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系統思考在化學教育上的應用:導入系統思考的普化課提高美洲原住民學生學習意願 /汪俊宏

Saturday , 9, December 2023 Comments Off on 系統思考在化學教育上的應用:導入系統思考的普化課提高美洲原住民學生學習意願 /汪俊宏

系統思考在化學教育上的應用:導入系統思考的普化課提高美洲原住民學生學習意願 汪俊宏 Department of Science, Northland Pioneer College, Little Colorado Campus, Winslow, AZ, 86047 chun-hung.wang@npc.edu n  前言1 美洲原住民在美國教育體制屬弱勢,偏鄉地區的高等教育實屬不易推動之任務,許多原住民學生無法在六年內完成美國二年制大學學院便離開學校,即使留在原校轉系的學生也常常選擇放棄理工相關領域的路線而轉至其他領域。將系統思考導入到普通化學課已有許多院校實施,此不僅提高學習意願,也讓學習更有效率,在僅有少數學生主修化學的前提下讓較多學生不畏懼修化學課。將美洲原住民部落納瓦霍(Navajo)與霍皮(Hopi)部落的文化導入到普化課中也提高學生學習興致,將學生自身文化與化學做結合,在基礎科學課程中引起了極為顯著的影響。 n  什麼是系統思考? 系統思考背景         大一基礎課程的學習目的是提供學生大的框架,從中尋找出自己可能有興趣的課題,藉而延續類似的課題而逐步刻畫出職業生涯的藍圖。普化課程的安排是從第一章的「什麼是化學」開始,然後一步步從原子、分子、離子架構,化學反應,化學鍵,氣態、液態、固態、溶液,熱力學,化學動力學、化學平衡等等。但在學習過程中往往產生一些疑問:學習這些內容要如何跟日常生活與未來職涯發展找到相關性。地球限度(planetary boundary)的概念(Rockström, 2009)最早由Johan Rockström等人於2009年提出,加拿大埃德蒙頓國王大學的Peter Mahaffy團隊製作的地球限度(planetary boundary)(KCVS, n.d.)網頁,讓學生更容易地了解地球限度,裡面從許多人類的重大議題:氣候變遷、海洋酸化、乾淨水源等等衍生出更多議題,這過程中引導出我們需要知道的基本概念,例如想要研究氣候變遷議題,就必須對能量守恆定律(熱力學第一定律)、分子結構與鍵結、氣態化學與化學平衡有基本了解,然後再衍伸出水的高比熱對於調節地表水溫度的重要角色。從小觀點一步步延伸至大觀點,可以幫助學生找到自己的興趣,也可以避免學生因為學習眾多普化觀念卻不知道該如何延伸至其他議題。 n  納瓦霍與霍皮文化 與美洲原住民的生活環境息息相關 歷史上納瓦霍與霍皮原住民部落主要位於猶他州、亞利桑那州與新墨西哥州,我所任教的學校所在位置包含納瓦霍郡與阿帕契郡,有部分校區在原住民部落:納瓦霍、霍皮與阿帕契,我負責教學的區域包含了納瓦霍與霍皮,這兩個部落所在位置在歷史上飽受空氣與水污染的影響,急需要理工相關背景的學生在畢業後回到原部落改善當地生活,而原住民的文化也鼓勵部落族人回到故鄉服務。在這樣的前提下,使用地球限度的概念告訴學生這個世界所面臨的問題,然後引導學生思考他們祖先世世代代生活的土地面臨了一些自然資源耗竭以及環境污染的問題,在Mahaffy等人設計的網頁中可以提醒學生氣候變遷、乾淨水源等問題可能已經在部落耆老口中聽到許多,在許多年前的部落沒有空氣與水污染的問題,現在卻浮現越來越多類似問題(Armao, 2023),當中牽連了許多歷史因素,導致目前的居民必須面對這些問題。