大學入學考試與化學評量: 學測和指考化學實驗試題與學生表現之探討(上) 吳國良 大學入學考試中心 kl0001@ceec.edu.tw n 前言 大學入學考試是學生進入大學的重要依據,其測驗內容對高中教學的影響十分深遠。就高中化學的教學而言,通常可分為課本的講解和實驗操作兩部分。實驗部分因各種因素考量,又可分為演示實驗和動手操作實驗。不論是課本或實驗的內容,皆是屬於課綱規範的內容,都是大學入學考試(大考)學科能力測驗(學測)和指定科目考試(指考)的命題範圍。本文藉由大考之中的化學實驗相關試題,分析學生的表現、對高中教學的影響以及實驗內容命題的相關限制。 目前的大考可分為學測、指考及英語聽力測驗(英聽),與化學相關的考科有學測的自然考科和指考的化學考科。學測自然考科共有68題,化學方面有17題,皆為選擇題;指考化學考科包括選擇題和非選擇題,選擇題題數有23~26題之間,非選擇題是二~三大題,每一大題又可細分為3~4小題。學測自然考科的測驗範圍是基礎化學(一)和基礎化學(二),指考化學考科的測驗範圍則是除了上述基礎化學(一)和基礎化學(二)之外,再加上基礎化學(三)、選修化學(上)、及選修化學(下)。這些測驗範圍,除了教科書的內容外,也包含實驗的內容,由於各教科書版本的實驗內容受教育部所頒布課程綱要的規範,其內容大致相同,因此在命題上不會受到某一版本內容不同而有所限制。 n 課程綱要的實驗內容 大考的命題需符合課綱的規範以免產生超綱情形,此稱為「不超綱」,此為大考命題的重要原則之一。就課綱中化學實驗的相關內容如下,其中表一是屬於學測化學實驗命題的相關內容;表一加上表二則是指考化學實驗命題的相關內容。 表一:基礎化學(一)和基礎化學(二)的實驗內容 實驗編號 實驗名稱 基礎 化學 (一) 1 物質的分離 2 硝酸鉀的溶解與結晶 3 化學反應熱 4 化學電池 基礎 化學 (二) 5 示範實驗:常見化學反應的形態 6 示範實驗:分子在三度空間的模型 7 有機物質的一般物性 8 界面活性劑的效應 由於學測的命題範圍較小,涵蓋的實驗內容只有8個,因此在命題時有相當的侷限。 相對於學測的實驗內容,指考的試題內容加深加廣許多。表二是基礎化學(三)和選修化學的實驗內容,這二個部分的實驗共計有13個,指考的實驗命題較有發揮的空間。 表二:基礎化學(三)和選修化學的實驗內容 實驗編號 實驗名稱 基礎 化學 (三) 9 秒錶反應 10 平衡常數與勒沙特列原理 11 溶度積測定 選修 化學 實驗 1 […]
大學入學考試與化學評量: 學測和指考化學實驗試題與學生表現之探討(下) 吳國良 大學入學考試中心 kl0001@ceec.edu.tw 【承〈學測和指考化學實驗試題與學生表現之探討(上)〉】 二、指考化學考科 相對於學測自然的化學部分,指考化學的範圍加廣、內容加深,屬於進階的考試。指考化學考科是為理工科系所設計,其報考的考生是以第二、三類考生為主。指考從91年施測至今已有13年,本文受限於篇幅,僅以103學年度指考試題作為討論範圍。103學年度的指考化學考科共有26題選擇題,其中與化學實驗相關的試題共有5題,分別是第8、15、16、18與24題,以下就這些試題來探討學生的表現。 【103學年度指考—第8題】 8. 下列哪一種聚合物所製成的樹脂可直接填充於淨水系統的管柱中將硬水軟化? 答案:B 得分率(答對率):P = 43% 選項分析:A: 1 %、B: 43%、C: 21%、D: 20%、E: 15%。 試題分析:本題屬於選修化學實驗中的硬水的檢測軟化法,實驗內容有特別說明是利用離子交換法軟化硬水。一般實驗課本都會以圖示方式,說明硬水通過陽離子交換樹脂後,可使硬水軟化,如圖三所示。本題的離子交換樹脂以結構式的方式表示,可能使部分考生產生混淆。另外,有不少考生選選項(C)、(D),是對陰離子與陽離子交換樹脂的定義有所誤解,選(E)的考生則是不了解硬水的定義。本題答對率43%,屬於中間略偏難的試題。本題主要是屬於定義與結構式的認識,不涉及化學實驗的操作。 圖三:離子交換樹脂使硬水軟化的示意圖 (圖片來源:高中選修化學(上)實驗活動手冊,康熹文化,p.17) 【103學年度指考—第15-16題】 15-16題為題組 根據上列實驗步驟,回答15-16題: 16. 在步驟5中溶液混合後的消失速率(M/s)為何? 答案:15. D;16. D 得分率(答對率):15. P = 66%;16. P = 31% 選項分析:15. A: 7%、B: 15%、C: 10%、D: 66%、E: 2%。 16. A: 31%、B: 16 %、C: 18%、D: 31 […]
