《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 讀者群閱讀文章的量化分析(上) 邱美虹1,*、楊水平2,**、周金城3、鐘建坪4、李宜諺5、李雪碧6 1國立臺灣師範大學科學教育研究所 2國立彰化師範大學化學系 3國立臺北教育大學自然科學教育系 4新北市立錦和高級中學國中部 5國立臺灣師範大學科學教育研究所（當時服務） 6新北市立頭湖國民小學 *mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw **yangsp@cc.ncue.edu.tw n  前言 《臺灣化學教育》（Chemistry Education in Taiwan, CET）電子期刊創刊於2014年5月，本期刊為中國化學會（臺灣）（Chemical Society Located in Taipei, CSLT）的出版刊物之一。當初由本文前三位作者共同創辦，在教育界和產業界等熱心人士的積極參與和用心貢獻下，目前已出版54期（臺灣化學教育，2024a）。在2024年3月即將邁向10週年，出版第55期。本刊物為一本以化學教育為主且以科學教育為輔的電子期刊，其出版宗旨為透過此刊物的發行全面提升我國的化學教育。本刊物定位為教學實務型的期刊，文章以立即可用於教學為主，主要的讀者群為中小學教師（臺灣化學教育，2024b）。為慶祝《臺灣化學教育》出版十週年，本刊物的編輯部成員合作撰寫本文以資慶祝，本文著重在讀者群閱讀文章方面的量化分析，涵蓋四方面：(1)讀者群閱讀網頁和訪客（包含每年、每月及平均每日閱讀網頁和訪客）、(2)讀者群閱讀網頁的排序（包含2016至2024期間和最近365天期間）、(3)讀者群閱讀網頁的推薦者、以及(4)讀者群的地理分布（包含全球和臺灣）。 本文的統計資料來源為《臺灣化學教育》網站，有兩方面：(1)此網站控制台的外掛程式〈Jetpack〉網誌統計，從2016/01/02開始建立，此為非公開資料（Jetpack, 2024）；(2)此網站前台的訪客地圖〈ClustrMaps〉，從2015/10/28開始建立，此為公開資料（ClustrMaps, 2024）。這兩方面收集資料日期在2024/02/21至29之間。 根據《臺灣化學教育》網站在2024/02/21的統計，目前已發佈總字數為3,681,144字，網頁有871頁。經作者整理和統計，屬於文章屬性的網頁有804頁，屬於非文章屬性的目錄網頁有54頁，合計858頁，其餘13頁為歡迎首頁、投稿須知以及組織與成員等。經過簡單的計算，屬於文章屬性有804頁，佔所有網頁的92.3%（804頁 / 871頁）。因有些文章的字數過長，而將一篇文章拆成上、下二網頁或上、中、下三網頁。經過整理和統計，屬於文章屬性的篇數有768篇，佔88.2%（768篇 / 871篇）。因此，本文設定標題為〈讀者群閱讀文章的量化分析〉，以符合本期刊的學術屬性，並與非學術屬性的瀏覽網頁作區隔。 n  讀者群閱讀網頁和訪客 一、  每年閱讀網頁和訪客 《臺灣化學教育》網站是運用WordPress架站，在控制台上有一外掛程式〈Jetpack〉。根據Jetpack網誌統計，收集資料日期在2016/01/02至2024/02/25期間，每年網頁瀏覽量（Views）和訪客（Visitors），如表1所示。由表1得知，2016至2024期間網頁瀏覽量有1,885,712頁，訪客有1,227,071人，每位訪客平均瀏覽量為1.54頁（1,885,712頁/ 1,227,071人）。在瀏覽量的年份方面，以2019年最多，有351,835頁；其次在2020年，有289,345頁。收集資料日期總共2,975天，平均每天瀏覽量有633.9頁（1,885,712頁/ 2,975天）。在訪客的年份方面，以2019年最多，有225,337人；其次在2020年，有192,348人，每天平均訪客有412.5人（1,227,071人/ 2,975天）。【附註：2014至2015期間尚未建立資料；而且2024年只統計到2月25日，在表1中2024年的數值並不足以代表一整年。】【說明：當訪客載入或重新載入網頁時，就會計算一次瀏覽量。當網站在給定時間段（日、週、月）內，第一次看到使用者或瀏覽器時，即算作一位訪客（WordPress,2024）。】 表1：2016至2024期間網頁瀏覽量和訪客 西元年 瀏覽量 Views 瀏覽量 百分比 訪客 Visitors 訪客 百分比 每位訪客 平均瀏覽量 2016 142,122 7.5 84,918 […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 讀者群閱讀文章的量化分析(下) 邱美虹1,*、楊水平2,**、周金城3、鐘建坪4、李宜諺5、李雪碧6 1國立臺灣師範大學科學教育研究所 2國立彰化師範大學化學系 3國立臺北教育大學自然科學教育系 4新北市立錦和高級中學國中部 5國立臺灣師範大學科學教育研究所（當時服務） 6新北市立頭湖國民小學 *mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw **yangsp@cc.ncue.edu.tw 閱讀上半部分：《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 讀者群閱讀文章的量化分析(上) ∕ 邱美虹、楊水平、周金城、鐘建坪、李宜諺、李雪碧 二、  最近365天期間 根據Jetpack網誌統計，收集資料日期在2023/02/25至2024/02/25（最近365天）期間，讀者閱讀網頁和排序前20名，如表5所示。