解、物質燃燒等現象的視覺化模型。
2. 化學過程模擬器：設計 CoBlocks 程式，模擬如酸雨滴落、溫室氣體累積等動態環境化學過程。
3. 環境影響敘事載體：透過 3D 故事書展示化學的「果」與環境的「因」，將化學知識與環境連結。

• 課程設計與實踐

一、課程設計理念：PBL、建構主義與認知工具

本課程的設計植基於專案式學習（PBL）與建構主義（Constructivism）兩大教育哲學。營隊以「創作 3D 虛擬故事書」為最終產出，驅動學生主動探究 SDGs 議題並學習必要的科技技能。

CoSpaces 在此扮演了認知工具（Cognitive Tool）的角色，要求學生進行外顯化（Externalization）思考。學生必須將內隱的科學知識與環境脈絡，外顯為 3D 模型與編程邏輯，強制進行知識的轉換與整合。此種跨領域的實踐與設計，符合當代 STEAM 教育整合科學、技術、工程、藝術與數學的趨勢（王冠智、黃琴扉，2021；謝良瑜等人，2022）。

二、「我的 3D 故事書」課程架構

本營隊課程設計為12小時的密集工作坊，採用四個階段的鷹架式學習（Scaffolding Learning），目標對象為國小高年級及國中學生（見表1）：

表1：「我的 3D 故事書」課程架構

課程階段	核心目標	教學策略與內容	關鍵素養強化
階段一：人文社會議題鷹架搭建 (SDGs)	確立專案議題、連結真實世界問題。	導入聯合國 SDGs 17 項指標，進行環境化學案例分析。	永續發展素養、環境倫理
階段二：AI 輔助議題腳本設計與化學模型化	將抽象議題轉化為具體敘事與互動方案。	學生分組選定 SDGs 議題，利用 ChatGPT 協助發想故事腳本與對話。教師引導學生思考：如何用 3D 動態呈現化學的影響？	人文敘事力、化學思維建模、AI 協作能力
階段三：3D 虛擬宇宙建模與編程實作	掌握 CoSpaces 建模與 CoBlocks 編程，進行虛實整合。	CoSpaces 實作教學： 3D 物件導入、攝影機移動、CoBlocks 編程（條件判斷、迴圈、事件驅動），將腳本中涉及的化學概念進行互動編程。	科技應用力、運算思維
階段四：成品發表、回饋與反思	呈現作品、反思學習、深化跨領域知能。	學生發表 3D 故事書作品，闡述其議題選擇、化學觀點與技術實現。	口語表達、跨領域知能整合

 

• 課程實施與學生作品範例

本課程已成功實施數個梯次，其對象多以國小高年級及國中學生為主，亦有延伸至高中階段學生。以下將簡略呈現學生如何透過AI文字生成工具（如ChatGPT、POE等）產出故事腳本；並以三個最具代表性的學生專案為例，深入解析他們如何在 CoSpaces 中應用化學知識，並探討其科學觀點的成熟度。

一、故事腳本撰寫

藉由故事腳本的撰寫，也教導學生如何使用AI文字生成工具（如ChatGPT、POE等），透過精準的指令，使AI成為學生的「虛擬腳本協作者」。透過AI的協助，學生能更有效地生成敘事內容與角色對話，並獲得多樣化化學情境的語言描述支援。此過程顯著降低了學生在文字創作上的難度，讓他們能將更多心力投入於3D模型的化學概念建構與程式設計，進而深化學習歷程中的科學探究與創意表達（見圖1至圖4）。

圖1 使用AI文字生成工具下精準的指令

圖2 學生故事腳本大綱

圖3 學生故事腳本範例

圖4 學生故事腳本撰寫

二、學生作品範例

案例一：森林守護者-森林大火與碳排放危機 (SDG 13 -氣候行動)

1. 作品主題：模擬一場由乾旱引發的森林大火，及其對全球暖化的連鎖反應（圖5）。
2. CoSpaces 呈現：學生利用 CoBlocks 程式碼，設計火苗蔓延速度與森林濕度的負相關關係。當火勢蔓延時，畫面上會浮現CO₂分子模型，並伴隨溫度計的虛擬上升動畫。
3. 化學觀點解析：學生作品在背景文字中註明燃燒是氧化反應，將木材轉化為 CO₂和H₂O，並利用 3D 空間呈現CO₂累積於大氣層的視覺化效果，成功連結燃燒（微觀化學）與氣候變遷（宏觀環境化學）。

圖5 學生利用CoSpaces 呈現森林大火的畫面

案例二：海洋的呼喚-塑膠的危機與高分子結構 (SDG 14 -保育海洋生態)

1. 作品主題：「海洋的呼喚」描述海洋中充滿著塑膠垃圾，然而塑膠垃圾進入海豚及魚類體內造成海洋生態被破壞（圖6）。
2. CoSpaces 呈現：塑膠袋進入海洋中困住了海豚，接著塑膠袋在海洋中分解為數百個肉眼幾乎不可見的微小「微粒」模型，並編程使其被海豚及魚群攝取；再利用 CoBlocks 模擬波浪運動，加速塑膠在環境中的物理分解。
3. 化學觀點解析：學生在報告中提到塑膠是「難以分解的長鏈分子」，顯示其對聚合物結構的基本認知。作品暗示了塑膠的分解是緩慢且需要特定條件的過程，比單純的「塑膠污染」更進一步探討了材料科學與分解動力學的基礎概念。

圖6 學生利用CoSpaces 呈現塑膠汙染的畫面

案例三：趕流行的代價-快時尚與廢棄物處理的影響 (SDG 12 -責任消費與生產)

1. 作品主題：以動物作為故事主角，探討快時尚下廢棄物大量產生，由於不當處理所導致的環境汙染，如空氣污染、海洋汙染等（圖7）。
2. CoSpaces 呈現：學生模擬燃燒舊衣物的場景，空氣中瀰漫著大量的二氧化碳，導致空氣品質不佳，影響居民的生活品質。
3. 化學觀點解析：學生透過虛擬化呈現，強調了不當燃燒有機合成物對自然生態的異質性與毒性，引導對化學廢棄物處理的關注。

圖7 學生利用CoSpaces 呈現燃燒舊衣物的場景

• 學習成效與討論

一、學習成效評估設計

本研究採用準實驗設計，透過多重資料來源評估學生的學習成效，評估工具包含質性與量化兩方面：

(一)質性資料收集與學習過程檢核： 透過營隊課程中的互動設計，收集與檢核學習過程與產出品質：

1. 腳本分享與同儕回饋（階段二）：營隊第二階段邀請各組學生上台分享故事腳本初稿，並請學生參考老師與同學提供的回饋與建議，在思考如何運用CoSpaces進行建模時進行修改。此過程用以檢視學生的化學概念模型化思維（圖8）。

圖8 學生上台分享故事腳本

2. 成果發表與故事敘述（階段四）：在營隊的最後階段，邀請各組學生上台進行成果發表，透過故事敘述及3D動畫呈現，將各組的學習內容與跨領域設計分享給所有參與者，用以評估學生的整合與表達能力（圖9）。

圖9 學生成果發表與3D動畫呈現

(二)量化評估工具： 透過前後測問卷評估學生的學習成效，評估工具包含：

1. 中小學生永續發展素養評估問卷 (SDL Scale)：衡量學生對 SDGs 的知識、態度與實踐意圖。
2. 中小學生科技素養評估問卷 (TL Scale)：衡量學生對 3D 建模、編程邏輯與新興科技的掌握與應用信心（參考張建新、Schwarzer，1995；黃毓華、鄭英耀，1996）。
3. 活動滿意度問卷：衡量課程的趣味性、挑戰度與實用性。

二、學習成效結果

(一)增進化學空間感知與現象理解能力：預期結果顯示，學生在問卷的後測成績顯著高於前測。這支持 CoSpaces 作為 3D 建模工具，能夠有效訓練學生將抽象的化學現象轉化為可操作的三維實體。特別是對於國小高年級及國中學生而言，動手做與具象化是建構科學概念的關鍵。因此，作者認為 CoSpaces 允許學生創建和操作 3D 虛擬模型，有助於學生對抽象的物質變化過程的理解，克服傳統化學教學中立體空間想像的困難。

(二)提升永續發展素養與化學知識應用：學生透過 PBL 模式，化學知識不再是獨立的學科內容，而是解決「塑膠危機」或「氣候行動」的必要工具。這種實境化學習讓學生意識到科學知識的社會責任，深化其「人文科學教育」的內涵。

(三)提升科技素養與 AI 協作能力：利用「中小學生科技素養問卷」，預期學生的科技應用力有顯著提升。更重要的是，本課程成功地將 AI （ChatGPT、POE）引入創作過程。對於敘事能力尚在發展階段的中小學學生，AI 成為一個極有效的鷹架工具，幫助他們將化學主題思想快速擴展為豐富的故事線。學生必須學習與 AI 互動、篩選與修正，這培養了他們在新興 AI 時代下必備的批判性思考與資訊素養。

（四）跨領域創造力的展現：學生作品的複雜度和原創性明顯高於傳統純科學報告。他們將 CoBlocks 編程、3D 藝術設計與化學知識進行了有機整合，展現出高度的跨領域創造力，這正是 STEAM 教育所追求的最高目標。

• 結語與建議

一、結論

本研究證實了將 AI 輔助敘事與 CoSpaces 3D 虛擬宇宙建構深度融入國中小化學現象與 SDGs 議題的 STEAM 營隊模式是成功的。此模式不僅有效提升了學生對抽象化學概念的理解和空間感知能力，更在永續意識、科技素養和跨領域整合能力上產生了正向影響。課程成功地將科學探究、技術應用、工程設計、藝術美感與數學邏輯融入一體，實現了具備人文關懷的 STEAM 教育。

• 對國小科學教育的啟示

（一）具象化優於抽象化： 在國小階段，應優先利用 3D 虛擬工具將化學現象（如溶解、燃燒）進行視覺化與互動化，作為未來系統化學習的認知基礎。

（二）AI 作為創作的放大器： AI 工具的引入不應取代學生的思考，而應作為創作力與敘事力的放大器，幫助學生克服技術性障礙（如文字編寫），專注於科學模型的建構。

• 延伸應用與未來研究建議

（一）教師增能培訓：建議教育主管機關推動 CoSpaces 和 AI 工具的教師增能工作坊，重點培訓教師如何設計具備化學知識嚴謹性的 3D 編程活動。

（二）長期追蹤研究：未來可進行長期追蹤研究，探討參與此類課程的國小學生在進入國中化學課程後，其學習動機與學業表現是否優於對照組。

（三）融入 AR/VR 裝置：鼓勵將學生完成的 CoSpaces 作品導入實際的 VR/AR 裝置中，創造更強的沉浸式學習體驗。

• 誌謝

本研究感謝國家科學及技術委員會專題研究計畫的支持，計畫名稱：發展融合3D虛擬宇宙設計與人文社會議題之科普課程提升中學生跨領域知能(MOST113-2515-S-017 -002 -)，以及國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所黃琴扉教授授權分享。

• 參考文獻

王冠智、黃琴扉 (2021)。STEAM課程融入中學探究實作的案發現場。國立科教館生活補給站(電子期刊)，60(5)。https://www.ntsec.edu.tw/liveSupply/detail.aspx?a=6829&cat=15571&lid=17218&print=1

邱美虹、傅化文 (1993)。分子模型與立體化學的解題。科學教育學刊，1(2)，161–188。

黃毓華、鄭英耀 (1996)。一般性自我效能量表之修訂。測驗年刊，43，279–285。

謝良瑜、黃勻祺、黃琴扉、王淑綺 (2022)。大學教師導入STEAM於高中微課程之設計與實踐(下)：通識課程觀點探討。國立科教館生活補給站(電子期刊)，61(4)。 https://www.ntsec.edu.tw/liveSupply/detail.aspx?a=6829&cat=15571&p=1&lid=19950&print=1

Zhang, J. X., & Schwarzer, R. (1995). Measuring optimisitic self-beliefs: A Chinese adaptation of the general self-efficacy scale. Psychologia: An International Journal of Psychology in the Orient, 38(3), 174–181.

