化學科普活動與推廣： 化學實驗、化學遊樂趣與化學科普教育 王伯昌 淡江大學理學院科學教育中心 bcw@mail.tku.edu.tw n   化學就是試驗 Chemistry常被拆解為 Chem is try。化學一直都是實驗科學，人們透過觀察、想像、嘗試、收集來編織一場化學之夢，大學時我一直很景仰有機化學的教授，看著他們精密的設計實驗，透過有機合成得到化學產物，所以我直覺上實驗工作是一切化學的基礎與根本，回想以前在國高中時期，每個學期兩到三次的化學實驗課程，是我們的奢望。隨著少子化時代的來臨，小班制教學變成趨勢，應該更有機會進行化學實驗，但化學實驗反而漸漸式微於目前的化學教育中。 於2011年的國際化學年時，在政府相關部會的協助下，一群熱心的化學教授們籌創了化學車活動，由我組成一個工作團隊開始營運化學車巡迴於台灣各地，團隊負責化學實驗所有的前置與後勤作業，在一個活動中集講座、動手做、表演的設計進行國中教材課程外的化學科普活動，期望在化學教育中盡一份心力。 幾個月前，台灣化學教育的主編邱美虹教授請我負責化學科普教育對目前中學影響的專題，我邀請數位國高中的化學老師，依他們的觀點提出對於目前化學教育的想法，因此我以化學車巡迴的故事為開端，輔以化學車中「化學遊樂趣–鈣世硬雄」實驗在大型科普活動中的應用設計，提供讀者科普實驗走出擺攤活動設計的方向，接著以兩篇化學車巡迴過的國中校長為觀點，提出化學遊樂趣活動對國中校園風氣的改變，再以高中化學教師的角度討論科普活動對教育環境的影響，最後以美國化學週的介紹為總結，以下我依序介紹各篇文章重點。 一、化學行動車的故事 化學車的營運其實算是個美好的意外，當初因為經費不足而幾乎停止的活動，在化學界的期盼與產業界的支援下，慢慢一步步的越走越遠，團隊從三人慢慢擴充到現在的五人，車子從一台變成兩台。由於台灣環境的特殊性，科普活動非常需要長時間的熱血與投入，我們希望藉著化學車營運與活動方式的故事，分享經驗給想要推行化學科普教育的人們。 二、化學遊樂趣–鈣世硬雄 不論是泡茶養魚或是管線鍋爐，水質硬度的確出現在生活的每一個角落中，化學車團隊將經典的分析實驗，透過特別的腳色設計與階段性的實驗內容教學方式，把這樣的一個水質數據和實驗帶到進中學生的科普活動中，甚至隨著科技部的科普列車環島一周收集數據，筆者分享整個實驗組的設計概念與活動經驗，期望能給化學科普工作者另一種活動設計的角度與方向。 三、化學科普活動與推廣 瑞芳國中是近幾年在新北市教育局的協助下，校長積極爭取讓資源，讓科普活動改變學校風氣的一個極佳的例子，由化學車團隊一次次在瑞芳國中的活動經驗，同學們慢慢的建立信心，從怕弄壞藥品儀器，到想要重複的一做在做，甚至變成一群可靠的教師助手，在科普活動中擔當重責大任。王綠琳校長在這篇文章中，分享了學校在參與許多科普活動後，學生的重大改變。 四、國中校園體驗化學遊樂趣 南隆國中則是化學車前進高雄，與教育局簽訂合作協議時舉辦活動的學校，化學車配合著學校的人數，維持了兩年一次到南隆國中為全校學生辦活動的頻率，在每次科普活動的刺激下，南隆國中畢業的孩子們開始主動回到母校和學弟妹們一起活動，協助教師教導學弟妹們的課業，以自身的例子分享研究與服務生活的經驗，邱仁甫校長雖然因服務期滿而轉調小港國中，但是在南隆國中所灑下的這些科學種子，還在持續的發展壯大。 五、化學科普活動與推廣 鹿港高中的程長遠老師綜合了目前國高中教育體系下化學教育的現況，以及由政府所引領的各種科普活動，描述自研究領域向下推行到國民教育中的影響，若當科普活動被當作一個產業鏈時，能夠結合創新、行銷、推廣各種方式逐步改變教育的環境，真正鼓勵學生踏入科學研究的領域。 