大學入學考試與化學評量: 學測試題融入化學App的開發與教學 陳昭錦*、江青釗、廖靜宜 國立臺灣師範大學附屬高級中學 *t35116@ntnu.edu.tw n 「化學尋寶」與學測試題 「化學尋寶」是常見的定性分析實驗,最早出現於遠哲科學趣味競賽中,經國立臺灣師範大學化學系蕭次融教授的研發並積極推廣,屢見於各校或各區的化學能力競賽中,也有許多化學教師發展實驗試題,應用於教學現場中的實作評量。「化學尋寶」這類實驗題材,涉及陰、陽離子的沉澱反應和鑑定分析,有助於刺激學生活用既有的化學知識,並培養學生分析和解決問題的能力。在高中化學或是國中科學奧林匹亞的國手訓練營中,也常列入「化學尋寶」和離子鑑定分析為培訓課程。「離子沉澱反應」是現行高中課綱中《基礎化學》的必修內容,103學年度以前,編於《基礎化學(一)》,屬於學科能力測驗(簡稱學測)自然科第一部分之命題範圍。自103學年度起,因應課綱微調,編於《基礎化學(二)》,屬於學測自然科第二部分之命題範圍。回顧歷年的學測自然科試題,「離子沉澱反應」出現的頻率相當高,單題或題組型式都有,測驗的內容不限於基礎知識,透過命題者的巧思,不僅測驗考生基本的科學知識和概念,進而測驗考生分析、應用與推理的能力。 以93年和104年學測自然科試題中兩個代表性題組為例,其試題內容如下「學測化學試題舉隅」所示。這兩個題組分屬兩種類型的化學尋寶,第一種是藉由外加物質(如酸鹼試紙或指示劑等)與未知溶液反應後,從反應結果尋找線索並歸納推理,綜合各項發現完成鑑別。第二種類型則是不使用任何外來物質,純粹由未知溶液彼此相互反應,由反應結果進行推理,此類型較注重對實驗者對各未知溶液性質的掌握及解題策略的有效性。 n 學測化學試題舉隅 【93年學測自然科–58-60為題組】 58-60. 有一已磨成粉末的混合物試樣,是由下列六種物質中的數種等量組成: (A)NaCl (B)KCl (C)CaCl2 (D)CuSO4(無水) (E)Na2SO4 (F)Na2CO3 為了要確定該粉末試樣的成分,王同學先查了資料後,自己研擬了一個檢驗粉末試樣的流程圖,並請李老師指導。李老師認為整個實驗都相當安全,基於鼓勵學生多做「探究學習」,同意王同學在化學實驗室中進行實驗,並要求王同學確實記錄實驗過程,並檢討每一實驗的必要性。以下是報告的一部份: 實驗一:用燒杯取粉末試樣約2克,加蒸餾水約100毫升,攪拌後形成無色的透明溶液X。 實驗二:在溶液X中加了鹽酸,則見在溶液中陸續產生氣泡,至溶液不再冒氣泡,溶液仍為無色透明(貼上標籤Y)。 實驗三:在無色透明的溶液Y中,滴加BaCl2溶液,即見白色沈澱。 實驗四:繼續滴加BaCl2溶液,至白色沈澱不再產生後,過濾分離出白色沈澱,得到透明的無色濾液Z。 實驗五:在濾液Z中,滴入AgNO3溶液,則見白色沈澱,加入稀硝酸,沈澱不溶解。 58. 根據上述報告,原粉末中一定沒有哪兩種物質?(從(A)-(F)中選兩項)。正解:CD。 59. 原粉末中,一定含有哪兩種物質?(從(A)-(F)中選兩項)。正解:EF。 60. 若王同學只需回答問題58與59,你認為王同學不需要做哪兩個實驗?(應選兩項)。正解:DE。 (A)實驗一 (B)實驗二 (C)實驗三 (D)實驗四 (E)實驗五 【104年學測自然科–9-10為題組】 9-10. 濃度均為0.1 M的五種水溶液,其溶質為、、、、。這五種溶液彼此間的關係如圖2。圖中每條連線表示兩端的溶液可以發生化學反應,產生沉澱或氣體,均以肉眼就可辨識。請先確定代號1~5是什麼溶液後,回答9與10題。 9. 已知與溶液2的反應,可以產生氣體或沉澱,則溶液2的溶質是什麼化合物?正解:D。 (A) (B) (C) (D) (E) 10. 已知與溶液4的反應皆為沉澱反應,且其中有一種沉澱的顏色為黃色,則溶液4的溶質是什麼化合物?正解:E。 (A) (B) (C) (D) (E) n 學測試題融入化學App的開發 93年學測試題出現的題組屬於第一類型,在當時令人耳目一新,解題關鍵有二,其一是實驗一中混合物溶於水且呈無色,由此可排除有色離子及共存後會沉澱的組合,其二則是混合物可與酸反應產生氣泡。