POE策略融入國小雙語自然教學之教案設計與實踐 丁信中 文藻外語大學 師資培育中心 100476@mail.wzu.edu.tw 前言 在全球教育發展趨勢中，科學探究與雙語教育的結合逐漸受到關注。POE（Predict-Observe-Explain）策略作為一種有效的探究教學模式，能夠幫助學生在「預測-觀察-解釋」的循環中建構知識，並促進高層次思維（White & Gunstone, 1992）。此策略不僅讓學生在預測中活化既有知識，於觀察中驗證假設，更能在解釋階段進行深层反思，進而促進概念改變。在國小自然科教學情境下，如何兼顧探究能力的養成與雙語素養的培育，已成為教育研究的重要課題。 近年的實證研究提供了有力支持。Özcan和Uyanık (2022)指出，POE 教學在學業成就與科學態度的後測表現均優於對照組，且五週後保留測驗仍具優勢；Harman和Yenikalayci (2022)也證實 POE 能協助修正迷思概念並顯著提升學習成效，顯示其在科學課堂中具備廣泛的應用價值。這些研究凸顯 POE 策略不僅能增進學生對自然科學知識的理解，亦能強化其批判性思維與反思能力。 另一方面，CLIL（Content and Language Integrated Learning）理念主張學科內容與語言的整合，讓學生在學習科學的同時發展外語能力（Coyle et al., 2010）。最新研究進一步指出了雙語科學教學中的挑戰與對策：López-Pérez等人（2023）發現，即使在接受 CLIL 培訓的師資中，科學專業詞彙的雙語掌握仍存在不足，顯示語言鷹架在科學課堂中的關鍵性；Zayas-Martínez等人 (2024)指出，初始師資培育可顯著強化師資生的 CLIL 教學技能；此外，Lemmi和Pérez (2024)在小學科學課堂的研究顯示，跨語言（translanguaging）策略能有效幫助學生以母語與英語交替建構科學理解，降低語言焦慮並促進表達流暢度。 綜合上述文獻可見，將 POE 策略與 CLIL 雙語教學結合，不僅能提升學生的科學探究與學業成就，更能透過適切的語言支援與跨語言實踐，培養學生以雙語探索與表達自然現象的自信與能力。這些研究不僅強化了 POE 與 CLIL 在國小自然教學中結合的理論基礎，也提供具體的實踐方向。 本期專題文章簡介 第一篇〈探究廚房常見粉末的性質〉，以鹽、糖、麵粉、小蘇打與檸檬酸等廚房素材，設計多感官觀察與簡易英語句型紀錄，帶領學習者比較與分類粉末性質。此教案能幫助學生在觀察與辨識方面更細緻，並在以英語描述自然現象時展現更多自信，體現科學探究與語言學習的結合潛力。進一步而言，該設計特別強調將日常生活素材轉化為教學資源，降低實驗的門檻，讓學生能在熟悉的情境中進行觀察與比較。這種設計不僅有助於引發學習興趣，也能在科學語言的引導下，逐步培養學生的跨領域表達與系統化思維，為後續更複雜的科學探究奠定基礎。 第二篇〈以粉末溶解性探究為例〉聚焦於「哪些粉末能溶解於水」及「溫度對溶解速度的影響」，設計學習者依循 POE 步驟，從預測、操作到觀察，最後以句型如 “Sugar can be dissolved in water.” 進行歸納表達。此課程能兼顧語言鷹架與科學探究，讓學生在雙語自然情境中同步建構科學與語言知識。此案例展現 POE 策略的循環性質，讓學生透過「假設-驗證-修正」的過程，體會科學推理的本質。同時，藉由在每個步驟引入簡明的英語表達句型，學生能在科學與語言間建立對應關係。此模式若能持續應用於不同主題，將有助於累積語言庫，進而促進學科語言的內化。 […]

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*、詹家驊、劉雨柔、許儷齡 文藻外語大學 師資培育中心 a0928436466@gmail.com 摘要：本研究以國小五年級上學期「廚房裡的科學」單元為基礎，設計三節課程，分別為「辨識水溶液」、「水溶液變變變」及「水溶液怎麼讓污漬不見了！」，並以第三節為重點，探討水溶液酸鹼性與去污作用。課程融入POE（預測-觀察-解釋）教學策略與CLIL雙語教學理念，透過廚房常見材料（如小蘇打水、檸檬酸水、鹽水）及天然指示劑（葡萄皮汁），引導學生從生活情境出發，進行去污實驗，並理解酸鹼中和的科學原理。課堂設計包含動機引起、發展活動與綜合活動，搭配簡易英語及多模態教學鷹架（圖片、實物、手勢等），讓學生在預測、操作、觀察與解釋的歷程中，加深對酸鹼中和概念的理解。課程評量以學習單、實作與口頭分享為主，兼顧科學探究能力與英語表達。教學結果顯示，學生不僅能從真實情境中學會應用科學知識解決問題，也提升了合作學習、溝通與表達能力，體現POE策略與雙語自然教學結合的成效。 前言 廚房是我們日常生活中常會接觸到的地方，本課程藉由實驗操作，讓學生將廚房中常見的鹽、醬、醋、小蘇打等物質及若干水溶液進行酸鹼性質分類，透過圖表製作、預測、觀察、解釋及小組報告等方式，不僅加深其對不同水溶液的認識，更能夠運用於生活中解決污漬清除的困擾。本單元以康軒版五年級上學期第四章節「廚房裡的科學」作為課程設計基礎，每節課的內容都有著密切的關係，從基礎的辨別與了解不同廚房調味料到測試水溶液與其酸鹼性，逐步引導學生理解科學原理，最後學生將習得之科學原理運用於日常生活中。 本課程內容分為三節課，分別為「辨識水溶液」、「水溶液變變變」及「水溶液怎麼讓污漬不見了！」，循序漸進地引導學生了解水溶液基本特性、使用天然指示劑檢測水溶液的酸鹼性，以及利用酸鹼中和原理應用於生活中的去污實驗。本章節以第三節「水溶液怎麼讓污漬不見了！」作為主要內容說明。在第三節課中，教師引導學生從「衣服被噴到柳橙汁」的真實情境作為課程前導組體，再依照POE（預測-觀察-解釋）之教學策略，讓學生實際地進行去污實驗，在小組相互配合與幫助下，例如：小組討論、分工、紀錄以及口頭分享成果，增加其合作學習、溝通與表達能力的機會。 教案實施過程與成果 本教案以第三節「水溶液怎麼讓污漬不見了！」為課程主題，此教案依據教育部（2019）十二年國民基本教育課程綱要-自然科學領域課程手冊以及教育部（2018）十二年國民基本教育課程綱要-語文領域英語文課程手冊之學習重點，以「引起動機」、「發展活動」及「綜合活動」三部分作為設計架構，並運用簡單的英語，搭配多模態教學策略，例如：圖片、實際物品，進行教學，分述如下： 一、引起動機：教師以衣服被噴到柳橙汁 (e.g., Look at those pictures! What happened?) 的生活情境，邀請學生思考在生活中是否曾經有過相同的經驗，並且與其討論在面對被弄髒的衣物時，該如何去污以及去污的效果如何。 二、發展活動：教師以廚房裡的資源（黑醋、番茄汁、小蘇打水、檸檬酸水、鹽水和葡萄皮汁）作為實驗材料。