科學模型與建模：設計建模與多重表徵的模型教學活動以增進高二學生的化學學習—以化學鍵、分子混成軌域、分子形狀與結構為例（下） 鍾曉蘭 新北市立新北高級中學教育部高中化學學科中心chshirley2007@yahoo.com.tw   〔承《科學模型與建模：設計建模與多重表徵的模型教學活動以增進高二學生的化學學習—以化學鍵、分子混成軌域、分子形狀與結構為例（中）》〕 n  研究成果 一、教學成效分析 (一) 兩組學生教學成效比較 兩組學生在三次評量中的顯著性比較見表7，評量1是在教學前進行的，從顯著性比較中我們可以了解到兩組學生在教學前對於的相關概念上並未達到顯著差異（independent-t test, t(70) = 0.06, p = .950)，兩組在評量2與評量3之間的顯著比較則以評量1為共變數，進行ANCONA test，分析結果顯示，建模+多重表徵模型組（N = 36）經過多重表徵的模型與建模歷程的教學活動之後，在評量2的答題表現大幅度的進步，而且與建模組之間達到顯著性的差異（F(2,69) = 4.07, p < .05）。教學之後兩組再進行評量3的測驗，兩組成績亦達到顯著性的差異（F(2,69) = 17.71, p < .001）。 表7：多重表徵模型組與傳統教學組三次評量兩組之間的顯著差異分析 註：1. MM組為建模+多重表徵模型組（N = 36）；M組為建模+一般分子模型組（N = 35） 2. 評量1兩組進行independent-t test；評量2,3則以評量1為共變數，進行ANCOVA test (二) 兩組學生組內教學成效分析 接著以paired-t test分析兩組學生在不同評量組內成績是否達到顯著進步，分析結果顯示，兩組在教學的歷程中每次的評量成績皆達顯著進步，詳見表8。不論是進行建模教學或是建模＋多重表徵模型教學，對於學生學習共價鍵與分子結構等概念都有顯著的幫助。特別是建模＋多重表徵模型組的得分率在教學中∕教學後大幅揚升至45.2/67.2％，顯示出多重表徵的模型教學活動將抽象的微觀粒子運動及VSEPR理論等抽象的概念轉為實體或動畫，可以幫助學生對於概念的理解，因此在教學後建模＋多重表徵模型組達到67.2％的正確率。不過兩組學生在教學歷程中，究竟在哪些子概念上發生不同的演變途徑，仍有待研究者進一步分析。 表8：建模+多重表徵模型組與建模組不同評量組內的顯著進步分析 n  結語 一、  建模教學有助於學生學習σ鍵與π鍵與分子形狀相關概念 不論是進行建模教學或是建模＋多重表徵模型教學，對於學生學習概念都有顯著的幫助。特別是建模＋多重表徵模型組的得分率在教學中∕教學後大幅揚升，顯示出多重表徵的模型教學活動將抽象的微觀粒子運動及VSEPR理論等抽象的概念轉為實體或動畫，可以幫助學生對於概念的理解，因此在教學後建模＋多重表徵模型組達到67.2%的正確率。 從兩組學習成效來看，本研究利用建模歷程融入教學，在建立學生σ鍵與π鍵、分子形狀兩個子概念的成效較為顯著，顯示出學生能夠藉由建立模型而形成適當的表徵，並用於解決問題（模型應用），這部份的結果與Justi & Gilbert（2002）所提出的觀點一致。 […]

化學的填字遊戲？ 蔡蘊明 國立臺灣大學化學系ymtsai@ntu.edu.tw n  前言 國際純粹及應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）與國際純粹及應用物理聯合會（International Union of Pure and Applied Physics, IUPAP）在去年（2015）末宣佈，已經成功的證實四個原子序數為113，115，117，和118的新元素之存在，因此化學元素週期表的第七行（或第七週期）正式宣告填滿，如圖一所示。 圖一：化學元素週期表第七週期宣告填滿 （圖片來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Transuranium_element） 週期表向來是與化學緊密連結的圖騰，此消息一出，讓化學難得的在各大報章上博取了不少的版面，但激情過後，我們要問，這對化學到底有何影響？化學追求的會是一個像填字一般的遊戲嗎？這種淪落於膚淺的認知不是化學的專利，君不見民眾對生物的認知好像也只是基因密碼的破解，對物理的認知好像只是基本粒子的追求，何其一般。因此，站在一個化學人的立場，讓我們來探索一下這個領域真正在追求的是什麼。 n  簡介 為了方便理解本文，先對核化學的常見表達方式做簡單的說明。化學家會在元素符號的左下角註明其原子序，亦即該元素核內質子的數目，符號的左上角則註明其核內質子與中子合計的數目，稱為質量數。例如：紀念科學家波爾的元素bohrium（Bh, ），以Bh為其元素符號，Bh的一個同位素可用  表示，意指其原子序數為107，核中除了107個質子外，還有155個中子（同位素係指二核種具有相同的質子數但不同的中子數），質子與中子數目之合就是質量數。