化學與藝術的融合：金屬版畫的修復研究探討–以楊英風<常新>作品為例 王瓊霞 國立臺灣師範大學 文物保存維護研究發展中心 chwang@gapps.ntnu.edu.tw  n  前言 楊英風的金屬版畫<常新>是國立臺灣師範大學（以下簡稱臺師大）生科系校友洪三和老師的收藏作品之一，因懷抱感念與回饋之心將其歷年珍藏之名家作品贈予母校典藏。臺師大典藏作品是歷年美術系畢業校友與師長的留校之作數量超過三千餘件，為本校重要文化資產和台灣藝術史上最珍貴的脈絡史料。臺師大也是在教育體系中擁有美術系所，與兼具大學美術館及文物保存維護研究發展中心（以下簡稱文保中心）的唯一一所大學。典藏媒材橫跨國畫、書法、油畫、水彩與版畫、設計等繪畫作品為大宗，金屬材質作品甚少，因楊英風大師為臺師大美術系校友，作品修復前已有歲月下損傷，最主要劣化問題產生是因台灣海島型潮濕氣候影響造成本案文物金屬表面全面性的氧化滋生鏽化物，2020年臺師大選件會議決定將本文物優先修復。 此金屬版畫作品修復前經光學攝影檢視劣化現狀外，另使用非破壞性X射線螢光分析（X-ray fluorescence, 以下簡稱XRF）檢測金屬版材質得知主元素為鎳（Ni）、鋁（Al）、鐵（Fe）組成的合金材質，將可提供修復人員進行修復前的材質解析與修復執行移除鏽化物的評估判斷，本文以此案例探討介紹修復方針與內容、展示與保存形式。   n  修復前作品現況 一、楊英風 金屬版畫<常新> （一） 作品簡介 是知名藝術家楊英風（1926~1997）所創作的金屬版畫作品。楊英風大師是台灣宜蘭人，曾先後求學於日本東京美術學校建築系（今東京藝術大學）、北平輔仁大學美術系、臺師大藝術系（美術系前身）。日本求學時期師事朝倉文夫（1883~1964），朝倉在日本素有「現代雕塑之父」及「東洋的羅丹」之美譽，對於楊英風的雕塑、景觀等啟蒙無不有影響，並展現於在楊英風後期作品上，善用現代主義的抽象造型、不鏽鋼材質融入自身東方及宗教的哲學思維創作大型景觀雕塑而聞名（「楊英風」，2022）。 本件金屬版畫作品經查詢後，作品主題構圖同不鏽鋼雕塑<常新>，都為響應1990年聯合國訂定的環保地球日所創作，以循環帶飾圍繞圓球的構圖表達地球的不息運行（楊英風數位美術館，2004）。本件作品的創作年代依據左下方作者的題字落款為1990年3月13日，並於右側闡述作品創作意念，「常新 生命的意義在創造宇宙繼起之生命 生命的延續在平衡萬物自然之生態 我們只有一個地球 請付出熱情與關懷 促使大地常新 生命永不停息」，說明採中、英文對照（見圖1）。製作技法推論應為使用金屬蝕刻（Etching）技法，金屬蝕刻是採取各方式將版面保護遮蔽、裸露，透過酸性化學液進行腐蝕的化學作用，腐蝕效果取決於酸的濃度、溫度變化和時間的長短（林雪卿、鐘有輝，2018），本作品另加工製出主構圖。 圖 1：楊英風 金屬版畫 <常新>，27.6 x 37.3公分，厚度0.1公分 （二） 修復前劣化現況 修復前攝影：針對作品修復前的整體狀況的調查紀錄。進行可見光（正面光、側面光）、非可見光（紅外光與紫外光）攝影與使用非破壞性XRF儀器輔助分析金屬版材質。透過上述不同特殊光源的攝影記錄與非破壞性的檢測，可幫助全面性了解作品材質及損傷的狀態與做出適當性的修復處置判斷（見表1）。   表1：修復作業流程 作品修復前經使用卡紙開窗裝框，背面以紙膠四邊黏貼將三夾板固定在框體。卡紙、三夾板與紙膠（膠帶）都是市面裝裱店家常見與使用的材料，相對於無酸材料更便於取得與價格便宜。這些材料會逐漸隨著時間容易酸化變色，容易促使有機文物（紙質、織品等）發黃長斑，外加台灣多雨潮濕氣候環境影響，文物常受發黴、黃化及滋生褐斑等問題所擾。本案經評估相關修復前檢視資料後判斷本次為初次修復先前應無修復過，從外框背面紙膠早已發黃劣化與無遭撕開等跡象推論，作品經裝框後就一直維持在框內，詳見以下圖2~3說明。     圖 2：作品修復前為卡紙開窗裝框，背板是用酸性三夾板並以紙膠黏貼固定於框體上   圖 3：作品從外框分離後，可見在作品背面四邊使用透明膠帶黏貼固定在卡紙上 從作品與外框取出後可看出裝裱結構是將卡紙開窗露出畫面，背面則使用四條卡紙圍繞作品四邊再使用透明膠帶黏貼在文物四邊與卡條固定（圖3）。經檢視後文物最大劣化問題是背面有大量附著物，更進一步採取顯微近照攝影判斷應該是金屬版長期處於溼度過高環境，金屬表層氧化腐鏽生成氧化衍生物（圖4）。另因卡紙正、反面皆有明顯肉眼可見的褐斑與經紫外光檢視有螢光現象也是卡紙有長期受潮導致發黴的狀況（圖5）。    圖 4：金屬版背面經側面光檢視，有全面性的未知附著物。經實體顯微近拍觀測應為金屬版氧化腐鏽衍生物。   圖5：在紫外光365nm檢視，卡紙上褐斑有螢光現象應是長期處於溼度過高環境致使發黴的狀況 執行修復前須釐清金屬版畫的基底是何種材質組成，才能知曉如何進行移除表面氧化衍生物，可藉由XRF分析儀檢測被測物的元素組成（具有定性與半定量功能）、無須破壞文物取樣分析。針對金屬版畫的分析處如圖6（右圖）所標示有三個區域。XRF檢測分析得知金屬底板（檢測點1）組成主元素為鎳Ni、鋁Al、鐵Fe，次要元素為銅Cu、鎵Ga，微量元素為鈦Ti。檢測點2的主要組素幾乎相同於底板，不過鎳Ni的向量更高。檢測點3主要以鎳Ni、鐵Fe為主，次要元素為鈷Co，微量元素為錫Sn、鋅Zn。   圖 6：運用手持式非破壞性XRF分析儀器檢測金屬版材質。檢測點1-金屬底板銀灰色、檢測點2-主題構圖內的亮灰色、檢測點–主題構圖內鐵灰色 圖 […]