實驗部分，分為三部分進行，前二次實驗步驟皆相同，唯一不同之處為第一次實驗清潔黑醋污漬棉布，由教師示範以及操作實驗過程，學生僅透過小組討論進行預測、觀察、紀錄並完成第一部分與第二部分之學習單內容；第二次實驗則是清潔番茄汁污漬棉布，此次實驗則由各組進行實際操作、預測、觀察、紀錄並完成學習單第三部分，前二次的實驗步驟如下：首先，以葡萄皮汁作為天然指示劑，測試三種水溶液（小蘇打水、檸檬酸水和鹽水）的酸鹼性，接著進行清潔效果之「預測」並記錄於學習單上，預測後，將污漬棉布分別丟入三種水溶液中，進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上，最後，教師以口頭方式調查觀察結過並「解釋」酸鹼中和之科學原理，接著，教師帶入第三項的實驗操作，教師拿出三種家用清潔劑，分別為洗碗精、洗衣精以及肥皂，使用天然指示劑（葡萄皮汁）進行測試其酸鹼性，以口頭方式與學生討論「為什麼這些家用清潔劑都是鹼性呢？」並再次說明酸鹼中和之科學原理。 三、綜合活動：教師帶領學生再次思考本節課所做的實驗，以及酸鹼中和的科學原理並總結課程。 本節次之課程評量以學習單紀錄、實作評量（實驗操作）以及口頭評量（小組分享、個別分享）作為掌握學生對於學科知識及雙語理解之評量工具。 教學情境準備與引導 本教學設計以貼近學生生活經驗作為起始點，透過衣服被噴到柳橙汁的生活情境導入主題，並強調酸鹼中和概念，此科學概念不僅讓學生了解科學不侷限於課堂，更是在生活中隨處可見。本節次使用兩次POE教學策略，以下分次說明之： 一、第一次POE教學策略實施： (一)P (Prediction)：各組學生「預測」三種水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）之去污效果，並說明理由。 (二)(Observation)：教師將黑醋污漬棉布分別丟入三種水溶液中，各組進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上。 (三)E (Explanation)：根據實驗結果，教師以口頭方式調查觀察結果，並「解釋」酸中和之科學原理，學生跟讀句型“Basic solution can clean acid stains. It’s because of neutralization reaction.” 二、第二次POE教學策略實施： (一)P (Prediction)：各組學生「預測」三種水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）之去污效果，並說明理由。 (二)(Observation)：各組將番茄汁污漬棉布分別丟入三種水溶液中，進行「觀察」並將觀察結果記錄於學習單上。 (三)E (Explanation)：根據實驗結果，各組以口頭「解釋」酸鹼中和之科學原理。 教師透過兩次的POE教學步驟提高學生思考與求證經驗，運用多模態策略提供學習鷹架，融入生活情境並配合實驗活動，讓學生理解酸鹼中和去污之科學原理。首先，教師以黑醋污漬棉布進行示範並操作實驗，學生透過觀察與記錄理解酸鹼中和去污之科學原理；第二次，由學生以相同步驟清潔番茄汁污漬棉布，透過預測、觀察與解釋，理解酸鹼中和去污之科學原理。 實驗操作流程 本教學設計的實驗分為三部分進行，前二次實驗步驟皆相同，唯一不同之處為第一次實驗清潔黑醋污漬棉布，由教師示範以及操作實驗過程，學生僅透過小組討論進行預測、觀察、紀錄並完成第一部分與第二部分之學習單內容；第二次實驗則是清潔番茄汁污漬棉布，此次實驗則由各組進行實際操作、預測、觀察、紀錄並完成學習單第三部分，前二部分的實驗器材，如下： 實驗一與實驗二之實驗器材：黑醋污漬棉布、番茄汁污漬棉布、小蘇打水、鹽水、檸檬酸水、葡萄皮汁、紙盤、學習單 前二部分之實驗步驟，如下： 在進行實驗一與實驗二前，須先檢測三杯水溶液（小蘇打水、鹽水、檸檬酸水）的酸鹼性。教師將葡萄皮汁依序倒入小蘇打水、鹽水以及檸檬酸水中，學生觀察檢測結果，小蘇打水呈現藍色（鹼性）、鹽水呈現之顏色無改變（中性）以及檸檬酸水呈現紅色（酸性）。 實驗一之實驗流程： […]

POE策略融入雙語自然教學設計： 以粉末溶解性探究為例 周秋亭*、李家綺、葉晨淩、許儷齡 文藻外語大學 師資培育中心 a0966179190@gmail.com 摘要：本研究旨在設計並實施一份以「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」為主題的雙語自然教案，結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）教學策略與CLIL（內容與語言整合學習）理念，透過生活化素材與實驗活動，引導學生在探究過程中同時發展科學素養與英語能力。課程設計以砂糖、食鹽、麵粉、胡椒等常見粉末材料為操作對象，讓學生從觸覺探索、實際操作、觀察記錄到成果發表，逐步建構溶解與溫度影響的科學概念。實驗中，學生透過學習單與英語句型（如 “Sugar can be dissolved in water.”）進行觀察與表達，並在小組合作中完成比較與歸納。教師則提供多模態鷹架（實物、圖片、句型提示），並以英語為主、中文為輔，協助學生理解專有詞彙與迷思概念。課程評量結合學習單、口語表達與小組討論，檢視學生在科學探究與語言運用上的表現。教學實施結果顯示，學生能在輕鬆互動的情境中提升觀察、分析與表達能力，並進一步培養對科學與英語的學習興趣與自信，突顯POE策略與雙語教學結合的有效性。 前言 我們在設計這份雙語國小自然科教案時，選定的課程主題為「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」。在設計單元時，我們參考自然領域的課程綱要，從「學習表現」與「學習內容」兩大面向出發，設定好希望學生在課堂中學習到的重點，進而發展出合適的科學探究主題與實驗活動，再結合英語文，讓學生在認識自然現象的過程中，同時掌握課程與實驗相關的英語詞彙及用語，達成語言與內容整合學習（CLIL）的目標。 為激發學生對雙語自然課程的興趣，我們選取生活中常用的廚房調味品與粉末材料作為實驗素材，讓他們從觀察、預測、實驗、記錄到發表，一步一步實際操作與探索，循序漸進地培養觀察、比較與分析的能力。整個實驗過程中，學生能親身體驗科學探究的步驟，也能學習簡單的英語並與同儕交流，不僅培養對科學與語言的興趣，也增進學習的成就感與自信心。 我們鼓勵學生嘗試不同的學習策略，評量方式包含學習單與口語評量，也安排合作學習與討論活動，讓他們能與同儕分工合作，完成實驗與成果分享，如此有架構又富互動性的課程安排，讓學生能在輕鬆、有趣的情境中，同時發展科學素養與語言運用能力。 教案設計與實施說明 在設計與實施本教案時，我們將雙語與自然科學緊密結合，期望學生能在實際操作與互動中，同步發展科學素養與英語能力。因此，整體教學與評量規劃採取多元整合的模式，不僅聚焦於學科內容，也重視語言發展與溝通表達，讓學生能從不同面向完整學習與成長。 首先，在課程實施中，教師透過實驗操作活動，引導學生觀察與記錄實驗過程，讓他們能在動手實踐中清楚認識各類調味品與粉末材料的溶解現象，進一步加深對科學概念的理解。