另請注意，在討論核的變化時，通常不會註明核外的電子數目以及是何種化學型態（化合物）。 n  融合 通常在鈾元素（原子序數為92）之後的元素，稱為超鈾元素，大都是透過人工合成的，為不穩定的並具放射性，會衰變成其它核種，每一個特定的核種會具有其獨特的衰變方式，一步步衰變至一個穩定的元素，這一系列的衰變稱為衰變鏈（decay chain）。 第一個超鈾元素是在1940年在美國加州大學柏克萊分校的兩位物理學家Edwin Mattison McMillan與Philip Hauge Abelson所製造的，他們以中子（）撞擊氧化鈾（鈾238）得到鈾-239，如式[1]所示，而鈾239接著衰變成為錼（neptunium-239）並釋放出beta-射線（），如式[2]所示。  +   à     [1]  à  +     [2] 在錼衰變的過程中，核內中子釋放出帶負電的電子而轉變成帶正電的質子，因此原子序數增一而質量數不變。 以上的合成方法是透過不帶電的中子撞擊核，這種融合較為容易，而許多超鈾元素是經過核融合來製備的，也就是以一個核去撞擊另一個核，但由於質子帶正電，因此核具正電，使得核融合因為正電的相斥而非常困難，需要非常高的能量，基本上是透過線性加速器或環形加速器將某離子加速，以極高的能量撞擊塗佈另一核種的靶來引發核融合。例如原子序為114的鈇（flerovium；元素符號為Fl），是在1999年透過鈣-48（）撞擊鈽-244和242（, ）的靶所得到的，其中質量數289的同位素（）最穩定，其半衰期為2.7秒。在此核反應中，鈣的原子序（20）加上鈽的原子序（94）就等於鈇的原子序（114）。 若是以較輕的核種為加速的離子去撞擊重核種的靶，得到的核融合產物會以較高的能量狀態存在，這稱為熱融合（hot fusion）。因為融合產物處於高能狀態，很容易進行核分裂產生原子序小的核種，因此使得熱融合只能合成到原子序106者為止。但後來發現若用較重之核種的離子作為撞擊者（例如鈣），撞出的融合產物會處於較低的能量狀態，被稱為冷融合（cold fusion）。 這屬於高能物理的研究領域，概念上好像很簡單，而喜歡看科幻電影的讀者可能注意到「鋼鐵人」影片中，主角天才科學家史塔克為了尋找強大能源，認為需要一種新的元素，是而一天之內架起一套加速器，三兩下就製造出了一個了不得的新元素，放在胸前以供駕馭那套鋼鐵服裝。但在現實的層次，要建立一部加速器是需要億級以上的經費（這當然難不倒史塔克），更要花上數年的時間來建造，每年至少上千萬的經費來維護，能夠運轉之後必須耐心的打靶，撞個十天半月才能得到數“顆”新的核種並不令人意外，但要確認是否撞出新的元素還需要很漫長的時間去解讀分析收集所得的資料，整個過程絕非科幻電影所描述的那般神奇，科學家需具有的耐心和毅力在這個領域彰顯無疑，更不用說這些超鈾元素都是具有放射性的，處理時要極度的小心，要能放在心窩還能在天空飛翔戰鬥，根本是神話了！ 實際上，現今有財力和能力執行核融合實驗的地方屈指可數，其中最著名者包括位於蘇俄Dubna（杜布納）的Joint Institute […]

青蛙腿實驗與化學電池的發明 賴羿蓉1, *、洪振方2 1吳鳳科技大學幼兒保育系2國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所*yrlai@wfu.edu.tw n  賈法尼的青蛙實驗 在1786年以前，當時尚無法產生穩定的電流，只有經由磨擦生電的「電火花」而已。話說1786年的某一天，義大利醫生賈法尼（Luigi Galvani, 1737-1798）在實驗室中解剖青蛙，只見他手中的解剖刀一刀下去切開青蛙的腰部，再一刀下去剝出了腰部的神經，然後拿起一把精巧的黃銅小鉤，一鉤穿了過去並順手將其掛在實驗桌上的一根橫鐵樑上。當賈法尼正準備再解剖第二隻青蛙時，忽見剛剛解剖的那隻青蛙抽動了起來。開始，賈法尼認為這可能是青蛙還沒死透的緣故，但過了一段時間之後，蛙腿仍持續的抽動著，絲毫沒有停止的跡象；此時，賈法尼開始覺得異常，於是又解剖了一隻青蛙，同樣的，也以銅鉤倒掛在橫鐵樑上，結果同前次一模一樣。經過反覆的觀察研究，他突然發現，這可能是電在作怪。於是，賈法尼提出一個大膽的假說—「電能是來源於活的肌肉」，並在不同的前提假設下進行各種實驗。最後，賈法尼推斷，使蛙腿抽動的電是來自青蛙自身的，而二種不同的金屬則是蛙腿放電的導體。他把這種電稱之為「動物電」，以區別於靜電。 圖1：Luigi Galvani（賈法尼） （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani） 圖2：賈法尼的青蛙實驗 （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani） n  伏打電堆的發明 1793年，賈法尼在英國皇家學會上發表了他的新發現，與會的學者無不表示喝彩與贊同。