這期間讀者閱讀網頁有188,903頁（2023年169,667頁+ 2024年19,236頁）。由表5的排序B得知，讀者閱讀文章排序前5名者分別為(1)有關氧化還原滴定—過錳酸鉀滴定法的幾個問題／施建輝（閱讀量有4,589次）、(2)綠色化學：植物色素分離與鑑定／洪敬明、徐碩志（4,147次）、(3)有關化學鍵和八隅體法則的問題／施建輝（4,020次）、(4)改良式天氣瓶／許良榮（3,414次）、以及(5)膠體溶液的帶電性與凝聚／施建輝（3,312次）。排序6至25名者，請詳見表5。透過最近365天期間（表5）與2016至2024期間（表4a）的比對，針對閱讀文章排序前25名者，結果有16篇文章重疊，佔64.0%。就文章的熱門程度而言，大致上沒有新舊之分。 表5：最近365天讀者閱讀網頁排序和閱讀量 排序A 排序B 網頁標题 閱讀量 百分比 累積量 累積% 1 — Archives 所有文章附件檔案 5,931 3.13 5,931 3.1 2 1 有關氧化還原滴定—過錳酸鉀滴定法的幾個問題／施建輝 4,589 2.43 10,520 5.6 3 2 綠色化學：植物色素分離與鑑定／洪敬明、徐碩志 4,147 2.19 14,667 7.8 4 3 有關化學鍵和八隅體法則的問題／施建輝 4,020 2.12 18,687 […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊：  作者群發表文章的量化分析 楊水平 國立彰化師範大學化學系 yangsp@cc.ncue.edu.tw n  前言 《臺灣化學教育》（Chemistry Education in Taiwan, CET）電子期刊創刊於2014年5月，此刊物為中國化學會（臺灣）（Chemical Society Located in Taipei, CSLT）的出版刊物之一。當初由國立臺灣師範大學邱美虹教授召集本文作者和國立臺北教育大學周金城教授共同創辦，在化學教育界、科學教育界、非制式教育機構及產業界等人士的共襄盛舉下，大家群策群力貢獻所長，目前已出版54期（臺灣化學教育，2024a）。在2024年3月即將出版第55期邁向10週年。為慶祝《臺灣化學教育》出版十週年，本文作者接受主編邱教授的邀稿，撰寫此刊物所有54期作者群發表文章的量化分析，包括：發表文章篇數、作者發表文章、作者服務機構、所有文章標題、以及專題名稱與特約主編的量化分析。 此刊物的文章類型有三種：「主編的話」、「專題（特約性）文章」及「專欄（常態性）文章」。在「主編的話」方面，此期刊第1至54期均由主編撰寫，這些稿件在發佈之前均經過同儕（副主編或執行編輯）審稿，平均大約2至3個月出版一篇文章。本文仿照美國化學會（American Chemical Society）發行期刊Journal of Chemical Education的作法，該刊物Editorial的發文視為文章。在「專題（特約性）文章」方面，總共發表54項專題，專題名稱與其特約主編的人選由主編和編審委員（含副主編和執行編輯）推薦，再由編審委員會開會共同決定並安排出版順序。特約主編由期刊主編出面邀請，各期特約主編人數為1至2位。然後由特約主編向相關的學者專家、中小學教師及產業界人士等邀稿，稿件由特約主編審稿。 在「專欄（常態性）文章」方面，有21項專欄名稱，其名稱如後：國內外化學教育交流、化學教育新知、化學新知、科學閱讀、化學小故事、高中化學教學疑難問題與解題、化學教學TED、化學教學資源、教學法、化學競賽、PISA和TIMSS試題評析、教育會考、學測和指考、多元評量、行動學習、互動式多媒體、食品安全、多元文化的化學、家庭化學實驗、保養品DIY及化學實驗含影片（邱美虹，2014）。從第5期開始，專欄名稱採二階層呈現，以易於區分並納入更多的專欄，舉例如後：新知報導／國內外化學教育交流、新知報導／化學教育新知；課程教材／化學小故事、課程教材／化學實驗室、課程教材／化學課程與教材、課程教材／化學課程與教學；化學實驗／綠色化學實驗、化學實驗／化學實驗含影片、化學實驗／家庭化學實驗；教學教法／多元教學法、教學教法／高中化學教學疑難問題與解題；生活化學／多元文化的化學、生活化學／化妝品DIY。「專欄文章」的來源主要有三：主編和編審委員投稿、主編和編審委員邀稿、及讀者投稿，大多數稿件由編審委員審稿。 n  發表文章篇數分析 在文章篇數的統計方面，若文章的字數過長且無法在網站編輯成一篇而拆成上、下二小篇或上、中、下三小篇，則被視為一篇，例如：〈發現濃度對熱失控的誘導期和速率之影響：一個發現學習的化學實驗〉，在網站上分為上、中、下三小篇，但是在統計上只被視為一篇。 截至2024年2月初，《臺灣化學教育》總共發行54期，各期的「主編的話」、「專題文章」及「專欄文章」的篇數，如表1所示。在「主編的話」方面，每期有1篇文章，總共54篇。在「專題文章」方面，合計篇數為423篇，每期文章平均篇數為7.8篇，最少文章篇數出現在第52期只有4篇，最多文章篇數在第14期有14篇。在「專欄文章」方面，合計篇數為291篇，每期文章平均篇數為5.4篇，最少文章篇數出現在第32、34及44期各有1篇，最多文章篇數在第1期創刊號有14篇。所有54期的文章總篇數為768篇，每期文章平均篇數為14.2篇。整體而言，「專題文章」篇數多於「專欄文章」篇數。 