同時，課堂中安排分組合作與討論，鼓勵學生共同完成實驗記錄與表格整理，最後再向全班發表發現與結論。在發表過程中，教師適時運用口語評量，培養學生用英語描述實驗結果的能力；此外，也透過學習單記錄來追蹤與評估學生的實驗歷程與學習狀況，藉此檢視學生對課程內容與雙語詞彙的掌握程度，給予指導與回饋。 為協助學生順利理解課程內容，我們也特別重視語言鷹架的建立。教師在介紹廚房調味品與粉末材料時，會出示實物與圖片，讓學生能將英語詞彙與具體物品連結，有助於加深理解與記憶。當教師在實驗過程中反覆使用目標詞彙與句型，例如 “salt”、“sugar” 以及 “dissolved in water”，能夠幫助學生在情境中自然接觸英語文，並且內化語言。 最後，在成果發表環節，教師提供英語句型鷹架，協助學生清楚描述觀察結果，降低口說壓力，讓孩子能順利運用所學，培養用英語表達自然科學現象的自信與能力。此教案從設計到實施皆以循序漸進與雙語整合為核心，透過實驗探究與合作學習，不僅提升了學生對科學與英語的興趣，也為未來更廣、更深的學習奠定了穩固的基礎。 教學情境準備與引導 在本次雙語自然課程中，我們以「調味品和粉末材料會溶解在水中嗎？」作為探究主題，設計結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）策略的學習情境，引導學生從生活經驗出發，建立溶解的基本概念。課程名稱為「廚房裡的科學」，主要探討溶解與溫度的關係，並搭配英語文學習進行語言與內容整合（CLIL）教學。 在預測階段（Prediction），我們設計觸覺探索活動，讓學生實際觸摸廚房常見的調味品（如砂糖、食鹽、麵粉、胡椒粒等），透過觀察材料外觀與觸感，進行小組討論與預測：哪些材料會完全溶解於水？哪些不容易溶解於水？哪些不能溶解於水?在此過程中，教師引導學生使用簡單英語句型（如：“I think salt will dissolve.”）搭配中英文詞彙鷹架（如：sugar, salt, flour, water, dissolve），並運用圖片與實物輔助說明，協助學生釐清語意並順利進入學習情境。 進入觀察階段（Observation）時，學生會實際將不同粉末加入水中攪拌，觀察其是否溶解，並記錄實驗現象。我們使用多元媒材，如學習單、圖片卡與操作材料，幫助學生在操作中學習。學生透過圖表紀錄結果，並在過程中使用關鍵句型（如：“Sugar can be dissolved in water.” / “Pepper cannot be dissolved […]

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 文藻外語大學師資培育中心 rubychen56688@gmail.com 摘要：本研究以「空氣砲探究」為主題，設計結合POE（預測 Prediction、觀察 Observation、解釋 Explanation）探究策略與CLIL（內容與語言整合學習）理念的雙語自然課程，旨在提升學生的科學探究能力與英語表達能力。課程以生活化素材製作簡易空氣砲，透過操作實驗引導學生預測空氣砲射出的氣流效果，並實際觀察物體受氣流影響的現象，最後以討論與歸納方式解釋空氣壓力與流體運動的科學原理。在語言學習方面，課程設計納入關鍵英語詞彙與句型（如 “air cannon”, “push the air”, “the ball moves”），並搭配圖片、實物及手勢作為語言鷹架，協助學生在真實探究情境中進行口語表達與紀錄。課程評量採取學習單、口頭分享與小組合作成果發表，兼顧科學素養與語言表現。教學實施結果顯示，學生在實驗活動中能展現高度參與與合作，不僅增進對空氣運動與壓力的理解，也能運用英語描述觀察結果，逐步養成以雙語進行科學探究的自信與能力。研究結果突顯POE策略與雙語自然教學結合的可行性與實際價值。 前言 在推動自然科學雙語教育的過程中，如何兼顧科學探究與語言學習，成為課程設計的重要課題。本單元教案以「空氣砲」製作與操作為核心，旨在引導學生認識空氣的存在與物理性質，並透過觀察與應用活動，深化對空氣相關科學現象的理解。課程設計強調從生活情境出發，透過提問與探究活動，使學生意識到雖然空氣無形無色，卻對生活環境有深遠影響，並藉由實作體驗與競賽活動，提升學習動機與語言表達能力。 在學習目標設定上，課程依據領綱所訂定之「學習表現」與「學習內容」，訂定明確可達成之目標，包括：學生能透過實驗辨識空氣的基本特性並舉例其生活應用；能以中英文描述觀察結果與科學概念；並能理解空氣在日常生活與環境保護中的重要性。為激發學生學習興趣，本課程設計納入實驗操作、生活應用討論及創意設計三大元素。學生在參與空氣砲製作與競賽過程中，不僅能培養動手操作與手眼協調能力，亦能在雙語環境中提升科學語言的運用與表達。 在課程節次安排上，考量內容的邏輯進展與學生語言負荷，採取分段學習與逐步深入的方式。課程分為三個階段：第一階段引導學生認識空氣特性；第二階段進行空氣砲的製作與操作；第三階段結合生活應用與創意設計活動。每節課均安排適度的語言複習與預習活動，以促進學生雙語能力的鞏固與延伸。 此外，本教案強調多元學習策略的運用，如合作學習、實驗觀察、圖像式整理及假設驗證等，鼓勵學生在小組合作與問題探究中發展批判思考與問題解決能力。期望透過本單元的學習，學生能同時提升科學探究素養與雙語表達能力，並在真實情境中培養持續探索自然現象的興趣與動機。 教學實施過程與成果 本教案以雙語融入自然科學教學為設計核心，藉由具體實作活動引導學生理解抽象概念，同時促進英語表達能力的培養。教學過程中，透過「空氣砲」實驗活動，學生能直接觀察並體驗空氣的流動性與壓縮性，將科學原理與生活經驗連結，提升學習動機與理解深度。 為支持學生同步掌握學科內容與雙語能力，本教案設計多層次的教學與評量策略。教學活動採用生活情境導入、實驗操作與分組討論，並搭配心智圖及關鍵詞彙（如 “colorless,” “movement,” “pressure” 等），作為語言鷹架，幫助學生建構知識與語言表達能力。語言支持方面，教師先以中文引導學生進行觀察與推論，再逐步轉換為簡單英語句型，並透過句型練習與示範，如 “Air has pressure.”，協助學生在科學討論中使用適切的語言結構。 評量設計則結合口頭問答、小組討論回饋與學習單書寫。學習單設計引導學生進行預測、觀察與解釋，並以簡單英文記錄結果與推論，作為形成性評量的依據。此外，在競賽活動中，學生的分組表現（如合作態度、語言使用、科學推理表達）亦納入整體評估，促進其積極參與與綜合表現。 教學實施結果顯示，學生能在操作過程中主動運用英語描述觀察現象，並能以科學語言說明氣流與壓力的影響。多數學生能準確使用句型進行簡單推論，如 “The balloon is smaller because air is compressed.” 此外，小組討論中學生積極提出假設與驗證，顯示語言鷹架有效降低英語溝通焦慮，並促進科學概念的深度理解。整體而言，本教案有效實現學科內容與語言能力同步提升的教學目標，具良好的教學推廣價值。 