然而，在大家都接受並認同賈法尼的發現時，有位義大利帕多瓦大學物理學教授伏打（Alessandro Volta, 1745-1827），眼見做醫學解剖的賈法尼竟在皇家學會大談電學發現，他哪能服氣，因此，又自行重覆賈法尼的實驗，毫無疑問的，他亦得到相同的結果。當伏打正在納悶時，突然，他像想到了什麼似的立即又再一次的重覆賈法尼的實驗，只是這次他將實驗中的橫樑與掛鉤以相同的金屬製造，實驗的結果竟是一個出人意料之外的現象：青蛙腿立即停止了抽動。 圖3：Alessandro Volta（伏打） （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta） 此一截然不同的結果深深地震憾了伏打，他因而推斷，蛙腿抽動的能量確實是來自一種新的電能，但這種電能並不是由動物細胞組織所產生的，而是與解剖時所使用的金屬的種類有極大的關係。換言之，並無所謂的動物電，蛙腿會發生抽動乃是因為鉤住青蛙腰部神經的鉤子與橫樑是二種不同的金屬（例如二種金屬分別為銅和鐵）所造成的。 賈法尼聽到了伏打的實驗結果之後，非常震驚，但他仍相信確實有動物電的存在，他也不願接受伏打的觀點。就這樣，賈法尼主張確實有動物電存在，而伏打則主張蛙腿抽動乃是因兩種不同的金屬接觸而產生的，二者均不甘示弱的各為自己的理論找尋證據，因而開始了一場科學論戰。首先在論戰中找到了證據的是賈法尼，他找到了一些電鰻，並發現這些魚所發出的電都是由魚本身所產生的。由此，賈法尼證實了自己的理論是正確的：動物電是動物自身所產生的，不是因兩種不同的金屬接觸而產生的；當然，他亦據此大大的批評了伏打的理論。顯然，此一發現對伏打確實是一大打擊，因為依據伏打所提出的推論根本無法解釋此一現象，但伏打並不因此而退縮，他在眾人的嘲諷下仍持著自己的推論繼續進行實驗。 由於伏打認為，蛙腿會抽動乃是因為兩種不同的金屬和蛙腿內的液體接觸所引起的，因此他以各種不同的金屬相互接觸，中間隔上濕的硬紙、皮革或其他海棉狀的東西，經由不斷嚐試及修改實驗之後，終於得到一個結果，即不論有無動物細胞組織，都會有電產生。 之後，伏打又更進一步改進了自己的設計。他首先以幾碗水代替蛙腿溶液做電解質（Electrolyte），然後把連接起來的幾種不同金屬片浸入水中，從而產生了電流。不久，伏打又對這裝置進行改進，將一個金屬鋅板（Zinc）放在一個銅板（Copper）上，再用一塊浸透鹽水的紙或呢絨板壓上，構成一個單元（Element）；再放上鋅板、銅板，如此重覆下去，十次、二十次、三十次….，由很多個單元堆積疊成一個柱狀，便產生了明顯的電流。即我們所稱的伏打電堆或伏打電柱，亦是今日電池的雛型。 圖4：伏打電堆 （圖片取自：https://en.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta） n  科學理論不是永恆不變的真理 由上文可知，如果賈法尼沒有注意到蛙腿抽動的現象並對外發表，則此一現象可能至今仍被忽視；如果伏打沒有對賈法尼所提出的理論產生疑問，則將不可能有何特殊的發現；如果伏打受不了外界的冷嘲熱諷，而不能堅持自己的想法並停止實驗，則即使再多的人去重覆賈法尼的實驗，人們除了看到蛙腿跳動外，就不會再看到什麼了。此外，如果伏打不提出蛙腿為何會收縮的理論，就不可能發明伏打電堆，而在科學史上只不過是增加了一個怪異現象的記錄罷了。由此可見，科學理論的建立是始於問題的發現，且在解決此一問題的過程中，多半會再新生一些問題。針對相同的問題，不同的人往往會提出不同的理論，而真正能為人們所接受的理論，往往是能對這些問題做出最佳解釋者。 可能有人會問：「那麼，在這場論戰中，到底誰贏誰輸呢？」讓我們再仔細回憶一下這場論戰的主要論點，即賈法尼主張有動物電的存在，認為使蛙腿抽動的主要原因乃是因為動物電的關係；而伏打則主張並無動物電的存在，蛙腿之所以會抽動乃是因為兩種不同的金屬和蛙腿內的液體接觸所引起的。然而，在論戰的過程中，賈法尼確實找到了證據證明確實有動物電的存在（例如電鰻）；而伏打也依其所提出的理論發明了伏打電池。若我們以動物電是否存在的觀點來評判這兩種理論，則可發現，賈法尼所主張之確實有動物電存在的觀點是正確無誤的；而我們若以化學電池的觀點來評判這二種理論，則似乎伏打所持的觀點才是正確的。由此可見，科學家們在面對同一現象時，常會因所持的觀點不同而發展出不同的理論。 現在，我們已經有一套非常完整關於電池的理論。不過，在觀察肌肉、神經和動物機體的電流這一方面，新的假說仍然不斷的取代舊的假說，我們仍然不曾完成賈法尼的第一個實驗，但我們已完成了伏打的發現。原來的爭端集中在一個問題上：動物身體內真有電嗎？有所謂「動物電」這種東西嗎？時至今日，這樣的問題大致上已經不再是問題了。但是，為了尋求這問題的答案，伏打卻因而發明了電池。在這個歷程中，我們可以清楚的看出，在科學發展的進程上，並不僅僅是單純的發現問題及解決問題而已，每每會在解決原來問題的過程中，又發現了另一個問題。而科學理論的誕生，往往是由於該理論能對所有的問題做出最佳解釋，且具有最強的說服力者。當然，一個科學理論形成之後，並不表示該理論即為不變的真理，這個理論往往會因新的現象的發現而被修改，甚至會被另一個新的理論所取代。由此可知，科學理論並無絕對的對與錯，更不是永恆不變的真理，我們只能藉由不斷創造新的科學理論，使人類能更瞭解自然界的種種現象，並對其做出更加合理的解釋。  