六、美國國家化學週 我曾在數年前參加過美國化學會(American Chemical Society)所舉辦的科普教育大使研討會，對美國化學會在籌辦科普活動時透過組織的動員，盡最大努力去影響最多的人，同時又能夠相當程度的兼具活動的安全性與娛樂性，是化學科普教育非常好的模板，楊水平教授鉅細靡遺的分享美國化學會的化學週活動，國內近年來在科技部的協助下，年年在台灣各地都有全民科學日的科普活動，希望這篇精彩的文章，能夠成為國內各單位在舉辦大型科普活動時的良好借鏡。 n   結語 實驗課程的準備與教學，對理化教師來說的確是比較辛苦的，姑且不論課程的設計藥品的準備與配置、大量器材的管理、化學廢棄物的回收等，往往會帶來龐大的行政工作負擔，在課程進度的壓力下以及實驗課程最重要的安全性，更需要教師付出龐大的心力，去管理一群因動手做實驗而興奮不已的大孩子。因此，化學科目的實作課程推行一直都非常具有挑戰性，但這也是化學科普活動的價值所在。除了支援教育體系中不同面向與深度的知識，也適度提供教師在設計課程上的能量，這個化學科普教育的專輯正好在教師節前後刊登，在此為從事科普教育工作者打氣，也祝辛苦的老師們身體健康，教師節快樂。

化學科普活動與推廣：化學遊樂趣 – 鈣世硬雄 高憲章*、林佑燐、陳逸書、譚均皓、蘇郁雅 淡江大學理學院科學教育中心 *rogerskao@staff.tku.edu.tw n  化學遊樂趣 化學遊樂趣活動，藉著化學車搭載化學教育的裝備在各地巡迴，已經累計超過四百場以上的活動經驗，服務超過五萬名的各地學子，受到各地師長的好評，在這許多年間，團隊參考了來自科技部、教育部以及眾多專業老師們的教案，嘗試精簡實驗時間與教學方式，配合科普雜誌與節目的編寫方式，設計了各種化學科普實驗以應用在化學車的活動中，在這段期間，各地縣市教育局也與科技部配合，推出各種科學相關的活動，期望能透過多元化地刺激，激起學生的學習興趣，自2015年起，科技部推出全民科學日活動，透過科普計畫向下紮根，以產官學媒合作的模式在每個縣市舉辦大型科普活動，鼓勵民眾走入科學的領域，化學遊樂趣工作團隊因應此特殊的活動模式，將經典的分析實驗改版為具有多層次，容易操作教學的實驗套組，團隊為這個實驗組命名為「鈣世硬雄」。 n  水質硬度檢測 水質硬度並不是國高中教材中特別強調的一個水資源數據，在商店中所賣的瓶裝水，政府也未規定在營養成分標示表中列出水質硬度，即使是水質軟硬度稍有差異，口感不得人人都感覺得出來，對一般生活也不具有立即性的影響，然而，水質的硬度是自來水廠處理飲用水的標準之一，同時工業用水上也需要控制，以免造成意外。因此，化學車團隊所設計的鈣世硬雄實驗組，從水質硬度的來源與背景、對水質的影響、使用的量測方式以及水質硬度的標準都需要包含於這份實驗教案中，並能夠在大型的活動中進行實驗操作。 依據台灣行政院環保署環境檢驗所公告的水中總硬度檢測方法—EDTA 滴定法，以六牙基的螯合劑EDTA（Ethylenediaminetetraacetic acid ，簡稱EDTA）做為滴定試劑，以鈣鎂指試劑(Calmagite Indicator)做為滴定終點的指示劑，以氯化銨與氨水的組合做為緩衝溶液，檢測受測水質樣本的鈣鎂離子濃度，每次待測水質樣本體積約25毫升，並準備25毫升去離子水稀釋，實驗需配置0.01M EDTA的鈉鹽溶液作為滴定液，並以緩衝溶液使待測液之滴定終點pH值維持在10.0 ± 0.1，每次實驗在水質樣本中需加入1毫升緩衝溶液，加完緩衝液後再加入1毫升鈣鎂指示劑，即可利用配置完成的 EDTA 滴定液進行滴定。滴定同時輕晃三角燒瓶，直至淡紅色消失，當加入最後幾滴時，每滴的間隔時間約為3至5秒，正常的情況下，滴定終點時溶液呈藍色。