AI賦能下的跨領域化學教育創新：

以國小永續議題PBL課程為例

謝相如

屏東縣潮和國民小學

Email: shiangrus@gmail.com

摘要：本文旨在探討國小如何透過AI賦能與數位融入，推動以綠色化學為核心的SDGs永續教育，並發展PBL跨領域課程。學校行政透過全校性活動為紐帶，將覺察、探究、行動三個環節串聯，其中特別強調學生對日常生活中物質結構及材料科學的理解。我們導入生成式AI工具作為教師的教學副駕駛（Co-Pilot），優化課程設計，使其能更精準地融入化學反應、高分子材料等概念。研究結果顯示，AI不僅能提升教師的TPACK能力，更重要的是，它打通了跨領域PBL (Project-Based Learning)課程中自然科學，特別是基礎化學素養扎根的最後一哩路，有效提升學生對於週期表元素、酸鹼中和及廢棄物化學分解等議題的探究深度。本文將深入分析課程協作歷程，並提供未來國小階段推動化學教育普及化與數位轉型的建議。

•  跨領域化學教育的新趨勢

近年來，永續發展目標（SDGs）已成為全球教育的重點，其跨領域的特性為傳統學科教學帶來新的挑戰與機遇。如何在國小階段有效進行跨領域教學，同時確保學科基礎知識的扎根，是教育者必須面對的課題。本研究特別聚焦於化學教育，探討如何利用人工智慧（AI）與數位工具，將抽象的化學原理融入生活化的永續議題中。

傳統的國小自然課程雖涵蓋部分物質變化與能量轉換的內容，但缺乏系統性的化學視角。例如，當討論到SDG 12「負責任的消費與生產」時，學生需要理解不同塑膠的單體結構（如聚乙烯PE、聚對苯二甲酸乙二酯PET的高分子化學）及其回收難易度；當探討SDG 7「可負擔的潔淨能源」時，則需觸及氫氧燃料電池的電化學反應或鋰離子電池的儲能原理。這些化學知識正是讓永續行動得以科學化、系統化的關鍵。

本校透過PBL (Project-Based Learning)專案學習模式，將AI作為課程協作與知識轉化的核心工具，目的在於：(1) 探討AI如何賦能教師設計出整合化學與永續議題的PBL課程；(2) 分析數位融入對學生化學素養及永續行動力的影響；(3) 總結將基礎化學概念融入國小跨領域課程的實踐路徑。

• AI賦能下的化學教育創新、PBL與永續素養的整合

當前化學教育的創新正由人工智慧（AI）與全球永續發展目標（SDGs）雙重驅動。AI在教育中的應用優勢顯著，特別體現在化學知識的轉譯與模擬層面，AI驅動的虛擬平臺能夠提供即時、個別化的化學反應模擬與數據分析回饋（MacDowell et al., 2024），有效提升學生對抽象概念的理解，進而改善學習成就（Choi et al., 2025）。此外，生成式AI作為「教師副駕駛」（Teacher Copilot），能快速生成分子結構視覺化圖像、跨學科教案與差異化考題，大幅提高備課效率，使教師能將更多精力投入於高層次思維引導（Seufert & Sonderegger, 2024）。然而，技術準確性與教師自我效能感的不足，仍是將科技學科教學知識（Technological Pedagogical & Content Knowledge, TPACK）轉化為實際教學行為的主要挑戰（Ismaniati et al., 2025; Kotoka & Kriek, 2023）。為實現永續教育目標，PBL被確立為理想的教學框架，其以真實問題為導向的特質，鼓勵學生透過跨學科專題（如綠色化學設計）解決全球性議題（如SDGs Goal 12, 13）（Yusupova et al., 2025）。在此整合路徑中，AI與資訊素養扮演能力放大器的角色：AI工具協助學生進行實驗數據建模與模擬（如污染物濃度預測），而資訊素養則確保學生能批判性地評估化學安全資料與科學資訊的真偽（Achimugu et al., 2023）。總體而言，未來化學教育的發展，在於透過系統性培訓和AI輔助系統，強化教師的化學教學內容科技知識（TPACK-C），並將 PBL 與 SDGs 深度融合，促使學生將化學知識轉化為永續行動的能力。

• 從理想到實踐：AI與潮和國小的課程協作歷程

潮和國小所發展的「全球公民」校本課程，運用 PBL 模式進行教學設計，但在推動初期，教師普遍面臨缺乏靈感、跨領域協作困難，以及教育理論與教學實務脫節的挑戰。AI工具的引入，成功地彌合了理想與現實的鴻溝。以下詳細說明潮和國小在推動 AI 融入課程與教學的發展歷程，並特別強調在化學教育中的應用與深化。

一、以PCK為基石：AI導入前的教學策略培訓

為應對師資斷層與教學經驗不足的問題，潮和國小首先以 Marzano 等人（2001）提出的九大有效教學策略為基礎，進行教師專業培訓。我們主張教師必須先站穩「學科與教學知識」（PCK）的基礎，再進一步發展為能夠整合科技與 AI 的「TPACK／AIPACK」型教師。

在化學教育的脈絡下，這意味著： 教師必須先具備將抽象化學概念（如酸鹼值、分子結構、物質的化學變化）轉化為適合國小學生的教學內容知識（PCK）。例如，在利用 AI 生成水質檢測專題的教學活動前，教師須先能掌握pH值和酸鹼中和的教學方法，確保教學的有效性，而非僅依賴 AI 提供的科技工具。缺乏扎實 PCK 基礎，AI 的運用將難以發揮潛力，甚至可能導致對化學知識的誤傳。

二、教學典範轉移：AI賦能下的化學探究實例

有一次潮和國小辦理自主學習節公開授課，一位新進教師承接了永續主題 PBL 課程，其主題是「綠色清潔劑的化學設計與實踐」。初始教案僅止於使用 Kahoot 遊戲，未能體現深度探究與化學實踐。校長引導他運用 ORID 四層次提問法，將教學設計融入化學推理(見表1)：

表1 運用ORID 提問法將教學設計融入化學推理

層次 (Level)	提問內容 (Focus)	化學教育應用實例 (Chemistry Example)
客觀事實 (Objective)	詢問文章/影片中的客觀事實。	請問環保清潔劑的主要化學成分是什麼？（如：界面活性劑的結構）
感受反思 (Reflective)	詢問學習後的個人感受。	讀到傳統清潔劑對水生生物的化學毒性，你有什麼感受？
詮釋觀點 (Interpretive)	引導學生進行深度思考與詮釋。	如果你是綠色化學設計師，會如何利用天然化學反應（如皂化）來解決清潔需求？
決定行動 (Decisive)	鼓勵學生思考個人貢獻與行動。	針對校園水質的微量化學污染，你願意從哪個生活習慣開始改變？

課後觀課教師的回饋指出，這種以 ORID 結構化引導的教學，使學生對化學反應與永續行動的連結有更熱烈的討論和更深刻的理解。這位新進教師也感受到教學有了明確依據，不再覺得課程設計空泛或缺乏方向。

三、從PACK到AIPACK的教學深化

在掌握 ORID 提問技巧後，這位教師進一步運用 AI 工具深化教學：

• AI輔助提問與探究深化：教師運用 AI 快速生成第一、二層次的基礎問題。對於第三層次的詮釋性問題，他引導學生使用因材網的「E度」功能，探究不同清潔劑的化學安全資料（Safety Data Sheet, SDS），逐步深化其化學知識與觀點表達。
• AI協作與綠色化學評分標準生成：教學設計融入「分組合作學習」策略。學生將小組討論的「綠色清潔劑配方」上傳至 LoiloNote。教師運用 AI 工具，快速生成一份結構完整、指標清晰的評分標準，該標準明確包含「綠色化學十二原則」中的「使用安全溶劑」及「減少衍生物」等化學評估指標。這有效減輕了教師在設計複雜跨領域評分標準時的負擔。

這整個實踐過程清楚展示了 AIPACK 的價值：它必須建立在教師具備扎實化學內容知識（Content Knowledge, CK）和有效教學技巧（Pedagogical Knowledge, PK）的基礎之上，才能使 AI 成為強化教學設計的工具，而非主導者。

四、為教學而生的科技：社群共創與AI加持

潮和國小導入 iPad 的起點，是為了解決資深教師在化學實驗與科學發表中，難以完整保留學生實驗數據、觀察紀錄與化學反應過程的學習歷程。

近年來，多款教學軟體（如 LoiloNote、Padlet、Quizziz）陸續加入 AI 輔助功能，使教師能更有效率地進行備課。教育部開發的「因材網」與「Cool English」平臺，其「E度小老師」功能透過反問方式引導學生思考，這在指導學生進行化學計算或預測化學反應產物時特別有用，避免直接給出答案而失去探究機會。

透過定期研習與專業社群交流，教師們集結智慧，共同找出最有效的解決方案。例如，科學領域社群經常分享如何利用 Padlet AI 生成適合國小程度的「分子結構圖」或「簡單化學反應動畫」的提示詞，解決了抽象概念視覺化的痛點。

五、科技輔助下的基礎學力扎根

潮和國小的「平衡基礎與創新」理念，基礎在於學力的紮根。除了國語和英語，我們更將此理念延伸至基礎科學素養的扎根，特別是化學命名與符號的流暢性。

過往教師難以精確、高效地檢測學生對化學元素符號、簡單化合物名稱（如 CO₂、H₂O）的辨識與朗讀能力。現在透過因材網、酷英網或「學習吧」平臺的 AI 語音辨識功能，教師可以：

• 檢測化學命名流暢度：指派學生朗讀一份包含週期表前 20 個元素或生活常見化學品名稱的清單。系統自動評估發音的流暢性與正確性。
• 符號與名稱配對：老師輸入自訂的化學式，要求學生口頭說出其中文或英文名稱。

這項技術不僅提升了教師評量的效率，更因激發學生的挑戰意識，促使他們反覆練習化學術語的正確發音與符號對應，無形中強化了學習動機與化學基礎。

六、跨領域整合的校本課程

潮和國小的校本課程以 PBL 模式深化學習，目標是培養「全球公民」，致力於四大素養：探究區辨、資訊運用、溝通互動、統合規劃。這些素養鑲嵌在以「食、衣、住、行」為主題的 SDGs 探究中。

• 永續之食： 課程探究食品加工中的化學。學生利用AI查詢常見食品添加劑（如抗氧化劑的化學結構式、色素的共軛體系），理解它們在分子層級如何影響食物的穩定性與風味。同時，探討食物保存與微生物的化學反應。
• 環保之衣：聚焦於紡織品的材料化學。學生比較天然纖維（如纖維素）與合成纖維（如聚酯纖維）的高分子結構差異。並探究染整過程中的化學藥劑使用，如偶氮染料的環境毒性，從而學習綠色化學中原子經濟性的概念。
• 節能之住：課程涵蓋建築材料的化學性質。例如，水泥從漿體固化為混凝土的水合反應（2C₃S+6H₂O→C₃S₂H₃+3Ca(OH)₂），及其在生命週期中的二氧化碳排放問題。學生利用AI查詢新型低碳建材如木質素基複合材料的化學組成。
• 潔淨之行：深入探究儲能與動力化學。學生透過模擬了解鋰離子電池（Li-ion battery）的工作原理，即鋰原子在電極間的嵌入與脫嵌過程，以及傳統燃油車排放物中的碳氫化合物和氮氧化物（NOx）對空氣品質的化學污染。