系統思考可以引領學生思考更深層面的問題,例如乾淨水源需要學生了解酸鹼化學與分子結構與鍵結,學生會更想了解pH值與分子間作用力(例如極化作用與氫鍵)的概念,而這些概念在普化課程中皆有提到。 我在開學第一週並不是開始從普化第一章開始講起,而是用故事串連起所有的章節,引導學生思考為什麼他們需要學習普化,我從他們的日常生活環境開始引導,例如:(一)這個地區的水源來自科羅拉多河(Colorado River)以及其分支小科羅拉多河(Little Colorado River),然而這個區域的水質偏硬,因為水中碳酸鈣CaCO3的含量過高,所以在煮開水時水壺底部總是一層白色物質。(二)原住民部落耆老會使用各種藥材來治療疾病,而這些藥材只生長在特定區域,若是在保護區內,往往很少有機會能夠在藥理上有所研究,這與歷史上原住民不喜歡歐洲移民來到他們生長環境做研究有關,也因為這樣,研究相關藥物的責任便落在部落有受高等教育的年輕人身上。(三)在亞利桑那州溫斯洛(Winslow)地區附近有座火力發電廠Cholla Power Plant將在近兩年內關閉(Decenti, 2022),關閉之後面對的問題則是尋找新的電力來源,雖然說亞歷桑那有大片沙漠,理論上適合發展太陽能電力,但這樣的來源是否能穩定供應當地呢?(四)另外引導學生思考的則是地質上的問題,世界知名的大峽谷國家公園距離我任教學校僅兩個小時車程,但我們對於這座國家公園還有很多不了解的地方,研究地質化學是否能夠尋找到與大自然和平相處的方法呢?藉由引導學生思考這些問題,然後連結到化學相關領域,讓學生提高修習普化的動機,知道學習這些普化基本概念對未來可能有什麼幫助。普化教材是基礎中的基礎,如果能一開始就讓學生發現這個章節彼此的關聯性,可以提高學生留在STEM領域中繼續往上學習。 如果學生通過普化上且持續堅持修到普化下學期末,我要求學生做簡短的十分鐘口頭報告,讓學生決定他們自己感到有興趣的化學相關題目,我也鼓勵他們選擇與他們生活息息相關的題目。例如有位較年長的學生便報告他年輕時在原住民保護區內的火力發電廠工作發現的水污染與空氣污染的嚴重問題,剛好就連結到學期剛開始的地球限度議題。另外有學生報告在原住民保護區的牲畜偶爾會得到一些罕見疾病,而這些疾病只發生在原住民保護區的牲畜身上,所以相關的研究與治療方法非常稀缺,於是我便鼓勵學生繼續學習,未來朝向學生設定的生物工程領域前進。另外也有學生提到與原住民文化息息相關的可食用的仙人掌皮約特(peyote)(Horgan, 2017),此仙人掌含皮約特生物鹼,傳統上只有在部落中德高望重的人士可以在祭典中使用皮約特仙人掌與祖靈溝通,在聆聽完學生報告後得知此皮約特生物鹼與神經傳導物質高度相關,於是我便鼓勵學生繼續往此方向前進,持續在大二修有機化學,未來朝向藥物化學領域獲得更多相關知識。 表1與表2為近三年我開始在北疆先鋒學院教課的統計數據,包含出席率與平均成績。從平均成績的角度來看,並不容易看出導入系統思考前後的差異,因為學生成績計算方式有多方考量,且基礎化學的平均成績明顯低於普通化學。但從出席率來看,系統思考確實提高學生的上課意願,且從普化下學期末學生的課程反饋與口頭告知,70%學生確實明顯提出因為系統思考的緣故,學生更能確定自己未來想走的方向。 表1 基礎化學近三年出席率與平均成績。此課程主要以未來志在從事護理人員為主的基礎課程,僅傳授一個學期,許多學生在高中之前從未修習任何化學課程。我的第一年任教(2020秋季與2021春季)為新冠疫情嚴峻期間,必須完全網路授課,且學生若住在偏遠地區,無線網路往往不穩定,故無統計出席率紀錄。     導入系統思考前   導入系統思考後   基礎化學   2020秋季 […]