題目的設計確實能鑑別學生是否具備基本化學概念,進而探測其分析及推理能力。104年學測的題組屬於第二類型,五種未知溶液彼此相互反應,其中一種可與其他四種發生肉眼可見的化學變化,此題組成功將化學尋寶實驗轉化為學測考題,一方面滿足學測試題要求的鑑別度,另一方面則展現引導高中實驗教學的企圖。因應學測自然科試題中實驗題型的多樣化,化學教師除了加強學生的化學知識和實驗技能外,更關心的是,如何協助學生能將課堂所學的化學知識與能力正確地展現在升學考試上。大考中心對學測試題中實驗題型的積極研發,促使教學現場的教師體認實作評量的必要,並亟思如何克服實驗教學的限制。 相信高中化學教師都認同培養實作能力和真實性評量的重要性,然而受限於課綱編製的食譜式實驗與教學時數,且各校提供教師的實驗支援程度不一,再者綠色化學對實驗室藥品減量呼聲日切,有心發展這類能提升學生應用、分析與推理能力實驗教學的老師們,很可能心有餘力不足。有鑑於此,國立臺灣師大附中自然科教學團隊與校內資訊中心合作,102學年度在「信望愛文教基金會」的贊助下,自行研發三款以陰、陽離子沉澱反應為主軸,可供免費下載的化學App,分別為化學尋寶、沉澱查詢機及快打沉澱表,並在103學年度修訂完成後公開上架,參見圖一~圖七。 […]
大學入學考試與化學評量: 指定科目考試化學考科人工閱卷的說明 林英智1, *、吳國良2 1國立臺灣大學化學系 2大學入學考試中心 *yclin@ntu.edu.tw n 前言 化學是一門實驗的科學,需要歸納許多觀察的實驗結果,整理之後形成定律,這些定律再作為推理並邏輯思考的基礎,藉此,對未知領域做開發與深入的探索,逐漸形成廣博又精深的專業學門。經過長年的累積,許多科學家的努力,化學不只發展出應用的領域,並因此對許多應用科學與技術提供重要的基礎知識。因此化學的學習,除了建立對化學定理的認識,還要熟悉推理並思考的邏輯。 大學入學考試的指定科目考試化學考科的重點,在於評量考生對化學專業知識的基礎認識,正確的推理與思考邏輯,以及化學實驗的實作經驗。因此除了選擇題之外,通常還有一部分非選擇題。選擇題包括單選題和多選題,採電腦閱卷,但非選擇題的閱卷,則是採人工閱卷。由於考生人數動輒上萬,參與閱卷的人數也就需求眾多,如何提供精準並一致的標準,確保閱卷的公平性,顧到考生權益,成為閱卷工作的重要指標。指考化學考科的人工閱卷牽涉考生的權益,一直是早期招生委員會與近年來大學入學考試中心(大考中心)非常重視的工作。也是多年來,一些大專院校化學專業教師暑期一項艱鉅的工作。本文將就此人工閱卷部分,由早期完全是人工管理,轉換成為電腦輔助閱卷與管理的過程,作簡要的敘述。 n 閱卷過程 一、評分標準訂定 指考化學考科的人工閱卷,由招生委員會或大學考試中心成立閱卷委員會,由一位主閱委員擔任召集人,與四至五位協同主持人組成,成員都是資深的化學教授,每個小組再另聘請十多位在大專院校任教的各級教授。早期採人工紙面閱卷時,全國答案卷收齊後,再依各考場彙整編組成冊。目前,使用電腦螢幕閱卷系統之後,答案卷就會先經過掃描,影像檔輸入電腦儲存。同時,閱卷主持人與協同主持人就非選擇題的解答部分進行討論。特別對於因考生不同的推理方式,造成答案的表達不夠明確,而造成閱卷委員的誤判,進行深入的探討,以訂定一套評分標準與明確的扣分原則。 一般而言,非選擇題可以大略分為計算、作圖、簡答或其他。就計算題而言,有些考生觀念正確,卻因為計算過程疏忽,而得到錯誤答案,考生因為觀念與列式正確應可得到部分的分數。化學的發展包含許多的數據處理或進一步用圖形呈現,因此圖形的判讀與製作,也是這些年來出題的重點之一。然而在評定有關圖形的製作或判讀,這一類之考題的答案上,往往會有許多不同的狀況,如何一方面顧到考生權益,一方面又能持守公平原則,通常都要花費許多時間討論。至於簡答部分,有些需要考生提供獲得答案的推理過程,有些則是可以直接寫出答案即可,端看試題設計的要求。這些不同類型的非選擇題,具有不同的評量功能,以符合大學專業選才的需求。 待評分標準訂定後,主持人與協同主持人會進行試閱。試閱過程中,會發現考生在回答問題時,會有種種不同的思考脈絡或表達的方式。閱卷小組會再開會,以進行第二次的討論,製作一份確定的評分標準。此外,也會針對可能會造成爭議的答案,選出一些典型特例,考慮學生答題的不同表達形式而產生容易誤判的答案型態,盡量列出所能收集到的各種比較特殊形式的答案,並列出計分的方式,以作為正式閱卷前的標準卷與試閱卷,這些答案卷是作為隔日正式閱卷使用。 