這整套作為緊密對應「臺美生態學校」與「智慧永續校園」計劃的核心理念，具體展現了親師生從規劃到執行的完整素養歷程，成功將教育理念轉化為具有影響力的真實行動（參見表2）。

表2 潮和國小校本課程核心素養、學生習得、教師行動、與各項競爭型計畫關係一覽表

七、備課新視野：AI驅動下的協作、創生與深化

自從ChatGPT出現之後AI即廣泛被運用在各種教學軟體，潮和老師的備課也將 AI 工具應用得越加純熟，他們不僅擁抱了科技，更讓教學設計煥發出新的活力與深度。

• AI作為教學設計的神隊友：化學實驗規劃

教師運用 ICRT 框架（Instruction任務目的, Context情境, Role角色, Term格式）設計提示詞，讓 AI 快速生成教案初稿。例如，針對「校園水質微型檢測」專題，教師利用 ICRT 框架要求 AI 產生：

• Instruction：設計一份國小五年級學生能執行的pH值簡易檢測實驗流程。
• Context：實驗場景為戶外池塘，藥品僅限使用天然指示劑（如蝶豆花液）以確保綠色化學與絕對安全。
• Role：教師需要一份完整的實驗安全守則與數據記錄表。
• Term：格式為步驟式教案，包含化學廢棄物處理指引。

這種流暢的流程（從 AI 生成教案初稿到 Padlet TA 產出化學實驗清單、評分標準），將教師從繁重的文書工作中釋放出來，使他們能將精力專注於實驗指導與化學概念的深度引導。

(二)多模態學習與抽象概念視覺化

在「節能之住」主題中，教師運用 Padlet Sandbox 設計多格學習單，讓學生：

AI視覺化：運用 AI 繪圖設計心中的環保屋，並要求AI模擬顯示所選建材的微觀化學結構（如多孔性結構、高分子鏈）。

錄影說明：錄下對水泥水合反應（2C₃S+6H₂O→ …）或電池充放電的化學原理的口語解釋。

(三)AI化身班級輔導助理：情感教育中的科學衝突

在班級經營中，有導師利用AI 生成貼近學生生活的案例來模擬同儕衝突。例如，案例情境是：小組在設計「廢棄物化學分解」方案時，兩名成員因對「酵素降解」的科學可行性有爭議，在社群媒體上互相攻擊。AI 生成的案例讓學生討論「如何在科學探究中進行理性化學爭論」，並以數據圖表（由學生「投票」選出的科學倫理公約）作為未來處理科學探究中意見分歧的契約，將教育中的人性光輝與理性思辨放大。

(四)AI於特教課程：化學抽象概念的具體化

特教老師運用AI 工具（如 Canva AI 的程式碼功能）來自製教學工具，以解決特教生對抽象概念的理解困難。例如：

1. 化學概念視覺化：在教授物質的三態變化時，利用 Canva AI 生成水分子在固態（冰）、液態（水）和氣態（水蒸氣）三種狀態下排列方式的3D視覺化圖像，將抽象的分子熱運動概念具體化。
2. 科學化個案報告：召開個案會議時，透過AI 整理學生的學習數據，例如將資源班學生在化學符號辨識測驗中「金屬」與「非金屬」兩大類別的錯誤率，轉化為清晰易懂的圖表，使團隊能快速掌握其化學學習難點與後續的化學教學介入策略。

• 從理念到課堂的躍升：AI打通跨領域PBL的「化學」最後一哩路

潮和國小在推動「全球公民」校本課程的歷程中，AI的導入不僅是工具的替換，更是解決基礎科學素養（特別是化學）扎根難題的關鍵。過去，跨領域課程在整合化學抽象概念、實驗安全實踐和概念縱向連貫時，常因教師非專業背景和資源限制而卡關。AI如同一位高效的「化學教學副駕駛」，打通了從永續理念到課堂深度探究的最後一哩路。

一、突破化學概念的抽象性：AI視覺化與模型建構

國小學生難以理解肉眼看不見的分子與原子結構，這是化學教學中的主要痛點。AI的視覺化能力成為解決此問題的利器：

(一)即時分子結構生成：教師利用AI 提示詞（如：生成水分子在不同溫度下的排列方式）在Canva AI 或其他生成工具中，快速製作 H₂O、CO₂等分子的 3D 模型圖。這些圖像不僅生動，還能顯示原子間的鍵結或分子的極性，將抽象概念具體化。

(二)微觀化學行為模擬：在探討「空氣污染」主題時，AI 輔助製作動畫，模擬工廠排放的氮氧化物（NOx）如何與水氣作用形成酸雨的微觀化學反應過程。學生能直觀地理解化學變化的本質，強化了他們的科技內容知識（Technology Content Knowledge, TCK）。

(三)學習成就：透過視覺化輔助，學生對物質特性和相變化（如凝結、汽化）的化學基礎理解度大幅提升，不再僅停留在表面現象的觀察。

二、虛擬實驗室與綠色化學安全實踐

推動綠色化學理念的核心挑戰在於實驗教學的安全性與資源限制。AI 提供虛擬實境和模擬工具，讓學生能安全且低成本地進行化學探究：

(一)高風險情境模擬：學生在虛擬環境中，可模擬執行如「酸鹼中和滴定」或「不同塑膠的熱裂解」等實驗。AI 系統會即時反饋操作錯誤可能導致的化學安全隱患（如：藥品混合順序錯誤、通風不足），強化實驗室安全教育。

(二)綠色化學原則應用：在「衣」的主題中，當學生設計「天然染劑」專案時，AI 提示詞引導他們遵循綠色化學的「減少廢棄物」原則，規劃實驗流程以最大化產物（染料）的原子經濟性。

(三)成果：學校不僅減少了化學耗材與廢棄物（符合永續理念），教師也透過 AI 提供的安全守則範本，提升了教學內容知識（PCK）中關於化學品管理與廢棄物分類的專業能力。

三、AI精準評量與科學素養深度回饋

AI 賦能的評量系統使教師能更精準地檢核學生在 PBL 專案中的科學論證能力與化學素養：

(一)科學論證分析：在「減碳行動」專案結束後，學生需撰寫一份報告，論證其行動（如：使用自製酵素清潔劑）在減少CO₂排放和降低水體化學污染方面的有效性。教師利用 AI 工具，輸入學生報告，要求 AI 根據論點中引用的化學原理（如酵素的催化作用）是否準確，提供結構化回饋。

(二)差異化概念澄清：針對學生在報告中對「酸」與「腐蝕性」等化學術語的迷思概念（Misconceptions），AI 能自動識別並生成針對性的教學材料，供教師在下次課程中進行概念釐清。

(三)影響：評量從單純的知識點檢核，轉變為對學生科學探究精神、批判性思維以及化學知識應用能力的深度評估，使回饋更具實質性的專業增能效果。

四、跨領域課程地圖的AI協作與校準

跨領域PBL課程最困難之處，在於確保學科知識在不同年級間的垂直連貫性與橫向整合度。AI 在此扮演了課程校準器（Curriculum Calibrator）的角色：

(一)化學概念縱向追蹤：教師社群利用AI 檢視校本課程地圖，確保化學知識的螺旋上升。例如，一年級探討「物質的三態」；四年級探討「水溶液的性質與酸鹼性」；六年級則延伸至「高分子材料的化學與回收分類」，AI 確保這些概念的難度和深度與學生的認知發展階段吻合。

(二)協作與知識共享：教師將不同年級與領域（如自然、綜合、語文）的教案（Google Docs）匯入Padlet 或其他協作平台，利用AI 進行「關鍵化學知識點」的交叉比對，提醒跨領域教師在教學中引用一致且準確的化學術語。

(三)整體效益：AI 驅動的課程校準，有效避免了學科知識的重複或遺漏，使潮和國小的「全球公民」校本課程地圖，成為一個內嵌扎實科學基礎（AIPACK）的連貫學習體系。

• 討論

本文陳述，AI的應用是國小階段跨領域PBL課程中，強化基礎化學素養扎根的關鍵策略。其效能體現在克服化學教學的抽象性、保障實驗的安全性、提升評量的精準度以及建立課程的縱向連貫性等四個層面。

一、利用AI分子視覺化，破解抽象概念 (Molecular Visualization)

化學的本質在於探究肉眼不可見的微觀世界，這對國小學生的認知發展是極大的挑戰。AI驅動的分子視覺化工具（如3D模型生成與微觀反應模擬），有效地將物質的分子結構、化學鍵結、乃至於水分子在三態變化的熱運動，轉化為直觀可操作的圖像與動畫。這種多模態學習方式，不僅提升了學生的科技內容知識，更重要的是，為他們建立了物質組成的化學基礎概念，是培養科學思維的起點。

二、AI作為綠色化學與實驗安全風險控管 (Green Chemistry & Safety)

在推動與環境永續相關的專案時，實驗安全與綠色化學原則是不可妥協的。AI虛擬實驗室的導入，使學生能在零風險的環境中，模擬如酸雨形成或化學滴定等情境。更關鍵的是，AI在課程設計上扮演了綠色化學顧問的角色，透過提示詞引導，迫使教師和學生思考原子經濟性、廢棄物減量等原則，促使專案設計從「環保行動」提升至「科學化、低污染的化學設計」，強化了化學品安全管理的素養。

三、扎根科學素養：AI精準診斷與課程連貫性 (Scientific Literacy: AI Diagnosis & Curriculum Coherence)

AI賦能的評量系統為基礎化學素養扎根提供了數據支持。透過AI分析學生的科學論證報告，教師能迅速識別學生對酸鹼性、腐蝕性等化學迷思概念（Misconceptions）的所在，並生成差異化的概念澄清材料。此外，AI的課程校準器功能，則確保了化學知識點（如從低年級的「物質三態」到高年級的「高分子回收化學」）在校本課程地圖中能螺旋式、連貫地發展，有效避免了跨領域教學中學科內容的疏漏或重複。

• 結語與建議

一、結語

本文以潮和國小為實踐場域，探討了在國小階段如何透過AI賦能與數位融入，推動以SDGs為核心的永續教育PBL跨領域課程。結果證實，AI與資訊素養的雙重整合，成功克服了國小抽象化學概念的教學痛點，能夠提升學生的學習動機、跨領域素養與問題解決能力。

在課程實踐中，教師不僅利用AI 工具（如 ChatGPT, Gemini, Canva, Padlet TA 等）優化備課流程、生成多模態教學資源，更具體地應用AI 進行分子結構視覺化、產出綠色化學實驗的安全指引，並引導學生分析高分子材料的化學性質與回收數據，將基礎化學素養融入永續探究中。同時，資訊素養的融入使學生能負責任地評估化學安全資料，並在真實情境中實踐永續行動，例如「衣起愛地球」活動中，學生展現了對紡織品材料化學與生命週期的認知，實現從「覺察」到「科學行動」的完整學習。

此外，本文印證教師自我效能感在科技整合中的關鍵作用。唯有建立在扎實的化學教學內容知識基礎上，科技與AI 的應用才能真正發揮「賦能」而非「取代」的教育價值，尤其在指導學生進行化學實驗設計與科學論證時更為關鍵。潮和國小透過系統性的教師培訓、同儕共備與專業學習社群，逐步建構出可持續的科技融入教學文化。

總體而言，本文為國小階段推動AI 與永續教育整合，提供了具體可行的化學素養扎根模型與反思，也為未來教育工作者在數位轉型浪潮中，如何「以科技為舟，以教育為本」，培養具備科學視野與行動力的下一代，指明了前行的方向。相關建議如下所示：

二、相關建議

我們建議教育現場應持續推動「以教學法為核心，科技為輔助」的系統性課程設計，並強化師資培育階段的AI 輔助化學教學法與PBL 課程設計能力，特別是針對實驗廢棄物管理與微觀化學概念轉譯的專業培養。同時，學校與政策單位應提供完善的基礎設施、倫理規範與專業支持，以實現更具包容性、科學性與永續性的教育未來。

(一)研究建議：應深入探討AI在化學計算與數據分析（如預測化學反應產率、分析水質化學數據趨勢）方面，對國小高年級學生科學探究能力的具體助益，並驗證AI輔助教學對化學概念持久記憶的長期影響。

(二)實務建議： 學校應建立AI提示詞範本庫，特別針對綠色化學實驗與分子視覺化的提示詞進行標準化，以降低非化學專業教師的技術門檻，並鼓勵教師將 AI 應用於設計符合化學安全規範的微型實驗（Microscale Chemistry）。

• 參考文獻

Achimugu, L., Njoku, Z. C., & Yomi, S. (2023). Impact of SDGs retraining workshops on pedagogical competencies of primary school teachers. IAFOR Journal of Education: Studies in Education, 11(3), 137–159.