化學與藝術的融合：黏著劑應用於書畫裝裱及修護的再思考 許兆宏 國立故宮博物院登錄保存處助理研究員 ed11261857@npm.gov.tw n  前言     「裝裱」（Mounting）這項傳統的工藝技術是讓書畫得以長久保存的一項原因，這項工藝有著繁瑣的製作程序，而「漿糊」是製作時不可缺少的黏著劑。目前有研究認為，在漿糊中添加其他輔助材料使其pH值維持弱鹼性會有助於書畫更為長久地保存。     除了漿糊之外，布海苔（Funori）及甲基纖維素（Methyl cellulous，簡稱MC）是書畫修護步驟「表面暫時性加固」可供選擇的黏著劑（Adhesive），這三種黏著劑成份相異，目前可藉由儀器設定溫濕度、UV光照時數等老化條件來實驗三種黏著劑在耐久性的程度變化，也已有部分的研究成果。     透過現今科學的分析、實驗可讓修復師獲多許多文物劣化的知識，並指引正確的修護解決方向，然而實驗結果的建議是否執行最後仍需由文物修復師結合自身的實務經驗審慎決定。本文試由探討黏著劑耐久性的相關文獻來思考後續的研究方向。 n  書畫裝裱與黏著劑的關係 書畫是東方藝術中相當重要的類別，古人認為保存歷代的珍稀書畫與「裝裱」密不可分。簡單地說「裝裱」是將綾、絹、紙等各材料組裝於作品上，不僅視覺上能美化作品，也能將作品製成為軸、卷、冊等型式因而給予良好的保護，所以古書畫才能歷經百年依然存在於世人眼前（見圖1）。 圖1：清 王原祁山村雨景圖 掛軸 （國立故宮博物院藏） 而綾絹原料為蠶絲，紙張則為植物纖維，要將這兩種截然不同的材質得以相連，自古便是使用「漿糊」。漿糊是裝裱工藝主要的黏著劑，在一般的書畫修補或修護作業來說，材質翹起時的回填壓平、缺損處的填補、劣化材質的強度加固……等，都是漿糊足以應用的範圍；另外，當材質收縮不平時可在背面黏覆一層紙張使其平挺，這樣重要的工序及技法在裝裱中會慣以「托」或「覆」稱呼，而主要的托覆作業則含括： 一、小托（Initial lining）： 貼覆一層柔軟的手工紙張於作品的背層（見圖2）。「小托」可以提升其作品的材質強度使保存上更為穩定，而手工紙張的品質與作品日後的保存優劣有著一定的關係，因此將紙張俗稱為「命紙」。 圖2：將紙張小托於畫作背層 二、托綾絹（Mounting fabric） 綾、絹是用於裝飾作品的蠶絲布料，素色帶有紋地稱為「綾」、若無紋地則為「絹」。由於綾或絹相當柔軟輕薄、具伸張性，得在其背層以漿糊貼覆一層手工紙張成為「裱綾」或「裱絹」。乾燥之後便可按各裝裱型式的製作比例，將托裱好的綾絹裁切得以鑲黏於作品上（見圖3）。 圖3：依裝裱型式將鑲黏裱綾於作品上 三、加托及覆褙（Subsidiary lining & Final lining） 「加托」是介於小托及覆褙間，對於破損或劣化較為嚴重的書畫可補足小托紙的強度並延緩書畫酸化。「覆褙」則是最後一道的托裱程序，在裱綾絹鑲黏完成的作品背層再貼覆一層紙張讓各材質的組成更趨穩定、平挺。這兩項工序與裝裱後書畫是否柔軟易於卷收的品質有關（見圖4）。 圖4：裱綾絹鑲黏完成後進行覆褙作業 n  相關實驗成果         漿糊的製成原料為小麥澱粉（Wheat starch，為去筋麵粉或俗稱澄粉），除此之外古籍中各家在製糊時另外會加入其他輔助材料，例如花椒、白芨、明礬、乳香…等，藉由中草藥來防蟲、防腐或增加黏性。透過現今PDA培養基的食品生物檢測技術，實驗得出明礬、百部、花椒的確有不同程度的抑菌效果，說明輔助材料的添加確實可使漿糊的保存性更為優越（劉舜強等，2009）。但明礬中所含的硫酸鋁（Al2(SO4)3）在過量摻入下可能造成書畫紙張的纖維酸化、添加花椒則會讓紙張的白度下降。然而，在現代化學原料問世下前述問題並非不可解決，目前研究可於漿糊中添入奈米氧化鋅（ZnO），不僅可吸收紫外線且具備防霉的保久效果（王吉榮等，2008）；另外，添入碳酸鈣（CaCO3）或碳酸鎂 （MgCO3）於漿糊中也能防止酸化，不僅皆可維持漿糊的白度亦能維持pH值的弱鹼性，成為書畫材質保存的有利條件。         但這樣的建議在實務上仍有幾點層面探討，在《長物志》〈法糊〉描述「用瓦盆盛水以麵一斤摻水上任其浮沉，夏五日冬十日，以臭為度」（文震亨，2010），指出製糊前應先將麵粉泡於水中數日使其腐敗；鄰國日本則是將製成的漿糊存入甕中發酵，此時漿糊表面會滋生大量的微生物，經由清除、換水存放約三至十年，霉菌的生長會逐漸減緩成為「古糊」（見圖5）。經分析古糊含有多種的有機酸，雖然漿糊pH值呈現酸性，但使用時經由稀釋、攪拌會讓古糊的酸性減弱，這樣帶有弱酸的條件同樣地讓微生物不易滋長得以保存書畫；此外古糊的黏性相當低，在使用後能讓書畫具備舒卷性，至今日本裝裱仍遵循如此的古法技術。 圖5：古糊製作 （取自〈古糊って〉http://www8.plala.or.jp/housendo/furunori.htm）         另外黏著劑的「耐久性」，應著重探討黏著劑老化後對於媒材或色彩的影響性，影響類型可能造成紙絹表面有褐斑、黃化、脆化……或是顏料變色等，而非單指漿糊防霉的保存角度，兩者在探討保存的方向上仍不盡相同。對此問題，夏滄琪曾實驗將故宮裱畫漿糊塗布於兩款書畫用紙（玉版宣及雁皮宣）後，以高溫高濕（85℃、RH＞95％）、高溫低濕（105℃、RH＜2％）及UV光照等環境條件進行500小時的加速劣化，實驗後得到兩樣本在紙張變色的顯著程度上濕熱會大於乾熱之條件，但在光照老化下玉版宣的白度不減反升而雁皮宣則明顯下降（夏滄琪，1997）。對於玉版宣的白度上升的原因文中未有解釋，但由數據中可整體發現玉版宣不論在乾熱、濕熱及UV老化條件下皆較雁皮宣來得穩定，顯示影響兩樣本耐久性程度的差異並非漿糊，而可能是自身紙張材質或是造紙方式的不同所造成。 […]