參與國際研討會擴展國際視野 —新式化學週期表桌遊分享 /鐘建坪、鐘君瑋

Sunday , 3, December 2023 Comments Off on 參與國際研討會擴展國際視野 —新式化學週期表桌遊分享 /鐘建坪、鐘君瑋

參與國際研討會擴展國際視野 —新式化學週期表桌遊分享 鐘建坪1*、鐘君瑋2 新北市立錦和高級中學國中部、新北市南山中學國中部  hexaphyrins@yahoo.com.tw n  前言 每隔2年舉辦一次的NICE(The Network of Inter-Asian Chemistry Educators)研討會,由於COVID-19疫情關係,原定於2021年舉辦,延宕二年的時間之後,在2023年7月底於馬來西亞舉辦完成。與會人員來自臺灣、日本、韓國、馬來西亞、印度、新加坡等國家的大學教授、中小學科學教師,以及中學學生。大家齊聚在有「貓城」之稱的古晉市,共同分享與討論化學教育相關領域主題。本次第一作者發表2篇海報論文,其一為以探究與實作的方式在彈性學習課程協助學生發展探究能力,強調在國中階段的彈性課程,能夠以探究與實作的方式讓學生能夠經歷包含發現問題、規劃與研究、論證與建模、表達與分享等階段探究歷程,以發展學生的探究能力(鐘建坪,2023);其二為與本文第二作者共同開發化學週期表桌遊,著重如何協助學生透過遊戲化的方式進行單元內容的學習(Chung & Jong, 2023)。本文著重在化學週期表桌遊開發、研討會報告內容與參與歷程的心得分享。 n  化學週期表桌遊遊戲 一、桌遊遊戲     桌遊遊戲是指以能在桌上進行的規則遊戲,例如:卡牌或棋盤。玩家在遊戲規則之下,進行策略思考,以其能夠獲得勝利。目前市面上的桌遊遊戲樣態與種類多元,但以科學概念為主題的遊戲則較為稀缺。以市售「動物園」與「演化論」為例,「動物園」以不同種類動物取代傳統數字大小,藉由類似「大老二」的遊戲規則,最快將手中的卡牌出完者獲勝,其主題雖然藉由動物園中常見動物作為主軸,但是模擬以食物鏈之間的不同階層獵食者的關係並未與實際生態模式相符。「演化論」以達爾文演化論為其科學理論基礎,強調性狀、獵食等概念,讓玩家能夠藉由遊戲歷程理解生物演化的歷程,但因遊戲設計與演化理論仍有些微出入,以及規則理解與實際遊玩需要較久時間才能完成,使得課堂的實際運用較為缺乏。 二、週期表桌遊遊戲 週期表是化學學習一項重要的概念,不僅涵蓋不同元素的物理及化學性質,亦牽涉相似元素之間的週期關係,例如:鋰、鈉、鉀皆為第1族,最外層電子為1個,其活性隨著分子量增加而增加。文獻上許多學者與教師曾設計化學週期表桌遊或卡牌遊戲,協助學生進行學習(e.g., Benedict, 2023; Franco-Mariscal & Cano-Iglesias, 2014),例如:Franco-Mariscal和 Cano-Iglesias設計填空讓學生以元素的相關物理性質進行填字遊戲,藉由Bingo的填字遊戲方式協助學生熟悉元素的性質與符號(Franco-Mariscal & Cano-Iglesias, 2014)。Benedit以週期表作為形成性評量,讓學生在學習完週期表的元素性質與週期性之後,以梯子與蛇「ladder and Snake」的規則,讓學生進行週期表桌遊的遊戲,若學生有錯誤時可掃描二維碼,透過擴增實境獲得答案的說明(Benedit, 2023)。 n  發想主題與新式週期表 一、新式週期表桌遊發想     週期表在國中、高中階段皆為重要的化學概念之一。自然領綱在第四階段的學習重點預期學生能夠理解元素與化合物有特定的化學符號表示法,以及元素的性質有規律性和週期性(國家教育研究院,2018)。國中學生在此階段需要理解元素符號、知悉其相關的物理與化學性質、質子數、電子數、質量數繪製而成的原子模型等內容。本文作者思考如果能夠以遊戲化(gamification)的方式整合相關的內容,則能促進學生的學習。 先前有一款桌遊相當熱門,名為「狼人殺」。遊戲規則主要藉由不同角色扮演並提供訊息,由眾角色判斷誰是狼人,過程中玩家需要記憶、整理,及判斷不同角色提供的訊息內容。基於先前帶領學生的經驗(Jong et al., 2017),如果將相關的判別內容作為學生的訊息背景,則當每位同學說出相關科學訊息,再讓其他同學思索與判斷哪一位與其他人不同,則是一項可以進行的互動桌遊。有此想法之後,開始與第二作者集思廣益,以設計思考的模式進行設計「Who is different?」週期表卡牌桌遊,並完成成品實作(見圖1),同時實際讓任教8年級學生學習完元素週期表單元之後,進行遊玩找出遊戲優點與缺失(見圖2)。學生的回饋幾乎都是正向的反應,包括:提升學習的趣味性、能夠幫助記憶與複習、成績良好的學生不見得一定分數最高等,缺失在於需要修正遊戲規則中思慮不周之處。                 […]