教學情境準備與引導 隨著雙語教育的推動，自然科學課程強調實驗與探究，適合結合生活經驗與體驗式學習，幫助學生建構知識與發展語言表達能力。以「空氣特性」單元為例，課堂從空氣砲競賽作為引導，學生親手製作簡易器材進行比賽，藉由操作體驗感受氣流推動力，激發學習動機並奠定後續探究的基礎。課程也延伸至空氣污染議題，透過影片、圖表與小組討論，引導學生思考科學知識的應用與環境保護的連結，提升公民意識與批判性思維。 教學設計融入多元媒材，促進多感官學習與概念理解，例如以心智圖協助整理空氣相關知識，操作實驗器材觀察空氣性質，並透過生活案例與短影片使抽象原理具象化。課堂語言引導則強調中文引導、英語過渡，讓學生先以母語討論，再逐步用英文表達觀察結果，如 “Air is invisible.” “Air pushes objects.”，並藉由專有名詞、句型架構輔助學生雙語學習。此外，針對專有名詞以簡單生活例子說明，降低語言理解門檻，使學生能順利掌握內容。 課程注重生活化學習設計，選用日常用品如氣球、紙杯，進行空氣流動與推動力實驗，幫助學生在熟悉材料中體驗科學現象；並介紹扇子、吸塵器等生活用品，強化科學與日常生活的連結。最後透過創意設計任務，鼓勵學生應用所學提出與空氣特性相關的新產品構想，並以英文簡述設計理念，進一步培養創新思維、語言能力與環保意識，將學習拓展至科學知識、語言學習與永續發展的跨域整合。 實驗操作流程 在雙語自然課堂中，透過精心設計的互動與提問，能有效促進學生深度參與並培養科學與語言雙重素養。例如在「空氣砲」活動中，教師先提出開放性問題（如「你覺得氣球會朝哪個方向移動？」或「如果我們改變氣球大小，結果會一樣嗎？」），鼓勵學生預測與推理，啟發批判性思考。學生觀察並分享結果時，教師給予即時回饋（如 […]

創新教學 × 多樣實踐 ──化學教育的多元發展與應用 楊志強 國立屏東大學 師資培育中心 nzm@nptu.edu.tw 前言 化學教育的價值不僅在於傳授知識，更在於啟發學生將科學原理與日常生活相結合，並培養其探究與解決問題的能力。本期專題匯集了多篇來自不同教育階段與領域的精采文章，旨在從多元面向探討化學教育的創新實踐與應用，從綠色化學的環境永續理念、生活中的科學實驗，到應用新興科技與教學模型，全面展現化學在教育與生活中的各種可能。 本期文章導讀 第一篇：國小綠色化學氧化還原活動設計與實踐成果 本篇文章介紹一項專為國小學童設計的綠色化學教學活動，聚焦於「氧化還原反應」的概念與環境永續精神的融合。教學活動透過手提教具包，結合竹筷殘留漂白劑的實例，讓學生思考其與氧化還原反應的關聯，並進行實作與觀察。文章強調綠色化學的十二項原則，期望從教學源頭引導學生重視環境議題，培養其永續意識與科學探究能力。透過教學實踐與學習回饋的分析，本篇顯示即使在小學階段，也能將化學與環保結合，啟發學生的科學素養與社會責任。 第二篇：澄清石灰水快速備製方法與技術 在化學教學中，澄清石灰水是一項常用試劑，但傳統製備方法常因步驟繁瑣、耗時而影響教學效率。本篇文章提出一項結合按壓瓶與棉花設計的「快速過濾器」創新技術，能在短時間內快速製備出澄清石灰水。此技術不僅提升實驗教學的靈活度，也符合微型實驗所強調的安全、效率與環保精神。文章詳實說明其技術原理、操作流程與教學應用建議，並提出實驗數據支持其成效。這項創新方法對於現場教師具有高度實用性，有助於化學教學的推廣與資源活化。 第三篇：應用水晶寶寶建構分子滲透之教學模型 本篇文章提出以水晶寶寶作為教學媒材，建構學生對滲透作用與濃度差影響的直觀理解。透過觀察水晶寶寶在不同濃度溶液中膨脹或收縮的變化，學生能具體掌握原本抽象的分子滲透與細胞體積改變概念。文章說明此教學設計的背景與實施流程，並分析學生在學習過程中的回饋與成效。與傳統顯微鏡觀察相比，水晶寶寶教學模型更具操作性與趣味性，有效降低學生學習門檻，提升學習動機。此案例展現了如何將生活物品轉化為具教育意義的實驗素材，結合創意與教學目標，深化學生的科學理解。 第四篇：應用AI科技協助化學科展競賽準備的一種可能 本篇文章分享國小教師運用AI科技指導學生參加科展競賽的教學經驗。學生以澎湖在地的廢棄牡蠣殼為出發點，透過AI工具進行文獻搜尋、資料統整與圖表分析，發展出以「化學固碳」為主題的研究方案。文章說明AI工具如何協助教師與學生在短時間內高效掌握研究方向，提升資料處理與表達能力，並最終結合在地關懷與全球暖化議題，將環保、科技與教育創新結合。此案例展現了新興科技在基礎教育中的應用潛力，並為未來科展輔導與跨領域教學開啟新的可能性。 第五篇：化學與生活多面向的化學應用 本篇文章從「食、衣、住、行、環境」五大生活面向出發，探討化學在日常生活中的應用實例，旨在打破化學僅存於教室與實驗室的刻板印象。文章涵蓋食品中的添加物與化學反應、衣物染整的分子結構、建築材料的化學性質、交通能源的轉化原理，以及環境污染與綠色科技的發展等議題。作者透過淺顯易懂的說明與具體案例，提供教師在設計課程與活動時的多樣素材與啟發方向。此篇不僅拓展了化學知識的應用視野，也強化學生將所學與生活連結的能力，展現化學作為一門生活科學的多樣樣貌。 結語 本期專題匯集了從國小綠色化學教案、大學計量課程設計，到創新實驗技術、生活應用實例以及AI輔助科展的多元觀點，全面展現化學教育在不同場域中的創新與多樣化實踐。這些文章共同反映出教師與研究者持續探索與突破教學邊界的努力，為化學教育注入更多活力與可能。期盼這些分享能激發更多教育工作者投入創新教學的行列，讓化學不僅是課堂中的知識，更成為連結生活、實踐科學素養的重要橋樑。

化學教育的多元發展與應用： 國小綠色化學氧化還原活動設計與實踐成果 王玉純1、張育傑2、黃琴扉3,* 1中原大學環境工程學系 2臺北市立大學地球環境暨生物資源學系 3國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 *Email: t3944@nknu.edu.tw 摘要：本團隊依循國際學術基礎與環境部彙整之綠色化學十二項原則，設計「國小綠色化學氧化還原實驗活動」，以素養導向課程為核心，強調從源頭防止污染、降低化學危害並培養環保意識。本課程之活動使用日常容易取得的安全材料，兼顧環境友善與學生操作安全，引導學生培養動手實作與問題解決能力。課程設計上，是讓學生從生活情境出發，認識竹筷漂白殘留問題，並結合氧化還原概念，在觀察與操作中內化綠色化學精神。實踐結果顯示，學生參與的滿意度與理解度皆高，證明該活動能有效提升學習興趣與理解成效。本研究期望透過經驗分享，為中小學教師設計綠色化學課程提供參考，推動在地化、生活化與全球化兼具的永續教育。 綠色化學理念與重要性 生活中的各個面向，無論是飲食、穿著、居住、交通、教育還是娛樂，都與化學緊密相連，然而，過去許多化學製程與產品，造成環境汙染的疑慮，為了保護環境並促進人類永續發展，「綠色化學」（green chemistry）的概念因應而生。