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第五十二期 主編的話 /邱美虹

Wednesday , 7, June 2023 Comments Off on 第五十二期 主編的話 /邱美虹

第五十二期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所名譽教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(International Science Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw           在化學史上瑪里·居禮(Marie Curie)的地位相當崇高,除了獲得兩項(物理和化學)諾貝爾獎外,同時被世人所推崇的就是她高尚的品德,在經濟拮据的情況下也不爭取製造純鐳的專利。無獨有偶,被稱為鋰電池之父的約翰·古德納夫(John Goodenough)(又被戲稱為「夠好了」先生),在2019年以97歲高齡與惠廷厄姆(M. Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino)共同獲得諾貝爾化學獎,創下諾貝爾獎最高齡得獎人的紀錄。古德納夫57歲才開始研究鋰電池,剛開始時是與日本學者水島公一(Koichi Mizushima)等人將鈷酸鋰(LiCoO2)作為鋰離子電池的陽極材料,後來發現錳尖晶石(錳酸鋰,時年為61歲)是更好的鋰離子電池的陽極材料,分解溫度高、氧化性低於鈷酸鋰,爾後再研發出磷酸鐵鋰電池(時年為75歲),除成本較低外,此外材料充足可以達到永續的目的,即使出現短路或是過度充電的現象,也不至於造成爆炸和燃燒的危機。90歲開始研究全固態電池。這一連串的研究,奠定現代人們生活中廣泛使用鋰離子電池的基礎,尤其是在手機上的使用,提升人類生活品質的便利性與安全性。研究電池長達40年的他卻不曾擁有一台手機,僅因為不想被他人打擾,其理由似乎也不令人驚訝。「夠好了」先生本可因研發鋰電池而致富,但無欲則剛的他表示,Being able to satisfy your curiosity is fun. 做研究就是Have fun! 這和瑪莉居里的觀點-<科學的探究,本身就含有至美,它給人的愉快就是報酬;所以我在我的工作裡尋得了快樂>,不謀而合。這位自小有閱讀障礙卻走出一條自己的路改變人類的生活,他曾說: “We compete against problems, not against people.” 他是人們學習的榜樣,也是勵志的楷模。一代偉大的化學家,在2023年6月25日去世,享壽100歲。哲人日已遠,典型在夙昔。         本期專刊由國立屏東大學陳皇州教授客座主編和李賢哲教授客座副主編共同邀請三位作者針對科學展覽撰稿分享給本期刊讀者,專刊中有蔡名峯分享從教師角度如何輔導學生發想、設計實驗步驟到完成實驗的經驗分享,也有王昕芸以曾參加過科學展覽的經驗,以傳承的角度分享學習的態度與方法,以及蕭妃茹以食安結合STEM進行科展主題,提供學生探究與實作的經驗與具體成果。三位作者的經驗提供不同的視野與觀點讓有興趣帶學生進行科展的教師參考。         在常態性文章有兩篇,一篇是廖旭茂和陳冠愷以黃光LED為光源的麵包板式的簡易光電比色計,結合Arduino IDE進行監測振盪反應中溶液顏色週期性的變化,為一綠色化學實驗;另一篇則是游文綺和胡景瀚引介貝采利烏斯從質疑道耳頓的論點到給呂薩克的氣體化合體積定律,其推理與論證的過程去檢視化學家理論發展的歷程。在108課綱強調培養學生論證與建模的思考智能之際,此文應可作為教學的事例。