化學教育者的天堂—參加2016 BCCE心得 / 翁榮源

Tuesday , 6, September 2016 Comments Off on 化學教育者的天堂—參加2016 BCCE心得 / 翁榮源

化學教育者的天堂—參加2016 BCCE心得 翁榮源 靜宜大學應用化學系zyown@pu.edu.tw n  第24屆BCCE雙年會 感謝科技部暑假短期研究的計劃補助,本人2016年7月31日–8月4日來到風光明媚的美國北科羅拉多大學(University of Northern Colorado, UNC),參加兩年舉辦一次的第24屆化學教育雙年會(Biennial Conference on Chemical Education, BCCE)。從本人短期研究學校—伊利諾大學(University of Illinois, UI)搭機來到海拔1600公尺高的丹佛機場,還要搭交通車到北科羅拉多大學,倒是沒有想像中的呼吸困難症狀。報到後進入宿舍,雖簡單但所有住宿設施都有,兩人一間共用衛浴,每晚US$60,住學校宿舍還供早餐吃到飽,真是物超所值。最重要的網路WiFi這裡也有,這樣就可上FB,連上Line,與臺灣的家人和朋友聯絡。 從第一天開始就是滿滿的行程,這屆雙年會總共1200篇化學教育論文報告,超過2000位國際學者參加,對化學教育者而言每一篇論文都是寶藏,報名費還含一次晚餐、一次野餐及四次午餐,都可以隨意吃到飽,菜色豐富且營養十足,每天的中段休息時間還有吃不完的點心和飲料,招待可謂貼到心肝底處(見圖一)。 圖一:2016 BCCE會場 n  「翻轉教室」蓬勃發展 此次會議中遇到臺灣大學化學系佘瑞琳老師,她最近幾屆都來參加。身為化學教師的我們,參加BCCE就好像到了寶山一樣,世界上所有的化學教育工作者幾乎全部到齊,把他們的最新教學經驗分享給所有與會者,當然我們也絕不會空手回家。這ㄧ次佘瑞琳老師分享「臺灣大學普通化學實驗翻轉教室成果」非常成功,流利的英文,值得效法的流程,非常受到與會化學教授們的讚揚。臺灣大學化學系集合全臺灣的化學高手在此就讀,傳統的課程本來就很難讓這些學生滿足,佘老師能夠在普通化學實驗中導入Journal of Chemical Education的實驗題材給學生自主學習並發表他們的實驗成果,此教學得到學生高滿意度的肯定,這是相當令人振奮的成果。 本人最感興趣的主題是「翻轉教室」(flipped classroom),在此次會議中「翻轉教室」的文章,除了本人所主持的兩天三場會議約30篇論文外(見圖二),估計還有近50篇相關論文發表,可見「翻轉教室」正在科學教育最頂尖的美國蓬勃發展中,其中化學教育領域亦復如此,實在令人感到振奮。   圖二:本人主持會議議程之一 近年來科技軟硬體發展迅速,在大學教室裡學生人手一部電腦╱一支手機,其實教師的上課內容在網路上已有更好且更深入的解說,學生懂的知識有些比教師還多還正確,這樣的情況已經讓目前大學教師無所適從,正面臨著學生翹課、上課睡覺及玩手機等不知如何是好的窘境。每一位教師都有其應付衝擊的模式,「翻轉教室」可能是一個解決科技工具衝擊潮流的方式。以學生為學習中心的「翻轉教室」模式,已經在臺灣流行多年,各種翻轉模式應運而生,只要教師不在課堂講課,學生變成上課的主角就叫「翻轉教室」。以這次分享「翻轉教室」的論文為例,化學課的人數不限制,學生人數20-400個,助教0-10個,教師1-3個。翻轉教室的結果,雖然仍有部分學生希望回復傳統的教學,但絕大部分的學生都有相當程度的滿意度與成績進步,尤其在成績較差同學部分會有非常顯著的差異性。 n  「翻轉教室」的教學經驗 本人在靜宜大學基礎化學課程「翻轉教室」的經驗,學生對於新學習和新教學模式都表現出好奇與興奮,本人先把上課內容預錄並放在YouTube上,然後讓學生在家觀看學習,可以隨時中斷或隨時重複(完全沒有程度的差異)。由於學生的耐性不佳,因此所有的影片每段只有2-5分鐘,每一章總共15段影片,用心看完所有影片只需要不到1小時,到學校上課時前15分鐘分組討論,教師在各組間走動協助,一節課只討論5個影片內容(5個ACS考題)也就是5個最主要概念(主題概念),「翻轉教室」流程中教師扮演最關鍵的角色,如何從學生的口中引導出所要傳達的概念,必須像胡瓜和吳宗憲主持節目般的用盡一切努力,一步一步的把關鍵知識引導出來,過程中同組間的互助以及教師與學生的互動,都是非常重要的環節(見圖三)。隨便舉兩個題目給大家參考: 試題一:The herbicide level in the soil in a corn field was measured at 1.0 ppb. How many μg of […]

參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 / 傅麗玉

Monday , 5, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 / 傅麗玉

參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 傅麗玉 國立清華大學師資培育中心lyfu@mx.nthu.edu.tw 第24屆國際化學教本研討會(24th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2016)是國際純化學暨應用化學聯合會(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)所屬的教育研討會,是全世界最重要的化學教育研討會。每兩年在不同的國家辦理,至今辦理48年正辦理第24屆。2010年ICCE曾在我國的臺北市舉行。本屆ICCE由亞洲馬來西亞主辦,於沙勞越省的古晉市辦理。 n  會議開幕式 會議開幕式非常隆重,當地的行政首長也出席。以馬來西亞的國歌開場,全體與會人員均起立一起唱國歌。在筆者所參加過的各國研討會,首次看到以國歌開場的方式。之後由沙勞越的長官Datuk Patinggi Tan Sri (Dr.) Haji Adenan bin Satem派代表致詞。馬來西亞化學學會會長Dato Dr Ong Eng Long與本屆ICCE會議主席Datuk Dr Soon Ting Kueh博士上台致詞。馬來西亞國內化學界重要的貴賓都應邀出席(見圖1)。筆者在會場結識其中幾位貴賓(見圖2)。本次會議共有來自34個國家的500多位學者參加。   圖1:開幕式全體與會人員起立唱國歌(左),沙勞越政府代表致贈禮物給大會馬來西亞化學學會會長(右) 圖2:筆者與與會的貴賓合影 n  會議演講與論文 2010年以鈀催化的交叉偶聯有機合成(palladium catalyzed cross couplings in organic synthesis)的研究獲諾貝爾化學獎的日裔教授根岸英一(Ei-ichi Negishi),應邀以Pursuit of My Dreams for […]