化學與藝術的融合：自然探究實作與美感教育之結合 王慶豪 臺北市立建國高級中學 chwang2@gl.ck.tp.edu.tw     前言 108課綱開始實施迄今已正式邁入第三年，各個學校紛紛開展出具有學校特色的探究與實作課程。本校（臺北市立建國高級中學，以下簡稱建中）於108課綱開始之初，即於高一開設自然科探究與實作課程，目前探究與實作課程分為物理地科組和化學生物組（以下簡稱化生組）。化生組課程基本上分為三大部分，1.基礎科學能力的訓練，2.培養科學探究能力與3.獨立科學探究。因考量課程開設於高一，許多學生剛脫離國中階段，科學研究之相關能力尚未成熟，所以課程內容的安排均儘量不予涉及太艱難的化學生物概念，以培養學生思考能力，發現及解決問題的能力及溝通協調能力為教學目標。因此在第一階段（四週共8小時）的基礎科學能力訓練時，以國中課程最基礎的「水的密度測量」與「食鹽水密度測量與濃度分析」為序曲，利用量筒與三樑天平為工具，訓練學生測量技巧、數據蒐集整理，圖表繪製呈現與實驗結果分析的能力。而第二階段（四週共8小時）的培養科學探究能力授課內容，則須參採第三階段（四週共8小時）獨立科學探究活動主題來決定授課的內容。 建中探究與實作化生組教師群是一個非常瘋狂的團隊，因為每學期獨立科學探究的主題均不相同，所設計出的教學活動亦不相同。從108年至今三年時間，我們已發展出六個可獨立授課的探究教學主題[1]，甚至於在110年春天新冠肺炎疫情嚴峻時期，我們依然可以讓學生在家完成獨立科學研究，並於期末時進行線上發表會，與各班的同學相互切磋琢磨。這三年來我們在設定獨立科學探究的主題均有共同的一個理念—「家裡的廚房即是每個學生的科學實驗室」，我們覺得學生的科學觀察與科學的實驗活動不應被環境、器材設備所侷限，應隨時都具有「科學腦」及「科學眼」，以科學家的角度看這個世界，並運用身邊隨手可得的材料來進行科學研究，養成可獨立解決問題且樂於面對問題挑戰的態度與習慣，並將實驗數據實驗結果彙整成系統性的資料，藉由良好的口語表達能力將實驗結果簡單明瞭的以各種形式發表。 在此以110學年度第一學期獨立科學探究的主題「植物色素的萃取與植物染布技術的應用」為例，期待學生可以藉由植物色素萃取、植物色素染布的過程中，學會染布的技法，體會科學與生活藝術結合的「美學」之外，亦可從中學習相關科學知識。 110學年度建國中學自然探究與實作化生組課程教師團隊名單如下：實驗研究組張均瑋組長、生活科技科溫敬和老師、化學科曹淇峰老師、化學科楊傑超老師、化學科譚利亞老師、化學科王慶豪老師、化學科楊蓉老師、化學科陳佳琪老師、化學科胡子寧老師、生物科林聰慧老師、生物科黃慧茹老師、生物科林郁婷老師、生物科朱信翰老師。 自然科探究與實作化生組於課程設計上的教學目標為1.培養學生思考探究(發現問題、規劃研究、論證建模、表達分享)的能力、2.培養學生規劃實作(製作實驗器材、觀察與測量、蒐集記錄實驗數據、分析實驗數據)的能力、3.培養學生聆聽與科學思辨的能力。而課程安排上除先前所提及基礎科學能力訓練之外，將第二階段培養科學探究能力與第三階段獨立科學探究活動闡述如後。另外課程中學生表現的評量方式採學生自評、同儕互評及教師評量三個不同面向的評量方式，其評分規準(如圖1所示)於學生期中報告前利用網路平台公告，讓學生準備報告內容時可以參考修正自己的報告內容。   圖1：建中自然科探究與實作(化生組)口頭報告評量向度規準與說明      培養科學探究能力課程與期中報告 教師引導學生學習獨立科學探究所需的技能 （一） 教師課堂引導 考量學生均未有植物色素萃取與染布的經驗，故教師須設計相關的引導式的實驗課程活動，讓學生探究的方向能稍微收斂不至於太過發散以減輕實驗室準備藥品器材的壓力。引導式的實驗課程與食譜式實驗課程不同的特點為團隊老師針對引導課程中預計要讓學生學習染布的實驗先錄製實驗操作的影片，將影片剪輯後上傳網路讓學生可以課前預習，如圖2所示。錄製的影片的目的除了要避免食譜式實驗的操作步驟外，藉由老師親自示範操作，且利用影片將操作細節呈現出來，可訓練學生觀察、模仿及反思的能力，亦有「師徒制」、「手把手親自教學」的意涵。學生看完影片之後需將所看到所學習到的實驗操作步驟自己整理出來，做為上課自己操作實驗的依準。雖然看起來是統一制式的實驗步驟，但會因為學生看影片所理解的程度或方向不同，而呈現出不同的實驗結果，學生亦會利用各組間實驗結果的差異，反思探討其原因，並可做為期中報告規劃自主探究活動實驗變因的參考。倘若讀者對本校所發展之教學影片有興趣，可與筆者直接聯繫。 培養科學探究能力教學實驗共安排三週六堂課，以「紫草」、「芡草根」、「紅花」、「蘇木」及「黃梔子」為示範植物染材料，學習不同萃取植物染料的技術、金屬媒染劑所造成染液變化（如圖3所示）。並可利用手機辨色應用程式或RGB配色表定義顏色種類的不同，練習以色碼做為描述顏色的工具，如圖5所示。 圖2：教師們示範植物染布技術所錄製之教學影片 圖3：蘇木萃取液與不同媒染劑混合所呈現之測試結果。 由左而右分別為蘇木萃取水溶液與各金屬離子混合後顏色變化。 ①1%硫酸鐵水溶液混合液、②1%硫酸銅水溶液混合液、③1%明礬水溶液混合、④飽和石灰水混合液、⑤蘇木萃取水溶液（不含任何金屬離子） 圖4：探究與實作教師上課之部分投影片教材 （二）學生課堂產出 此段課程活動為學生嘗試學習獨立科學探究活動技術的階段，所以教師在課堂上僅要求學生以小塊的胚布試染(如圖6所示)與分析實驗結果，並於下課前將實驗結果整理於實驗報告中並且以口述的方式將實驗結果向課堂老師說明，利用此教學方法協助修正學生口語表達上很多太過口語化的科學語言及慢慢訓練學生口說能力，當學生向老師說明時，老師也會毫不留情的提問並且希望學生能給予立即性的答覆。以老師的觀點而言，我們並不是要抹滅學生努力做出來的成果，我們希望藉由老師們的提問讓學生瞭解自己觀察疏漏之處，自己思考未盡完善之處，其實也是在藉由親身的示範教導學生問問題的技巧及方法。利用平常與學生經常性的對話、思考上碰撞產生的火花，來讓學生發現獨立科學探究主題中，可做為研究主題的內容及方向。