當水質樣本總硬度低於5ppm而使滴定操作困難時，可增加水質樣本體積，依比例加入較大量之緩衝溶液及指示劑進行實驗。 為了讓國中學生容易明白滴定過程的邏輯，化學車團隊將螯合劑與指示劑分別擬人化，設計了一個具有六隻大夾子的狠角色來表達多芽基的螯合能力，將鈣鎂指示劑塑造為一個喜歡與金屬離子在一起的純情角色，當指示劑與鈣、鎂離子結合反應出開心的紅色，失去鈣、鎂離子後則會呈現憂鬱的藍色，而螯合劑、指示劑與金屬離子之間的愛恨情仇，用來表達滴定前後的顏色變化以及溶液中發生的化學反應(圖一)。在活動前的準備工作中，工作人員先行調配好滴定液的濃度，以及各種試劑需要的量，便能在短時間內，由學生測量學校的水質硬度，工作團隊並與化學產業合作，利用台灣默克提供的水質硬度試紙，作為滴定後結果比對的快速工具。 圖一 鈣世硬雄滴定過程化學反應的四格漫畫   n  雲端、化學、做實驗 新北市全民科學日的活動，總共有來自新北市各地區共27所學校同時參加進行實驗，由於參加活動的學生人數眾多，較難找到能夠一次容納近千位學生進行實驗的場所，因此化學車的團隊利用新北市較高的網路涵蓋率，設計了利用網路串連實驗的活動方式，當設定好活動的日期後，首先於活動前一個月開始進行教師訓練，邀請各校承辦的的理化教師參與研習，除了解說鈣世硬雄實驗組的操作方式之外，並邀請業界的檢測專家為教師建立足夠的背景知識，確認所有實驗所需要的藥品器材，解說全民科學日的活動方式之後，讓教師們試做實驗，讓各校教師方便於活動日進行配合。在教師研習後到活動日的幾週內，工作人員開始著手準備所有參與學校的藥品與器材，並分批進行配送，將設備分配到各校的實驗室中準備迎接活動。 圖二 2015年新北市全民科學日主場地位於新北市中心的忠孝國中 2015年新北市科學日活動時，工作團隊以新北市立忠孝國中做為主實驗場地(圖二)，在主場架設舞台與指揮處、大型布幕與電腦投放系統、與鈣世硬雄實驗組所需的實驗設備，新北市的其他26所學校設定為衛星實驗場地，在衛星學校透過網路攝影機與遠端會議軟體將畫面傳送至主場地。在這個系統上，可以同時看到來自各地區學校所送來的訊號，同學在做實驗時，也能夠看到在其他地區的學生們也在進行一樣的實驗工作。實驗的結果數據資料庫放置於雲端，因此當各校每進行完一組水質樣本測試，就能立即將數據送至系統上，隨時與其他各地區的水質樣本結果資料進行比較，每個學校都會測試校內的自來水以及飲水機飲用水兩種不同的水質樣本，由各校視學生人數決定每一個樣品的資料數量。當所有參與活動的學校實驗都結束之後，透過雲端資料的統整，立即得到了來自每個行政區域不同學校校內自來水以及飲水機的水質硬度資料。新北市全民科學日的活動，利用網路的便利性與各校教師之間的合作，達成同時間多人多地區同步進行實驗收集數據的目標，本活動透過與科普傳媒合作，也製播成科普節目單元，透過電視與網路觸及更多學子(圖三)。 圖三 活動進行時也透過電視節目製作專輯播送 這次新北市全民科學日–鈣世硬雄–水質硬度檢測的活動，近千位師生參與實驗後的結果發現，在參與活動的27所學校中有過半的學校自來水是屬於硬度低於60ppm以下的軟水，僅有一所學校的自來水硬度是超過100ppm的極硬水(如圖四、圖五)，學校建築物的新舊與水質硬度的關聯性不大，但是地理位置的影響就相當明顯，位於老舊工業區的學校、地勢較高的學校與自來水管線末端的學校，自來水的水質硬度較位於大台北集水地區的郊區學校高，此外實驗的結果也顯示，雖然新北市學校的飲水機大多有效的降低了水質的硬度，但是仍可以發現有部分學校飲水機用水的硬度居然比自來水高，藉著學生實驗的結果資料，提醒校方注意到校園飲水的管理問題，這倒是活動設計時所始料未及的意外收穫。 