參加ICCE 2016發表論文感想 / 鍾曉蘭

Sunday , 4, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016發表論文感想 / 鍾曉蘭

參加ICCE 2016發表論文感想 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 n  前言 從2006年開始,筆者跟隨國立臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授參加韓國首爾舉辦的國際化學教育研討會(International Conference on Chemistry Education, ICCE)到今年馬來西亞古晉市舉辦的2016年ICCE,筆者總共參加過五次ICCE會議,每次都有不同的感受與收穫,今年的參與經驗特別不同,除了跟邱美虹教授、楊水平教授和傅麗玉教授一同參與,還多了七位教育部高中化學學科中心的夥伴,讓此行更多姿多彩、豐富有趣。 此次參加的主要目的除了口頭發表一篇關於電化學建模教學的個人行動研究之外,還有另一項重要的工作—幫助荷蘭Lida教授進行青年化學大使(Young Ambassadors for Chemistry, YAC)活動,讓古晉市當地的中學老師與學生體驗親手做個人清潔用品的樂趣。參加研討會的過程,聆聽不同國家學者的研究分享,也讓筆者獲得不少的新知識與學習他人的研究歷程。 參加研討會除了學術方面的收穫,每次的晚宴不論美味的食物還是特殊的表演,總是令人回味再三。當地的文化與美食之旅,更是讓筆者留下難忘的回憶。 n  協助YAC活動 2010年臺北舉辦的ICCE,受邱美虹教授的指示,帶領當年筆者的高三學生參與YAC活動,當時學生的回響極佳,有些學生上了大學還念念不忘當時的活動經驗。今年荷蘭Lida教授在ICCE研討會報到當天,先在古晉市的科學中學舉辦科學教師與英文教師的清潔用品的DIY工作坊,然後在研討會開幕當天下午舉辦中學生與社會大眾的YAC活動,邱教授再次希望筆者能擔任助手,幫助Lida教授,讓活動能順利進行。 研討會報到一早,國立武陵高中張明娟老師跟我就跟隨Lida教授,風塵僕僕的抵達郊區的科學中學,進行清潔用品的DIY的實作活動與小組產品發表活動。在Lida教授的細心安排下,我們協助參與工作坊的教師們一一完成DIY的作品,製作髮膠的過程常常容易出問題,最後在大家努力下,各組終於完成一系列的產品,並精心設計小組的產品廣告海報與發表戲劇演出,讓明娟老師與我印象深刻的是名為「True Love」的產品,從產品的顏色、包裝設計、香味、小組海報和表演活動一致性非常高,我倆最後決定最佳產品就頒給「True Love」。講評時間我們需要用英文跟參與的老師們說明得獎的原因,這真是考驗我的臨場反應啊!努力把多年學的英文實力發揮出來,總算把我心中的想法表達出來。中學教師進行清潔用品的DIY工作坊的實況如圖1所示。 圖1:Lida教授帶領中學教師進行清潔用品的DIY的實作活動 開幕典禮當天的下午在研討會場舉辦學生與大眾的YAC活動,主要是由早上參與的教師們帶領學生進行DIY活動,再藉由學生帶領現場的社會大眾們體驗科學活動,是一個非常有教育意義的科學實作活動。看著學生們努力製作產品,發揮說、學、逗、唱的本領講解自己產品的設計理念,努力推銷自製的產品,過程非常有趣,也讓與會的嘉賓們對整個活動讚賞有加。高中學學生進行清潔用品的DIY工作坊的實況如圖2所示。   圖2:高中學生進行清潔用品的DIY工作坊的實況 n  發表論文感想 其實連同這次,筆者已參與多次的國際研討會,用英文口頭發表個人研究,應該是駕輕就熟,理論上不應該太緊張,但此次是在最大的主場發表,當時台下聆聽的與會人士大概近百人,讓站在台上的筆者非常緊張,深怕英文念錯,無法讓台下的聽眾理解筆者的研究。 筆者站在台上努力分享個人的行動研究,主題是:探討建模歷程的教學情境對高中學生認知能力之影響—以電化學為例,研究主要目的是完成建模歷程與多重表徵模型教學活動及教材設計並將成果應用在教學上,以提升高二學生在電池的科學學習與概念改變。此外在教學活動中,教師明確的連結巨觀、次微觀與符號三種不同層次的表徵,增進學生理解影響電化學的微觀機制,也讓學生學習以不同的表徵與策略來學習抽象的化學概念,部分PPT見圖3。   圖3:口頭發表之PPT實例 此次發表研究初步的成果分為四方面: 一、   研究設計的建模文本與建模教學有助於學生理解電池概念與增進學生的建模能力,在整體概念與建模能力都顯著優於對照組(一般教學)。特別在電池功用的次概念與模型建立、模型效化與模型建立等次建模能力上,建模組學生亦顯著優於對照組學生。 二、   教師以電池圖像教學配合師生討論,有助於學生學習電池的組成與成份關係,可幫助學生破除迷思概念與提升其解決問題能力。 三、   設計生活中的小實驗,藉由動手做與小組協商的歷程讓學生主動學習與從事探究活動,不僅可以讓學生對於科學概念的學習達到深層的瞭解,也提升學生解決問題的能力,學生對實驗活動評價也是最好的。 四、   在教學活動中,教師明確的連結巨觀、次微觀與符號三種不同層次的表徵,可增進學生理解影響電化學的微觀機制,也讓學生學習以不同的表徵與策略來學習抽象的化學概念。 在同場次的研究類型中,筆者的研究屬於實徵研究,研究方法是準實驗法,研究方法與研究結果說明很詳細,台下的聽眾似乎也努力理解筆者的研究歷程,最後筆者也盡可能詳盡的回答主持人詢問的問題。當鈴聲響起,筆者從主持人手上接到發表證明書,心中終於放下一顆大石頭,暗暗給自己一個「讚」,心中暗喜:啊!又順利完成一次英文口頭發表。筆者發表論文的情形如圖4所示。 圖4:筆者發表論文的情形 n  難忘的晚宴與美食之旅 本屆研討會的晚宴是我們這群教師們殷殷期盼的重頭戲,從一開始當地原住民的迎賓儀式,那美麗而炫亮的各種服飾,謀殺不少底片,也讓我們的眼睛目不暇給。上菜秀的點點燭火,好像回到臺灣喜宴一樣,新鮮又有趣,一道道的美食也讓我們的胃暖暖又飽飽,味道跟臺灣非常相近,後來才知道古晉有許多留臺的學生,回國後把臺灣美食在古晉發揚光大。 當晚除了當地安排的精心表演(很像我們原住民的舞蹈與歌唱),其他國家也表演一些長笛演奏與演唱,研討會主辦人Datuk Dr Soon Ting Kueh請邱教授上台高歌一曲,我們臺灣團隊一行十幾人,載歌載舞的演唱「甜蜜蜜」、「月亮代表我的心」,兩首歌曲表演過程炒熱現場氣氛,也讓其他國家的與會學者對臺灣團隊印象深刻。臺灣團隊在ICCE晚宴的表演實況如圖5所示。 圖5:臺灣團隊在ICCE晚宴的表演實況 因緣際會下,義守大學黃耿祥教授與古晉留臺同學會的幹部在古晉美食節(像臺灣的夜市)巧遇古晉南市曾長青市長,因而安排某一天下午我們臺灣多人與日本兩位代表一起拜訪曾市長,雙方相談甚歡。隔天一早市長再度邀請我們參觀古晉新建的傳統市場,了解當地人的食物與品嘗美食,新鮮的食材讓人看得目不暇給,好吃的食物則讓人食指大動、唇齒留香。古晉南市市長賢伉儷與臺灣團隊合影如圖6所示。 […]