結合微電影於製作豆腐和植物染實驗中— 創意影片拍攝心得分享（上） 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw n  緣起：我的少女時代 十年前意外接到教育部高中化學學科中心（以下簡稱學科中心）雅雯邀請加入其工作團隊，憶起第一次參加會議時的戒慎恐懼，一個如此強大的學科中心指派的任務可能非同小可，脖子上的毛都快豎了起來，資深大家長龔自敬老師除了將階段性工作事項一一說明外，還播放了學科中心資深教師製作的創意實驗影片，專業的裝扮和實驗設備，前輩實驗動作十分精準，口齒清晰三言兩語就能把實驗精髓完整呈現，內心折服外，潛伏多年的雄心及表演慾也激出渴望的火花，遠目少女時期的自己—運動舞社社長，從劇本編寫、組編舞曲、編舞、到成為表演者，沉寂多年，隨著時光之河容顏及熱情已成乾枯的典藏，如今有了伸展的舞台，內心熱血流竄，即使賣老臉也應兩肋插刀賣力演出，一方面深思創意實驗影片以研發實驗為主，太搞笑恐會失焦，太正經又擔心鄉民在點閱YouTube時，一看到學科中心的招牌音樂就直接按叉忽略，枉費學科中心教育普羅大眾的美意，因此尺寸拿捏端看個人本事。 初期拍攝主題以研發創新實驗為主，筆者平日除了教學就是喜歡蒐集各種稀奇古怪實驗，一次偶然機會跟學生分享拍攝影片經驗，他們覺得很新鮮，想參與拍攝，也因此有了主題呈現的表演方式。實驗準備、試做都是由學生負責，拍攝當天大家集思廣益，學生時期情景重現，小幸運的是，這些孩子雖然來自普通班，卻是靈活手巧的孩子，他們創意無限，也因為此次影片拍攝，他們發現自己，找到自己，意外促成這幾個學生日後參與全國化學創意闖關比賽都有十分傑出的表現。 本文共提供兩則實驗內容及其影片，主要是以家庭化學實驗為主，所謂家庭化學實驗是指在家裡做化學實驗，使用的藥品和器材可以從家裡取得，購自五金行、百貨行、文具店、藥局等，或取自廢棄物，而不使用化學實驗室的場地以及藥品和器材。但因拍攝方便起見此兩個實驗都在實驗室中進行，一是學科中心2012年創意闖關比賽影片「關公賣豆腐」，以三國時期大將關公原先是賣豆腐的小販切入主題，介紹豆漿是膠體溶液，當遇到生石灰或硫酸鈣時會達到蛋白質等電點而沉澱，呈現古人的生活智慧。另一則是2014年拍攝的「神奇的植物染」，片中小男孩所使用布為棉布，洋蔥是染劑原料，當小男孩使用了乞丐給的〝神奇豆子〞時，染布效果大增。過程中主要強調出媒染劑對於染布的神奇功效，並介紹其原理。 n  影片觀賞 一、  關公賣豆腐 本實驗影片是2012年化學學科中心拍攝，提供其製作的詳細過程。 影片網址：https://www.youtube.com/watch?v=EjQpbEoxcRI, YouTube. 二、  神奇植物染 本實驗影片是2014年化學學科中心拍攝，提供其製作的詳細過程。 影片網址：https://www.youtube.com/watch?v=40J1tKBW5xs, YouTube. n  器材及藥品： 加熱板 1 台、保鮮膜 、玻棒 1 支、燒杯（500毫升） 1 個、燒杯（250毫升）  1 個、培養皿  3 個、餐巾紙 1 張、豆漿、硫酸鈣（食品材料行有販售） 1 克、洋蔥表皮 10克（約兩顆的量）、5%的明礬（KAl(SO4)2‧12H2O）水溶液（食品材料行有販售） 。 n  實驗步驟 一、  關公賣豆腐 1.        配製硫酸鈣飽和溶液：取50毫升的蒸餾水，加入適量的硫酸鈣，建議比例：硫酸鈣與水的重量比例是1：7。 2.        取一個250毫升的燒杯，放入豆漿（無糖豆漿較佳），隔水加熱至80℃。再加入硫酸鈣飽和溶液，稍加攪拌後靜置十分鐘。 3.        靜置10分鐘（必要時可以先加熱再靜置），為加速豆腐沉澱生成，可以再以冷水浸泡5分鐘，加速冷卻。此時豆漿分成兩層，上層為水，下層沉澱物質即為豆腐。 4.        將上層澄清液倒掉，將豆腐倒入鋪有保鮮膜的培養皿，可以餐巾紙輕壓液面吸水。 […]