表1：主編的話、專題文章及專欄文章的各期篇數和合計篇數 期數 主編的話  專題篇數 專欄篇數 合計篇數 期數 主編的話 專題篇數 專欄篇數 合計篇數 期數 主編的話 專題篇數 專欄篇數 合計篇數 1 1 6 17 24 21 1 6 5 12 41 […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊：十年回顧：《臺灣化學教育》之內容分析與教育實踐 林靜雯*、張秉鈞 國立台北教育大學 自然科學教育學系 jwlin@mail.ntue.edu.tw n  緒論     《臺灣化學教育》（Chemistry Education in Taiwan, CET）於2014年5月創刊，今年將迎來第一個豐碩十年。本刊創刊初期便期許能以積極的教育實踐導向和豐富的教學資源，成為各學習階段化學教育交流的重要平台。這十年來，期刊總計發行54期，共有589位不同作者，貢獻了756篇文章。在在蘊含著教育實踐的寶貴經驗。故此，本文作者以內容分析法，深入解析以下問題： 1.         期刊中的作者們在教學實踐中，主要關心哪些學習階段的需求？ 2.         這些知識分享主要來自於哪些背景的作者？主要的貢獻者又是那些作者？ 3.         期刊中的文章主要為何種類型？主要關心那些主題？     透過對這些問題的深入探討，我們希望能更全面理解《臺灣化學教育》期刊在過去十年中對臺灣化學教育所做出的重要貢獻。 n  學習階段的關注     本刊關注的學習階段廣泛，許多文章有大量跨學習階段的情形，因此相關分析採重複計數的方式。舉例而言：宋元惟、邱美虹與鍾曉蘭(2016) 以問卷探討日本東京中學學生、高中理科學生，和大學文科及理科學生對於模型本質認識的差異。此文中由於橫跨三個學習階段，因此國中、高中與大學各被計數一次。學習階段之總數為954次。各學習階段之比例（被計數數量/總數）被視為期刊中每個學習階段被關注的總數。由表1可見，作者們關心的學習階段近五成集中於高中職階段（48.11％），國中次之（22.01％），再其次為國小、大學階段（11.85％），其他雖少，但亦有關注者，依序為全民、研究所階段、科學研究者、幼兒與特教。 表1 關心學習階段統計表 學習階段 幼兒園 國小 國中 高中職 大學 研究所 科研者 全民 特教 總計 數量 1 113 210 459 113 10 2 45 1 954 比例% 0.10 11.85 22.01 48.11 […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 以科學建模為主題的文章分析 鐘建坪 新北市立錦和高級中學國中部  hexaphyrins@yahoo.com.tw n  前言 《臺灣化學教育》即將迎來第十年發行的里程碑。由邱美虹、楊水平、周金城三位教授提出創刊構想，認為臺灣需要具有銜接國際與在地化的實務型化學教育領域期刊，讓第一線教師能夠運用。經過多方邀請專欄編輯委員，與籌備共識會議後，由邱美虹教授擔任主編、楊水平教授擔任執行編輯、周金城教授負責網站建置，並與多位教授與中學教師擔任專欄編輯委員的努力之下，《臺灣化學教育》在2014年5月4日發行第一期內容（臺灣化學教育，2024）。這個重要的里程碑標誌著臺灣在化學教育領域的持續發展和成就，為第一線教師提供了豐富與多元的學習機會，同時也嘗試推動化學教學方法和課程的創新。 期刊內容分析是一種深入瞭解期刊內容和發展方向的方法。透過對期刊中發表的文章、研究主題、作者和引用的細緻分析，可以揭櫫期刊在特定領域的關注重點、主題趨勢和未來發展方向（Krippendorff, 2003）。《臺灣化學教育》設定的讀者群主要是中、小學教師，文章屬性偏向實務性為主，因此針對10年來所發表的文章進行內容分析，可以協助編輯委員會發現多年來期刊發行的專欄主題有哪些，哪些議題引起了讀者的關注，讓編輯群掌握期刊的定位和發展方向，從而制定更有效的編輯和出版策略。 科學建模（modeling）是一項重要且值得探討的主題。科學建模透過建立模型來模擬現實世界中的系統或現象，幫助科學家理解和解釋自然規律。這不僅有助於推動科學研究的進展，還能應用於解決現實世界的問題。科學教師應具備相關建模教學的技巧，以協助學生掌握科學建模的歷程，才能學生發展科學模型與培養建模能力。 108課綱的實施也將科學建模納入不同學習階段的科學學習之中。自然領綱強調學生應該透過實際操作和模型建構，來探究自然現象和科學問題，並提倡學生運用模型來解釋和預測現象，進而培養學生批判思考和解決問題的能力（國家教育研究院，2018）。 有鑒於此，《臺灣化學教育》發行10周年，出版54期之際，本文針對第1至54期的所有文章主題，探討其關於科學模型與建模的文章內容、作者分布，以及讀者瀏覽量等內容，以期發現哪些科學建模內容受到讀者青睞，以供期刊未來發展參酌。 n  科學建模     科學家針對自然現象歷經發現問題、搜集資料、提出研究問題、確認變因關係、擬定研究計畫、著手收集數據、分析數據、找出數據關係、建立科學模型等歷程即為科學建模歷程。科學教育學者期望學生能夠經歷類似科學家建構科學模型的歷程，因此衍生出相關的教學策略即屬於建模教學。     建模教學是科學教育領域中的一個重要主題，旨在幫助學生掌握建模能力，使他們能夠運用科學知識和技能來解決現實世界中的問題。建模教學通常具備幾個關鍵步驟，包括發展模型、精緻模型、遷移模型和重建模型。