二、正式閱卷 正式閱卷開始前,會先召開全體閱卷委員的大會,所有閱卷委員對主持人與協同主持人所討論出來的評分標準,再做一次的討論與溝通,務必尋求正確且考慮學生權益,並具有一致性、公平性的評分方式。評分標準說明完畢後,主持人接著說明標準卷,這些標準卷是作為說明評分原則的答案卷,明確說明各種答案的給分原則。接著是試閱,試閱卷則是提供全體閱卷委員試閱的答案卷,通常有學生典型與非典型的作答樣態,委員需通過試閱卷的檢驗後,才可進行正式閱卷。若在試閱過程中產生疑義,協同主持人與各小組的成員需要再溝通,以取得一致的標準,然後才進行開始正式閱卷。 在閱卷過程中,每份試卷都經過兩次不同閱卷委員的評分。若有評分差分過大者,則再經主持人或協同主持人進行主閱,以確保考生的權益。早期,未實施電腦閱卷前,閱卷工作是直接在答案試卷上進行,分數也直接打在試卷上方的特定區塊,第一次閱卷的成績,經工作人員處理彌封後,再進行第二閱。原則上,第二次的閱卷委員無法得知第一次閱卷的成績,以達到獨立閱卷的原則。完成兩次閱卷後,由行政人員用人工方式作管控,檢視兩次評分的一致性,有差異就需要主閱。這種使用人工處理與校對,不僅耗費人力也容易出錯。民國95年大考中心資深顧問蕭次融教授,開始推廣使用電腦螢幕閱卷的系統,由大考中心依閱卷的過程來設計軟體。答案卷集中後,全部以快速掃描的方式,將影像檔存入電腦,閱卷人員則在電腦螢幕閱卷,評分直接輸入電腦系統中。一方面,答案卷上沒有任何註記,順利達成兩次獨立閱卷的程序,另外又可以迅速以軟體管控分數有差異的試卷,再決定是否需要主閱。比較早期完全使用人工作管理校對的工作,這種在電腦上閱卷的系統,確實提高了行政效率,因此也就一直沿用至今。 三、電腦輔助閱卷 使用電腦輔助閱卷,還有一些其他優點。例如部分考生,為了選擇自己感覺較容易回答的題目先作答,因此會將一些試題答案,寫在答案卷最後,而將不同題之答案分開寫在答案卷上不同的區域,造成答案卷中間,可能有部分空白。閱卷委員有時會疏忽,看見空白以為已經沒有答案在後,而漏閱後面部分的答案。為了確保考生的答題,都完整經過閱卷委員的評分,閱卷組行政人員有一重要作業,就是確定整份答案卷,都有完整的評過分數。早期未電腦化的閱卷系統,為了不造成第一次閱卷的成績影響第二次閱卷的給分,因此答案卷上通常都是沒有任何註記,行政人員不易判定閱卷者是否完整閱完整份答案卷。改用電腦閱卷系統,就很容易提醒閱卷委員要閱完整份答案卷。 此外,有些考生使用較細或者顏色較淡的筆,以致書寫不清楚,或者使用立可白塗改過,再經電腦掃描影像檔,造成螢幕上不易辨識的答案卷,通常每年總會有極少部分這樣的答案卷。這些答案卷的內容,無法在電腦螢幕上清楚呈現,就必須改用完全人工閱卷,通常由大考中心整理出這樣的答案卷,再由人工紙面的閱卷程序,以保障考生的權益。 n 結語 大學指定考試使用電腦系統協助人工閱卷,明顯且大幅的提升了閱卷的效率,減低了錯誤發生的機率。在人數眾多,需要多人參與閱卷的考試系統中,是一項很好的選擇。硬體設備的使用率,則視考試頻繁的程度來決定。以現有的網路技術,資料也可以保存在很好的保密環境中,不至於造成資料外流。由於指定科目考試每年只有一次,目前大考中心是以租用設備進行電腦人工閱卷。使用電腦協助人工閱卷後,閱卷時程明顯縮短,統計工作也更有效率,未來預計將持續執行。
大學入學考試與化學評量: 個人申請作業介紹—以臺灣大學化學系為例 陸駿逸1, *、吳國良2 1國立臺灣大學化學系 2大學入學考試中心 *cydlu@ntu.edu.tw n 前言 本期專題的主題是大學入學考試與化學評量,廣義的大學入學考試,除了由大學入學考試中心(大考中心)所舉辦的學科能力測驗(學測)、指定科目考試(指考)、高中英語聽力(英聽)之外,校系於個人申請第二階段所舉行的指定項目甄試,亦屬於入學考試的一環。每一校系對學生的要求有所不同,因此對於第二階段甄試項目也有不同的設計。本文介紹的國立臺灣大學(臺大)化學系因屬競爭熱門的校系,故甄選的過程較為複雜。希望藉由本文的介紹,讓社會各界對臺大化學系個人申請的現行作業流程,有更進一步的了解。 n 作業流程 一、第一階段篩選 臺大化學系個人申請的相關作業流程如表一所示,以103學年度為例,個人申請核定的招生名額是32位,預計甄試的人數是96位,指定項目甄試費用是1500元。