圖四 新北市全民科學日–鈣世硬雄各校自來水水質硬度實驗結果 圖五 新北市全民科學日–鈣世硬雄各校飲用水水質硬度實驗結果 n  科普列車活動 科技部與台灣鐵路管理局在2016年起開始合作，設計了「台灣科普環島列車–全台走透透活動」，以一台列車用四天的時間行經全台19個火車站，每個縣市由當地執行科普計畫的團隊在車站與車廂上進行簡單的科學實驗或表演，與搭乘民眾互動，同時宣傳全民科學日，並利用此方式推廣科學至社會大眾，這是第一次台灣出現一個能夠有效帶起各地科普教育的活動，活動後受到各界的好評，2017年藉著一年前執行的經驗，科技部再次串聯各科普計畫，與台鐵合作進行科普列車活動，並由科技部統一規劃列車上的實驗體驗，台鐵的EMU500電聯車共掛有四節車廂，每個車廂的承辦單位都不同而各有特色，由第一節起分別由國家實驗研究院、遠哲科學教育基金會/臺南第一高級中學、中國化學會(淡江大學科學教育中心)以及台灣默克等幾個不同的單位來負責，四個不同屬性的車廂活動，代表了產官學研的攜手合作。 科普列車活動對於承辦單位的挑戰，除了上車乘客的年齡層複雜，影響活動教學教案設計之外，活動時間是這個活動設計上最困難的地方之一。每一段的活動時間由學生上車開始，進行到列車到達下個縣市的車站為止，隨著站與站之間的距離不同而使活動時間每一段都有差異。舉例來說，當列車由台北出發駛往新北市的板橋站，由於距離短暫，列車上活動時間只有7分鐘，但接著由新北市開往桃園需要25分鐘，由桃園開往新竹卻需要45分鐘，時間的差異將使得教學與實驗的內容都需要調整，列車空間與火車行使穩定度則是活動設計上的另一個困難點，列車上沒有固定的實驗桌設配，雖然有空調，但可以視為通風不佳的實驗空間，列車行駛時的晃動更使得化學實驗的操作受到極大的挑戰，無法使用太精細的實驗技巧，也必須避免在列車上使用過多的化學藥品與溶劑。 n  在行駛火車上做實驗 在短短時間內，讓這麼多來自台灣各地的人以同一個分析目標動手進行收集實驗數據，是一個極具魅力的科普活動挑戰，因此淡江科教中心的團隊再度選擇了鈣世硬雄實驗組來進行全台的水質硬度分析，為了讓沒有化學基礎，各種年齡層的上車民眾都能了解水質硬度的檢測方式，工作團隊在活動設計的難度上作了許多的分級來控制活動時間，並將原本的化學實驗滴定技術簡化成半定量(semi-quantitation)的方式來引導民眾接受化學實驗室檢測硬度使用的滴定技巧: 1.      在極軟水與極硬水中所搓出肥皂泡沫的差異，來呈現出水中溶有鈣鎂離子的差異，讓民眾了解硬度的概念。 2.      利用擬人化的教案設計，來表達指示劑與螯合劑在滴定過程中的化學反應。 3.      利用硬度試紙製作成實驗包，讓民眾離開科普列車之後仍能夠持續進行實驗並回傳資料(圖六)。 4.      利用各種塑膠容器、點滴瓶、樣品瓶來避免玻璃器材在列車上操作的困難性。 5.      […]

化學科普活動與推廣：從化學到科學 談偏鄉瑞芳國中從行動化學車到自然科學實驗活動的實踐   王綠琳1、陳逸書2 1瑞芳國中校長、2瑞芳國中理化教師 1lulinwang@gmail.com，2tankcys@gmail.com  n  一切感謝就從淡大行動化學車開進了瑞中         就是喜歡科學，身為化學系畢業的科學人，更是努力學習與鼓勵他人接觸科學、探索科學。更以人人學習科學，絕對能快速救國治國為理想。於1986起，任教新北市(原台北縣)新店文山國中，認真把每個科學實驗準備好器材，備置好化學藥品，讓科學教師們能夠提供最佳的實驗操作過程，絕對讓每個學生能真正動手做實驗，更因此發掘許多科學菁英，更讓孩子們不放棄科學、不討厭科學；甚至也提升了實驗環境及科學競賽的品質，真的深感光榮。         