參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 / 廖旭茂

Saturday , 3, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 / 廖旭茂

參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 廖旭茂 國立大甲高級中學 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n  前言 一段旅程的精彩,往往不是來自精心的規劃,而是隨變數而流轉的心境。 2016年8月中旬,很高興能跟教育部高中化學學科中心(簡稱化學學科中心)的夥伴一起前往馬來西亞砂勞越州古晉市(Kuching),參加第二十四屆國際化學教育研討會(24th IUPAC International Conference on Chemistry Education, 24th ICCE, ICCE 2016),從一開始的歡迎酒會,到開幕式後的精闢的大會專題報告,分組presentation,特色海報展、熱絡交流會議晚宴(Conference Banquet),以及團體生態旅遊到離別依依閉幕結束,筆者趁記憶鮮明時,將自己發表工作坊(workshop)的準備、演示、交流過程與以及古晉所見所聞、及參與心得,跟大家分享。 n  工作坊發表 筆者在此研討會的工作坊題目為Green Strategies for Learning Organic Chemistry: Odorless, Visible, Touchable, Playable Experiential-Learning(學習有機化學的綠色策略:無臭、看得到、觸摸得到、可玩的體驗學習),在化學學科中心與大甲高中的支持下,在ICCE研討會中舉行,主要分享大甲高中團隊自行設計的分子撲克牌、官能基PAPAGO桌遊以及3D眼鏡,前兩項教具僅供體驗,另外在會場預定安排3D眼鏡的實作。圖1為分子撲克牌與桌遊包。 圖1:桌遊包內包括分子撲克牌和官能基PAPAGO桌遊布 事前準備 工作坊的準備工作相當繁瑣,有了2015 亞洲化學教育研討會(Network of InterAsian Chemistry Educators, NICE)東京未來館的經驗後,準備起來比較得心應手,但心想馬來西亞的熱帶行事風格肯定與日本人低調卻滴水不漏的周延大相逕庭,加上第一次到砂勞越,人生地不熟,所以材料還是盡可能的在臺灣備齊,而在海關會引起麻煩的器具,如熱熔膠槍,則盡量不要帶上飛機,除此還怕超重問題,所以準備起來格外不輕鬆。工作坊預定30人參與,為讓參與的教育工作者能充分體驗,摘要方面按規定,於四個月前寄給主辦單位外,工作坊所需的英文解說海報、圖卡、教具於出發前一個月開始準備,3D眼鏡的組裝,因怕實作時間太長,部分先在學校加工完成,現場只要一些工序即可完成組裝。後來事情的轉變發現事先這些顧慮與辛苦都是值得。圖2為準備的說明A4圖卡。     圖2:工作坊需要的說明圖卡 這次在ICCE國際大型會議中開設工作坊,機會難得,除了努力呈現臺灣化學教師的研發能量外,更要讓參加工作坊的貴賓認識臺灣,認識筆者服務的學校—大甲高中,因此自己設定了一個小目標:「交換名片、合照,努力做好國民外交」,所以也準備了此行限量版特別的電化學教具作為交流的小紀念品,贈給值得交遊的外國友人。圖3為自製的特仕版壓克力蝕刻教具。(註:此項紀念品最後送給了ICCE大會主席Datuk Dr. Soon Ting Kueh與日本學藝大學的Kamata教授,真是開心。)   圖3:圖左為壓克力測面圖,圖右是俯視圖及蝕刻的黃銅片。 啟程交遊 本屆ICCE活動時間是8/15~8/20,我們提前一天前往,報到當天看到大會手冊上的議程才知道跟夥伴的工作坊錯開,而且時間都排在當天最後一個,剛開始覺得很傻眼,因活動場地Borneo Convention […]