高中學生經由第一階段學科能力測驗的成績篩選後,再進入第二階段的甄試項目。臺大化學系對於第一階段學測所訂之檢定標準,國文、英文、數學、自然是均標,社會是底標。篩選的倍率分別是英文3倍率、數學4倍率、自然5倍率。學生通過第一階段學測成績篩選之後,再進行第二階段甄試,預計的學生人數為96位,但是,通常會因為與其他校系撞期的相關因素,使得最後參與學生為60-70位。 二、第二階段甄試 臺大化學系個人申請第二階段甄試,分為資料審查、化學筆試以及口試三個部分。審查資料包括:高中(職)在校成績證明、自傳(學生自述)、讀書計畫(含申請動機)、個人資料表,以及其他有利審查資料。這些資料審查的內容與面試的成績結合後,也就是說綜合考量所繳交之審查資料和面談表現後,所得的成績為口試成績。口試成績占30%,其餘分別是學測成績占30%、化學筆試成績占40%。 筆試的測驗時間為80分鍾。每年由兩位教授命題。以今年為例,選擇題和非選擇題各占50%左右。筆試因包含選擇題和非選擇題,除了測驗考生學科知識外,也強調學生論述能力之評量。值得說明的是,命題教授是以高中化學教科書為基礎,再進行些微的延伸,故高中生在做準備時,應考慮以高中化學課本為基礎,行有餘力時,再補充大一普化的內容。主辦單位為確保筆試的公平性,這些試題皆未曾公開,但每年的命題教授還是以不重複過去的考古試題為原則。筆試之後,由命題教授進行閱卷,所得的成績,即為筆試成績。筆試地點在台大化學系館,如圖一所示。 除了筆試成績之外,學生面談的表現也是一項重要指標,學生的口試成績是由資料審查與面談表現兩者結合而得。資料審查中,若是高二、高三的成績較高一進步許多,或是主科的成績表現優異,應可獲得加分的效果。若有相關的化學競賽或是國際的競賽,如:奧林匹亞,則會受到審查委員的青睞。除了學業成績的優良表現之外,學生若在社團活動有突出的表現,也可能打動評審委員。此外,招生簡章中有特別提到,可檢附大考中心英聽測驗的成績,作為審查的參考資料。化學系雖未訂定英聽的檢定標準,但可提供作為備審資料的一部分。口試地點在台大化學系館,如圖一所示。 圖一:臺大化學系個人申請第二階段筆試和面試地點—臺大化學系館外觀(左)、臺大化學系館中庭(右) 經過資料審查、筆試之後,臺大化學系的申請入學還有面談部分(或稱口試)。口試是以分組方式進行,學生2-3人為一組,教授則是3人一組擔任口試委員。口試的題目會先由會議進行討論修訂,以避免疏漏或考慮不周之處。為減緩學生口試過程中的緊張情緒,學生在口試進行前20分鐘左右,會拿到主辦單位事先準備好的書面試題4-6題,也就是說,學生在進行口試前,有一些準備的時間。進場後,先就書面試題口頭回答,而口試的後半部分也再加上其他的隨機試題。由於是採取團體面試,有些問題會以搶答的方式,來觀察評斷學生的臨場表現。因應有些同學因個性拘謹害羞或緊張而無法搶答的情況,也有些問題會以指定回答方式進行,使每位學生在口試時,都有機會可以陳述自己的意見。通常口試問題的設計是由淺至深,有些日常生活中能看到的現象,其背後的化學原理便可能作為口試的問題。這些問題的設計,是希望見到學生在申論過程中運用知識,並展現其邏輯分析能力。因此,即使答案並不完全正確,若能展現條理清楚的因果分析,還是能拿到好成績。學生在口試過程有時難免會「卡關」,答不出話來。口試委員也會嘗試將問題拆解,藉由引導的方式,讓學生就其所知道的部分回答,而能表現出自己的程度。 經由這些程序後,結合學測成績(占30%)、筆試成績(占40%)、資料審查與口試成績(占30%)這三種成績的總和,就是考生最後排序與錄取的依據。 表一、國立臺灣大學化學系申請入學規準 學科能力測驗篩選方式 第一階段 科目 國文 英文 數學 社會 自然 總級分 檢定 均標 均標 均標 底標 均標 — 篩選倍率 — 3 4 — 5 — 甄選總成績採計方式及占總成績比例 第二階段 學測成績採計方式 *1.00 *1.00 *1.50 — *1.50 — […]