Choi, K. Y., Wu, C., & Moorhouse, B. L. (2025). Exploring the use of generative artificial intelligence (GenAI) in English language teaching: Voices from in-service teachers at an early-adopting Hong Kong secondary school. Technology in Language Teaching & Learning, 7(3), 102516. https://doi.org/10.29140/tttl.v7n3.102516

Dewa, A. (2024). Artificial intelligence for educational sustainability in the South African school system: A bibliometric analysis and literature review. International Journal of Education and Development using Information and Communication Technology, 20(3), 60–78.

Ismaniati, C., Khairaty, N. I., Yusuf, N., & Supramono, A. (2025). Harnessing self-efficacy: Mediating the connection between TPACK and AI intentions among teachers. Journal of Pedagogical Research, 9(2). https://doi.org/10.33902/JPR.202531937

Kotoka, J. K., & Kriek, J. (2023). Exploring physics teachers’ technological, pedagogical and content knowledge and their learners’ achievement in electricity. Journal of Baltic Science Education, 22(2), 282–293.

MacDowell, P., Moskalyk, K., Korchinski, K., & Morrison, D. (2024). Preparing educators to teach and create with generative artificial intelligence. Canadian Journal of Learning and Technology / La Revue canadienne de l’apprentissage et de la technologie, 50(4). https://cjlt.ca/index.php/cjlt/article/view/28606

Marzano, R. J., Pickering, D. J., & Pollock, J. E. (2001). Classroom instruction that works: Research-based strategies for increasing student achievement. Association for Supervision and Curriculum Development.

Mishra, P., Warr, M., & Islam, R. (2023). TPACK in the age of ChatGPT and Generative AI. Journal of Digital Learning in Teacher Education, 39(4), 235-251. https://doi.org/10.1080/21532974.2023.2247480

Seufert, S., & Sonderegger, S. (2024, October 26–28). Empowering teachers to integrate AI: Developing an LLM-based copilot [Paper presentation]. International Association for Development of the Information Society (IADIS) International Conference on Cognition and Exploratory Learning in the Digital Age (CELDA), Zagreb, Croatia.

Walter, Y. (2024). Embracing the future of Artificial Intelligence in the classroom: the relevance of AI literacy, prompt engineering, and critical thinking in modern education. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 21(1), 1 29. https://doi.org/10.1186/s41239-024-00448-3

Yusupova, M., Gazieva, S., Abdullayeva, Z., Umarova, Z., Akhmedova, M., & Kambarova, M. (2025). Integrating project-based learning in English language teacher education for sustainable development goals (SDGs). International Journal of Language Education, 9(2), 245–266.

AI賦能世代的跨域共學：

A I工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用

吳峯森

高雄市左營區屏山國民小學

r841110@psps.kh.edu.tw

摘要：AI人工智慧在教學上的應用，可以提供教師不同的融入與創新。本文的核心以環境化學為主軸，探討化學汙染對生態，特別是鳥類生態的影響。我們以認識環境中的化學用藥，從生態衝擊到保育行動的實踐，闡述人與自然環境之間的息息相關。課程中，學生透過與AI工具（如Google智慧鏡頭、Merlin App、ChatGpt、Gemini）的對話與查詢，探究並比較特定化學物質（如加保扶、DDT、滅鼠藥）對生態系統的影響，開啟自主探究的本能。再利用 5C策略（關懷 Care、創思 Creative、進取 Can-do、檢核 Check、循環 Cycle）的引導，讓學生將知識內化為實際行動，例如支持友善耕作農產品，大大的提升了教學效能，並符應了108課綱中強調的素養導向學習。

• AI時代浪潮下的環境化學課題

面對AI時代浪潮的來襲，在教學現場上如果可以適時的融入與使用，且結合實地讓學生可以操作與學習，應該是可以事半功倍。學校的地理位置位於高雄市左營區半屏山旁，有豐富的地理與自然環境資源，鳥兒種類豐富，除了留鳥之外，更是南來北往候鳥的重要中繼站。然而，在鳥類過渡的過程中，環境中的化學汙染對牠們的遷徙與生存產生了極大的影響。

108課綱所希望學生學習的就是「素養」，結合了知識、能力和態度的學習成果展現。因此，在申請國立臺灣科學教育館的愛迪生出發科普專案後，我們開發了四節課的生態鳥類微課程，以學校出現的鳥類為主（目前紀錄到有43種）。課程結合AI的方便性、便捷性，不僅讓學生認識鳥類，更重要的目的是將環境化學(Agency for Toxic Substances and Disease Registry，2022)，如加保扶(Carbofuran)、Dichlorodiphenyl-trichloroethane（簡稱DDT，滴滴涕）、滅鼠藥等等影響鳥類生態的重要性納入課程之中，讓學生可以有初步的認識和理解，進而實踐於行動保育之中。

學生鳥類的拍攝來源是筆者於校內的兒童美術館鳥類攝影常設展的攝影作品為主。這樣學生練習翻拍與使用AI進行判別時，就不會容易出錯與產生迷思。感謝筆者任職學校同仁和場地的優質條件，有利發展這公民科學的微課程。

• 5C策略：引導環境化學素養的實施策略

本課程融入筆者開發之學校願景的5C策略(高雄市左營區屏山國民小學，2021)，旨在引導學生從環境觀察到化學汙染的探究與行動。即是關懷（Care）、創思（Creative）、進取（Can-do）、檢核（Check）和循環（Cycle），簡稱5C策略，茲分述如下(見表1)。

表1環境化學素養5C策略

策略	主軸	內容闡述（強調化學與探究）
關懷 (Care)	觀察環境與問題覺察	從日常周遭觀察環境中的異狀，如鳥類種類或聲音的變化，作為探究環境化學汙染影響的起點。
創思 (Creative)	運用AI工具與資源	思考如何運用 iPad、Google智慧鏡頭、Merlin App 等 AI 工具，快速查找與化學汙染或鳥類生態相關的詳細資料。
進取 (Can-do)	自主學習與知識建立	學生自主學習並定義相關名詞（如外來種、外來入侵種等），並補充說明網站資料需注意是否包含 gov、edu或org，確保資訊的可靠性，避免引用錯誤的化學或生態資訊。
檢核 (Check)	成果評量與行動展現	透過口頭分享報告，檢核學生是否達到學習目標，例如是否能夠實踐購買「老鷹紅豆」的友善環境行為。
循環 (Cycle)	教學反饋與課程修正	教師根據學生的學習單和口頭分享，修正化學用藥等知識點的引導方式，讓課程更情境化和脈絡化。

• 總綱領綱與學習重點：環境化學素養的依據

筆者認為總綱、領綱、議題融入與學習重點等資料，是設計課程與教案的根本。教育部在推動108課綱的素養導向教學，強調的是學生的知識、態度和技能的實踐，而總綱、領綱、議題融入與學習重點（包含學習內容和學習表現），就成為重要的參考資料，也可作為自我檢查。本課程以六年級學生為對象，最終目標是讓學生了解鳥類生態與環境化學之間的關聯性 。茲將設計的課程與總綱、領綱、議題融入與學習重點的關聯描述如下：

一、 總綱與領綱

(一)自E-A2 具備探索問題的思考能力：能了解科技及媒體的運用方式，並從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊及網路媒體等，察覺問題或處理環境化學用藥所導致的日常生活問題。

(二)自-E-B2 具備科技與資訊應用的基本素養：能了解科技及媒體的運用方式，並從學習活動、日常經驗及科技運用、自然環境、書刊及網路媒體等，察覺問題並獲得有助於探究環境化學的資訊。

二、議題融入

(一)環境教育議題

1.議題學習主題：環境倫理

2.議題實質內涵

a.環E3了解人與自然和諧共生，進而保護重要棲地。這直接對應到減少化學用藥和支持友善耕作的行動。

b.環E2覺知生物生命的美與價值，關懷動、植物的生命（以鳥類為例，體認化學汙染對其生命的威脅）。

3.學習表現：INe-Ⅲ-12生物與環境的影響：理解生物的分布和習性會受環境因素的影響；環境改變（如化學汙染）也會影響生存於其中的生物種類（如鳥類數量減少）。

三、資訊議題

(一)學習內容：資議H-Ⅲ-2 理解與應用資訊科技合理使用原則，並運用 AI 工具（ChatGpt、Gemini）查詢化學用藥資料。

(二)學習表現：tc-Ⅲ-1資料探究與判讀：能就所蒐集的化學汙染數據或資料，進行記錄與分類，並依據習得知識，思考資料的正確性及辨別資訊與事實的差異（例如判斷網站資料的公信力，避免引用錯誤的化學知識）。

• 課程核心：環境化學用藥與生態衝擊

本課程以六年級學生為對象，開發四節課生態鳥類微課程，嘗試讓學生了解鳥類生態與環境化學之間的關聯性。四節課著重的面向不同，第一節課是覺察環境與生態關懷，第二節課是運用AI工具探究資料，第三節課是化學議題知識建構與判讀，第四節是化學用藥探究、比較與行動。在此介紹第四節課透過5C策略中檢核，協助學生認識與探究環境中的化學物質。詳細四節課的內容設計，請見後文之教案分享。

一、 認識與探究環境中的化學物質

課程最後一節，學生將專注於探究化學用藥對生態造成的影響：

(一)友善環境產品的由來：學生探究「老鷹紅豆」產品的形成原因。這項產品的誕生，正是因為農藥造成麻雀、紅鳩、黑鳶等鳥類死亡所催生的友善耕作行動。

(二)化學用藥的探討與比較：學生被要求利用AI工具（ChatGpt和Gemini）來查詢並比較：

1.加保扶、DDT、滅鼠藥等化學用藥對生態造成的影響 。

2.間接引導學生追問：「加保扶是什麼？」和「DDT是什麼？」等化學名詞，藉此搭建學習鷹架，提升學習效益 。

二、 總結與行動：化學素養的實踐

教師最終透過「今日鳥類明日人類」這句話進行課程結尾，讓學生深知人類、鳥類、化學用藥與自然環境之間的生態平衡的重要性。學生需將環境化學用藥的相關知能內化並行動於生活之中，例如購買「老鷹紅豆」（梁皆得，2016），以支持友善環境和大地的方式實踐保育。