於期中報告時，老師們即可感受到立即性的回饋，學生對於同儕的報告內容更會深入的思考，踴躍的提問，及更願意發表說明自己的看法與想法。 圖5：學生使用手機找到的商用印刷配色表，比較蘇木水溶液與蘇木染布後所呈現的顏色差異。 圖6：學生處理植物萃取液與檢視染布成果。   （三）學生規劃獨立科學探究活動 經過三週的培養科學探究能力的課程活動後，教師要求小組學生共同規劃後續四週獨立科學探究活動(期中報告)，並將獨立科學探究活動設計成簡報形式(如圖7所示)，於課堂上發表，在分享交流中學會表達溝通，甚至反思自己探究主題或所設計的研究規劃是否有可以再修正改善的地方。課程中我們會要求學生上台報告前必須完成5分鐘預講報告影片，經過預錄影片的作業訓練後，學生對於自己報告的內容掌握度更高，也更加熟練，更加有自信。   圖7：期中報告說明及注意事項            獨立科學探究課程與期末報告 學生規劃獨立科學探究活動 （一）獨立科學探究活動 獨立科學探究活動安排四週8堂課程，但除了在校課堂上的8小時外，大多學生都必須利用在家的時間，不斷嘗試實驗，希望能獲得完整的實驗證據與更完美的成品。教師於學生獨立科學探究活動期間，會要求不可重複課堂中老師所教授的染布材料及方法，必須利用老師所教授的染布技術，去開發出數種染布的材料及不同的實驗方法，期末報告時要將實驗方法、探究的變因控制、實驗條件與實驗設計、實驗數據與實驗結論、及最完美的成品以海報的展示方式呈現。且要求學生能利用實驗材料與社笨必須以生活中隨手可得的用品為主，必須考量「綠色化學」的觀點，最好是以菜市場中可取得的生鮮食材為實驗的材料，絕不可使用現成化學藥品、毒性化學物質。至於器材方面，我們亦要求學生能自己設計屬於自己的實驗器材來完成獨立探究活動，不可以使用制式的實驗器材。於此階段學生常會碰到非常多的挫折與困難，也會發現看似簡單的研究主題，卻不是想像中的那般容易。探究過程中教師會提醒學生，染布看似簡單，但需注意一些細節與需瞭解其背後所代表的科學意義，例如： 1.需採取什麼材料或器材才能萃取出植物本身的萃取液？ 2.萃取出來的植物色素染液如何與布料纖維結合？ 3.如何讓染布效果更明顯？是否需要用媒染劑，以達到染色的目的？ 學生在此階段才能慢慢的體會染布過程中所應用的化學原理，並且瞭解到簡單的實驗操作過程中所代表的科學意義。學生常在下課後感嘆的說：「這週又失敗徒勞無功了，這塊布待會洗一洗曬乾，下星期還可以再次使用。」由此可知染布似乎不是一件容易的課題。實驗過程如圖7所示。不過我們會覺得獨立科學探究活動的階段，為學生創意發會的主舞台，能讓學生發揮就儘量讓學生自己發揮，訓練學生自己設法解決所碰到的問題。但畢竟學生能力有限，老師們在此階段中除了協助學生完成實驗外，亦需要適時的收斂學生天馬行空的想像與想法，帶學生踏實的完成主題任務。於教學活動中常可看到學生創意的發想，並且藉由日常生活中所取得的材料將自己的創意實踐出來，愈接近期末成果發表，學生會愈有自信，愈有成就感。期末學生普遍的心得回饋為「化生組的探究與實作真的很難，工作份量之多也真的很累，但會是他們學習生涯中最有收穫及最有成就感的一堂課」。 左上：以紅蔥頭與辣椒為材料的植物染 中上：以紅、黃、綠三色彩椒為材料的植物染 右上：以檳榔與洛神花為材料的植物染 左下：以茄子為材料的植物染 右下：以火龍果為材料的植物染 圖7：學生利用蔬果及植物進行染布科學探究活動。 […]

化學與藝術的融合：藍苒˙藍染的化學世界 江慧玉1、姚月雲2 臺北市立第一女子高級中學化學教師 1 hychiang@gapps.fg.tp.edu.tw、2yyyao@gapps.fg.tp.edu.tw   ■         前言 108課綱的多元課程導向，學生學習的知識不再侷限於課本內容，向外延伸擴及的是更多素養、能力與態度的養成，使學生具備解決問題的能力來面對生活及未來的挑戰。在化學學科領域中，動手做實驗一直是學生最感興趣的部分，尤其是具有「變化」現象的實驗，例如顏色變化或是產生氣體、沉澱、爆鳴聲等，在在都能引起學生熱烈的討論與嘗試。在95、99課綱時代，我們曾以「Color CHEM」為主題，規劃一系列操作課程，學生在每一個具有顏色變化的反應中獲得驚喜、習得認知，這樣的課程也逐漸衍伸、融入在現今的各式多元課程中，如探究與實作、多元選修、微課程等。本校高一多元選修「綠野仙蹤－綠色化學百寶變與創意小論文設計」，在周芳妃老師的指導下，每位學生都會展現出她們「藍印術」的絕美作品（如圖1），這個結合藝術與化學的實作實驗，是一項跨科跨領域的經典展現（快速有效的藍印術方法可參閱周芳妃等(2016)）！ 圖1 學生藍印術作品(圖片由周芳妃師提供) 藍印術中攫取目光的普魯士藍引發我們產生許多聯想：「無機顏料與有機染料有何差別？」、「顏料最早是從何處獲得？」、「天然的有機染料與合成的差異」…。在學期中邀請到跨科跨領域的臺灣師範大學化學系與美術系合聘教授—林震煌老師，講授一系列顏料的來源、製作及分類，並介紹運用化學技術如何修復文物，精彩的內容讓參與的數理科、文史科及美術科的教師嘖嘖稱奇、獲益良多。從教授介紹的內容啟發我們許多實驗概念與設計的想法，本文就以「藍色」為主軸，分述無機顏料普魯士藍和有機顏料靛藍的獲得及製作。 ■         藍染的歷史與技術         早期的顏料多是從天然礦石取得。公元6世紀末，藍色顏料主要是從青金石(Lazurite意為藍色；化學式為(Na,Ca)8[(S,Cl,SO4,OH)2|(Al6Si6O24)]）而來。運用研磨方式製成粉末後，再加入調和油即可作為藍色顏料（圖2）。由於此礦物的顏色深沉有如皇家氣質般的底蘊，被視作與黃金一般珍貴，且地殼中青金石的蘊藏量稀少，因此價格水漲船高。