《臺灣化學教育》組織與成員 2014.05~2015.04(第1期~第6期) 發行單位:中國化學會(臺灣)化學教育委員會 發行人:劉仲明理事長 顧問:王瑜、王文竹、李賢哲、林煥祥、洪振方、段曉林、連啟瑞、陳竹亭、陶雨台、傅麗玉、 彭旭明、黃萬居、葉名倉、劉陵崗、蕭次融 (依姓名筆畫順序排列) 主編:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 執行編輯:楊水平/國立彰化師範大學化學系 專欄編輯:方金祥/國立高雄師範大學化學系、祥和園創意微型科學工作室 林如章/國立臺灣師範大學化學系 林靜雯/國立東華大學課程設計與潛能開發學系 周金城/國立台北教育大學自然科學教育系 祁明輝/台北市市立龍山國民中學 施建輝/國立新竹科學園區實驗、教育部高中化學學科中心 洪振方/國立高雄師範大學科學教育研究所 翁榮源/靜宜大學應用化學系 張一知/國立臺灣師範大學化學系 傅麗玉/國立清華大學師資培育中心 楊水平/國立彰化師範大學化學系 廖旭茂/國立大甲高級中學、教育部高中化學學科中心 鍾曉蘭/新北市立新北高級中學、教育部高中化學學科中心 鐘建坪/新北市立錦和高級中學 (依姓名筆畫順序排列) 網站建置:周金城/國立台北教育大學自然科學教育系 編輯助理:李雪碧/國立臺灣師範大學科學教育研究所 詹婉約/國立臺灣師範大學科學教育研究所 陳姿穎/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Logo設計:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 封面封底設計:唐尉天/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Banner設計:唐尉天/國立臺灣師範大學科學教育研究所 天燈攝影:王郁婷/國家衛生院 101煙火攝影:蔡孟哲/MJohns Photography
《臺灣化學教育》第一期(2014年5月) 目錄 n主編的話 u 第一期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n創刊詞及賀詞 u創刊詞/邱美虹〔HTML|PDF〕 u 創刊賀詞/彭旭明〔HTML |PDF〕 u創刊賀詞/陳竹亭〔HTML|PDF〕 u 創刊賀詞/黃萬居〔HTML|PDF〕 u創刊賀詞/連啟瑞〔HTML|PDF〕 u創刊賀詞/李賢哲〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/胡景瀚】 u蠟燭的化學史––譯者序/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第一章:蠟燭的製造、燃燒及火焰/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第二章:蠟燭火焰的組成,蠟燭燃燒需要空氣/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第三章:蠟燭燃燒產生水、水中的氫/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第四章:蠟燭中的氫變成水、水中的氧/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第五章:大氣中的氧和二氧化碳/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 u蠟燭的化學史––第六章:呼吸作用與蠟燭燃燒之類比/胡景瀚、林奕秀〔HTML|PDF〕 n化學實驗含影片【專欄編輯/廖旭茂】 u自組裝分子膜製程開發及性質研究––防偽標章之製作/呂雲瑞、林明祥〔HTML|PDF〕 n家庭化學實驗【專欄編輯/楊水平】 u馬鈴薯電池的電化學實驗(上)/王楨、楊水平〔HTML|PDF〕 u馬鈴薯電池的電化學實驗(下)/王楨、楊水平〔HTML|PDF〕 n保養品DIY【專欄編輯/鍾曉蘭】 u個人化的保養品––DIY樂趣多/鍾曉蘭〔HTML|PDF〕 n高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯/施建輝】 u製備碘化亞銅與其一系列反應/施建輝〔HTML|PDF〕 n行動學習【專欄編輯/翁榮源】 u行動學習模式在化學教育之應用研究/翁榮源〔HTML|PDF〕 n多元教學法【專欄編輯/鐘建坪】 u高中論證教學設計––以蠟燭燃燒水面上升為例/許綺婷〔HTML|PDF〕 n多元文化的化學【專欄編輯/傅麗玉】 u久久酒科學/陳政修、傅麗玉〔HTML|PDF〕 n化學教育新知【專欄編輯/鐘建坪】 u複雜系統觀點在擴散教學的應用/鐘建坪〔HTML|PDF〕 n化學小故事【專欄編輯/洪振方】 u波以耳與近代化學的誕生/洪振方〔HTML|PDF〕 n國內外化學教育交流【專欄編輯/林靜雯】 u國內外化學教育交流/林靜雯〔HTML|PDF〕 本期整本文章打包,歡迎下載。