• 教案分享：教案分享：AI工具探究環境化學與生態衝擊

一、教學對象：六年級學生

二、教學目標

(一)讓學生了解鳥類生態與環境化學的緊密關聯。

(二)讓學生學會使用數位工具iPad、Google數位鏡頭、Merlin App等，進行資料探究。

(三)讓學生可以分辨資訊與資料的可靠性，並能解釋資料。

(四)讓學生能認識與分辨校園鳥類名稱，並對其進行簡易分類。

(五)學生可以獨立或小組完成課堂學習單，將知識轉化為行動實踐。

(六)學生可以利用AI工具（ChatGpt、Gemini）探究與比較環境化學用藥的生態影響 。

三、課程架構圖

    課程架構見圖1          圖1 本課程之課程架構

四、覺察環境與生態關懷（第一節課–關懷 Care）

核心目標：透過對校園鳥類的觀察，覺察人與自然環境的關聯，為後續探討化學汙染的影響鋪陳。

(一)引起動機（5分鐘）

1.透過大屏展示校園鳥類圖片，請學生回答鳥的名稱是什麼？

2.引導思考：這些鳥在校園中安全嗎？牠們的棲地是否受到潛在威脅？

(二)發展活動（30分鐘）

1.透過自製校園鳥類圖鑑（吳峯森，2025），介紹校園鳥類。

2.進行原生種、臺灣特有種、外來種和外來入侵種的分類。（為後續探討外來種可能帶來的環境化學防治問題做準備）

(三)綜合活動（5分鐘）

1.請學生發表印象最深刻的鳥類（大冠鷲、珠頸斑鳩、麻雀等等），並說說在校園裡的什麼地方看到的。（如天空、草地、操場、樹木、屋簷等）。

五、運用AI工具探究資料（第二節課–創思 Creative）

核心目標：訓練學生使用AI工具快速獲取、判讀環境與生態相關的資訊。

(一)引起動機（5分鐘）

1.領用iPad並設定網路。

2.猜猜大屏上的鳥是什麼？有沒有好方法可以快速找到牠的背景資料或潛在環境威脅？

(二)發展活動（30分鐘）

1.介紹iPad相機APP、Google智慧鏡頭、Merlin App的使用方式，查詢鳥類詳細資料。

2.重點引導：教師示範如何利用AI工具，快速查詢某一鳥類（如黑鳶）可能受到環境化學藥劑影響的相關新聞或資料。

3.教學場域轉移至校內兒童美術館，學生翻拍攝影作品並練習使用AI進行查詢。

(三)綜合活動（5分鐘）

1.說出剛才查詢鳥的名稱與特徵。

2.請學生說出使用數位工具查詢資訊時遇到的困難與回饋(見圖2、3)

圖2 Care-校園鳥類知多少            圖3 Creative-尋找工具和資源

六、化學議題知識建構與判讀（第三節課–進取 Can-do）

核心目標：學生自主學習鳥類相關名詞定義，並建立資訊判讀素養，為第四節課的化學探究打下基礎。

(一)引起動機（5分鐘）

1.利用大屏示範 AI工具查詢鳥類並判斷。

2.發下「自主學習單」，強調這次是「自主學習」。

(二)發展活動（30分鐘）

1.學生回答鳥類相關名詞定義（留鳥、候鳥、過境鳥、外來種、外來入侵種）。

2.學生進行三件「鳥事」紀錄。

3.學生完成「鳥類好朋友」特徵及應有的態度和行為。

4.化學重點補充說明：參考網站資料要特別注意是否網址有包含gov、edu或org等，讓資料的可靠性、正確性提高。

(三)綜合活動（5分鐘）

1.教師將書寫學習優良的學生作品進行示範。

2.透過案例說明該有的資訊禮儀和健康態度(見圖4、5)。

       

圖4 Can-do 善用平板和APP          圖5 Can-do 自主學習

七、化學用藥探究、比較與行動（第四節課–檢核 Check）

核心目標：透過AI工具，直接探討加保扶、DDT、滅鼠藥等化學用藥的生態影響，並實踐保育行動。

(一)引起動機（5分鐘）

1.教師透過大屏展示優秀學習單 。

2.【化學核心問題】 鳥類是環境生態中重要的一環，牠們會受到哪些環境化學用藥的影響呢？

(二)發展活動（25分鐘）

1.請獲選優秀學習單學生透過大屏上台報告並分享學習單與心得(見圖6)。每班1位學生，每人2分鐘。

2.學生分享見聞或趣聞 。

3.【AI與化學探究】 為什麼會有老鷹紅豆這樣的產品？ 請利用ChatGpt和Gemini並比較異同 。

4.【化學成分與影響】 ChatGpt和Gemini如何陳述加保扶、DDT、滅鼠藥等化學用藥，會對生態造成什麼影響？如何影響生態環境呢？你會如何實踐在生活中？

(三)綜合活動（10分鐘）

1.教師總結學生上台分享優缺點與該注意事項和禮節。

2.將學生作品張貼於作品展示版，讓六年級同學一起分享與學習。

3.教師用「今日鳥類明日人類」這一句話進行課程結尾，強調人類、鳥類、化學用藥與自然環境之間的生態平衡重要性與環境課題(見圖7、8)。

圖6 學生學習單

圖7 Check-口頭分享                    圖8 Check-票選優秀學習單

八、使用器材

iPad、電腦、單槍投影機、學習單、教學簡報、雷射筆

• 省思（Cycle）與結語

一、化學素養與AI工具的結合應用

本課程以鳥類生態為載體，最終聚焦於環境化學用藥的議題探究。每一次的教學設計都是一次教學相長，教師的經驗也因此慢慢增加和精進。

(一)強化自主探究：結合生成式AI（如ChatGpt、Gemini）的學習，可以強化學生自主學習的策略與化學問題的探究能力。透過引導學生從「老鷹紅豆」追問到「黑鳶死亡原因」，再進一步詢問「加保扶是什麼？」和「DDT是什麼？」，間接性地引導學生學會發問的方法，成功搭建學習鷹架，使學生的學習更具情境化和脈絡化。

(二)資訊倫理與判讀：為達成素養導向的學習，教師在教學中提供了明確的網站選擇方向與策略，避免學生引用錯誤的資訊，特別是關於化學物質的知識。經操作後發現，學生容易對瀏覽器與百科網站產生迷思，因此需在課堂上先行說明：Safari、Google 等屬於「瀏覽器」，而「維基百科」人人可編輯，不列入有公信力的網站。同時，要求學生寫出「網站中文名稱」作為資料來源，可有效提升學生對資料可靠性的判斷能力。

二、知識內化與環境行動的實踐

透過學生的口頭分享和說明，課程成功提升了學習效益，並將環境化學用藥的相關知能內化並轉化為生活中的行動。

(一)平衡與共好：本課程的最終結論是讓學生「知鳥、懂鳥也愛鳥」，知曉人類、鳥類、化學用藥與自然環境之間的生態平衡重要性。我們期許學生能讓日常生活與自然環境之間取得平衡點，讓好還要更好。

(二)具體實踐：支持友善耕作的農產品（如老鷹紅豆）是一種具體的愛護環境方式。我們都可以一起為環境盡一份心力，推廣減少使用有害的化學用藥，讓自然生態更美好！

三、永續與推廣

這次的鳥類多樣性微課程只是屏山國小環境教育融入課程的一個開端。可以持續透過觀察和紀錄校園鳥類，目前不同鳥類紀錄高達43種，為利教學鳥類電子圖鑑，未來將持續更新。我們期許藉由課程的發展設計、教學、共備觀議課之下，可以讓屏山國小的教學氛圍更加的融洽與共好，進而使學生的學習成效越來越好。

• 參考文獻

吳峯森（2025）。屏山國小校園鳥類圖鑑。高雄市左營區屏山國民小學。

高雄市左營區屏山國民小學（2021年6月23日）。高雄市左營區屏山國民小學學校本位課程地圖。

梁皆得（導演）（2016）。老鷹想飛 [紀錄片]。台灣猛禽研究會；台灣阿布電影。

Agency for Toxic Substances and Disease Registry. (2022, 27 April). ToxFAQs™ for DDT, DDE, and DDD. Centers for Disease Control and Prevention. https://wwwn.cdc.gov/TSP/ToxFAQs/ToxFAQsDetails.aspx?faqid=80&toxid=20

《化學鑑原》之最新化學元素：銫、銣、鉈、銦

張澔

義守大學通識教育中心

changhao1975@gmail.com

摘要：1871年上海江南製造局出版的《化學鑑原》編譯當時最新被發現的銫、銣、鉈和銦四種化學元素的內容，這些元素在1860年至1863年間都是被剛剛問世的光譜儀所發現。然而《化學鑑原》的英文底本，Wells’ Principles and Applications of Chemistry，從1858出版直到1877年間發行，並沒有進行修訂補充介紹這四種元素。但是《化學鑑原》的編譯者傅蘭雅與徐壽，引用另一英文底本，Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments，引進西方最新的元素知識到中國來，這是在1870年的《化學初階》及1873年刻印的《化學指南》所沒有的內容。從某一個角度而言，在1875年鎵元素被發現之前，《化學鑑原》引進當時最新的元素知識。

• 前言

《化學鑑原》最常被討論的地方就是它的化學元素名詞，因為我們現今使用的元素命名方法便是來自此書（傅蘭雅、徐壽，1871，卷一，頁20），而且有30多種新造元素名詞源自此書（張澔，2001）。然而，這本書的重要性不只是在於中文化學命名方面，它也同時引進了當時最新的化學元素知識，如銫（Cesium, Cs）、銣（Rubidium, Rb）、鉈（Thallium, In） 與銦（Indium, Tl）等四元素名詞，前二元素在週期表為第1族（鹼金屬），而後二元素為第13族（硼族）。

《化學鑑原》是由傅蘭雅（John Fryer）口譯，徐壽筆述，1871年由上海江南製造局翻譯館出版。它的底本是美國政治經濟學家韋而司（David Ames Wells）所著的Wells’ Principles and Applications of Chemistry，這本書在1858年發行第一版，後來陸續再版，直到1877年的時候，依然是一本非常暢銷的化學教科書（Perkins, 1877）。但是這本很受歡迎的Wells化學書籍從未進行任何修訂，所以部分內容已經過時，例如在1860年到1863年之間被光譜儀所發現的四個元素：銫、銣、鉈、銦，就沒有被編輯在書中。

經文獻回顧，《化學鑑原》中銫、銣、鉈與銦四種元素的編撰內容來自1867年出版的《蒲陸山化學：無機和有機化學（附實驗）》（Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments）（張澔，2001），作者為蒲陸山（Charles L. Bloxam）。此書的有機部分是1875年出版《化學鑑原續編》的西文底本，而無機部分是1882年刊行的《化學鑑原補編》的底本。這本西文書是受師生歡迎的化學教科書，從1867年到1923年共發行11版。蒲陸山逝世後，便由他的兒子Arthur George Bloxam和Samuel Judd Lewis共同編輯。銫、銣、鉈與銦四種元素都是被當時剛發展出來的焰色光譜儀（flame spectroscope）所發現。這是一種透過稜鏡偵測觀察各種化學物質氣態時產生的彩色光譜的裝置，如圖1所示。