第五十一期 主編的話 /邱美虹

Saturday , 11, March 2023 Comments Off on 第五十一期 主編的話 /邱美虹

第五十一期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所名譽教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(International Science Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 人工智慧(Artificial Intelligence, AI)的時代早已到來,甚至可能超越我們的想像。去年底由美國矽谷的OpenAI所訓練的一個大型自然語言處理模型,ChatGPT(全名為Chat Generative Pre-trained Transformer,聊天生成型預訓練轉換器)的公布,已引起網路和廣大民眾的眾多討論,ChatGPT它可以透過自然口語的方式來進行對話,透過聊天對話方式,系統可以從資料庫中搜尋使用者發問內容所需要的資訊,以「看似」有系統的方式提供給提問者參考,舉凡文章撰寫、資料整理、程式撰寫、商業決策、科學實驗甚至是圖形產生等,都可以透過ChatGPT來協助提供參考答案或文本。然而這樣的過程所產生的結果,受限於資料庫的內容以及訓練系統的過程,在尚未成熟之際,無論如何都需要人的知識、專業與經驗去進行判斷。不讓ChatGPT(或ChatGPT-4)專美於前,Notion也釋放出其AI工具,進行語言對話提供快速的彙整資訊與建議,問題似乎已不再是哪個軟體的功能勝出,而是人工智慧的發展已慢慢滲透在我們的生活中,與其去限制它的用途、防範不正當的目的或是僅尋找防治運用它的策略,還不如以積極的態度與智慧去正確運用AI,借力使力,讓科技幫助人類解決問題,開創更多創新的未來。這樣的新興科技的發展,是否造成從事某些職業的人將受到威脅、對學校教育、對社會穩定是否會造成顛覆性的改變,都將會是接下來AI專家、社會學家、教育學者、教師以及各行各業從業人員無法避免的挑戰,尤其是學校教育將如何引導學生建立正確使用的觀念與做法,更是要集思廣益面對這AI時代。 本期專刊由國立屏東大學李賢哲教授和陳皇州教授擔任客座主編,共邀請六所大學教授們分享普化實驗室的設置、實驗課程目標與教學、跨系所授課、融入AI的課程規劃、學生預報告的撰寫與口頭報告、軟體介紹、疫情期間課程調整方案,以及延伸到國小教師的培訓等等,此次六篇專題文章提出多元的策略與產生的效益,對於實驗室教學有許多啟發,可供各校教師參考。 在常態性文章有陳竹亭為文介紹其於2022年出版的從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀–「丈量人類世」,以深入淺出的方式提綱挈領,讓讀者得以一窺人類世的演化發展與省思。游文綺和胡景瀚的「庫普曼的故事」,介紹這位僅寫一篇自然科學的量子文章,提出庫普曼定理,卻以獲得諾貝爾經濟學獎的大師之生平,讀來與一般科學家的傳奇故事迥然不同,但仍鼓舞人心。最後一篇是張澔引介清末中文元素名詞命名沿革的引介,從徐壽與傅蘭雅的《化學鍵原》一書對化學元素名詞的音譯與意譯到東西方文字運用的巧妙做一評析。這段化學史可供教師教學之用。 最後一篇是邱美虹等五位教授介紹慶祝基礎科學促進永續發展國際年(International Year of Basic Sciences for Sustainable Development, IYBSSD)臺灣系列活動中「科學X永續」彩繪列車的諮詢團隊和設計理念,藉此引起社會大眾認識科學與生活密不可分的關係,並重視基礎科學人才的培育。

第五十期 主編的話 /邱美虹

Monday , 12, December 2022 Comments Off on 第五十期 主編的話 /邱美虹

第五十期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(International Science Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw         十一月有兩個機會到德國參加會議,一個是出席在法蘭克福舉辦的國際純粹暨應用化學聯盟(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)的理事會議,一個是擔任在柏林舉辦的「圍牆倒塌科學高峰會議(Falling Walls Science Summit) 」 中Falling Wall Lab的總決賽評審。然而在此同時,有一個更重要的全球氣候議題大會正在埃及舉行(2022 年 11 月 6 日至11 月 18 日),那就是 2022年第27屆「聯合國氣候變化大會」,稱為COP27 (全名為第27屆Conference of the Parties)。主要是每年由參與聯合國氣候變遷綱要公約(UNFCCC)的締約會員國舉辦,集結197個會員共同討論氣候變遷的議題。此次會議針對維持1.5度C的目標要減少化石燃料的使用再度進行討論,眼見2030年即將到來,而距離2050年的淨零排放目標亦不遠,然而成效卻不彰。全球大氣排放數據顯示,中國大陸每年二氧化碳排放量最多,約為125億噸之多,其次依序是美國有48億、歐盟約28億、印度是26億然後是俄羅斯19億噸;但在人均上面最多的卻是美國14.2噸、其次依序是俄羅斯13.5噸、中國大陸8.7噸、歐盟6.3噸、和印度1.9噸(麥克格拉夫,2022)。這些數值的確驚人,在享受新興科技的同時,不得不反思人類為下一代留下什麼樣的世界?! 雖然,此次會議成立「損失與損害」(loss and damage)基金,由已開發國家支付較貧窮國家費用以作為補償氣候變遷所造成的經濟損失,並支持他們因極端氣候而陷入危機的國家所必須採取的氣候行動,但是問題的癥結在於減少化石燃料的使用卻未見與會各國提出具體作為,若無正視問題和改變現狀的勇氣,要期待淨零排放恐怕會是緣木求魚。         本期專刊由國立臺北教育大學周金城教授擔任客座主編,共邀請六位中學教師分享線上教學的課程設計與教學策略,在面對疫情嚴峻學生無法到校接受課程和進行實驗時,教師必須具有轉化課程和實驗的能力,使學習不中斷。此次專題的六篇文章各提出不同的教學策略以改善學習環境。此外常態性文章有張美玉和李哲迪的「以淺談TIMSS(Trends in International Mathematics and Science Study)成就測驗之參與經驗」介紹其參與多年TIMSS計畫的經驗與洞見,做為科學教育教與學的重要參考與省思的資料。洪文東的「化學與物理一理一合殊」,從物質的合成與分析的角度去探討物質的本質。最後,邱美虹參與德國柏林舉辦的圍牆倒塌(Falling Walls Science Summit)活動的介紹與心得分享,可以作為國內在人才培育上要有所作為時的參考。 一年又到歲末,預祝所有的讀者平安健康,並以喜悅的心迎接2023年! […]