有鑒於此，化學合成顏料（如普魯士藍）與天然有機顏料（如靛藍）因此應運發展。普魯士藍(Prussian blue又名 Berlin blue 或 Paris blue；化學式為Fe4[Fe(CN)6]3)是最早發展出的合成染料（圖3），西元1704年，科學家混合草木灰與牛血欲製造出紅色顏料，卻意外獲得這個藍色的物質，現今的化學製備法則是多使用溶膠分散法，且運用於繪畫方面。 圖2天然礦物藍色顏料(林震煌，2021) 圖3 普魯士藍(Prussian_blue) (圖片引自https://en.wikipedia.org/wiki/Prussian_blue) ■         藍印術創作 在108課綱的配位化學課程中，介紹到普魯士藍的生成反應及其性質。在這個課程領域可安排學生操作草酸鐵鉀晶體生成的實驗，並進一步利用培養出的晶體以反應生成普魯士藍，施作「藍印術」的應用創作。此實驗流程方法如下： 將莫耳數比為3：1的K2C2O4(aq)與FeCl3(aq)均勻混合在燒杯中，再置入暗室避免照光，約15~20分鐘後取出，可觀察到瓶內有綠色晶體生成（圖4）。此實驗原理是以鐵離子為中心金屬離子、草酸根作為配位基，兩者反應形成六配位的八面體錯合物，如反應式1及圖5。 Fe3+(aq)＋3C2O42－(aq)→ [Fe(C2O4)3]3－(aq)     (1)   圖4 草酸鐵鉀晶體   圖5 [Fe(C2O4)3]3－結構         反應所生成的草酸鐵鉀具有高度光敏性；文獻（Pozdnyakov et. al., 2008）指出：科學家藉由光譜與奈秒閃光光解技術(nanosecond flash photolysis)，確認[Fe(C2O4)3]3－的光化學分解過程，其反應式如式(2)。草酸鐵錯離子[Fe(C2O4)3]3－在照光下會經由內部電子轉移，從結構中其一的配位基C2O42－轉移1個電子至Fe3+，形成初級自由基錯合物[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3－，同時將中心金屬Fe3+還原成亞鐵離子Fe2+，在此過程中亦會產生CO2-•及C2O4-•等自由基，因其產率僅[Fe(C2O4)3]3－光分解量的6%，故可忽略之。這個分子內電子轉移形成的自由基錯合物[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3－分解產生CO2-•自由基，由於CO2-•(aq)是個強還原劑(E0(CO2/ CO2-•)=-2.0V)，藉由擴散途徑與[Fe(C2O4)3]3－作用並還原Fe3+離子，此光分解過程之反應機構如下所示。  [Fe(C2O4)3]3－(aq)[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3－(aq)        [Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3－(aq) →Fe2+(aq)+2C2O42－(aq)+ CO2-•(aq)＋CO2(aq) CO2-•(aq)＋[Fe(C2O4)3]3－(aq) → […]

化學與藝術的融合：陽明山藍染棒繪具試做說明與紀錄 郭雅倢 國立臺灣師範大學 donkeyyxx12033@gmail.com n  前言 棒繪具（棒絵具）是類似於彩色墨條的繪畫用具，將天然色粉與動物膠結合揉製成棒狀（東京藝術大学大学院文化財保存学日本画研究室，2014），使用時以水磨開即可。在臺灣，棒繪具被應用於繪畫創作，以及文物保存修復。並由於臺灣自身並沒有生產棒繪具，必須自日本購入，而日本產的棒繪具中，藍色系以本藍、美藍、日本發酵藍為常見。其中，陳年日本發酵藍棒最為珍稀而價高。 臺灣過往曾有陽明山藍染歷史文化，一方面，若能夠研發出陽明山藍染棒繪具，除能促進文化的活化，發展具有臺灣特有色相之顏料、積累更豐富的藝文成果之外，亦可能能夠降低棒繪具取得的成本與困難，因此有了陽明山藍染棒繪具試做的起心動念（見圖1）。 圖 1 試做第零號的色票試塗（左）與日本產發酵藍（右）進行對照   n  第一次試做     以墨條的製作原理為參考：墨條是以顆粒極細的煙灰為色粉，混入動物膠後經過一段時間的機械或者人工揉製，使粒子與膠充分結合並且排出空氣後，揉成棒、入模具、自然乾燥。因此，藍棒第一次試做亦是將乾燥的藍泥塊以乳缽磨細後加入動物膠揉製而成。 一、步驟 （一）   將藍泥倒入大盤中乾燥（見圖2）。 （二）   乾燥後的藍泥塊以乳缽磨成粉末。 （三）   將藍泥粉末加動物膠充分揉製、混合（見圖3）。 （四）   塑形、乾燥。 （五）   試塗。 圖2 將藍泥倒入大盤中乾燥 圖3 將藍泥粉末加動物膠充分揉製、混合 二、問題發現 （一）   磨出的顏料顆粒太大，粒子感強烈（見圖4），不易均勻上色（見圖5）。 （二）   膠過重可能造成研磨時不易發色。 （三）   棒身不夠緊實或者太脆，容易斷裂。 圖4 磨出的顏料可明顯看見顆粒 圖5 可見明顯顆粒、無法均勻塗佈，顯色不佳   n  第二次試做 在第一次試做後，得出了後續試做中必須改善的要點，本文接下來會先針對粒子感強烈部分進行試做。 關於顏料顆粒太大問題的解決，首先聯想到礦物顏料製作時將顆粒粗細分層的「水飛法」。水飛法指的是將研磨後的顏料顆粒加入水中攪拌均勻後靜置沉澱，每隔一段時間將上層混雜著較細而尚未沉澱的水倒出、另外再次靜置沉澱，漸次得出顆粒大小不同的礦物顏料色粉。 第二次試做將藍塊以乳缽磨碎後加入水中攪拌，並且分別製作了靜置20分鐘、1小時、1天、1週的版本。 一、步驟 （一）   將乾燥後的藍泥塊以乳缽磨成粉末。 （二）   將粉末與水混合後靜置沉澱，20分鐘後將上層倒至其他容器中繼續沉澱，底部沉澱部分靜置乾燥。 （三）   重複步驟二得出靜置20分鐘、1小時、1天、1週的版本。20分鐘顆粒最粗、1週最細、量最少。 […]