圖1：19世紀的焰色光譜儀裝置（引自Lockyer, 1873）

德國化學家本生（Robert Bunsen）和物理學家基爾霍夫（Gustav Kirchhoff）就是第一次應用這種光學儀器在化學檢測上的科學家。1860年，他們一塊合作發現到元素銫。隔年，他們使用同樣的方法發現元素銣。同年，英國化學家克魯克斯（William Crookes）發現元素鉈。1863年，德國化學家賴希（Ferdinand Reich）和里希特（Hieronymous Theodor Richter）發現元素銦。除此之外，第五種用同樣方法發現的元素是鎵，它是在1875年由法國化學家德布瓦博德蘭（Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran）所偵測到。後來，在1894年被發現的元素氬及1895年的元素氦也是透過光譜學方法，如圖2左所示。但其實，當年本生和基爾霍夫在光譜儀看到的是彩色光譜，如圖2右所示。

圖2：本生和基爾霍夫所測的焰色光譜圖，其中包括銫、銣、鉈與銦四種元素（引自Schellen, 1872）（左）；現代彩色的原子光譜圖，此圖包括銫與銣二種元素（引自Mrpalermo, n.d.）（右）

• 十九世紀中文化學名詞

為能更準確瞭解《化學鑑原》編譯這四種元素的內容，作者將其與底本進行比較。另外，十九世紀的中文化學名詞與現今所使用的有很大的差異，如養為氧，輕為氫，淡為氮，綠為氯，強水為酸，鏭就是銫，鈶為鉈。除此之外，徐壽和傅蘭雅按無機名詞的化學式來翻譯，如鏭養就是氧化銫（Cs₂O），但當時有許多化合物的分子式並非正確，以硫酸的化學式為例，當時為SO₃，現今為H₂SO₄。

• 元素銫與銣

在西文底本的書中，蒲陸山首先介紹元素銫與銣。它們是在1860年由本生和基爾霍夫在分析一處泉水時被發現。這些泉水中的銫和銣含量極微，每噸僅含2或3克，銫與氧形成強鹼的氧化銫（Caesic oxide, Cs₂O）（Bloxam, 1867, p. 273）。在《化學鑑原》第二百四十六節鏭（銫）單元提到：

化學家名本生，於十年前用光色分原之法，考驗某處泉水之定質而得鏭，每水一頓僅含此二三釐，又有數種石內亦含之。鏭養有鹼性甚大（傅蘭雅、徐壽，1871，卷四，頁4）。

為了增加大眾讀者閱讀的興趣，以上文言文翻譯成白話文：化學家名叫本生（Bunsen），在十年前使用「光色分原之法」（即光譜分析法），檢驗某地泉水的固定成分，因而發現一種元素「鏭」（元素銫的舊譯）。每一噸水中僅含有此物二、三釐（清代度量：1釐 ≈ 0.037–0.04克，極微量），此外也在數種礦石中含有它。鏭所形成的化合物具有極強的鹼性。

至於元素銣，蒲陸山提到，人們可以在其他礦泉水、鋰雲母（Lepidolite）及植物灰燼中發現到少量的銣。它的性質與鉀非常相似，但比鉀更容易熔化並轉化成蒸氣，而且它對氧氣的吸引力甚至超過鉀。銣在空氣中會自燃。它在水中燃燒時產生的火焰與鉀完全相同。就像鉀一樣，銣的水合物（hydrate of rubidium，即氫氧化銣，RbOH）是一種強鹼，其鹽類與鉀鹽（potash）屬於同晶（isomorphous）結構 （Bloxam, 1867, p. 274）。在《化學鑑原》的第二百四十七節，銣是如此被描述：

化學家名各出弗，亦用光色分原之法，考驗某處泉水之定質而得。又有數種石，並數種植物之灰，含此少許。性略同於鉀，而與養氣之愛力，更大於鉀，在空氣中能自燒，投入水中亦自燒。銣養之鹼性亦極大，所成之各雜質皆與鉀之雜質相似（傅蘭雅、徐壽，1871，卷四，頁4）。

這裡的「銣養」翻譯有誤，原文是“ hydrate of rubidium ”意思為「銣的水合物」。雜質就是化合物」的意思，但原文所指是「鹽」，兩者意思不符。上述文言文的意思如下：有一位名叫基爾霍夫（原文音譯為「各出弗」，即Gustav Kirchhoff）的化學家，同樣利用光譜分析法（光色分原之法），在分析某處泉水的成分時發現了這種元素。此外，在幾種礦石以及某些植物燃燒後的灰燼中，也含有少量的這種元素。它的化學性質與鉀非常相似，但它對氧氣的化合力（吸引力）比鉀還要強：在空氣中它能夠自然燃燒，丟進水中也會立刻發生劇烈反應而自燃。銣的氧化物（銣養）具有極強的鹼性，它所形成的各種化合物（雜質）也都與鉀的化合物性質非常相近。

• 元素銦

在底本中銦的單元中，蒲陸山提到，在光譜儀的幫助下，在德國弗萊貝格（Freiberg）城的鋅礦中發現元素銦。這種金屬呈白色，具有延展性，並且像鋅和鎘一樣，可溶於鹽酸，比重為7.36。為了從弗萊貝格的鋅礦中提取銦，需將鋅礦與稀硫酸一同煮沸，再把殘留物溶解在硝酸中。過程中，需控制稀硫酸的用量，使部分鋅、銦和鉛不完全溶解。然後再將鉛和銦透過氫硫酸沉澱出來，銦氧化物（oxide of indium，常視為InO）會在碳酸鋇溶液中形成沉澱。當此沉澱物在鹽酸溶解中，加入過量的氨水時，會析出白色的水合銦氧化物（hydrated oxide of indium，常表示為In(OH)₃或In₂O₃·3H₂O），這種氧化物在氫氣中加熱還原。燃燒時，它會發出藍紫色的火焰，產生黃色的氧化物（Bloxam, 1867, p. 299）。在《化學鑑原》的第三百二十八節「銦之根源」的內容如下：

銦礦產日耳曼國，近時用光色分原之法，考得其原質。色白而可打薄，入鹽強水能消化熱至紅色即燒，見茄花色之光而成銦養，色黃（傅蘭雅、徐壽，1871，卷五，頁8）。

與底本的比較，《化學鑑原》的內容就相對少了很多，被遺漏的內容大部分是測試銦性質中的各種化學反應。上段文言文可以翻譯如下：銦的礦產來自德國，近代化學家使用光色分原法（即光譜分析法）檢驗其成分，確定它的原質。這種元素呈白色且可以被壓成薄片，投入鹽酸或強鹼水中加熱至紅色時會燃燒，燃燒時發出像茄花般的光，形成的化合物呈黃色。

• 元素鉈

蒲陸山在鉈的章節中提到，克魯克斯在1861年對硫酸房煙管中的沉積物進行分析。在光譜儀的測試下，他發現一條幾乎與鋇的譜線位置重合，但又比鋇亮得多的綠線，最後證實為鉈。它可以在好幾種的礦泉水中被檢測到。從硫酸室的煙管，可以用簡單的方法提取鉈，但產量很少。用沸水處理沉積物，再與大量濃鹽酸混合，產生氯化亞鉈（Thallous chloride, T1Cl）沉澱物，再用硫酸處理後，轉化成硫酸氫亞鉈（Acid thallous sulphate, TlHSO₄）。這種鹽經重結晶純化後，用鋅分解，可析出海綿狀的鉈，在煤氣中可熔成塊狀。鉈的外部特徵與鉛非常相似，暴露在空氣中更快地失去光澤。畫在紙上的條紋會很快變成淡黃色，並轉化為鉈氧化物（oxide of thallium）（常視為Tl₂O）。如果讓一塊失去光澤的鉈碎片接觸舌頭，會嚐到強烈的鹼性味道。氧化亞鉈（thallous oxide, Tl₂O）極易溶於水，這讓失去光澤的鉈浸入水中會變得明亮。由於氧化亞鉈的高溶解度，似乎應該將其歸類為鹼金屬。氯化亞鉈溶解度很低，而硫化亞鉈（Thallous sulphide, T1₂S）則不溶於水。鉈在水中可以保持不變形，且可以用鋅將其從鹽中沉澱出來，這一特性便將其從鹼金屬類別中剔除。稀硫酸作用於鉈，就像作用於鋅一樣，會放出氫氣。與硫酸鉛不同，硫酸氫亞鉈易溶於水。碳酸亞鉈（Thallous carbonate, T1₂CO₃）的溶解度相對較低，但遠高於碳酸鉛（Bloxam, 1867, p. 360-361）。在《化學鑑原》的第三百三十五節中，鉈的內容如下：

前九年，西人名路克司，以鐵硫礦燒取硫強水，將引氣管內所結之質用光色分原法試分而得之。其光帶現綠色線，比鋇之線更亮。後有人在泉水內亦得此物，然比硫強水引氣管內所出者甚少。取法將管內之質浸入沸水加以濃鹽強水極多，則得鈶綠結成沉下，取出而入硫強水消化煮燒乾待冷，結成鈶顆粒取出再消化之而入鋅塊，其內鋅面結成羢，將此羢置於煤氣內加熱，鎔成整塊形與鉛相同。遇空氣而生鏽，更亦於鉛，畫於白紙亦有黑線，但少頃而成養鈶，變為黃色，鈶已生鏽，而嘗之辣味甚烈，或以列入鹼類。因鈶養易在水內消化也，故以鏽者浸於水中，則反新。然鋅塊置鈶雜質之水內，鈶能結於鋅面，且至於水中而不生鏽，必非鹼類也。鈶綠遇水難消化，而鈶硫遇水不能消化。此性與銀相似鈶。入淡硫強水亦發輕氣，又與鋅同鈶。養與各配化合之雜質性皆毒與鉛同（傅蘭雅、徐壽，1871，卷五，頁15）。

西文底本並沒有提到有關「將此羢置於煤氣內加熱，鎔成整塊形與鉛相同」的意思。另外「繡」表示氧化物。很明顯，與銦相較，鉈的內容就非常豐富。上述文言文可以解釋如下：九年前，西方有位名叫克魯克斯（Crookes）的化學家，在焙燒鐵硫礦製取濃硫酸時，從引氣管內壁所凝結的物質中，利用光譜分析法檢驗，因而發現這種新元素。它的光譜中出現一條非常明亮的綠色譜線，亮度甚至超過鋇的譜線。後來也有人在泉水中檢測到這種元素，但含量遠比引氣管內所得的少。提取的方法是：將引氣管內的沉積物浸入沸水中，再加入大量濃鹽酸，使其生成綠色沉澱；取出後再用濃硫酸加熱溶解、蒸乾並冷卻，形成鉈的化合物顆粒。將這些顆粒再次處理後，與鋅塊接觸，鉈便會在鋅的表面析出成絨狀金屬。把這些絨狀鉈放在煤氣火焰中加熱，便會熔合成一整塊，其外觀與鉛極為相似。這種金屬一接觸空氣就會氧化，其速度甚至比鉛還快；在白紙上劃過時會留下黑色痕跡，不久後便轉變為氧化亞鉈而呈黃色。鉈一旦氧化後，嚐起來味道極為辛辣，因此一度被誤認為屬於鹼類元素。由於氧化亞鉈容易溶於水，將已氧化的鉈浸入水中，看起來反而像是恢復了新鮮狀態。然而，若把鋅塊放入含鉈化合物的水中，鉈會沉積在鋅的表面，而在水中卻不會再氧化，這種性質顯示它並非真正的鹼金屬。鉈的氯化物遇水難以溶解，而硫化亞鉈在水中則完全不溶。這些性質與銀相似；鉈在稀硫酸中會產生少量氫氣，其行為又與鋅相近。鉈及其與氧或其他元素形成的化合物，大多具有毒性，其危害程度與鉛相當。