這些步驟有助於學生理解模型與建模的重要性，並提供了一個結構化的方法來培養他們的科學建模能力（鐘建坪，2021; Chiu & Lin, 2019; Jong et al., 2015; Upmeier zu Belzen et al., 2019）。     首先，發展模型階段。這個階段，學生將學習如何識別和理解問題，並開始建立一個初始模型來描述問題的各個方面（Halloun, 1996）。教師通常會提供一些指導，幫助學生確定問題的關鍵因素，並開始初始建造他們的模型，以確認模型內部物件之間的關聯性（邱美虹，2016a；Chiu & Lin, 2019；Jong et al., 2015）。     接著是精緻模型階段。在此階段，學生透過更多的細節和深度，來精緻初始建構的模型，例如：思考所建構的模型與其他原理是否相牴觸（Jong et al., 2015）。學生藉由學習如何評估和修改他們的模型，以確保所建構模型的準確性和有效性（邱美虹，2016a；Chiu & Lin, 2019；Krell & Krüger, 2015）。     遷移模型是建模教學的第三階段，在此階段旨在幫助學生將他們的模型應用到不同的情境中。在此過程，學生將學會將他們的科學模應用於解決各種不同的問題，並學會如何適應和調整他們的模型以滿足新的情境要求（邱美虹，2016a；Chiu & […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊：臺灣大學普通化學實驗之回顧 張馨云、佘瑞琳* 國立臺灣大學化學系 chy037@ntu.edu.tw; shirlin@ntu.edu.tw   n  前言 《臺灣化學教育》電子期刊創刊於2014年，藉由電子數位化、網際網路無遠弗屆之特色，將全國化學教育學者之教學成果與研究心得以多元型態、快速分享至世界各地，也全面提升了我國的化學教育及學者間的交流。今2024年適逢創刊十週年，藉此回顧本校臺灣大學全校性服務課程「普通化學實驗」的教學現況與這三十年來之教學演變。 「化學」是科學的中心且是一門實作科學。學生經由實驗課程之動手做、動筆寫、動腦觀察與思考，培養其科學素養。臺大化學系負責全校理、工、醫、農、生命科學、電資等學院學生之普化、有機、分析、物化實驗，每年修課學生約有4000人，教學服務量應是全國之冠。龐大實驗教學團隊間之協調合作、實驗教學人員的培訓、自編中英文版多元實驗教學資源之發展與維護、提供友善安全的學生實驗環境、鼓勵學生樂於學習等，是我們的實驗教學重點與目標。 n  臺大普通化學實驗教學 一、師資與學生 （一）修課學生：背景不同、班級人數多 臺大化學系負責全校每年約2000位來自各學院、28個學系學生之普通化學實驗。學生的專業領域不同、背景各異，有奧林匹亞競賽選手、也有從來沒做過實驗的學生。每週有17-20個實驗班，安排於3間各約80坪大的實驗室進行實驗。 （二）教學團隊：教師、技術人員、助教與研究生助理助教 臺大普化實驗教學組主要由2-3位教師帶領5位專任助教、2位技術人員及50～60位碩班研究生助理助教負責實驗教學。各班實驗藥品、器材準備及環安衛維護由2位技術人員負責；專任助教負責實驗講解、教學指導、報告批改與成績評定等。由於每實驗班平均約60-70位學生，故另需安排2~3位碩班研究生助理助教協助教學指導與維護實驗安全。普化教學組教師則是負責規劃安排實驗課程、教學人員培訓、協調與解決實驗相關問題、處理環安衛及學生意外事故、推動教學改進等。 （三）教學準備：助教職前訓練 （1）預作實驗 化學系除了普通化學實驗尚須負責全校有機、分析及物化學生實驗，專任助教人力需求量大，但流動率高。每年新聘之專任助教需於寒暑假期間預作每一個將要進行之實驗，需如同學生進行實驗課一般，完成實驗前預報書寫、實驗中記錄數據與觀察、實驗後進行數據分析及誤差討論，以清楚了解實驗操作及數據分析之原理與細節。研究生助理助教則是於開學前預作3~4個重要或較為複雜之實驗，讓助理助教熟悉實驗內容、操作與實驗室環境。讓助教及助理助教依學生模式進行預作實驗，不但可以檢視學生實驗之預期結果與易發生錯誤或危險之處，也協助準備室確認實驗藥品性質及經由預作結果檢討改進實驗。 （2）助教會議 學期中利用週五中午時間舉行普化實驗助教會議，由專任助教以公版投影片講解實驗內容及應注意事項（見圖1），讓各助教在20個實驗班之教學指導盡量相同。助理助教對於未預作過之實驗也可經由助教會議之說明，掌握實驗教學指導要點。 圖1：臺大化學系普通化學實驗公版教學投影片 （3）教師手冊 普化教學組每學期編輯修訂《教師手冊》，彙整歷年助教教學經驗，作為助教及助理助教之教學指引。內容涵蓋：準備室配合準備事項、助教課前準備工作、實驗操作應觀察到之結果與化學反應、實驗技能操作要點、易發生危險之操作、實驗結束後廢棄物處理、環境整理等。 （四）教學環境：安全、友善 普化實驗共有3間實驗室，每間可同時容納80人、40組學生一起進行實驗。以往3間實驗室安排相同之實驗進度，進行相同的實驗。所有的藥品、器材含備品皆需準備約150組，不但佔用大量儲存空間，每週一需同時替換3間實驗室的藥品與器材，瞬時工作量極大。因此近十年來改為3間實驗室分別進行程度類似的3個不同的實驗，以3週為一循環，讓學生每週換實驗室上課。如此，每一實驗僅需準備一間實驗室50組的藥品與器材，大幅降低實驗藥品與器材庫存量及準備工作。 普化教學組歷年來經由申請教育部「教學改進計畫」及學校「邁頂計畫」與「高教深耕計畫」經費補助，逐年、逐間改善實驗室之各項環安衛設施，如更新排煙櫃、安裝冷氣空調與風扇、設置抽氣藥品櫃及抽氣廢液桶推車儲存區等（見圖2），讓學生化學實驗室得以符合毒化物操作場所設立標準，且更為安全與友善。 