結合微電影於製作豆腐和植物染實驗中— 創意影片拍攝心得分享（下） 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw 〔承《結合微電影於製作豆腐和植物染實驗中—創意影片拍攝心得分享（上）》〕 n  微電影拍攝心得 一、  創意不設限 隨著大眾生活忙碌，使用平板和手機的習慣頻繁，微電影（Microfilm）儼然成為一般民眾消遣娛樂的主流，所謂微電影其實是「微型電影」的簡稱。指的是運用在各種新媒體平台上播放，適合在移動狀態或短時間休閒狀態下觀看的、具有完整策劃和系統製作體系支持的完整故事情節的「微（超短）時（30-300秒）」放映。這類短片週期製作時間不長，內容融合了幽默搞怪、時尚潮流、公益教育、商業定製等主題，可以單獨成篇，也可以系列成劇。 教育部於2013年因應主流，加強培養「會說會寫會玩會演科學故事的人才」，使科學、原理及意涵等艱澀知識，藉由影音、圖像等數位媒體與闖關活動創意方式，變成社會大眾容易閱讀吸收的資訊。希望透過學生擔任關主親手實作解說實驗原理，提昇科學素養，落實國內科普教育之推動與發展。 為避免學生拍片主題流於鬆散，學科中心蒐整各校學生實作課程教學優良示例與學科中心教學資源研發推廣小組研發創意趣味實驗，以提供參賽學生參考。 筆者的學生對於參加創意闖關比賽及拍攝影片興致一開始並不高，筆者先將闖關主題的詳細實驗步驟及實驗試做成果供學生參考，科學班利用專題課的科展空檔，普通班利用午休及社團活動時間，試做實驗及拍攝。印象最深刻的是其中一組學生所做的闖關題目是「水果酵素炸彈」（見圖3），逗趣的對白及生動的配樂，彷彿帶著魔法吸引了在場所有同學的目光。其中一位學生是設計專才，另外一位則是動漫迷，兩個不同專才領域的組合，在化學領域激盪出火花！ 圖3：學生練習創意闖關比賽影片拍攝 透過一次又一次的拍攝過程激發多元思考，從怯生生的面對鏡頭，到以劇情串連實驗甚至以幽默的方式呈現刻板的實驗流程，學習團隊合作及邏輯思考之能力，進而完成闖關活動創作，享受操作實驗之樂趣。 二、  老師只是配角 「如果要拍個有關化學微電影，你會怎麼寫劇本吸引一般大眾去觀賞？」一次上化學課，跟大家聊到微電影時，一時興起問學生的看法。開放性的問題引起大家熱烈回響，化學實驗就像是一道最頂級的美味，「食材」（實驗藥品和儀器）可以由老師準備，但如何燒出好菜（實驗流程）讓顧客（鄉民）賞臉，就是主廚（學生）的本領了。 以下是幾位參與2014及2015年學科中心影片拍攝的學生訪談。 問：當初參與拍攝學科中心影片的動機是什麼？ 郭承賢（簡稱郭）：覺得好玩，拍攝主題是「家庭化學」，因為家住鹿港菜市場旁，常會看到有小販賣洋蔥，聽老師說洋蔥表皮可以染色覺得很新鮮，想做看看，之後試做了其他果皮染色，但效果不如預期，尤其是火龍果顏色好紅，染布卻無法上色，覺得染布學問大不簡單，要做得好是真學問。 吳秉儒（簡稱吳）：設計實驗很新鮮，以前都是照著實驗紀錄本做，對於結果幾乎都可以預期，但是拍攝實驗影片不同，自己不僅對實驗原理和內容要熟悉，實驗步驟還要自己構思，覺得很有挑戰性。 梁佑任（簡稱梁）：想嘗試新的事物，上網查實驗資料，實驗數據整理及配合時事撰稿，覺得很有成就感！圖4、5、6及7為學生進行實驗影片拍攝過程。 圖4：2014年學科中心影片「神奇植物染」染布過程 郭碩修（簡稱修）：覺得微電影很潮，自己寫劇本當主角，很有趣！手工抄紙不如想像中好做，做了十幾次，常常不小心烤焦，因為研究主題的關係，所以特別上網查廣興紙寮發展史，了解台灣造紙業的興衰，覺得傳統產業真的很辛苦，需要政府支持及維護，並找出新的發展契機。 圖5：2014年學科中心影片「可以吃的手工抄紙」 王彥之（簡稱王）：以前看教學影片，不是很在意，這次有了拍攝機會，當然想去試試看，做實驗儘量找有把握的，想拍一些較有趣的主題，讓朋友及家人了解家庭中化學處處可見，親近化學可以讓自己活得更健康。 蕭然駿（簡稱蕭）：自己是被動被說服進來拍攝，但在跟其他組員討論時，覺得將課本生硬的主題設計成劇本很有挑戰性。本身個性較害羞所以常會忘詞，覺得演員真的不簡單！ 問：在課業繁忙的高中生活中，如何完成事前準備工作？自己是否有類似的拍片經驗？拍攝當天有什麼感覺？ 吳：劇本是自己上網看Youtube影片找靈感，到學校後與同組夥伴一起順稿，實驗試做是利用專題課完成，自己不是第一次演戲，國小演過灰姑娘，國中參與過成發及外交小尖兵，但到拍攝現場面對鏡頭還是會緊張，尤其是新民高中實驗室設備很乾淨也很專業，導演很親切又會帶戲，覺得自己要多加油些。 郭：國中時是童軍團，常有機會演戲，拍攝實驗影片時恰好是期中考前幾天，所以準備不多，但因為稿子是自己花了好幾個晚上完成，所以印象特別深刻，覺得很有成就感！ 王：劇本是利用下課時間與夥伴像聊天的方式順稿，老師提供好幾個實驗主題概念，我們先做自己較有把握的部分，上網查資料，並且在家裡的鏡子前練習，儘量練到不刻意的感覺。 拍攝當天現場很專業，導演很會演戲也給了很多寶貴意見，他通常不會強迫我們怎麼演戲，所以氣氛很輕鬆，演起來也自在。   圖6：2015年影片「高分子聚合物迷思」拍攝（左），導演和剪輯師以專業鏡頭檢視拍攝（ 右） 梁：我們的劇本是配合時事撰稿，上網查相關的實驗內容和步驟，放學後利用通訊軟體聯絡並練習，有時利用LINE互相討論並順稿，我參與了兩次學科中心影片拍攝，雖然都是擔任搞笑的腳色，但拍攝主題不同，準備方向也不一樣，爾後看到YouTube實驗影片會更注意，對於其他老師拍攝的內容也會想多去了解。 修：我也是參與兩次的實驗影片拍攝，第一年拍攝時看到很專業的攝影機，不知道眼睛要看哪裡？