雖然《化學初階》與《化學指南》沒有介紹銫、銣、鉈與銦，但是《化學初階》卻有這四種元素的中文譯名。另外，畢利幹也在《法漢合壁字典》中編譯這四種名詞（畢利幹，1891）。有趣的是，畢利幹按照它們的西文原意來翻譯，所以他的名詞都與顏色有關，而且其中三個新造字中都有一個「影」字，在分別以紅、藍、綠與靛表示光譜圖所呈現的特殊顏色。因此由畢利幹在《法漢合壁字典》中的元素名稱就可以知道西文的原意。Caesium起源於拉丁文caesius，意思為天藍色。Rubidium也源自於拉丁語rubidus，意為深紅色。Thallium來自希臘文thallós，為綠芽或嫩枝之意。Indium出自拉丁語的indicum，意為紫羅蘭色或靛藍色。關於這四種元素的拉丁語、希臘文和英文名稱，以及在《化學初階》、化學鑑原》、《法漢合壁字典》和現在書籍中的譯名，如圖3所示。

圖3：元素銫、銣、鉈與銦的外文名稱和中文譯名

• 結語

從當時新元素相繼被發現的科學背景來看，《化學鑑原》所編譯的銫、銣、鉈與銦四種元素的內容，毫無疑問地在1875年鎵元素發現之前，堪稱當時最新的中文化學教科書。除了少數內容略有遺漏或翻譯不盡準確之外，徐壽和傅蘭雅幾乎完整地呈現這個四種元素的發現、生成、特徵與化學性質。考量當時中文化學名詞尚未成熟的情況下，此一成果實屬難能可貴。再加上，本文係透過對照西文底本的方式加以審視，若以此標準衡量十九世紀的中文科學書籍似乎略顯嚴苛，然正是藉由此種比較方法，才能較為確實掌握其翻譯意涵與品質。更何況，與《化學鑑原》同時期的《化學初階》僅止於名詞的翻譯，而《化學指南》甚至尚未為這些元素提供對應的中文譯名。

《化學鑑原》能夠取得如此的翻譯成就，實有賴於傅蘭雅與徐壽之間的密切合作。在當時與西方世界接觸管道非常有限的情況下，傅蘭雅不僅設法要購買最新的化學書籍，而且必須具備精確而清晰的中文表達能力。除此之外，徐壽以其深厚而紮實的化學知識，補足專業理解與詮釋之所需。最後，在兩位的通力合作與嚴謹負責的態度下，才能完成《化學鑑原》此一具高度水準的編譯。

• 參考文獻

張澔（2000）。傅蘭雅的化學翻譯原則和理念。中國科技史料，21(4)，297-306。

張澔（2001）。在傳統與創新之間：十九世紀的中文化學元素名詞。化學，59(1)，51-59。

畢利幹（1891）。法漢合壁字典。北京天主教北堂； E. Leroux。

傅蘭雅、徐壽（1871）。化學鑑原。上海江南製造局。

傅蘭雅、徐壽（1875）。化學鑑原續編。上海江南製造局。

傅蘭雅、徐壽（1882）。化學鑑原補編。上海江南製造局。

Bloxam, C. L. (1867). Bloxam’s chemistry: inorganic and organic with experiments. John Churchill and Sons.

Lockyer, N. J. (1873). Spectroscope and its applications. Macmillan.

Perkins, F. B. (1877). The best reading. G. P. Putnam’s Sons.

Schellen, H. (1872). Spectrum Analysis in its Application to Terrestrial Substances, and the Physical Constitution of the Heavenly Bodies. D. Appleton and Company.

Summers, J. (Ed.). (1871, July). Miscellaneous note. The Phoenix: A Monthly Magazine for China, Japan & Eastern Asia, 2(13), 16.

Wells, D. A. (1862). Principles and applications of chemistry. Ivison, Blakeman, Taylor and Co.

簡易比色計的發展A-濁度計的設計與實驗探究

廖旭茂

臺中市立大甲高級中等學校

教育部高中化學學科中心

nacl880626@gmail.com

   

摘要：本文介紹一款簡易濁度計，該濁度計使用紅外線IR LED作為光源與接收器，溶液樣品置於黑色比色盒的玻璃品內；不需撰寫程式編程，僅藉常用的三用電表，即可測量IR LED接收器所散色光的強弱，來紀錄比色盒中溶液濁度；此計由USB介面提供穩定的電源，搭配限流電阻與可變電阻，可調整入射光的強度與輸出訊號的強弱；在濁度4~100 NTU的標準液所製作的檢量線，相關係數R²可達0.9993，與商用的濁度計製作的檢量線0.9994相差無幾；若搭配可變電阻使用，在4~ 400 NTU的溶液製作的檢量線的相關可達0.9998，顯示可變電阻可降低入射光強度，適於偵測濁度更高溶液。

 

• 前言

108課綱選修化學V中的有機化學與應用科技課程中，安排了環境汙染與防治相關的主題，將常見水汙染的檢測（濁度、酸鹼度、導電度及溶氧度等）列入實驗之中。這些檢測項目都有可攜式的儀器可以添購，其金額約在數千至數萬元之間，其中濁度計的價格較為高昂，如果列入一般學生實驗，昂貴的購置成本（含多種濁度標準液），將對高中學校是一筆沉重的負擔；若使用創新的數位科技Arduino 平台，結合數位感測器-濁度計，價格著實降低大半，惟化學教師須具備跨界資通訊領域能力，這樣門檻不算太低，恐是另一種教學的阻力；因此研發出一種簡易、便宜，不需要撰寫程式即可測量、紀錄反應過程中濁度的變化的濁度計，是一項相當有挑戰性、有意義的目標。

本文將介紹一款簡易型濁度計，將盛裝取樣溶液的玻璃樣本瓶置入黑色的壓克力比色盒中，比色盒四方預留孔洞，其一做為紅外光LED甲（型號TSGH6210, 850nm）發射光源的駐紮安裝處；當紅外光LED正、負腳位兩端通入約1.5V的直流電後，進入溶液的紅外光會被溶液中顆粒大的膠體或懸浮微粒散射，散射光隨即於90度角處預留孔洞的另一紅外光LED乙接收器接收；此時以三用電表的連接紅外光LED乙的正、負兩極，因為光電效應使然，可直接測量出LED乙兩端電位差的存在；水中濁度越高，被散射的光越強，電位差則越大。簡易濁度計的相關設計示意圖如圖1所示。

圖1 圖左為簡易濁度計的外觀，圖右為設計圖

• 器材與藥品

一、器材

簡易濁度計實驗模組1組、三用電表、Vernier 濁度計（TRB-BTA）、Gravity 類比式濁度感測器、4毫升玻璃樣本瓶7個、5.00毫升移液器、移液吸頭。

二、藥品

所需溶液，A溶液的製備：六亞甲基四胺溶液(Hexamethylenetetramine solution)：將 10.0 g 六亞甲基四胺溶於RO水中，並稀釋至 100.0 mL。B溶液的製備：硫酸肼溶液(Hydrazine sulfate solution)：將 1.0 g （NH₂）₂ • H₂SO₄ 溶於RO水中，並稀釋至 100.0 mL。

 

• 研究方法與步驟

一、常見濁度計原理

筆者搜尋文獻，並參考Arduino版的濁度感測器、Vernier專業商用濁度計等，兩者的外觀結構明顯不同；創客們常用的Arduino濁度感測器是利用波長910 nm紅外線作為光源，接收器為位於180^o對向的紅外線光電晶體（IR phototransistor），紅外光檢測水中因總懸浮顆粒（Total suspended solids, TSS）含量的高低所造成的透光率與散射率的變化（總懸浮固體增加，溶液濁度上升）。其缺點是必須把感測器泡到水中，使用者甚至必須製作支撐架，使整個濁度器平穩地待在待測容器中，同時必須防止電線的連接處進水，造成濁度計度電路燒毀的風險。而商用濁度計亦使用不受溶液顏色干擾的紅外光為光源，測量的樣品則被放置到一個玻璃樣本瓶中；當紅外光通過樣品溶液時，水中懸浮顆粒會散射光線，接收器則位於90^o方向的固定位置，來偵測散射光的強度；若偵測到的散射光越強，代表水的濁度越高（Turbidity, 2025）；其優點為準確、並備有標準液隨時提供校正，惟價格昂貴，高中學校難以普遍購置，圖2為兩種濁度計的外觀。

圖2 圖左為arduino用濁度感測器，圖右為Vernier 商用濁度計

二、濁度計設計與組裝

（一）濁度計設計

本濁度裝置，參考期刊《Journal of Chemical Education》名為「Simplified Low-Cost LED Nephelometer and Turbidity Experiments for Practical Teaching」文章，此文章作者為愛爾蘭都柏林大學聖三一學院(Trinity College Dublin)的John O’Donoghue、Lucy Fitzsimmons兩位學者（O’Donoghue & Fitzsimmons, 2022）。因有些材料不易取得，且設計與操作上有可預見訊號不穩情形，故進行相關優化：

1. 發射光源：使用價格低廉、易取得的850nm 的IR LED，測試結果優於預期。
2. 穩定電源：為穩定輸出電壓放棄乾電池，而改用5伏特的USB電源，但須串聯一限流電阻（約150~200歐姆上下即可），以保護LED不被過大的電流燒毀。
3. 準確光路：比色盒自行設計，透過雷射切割，發射光源與接受器90度垂直，Led皆被8字形的黑色壓克力板以螺絲緊密固定在精準位置，確保光路穩定。
4. 提升功能：為方便以後長時間監測反應及溶液充分混合之需，提供攪拌磁攪拌子穩定運行，4毫升圓柱形樣本瓶將取代方形比色管，置於黑色比色槽中。
5. 延伸探究：電表可改為藍芽電表。方便同學使用手機、平板觀看與連續監控。

（二）自製濁度計的組裝

簡易濁度計包括：黑色壓克力製比色盒（含上蓋、底座）、IR LED 發射、M4手擰螺絲、8字形LED固定座、小麵包版、可變電阻、usb電源線、150Ω限流電阻、鱷魚夾線等。所需材料如圖3所示：

圖3 簡易濁度計所需材料

    簡易濁度計組裝的相關步驟如下：

1. 濁度計比色盒身的組裝：比色盒身有兩片寬邊（32ⅹ37mm）、兩片窄邊（16ⅹ37mm），厚約8mm的黑色不透光的壓克力塊所組成；使用8mm寬的雙面膠做黏合劑，先以剪刀裁剪2片約37mm長的膠帶，貼緊在窄邊壓克力塊8mm厚的側邊；隨後依序撕去兩壓克力單面的離形紙，上下切齊，緊黏在寬邊壓克力塊的左、右兩側；隨後再撕去兩壓克力塊的離形紙，貼齊緊黏另一寬邊壓克力塊的兩側，完成比色盒身a的組裝。圖4為組裝過程(由左而右，由上而下)。

圖4 比色盒身雙面膠的組裝

2. 盒身與底座的組合：接著取3mm厚的長、短兩塊比色盒底板，撕去離形紙，將方形圓洞底板對齊長底板預留位置，以快乾膠黏合，完成比色盒底座。最後在方形圓洞底板上滴上數滴快乾膠，將盒身a對齊方形底座四邊，按壓數秒固定，完成比色盒、底座的組裝。

圖5為盒身與底座的組合過程(由左而右，由上而下)。

圖5盒身與底座的組合過程

3. 比色盒分離式上蓋與盒身整理：將比色盒上蓋的兩片厚、薄兩塊壓克力片撕去離形紙，以快乾膠對齊黏合兩塊壓克力片，待數秒後膠乾，再撕去壓克力片上所有的離形紙。圖6為相關過程。