主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)化學教育委員會主任委員中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw 科學中理論與實驗間有唇齒相依的關係,彼此相輔相成。科學家透過實驗探究未知的世界進而建構理論,同時也透過理論解釋科學現象的結構與機制。其中化學更與實驗有著密不可分的關係,「化學」觀其名,即為變化的科學。而Chemistry這個英文字也常被解讀為“Chem” is “Try”,兩個語詞充分說明化學的本質在於變化與嘗試(實驗),也意味著可為人類帶來探究與驚喜的無限可能。化學家透過嚴謹的實驗設計探討化學過程,也透過周延的理論去解釋化學成分、結構與反應的關係。 2013年瑞典皇家科學院將化學諾貝爾的桂冠獎頒給了以電腦模型演算法預測複雜化學過程的三位科學家:美國哈佛大學和法國史特拉斯堡大學的馬丁.卡普拉斯(Martin Karplus)教授、美國史丹佛(Stanford University)的麥可.李維特(Michael Levitt)教授,和美國南加州大學(University of Southern California)的艾瑞.瓦歇爾(Arieh Warshel)教授,這種計算模擬實驗改變了傳統實驗的觀點,也成為理解分子複雜世界的一個新典範。 由於化學常在世界中扮演重要的角色,如食、衣、住、行、育、樂,皆可見其蹤影。而其解釋往往必須依賴微觀世界的科學語言、符號、模型來解釋。這些複雜的科學系統對化學學習形成高度的認知負荷,雖然實驗趣味性高,卻因化學符號和計算使得學生對化學的學習產生畏懼感。根據兩項國際調查(PISA: the Programme for International Student Assessment和TIMSS: Trends in International Mathematics and Science Study)顯示,臺灣學生在科學表現上屬於高成就、低興趣,尤其是對化學的興趣竟呈現低於「經濟合作暨發展組織」(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)參與國平均值的現象,這樣的結果不失為對教育工作者及政策決策者的一項警惕。 有鑑於化學教育的使命、所面臨的挑戰與可能創造的機會,吾人希望透過本期刊之發行與推廣可以提供廣大讀者對於化學教育的重視,同時也藉此搭起大學與高(國)中化學教育的橋樑。本期刊在作者方面以大學教授和高(國)中教師為主。此次創刊號包括透過化學小故事了解化學史,如洪振方教授的《波以耳與近代化學的誕生》和胡景瀚教授和林奕秀小姐的《蠟燭的化學史》(特別感謝兩位譯者無償讓本刊刊登以饗讀者)。Lakatos曾說:「沒有科學史的科學哲學是空洞的;沒有科學哲學的科學史是盲目的。」這兩篇著(譯)作應可引起讀者對科學意涵的深層思考。為使教學與新興科技接軌,翁榮源教授的《行動學習模式在化學教育之應用研究》為化學教學融入新科技的元素;而鐘建坪老師的《複雜系統觀點在擴散教學的應用》,目的在呼應巨、微觀交互作用的教學觀。在實驗與理論以及實驗與生活結合部分,施建輝老師的《製備碘化亞銅與其一系列反應》為化學實驗教學解惑、呂雲瑞和林明祥兩位老師的《自組裝分子膜製程開發及性質研究─防偽標章之製作》提供化學應用的實例、王楨同學和楊水平教授的家庭化學實驗《馬鈴薯電池的電化學實驗》和鍾曉蘭老師的《個人化的保養品─DIY樂趣多》將化學與生活結合,而陳政修同學和傅麗玉教授的《久久酒科學》則是將化學的觸角推向多元文化的面向,這些文章拓展師生對化學理論的應用深層認識。而許綺婷老師的《高中論證教學設計─以蠟燭燃燒水面上升為例》正好與此次特刊《蠟燭的化學史》呼應,作為一個教學實例說明如何在教學中培養學生論證的能力。此外,林靜雯教授提供豐富的最新國內、外化學教育交流訊息,供讀者參考。 最後,感謝各專欄編輯協助邀稿、審稿、撰稿、與專題規劃,同時感謝台大化學系教授並為中研院前副院長的彭旭明院士、台大化學系及科學教育發展中心主任陳竹亭教授、國立台北教育大學前副校長連啟瑞教授和國立屏東教育大學李賢哲校長為本創刊號撰寫賀創刊賀詞、化學界與化學教育界前輩同意擔任本期刊顧問,以及中國化學會(台灣)協助網域和文章版權相關事宜的處理,使本創刊號得以順利發行。最後,我們選在五月四日德先生(民主)和賽先生(科學)的特殊日子發刊,希望透過此刊物肩負起承先啟後的使命,推動科學思維、科學方法、和科學態度的培養,未來經營此刊物還有賴大家集思廣益、共襄盛舉。