導演很有耐心，會一次又一次的指導，第一次拍攝手工抄紙時，假裝踩到香蕉皮摔跤好幾次，結果影片剪輯完成時，居然被全剪光光，深深體會演員的甘苦。第二年拍攝時，導演一刀未剪，覺得自己已漸被肯定，覺得很開心！   圖7：2015年影片「魔法學老師吹毛求疵」拍攝（左），拍攝影片完大功告成師生合影（右） 問：影片剪輯完成後自己是否有推薦給家人和朋友觀賞，他們的看法如何？對於此類影片拍攝是否有些建議及心得？ 吳：自己看了影片後，會希望影片趕快結束，哈哈～朋友說我的表情很有戲，但我知道他們很羨慕，能在學科中心的影片中出現覺得很驕傲，相信十年、二十年後會很懷念這段青春時光！以前刻板印象覺得學科中心影片都是老師在上課講解，所以在YouTube看到時都不是很注意，現在真正參與其中，發現其實其他老師拍攝內容十分有趣，而且題材生活化，對於普羅大眾了解化學很有幫助，我覺得宣傳很重要，希望透過大眾媒體廣為宣傳。 郭：能跟自己的好友一起拍攝真的很開心，同時也介紹給自己的家人及朋友一起去觀賞，覺得很有成就感，家人覺得「家庭化學」很有趣，希望學測完可以再去拍攝。 王：拍攝完自己不太敢看，覺得自己耍寶有些蠢，但一方面又很想讓同學去看自己的表演，未來想拍5~10分鐘長度的微電影，結合更多生活中的化學和搞笑的劇情，希望學測完可以全心全力來準備實驗劇本，為自已留下永恆回憶。 蕭：希望將來拍些結合時事的化學，尤其是有關油品檢測及食品添加物，讓一般人了解化學真的很重要，而且也很有趣！ 修：同學幾乎都看過影片，覺得自己好像明星，明年希望有機會可以拍攝食安問題，覺得影片標題也很重要，會吸引一般人想去看，希望學科中心影片廣為宣傳，大鳴大放！ 三、教師指導微電影拍攝心得—翻轉角色 在網際網路迅速發展的時代下，大眾使用網路的頻率也逐漸增高，尤其是青少年。在傳統媒體之外，網際網路提供了另一種廣告宣傳平台。這也使得微電影崛起，相對於一般傳統廣告，微電影以短片的模式將產品置入影片，利用影片中的演員、情節以及氛圍，更加深消費者對商品的印象。微電影沒有時效性、也不需要高額的傳播費用、直接利用YouTube就可以免費上傳影片，具有「病毒式傳播」的特性，同時微電影可以與觀賞者利用平台互動分享心得，有別於傳統廣告無法與消費者交流分享，吸引更多消費者注意，甚至達到廣告的目的。 化學微電影是除了臉書以外可以與讀者分享的有聲平台，有別於傳統教學實驗影片，同時也翻轉了傳統角色安排，以學生當主角，老師在輔導者的位置，畢竟真正的學習主體是「學生」，學生會比老師更了解時下年輕人想要知道的主題及表演方式。 指導學生實驗影片拍攝幾年下來，發現他們的頭腦很活，對於實驗也很有主見，雖然沒有酬勞、沒有獎盃，更無關升學，但參與的學生都樂在其中，無須彰顯。也許對學生而言，能參與化學奧林匹亞選訓營是求學時期的夢想；然而對老師而言，彰顯的卻不只是帶著一些有才的學生成為國家代表選手而已，而是能看到學生在自己的引領下慢慢地進步，享受學習，熱愛化學，如同當年戴維博士發現了法拉第，如璞玉般耐磨而漸漸散發出耀眼的光芒！ n  參考資料 1.      […]

創意化學實驗—環保手動肥皂機 葉凡愉、周明毅、王冠智、沈明勳、黃琴扉* 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所*chinf1027@yahoo.com.tw n  前言 環境教育為目前我們極力推廣的教育理念，也希望此理念可以與各領域學科知識做結合，像是學生們在進行科學實驗課程時，也可以更有感地關心到他們的生活環境。其中，環保意識、水汙染防治的概念，更是要推廣到中小學的學生，以落實環境教育。國中理化有教導學生天然肥皂、合成清潔劑的原理與製程，天然肥皂的原料取得是比較環保，對環境的汙染低；使用過後排放到水中後是可以被細菌分解的，不會產生泡沫汙染。然而，合成清潔劑的原料取得為石化產品，在生產的過程中，對環境的傷害很大，並且排放到水中後會產生泡沫汙染。另外，市面上販售的合成清潔劑，可能還含有增稠劑、珠光劑、保濕劑、人工色素、香料、殺菌劑及防腐劑等化學添加物，因此，使用此種合成清潔劑，可能會導致洗劑殘留在皮膚上，侵入人體，並且可能會造成皮膚或肝腎的病變，對人體相當不好。 製作肥皂的方式大致上分為四種：熱製法、冷製法、再生法、融化再製法。目前國中理化實驗課大致上都使用熱製法教導學生製作肥皂。但是在實驗過程中，我們發現到：若是選擇不適當油品或者是加熱溫度過高，會產生不好聞的味道；然後最後製成的成品，也不太容易乾燥，這導致學生最終也不敢使用自己製做的肥皂。此種製作肥皂的方式，雖然學生學習到了實驗技巧，但如果實驗後就把成品都丟掉，那此實驗對環境是不友善的。有鑑於熱製法因需要加熱，對學生有危險性，加熱過程中，也有不好聞的氣味產生，因此我們選擇使用冷製法製作肥皂。冷製法做肥皂的過程，是無需加熱，並且不會有異味產生。但缺點就是要準備許多的容器裝原料，學生會覺得此實驗用到的器具過多，不好整理；然後需要用打蛋器攪拌四~五個小時，此過程是疲累而且無趣的。