自2014年8月奉派來到教育部核定的偏鄉學校瑞芳國中服務，發現城鄉資源的差距，實驗器材與化學藥品的老舊與缺乏，學校經費有限，如何能在經營學校硬體的建設與落實學科理化的教學品質之間取得平衡? 再加上社區與政府的補助上尚無進展，在在考驗領導者的智慧。        有願就有力，有願景就會有支援與助力進入校園的。2014年3月淡江大學行動化學車終於開到新北市的偏鄉型瑞芳國中，謝謝教務處行政同仁與自然科學領域教師的支持，開啟了孩子打開科學奇幻的旅程，雖然只有90位孩子受益，但豐富的器材與充足的藥品，真的讓孩子們能紮紮實實地動手操作與觀察。  n  一切以學生為主體爭取資源活化科學教育        化學課程、物理課程、生物課程及地球科學課程，透過動手操作、觀察與討論，絕對讓科普教育能快速擴大學習興趣與成效。從行動化學車進入瑞中後，科學教師在原來拮据有限的資源下，能透過大學與教育部的合作，讓偏鄉學子能有機會體驗更深度化、更生活化的化學趣味科學。        因為有了行動化學車的教學，孩子們知道學校的積極努力強化他們的科學探索。行政同仁與教師更積極尋找其他高中學生到校辦理化學及物理闖關活動，讓每個八九年級學生能夠透過大哥哥大姊姊的年輕語言解說，讓學生們不再對科學氣餒，而是眼睛發亮，對科學產生正向的好奇與學習力。       另外，學校校友聽聞同仁們為科學教育實驗奔波經費，也將其年終獎金全數捐出，讓母校能夠添購器材與藥品，真得更讓科學教師有較充足的資源能夠讓學生做實驗，使學生更加熱愛科學課程了。再加上學校積極爭取其他相關科學探索的專案，例如創客基地與職涯探索中心，更讓瑞中學生不再只是聽課與看影片來了解科學，而是真正去實作與探究，學生們也因此榮獲許多科學競賽佳績，強化了師生的教學氛圍與情感。  n  持續積極耕耘化學遊樂趣參與更多科普活動        喜見學子對科學的參與度升高，積極爭取深化與淡大的行動化學車化學遊樂趣合作，從2014至今2018從不間斷。並思考如何擴大讓更多學子們有參與科學實驗的興趣。從2015年起，身為科學領頭羊，一方面鼓勵各班科普閱讀，參與國語日報的科普閱讀寫作競賽，榮獲特優，獲得親臨太空中心的機會。         另一方面與科學教師討論，除了參與化學遊樂趣的少數幾十位學生受益外，其他孩子就由理化老師集體合作，同一時間辦理學闖關活動，由科學教師設計實驗，稱為「廚房科學」，器材簡單容易準備，先訓練一批學生帶實驗與準備材料，就在行動化學車日當天，全校七八年級同學一同做科學體驗，所有人都歡喜體驗，人人是小小體驗家，生生是科學員。闖關時，個個拿著有9至12個實驗的闖關卡至各關體驗，大家互相合作或討論或思考，此時一切都是平等，個個都是科學高材生了。每個孩子的眼神專注喜悅，學習會場人人說好有趣，希望學校年年舉辦! 2016年至2018年持續辦理，因為這是給學生最好的禮物!      不但如此，更感謝淡江大學能邀請瑞中參與2018年的211國際女科學家日活動，除了學校學生能夠學習到課外的化學實驗外，更能服務社會到瑞芳火車站與社區民眾互動，強化年輕學子的服務學習心，增進社會參與力，真正讓孩子提升自信心。不管是學術傾向高或低的孩子，在女科學家日那天，每個孩子都是最佳教師，細心耐心的指導家長、遊客與小孩，完成化學趣味實驗並協助完成成品，再次讓瑞中學子發現自身的優點! 瑞中學子學習沒有弱勢了!謝謝淡江大學扶助弱勢學子，我們感謝!  n  感動科教良師奉獻偏鄉必培育瑞芳為科學石墨烯與鑽石       『良師旺校、良師興國』，在屢次的行動化學車活動中，每位淡大服務的學員及教師與教授，都是瑞中人最想說一聲：『老師，你們可留下來教我們嗎?』