第四十九期 主編的話 / 邱美虹

Friday , 30, September 2022 Comments Off on 第四十九期 主編的話 / 邱美虹

第四十九期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(International Science Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 為了讓科學社群和社會大眾瞭解國際純化學暨應用化學聯合會(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)在化學新興科技發展以及對地球永續上對人類的貢獻,IUPAC在它成立100年的2019年時,發起一項選出化學中對地球永續發展有貢獻的十大新興科技計畫(https://iupac.org/what-we-do/top-ten/)。誠如GomollÓn-Bel (2019)所言,要找出歷史上的今天所發生的大事並不難,但是要辨識出對當代化學有突破性的發現則是一大挑戰。因此IUPAC非常重視這項計畫,也廣邀世界各地的知名化學家和相關科學家在眾多傑出的論文和專利中評選出當年度最具代表性的新興科技。 自2019年開始所評選出來的新興科技不論是潔淨能源、高效節能、解決能源危機、或是醫藥的突破,在在都顯示出化學對改善人類生活有深遠的影響。以2019年為例(GomollÓn-Bel, 2019),十大新興科技中第一項便是奈米殺蟲劑,以加拿大Vive農作物公司為代表。在面對2050年世界人口將要達到100億的驚人數字時,如何增加農產品的生產量、減少環境的影響、如土地的利用和殺蟲劑的使用,無疑的解決糧食問題是當務之急,刻不容緩。這項新興科技無疑呼應聯合國永續發展目標二: 消除飢餓,該目標的主要訴求便是確保糧食安全與充足、維護農業生態與土壤品質,以增強生產力,讓農業永續發展。又如2021年的所選出的RNA和DNA的藥物化學合成(見圖1),在新冠疫情期間mRNA-based COVID疫苗成功提供有效的喝止疫情蔓延,也彰顯化學合成基礎研究與業界合作(如Bausch, Biogen, Lomb, Merck)的貢獻,未來在DNA和RNA的研究上勢必還會對癌症和糖尿病等疾病提出治療的藥劑(GomollÓn-Bel, 2021)。此外2021年也選出因為生產氨而產生大量二氧化碳的問題,在許多業界的努力下不斷尋找取代化石燃料的方法與原料。因此這些新興科技未必是已經成熟的化學成果,有些被確認的成品是具有很高的潛能,希望年輕化學家可以持續去研究出更具環保與永續價值的產品與科學方法。 圖1: 節錄自IUPAC 官網(https://iupac.org/what-we-do/top-ten/) 化學在人類發展史上扮演重要的角色,尤其是在重大的事件上除化學基礎研究與畫工業界的轉化與應用之外,近年來人類所面臨的流行病、癌症、全球暖化、能源與實務的問題等等,也逐漸顯示出跨學科的研究與合作是未來的趨勢,單靠一門學問是無法處理複雜的問題,而以創意解決問題,也需要跨領域的腦力激盪與交流,才能提出有效的解決方案和維持永續發展的目標。 最後,本期專題特別邀請陳藹然博士擔任專刊客座主編,陳博士擁有日本東京大學化學博士,從她對日本文化的瞭解以及第一手接觸「高中生化學大賽」的經驗,為本期刊讀者揭開被譽為「化學的甲子園」對人才培育的核心價值。本期專題計有5篇文章,每篇文章都訴說著不同的故事,但皆可見作者們為孩子們打開國際視野的熱誠與感動。日本有這樣專為高中生舉辦的競賽,深耕基礎科學教育,我們應該珍惜這些讓孩子們挑戰自我的機會,也應該見賢思齊,積極培養人才,提供孩子們展現自己能力的舞台。在常態性文章部分,這一期有楊水平教授繼上一期的主題「金奈米粒子的微量合成和鑑定」,延伸為本刊讀者介紹一鍋合成法的「銀奈米粒子的微量合成和鑑定」和曹淇峰老師以長期投入化學教學榮獲教育部師鐸獎的獲獎心得之分享,以鼓勵年輕教師投入化學教育,期能任重而道遠。感謝上述作者們對本刊的愛護,提供卓作以饗讀者。   參考資料 GomollÓn-Bel, F. (2019). Ten chemical innovations that will change our world: IUPAC identifies emerging technologies in Chemistry with potential to […]