我們就此兩個缺點發想了一個「環保手動肥皂機」，希望可以藉此肥皂機，讓大家做起肥皂是輕鬆、簡單、環保，並且是有趣的。 為了提供一個更環保、更方便製作肥皂的器具，許多研究人員以及國、高中的學生都投入了環保手動肥皂機的研發。綜觀之前所有製作肥皂的實驗課程，是非常繁複，並且需要許多的器具，因此本文作者發想，是否可以製作一個一體成型的器具，只要使用這一個器具就可以輕鬆製作出肥皂，也不需加熱，所以我們就改良了身邊要丟掉的食物攪拌器，希望可以達到廢物利用的精神，開發出一個全新的「環保手動肥皂機」，然後再搭配本文作者研發之肥皂配方，就可以製作出天然、環保、又可以使用之手工肥皂。 n  裝置設計與製造肥皂 一、材料和藥品 廢棄的食物攪拌器（1公升） 1個、氫氧化鈉 75公克（購自五金行和化工原料行）、椰子油 125公克、棕櫚油 150公克、橄欖油 225公克、冰塊 150公克、電子磅秤 1個、量杯 1個、皂模 5個、紙碗 1個，如相片一所示。      相片一：所需材料和藥品（由左而右排列） 二、設計與製造過程 1.        先量出冰塊約150公克（±20公克），加入廢棄攪拌器中，如相片二所示。 相片二：將冰塊加入廢棄攪拌器中 2.        量出氫氧化鈉75公克，放入一個乾淨的紙杯內，如相片三所示。 相片三：氫氧化鈉75公克 3.        一邊攪拌冰塊，一邊慢慢少量加入氫氧化鈉（若一瞬間倒入，怕溫度突然升高），一直攪拌到氫氧化鈉完全溶解在水中，鹼水就製造完成，如相片四所示。   相片四：攪拌食物攪拌器中的冰塊並且緩辦加入氫氧化鈉 4.          當鹼水完成時，把攪拌器放置在電子磅秤上歸零，慢慢倒入棕櫚油（150公克）、橄欖油（225公克）、椰子油（125公克），如相片五所示。   相片五：油品由我們改良的食物攪拌器上方漏斗倒入 5.        開始手動攪拌，攪拌約20分鐘左右，當皂化混合液呈現黏稠狀即可（注意液體中若有浮油，表示攪拌不完全，需繼續攪拌），且避免皂化混合液中有氣泡，因為皂化成形時肥皂中會有空洞，如相片六所示。   相片六：攪拌完成的肥皂（內無空洞產生） 6.        當肥皂混合液完全攪拌成功時，再慢慢倒入皂模中，放置在陰涼處約一星期脫模，如相片七所示。 相片七：將肥皂混合液倒入皂模中 7.        依上述步驟，製作並且使用「環保手動肥皂機」，環保好用的手工皂就完成了。 n  原理和概念 一、皂化反應     油脂在鹼性溶液中加熱，發生水解反應，產生長鏈脂肪酸鹽（肥皂）和副產物甘油。肥皂分為鈉皂和鉀皂，通常稱鈉皂為肥皂。若鹼性物質使用氫氧化鈉，則生成鈉皂。若鹼性物質使用氫氧化鉀，則生成鉀皂。皂化反應如式[1]所示。 油脂 […]

硫酸銅晶體的結構探討：內容更正和進階探討 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學教育部高中化學學科中心schemistry0120@gmail.com n  更正啟事 本人於《臺灣化學教育》第三期撰寫之文章〈硫酸銅晶體的結構探討〉，近期上課與學生分享時，學生提出一些問題，本人當場意識到我犯了嚴重錯誤，因此趕緊寫這篇更正版，以免誤導讀者，甚至造成引用者發生更嚴重的問題。以下是更正後內容和進階探討，請各位指教。 n  無水和五水合硫酸銅晶體和粉末的外觀 無水硫酸銅（CuSO4, copper(II) sulfate anhydrous）粉末的顏色呈無色，如圖1所示。五水合硫酸銅（CuSO4‧5H2O, copper(II) sulfate pentahydrate）晶體呈現藍色，而粉末狀則呈現藍綠色，如圖2所示。   圖1：無水硫酸銅（CuSO4）粉末（右）及其粉末滴加水後（左）的外觀 （圖片來源：由左而右，https://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate，https://simple.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate）   圖2：五水合硫酸銅（CuSO4‧5H2O）晶體（左）及其粉末（右）的外觀 （圖片來源：由左而右，https://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Copper(II)-sulfate-pentahydrate-sample.jpg） n  內容更正：五水合硫酸銅晶體的結構 一、   第三期的原文描述到：結合兩個硫酸銅的硫酸根誤植為上下各1個，如圖3所示。這樣的結構會導致硫酸銅（CuSO4）所帶的結晶水之個數是錯誤的。計算其結晶水如下： 1.        原圖：以圖3的左半邊的銅離子（Cu2+）來看，它的上下方各有1個硫酸根（SO42−），但其中的一個硫酸根與其他銅離子共用。