化學與藝術的融合：濕壁畫實習記 許惠媛 國立台北藝術大學 美術學系碩士在職專班二年級學生 hsu.huiyuan@gmail.com ■前言     「濕壁畫」（Fresco）原意為「新鮮而未乾的」;即是將礦物顏料加水之後，直接塗畫在潮濕未乾的灰泥牆上，灰泥吸收了顏料自然乾燥後凝固而使畫面能長期保存。這項繪畫技法在文藝復興時期流行義大利，最廣為人知的代表作有達文西（Leonardo da Vinci 1452-1519）繪於米蘭恩寵聖母堂（Santa Maria delle Grazie in Milan）的《最後的晚餐》（The Last Supper 700cm x 880cm 1494-1498），以及米開蘭基羅（Michelangelo di Lodovico Buonarroti Simoni 1475-1564）繪於梵蒂岡西斯汀禮拜堂(Sistine Chapel Ceiling)的《創世紀》（The Creation of Adam 1400x 3850cm 1508-1512）。濕壁畫的技法是十分困難且容易失敗，但是這種自然天成的融合，卻也能產生出夢幻柔美的色調，彷彿此畫只在天上有的空靈特色。不過，到了十六世紀以後，濕壁畫逐漸式微，主要是因為油彩與帆布提供了畫家們更高的便利性以及油畫作品的多用途性。以台灣目前的狀況，能夠教授濕壁畫的學院派老師已經屈指可數了，而師大退休高齡近九十的榮譽教授陳景容老師（1934~）更是首要國寶級的大師。 ■濕壁畫實習日記 陳景容老師在一九六七年獲得東京藝術大學壁畫研究所碩士學位，隨即回國任教於國立藝專、中國文化學院，並於一九七二年起回到母校師大美術系任教直到退休之後仍被師大聘為榮譽教授，可說是桃李滿天下。陳老師以現在的高齡仍然每天從不間斷的繪畫，在他的畫室更是每星期都會有幾次的人體素描讓有興趣的學生過來素描，他常說「素描是一切繪畫的基礎。」筆者有幸與三兩同學每周在陳老師的畫室畫素描，陳老師每次的素描中段習慣會做短暫的休息喝下午茶，有時他心血來潮會跟我們講述他過去的一些有趣的小故事，我們總是聽得津津有味。 最值得一提的是有一天聽老師講述一九八七年他接受委任為中正紀念園區內的國家音樂廳製作台灣第一幅濕壁畫《樂滿人間》（220 x 940 cm）的事蹟。 我們聽了更加對老師升起無限的景仰。 他可能那天心情特好，忽然開口跟我們在場的幾位同學說，「你們想學濕壁畫我可以教你們!」我們幾位聽了立即連連點頭，有股想跪下跟大師拜謝的衝動。 跟大師學習濕壁畫這件事情就這樣發生了!      首先的準備工作，老師要我們先將畫室一樓廊前的石英砂洗乾淨，挑去雜質後晾乾備用。 他告訴我們: 「濕壁畫用的石英砂要採河流的中段沙，因為上游的沙顆粒太大，下游近海所以沙比較會含有鹽分，石英沙的直徑要挑選在0.55mm~0.65mm之間。」 我們三位學生乖乖地按照老師的指示分頭行事：清洗砂石、拿我們要畫的畫稿去附近的影印店影印。老師特別交代他將素描稿以一比一的比例放大影印兩張，一張黑白、一張彩色。 清洗完了砂石，接著將放在圍牆旁整桶泡水的熟石灰挖出所需的份量，用很細的篩網先篩過備用。老師告訴我們，「這桶子裏面裝的是煅燒後的牡蠣殼粉，這粉要泡水一年以上就會變成熟石灰。「養石灰: 【煅燒後的牡蠣殼粉(碳酸鈣)+水=氫氧化鈣】+一年多以後=熟石灰（石灰乳Calcium hydroxide, Ca(OH)2） ，以石灰乳來做畫，乾了後又會變回碳酸鈣（硬化）。」 陳老師接著又說: […]

第四十五期 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         又到歲末了，這一年全球仍持續在新冠疫情的衝擊下，面對疫情周而復始的發生。臺灣雖有幾次警戒，但國人配合政府各項防疫措施，自我管理嚴謹、響應疫苗接種，因此疫情都在掌控之中。而學校雖然為了不知將如何發展的疫情而有提前部屬的各種線上教學與教材，但基本上校園內的學習並未受到太多的影響，真是萬幸! 而國人的也在這一年以居家生活為主，以減少疫情的擴散。自2008年起聯合報仿效日本的「今年漢字活動」，由國民投票選出一個字來代表該年社會的氛圍。今年選出的是「宅」這個字，真是再貼切不過了。 這一切快速且不預期的轉變讓我想起2019年底去哈爾濱開會，原與大陸化學教育委員會相約定持續於兩地輪流辦理「同題異構」教學分享會，相互切磋學習、截長補短。未料會議結束後緊接著就是新冠疫情爆發，全球面對疫情的衝擊，旅行變得是一件充滿不確定性且具高風險性的事情，這樣一耽誤就兩年未再互訪交流，甚是可惜。大陸和臺灣都相當重視升學，在升學的緊箍咒下，教授學科知識仍是課程教學的核心任務，教師如何透過不同的教學策略展現其對學科知識的理解與對學生學習的期待，對教師而言都是挑戰。「同題異構」顧名思義就是相同的學科主題，用不同的架構方式在教學中展現出來。這其中就包括教師對教學的核心價值之看法、化學本質的觀點、知識結構的認識以及巨觀與微觀的關係、學生所具備的背景知識之理解、對學生的期待表現、教學評量的態度與採取的形式、以及化學可能對人類的影響等等。透過觀課，尤其是「同題異構」的課程，可以瞭解教師的專業水平與教學信念。臺灣已辦理四次(2018-2021)「同題異構」工作坊，對觀課和授課教師都是難得的經驗，值得繼續辦理。認知心理學的研究指出觀看專家解題有助於習得新知與技巧，科學教育研究也指出觀察教師教學可以獲得教學啟發與技巧的精進。而更重要的是瞭解教學設計背後的教學信念與教師反思的精隨，才能提升自我教學的效益與貢獻。 