為了減少化學物質對環境造成的危害，Anastas 和 Warner 於 1998 年出版了《綠色化學：理論與實踐》一書，首次系統性地闡述並界定了綠色化學的概念，其定義是：「設計化學產品與製程，以降低或避免有害物質的使用和產生」（Green chemistry is the design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use or generation of hazardous substances），核心理念則是「從源頭防止環境污染的化學概念與作法」（黃琴扉等，2021），期待化學製程從源頭到產出，都能兼顧科學帶來的效益與環境保育的責任。 以國內而言，環境部化學物質管理署(以下簡稱化學署)亦於近十年來加強對綠色化學的實踐與推廣，在化學署的網站中亦對綠色化學提出明確的定義(https://www.cha.gov.tw/np-304-1.html)，該定義中指出綠色化學(green chemistry)的精神是不使用有害、有毒的物質，且盡可能減少廢棄物的產生，是一種從源頭阻止環境污染的化學，並且強調產品生產過程，不僅要減少消耗量、提升原子利用率，還要避免不必要的衍生物和廢棄物。整體而言，綠色化學的概念，就是要從源頭開始，充分利用原料和能源，盡可能減少有害物質釋放，以降低對環境的衝擊。其中，該網站中更引用了由英國諾丁漢大學 (The University of Nottingham) 的三位學者Samantha, Richard和Martyn提出的 「PRODUCTIVELY」縮寫，以12個英文字母組成的單字來詮釋綠色化學12項基本原則，以幫助民眾記憶(https://www.cha.gov.tw/cp-306-2973-bcbb0-1.html)，其中P代表防廢(Prevent wastes)、R代表再生(Renewable materials)、O代表簡潔(Omit derivatization steps)、D代表可解(Degradable chemical products)、U代表保安(Use safe synthetic methods)、C代表催化(Catalytic […]

化學教育的多元發展與應用： 澄清石灰水快速備製方法與技術 楊志強 國立屏東大學 師資培育中心 nzm@nptu.edu.tw 摘要：澄清石灰水為氫氧化鈣溶液，廣泛應用於檢驗二氧化碳及觀察沉澱反應，在國小至大學之自然科與化學課程中，皆具高度教學應用機會。傳統製備法需將生石灰與水反應後靜置數小時甚至隔夜，再取上清液或經濾紙過濾，雖原理簡單，然耗時長、操作繁瑣且不利於課堂即時使用，且長期保存亦易變質或造成容器損耗。本文提出「澄清石灰水快速備製法」，以按壓瓶為壓力來源，棉花為過濾介質，結構密封、操作簡便且可重複使用。製備時僅需將RO水與適量生石灰混合搖勻，利用瓶身加壓使溶液經棉花過濾，即可於短時間內獲得澄清石灰水，無須靜置，能有效配合課堂時程並提升實驗靈活性。此法兼具安全、效率與環保，符合微型實驗精神，適合在科學教育推廣與應用，為傳統製備方法提供具可行性與創新性的替代方案。 前言 自然課實驗中，「澄清石灰水」是檢驗二氧化碳是否產生的關鍵試劑。然而，傳統製備澄清石灰水的方法不僅繁瑣，需先將生石灰加入水中靜置數小時甚至隔夜，或仰賴漏斗與濾紙進行耗時過濾，這些步驟往往無法配合課堂教學時間與實驗流程安排，成為實務上的挑戰。為了解決這一問題，本文提出一項創新技術：「澄清石灰水快速備製法」。此法運用按壓瓶與棉花結合，設計出「澄清石灰水快速過器」，具備密封性佳、可加壓與快速過濾等優點，能有效在短時間內製備出符合教學需求的澄清石灰水，大幅提升教學現場的實驗效率與靈活性。這項方法不僅解決實驗準備上的瓶頸，也契合微型實驗（Microscale Laboratory）（方金祥，2014）強調的安全、效率與環保的特點，為未來科學教育的實驗教學提供了一個實用且具推廣性的創新方案。 澄清石灰水的重要性與問題 一、澄清石灰水的重要性 澄清石灰水是指氫氧化鈣（Ca(OH)₂）的稀溶液，呈弱鹼性，常用於檢驗二氧化碳的存在，因為 CO₂ 通入澄清石灰水後會產生碳酸鈣（CaCO₃）沉澱，使液體變混濁，在自然科課程中，澄清石灰水常用於檢驗二氧化碳的存在，是觀察呼吸作用、燃燒、酸鹼反應等多項實驗的重要試劑。 國小階段使用澄清石灰水多為定性實驗，教學目標在於引導學生觀察並檢驗二氧化碳的存在，主要是利用澄清石灰水變混濁現象，說明二氧化碳的影響，進而培養國小學生對於觀察力。國中階段則進一步結合定性與定量的概念，除了強調反應現象外，也會讓學生學習背後的化學原理，例如二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉澱的化學式：  Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O。 國中階段，除了在理化學課之外，生物課在介紹呼吸作用的時候，也會需要這個實驗需要澄清石灰水來檢驗呼吸作用的產物，學生能透過反應過程，清楚觀察生成固體沉澱的過程，有時國中老師也會再補充：若通入過量二氧化碳，原本混濁的澄清石灰水會再度變清澈，這是因為生成的碳酸鈣會進一步與二氧化碳及水反應生成可溶於水的碳酸氫鈣，化學式如下： CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂。 這樣的補充能引導學生思考化學反應的可逆性與溶解平衡概念，提升他們對化學現象的整體理解能力。到了高中或大學的化學課中，除了再次介紹過上述反應式之外，也會再補充生石灰與水反應過程或讓學生實際操作與製備。最簡單的方法就是生石灰（CaO）加入水中，進行使其與水反應生成氫氧化鈣溶液，化學式如下： CaO + H₂O → Ca(OH)₂   澄清石灰水在自然與化學教學中具高度教育價值，是檢驗二氧化碳、觀察沉澱反應與理解溶解平衡的重要材料。從國小到大學，許多實驗以此為媒介，幫助學生連結生活與科學，培養觀察、推理與化學思維。特別在探究與實作課程中，學生可藉此學習儀器操作、實驗設計與假設驗證。其製備過程也蘊含科學技能訓練，如溶液飽和度與過濾技術，是進入科學探究的重要橋樑。   二、澄清石灰水的傳統製備方法與問題分析 如上所述，澄清石灰水是自然科與化學實驗中常用的試劑，尤其在檢測二氧化碳（如動植物的呼吸作用）、觀察沉澱反應，以及說明氣體與液體反應的課程中，扮演著非常重要的角色。澄清石灰水的主要成分為氫氧化鈣（Ca(OH)₂）溶液，而這種物質在水中的溶解度相當有限，在 25°C 時約為 1.5 克／升。這代表每升水最多只能溶解約 1.5 克 Ca(OH)₂，形成飽和溶液。 若要製備 100 毫升（即 0.1 公升）的飽和澄清石灰水，依此比例推算，僅需約 0.15 […]