中國化學會90周年特刊 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所 *mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 中國化學會自1932年8月4日成立以來,雖然歷經幾次歷史上的重大事件,但是學會仍遵循服務會員的宗旨,不僅戰後恢復化學會誌和化學期刊的出版,同時在國際上也積極支取辦理各學術研討會和參與國際事務。相較而言,臺灣化學教育電子期刊是個剛起步的期刊,自2014年出刊至今也才歷經8個年頭,但47期以來所刊登的文章主題無非是以提升教師專業能力、引介化學教育課程改革新理念、改變教學策略、挑戰適性教學、設計創意實驗、重視綠色化學、連結化工產業與發展素養導向的評量以回應108課綱為標的,以期能促進學生對化學學理的認識、培養思考力和創造力、提升學生以科學語言表達所習得的知識與技能、解決課室教學的問題、因應時代變遷所需要的思潮、教學素材與方法。臺灣化學教育其實是扮演一個催化劑的角色,透過期刊論文的發表,希望可以促進更多的交流與蹦出更多的火花。期刊受到全球各地讀者的愛護,這不得不感謝所有作者們的貢獻與支持,使本期刊得以順利成長與茁壯。同時也感謝各專題客座主編的熱誠,熱心邀稿與細心審稿,不厭其煩的修改與審視文章,以提供讀者可信賴的參考資源。 這一期的專刊內容包括邱美虹回顧過去20年所見所聞和所做的事情來勾露出化學教育在學術和推廣活動上的發展輪廓,其次是洪文東的微觀與巨觀視角談DNA的發現和其組成,從可見的外顯自然現象去深究內隱的組織成分和結構,揭露生物和自然界微觀世界之奧妙。接著是主持兩期PISA計劃的林煥祥從多年對PISA架構與試題的瞭解評析108課綱所擬培養的學生素養與PISA之關係,以作為教師教學之參考。楊水平的金奈米的實驗設計與運用廷得耳效應對金奈米粒子進行鑑定,此實驗可以作為學校教學活動之參考。最後是陳品吟和林淑梤所設計的主張對立的探究文本進行社會性科學議題的教學,呼應108課綱探究與實作課程中強調論證能力的培養之目標,文中提出”支持”和”反駁”二氧化碳為全球暖化主因的科學文本,利用正反兩面論述生活議題,可以培養學生溝通表達、推理論證的能力,值得教學或設計教學素材時之參考。此次以這些專文慶祝化學會成立90周年,並期待本期刊能永續發展持續為讀者服務,未來再一起慶祝化學會成立100周年。。

第四十七期 主編的話 / 邱美虹

Friday , 10, June 2022 Comments Off on 第四十七期 主編的話 / 邱美虹

第四十七期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 國際理事會(InternationalScience Council)治理委員會委員及Fellow 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 在後疫情的六月,我來到巴黎出席國際理事會(International Science Council, ISC)的治理委員會,這是自去年獲國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)推荐參選並獲選為ISC的治理委員會委員後,首次參加由ISC辦理的實體會議,此次會議主要是讓委員們可以面對面深入討論該組織的未來、2022-2024年的行動計劃(Action Plans 2022-2024)以及ISC對COVID疫情與永續發展的回應。 國際科學理事會是一個非政府組織,於2018年整合國際科學理事會(1931年成立的ICSU)和國際社會科學理事會(1952年成立的ISSC)的組織,其會員包括200多個國際科學聯盟(Unions)和學會(Associations),以及國家級和區域性的科學組織(含科學界和社會科學界的研究理事會)。ISC的願景是將科學作為一種全球公共利益(Science as a Global Public Good),不論是科學知識或是科學資料都必須是可普遍獲得的、其利益也必須是共有的,而在科學實踐面上則應具有包容性和公平性、關心全球重要的國際科學性議題和研究,促進世界各地科學研究的嚴謹性、創造性及持續和平發展(詳見https://council.science/),尤其是面對永續目標預定達成的2030年已近以及新冠疫情的發展,更是積極透過多元方式結合各領域科學家的力量來協助各國面對新冠疫情(如COVID報告,ISC, 2022)。 由於組織再造,作為ISC第二屆治理理事會委員的我們對於如何發揮組織跨領域專家的能量、促進彼此的合作、透過科學研究與溝通來服務科學社群與各地區的人們、勾露出共同的願景與提出解決全球科學議題相關的可行方案。以2022-2024擬達成的行動計畫為例(詳見https://council.science/publications/action-plan-2022-2024/),目前ISC規劃的有五個領域的議題,由次委員會來進行細部的討論,這五個領域分別是,領域一:全球永續;領域二:數位世代的科學和科技;領域三:科學政策和公眾對話;領域四:改變在科學和科學系統中的實踐;領域五:科學自由和責任。每個次委員會的成員都必須針對該組所賦予的工作任務加以分析與提出方案,從關注疫情的發展、對烏克蘭戰爭的立場到性平問題、推動數位資料的共享、以及建立全球重點區域的駐點辦公室以推動基礎科學研究與討論科學相關議題,讓ISC可以為科學社群及公眾福祉多做貢獻。對我而言,從國內的學術組織(科教學會和化學會)到國際專業學術學會(NARST)及各國的化學會所組成的聯合會(IUPAC),再到由科學和社會科學社群所組織成的跨領域團體(ISC),這些機會讓我有與相同和不同專業背景的學者和人士交流,讓我有更多的看見與學習,也認識到世界各角落都有許多願意在自己的研究之外為更多的人服務的志工,他們獨特的經驗(有大學校長、政府高層人士、國際組織領導人、醫學專家、總統級科學顧問等等)都讓人欽佩,也是學習的對象。在這一屆當中,委員會會致力於Science as a Global Public Good! 最後,本期是以社會性科學議題為主題,亦是彰顯科學與社會不可脫節的關係,而基礎科學更是解決社會性科學問題的基礎。感謝此次專刊主編李松濤教授的規劃以及各篇作者的賜稿,使本期期刊內容豐富,對中學推廣社會性科學議題融入學校課程有具體的方案可循,也期待學校科學課程可以延伸知識的學習到知識的應用,以情境化的學習讓學生加深對科學的認識。而兩篇常態性文章皆以實驗為主,非常實用且具創意,可以立即為教學使用與參考。 參考資料 International Science Council (2022). Unprecedented & Unfinished: COVID-19 and Implications for National and Global Policy. https://council.science/wp-content/uploads/2020/06/UnprecedentedAndUnfinished-OnlineVersion.pdf