本期專題為「素養導向的化學課程設計」，由鍾曉蘭和曹雅萍兩位化學教師擔任客座主編，鍾教師也正是協助推動「同題異構」工作坊的資深化學教師。本特刊四篇文章的作者們皆是以多元選修課程設計為例來說明如何從實驗與探究的活動中去培養學生問題解決、思辨論證、設計執行實驗任務的設計，甚至透過跨領域的方式拓展學生的視野。多元選修是教師得以依照個人興趣和學科訓練一展長才的機會，教師們應視其為發揮所長與自我挑戰的機會，讓科學教學回歸到科學探究的真正本質上，跳脫考試的刻板框架，真正引發出學生對化學的興趣與提升其欣賞化學、瞭解化學對社會與人類的貢獻。除專刊文章外，另外還有國立科學工藝博物館郭世文、吳淑華和李雪琳評介美國科學與公眾協會網站，利用科學新聞培養學生有效運用科學證據解釋公眾議題；以及陳維倫介紹自利用Gather Town辦理自然探究與實作的線上學生論壇，開展其服務學校一項創舉，讓百餘名學生克服時空的限制，而能停課不停學，值得他校參考。

素養導向的化學課程設計： 跨科的實作課程：飲水思源之創意骨牌 張明娟 教育部高中化學學科中心 桃園市立武陵高中 bcat1764@gmail.com ■前言 每年的思源科學創意大賽，是喜歡動手做學生的競賽殿堂，期間雖然換過不同的主辦單位，但其宗旨都是: 培養年輕學子喜愛基礎科學，激發創意思考能力，發展團隊合作精神及領略實際動手操作之樂趣（財團法人光電科技工業協進會，2021）。競賽的方式為學生組4-6人團隊（其中一位為隊長），設計出四個關卡，其中包含兩個物理概念較多的物理關與兩個化學概念較多的化學關，其詳細參賽細則請參閱競賽網站https://www.springcontest.org.tw。 在一般的高中物理及化學課程中，除食譜式的實驗課有機會實作，思源科學創意賽需將所學應用並動手實踐，其中又牽涉跨科概念的比賽，筆者試著在多元選修課開設來引導學生，並藉由協同教學模式讓物理及化學科老師同時進入課室，一起解決學生可能會遇到的問題，並選擇在高三開設課程，是因高三的學生已養成自然學科的基本概念，此時應用所學科學概念轉化為實際關卡較能理解，並培養學生解決問題的能力。 ■從競賽到課程設計 一、比賽的經驗分享    筆者在2015年任教科學班時，發現科學班的學生手做能力很強，企圖心也強，就利用班週會時間與該班導師（物理老師）合作，讓學生準備此競賽，在這期間更向此競賽的發起人新竹實中施建輝老師求教，老師也都傾囊相授比賽經驗，讓筆者獲益良多，那時候施老師更建議我向當時候的主辦單位申請課程所需的材料費，讓學生可以在銀彈較充足下盡情發揮創意，經過一個學期的腦力激盪，順利闖進決賽，獲得銅牌獎的佳績。 隔年筆者為下一屆的科學班導師時，就讓學生從高一開始準備這個競賽，學生利用高一升高二的暑假期間，除了要準備科學班的重要活動科學推廣隊，同時也一併準備此競賽，暑假期間實驗室就成了他們的「戰場」，甚至連實驗室外的走廊也都慘不忍睹! 經過整個暑假的奮鬥，也順利闖進決賽，雖然最後只得到了佳作，但對高一的學生而言已是莫大的殊榮了。經由這兩次的參賽經驗發現：高一、二的學生對基本的科學概念還不夠充實，以致在關卡的設計上創意及完成度較不足，因此筆者在第三次準備帶學生比賽的時候，就鎖定高三學生，但高三學生課業壓力繁重，根本就招募不到學生願意參加，只能在任教班級學生宣傳這個比賽，到了高三下學期三月底大學繁星放榜後，剛好筆者任教的班級有一位已錄取清大的學生，就遊說這位學生來參加比賽，再由這位學生去找隊員，後續的申請入學放榜後，快到五月底我們這一隊的隊員才算找齊了。因為全組隊員都是準大學生了，除了沒有升學壓力有較多的時間可以設計關卡，進行關卡測試，他們也具備較充足的科學概念，設計的關卡較具創意，在決賽時多媒體關卡說明的部分也獲得裁判的青睞，最後得到了全國賽的金牌以及最佳創意物理關卡獎（圖1〜圖3）。這幾次帶學生參加比賽的經驗發現：如果都要用課餘的時間來準備比賽，對老師對學生都是很辛苦及沉重的負擔，因此才會在新課綱實施的時候，在高三開設這一門的多元選修，又可利用協同教學的方式讓兩位教師同時授課。                        圖1：學生參加複賽時專心討論及實作現場      圖2：實驗室外走廊也成為學生的工作場         圖3：2019年思源科學創意大賽Plus金牌獎 武陵高中關卡示意圖 二、研發多元選修課程    筆者研發此多元選修課程一學期2學分，選修這門課程的學生設定為理工學群與電資學群學生，人數上限為24人，因此期初將學生六人分為一組，選定一位為組長，組長每週需負責工作報告回報，化學與物理教師一起在化學實驗室協同教學。老師在這堂課的角色就是支援前線，學生在測試關卡時，所需的藥品與器材就帶著學生進準備室尋找，如果準備室找不到就讓學生自行去購買，利用學校計畫支應材料費，每組材料費上限一千元，每週的教學內容如下表1： 表1  飲水思源之創意骨牌課程規劃表 週次   課程內容及目標   第1週   分組與比賽規則說明   第2週   藉由歷屆比賽影片觀摩,確定該組別的比賽方向   第3週   藉由歷屆比賽影片觀摩,確定該組別的比賽分工   第4週 […]