偏鄉師資往往無法甄選到優秀的科學教師，科學人一般是會被企業界以高薪聘任挖角的，但主任年年的邀請，學校年年的精進，2018年，終於盼到一位有緣的化學人，坦克老師，真的來到瑞中了，暑假就無私地開設科學營，才開學第1個月，8年級的學生聯絡簿上已有許多的回饋，好喜歡坦克老師上課喔!老師帶我們做實驗好有趣喔!這就是家長與校長最想聽到孩子說的話語!      一切教育都是需要財力、物力、心力與人力，要有好的科學人才被培育出來，那國家就要提供財源、資源與人才，尤其偏鄉學校。瑞中的蛻變是由淡大的行動化學車點燃了生命與光明，我們會認真成長，更需更多陪伴與支持。謝謝! 2014行動化學車化學遊樂趣 2015行動化學車化學遊樂趣 2016行動化學車化學遊樂趣 2017 行動化學車化學遊樂趣 圖一:行動化學車開幕式 屬於我的洗手乳 水龍之印 爆發熔岩 奔騰水母燈 圖二:行動化學車課程 投石器 鼓音滅火器 浮沉子 興致高昂 圖三: […]

化學科普活動與推廣：國中校園體驗化學遊樂趣–淡江行動化學車 邱元甫 高雄市小港國中校長 (前高雄市美濃區南隆國中校長)chioufat@yahoo.com.tw   就任南隆國中校長第一年，高雄市教育局希望擴大提供偏遠地區國中學生多一些科學實作課程，啟發學童科學學習動機，有意引入化學遊樂趣—行動化學車活動，而位處美濃邊區的南隆國中奉命於102年8月12日辦理簽約記者會，開啟高雄市與淡江大學科學教育中心行動化學車的正式合作關係。 接到任務後行政人員與教師們坎坷不安，因為不知要進行多少前置作業，也深怕偏鄉學校資源不足而無法配合。直到與淡江大學科學教育中心執行長高憲章博士搭上線後，發現科學人的短短話語卻句句重點，雙方合作很快進入順境。第一次的接觸，在高博士熱情帶領下，從化學魔術、科學故事，到進入分組教室進行實作課程。不論是在先備知識的教學或安全防護，淡江科教團隊都有完整的規劃與帶領，讓不論成績好壞的孩子們都能眼界立開，老師們也放下許多的不安。接著我們每年都進行化學車到校申請，也很高興可以被排入計畫中，淡江的化學遊樂趣成了孩子們每年期待的科學活動。103年7月31日行動化學車又來到南隆國中準備隔天的科學活動，當晚高雄市發生氣爆慘案，8月1日當日科學知識活動立刻轉換為與氣爆有關課程，第一時間讓孩子們認識了相關的化學知識，淡江的團隊能將即時新聞融入化學教學活動中，團隊的教學能力令人佩服。 圖一 學生製作彈力球實驗 這六年下來，若問這活動中做了些甚麼實驗？學生學到了多少化學知識？相信大家都可以查到滿滿的紀錄。化學遊樂趣活動對偏鄉孩子最大的感受就—「化學（科學）離我們真的不遠」，這距離可能比學校到高雄市區還近。淡江科教團隊真的把化學融入學習活動中，並讓科學生活化了，或許這就是符合目前教育最夯的用語：素養導向。南隆的孩子們與自然學科不再遙遠，能敢於追求並勇於追求，六年來的努力讓封閉的偏鄉客家子弟，在化學遊樂趣活動老師指導下，全高雄市科學實驗競賽拿過團體第三名，也敢於挑戰雄中科學班，讓更多孩子升學志願除了美容、餐飲科外，敢填高職、五專的科學類科，更培養出能再回來學校分享與回饋的實驗志工。 圖二學生參與化學遊樂趣實驗活動 都會地區的孩子有豐富的資源與寫不完的科學作業，但化學遊樂趣淡江大學科學教育中心放棄了錦上添花，不斷巡迴偏鄉，以最平凡也最持續的方式，播送科學教育的種子，讓我們的孩子在偏鄉國中校園體驗化學遊樂趣，再次感謝化學遊樂趣淡江大學科學教育中心的行動化學車。 圖三學生快樂的參與化學遊樂趣活動