因此，此處的銅離子的硫酸根個數為1，符合五水合硫酸銅（CuSO4‧5H2O）晶體化學式中Cu2+：SO42−＝1：1。此外，此一銅離子的周圍有4個配位鍵結的水分子（H2O），完全屬於這個銅離子。 2.        原圖的延伸。以圖3的整張圖來看，位於中間上下各有1個水分子，它們與結構的左右兩邊以氫鍵結合在一起。此2個水分子中，左方的銅離子分到1個水分子，加上4個配位鍵結的水分子，共計5個水分子，「似乎」符合「五水合」這個名稱。然而，錯誤就是發生在此！因為晶體會往四周延伸，因此延伸至左右的部份又有四個水分子，與這兩個結構以氫鍵結合在一起，這四個水分子以黃色表示，如圖4所示。這樣一來，每個銅離子再分到1個水分子，水分子的總個數是6個而非5個，硫酸銅晶體化學式將是CuSO4‧6H2O。因此，圖4之結構圖也是錯的。 圖3：第三期原文描述的五水合硫酸銅晶體之結構圖（左），這張圖的結構式不正確。 圖4：延伸後的五水合硫酸銅晶體之結構圖（右），這張圖的結構式仍然不正確。 二、   更正：結合兩個硫酸銅的結晶水應只有1個。硫酸銅晶體的化學式與所帶結晶水個數的計算如下： 1.        以圖5的來看，銅離子與硫酸根結合的結晶水個數與圖3相同。再者，銅離子的周圍有4個配位鍵結的水分子，所有的結晶水屬於這個銅離子。 2.        更正說明：只有1個水分子與左右兩個結構以氫鍵結合在一起，左右各分到  個水分子。與圖4相似，將晶體往四周延伸，如圖6所示，因此延伸至左右的部份將又有1個水分子與兩個結構以氫鍵結合在一起，這樣一來，每個銅離子將再分到  個水分子，加上前述  個水分子，共1個水分子。再者，銅離子有4個配位鍵結的水分子和以氫鍵結合的1個水分子，得到水分子的總個數是5個，符合硫酸銅晶體的化學式：CuSO4‧5H2O。 圖5：更正後的部分結構圖，這張圖的結構式不完整。 圖6：更正後五水合硫酸銅晶體延伸的結構圖，這張圖的結構式才正確。 n  內容更正：五水合硫酸銅晶體受熱失去結晶水的過程 一、   CuSO4‧5H2O晶體加熱至102℃時 1.        第三期的原文描述到：與銅離子配位且不與其他配位基生成氫鍵的水分子，先脫離2個H2O而生成CuSO4‧3H2O，如圖7（左）所示。 2.        更正說明：圖7（左）兩旁上方的兩個水分子（H2O被框住的上方兩個紅框）在延伸結構圖中，與圖4相同，其實兼具配位鍵與氫鍵，與下方兩個水分子僅具配位鍵，兩種水分子的鍵結是不同的，因此不會在相同的溫度（102℃）同時失去。應該是結構式下方的兩個水分子僅具配位鍵，如圖7（右）所示。失去的這4個水分子，分屬兩單元的CuSO4‧5H2O晶體，每一單元平均失去2個H2O，所以化學式為CuSO4‧3H2O。   圖7：加熱至102℃失去的結晶水（左，原文），加熱至102℃失去的結晶水（右，更正） 二、   CuSO4‧3H2O　晶體加熱至113℃時 1.        […]

國內外化學教育交流（第十一期） 林靜雯 國立東華大學課程設計與潛能開發學系jingwenlin@mail.ndhu.edu.tw n  內容摘要 一、化學教育重要研討會期程: 16th ACC、2016 BCCE、24th ICCE、46th IUPAC World Chemistry Congress 二、IUPAC的重要資訊—週期表加入新元素 n  詳細介紹 一、化學教育重要研討會期程 A.        The 16th Asian Chemical Congress, 16th ACC（第十六屆亞洲化學大會） 地點：達卡，孟加拉 日期：2016年3月16-19日 相關網址：http://www.16acc.org/about_acc.php 摘要投稿截止日：2015年8月31日 早鳥報名優惠截止日：2015年9月30日 ACC大會由亞洲化學聯盟（Federation of Asian Chemical Societies, FACS）每兩年舉辦一次，FACS係亞太地區28個國家的化學協會所組成，目標在集結亞太地區之科學家進行最新研究活動之交流，以建立一穩固科學社群致力於服務此地區人民。本次ACC大會主題為「人性的化學（chemistry for humanity）」，透過科學與技術之進步改善人類的生活。 B.         2016 Biennial Conference on Chemical Education, 2016 BCCE（2016年化學教育雙年會） 地點：北科羅拉多大學，美國 日期：2016年7月31-8月4日 網址：http://www.unco.edu/bcce2016/ 摘要投稿截止日：2016年2月28日 早鳥報名優惠截止日：2016年6月2日 BCCE 2016是全球化學教育最大型的會議之一，其中包含超過一千篇發表、工作坊與展示。本次在格里利（Greeley）市舉行，預估今年有一千位以上的高中、大學化學教師參加，享受在化學的學習氛圍，探索科羅拉多州和洛磯山脈。 […]