高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 / 劉曉倩、蔡孟祐

Friday , 2, September 2016 Comments Off on 高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 / 劉曉倩、蔡孟祐

高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 劉曉倩1, *、蔡孟祐2 1, 2國立彰化高級中學1教育部高中化學學科中心*torrina01092002@yahoo.com.tw n  參加會議經過 出席第24屆國際化學教育研討會(24th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2016)是個偶然的機會,這幾年永續化學概念受到國際學者的重視,期許藉由教育促成及建立永續綠色化學發展,筆者與蔡孟祐老師在去年指導學生的科展作品「重金屬離子吸附暨檢測之循環系統」中就是以淨化水質及環保概念出發,ICCE國際教育化學研討會報名期間受到臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的鼓勵,第一次參與此國際盛會,內心實為惶恐,畢竟參加會議的成員多為國際知名教授,當筆者論文投稿被大會接受後,內心五味雜陳,因為會議的大多數演說內容有很多教育的專有名詞,筆者本非科學教育出身,對於演講內容中的教學專業領域感到有壓力感,但是學科中心有一群熱血的高中教師夥伴同是參與此一盛會,即使再難的挑戰都有辦法一起去達成,內心頓覺踏實並不孤單! 第一天正式會議是由根岸英一(Ei-ichi Negishi)開場主講,根岸教授是日本化學家,普渡大學講座教授、美國文理科學院院士、美國國家科學院外籍院士。根岸教授是根岸反應(Negishi coupling)的發現者,在有機化學界享有盛譽,因為在「有機合成中的鈀催化交叉偶聯反應」方面做出貢獻,而與理察·赫克(Richard F. Heck)、鈴木章(Akira Suzuki)共同獲得2010年諾貝爾化學獎,最特別的是他的出生地不在日本,也是唯一在滿洲國領土出生的諾貝爾獎得主。 根岸教授的演說以自己的論文研究為主,難度很高,簡報內容好多反應式,電子在幾個反應機構中跳躍,金屬催化有機化學反應基本上就是很環保的作法,因為金屬可以重複使用且對環境不會造成傷害,無奈的是儘管筆者對有機化學的反應機構推論雖然十分欣賞,但是純化學的演講對從事高中教育多年的教師障礙不小,一場演講下來,多數回憶起求學時對有機化學的迷戀。反思在高中課程中,有機化學被排定在選修化學下,學生適逢學測結束,對於下學期課程的熱情不在,課綱又將有機化學內容不斷刪減,教師也無需在解說反應機構上多所著墨,幾年下來功力倒退不少,大師的電子解說留下遺憾,平白辜負根岸教授一片苦心。 第二場演講是由著名英國化學家Prof. Peter Atkins(見圖一)主講,教授曾任牛津大學林肯學院的研究員與講師,研究專長為量子理論,主要教授量子力學與量子化學。他除了研究與教學外,勤於筆耕,在專業教科書方面,Atkins教授寫的〈物理化學〉、〈無機化學〉及〈分子量子力學〉是目前史上最暢銷的三本化學教科書。他對科普教育也十分熱衷,將化學以沒有門檻的方式介紹給一般讀者,著作約有二十餘本,其中翻成中文版的有〈化學元素王國之旅〉和〈化學分子世界導覽〉。 Atkins教授演說簡報善用圖表呈現,清楚易懂的文字敘述,精采動人的圖片,包括史料、畫作、歷史照片、科學攝影等,展現教授在藝術與科學之間的功力,讓聽者很快進入教授的元素世界,獲得很大的啟發。Akins教授演說幽默生動,回答問題時甚至有些俏皮。教授的科普寫作更善於將科學轉化成故事般趣味的閱讀,筆者想起Atkins教授曾經說過的一段話「當你打開這本書的時候(化學元素王國之旅),我希望你也能加入這想像之旅,一起探索方度謹嚴的導航圖:元素週期表。只不過在我們眼中它會是個虛擬國家,名為「週期王國」,這個生意盎然的國度,有丘陵、山脈、峽谷以及平原,我們在廣闊的草原散步,漸漸地會發現蘊藏於地底的隱藏結構,一種未知的運作原則,控制及統御整個王國! 圖一:與國際知名教授Prof. Peter Atkins(右二)合影 n  與會心得 神奇的奈米磁性流體是由奈米磁顆粒、界面活性劑以及承載溶劑所組成的,合成方式目前在網路幾乎都可以找的到,筆者與蔡孟祐老師發表的論文是利用共沉澱法,將氯化亞鐵(或硫酸亞鐵)與氯化鐵依1 : 2的比例混合後,加入過量的氨水,製備奈米級的四氧化三鐵顆粒,利用聚乙烯醇與硼砂產生凝膠化,吸附奈米磁微粒,過濾水中的重金屬離子(發表論文摘要和全文見附錄)。