圖2：每一實驗室之排氣櫃（左）與抽氣廢液桶推車儲存區（右） n  臺大普通化學實驗教學資源 一、普通化學實驗教材 （一）外系學生：《大學普通化學實驗》 臺大普化實驗使用自編教材《大學普通化學實驗》為課本，此書第一版始於1972年。歷經化學系多位師長，如彭旭明院士、方俊民、林英智、陳竹亭、鄭淑芬、蔡蘊明、劉春櫻、劉如熹、林萬寅、張煥宗教授等參與策劃修訂，不斷更新改版。1990年間，收集並參考了美國十數所大學的普化實驗手冊，選擇適合的實驗並經試做與調整實驗條件，開發了「從廢鋁罐製備明礬」、「碘鐘交響曲」、「碘鐘反應–積分作圖法與活化能之測定」、「微量鈷離子之定量」、「維生素C之定量」等經典實驗。2000年左右，在時任普化教學組召集人劉如熹教授之指導下，及配合陳竹亭教授的資優生化學營計畫期間參考美國化學會期刊《Journal of Chemical Education》，陸續發展一系列新穎實驗，如「釔鋇銅氧高溫超導體」（She & Liu，2008）、「氧化釔銪螢光粉末」（佘瑞琳、劉如熹，2002）、「直接甲醇燃料電池」、「染料敏化太陽能電池」、「奈米金之合成與性質鑑定」（佘瑞琳等，2004）、「導電塑膠聚苯胺」（張芫睿、佘瑞琳，2019），「誰是口水王」（張馨云、佘瑞琳，2016）、「觸媒與催化效應」（趙益祥、佘瑞琳，2018）等。讓臺大的普化實驗朝向多元、微量、材料及統整型實驗發展（見圖3）。 釔鋇銅氧高溫超導體 奈米金之合成與性質鑑定 導電塑膠聚苯胺 圖3：臺大化學系普通化學實驗之材料化學統整型實驗 《大學普通化學實驗》（臺大化學系，2013）目前出版至第15版（見圖4），共有21個實驗，17項實驗技能。內容涵蓋基礎化學、定性與定量分析化學、動力學、熱力學、電化學、有機化學及新穎材料化學實驗。由於普通化學實驗是學生進入大學的第一門化學實驗課，對於實驗操作、裝置架設並不熟悉，因此本書以實作示範照片搭配實驗步驟、全彩印刷方式呈現，幫助學生理解與學習。全學年普化實驗共安排約18個實驗，第一學期實驗以基礎實驗技能操作訓練及印證化學原理為主，第二學期實驗則以材料化學、統整型實驗為主。 圖4：臺大化學系普通化學實驗自編教科書 （二）化學系：《化學實驗一暨實驗二》 本系陳竹亭與蔡蘊明教授為讓化學系學生了解：在研究室進行之實驗，是由合成到性質分析、鑑定一氣呵成的統整型實驗，著手規劃將化學系學生實驗由傳統的以普化、有機、分析、物化領域劃分實驗的學習模式，改為化學實驗一、二、三、四、五、六。將有機化學與分析化學實驗整併於二年級的化學實驗三與四中，並於2000年開始實施。關於此統整型實驗課程之施行成效，本系與臺灣師範大學邱美虹教授合作，執行了三年評鑑計畫。部分之評估成果，曾陸續於國際會議（Chen, H-J, et al.，2008）及《Journal of Chemical Education》發表（Chen, H-J, et al.，2013）。 […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 2014-2024年化學實驗文章投稿經驗之回顧與展望 廖旭茂 台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 n  前言    《臺灣化學教育電子期刊》（以下簡稱CET）從2014年創刊起，迄今已滿十年了，在創辦人邱美虹教授的建議下，希望筆者對過去十年來實驗（含影片）文章的撰寫內容做一個回顧，這樣的邀約對個人而言是莫大的肯定，也讓筆者有一個重新審視、梳理過去實驗內容轉折、文字發展脈絡的機會；就投稿發表而言，筆者撰文早期多發表臺灣科學教育館的科學研習月刊與臺大高瞻平台上，研習月刊停刊後，實驗文字創作幾乎都發表在CET上。就寫作的內容來看，在2010至2015年前後，多以講究驚奇、吸睛效果的演示實驗為主，並將這些趣味的演示實驗透過化學學科中心的協助，走出教室開發成遊戲化的化學闖關活動–化學宅急便。2014年後，智慧型手機風行，筆者運用環物虛擬實境技術（virtual reality），開發3D分子撲克牌讓各種官能基的有機分子能出現手機裡，並讓使用者可以手指觸控螢幕自由翻轉分子，接續又研發寓教於樂的官能基爬爬樂桌遊，進而配合行動學習的熱潮，發展成3D分子撲克牌App。2017年起，臺灣颳起Maker創客風，化學學科中心辦理雷射切割、3D列印的新科技研習，鼓勵教師自行開發實驗教具，搭配國內外綠色化學浪潮，筆者利用學校購置的雷射切割器，投入微型實驗教具開發的工作，研發了電化學相關的教具，比如平面微型電化學電池、霍夫曼微型電解水模組的設計、微型電熱式蒸餾器的設計與製作等，同時充分運用自製教具，除了在規劃成化學闖關活動外，更發展成多元的探究課程，像微型電熱式蒸餾器就可應用在肉桂精油的純化上，進而開發出特色課程–跨領域的台灣土肉桂探究之旅。近年來，因應108課綱探究與實作課程的發展中，鼓勵教師善用資訊科技，比如手機、可程式感測器或儀器，融入化學科課程的開發，指導學生進行化學探索；筆者順著潮流，開始接觸可應用於化學實驗教學的數位工具，發表了數篇類似文章，比如：利用智慧型手機結合App探究化學平衡移動、以氧化還原電位計探究BR振盪反應的過程等文章。    以下茲就筆者撰文，或親向身邊好友邀稿的部分，配合各時期的發展與轉折契機重要的文章，分述如下。 