化學教育的多元發展與應用： 應用水晶寶寶建構分子滲透之教學模型 謝甫宜 高雄陽明國中 lkksfe@gmail.com 摘要：本文探討以聚丙烯酸鹽高吸水性聚合物製成的「水晶寶寶」作為滲透作用教學媒材，旨在協助學生直觀理解不同溶液濃度對細胞體積的影響。傳統顯微鏡觀察植物細胞雖可呈現此概念，但操作複雜且觀察門檻高；本活動透過將水晶寶寶分別置於純水、未飽和及飽和食鹽水中，觀察其膨脹或收縮的變化，對應生物課本中高張、低張與等張溶液下動植物細胞的反應。文中詳述水晶寶寶的化學性質，包括聚丙烯酸鈉的三維網狀結構與親水性官能基如何促成其高吸水性，並說明實驗步驟、觀察結果與安全注意事項。結果顯示，純水中水晶寶寶膨脹，未飽和食鹽水中變化不大，飽和食鹽水中則明顯縮小，成功將抽象的滲透壓原理具體化。該教學不僅增進學生對細胞滲透現象的理解，亦能引導延伸探討其在食品加工、農業灌溉與醫療輸液等生活情境中的應用，提升科學素養與批判性思維。 前言 自然課實驗中，在日常教學中，如何讓學生直觀地理解「滲透作用」與「溶液濃度對細胞體積的影響」，一直是自然科教師面臨的重要課題之一。過去多以顯微鏡觀察植物細胞浸泡於不同濃度溶液中體積變化為主，但操作門檻較高、觀察不易。本文提出一套簡便且具視覺效果的實驗活動：「培養水晶寶寶」，以市售的高吸水性聚合物聚丙醯酸鹽類——水晶寶寶為媒材，讓學生能清楚觀察在不同濃度溶液中其體積變化的過程，並進一步連結至日常生活中的泡水膨脹或醃製現象與相關應用，達到兼具趣味性與科學性的教學目標。 活動情境科學概念、水晶寶寶化學性質 一、活動情境與科學概念 在自然課上，謝老師拿出標示著A、B、C共三個相同大小的透明玻璃罐，裡面裝著相同體積的透明液體，讓同學分別將十顆水晶寶寶投入三罐玻璃瓶，預測一段時間後這些水晶寶寶的變化。實驗結果發現，A瓶內的水晶寶寶吸飽水分而飽滿透亮、B瓶的水晶寶寶略顯乾癟、C瓶則體積更小。謝老師環視全班後問道：「這些水晶寶寶為什麼在這三個玻璃瓶內體積差異這麼大？這三組玻璃瓶內可能各裝哪種溶液呢？」 經上述的實驗結果引出教科書陳述的核心概念：「不同濃度或不同性質的溶液對細胞體積的影響」。細胞的健康與其所處環境的滲透壓息息相關。滲透壓是指溶液的濃度決定水分子如何經細胞膜進出細胞。了解不同滲透情境對細胞的影響，對我們理解生命現象至關重要。當細胞處於高張溶液時，即外界溶液的濃度高於細胞內部，水分子會大量從細胞內滲透到細胞外，導致動物細胞因脫水而皺縮，嚴重時會影響其功能甚至導致死亡；而植物細胞雖然有堅硬的細胞壁，但細胞膜會與細胞壁發生質壁分離，進而使植物枯萎。相反地，若細胞處於低張溶液中，外界溶液濃度低於細胞內部，水分子則會大量進入細胞內部，使得動物細胞因吸水過多而膨脹，甚至可能導致細胞膜破裂，例如紅血球在純水中會溶血。然而，植物細胞由於有堅韌的細胞壁保護，吸水後會變得飽滿堅實，形成膨壓，這對植物維持挺立非常重要。只有在等張溶液中，細胞內外溶質濃度相等，水分子進出細胞膜的速率大致平衡。相關概念及示意圖表整理如表1及圖1。 在此情況下，動物細胞能維持正常的形態與功能，就像人體輸液使用的生理食鹽水。理解不同滲透壓情境對細胞的影響，是理解生物體如何適應環境、維持生命活動的基礎。藉由觀察水晶寶寶在不同滲透壓環境下的變化，學生能進一步理解生物課本中所描述的高張、低張與等張情形對細胞的實際影響，並將抽象概念具體化，有效提升學習動機與科學素養。 表1  不同溶液類型相關科學概念關係表 溶液類型 外界溶液濃度 水分移動方向 細胞體積變化 比喻或觀察現象 高張溶液Hypertonic 外界溶液濃度高於細胞內部 水分從細胞流出 細胞縮小（皺縮） 水晶寶寶變小、葡萄變葡萄乾 低張溶液 Hypotonic 外界溶液濃度低於細胞內部 水分從外界流入細胞 細胞膨脹（甚至破裂） 水晶寶寶變大、紅血球脹破（溶血） 等張溶液 Isotonic 溶液濃度與細胞內部相等 水分進出達平衡 細胞體積不變 細胞正常狀態，水晶寶寶維持原狀 圖1 細胞對不同濃度溶液反應示意圖 二、水晶寶寶的化學性質 水晶寶寶這種受歡迎的小玩具，主要成分是一種叫做聚丙烯酸鹽（通常是聚丙烯酸鈉）的高分子化合物。它屬於高吸水性聚合物 (Superabsorbent Polymer, SAP) 的範疇，這類材料在日常生活中也廣泛應用於尿布、女性生理用品等。 聚丙烯酸鹽之所以能吸收大量水分並膨脹，關鍵在於其特殊的化學結構。它由許多丙烯酸單元聚合而成的長鏈分子，這些長鏈之間會藉由交聯作用形成一個三維的網狀結構。此網狀結構中，含有大量的親水性官能基（如羧基），這些基團對水分子具有很強的吸引力。聚丙烯酸鈉是一種高分子聚合物，其化學式可以寫作： (−CH2​−CH(COONa)−)n​ 其中： −CH2​−CH(COONa)− 代表聚合物鏈中的一個重複單元。 COONa 是丙烯酸鈉的羧酸鈉基團，這是吸水的關鍵。 n 表示這個重複單元在聚合物鏈中重複了非常多次，通常是一個很大的數字。 當水晶寶寶接觸到水時，水分子會透過滲透作用進入其網狀結構中。親水性官能基會與水分子形成氫鍵，將水分子牢牢地束縛在聚合物的內部。同時，由於聚合物內部溶質濃度相對較高，根據滲透壓原理，水會持續被吸入，導致聚合物鏈段向外擴張，使整個水晶寶寶膨脹數十甚至數百倍於其原始體積，變成柔軟、富有彈性的透明凝膠狀。這種獨特的吸水能力和膨脹特性，使得聚丙烯酸鹽成為製作水晶寶寶的理想材料，讓它們能吸收大量水分並保持其形態，帶來視覺和觸覺上的趣味（周芳妃，2015）。 […]

化學教育的多元發展與應用： 應用AI科技協助化學科展競賽準備的一種可能 陳河開 澎湖縣馬公國小 nio203@gmail.com 摘要：本文旨在分享指導國小化學科展之經驗，聚焦於如何在探究歷程中導入AI工具，以提升學習效率與研究深度。以第65屆全國科展獲獎作品為例，闡述學生如何在各階段善用數位工具：運用NotebookLM整理文獻、透過因材網e度釐清核心概念、以Gemini將數據轉化為多元圖表，並利用Edcafe建置模擬問答機器人，強化口語表達與自信。此外，作者亦提及AI的侷限性，尤其在實驗裝置的創新設計與研究方法的修正上，仍需仰賴師生的實作智慧、創意巧思與專家的諮詢指導。本文透過具體實踐歷程，展示AI協作教學在科展指導上的潛力與可行性，期能為探究式教學開啟更廣闊的視野。 前言 科學教育一直以來重視素養導向的教學精神，以及學生的探究與實作能力。而科學展覽競賽（以下簡稱科展）無疑是提供了一個最理想的平台，讓學童得以完整地展現其探究成果。尤其在國小階段，這更是一項絕佳的訓練機會，它引導孩子們從生活中發現問題，並在尋找答案的過程中，培養出觀察、假設、驗證與表達等多面向的統整能力。然而從教師指導的角度觀之，指導時間受限、學童操作能力不足、縱向深度與橫向跨科統整能力尚待精熟、實驗裝置與設備取得不易等問題，讓自然科學老師在指導科展面臨許多挑戰，這些困境亦是全球科學教育者在推動探究式學習時所共同面臨的挑戰。事實上，有國外研究指出，教師在實踐探究式學習時常因缺乏資源與有效支持而受挫，而AI教育應用則被視為克服這些挑戰的潛力工具 (Kunnath & Botes, 2025)。 本文旨在分享一次國小組化學科科展指導經驗（國立臺灣科學教育館，2025），學生藉由回收在地廢棄之牡蠣殼粉在高壓下與二氧化碳進行反應，進而提出深海投放系統構想。