因為實驗裝置及奈米磁微粒複合聚乙烯醇材料可以重複使用,對於教導學生「綠色化學」,降低環境汙染及環保回收再生,有很大的助益。 張貼海報發表時,一位瓜地馬拉教授(見圖二)對於磁性流體很感興趣,當奈米磁顆粒加入水中時,它們會因凡得瓦力的吸引,凝聚成較大、較重的團塊體,因而無法藉由布朗運動而懸浮在水中,所以有其他教授建議可深入探討包覆磁性顆粒的界面活性劑種類,避免凝聚效應發生。 圖二:筆者與瓜地馬拉教授(左一)討論發表論文合影 一位教授也指出一般適用界面活性劑通常可分成兩大類,一是具親水端、親油端型的,如油酸;另一種是具陰、陽離子型的,如氫氧化四甲銨。油酸會利用親水端向內包圍奈米磁顆粒,長鏈狀的親油端向外,形成油膩狀的包覆層,油膩狀的包覆層會拉開奈米顆粒間的距離,避免凝聚現象的發生。而氫氧化四甲銨是四甲基銨離子(陽離子)和氫氧根(陰離子)所組成,氫氧根離子先接近磁性顆粒,而四甲銨離子會因電性相吸,包覆在最外圍,成為帶正電的膠體,膠體間因庫倫排斥力而穩定懸浮在水中,藉由改良奈米磁微粒可以進一步改良水中重金屬離子吸附效果,整個研究成果會更完整。 一般而言,磁流體的應用主要於電子業、機械業等精密儀器上,如馬達的旋轉軸承的真空軸封。磁流體對旋轉軸不產生機械性的摩擦,具有低磨損、無碎屑汙染、高速低滯等優點,廣泛地應用在自動化機械手臂製造上。在醫學領域上,鐵磁流體可被用於癌症檢測以及抗癌的臨床實驗上。像筆者將奈米磁微粒複合材料運用在吸附水中重金屬離子的研究報告並不多,教授們均十分肯定筆者團隊研究成果! n  建議 古晉(Kuching)位於婆羅洲砂勞越州西端砂勞越河(Sarawak River)河畔,是馬來西亞砂勞越州的首府,而砂勞越州位於馬來西亞半島的東邊,所以有東馬之稱。因古晉馬來語的發音跟「貓」很相近,故又稱「貓城」,當地人也將錯就錯以貓作為城市的象徵,市內建有好幾座貓雕塑,甚至還設有一間以貓為主題的貓博物館,饒富趣味。(見圖三) 圖三:筆者與古晉市內著名貓雕塑合影 雖然古晉是砂勞越最大城市和馬來西亞第四大城市,但穿梭其中卻沒有大城市的繁囂,黃昏時漫步在古晉河畔(Kuching Waterfront)的沿河步道上,老巴剎帶著濃濃的英式建築風情,搭著小舢舨來回砂勞越河兩岸,更是悠閒寫意的賞心樂事。 古晉原屬於汶萊,1841年由英籍詹姆士.布魯克(James Brooke)乘著當地內亂的局勢,成為砂勞越的統治者,為砂勞越創造了歷史繁榮的「白酋長時代」,古晉目前仍遺有不少英國殖民地時代的建築物。但古晉的華人也不少,因此語言方面也是多姿多彩的,馬來語、英語與華語被當地的居民廣泛地使用。 大馬以伊斯蘭教為國教,但仍屬於宗教自由的國度,本地華人多信奉佛教、道教、基督教、天主教等等,所以當地的各式宗廟及建築十分多元,連食物也與西馬明顯不同,古晉勒沙及各式甜點結合當地熱帶植物素材,口味十分獨特。開會期間深刻感受到大會工作團隊對開會現場佈置的用心,連中場休息的小餐點都帶有濃濃的古晉風情,切成條狀後的千層糕像極了積木,外觀十分引人注目,雞蛋、牛奶及香醇的奶油風味,口感像極了臺灣的阿默蛋糕,很受歡迎!(見圖四) 圖四:古晉知名甜點千層蛋糕 唯一遺憾的是,馬國在處理ICCE報名細節上常有疏漏之處,譬如筆者在四月中即開始網路報名參與ICCE會議事宜,但是大會回函確認信通常都要一~二個星期,且刷卡報名流程設計上出現小錯誤,造成報名者可能重複刷卡的情況。去函詢問報名細節時,回函都要一星期以上,當然可能是國際會議報名人數較多,工作人員較不足所致,希望日後若有國際會議活動時,在網路報名流程架設上可以多留意些,避免一些小困擾。 整體而言,整個ICCE會議氣氛溫馨,即使是國際知名教授無論是在白天開會或是晚宴現場都十分親切,能與Prof. Robert (Bob) Bucat(見圖五)一起討論化學教育是此行一大收穫,參與化學教育年會瞬間擴展了自己的視野,雖然開會現場中有些演講太多專業領域有時無法融入,但是經過幾次會議下來也漸能以開闊的心去接受。教育下一代雖沒有一定的教學模式,但是啟發孩子的好奇心,激發學習潛能絕對是必要的,每個國家的教學設備不同,經費也各有差異,但身為教學第一線的教師,應該充滿熱情並會善用週遭生活的器材啟發學生。開會期間能與Lida […]

國內外化學教育交流(第十五期) 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、第24屆國際化學教育研討會(The 24th International Conference on Chemistry Education-2016)於8月20日順利閉幕 二、第46屆IUPAC世界化學大會(The 46th IUPAC World Chemistry […]

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