第四十六期 主編的話 ∕ 邱美虹

Saturday , 12, March 2022 Comments Off on 第四十六期 主編的話 ∕ 邱美虹

第四十六期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw  我自幼追隨薛清茂老師習畫,主攻山水,勾皴擦染點五個基本功法,由近而遠,由濃到淡,在宣紙上每一筆都要思考過再落筆,否則來回的走筆痕跡將毫無保留的呈現在畫面上。早期習作以黑白為主,墨色就成了主角,如何在一支畫筆中展現時而渲染時而毛澀之感,那就非得要對毛筆、紙張、墨條、水量有所掌握,俗稱筆性、紙性、墨性和水性要了然於心,假以時日的反覆練習與心領神會,方能完成一幅堪稱有山有水的畫作。隨繪畫筆觸工法逐漸精熟,在老師的指導下開始使用顏料為畫作上色,藤黃、花青、赭石、石青、胭脂等等都跳上石頭、樹木、花朵、人物、屋舍,突然畫作變得有生氣了,那真是作畫時最愉悅的一刻了。張大千的中西合璧、在具象與虛象之間的遊走,用色大膽、豐富鮮麗,其中使用過的「中國藍」就是出自於一位有化學背景的宋國華先生註,張先生的畫中有些頗具特色的藍便是來自宋先生的花青、石青、石綠等的調和,這些顏料的化學成分含有靛藍(C16H10N2O2)、亞鐵氰化鐵(普魯士蘭,Fe7(CN)18⋅14H2O)、碳酸銅礦〔俗稱藍銅礦,Cu3(CO3)2(OH) 2)〕、水合鹼式碳酸銅〔俗稱孔雀石,Cu2(OH)2CO3〕。為黑與白的國畫添色就如同將一個木偶賦予生命而成為一個真正的男孩(皮諾丘)一般,多令主人雀躍啊! 多年後因孩子們學畫之故,我因緣際會的重拾畫筆但這次學的是西方的油畫和壓克力畫,發現東西方在繪畫上真是大異其趣,油畫由遠而近、由淡到濃,反覆疊加的畫法,與國畫迥然不同。剛開始畫油畫時,老改不掉謹慎下筆的態度,孰不知後續堆疊就可以將不稱職的顏色或是不經心的筆觸蓋過去,如此說法似乎對西畫有所不敬,我學西畫時間不長只能很粗淺的描述心中不成熟的想法,不能在此班門弄斧。兩年前在一個偶然的機會知道化學系林震煌教授在美術系開修復畫作的課程,剛好與我的背景和興趣有關,獲得林教授首肯後便去旁聽了幾堂課,林教授娓娓道來分析化學儀器和原理在修復畫作的應用,如從化學的角度去看修復時的顏料如何正確選擇(是否符合畫作當代就已經發現的顏料),也從藝術的角度去看化學顏料如何融合去展現藝術之美,這門課是個跨界的課程甚是有趣,實在是個值得探索的領域,誰說化學不是就在我們身邊嗎?!這讓我想起多年前學油畫時,油畫老師告訴我,俄羅斯的修復畫作的碩士學位要求學生必須有化學背景才能入學,的確,要修復一幅畫,顏料、紙張等的挑選,以及材料的分析在在都是學問,豈可輕忽兩者之間密不可分的關係。化學與藝術共同譜出一首美妙的圓舞曲! 本期專題為「化學與藝術的融合之旅」,特邀甫從國立臺灣師範大學化學系改為美術學系與化學系合聘的林震煌教授擔任客座主編。本特刊除林教授的導讀外,還有臺灣科技大學陳鴻興以科學方法找出常設展展場之展示照明的合適性,以及數位重建的未來。國立臺灣師範大學美術系的文物保存維護研究發展中心王瓊霞以修復楊英風的金屬版畫「常新」為例說明掌握材質特性的重要性以及修復的要點。故宮國寶裝裱修復師許兆宏撰文介紹黏著劑的耐久性、王慶豪的植物色素萃取與染布課程設計、江慧玉和姚月雲,以及國立臺灣師範大學美術系郭雅倢的藍染、許惠媛的濕壁畫,篇篇都精彩,值得一讀再讀拓展吾人對化學與跨領域的認識。至於常態性文章則有李佩蓉和洪振方透過永續發展為主題的繪本設計傳達節能減碳的探究精神與環保意識。陳映辛、馮松林、劉融諭的做中學,以「竹山高中科學宅急便」科學闖關活動和植物萃取等實驗,提供學生進行探究、實作、到志工服務活動,將所學以科學語言再傳達給其他同學,該課程有助於培養學生科學素養與提升溝通能力。李俊穎因應全球新冠肺炎的疫情而採用遠距線上實驗教學,並於教學前寄送實驗材料包至學員家中,使實驗課仍得以實施,可供教師參考。 註: https://www.taiwan-panorama.com/Articles/Details?Guid=507d31a4-1f01-4058-bed4-48f0c458dc39