n  演示實驗文章寫作的推手     話從2011年說起，在國立彰化師大楊水平教授的指導下，開始撰寫化學示範實驗的文章，投稿在臺灣科學教育館的科學研習月刊，以及當時的臺大高瞻平台，也就是今天的「科學Online–高瞻自然科學教學資源平台」，其中最具人氣的實驗文章包括：竹筒炮的製作（How to Make a Bamboo Cannon）、用固態燃料錠演示焰色試驗（Flame Test using Solid Fuel Tablets）、吹不熄蠟燭的製作（How to Make Magic Relighting Candles）、化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）、開幕典禮中演示大型化學平板（A Big ChemPad Demonstration in the Opening Ceremony）、化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）等文章，這一類文章的特色就是講求演示的聲、光、顏色，及令人感到驚奇的效果，統一的格式是提供另類的實驗教具的製作方法、實驗溶液的配置及準備、實驗演示的方式與教學指引、原理與概念，以及安全提醒及注意事項，並搭配實作的教學影片，讓中小的教師們有一個較清晰的參考作法。以上述的磁力異形為例，在製作史萊姆與QQ球的基礎上，改變配方，將透明膠水（含聚乙烯醇，polyvinyl alcohol, PVA）換成白膠（含聚醋酸乙烯酯，polyvinyl acetate, PVAc），並添加氧化鐵黑(ferric oxide black)粉末取代細鐵粉，搓揉並混合均勻，形成磁性橡皮泥。此橡皮泥能被強力磁鐵吸引，操控性能極佳，伸展活靈活現，模樣猶如外星生物（廖旭茂，2013）。。因操作簡單，使用容易取得的藥品，因此在國中、小學的自然課，或安親班的實作課程都頗有人氣。圖1為磁力異形演示畫面。 圖1：磁力異形演示（選用照片為作者自行拍攝） 水平教授對化學演示實驗的熱情與投入，文章內容準確度的堅持，以及嚴謹細緻的寫作風格，都帶給我輩正面積極的影響，可算是良師、益友。 n  […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 利用3D列印並配重的原子模型製作方法 周欣誼1、周佳誼1、周金城2* 1國立中科實驗高級中學 2國立臺北教育大學自然科學教育系 *ccchou62@tea.ntue.edu.tw n  前言 2019年，為了慶祝門德列夫的元素週期表提出150周年，國際化學界定為化學週期表年，臺灣也不例外，舉辦了一系列紀念活動，包括影片放映、國際研討會、特展和科普活動等。這些活動為公眾提供了一窗口，以多元化的方式了解生活中的化學元素。我們有幸參觀了在邱美虹教授在國立臺灣科學教育館策展的元素週期表特展，其內容包含元素方塊週期表、光雕投影、化學元素大事記、化學元素海報、視障者點字元素週期表、女性科學家與週期表、稀缺元素週期表、中學生眼中的週期表、元素文學小品、元素郵票展、擴增實境(AR)和虛擬實境(VR)等(邱美虹，2019)。 根據108課綱國中自然科學課程關於元素週期表課程要教的內容，其中一項「CAa-Vc-3元素依原子序大小順序，有規律的排列在週期表上。」週期表上的元素體積變化排列規律是由左至右變小，由上至下變大，重量的規律性隨原子序增加而重量增加。這些內容在課堂上，大多是透過老師講述以及書面表格建立這些概念，但不是實際透過觸覺感來學習。在士林國立臺灣科學教育館參觀的國際化學週期表年特展中，雖然展示內容豐富有趣，卻缺少了可供觸摸的實體原子模型，這激發了我們創造可觸摸的實體模型的想法。 我們上網查詢資料，看到日本東京學藝大學的鐮田正裕教授及其學生曾經使用保麗龍球和鉛塊作為原子模型，這樣學生就能親手感受到原子的大小與重量差異(野口卓也、鎌田正裕，2012)。這個方法很有創意，但我們在嘗試製作時發現，按比例製作出各種尺寸的保麗龍球並不容易，從保麗龍塊切割出完美的球體更是一項挑戰，且要大量複製這樣的模型幾乎是不可能的。因此，我們轉而探索使用3D列印技術製作原子模型的可能性，期望透過學校現有的設備來製造出週期表上各種原子的模型，讓各校都能自製原子模型。 隨著3D列印技術的普及和成熟，越來越多學校配備了3D列印機。這激發了我們的想法，即利用3D列印技術來製作原子模型。這樣，我們就能按照所需的不同比例精確列印出模型。我們選擇了Thinkercad，這是一款操作簡便、可在網頁瀏覽器中運行的免費3D建模軟體。在收集到所有必要的資料並確認可以使用3D繪圖軟體和3D列印機後，我們開始了繪製和列印原子模型的過程。起初，我們認為這將是一項耗時但相對簡單的任務，但後來我們發現，這其實是一項既複雜又耗時的研究工作。儘管如此，我們最終還是克服了這一挑戰，成功製作出不同的大小與重量的3D原子模型。 n  說明3D列印並配重的原子模型流程 一、   設定3D列印的原子大小與配重的挑戰 在進行模型印製的規劃階段，我們的核心目標是製作出一套模型，大小適合放置於學生的課桌上，方便展示和觀察，考慮到教學使用學生桌面的空間限制，模型的尺寸不宜過大。不同原子大小。有關原子大小，我們查閱有發現一些期刊文獻提到，原子大小可通過計算電子雲密度得到，但我們最後大學無機化學教科書中列出的原子共價半徑數值(Miessleret al., 2014)，作為原子模型大小參考數據，來製作中學課本常見的原子序1至36的原子模型。 在進行多次不同尺寸的列印與配重實驗後，我們發現了一些關鍵的問題和解決策略。