圖6 比色盒分離式上蓋與盒身組合過程

4. 紅外光接收二極體IR LED的安裝：取一波長850nm的IR LED，先將正負兩腳位插入8字型固定片預留的位置，再利用M4螺絲穿過固定片預留孔洞，旋入比色管身寬邊壓克力板上預留的螺孔中。此舉可使LED穩固，確保光路的準確性。圖7為相關安裝過程

圖7 紅外光接收二極體IR LED的安裝過程

5. 麵包板與紅外線發射二極體IR LED的安裝：取一小麵包板，撕去其背膠的離型紙，置中對齊黏貼在比色計底板對應位置。隨後拿一個已安裝在8字型固定片上的紅外光二極體，以小鉗子將Led的兩金屬腳位垂直彎折後，將其中的金屬腳位插入麵包板倆央兩側的小孔洞中，再利用M4螺絲，先穿過8字型固定片，再旋入比色管壁中央預留的螺孔中，緊固固定片，確保發射器的光路準確。圖8為相關過程。

圖8 麵包板與紅外線發射二極體IR Led的安裝過程

6. 電源與電阻的連接：為提供穩定、安全的電壓，使用USB電源插座輸出5V的電壓後，在紅外線IR LED與電源間，除了串接1個150Ω的線流電阻外，再使用一個5KΩ的可變電阻來調整整體輸入的電流大小，此舉不僅可調節LED發射光的強弱與接收器所接收到的訊號，亦可調節三用電表的電位差讀值。限流電阻、可變電阻、USB電源線的正、負極在麵包板相對應的位置如圖9所示。

圖9 穩壓與限流電阻麵包板串接

三、濁度標準懸浮液 I （Formazin）的配置

參考美國環保署U.S. Environment Protection Agency（1993），所提供的方法，相關敘述如下：

（一）濁度標準懸浮液 I （Formazin）的配置：在 100 mL 容量瓶中，將 5.0 mL 硫酸肼A溶液與 5.0 mL 六亞甲基四胺B溶液混合。在 25 ± 3°C 下靜置 24 小時後，用RO水稀釋至 100.0 mL，並充分混合。這種懸浮液的濁度定義為 400 濁度單位 （NTU）。

（二）濁度標準懸浮液 II：用RO水稀釋 10.0 mL 濁度標準懸浮液 I 至 100.0 mL。這種懸浮液的濁度定義為 40 濁度濁度單位 （NTU）。圖10為容量瓶內混合液靜置24小時後，發生混濁的變化。

圖10：兩液混合後容量瓶內濁度標準液的變化

四、利用簡易濁度計調查濁度與電位的關係

首先利用已配置400 NTU的濁度標準液I、Ⅱ，以蒸餾水稀釋，依序稀釋、配置100 NTU、60 NTU、40 NTU、20 NTU、10 NTU、4 NTU備用。隨後將三用電表的旋鈕切換致電位測量檔位，接著將正、負極夾子線接上比色管寬邊壁上紅外線發射二極體IR Led的正、負兩金屬腳位，最後將usb插頭接上電源，即可進行調查溶液濁度與電位的關係。圖11為簡易濁度計完整接線路。

圖11 簡易濁度計與電源、三用電表完整線路圖

     濁度大小與電位關係的調查，步驟如下：

1. 利用移液管吸取4毫升濁度為100 NTU的溶液，置入樣本瓶甲中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，螢幕畫面的電位數字穩定後，觀察並記錄螢幕畫面的電位數字V₁（mV）。
2. 利用移液管吸取4毫升濁度為60 NTU的溶液，置入樣本瓶乙中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，螢幕畫面的電位數字穩定後，觀察並記錄螢幕畫面的電位數字V₂（mV）。
3. 利用移液管吸取4毫升濁度為40 NTU的溶液，置入樣本瓶丙中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，螢幕畫面的電位數字穩定後，記錄螢幕畫面的電位數字V₃（mV）。
4. 利用移液管吸取4毫升濁度為20 NTU的溶液，置入樣本瓶丁中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後記錄螢幕畫面的電位數字V₄（mV）。
5. 利用移液管吸取4毫升濁度為10 NTU的溶液，置入樣本瓶戊中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，記錄螢幕畫面的電位數字V₅（mV）。
6. 利用移液管吸取4毫升濁度為4 NTU的溶液，置入樣本瓶己中，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，記錄螢幕畫面的電位數字V₆（mV）。
7. 利用移液管吸取4毫升的蒸餾水，置入樣本瓶庚中，作為空白實驗，接著蓋上黑蓋後，等待3秒後，觀察並記錄螢幕畫面的電位數字V₇（mV）。
8. 以濁度（NTU）為橫座標、扣除空白實驗值後的電位差（mV）為縱座標，依濁度與電位關係作圖，線性擬合最適合的直線方程式為何？相關係數R²為多少？
9. 取商用濁度計，經100 NTU標準液與蒸餾水校正後，分別測定4~100 NTU各種標準溶液的濁度大小；隨後以標準液濁度為橫座標，再以濁度計測量讀數（NTU）的結果為橫座標之關係作圖，線性擬合最適合的直線方程式為何？相關係數R²為多少？
10. 以商用濁度與簡易濁度計實測結果相比較兩者的差異性。

• 實驗結果

1. 簡易濁度計的測試結果如表1所示：

表1：五組測量數據（扣掉蒸餾水空白值後）平均值，電位測量結果

標準濁度液(NTU)	量測電壓 (mV)	帶入檢量線換算濁度 (NTU)
4	2.21±0.06	4.06±0.01
10	5.98±0.08	11.20±0.05
20	9.70±0.12	18.24±0.12
40	21.50±0.25	40.54±0.37
60	31.72±0.42	59.86±0.69
100	53.01±0.63	100.09±1.09

相關數據經線性擬合，濁度與電位的相關係數達0.9993，兩者呈現高度相關。圖12為測量後濁度與電位的關係。

圖12 標準濁度液與電位的關係

2. 商用濁度計的測試結果如表2所示：

表2：各種濁度標準液經商用濁度計測量的結果比較表

濁度標準液 (NTU)	濁度計讀取值 (NTU)
4	5.34 ±0.05
10	9.32 ±0.11
20	19.67± 0.22
40	38.99± 0.43
60	58.00 ±0.72
100	98.59 ±1.15

根據實驗結果，簡易濁度計與商用濁度計測量讀取值相當吻合，且皆具有高相關係數，據此評估簡易濁度計應可作實驗室濁度的測量工具，甚至可應用在水環境的探究實驗，如沉澱反應、發酵作用、膠體的形成上。圖13商用濁度計測量標準液濁度與讀數之關係。

圖13 商用濁度計標準液濁度與測量讀數關係

• 討論

一、光源穩定性

此次使用的850 nm的紅外光LED（TSHG6210, 2025），其順向電壓約為1.5~1.8伏特之間 ，工作電壓約為10~20 mA，參考文獻（O’Donoghue & Fitzsimmons, 2022）亦使用輸出電壓為1.55伏特的3號鹼性電池作為電源，經測試在一小時的連續點亮後，耗電量約略佔乾電池電量的1%（電壓值降至1.53 V），電壓約有0.02V的些微下降，電表讀值也有約略下降情形；而使用USB電源，在輸出5伏特，經串接150Ω限流電阻的供電下，並未發生電壓下降情形，而電表讀值也僅由1045 mV降至1044 mV；所幸濁度的測量時間不長，只需數秒鐘的時間，光衰的影響很小，但若是應用在動力學探究方面，需要長時間監測的情形下，紅外光IR LED，應該與一般發光的電子元件一樣，無法改變LED在長時間點亮的運作下，訊號發生衰減的事實。圖14為1小時內，紅外光LED持續發射下，對向接受器所測量到的讀值變化圖。

圖14 1小時內，電表電壓讀值隨時間的變化

    環境溫度亦會影響LED的發光強度，從網站（TSHG6210, 2025）所提供的數據表顯示，溫度將影響順向電壓（Forward voltage），在長時間運作或散熱不良的情況下，LED不僅會發光變弱，還可能因電壓改變導致電流不穩，因此需要良好的散熱與穩定電流控制；周遭環境溫度若超過60 ℃時，LED的順向電流（Forward Current）將大幅度下降，不過此次測試時間不長，並未出現類似的現象。若使用在動力學探究實驗上，建議在LED底部增加散熱設施，避免溫度上升干擾光學測量。

二、可變電阻的使用場合與優勢

本文包含簡易濁度計的製作過程，並與商用濁度計做比較，針對簡易濁度計的使用可行性做評估。商用濁度計每次使用前先以蒸餾水，及標準濁度液100 NTU進行校正後，再進行水樣的測量，一般取得的RO水、自來水、山泉水等水體的濁度，都會在0~100NTU的範圍內；如果要進行高濁度水樣，建議先將水樣稀釋後，再用商用濁度計測量。若想要測量高濁度水樣、或化學上的澄清石灰水與二氧化碳的沉澱反應等，為避免電位訊號超過本三用電表的設定量程上限（599.99 mV ），除了直接換個更高的限流電阻外，亦可搭配可變電阻使用；透過整體線路電阻值的增加，減弱了紅外光LED發射光的強度，進而降低接收器電位的讀值，此舉可使濁度計的線性範圍往高濁度方向移動；因此如果偵測的對象是濁度低的水樣時，可變電阻可保持原位，當偵測的對象是高混濁的溶液時，再依狀況適當增加可變電阻的大小即可，這樣的機動性應該是商用濁度計所不能及的。圖15為搭配可變電阻使用下，濁度與電位讀值的關係式。

圖15 可變電阻使用下，濁度與電位的關係

三、簡易濁度計的探測下限

此次簡易濁度計的探測下限（Limit of Detection, LOD），依常用的統計法   ，其中σ_b為測量10次空白樣品的標準偏差值，S為檢量線的斜率。經計算10次數去的平均值為5.15 mV，標準偏差值σ_b=0.053，斜率為0.313，因此簡易濁度計的探測下限 。

• 安全注意及廢棄物處理

廢液依本實驗建議方法進行回收，其他的依規定傾倒置廢液回收桶。

• 參考文獻

Turbidity. (2025, October 12). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Turbidity

O’Donoghue, J., & Fitzsimmons, L. (2022). Simplified low-cost LED nephelometer and turbidity experiments for practical teaching. Journal of Chemical Education, 99(2), 187–199. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.1c01225

United States Environmental Protection Agency (1993). Determination of turbidity by nephelometry. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-08/documents/method_180-1_1993.pdf

《臺灣化學教育》第六十二期（2025年12月）

目錄

• 主編的話

• 主編的話／周金城〔HTML｜PDF〕

• 本期專題【專題編輯／丁信中】

• POE策略融入國小雙語自然教學之教案設計與實踐／丁信中〔HTML｜PDF〕
• POE策略融入雙語自然教學設計：探究廚房常見粉末的性質／ 劉芷晴、許儷齡〔HTML｜PDF〕
• POE策略融入雙語自然教學設計： 以粉末溶解性探究為例／ 週秋亭、李家綺、葉晨淩、許儷齡／劉曉倩〔HTML｜PDF〕
• POE策略融入雙語自然教學設計： 以「廚房裡的科學—水溶液如何去除污漬」為例/ 蔡亭芳、詹家驍、劉雨柔、許儷齡〔HTML｜PDF〕
• POE策略融入雙語自然教學設計： 以空氣砲探究活動為例/ 陳怡君、黃書愛、王珍珍、許儷齡〔HTML｜PDF〕

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• 透過顯現隱形指紋解開密碼鎖—結合實驗導向與問題解決取向的教學實例／ 蔡家興、遊文綺、許榮成、陳芷誼、李忠家、楊水平〔HTML｜PDF〕

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