第四十四期 主編的話 / 邱美虹

Tuesday , 14, September 2021 Comments Off on 第四十四期 主編的話 / 邱美虹

第四十四期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 自疫情於2019年底爆發以來,各種國際會議已從實體轉變成線上會議或是結合實體和線上並存的會議型態,後者並存的狀況大都是在疫情較為舒緩尚得以群聚的國家(如臺灣),大部分的國際會議都轉型為以線上會議為主。今年(2021)國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)的雙年大會(General Assembly)和世界大會會議(World Congress Conference)主辦國是加拿大化學會[1],原預定在蒙特婁舉行,但受到疫情影響,在長久期待來自世界各國的學者、業界人士和研究人員與會後,最終仍是忍痛改採線上會議的形式辦理。此次,除大會專題演講外,所有講者或海報展全都是事前錄製影片,放在網站上供與會者事前觀看,而大會安排的時段是以討論各報告者的內容為主,直接採線上提問與作答,不再有現場口頭報告。雖然演講者和與會者仍可線上交換意見,但因為隔空對話,總覺得少了點人與人之間現場互動和大廳走廊間對話的交流機會,剩下的只是在線上一間間的會議室間游走與短暫的線上提問罷了,很不踏實的感覺,不知這情況還要持續多久? 今年化學教育類的報告有20多篇是與系統思考(systems thinking)有關的主題,這是一項由IUPAC和多個團體贊助的計畫,參與的各國研究人員大都是將系統思考運用在大學化學課程(如普通化學或有機化學),藉由與生活相關的大主題(如全球暖化、氮循環等等)出發,將系統內的各個化學概念和反應機制以系統思考的取向來設計課程,強調因果關係、變因之間的交互作用、與環境的關係、部分與整體的關聯等等,以協助學生認識化學、關心周遭環境、運用化學知識於情境問題中,並瞭解情境問題的屬性為整體的複雜系統形成的,同時在問題解決時,單一因子是無法解決複雜系統的問題,而必須考慮系統中各成分相互影響的關係,以達見樹又見林的學習目標。國內在這方面的研究或是教學都較少見,但是國外大學化學教育似乎已形成一股研究與實務工作的主流,值得持續的關切。國內中學有選修課程和探究與實作課程,納入系統思考的課程設計理念,可以帶領學生關心社會性科學議題,以較大的系統尺度和較宏觀的視野去看待環境問題和化學領域。朝向系統思考的課程設計,是個非常值得努力的方向。 本期專刊是以介紹教育部為推動十二年國民基本教育而規劃的化學學科教材教法一書,該書已於2020年12月出版,計有13章,從化學教育的目標、化學學習心理學基礎、課程設計、教學與評量、社會性科學議題、示範實驗、科技在化學教學上的應用、大學指定考試試題分析和科學展覽等主題皆包含於內。本次專題特邀作者們簡介該書章節內容,以導讀方式撰寫,提供教師教學之參考。最後,本期的常態性文章是臺灣大學化學系楊吉水教授就探究與實作課程中如何設計素養導向的試題提出個人的觀點,說明素養題的專業學科知識門檻不需太高,但要能讓學生展現其思考、推理、分析及推論實驗數據的能力。在探究與實作的教學中,適切的素養導向的評量試題應需與教學具有相輔相成的功能。 [1] 註: 在IUPAC雙年會會議上,會員國投票表決加拿大團隊得於2027年再次辦理。