當原子模型設定過小時，像是氫和氦的模型直徑小於一公分，這樣的尺寸不僅難以觀察，而且由於重量過輕，也無法有效地感受到氫和氦之間的重量差異。此外，按比例換算時，我們還遇到了另一個挑戰，即當某些原子模型的直徑在2至3公分左右時，要在其中填充達50克的鋼珠實際上是不可能的。 因此，我們對原子模型的最小尺寸設定做了調整，決定將氫的直徑定為1公分（見表1）。這樣一來，氫和氦的模型大小與彈珠相近，更易於觀察和比較。我們沒有進一步增大氫的模型尺寸是因為，若將氫的直徑設定為1.5公分，根據共價半徑的比例，鉀的模型直徑將達到約9.5公分，這甚至超過了棒球的大小（棒球直徑約為7.5公分）。如此大的模型不僅會占用過多空間，而且整套原子模型的總重量將非常沉重，這對於老師在教室中的攜帶和教學將極為不便。 表1 設定原子序1-36的原子列印出的大小與重量 若原子設定的太大與太小，會在一系列的原子製作中遇到一些配重的困難，例如有的原子3D列印出來的外殼，尚未加鋼珠配重就已經超出所需的重量，又或是要加入配重的鋼珠需要很重，超出球殼能放進的鋼珠數量，所以無法全部放入3D列印的球殼中，若要解決這個問題尚需要密度比鐵更大金屬來配重才行。由於本文是想介紹較容易實際可製作的方法，因此只採用各種尺寸的鋼珠來配重，讀者若容易取得比鋼珠密度大的物質來配重，例如鉛塊，都是再自行嘗試看看。 我們原子的半徑與重量仍是用不同的放大比例(如表2)，我們無法採用實際原子體積與重量等比例放大的方式來製作原子模型，因為以相同的比例放大，兩者的相同比例放大差異太大了，無法製作。 表2  完成的原子模型與實際的原子大小與重量比較表 以碳原子為例   實際原子直徑   原子模型直徑   放大倍率   半徑   1.54 X 10-8 公分   1.21公分   7.85 X 107   重量   2 X 10-23 克   […]

《臺灣化學教育》慶祝十週年專刊： 3D果凍花的色彩實驗廚房 賴意繡 國立臺灣海洋大學 生命科學暨生物科技學系 d0095@email.ntou.edu.tw n  簡介 多年前，在一家餐廳用餐時被端上桌的果凍花所吸引，引發對這美味點心背後製作過程的好奇心。於是，向廚師打探，得知果凍花是使用花針將彩色果凍液注入製作成的。返家後，經由YouTube上尋找相關教學影片 （上優文化，2019 ; 卞柔勻，2023），加上自身擁有的食品科技背景，便興起了在課堂中教導學生DIY製作果凍花（見圖1）並融入食品化學知識的想法。 本校（國立臺灣海洋大學）近年高教深耕計畫推動跨領域發展及自主學習，提供《微學分通識課程》，以2小時核計0.1學分的原則，教師可採多元教學方式，如演講、工作坊等呈現。因此，我開設了「生活化學」微學分課程，其中的2小時「3D果凍花DIY」單元，採用教學影片（影片網址https://youtu.be/dVfGxiNijb4）與實作相結合的混成教學方式，以提升教學與學習效果。此微學分課程已進行三學期，由於是DIY工作坊的形式，所以修課人數上限為20人，到目前為止共有52位學生修過本通識課程，學生來自不同學院，分別有海運學院、工學院、海洋法律與政策學院、電機學院和生命科學院，回饋極佳，表達他們對製作色彩鮮豔可食用的果凍融入學習化學原理的興趣。 課程中，我們使用天然食材的色素（而不使用可能具有食安問題的人工色素），讓學生親自體驗萃取色素並創作美麗的果凍花。這不僅可引發他們對食材的熱情，也激發了對視覺和味覺享受的興趣。此外，透過日常食品如雞腳凍、肉凍等，引入「膠體化學」觀念， 這正是「廚房化學」中的一個重要範疇。根據Lauren K. Wolf（2012）的研究，藉由「廚房化學」將在廚房中發生的各種化學過程，從基本的食材變化到複雜的反應機制，可於課程活動中向學生展示這種教學實踐模式，不僅使學生能夠理解科學原理，還能夠在日常生活中應用這些知識。 圖1：立體果凍花 n  課程原理與概念 一、果凍凝膠 生活中的雲霧、黑煙、髮膠、蛋黃醬、牛奶、豆腐、果凍等都是膠體物質（Colloids，2024， In Wikipedia）。膠體的分散相（dispersed phase，即溶質）的粒徑介於1-1000 nm範圍，懸浮於分散介質（dispersion medium，即溶劑）中，且具有廷得耳效應（Tyndall effect），具有可散射光的特性。本微課程單元討論的果凍是以鹿角菜膠為固態分散介質、水為液態分散相，組合而成的凝膠（gel）。「果凍凝膠」在外觀上與固體相似，雖其主要成分是水，但由於鹿角菜膠聚合物鏈，透過交聯作用，在水中形成三維交聯網絡，使水分散在固態網絡中，而失去了部分單獨流動的能力，形成凝膠。 二、天然色素 食品加工過程常使用許多色素作為食品添加劑，但生活中有許多食物之萃取液即是非常好的天然食用色素，且可避免使用具有食安問題的人工色素。例如：抹茶粉的葉綠素作為綠色色素，火龍果作為紅色色素，主要來自天然的類胡蘿蔔素和花青素。製作果凍花使用來自植物、水果或其他食材的天然成分。與合成色素相比，天然色素符合現代消費者對天然和健康食品的需求。新鮮食物天然色素中不僅含有色素本身，還包含天然營養素。這些營養素包括維生素、礦物質、抗氧化劑等，為果凍花增添了更多的營養價值。 n  材料 1.     器具：10 mL針筒、19 G針頭、轉盤、模具、花針、濾袋、水浴鍋及鋼杯、卡式爐，如圖2所示。 圖2：器具 2.     透明果凍底 果凍粉10 g，水或飲料1000-1500 mL，白糖100 g，口感可依個人喜好調整。 3. 彩色果凍底 基本配方：果凍粉10 g，水600 mL，椰漿300 mL，牛奶或鮮奶油300 mL，白糖150 g。可用抹茶粉、火龍果、黃梔子果等食材，以食用水萃取色素，其中火龍果是冷凍後再解凍，取其解凍後的果汁濾液，製作不同色彩的果凍底，果凍花調色製作參考卞柔勻 （2023）。如圖3所示。 圖3：各種天然食材色素提供果凍調色 n  製作方法 […]