最終獲得全國第二名之佳績。筆者帶領偏鄉學童在探究的過程融入AI科技工具，從過往研究方法論的分析、研究背景資料蒐集與整理，實驗後數據分析與圖表繪製，以及模擬問答訓練等歷程，提供一種籌備的新取向。 題材選擇與研究設計：從在地關懷到科學探究 一個好的研究，始於一個有意義的問題。而近年來對於生活化、在地元素、全球性共同問題等原則的重視，讓筆者引導學生發想問題時，從在地生活出發，思考身處的澎湖有哪些值得關心的議題。閱讀在地產業發展新聞的歷程，發現澎湖縣水試所專案計畫對於牡蠣殻轉化為建材與珊瑚復育基材的報導，開啟了本次科展研究。 為了避免閉門造車與重複研究，學童們分工下載牡蠣殼為主題的研究，藉由Google Notebook LM工具的摘要，羅列近年來相關的牡蠣殼應用文獻，以確認研究的獨創性。在發現牡蠣殻做為循環使用的環保用途後，再朝向牡蠣殻的成份與相關的反應來發想，最終從牡蠣殼富含碳酸鈣的化學成分中，找到了新的切入點—將其應用於「化學固碳」，形成一個能與全球暖化議題對話且兼具化學實驗可行性，能成功連結課程、在地與科學素養目標的研究題目。 實驗歷程與設備創新：動手做與資源再利用 研究方向確立後，如何帶領孩子共同設計出能讓學童親手操作、又能驗證科學假設的實驗裝置，成為了核心挑戰，筆者認為這是國小科展最精華的部分之一。運用巧思，以簡單、隨手可得的材料，打造出能夠達成研究目的的實驗設備，這個歷程耗時最久，也最能體現PBL（project-based learning）課程與動手實作的精神（梅期光，2017）。例如，原先設計直接量測二氧化碳的濃度變化，但很快發現市售的偵測儀器敏感度不足。這個瓶頸迫使小組轉換思路，改以「收集並量測二氧化碳消耗的體積」作為替代方案。而此實驗設備的設計與研究方法，則透過持續與化學領域以及長年從事科學研究的實務專家們對話所提供的建議修改而來，而這也是目前AI科技工具尚無法提供協助的部份。 實驗裝置設計歷經了漫長的迭代與修正才會形成最終版本，自此開啟實驗數據的收集。指導老師扮演引導者與夥伴的角色，與學生共同經歷每一次的成功與失誤。一同校準儀器、配置溶液、記錄數據，並在過程中不斷討論觀察到的現象。培養學生從生疏到熟練，從被動接受指令到主動提出問題，從操作中建構概念的經驗，是任何書本知識都無法取代的。此外，每一次科展競賽所製作的實驗設備，連年下來也積累了儲物空間的負擔，因此，「永續思維」的實踐相形重要，例如本文舉例的作品之針筒置放架，便是改造過去風洞實驗留下的設備再利用。 研究方向修正與精鍊：從現象到理論的昇華 科展作品的成功並非僅止於動手操作，更需要科學理論的支撐。在成為出縣代表後，有幸獲得了縣賽評審對於作品的完整評語與口頭指導，引入了完整的化學反應理論來解釋促進二氧化碳反應的核心機制。為了讓研究更貼合時代趨勢，將「碳匯」的概念融入報告，並將其未來應用與放置於海底海床的「藍碳工程」相連結，為作品價值緊密聯結生態關懷視野。 學習支持的新工具：導入 AI 科技的應用實例 在科展指導的歷程中，「時間」永遠是最稀缺的資源，也是最大的挑戰。本文分享筆者如何善用AI科技？在學生極其有限的課後時間內，最大化他們的學習成效。具體應用可分為五大面向： 一、題材與文獻搜尋 在主題發想階段，學生常缺乏足夠的知識背景與資訊管道，難以有效評估題目的可行性與創新性。學童透過因材網e度、ChatGPT 或 Gemini 等 AI 工具的協助，可直接提出關於題材的問題，以及了解「牡蠣殼吸收二氧化碳」的原理與相關研究，有效評估了題目的可行性與創新性，例如：「牡蠣殼能否用於吸收二氧化碳？」。 此外，AI 工具也可提示與題目相關的過往科展主題，幫助學生避開重複性題材，進而發展具創新性與在地特色的研究構想。在回顧文獻的過程中，對於不懂的科展作品，也可以透過AI 工具能提供原理性說明、相關應用實例、研究背景與潛在延伸方向，並整理出初步的文獻摘要或關鍵詞，協助學生建立基礎概念。 二、數據轉化為圖表的建議 數據就是最好的證據，為了方便分享溝通，研究結果以圖表呈現為宜，依據實驗數據與理論的最佳效果來決定圖表（吳明德，2020）。然而在小學現場，實驗過程所記錄的數據以及手繪的圖表，學童往往受限於數學能力而讓圖表型式單一化。例如缺少測量誤差概念與圖表繪製的觀念，藉由AI工具的協助，提供便利不同數據交叉分析的圖表選用建議，例如折線圖、長條圖及圓餅圖的選用。這讓學童能從更多元的視角解讀數據，進而對比研究的輪廓，更有助於回頭修正實驗變因的設計。 三、概念理解與視覺化支援 由於作品所涉及的化學反應屬於國中階段學習內容，師生針對「氣體壓力與溶解度」、「勒沙特列原理」、「藍碳工程」等抽象概念，請AI工具生成比喻性的圖解，將抽象知識轉化為具體圖像，直接應用於學習，並且做成圖卡供解說時的輔助說明。例如本次學童透過蹺蹺板與圖卡說明，證明學童充份的理解，提高表達清晰度與學術說服力。 本文示例之作品為固碳之環境議題，以環境議題為主的科學研究，必須更強調反思的特徵（劉湘瑤，2016），例如深海固碳系統的建置，對於固碳效率、建置成本以及對海洋環境的影響評估，皆必須面面俱到，AI工具提供更寬廣的思考層次，可以有助學童培養反思探究能力。 四、模擬評審與應答練習 以往的科展發表與問答訓練，有賴於老師們針對作品進行模擬設計，難免會有問題廣度的盲點，導致學童在口語答辯時產生困難。本次以AI工具扮演模擬評審，從相關的專業背景生成各種可能的提問，例如：「你怎麼證明 CO₂ 是因為化學反應而減少？」或「為什麼選用純水而不是海水？」這些問題經由整理後可製作成 Quizlet 或 Edcafe 等數位閃卡，學生能以遊戲化方式自主練習問答，逐步累積應對的信心與語言表達能力。此外，隨著學童對研究問題的掌握愈來愈精熟，比賽前配合相關文獻資料的讀取與模擬問答的匯入，利用Gemini製作互動式網頁，讓學童分組在網站上進行即時答辯，有效提升了口語表達的邏輯與自信。 科展競賽做為探究教學歷程與發展建議 科展不僅是一場展示探究成果的競賽，更是一段完整的探究教學歷程。從題目的選定、資料的蒐集、假設的建立、方法的設計，到結果的驗證與反思，每一階段都充滿思辨與學習的機會。綜合此次指導經驗與多年來的觀察，筆者認為未來的科展指導，可以朝以下方向發展： 一、強化科展與課程的結合 將科展探究的精神融入日常教學，而非視為一項獨立的額外競賽。讓學生能在實作過程中活用課堂所學，深化問題意識、資料整合與推論能力。 […]