第四十三期 主編的話 /邱美虹

Saturday , 12, June 2021 Comments Off on 第四十三期 主編的話 /邱美虹

第四十三期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授國際純粹化學與應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 臺灣曾歷經2003年SARS疫情,當年慘痛的經驗,使得國人培養出具有戴口罩和常洗手的習慣,因此自新冠疫情於2019年底爆發後,國人皆能配合政府的政策及時回應這橫掃全球的疫情,因而有了一年多穩定且正常的生活,讓世界各國視為模範生。然嚴峻的疫情並未就此繞過臺灣,5月15日起雙北市升級為三級警戒,全國在5月19日亦隨之升級,嚴陣以待面對疫情未見趨緩的狀況。而雙北市更於5月17日宣布高中以下停課至5月28日,緊接著教育部也在5月18日宣布全國各級學校及公私立幼兒園停課,甚至於6月7日公布全國三級警戒到6月28日而停課延長至7月2日,長達一個多月的停課,網路瘋傳線上資源(如教學影片和各種活動),讓人目不暇給,甚至連上課鐘聲音檔都出現了。過去安逸中未求提前部署購買疫苗和快篩劑,居安未能思危,如今面對疫情升溫,學校教育隨之起了史無前例的變化,教師和學生在瞬間要面對所謂的「停課不停學」的新生活,兵荒馬亂是可想而知,不得不說是一項大挑戰。 大部分教師過去沒有線上教學的經驗,在沒有演練的狀況下學生就離開學校,是否教師有足夠的教學資源與支持來做遠距教學、學生是否有電腦網路、家中孩童是否有足夠可分配的電腦可以使用等等都來不及確認就全面迎戰「停課不停學」的政策。雖是如此,卻見教師們馬上捲起袖子學習網路授課平台的功能、同事間相互交流彼此支援、積極尋找線上方便包盡快上手、網路分享教學影片和如何有效的讓學生參與上課的教學活動的訊息,每位老師都卯足勁拿出看家本領,希望讓教學盡快正常化,以免耽誤學生學習。這時我們看到的是一線教師們的能量真是不容小覷,從自製上課投影片、每日上課當線上主播、設計適合家中做的活動、教導學生線上傳送作業等等,都在短時間內幾乎全部到位,唯獨比較難做到的就是實驗活動。實驗講求動手做,然一旦改成線上教學,原預計要做的各種實驗不得不停止,探究與實作的課程也無法在校進行實驗數據的收集和分析,沒了實驗沒了探究,頓時科學課程彷彿失去了它的靈魂,不再透過實驗的摸索去認識探究的精神。慶幸的是,還有一些教學平台提供各類與實驗相關的影片或是活動,可以讓教師彈性運用。遠距教學不是新鮮事,但很少應用到高中以下各級學校,一旦需要時還須有配套措施;政府的網路教學資源不是沒有在做,但是遇到全國上線使用就面臨頻寬不夠當機的問題,不經一事不長一智,此次的新冠疫情凸顯遠距教學的困境,也點出未來可以努力的方向,期待遠距教學和教師專業成長可以相輔相成,在科技世代改變教學已是刻不容緩的事,新興科技已無法置身於教育之外,如何更有效的以洪荒之力來建立優質的學習環境,就端看主事者的智慧了。 本期專刊特別邀請國立台北教育大學何慧瑩教授擔任,該專刊有八篇文章,從學理(陳惠玉特聘教授的「神秘且有趣的軟性光子晶體:藍相液晶」和盧秀琴教授的「治療燒燙傷的魚皮敷料」)到應用(李昆展教授與羅珮瑛「奈米碳材料的官能化及應用性」)、從教學(陳月雲博士與盧秀琴教授的「從奈米碳黑探討蓮葉效應的概念改變教學」)到課程設計(如何慧瑩教授等人的文章:「融入式奈米課程之設計方式」、「壁虎效應—高中奈米課程之教具設計」、「蓮葉效應—國中奈米課程與教具設計」與「光子晶體—高中奈米課程設計」)。這些奈米學理和跨學科的課程設計和教學的探討,對國高中理化教學有直接或間接的助益。我們對哈利波特的隱形衣感到好奇,又何嘗不是一個引起學生學習動機的起點,然後再引進奈米的概念,生活處處是科學,奈米的角色亦不容忽視!     本期的常態性文章有兩篇,一篇是大甲高中廖旭茂老師的「利用壓力感測器調查雙氧水的催化分解」,以科技協助數據採集與分析,讓學生可以著重在數據結果的解釋與變因的探討。另一篇是台北市三民國小葉之愛老師的「國小二年級雙語生活課程─彈跳泡泡」,這是一個結合學科內容與語言學習的雙語課程,也是本期刊第一篇以雙語自然課程為主的文章,對未來小學自然課程將以雙語進行教學有具體的參考價值。 最後,本刊從這一期開始將改成季刊,出刊月為三月、六月、九月與十二月,寒暑假不出刊,歡迎舊雨新知多多投稿,分享教學策略、課程設計、評量方式、尖端科技等,使本園地能推陳出新,服務更廣大的群眾與第一線教師,也使化學教育得以在穩定中成長與茁壯。  