高中化學教材教法專書導讀 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw        若想要成為一位合格的中學化學教師，「化學教材教法」是一門師培生必修的課程。為什麼這門課是必修課呢?化學教材教法這門課的教學目標是什麼?有哪些方法可以達到這些目標呢?化學的學習內容和學習表現是由教育部規範的，但是應該如何教卻未有規範或是參考的準則?究竟要如何教才能引起學生學化學的動機、協助學生進行有意義的學習、引導學生發展模型思考與論證的能力、提供學生應用對化學的理解轉化為對生活情境問題的解決，甚至到跨學科的學習與應用?這些並非是化學專業訓練的主要範疇，而是化學教育的核心。在擁有化學專業知識與訓練之後，要成為一位優質的教師就必須要懂得學習心理學、瞭解知識建構的特質、課程設計的理念、教學法的適用性、實驗教學的多面向、新興科技在化學教學上的應用、評量的重點與方式，以及科學展覽活動的精隨等。因此在教育部的規劃下，有了這一本「高中化學教材教法」，不僅可以提供職前化學教師對化學教學有初步的認識，也可以作為在職化學教師終身學習的參考書籍。該書作者大都來自大學從事化學教育研究或負責化學教材教法一課的教授、以及中學第一線的化學教師(皆擁有化學專業背景和科學教育碩/博士學位)，期能結合科學教育理論與實務，提供師資培育單位和教學場域在人才培育的工作上一本值得參考的資料，也可以作為在職進修研習的素材，希望透過這本書化學教師可以使學生對學習化學充滿熱情，並能瞭解化學對人類發展的貢獻。 該書計有13章(該書目錄如表一)，此次專刊由數位作者以簡介方式針對其所撰寫的章節做一評介或延伸其論點與分析，期能讓讀者們認識該書的核心內容與參考價值。 表一 「高中化學教材教法」目錄 章別 篇名 作者 第一章 化學教育的目標和教與學 邱美虹 第二章 化學教育心理學基礎、教學與評量 邱美虹 第三章 科學素養與素養導向的化學課程 鍾曉蘭 第四章 跨領域、跨科統整課程與教學─以STEM-Plus為例 邱美虹、曾茂仁 第五章 以學生為中心的化學概念學習和評量 王嘉瑜 第六章 素養導向的教學與評量 鍾曉蘭 第七章 化學建模教學設計—以「原子結構與光譜」為例 劉俊庚 第八章 化學探究教學 楊水平 第九章 社會性科學議題融入化學教學 鐘建坪 第十章 化學示範教學 楊水平 第十一章 教育之教學科技在化學應用 鐘建坪、周金城 第十二章 大學學測和指考試題與化學教學 馮松林 第十三章 化學科展指導與應用 周金城

高中化學科教材教法專書導讀： 第二章 化學教育心理學基礎與教學策略 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 化學是一門複雜的科學，它不僅有化學元素的英文符號系統，還有微觀粒子之間交互作用下的反應機制，以解釋巨觀所見的科學現象。對學生而言，科學符號與抽象的概念皆可視為另一種語言―科學語言，需要透過有系統的學習方能建構化學知識體系，尋找出規律性，並得以運用於問題解決中。而在教學上，必須瞭解化學知識體系的特性、學生認知需求、學習挑戰、以及學習困難的起源，以有效的教學策略搭起適當的學習鷹架、建立有意義的學習環境、促進學生對化學的理解、提升化學學習的興趣。因此，本文主要是將該書第二章以科學學習心理學的角度談化學學習，並評介可以使用的教學策略，以提供職前教師和在職教師在教學準備與實踐上的參考。 n  該書章節 該書共包含六節：科學學習心理學的基礎理論、三位一體的架構、化學課程中的關鍵概念、概念學習、教材設計、及教學設計和評量（見該章架構圖，如圖一所示）。 圖一  第二章架構圖 n  學習心理學與化學 知識的表徵有許多種形式，譬如文字、圖像、符號、語言等，透過不同的表徵可以理解知識的本質與內涵，心理學家Paivio在1986年便提出雙碼理論 (Dual code theory)，將知識的建構分為兩類：一是語言（或語文），另一是非語言（或視覺的），前者較為抽象，後者較為具象，透過這兩種形式交織成知識的結構。我們也可以從這兩面向來看化學的學習，譬如我們用文字和符號來代表元素的組成，以食鹽為例，它的組成是氯化鈉，化學式是NaCl。而我們再透過晶體結構（見圖二）的表示方式，可以看出氯化鈉中鈉離子和氯離子堆積的情形，如此可以將抽象的NaCl具象化，而在這具象化的過程圖中的訊息，還可以呈現兩個粒子大略的相對大小以及堆積的方式。有關心理學上運用多重表徵進行學習成效的研究中顯示，多重表徵中每一個表徵皆有其主要傳遞的訊息，學生可以根據其學習特質去瞭解教師所欲教學的重點，透過不同表徵的特色相互強化學習內容的理解，學生可以受惠於多重表徵的教學可見於一些相關文獻（如Ainsworth, 2006；鍾曉蘭與邱美虹，2012），此部分容後再述。 圖二  氯化鈉的晶體堆積（取自https://pixabay.com/） n  化學三位一體的架構 Johnston (1991, 2000) 對於化學本質提出巨觀、微觀（或次微觀）、符號的觀點已有30年，在過去30年間，這三位一體的架構影響了化學教育的研究與教學，雖然這期間有幾位化學教育者對此架構提出不同的觀點（如Taber, 2014; Talanquer, 2011）或延伸此架構 (Chiu, 2008; Mahaffy, 2006)，但萬變不離其宗，Johnstone的三位一體架構仍是化學的核心，從學習面或是教學面，都有很大的啟發。本文作者在該章以實例來說明此架構的意義（見圖三），在巨觀部分亦可指稱科學現象；在次微觀的部分，可以包括粒子的結構和組成等等，為無法用肉眼觀察；在表徵的部分，納入符號的呈現和視覺化的表徵，以說明此向度的意涵。化學教學若能掌握這三面向的相互關係，將可以協助學生理解化學學習的核心概念。 圖三  化學三面一體之結構與範例說明 n  化學課程的核心概念 近年來國內外的課程改革都強調學科的核心大概念 (Big Ideas) 與跨科概念 (Crosscutting concepts) 之間的連結。第二章的內容指出「美國國家科學教育標準」 (National Science Education Standards, NSES) (National Academy Press, 1996) 提及高中化學課程應包含四個大概念：物質和能量守恆、物質的行為和性質、物質的粒子本性、平衡和驅動力。而在美國「新世代的科學標準」 […]