創刊詞──來自主編 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授 國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)化學教育委員會主任委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 mhchiu@ntnu.edu.tw 中國化學會(臺灣)(Chemical Society Located in Taipei, CSLT)《台灣化學教育》(Chemistry Education in Taiwan, CET)電子期刊在數位熱心人士積極地籌劃並廣邀化學教育學者與教師共襄盛舉下,終於在期盼中出版了! 長久以來,學術成果無法及時反映在實際教學上、學者與教師之間存在認知上的距離。另一方面,教師不易分享教學心得而共建有效的學習。再一方面,學生學習與生活脫節而失去對化學學習的興趣與動機等等的問題層出不窮。這一本電子期刊的目的就是在為化學教育的學術研究與實務教學搭起一個橋樑,以為研究與教學心得創造發表空間、為教師提供一個交流的平台、為學生指引化學與生活相關之路以及啟發其學習動機、興趣、與創造力。我們希望透過此期刊的發行與平台的建立將研究與教學的成果分享給化學教育從業人員、對化學教育推廣愛好者和莘莘學子,並透過此刊物推動並發展我國各級學校的化學教育,培育具化學素養的公民。 有關化學教育期刊方面,在國際間已有許多化學會或學術組織發行不同形式與目的的期刊來提升化學教師專業之能與學生的化學素養,藉以促進化學教育的發展與品質的提升。如美國化學會(American Chemical Society, ACS)出版的學術專業期刊Journal of Chemical Education, JCE (1924~)、適合中學教師和學生閱讀的ChemMatters(1983~);英國皇家化學會(Royal Society of Chemistry, RSC)出版的學術專業期刊Chemistry Education Research and Practice, CERP (2000~)、適合各級教師的Education in Chemistry, EIC1964~),同時也為中學生出版The Mole(2012年以前稱為InfoChem);澳洲皇家化學院(Royal Australian Chemical Institute)為教師出版的Australia Journal of Education in Chemistry, AusJEC (2001~)(前身為Chemeda: The Australian Journal of […]
創刊賀詞 彭旭明 國立臺灣大學化學系講座教授中央研究院院士(前副院長)中國化學會(臺灣)前任理事長smpeng@ntu.edu.tw 欣聞臺灣化學會的教育委員會五月出版第一期《台灣化學教育》電子期刊,企盼搭起大學和高中之間化學教育的橋樑。這是一件大事,更是一件好事,需要大家敲鑼打鼓的支持。傳統教學是老師講授、學生學習,教學的效果是老師與學生共同付出的乘積。現代的教育是多元化、多管道的教育與學習。化學教育電子期刊則是因應這種趨勢所做的努力,讓老師與學生有更多可以互動的平台。 在討論的議題方面,可以是多元的,先進材料的開發以及與生命科學的連結,都是很夯的內容。基本的化學熱力學與量子化學,則是重要的概念。化學熱力學是大學化學不可或缺的知識,但在高中化學是不涵蓋的。量子化學則是牽涉到微觀世界的運動法則,不如古典力學容易了解。這些都是互動的可能議題。 公民活動的成功與否,常取決於公民社會中成員是否積極參與。所以在此特別呼籲大學與高中的師生,積極參與這個電子期刊的誕生與成長,並預祝它順利茁壯生根。