第四十二期 主編的話 / 邱美虹

Tuesday , 9, March 2021 Comments Off on 第四十二期 主編的話 / 邱美虹

第四十二期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純粹化學與應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 近年來,全球對於在科學–科技–工程–數學(STEM)人才流失以及女性在STEM相關領域(STEM-Plus,除前述四領域外,還可包含設計、醫學等等)的議題,持續表現高度關心。亞太經濟合作(Asia-Pacific Economic Cooperation, APEC)的各經濟體對於具備科學素養能力之人力亦顯需求日漸迫切;但來自APEC經濟體系教育系統的人力產出不僅不足,甚至還在減少(UNESCO Institute of Statistics,2015)。基於認知到此一需求,在智利(2004年)、秘魯(2008年)和韓國(2012年)的亞太經合組織教育部長級會議上,聚焦於科學教育之計畫已被列為優先考量,而除了STEM-Plus教育的重要性受到關注之外,女性在STEM-Plus領域的發展以及參與率也愈發受到世界的矚目,包括澳洲提出推動女性在STEM領域發展的策略以及由聯合國提出,每年舉辦慶祝活動的「國際女性科學日」等,都彰顯女性在STEM-Plus領域的影響力已日漸上升;因此,如何改善女性學習環境並促使他們成為STEM-Plus相關產業的一大助力便成為各經濟體的重要新挑戰。 為了回應此議題並促進臺灣和亞太地區之STEM-Plus教育交流,及探索亞太地區女性在STEM-Plus領域發展的情況,我受教育部國際及兩岸教育司邀請在2019年智利之APEC年會中提案辦理亞太地區STEM-Plus for Women and Girls 工作坊,並成功獲得APEC經濟體與人力資源發展工作小組支持與贊助得以辦理該項活動。原預計在2020年5月執行此計畫,但受到COVID-19疫情的影響,遂延期至2021年3月25-26日舉辦線上與實體並存的會議,除有專題講者的演講之外,也包含了APEC經濟體代表報告以及專家小組論壇。 開幕致詞的貴賓有APEC 人力資源發展工作小組主席Dong Sun PARK教授以及教育發展分組協調人王燕教授、教育部國際及兩岸教育司司長李彥儀博士和國立台灣師範大學校長吳正己教授為大會致詞。此次共計邀請六位大會專題演講者分別來自韓國、澳洲、美國、愛爾蘭、新加坡和臺灣、八位經濟體代表分別來自俄羅斯、越南、馬來西亞、菲律賓、智利、墨西哥、美國、祕魯等報告各經濟體在STEM教育上的政策和措施,以及一場專家論壇(阿根廷、日本和兩位國內學者擔任講員)。 長久以來男女在學校和STEM職場上的差異在許多國家皆可見,這已經不是新聞,但仍持續發生則是問題。以韓國為例,受高等教育的STEM女性並不在少數,在職場上卻佔低比例,這些女性都到哪裡去了呢? 在馬來西亞這樣的現象卻是相反的,女性在各方面其實都佔優勢的。又如祕魯教育部代表提及強化師資評鑑系統,以提供女學生更友善的學習環境是他們努力的重點。智利代表則指出若將女性勞動力納入,可望增加20%的生產力。而美國代表也指出STEM相關領域中以男性主導的狀況也是存在的,要改變大家對STEM的刻板印象、建立女性楷模與減少對STEM的學習焦慮等議題都是目前在進行的方向。阿根廷教授則是提到大學教授在STEM領域中女性升等為教授者寡,很難為女學生找到可學習的對象等等。從報告中不難發現,各國的文化價值觀左右社會和家長對女性在STEM-Plus中的表現,若想從一個成功的案例移植到另一個國家,文化差異與價值觀是不得不思考的問題。臺灣相較而言是幸運的,在學校裡男女大都有均等的學習機會,而在職場上也都有發揮所長的機會。如何維持這樣的優勢,使人才培育能在更具多樣性(diversity)、平等性(equality)和包容性(inclusion)、的環境中穩定發展,才是大挑戰。 綜上所述,性別差距仍存在於許多國家,許多努力和方案都仍持續在發生,但對於家長、師長和社會對女性的刻板印象、女性低估自己的能力與長處、缺乏自信、缺乏女性楷模(學習的對象)、缺少支持女性在工作場域中的需求與尊重等等,還需要有智慧和行動力的結合與支持,才可望向前邁進小小的一步。最後以居禮夫人的一句話來結尾甫剛結束的STEM-Plus會議, I was taught that the way of progress is neither swift nor easy.~ Marie Curie 本期專題「高中自然科學探究與實作」是由新北高中鍾曉蘭老師負責,其中包括鍾曉蘭的領頭羊一文以及另外三篇探討探究與實作課程的文章。第一篇是國立臺灣師範大學附屬中學洪逸文老師分享提問的技巧與產生可探究的問題應如何設計。第二篇是四位中學老師(鍾曉蘭、鐘建坪、謝東霖和許舜婷)合作開發的「咖啡牛奶的探究與實作課程」,內容完整豐富,可以立即應用在探究與實作的課程中。第三篇是桃園武陵高中張明娟老師與吳德彭老師設計的「全球氣候變遷」共備、實施、評量等經驗分享。第四篇則是中山女高蘇芳儀、許哲瑜、曹雅萍三位老師的食物探究課程共備、模組開發、實施與修正、學生成果等等進行經驗分享。高中科學探究與實作的課程已進入第二年的實施階段,各校教師都卯足全力發揮潛能設計具各校特色的課程、進行實施與評量、並根據實施回饋與成效加以精緻化教學模組與評量內容,令人嘖嘖稱讚。若果能以如此研究的精神開發、實踐、反思、修正教學內容,相信必能翻轉學校科學教育的。 本期刊另外還有兩篇常態性文章,一篇是大甲高中陳許玉鈴和廖旭茂兩位老師再訪肉桂實驗,延伸上一期廖旭茂老師的化學篇,本期文章從黴菌菌種培養的實驗技能的培養到探究殺菌的學理,是個具本土特色可以直接應用在探究與實作的課程。另一篇是張耕碩老師以學思達教育理念–「以學習者為中心」的教學法來設計常見的水的電解實驗,提供教師用以啟發學生思考的教學法。 參考文獻 UNESCO Institute of Statistics (2015). Women in Science, UIS […]