坎尼札羅對原子量和分子量的探索 游文綺、胡景瀚* 國立彰化師範大學化學系 *chingkth@cc.ncue.edu.tw n  前言 十九世紀上半世紀，科學家對於原子相對質量的認識陷入混亂。例如：道爾頓（John Dalton）認為氫、氮及氧的相對原子量分別是1、5及7。在1858年，義大利科學家斯坦尼斯勞·坎尼札羅（Stanislao Cannizzaro, 1826–1910）透過實驗結果準確地證實亞佛加厥（Amedeo Avogadro）的分子假說（Amadeo Avogadro, 1811），成功地揭開原子世界的謎團。坎尼札羅的重要發現（Stanislao Cannizzaro, 1858）是 1.       等體積的氣體中包含相同數量的分子，但原子數量不同； 2.       氫分子、氧分子、鹵素分子都包含兩個相同的原子，金屬中的原子皆個別存在；以及 3.       運用氣體密度和杜龍–柏蒂定律（Dulong–Petit law）決定原子量。 坎尼札羅的圖像如圖1所示，他將氫氣的密度定為2，將其視為2個原子的組成。分析氣體分子的密度後得到正確的相對原子量，以及分子的原子組成。他提出的正確原子量幫助門得列夫製作出週期表。坎尼札羅的論文如同一部時光機，讓我們回到十九世紀的科學思維。本文作者導讀該文部分的內容如下所述，以便快速地瞭解早期坎尼札羅提出原子量和分子量的探索歷程。 圖1：斯坦尼斯勞·坎尼扎羅 （圖片來源：Stanislao Cannizzaro, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Stanislao_Cannizzaro.） n  關於原子質量的探索之路 坎尼札羅的探索歷程並非一帆風順，他以系統性分析，揭示當時科學家們在追尋原子質量之路上所經歷的謎團。他堅信最新的科學發現已經驗證亞佛加厥（Amedeo Avogadro）定律、安培（André-Marie Ampère）理論及杜馬斯（Jean Baptiste André Dumas）原子理論。亞佛加厥在1811年發表亞佛加厥定律：相同體積的任何氣體，在相同的溫度和壓力下，具有相同數量的分子（Wikipédia, 2024）。安培於1814年獨立於亞佛加厥發表同樣的定律，也得出類似的結論。杜馬斯於1826年發表原子理論，並制定透過蒸氣密度確定原子量的方法（Pasteurbrewing, 2024）。然而，坎尼札羅特別強調等體積的氣體中含有相同數量的分子，但原子數量不同，在研究原子重量時切勿混淆數量和重量，並需要明確區別分子和原子。 坎尼札羅直言不諱地指出當時科學界的困擾來自於對元素和原子觀念的混淆。他也指出研究原子的科學家們必須要先理解關於氣態物質的性質以及給呂薩克定律的重要性。給呂薩克定律：同溫同壓下，氣體相互之間依簡單體積比進行反應，生成的氣體產物也與反應氣體的體積成簡單整數比。 當時，整個化學界深受貝采利烏斯（Jöns Jacob Berzelius）的思想影響，使得坎尼札羅的理論難以獲得廣泛認同。大多數化學家對於他所提出的有關氣態物質相似組成的理論保持懷疑，認為這與當時所接受的事實背道而馳。當時化學界所接受的解釋主要為貝采利烏斯的電化二元論（Electrochemical dualism）和在當代就鼎鼎有名的道爾頓思想。電化二元論認為原子帶電荷，化學反應是電荷相反的原子相互中和，因此，氫氣或氧氣就只能是單一原子，不可能是雙原子分子，這個理論間接說明沒有雙原子分子的存在。道爾頓也認為純元素的物質都是以單原子的形式存在。貝采利烏斯的理論雖然合理，卻隱藏一個重大的錯誤，一個我們今日輕而易舉能夠辨識的錯誤。他堅信鹽酸（氯化氫）、溴化氫、碘化氫、水和硫化氫都含有相同數目的氫，這種觀點在當時的學術氛圍中竟然得到一定程度的認同。坎尼札羅已經敏銳地看到觀念背後的盲點，他指出只需要區分原子和分子，就能調和貝采利烏斯的實驗結果，並適用於所有情況。 上述的研究都是物質在氣態狀態下進行，當時物理學家對氣態物質做出許多研究，包含1858年克勞修斯（Rudolf Clausius）提出的動力學觀點，許多研究都顯示出氣體分子之間的距離僅取決於溫度和壓力，而與它們的性質、質量和分子內的原子數量無關（Rudolf Clausius, 1858）。這一結論不僅是理解氣體物質特性的關鍵，也為給呂薩克定律的解釋提供基礎。 n  揭示元素重量背後的驚人發現 坎尼札羅深信當時科學家之間的歧見與誤解主要源於對原子與分子差異的不瞭解。為了解決這個問題，他堅持應用亞佛加厥和安培的理論，這也成為他論述的基石。他提出的第一個觀點是視氫氣為標準單位，一體積氫氣密度定為2，這樣氣體的相對密度就可以視為分子的相對質量。他開始研究物質在氣態狀態下的密度，也就是分子的相對質量來確定各種化合物，並且對其進行元素分析，如表1所示，此表僅列出原著的部分物質，而且表中的英文元素符號為本文作者所加。然而，同一物質在其不同的同素異形體狀態下，具有不同的分子量，這一點還需要進一步確認。 表1：單位體積物質的重量及其重量組成 物質名稱 單位體積物質的重量 （1/2 H2視為1） […]