化學教育的多元發展與應用： 化學與生活多面向的化學應用  洪文東 華夏科際整合聯合總會常務監事 前國立屏東教育大學化學與生物學系教授 前美和科技大學護理系教授 前國家科學委員會副研究員 hung3893@yahoo.com.tw 摘要：本文以「食、衣、住、行、環境」五大面向為主軸，闡述化學在日常生活中的廣泛應用及其教育意義。於「食」部分探討食品化學在品質、安全與風味控制之核心角色，並以梅納反應為例說明其機制與健康影響；「衣」則剖析纖維材料、染整技術與綠色化學於紡織產業中的創新與永續實踐；「住」著重居家化學品的功能與風險管理，強調安全使用與政策規範的重要性；「行」聚焦交通工具中材料化學與能源科技的進步，包括金屬加工、防腐塗裝及新能源應用；「環境」則探討環境化學於污染防治、資源回收及綠色產品研發之關鍵價值。本文強調，化學並非僅存於實驗室，而是深植於人類生活的方方面面，透過跨領域結合與實例解析，不僅有助於增進科學素養與批判思維，亦能促進永續發展意識之養成，為化學教育與公眾科學理解提供兼具實務性與啟發性的參考資源。 前言 化學與我們的日常生活息息相關，從清晨起床使用的牙膏與肥皂，到夜晚所用的洗潔劑與保養品，無不蘊含著化學的智慧與技術。然而，化學常被誤認為僅存在於實驗室中，與日常生活脫節。這樣的刻板印象容易造成學習隔閡，影響大眾對化學的接受度與學習動機。為了彌補這一認知落差，本文將透過五大生活面向——「食、衣、住、行、環境」——介紹化學在日常生活中的具體應用，並透過文字解析與實例說明，提供教學者與學習者一條深入探索化學世界的實用途徑。這些內容不僅具實用性與時代性，亦能作為課堂教學的補充資源，或用於提升民眾科學素養的推廣素材。 食：食品化學與風味的奧秘 食品化學與風味的奧秘 食品是人類生存的根本，而化學則是確保其品質、安全與風味的關鍵科學，一般家庭中，柴米油鹽醬醋茶，從生產、使用到保存，幾乎都和化學相關，如圖1所示，在廚房的許多食品或調味料均與化學相關。食品化學探討各類食品成分，如蛋白質、脂肪、醣類與水分的性質與相互作用，並分析食品在製備、烹調與儲存過程中的變化機制。舉例來說，油脂氧化導致的哈味或蛋白質變性影響口感，皆是常見且可觀察的化學現象。透過學習酸鹼中和、氧化還原反應與乳化原理等基礎知識，大眾能掌握食物在不同處理條件下產生的變化，進而應用於食品保存與食品安全實務。 此外，食品風味化學進一步揭示嗅覺與味覺所感受到的複雜經驗背後的分子基礎。例如烘焙與煎煮過程中的「梅納反應」（Maillard Reaction），即還原糖與胺基酸在高溫下產生的褐變現象與香氣，是賦予食物美味的關鍵反應。有研究指出，梅納反應的產物（MRPs）能提升食品的風味與質地，但也可能生成潛在有害物質，因此控制反應條件至關重要（T. T. H. Huynh et al., 2024）。藉由此類實例，學習者不僅能將日常飲食經驗轉化為可分析的化學現象，也能深化對食品加工與創新料理的理解，提升學習的實用性與趣味性。 衣：纖維與染料的化學應用 衣物雖為日常所需，卻同時是材料化學與工業化學進步的結晶。現代服飾廣泛使用人造纖維，如尼龍與聚酯纖維，這些材料具備輕盈、耐磨與速乾等特性，並能透過化學改質提升其功能性。然而，這些纖維的製程常伴隨高耗能與石化資源的依賴，對水體與空氣品質的衝擊亦不容忽視。透過這些現象，大眾可進一步思考時尚產業背後的環境責任問題，並以綠色化學為切入點，理解永續設計與生產的重要性。 近年智慧紡織品的發展為此領域帶來更多創新應用，如抗紫外線纖維、防潑水塗層與可調溫材料，皆顯示化學在提升穿著品質與功能性上的關鍵角色。在衣物加工層面，染料、抗菌處理與功能性整理等技術亦高度仰賴化學反應與配方設計。透過認識染整與整理的化學過程，民眾不僅能理解衣物色彩與觸感的來源，也能對材料改質技術產生具體想像，進一步將學科知識延伸至工業應用與科技創新層面。一項針對棉纖維染色技術的研究顯示，透過化學改質可顯著提升染料的染色率與色牢度，同時減少傳統染色過程中所需的無機鹽，進而降低污染與生產成本（Li et al., 2023）。此類學習內容不僅有助於理解材料特性，也有助於培養跨領域科技整合的初步素養。 住：居家化學與安全守護 家庭空間看似平凡，實則是多種化學物質交錯使用的複合場域。清潔劑、消毒用品、廚房器具乃至個人保養品，如圖2所示。還有，潤滑油、沙發皮革保養液、塑鋼土、填縫劑、矽利康，如圖3所示，均為合成化學與應用化學的成品。然而若未妥善使用與管理，也可能衍生安全風險。例如：不同種類清潔劑混合所產生的有毒氣體、瓦斯洩漏引發的燃爆危機，以及誤用酸鹼物質造成的灼傷等，皆為民眾在居家化學教育中應具備的基礎風險認識。教學上可強調避免混用、正確通風與保留原包裝等觀念，進一步納入自然科或綜合課程中，提升民眾的風險意識與自我保護能力。 若從制度與政策層面探討居家化學品的管理制度，民眾應更關注產品標示、有害物質登錄與安全資料表的閱讀與應用。透過這樣的延伸學習，民眾能理解化學品並非僅限於學術研究或工業生產，更是與公眾健康、消費行為及政府監理密切相關的生活議題，進而奠定化學素養與公民責任的整合基礎。 行：交通與材料化學的創新力量 交通工具所依賴的材料科學發展，金屬鍵結、晶格排列是化學應用的一大展現，金屬經過特殊加工後展現柔性與延展性，可應用於不同的交通工具構件製作，此外，燃料與電池亦是影響未來交通的重要技術，先進能源的製程是材料工程與化學設計融合的典範。此技術使得人類生活移動的便利性大大提高。一般民眾或許未曾深入思考，一輛車的運作不僅仰賴機械結構，更與背後的化學知識息息相關。從引擎燃燒過程中的化學反應、車體塗裝的防腐技術，到鋰電池中的電化學原理，皆顯示化學在交通工具中的不可或缺。近年來，電動車、氫能車的崛起，更進一步帶動了對高效能電池材料與環保燃料的需求。這些發展促使化學與材料科學攜手合作，共同創造出更輕盈、更堅固且更永續的交通工具。未來，隨著科技進步與永續意識提升，交通化學的創新將持續引領我們走向更智慧、更綠色的移動時代。 環境：永續化學與生態守護 環境化學作為化學與生態學的交會領域，提供了一個系統性理解環境污染成因與防治方法的知識架構。水質檢測、空氣污染指標與有害化學物質的代謝機制等，皆為此領域研究重點。透過具體案例與理論整合，民眾可從居住環境著手，辨識問題來源並分析其環境行為，進一步學習如何透過化學反應、吸附技術或光催化分解等方式進行污染治理。這些學習不僅增進對化學反應機制的掌握，也有助於培養民眾面對全球環境挑戰時所需的批判思維與解決能力。 化學與環境工程的結合，如廢水處理、空氣淨化與土壤修復等實務應用，展現了理論與技術之間的轉化歷程。例如，有研究探討如何應用「綠色化學」原則於消費性產品，開發更具永續性、對環境無害的化學物質，從源頭減少污染 (De Souza et al., 2024)。這些跨領域實踐不僅強化民眾對環境問題的敏感度，更有助於他們理解科學知識如何在現實世界中發揮影響力，進而形塑其對永續發展議題的關注與行動力。 結語：生活即化學，化學即生活 本文透過食、衣、住、行、環境五大面向的串聯分析，本文嘗試揭示化學與日常生活之間的密切關聯，並展現其在實務應用上的廣泛性與教育潛力。藉由具體實例的說明與跨領域的延伸，民眾不僅能深化對化學概念的理解，更能將所學知識轉化為解決生活問題的工具。本文同時建議搭配使用相關教學影片與延伸資源，以作為課堂補充、專題探究或課後自學之用。期望藉由生活化與實作導向的教學策略，為化學教育注入更多實踐性與創新性，進一步培養兼具問題解決能力與科學素養的學習者。 圖1 化學相關食物與調味品   圖2 清潔用品化學用品      圖3 房屋修繕化學用品 參考文獻 Huynh, T. T. H., Nguyen, […]