化學科普活動與推廣：化學科普活動與推廣對中學化學教育的影響 程長遠a、李佳霖b 國立鹿港高級中學 alongfar2020@gmail.com; bcindy88034@gmail.com   科學學習的方法，應當激發學生對科學的好奇心與主動學習的意願，再引導學生從既有的經驗為基礎來發現問題、進行探索、實驗操作與建構新的知識，使學生能具備科學的核心知識、探究與實作、科學論證溝通的能力，提供學生學習問題解決、運用思考智能、提升認識科學本質與科學態度的學習機會。 當我們是中學生的時候，都非常期待去實驗室上化學實驗；但是上了大學之後，又視實驗課為畏途。其實問題出在於我們總認為學化學就是要做實驗，而做實驗就是要進實驗室。中學時期的學生們為什麼會「期待」去做化學實驗，主要是因為這時候的學生很少有實驗課或根本沒有時間上實驗課，當然還有老師也不喜歡帶學生做化學實驗。其中原因就是： 1.         學校都有化學實驗室，設備也算齊全，但是缺乏管理人員，或是管理人員非相關領域且不具專業知識。老師在教學之餘還得協助管理實驗室和藥品室。 2.         實驗的化學藥品列管為毒性化學物質的越來越多，管理手續繁雜且越來越麻煩。化學藥品越來越貴，處理實驗廢液的費用越來越高。 3.         並非所有的學生對化學實驗都有興趣，老師需要花很多時間在鼓勵學生動手去做。 4.         實驗課的時間太短，若學生實驗失敗就沒有時間重做，無法收集到充足的實驗數據。 5.         實驗做失敗的機率很高，影響學生的學習興趣。 6.         雖然升學考試常想將化學實驗設計到考試題目之中，用升學考試來引導學校教學，但題目設計困難導致引導動手做實驗效果有限。 7.         公開舉辦的全國科展或數學、資訊及自然科學能力競賽，存在嚴重的城鄉差距，對於沒有科學班的普通社區高中非常的不公平，長年建議採分級比賽但都未被重視實行。 即便在化學教學現場存在著以上諸多的待解決問題，但台灣其實從大學、中學甚至到一般的民間社會都積累非常厚實的化學科普教育基礎，約莫從2011年國際化學年開始，化學的科普活動就從大學到中學到國小，由城市到偏鄉，點、線、面的在全台遍地開花。中學化學老師面對實驗課的時數不足，紛紛成立化學與科學相關社團，利用課餘時間，針對有興趣的學生，設計一些有趣的活動，一起來玩化學。約莫同時，各大學也紛紛成立科學教育中心，大力推展化學科普活動，像「化學趴趴走」、「化學遊樂趣」等科學下鄉活動。其實化學活動不一定要在實驗室裡完成，只要有一部改裝的化學實驗車就能在台灣各的做出許多有趣的科學實驗和實驗成果。這些大學科學教育中心進入偏鄉推廣化學的活動，也掀起中學化學老師開始改良一些課本內容中的實驗活動，將化學實驗的藥品改成日常生活常用的物質，可以省下購買及處理毒性化學物質的經費與人力，加上電子數位測量儀器價格變得較便宜，可以縮短實驗的時間和提升數據的準確度，讓學生在家裡也可以進行化學實驗，時間、空間限制變小能提高學生動手做實驗的興趣。 化學科普活動的取材大多和學生日常生活相關，以既有的知識或經驗為基礎，激發學生主動學習的動機，引導學生發現問題、培養探究能力、學習分工合作、獲得思考智能、分析實驗統計數據的結果且歸納實驗程序及方法。讓學生經由自己動手操作與反思的過程，逐步找出實驗條件與數據結果的關係，最後建立出新的知識。並能藉由學生在科普活動中的口頭報告、專題報告、實驗設計、成品展示等多種方式，來評估學生的學習成效。在許多的化學科普活動中發現，學生進行與生活情境相關的探究活動，使學生能由「做中學，學中做」體會學科知識與生活實踐兩者間的關係，也較能夠將所學知識轉化在實際生活中。 或許因為大學到中小學遍地開花的化學科普活動，間接引導了108新課綱的探究與實作及多元選修課程的變化，給中學師生有空間去設計化學活動，有時間去學習探究解決化學問題的能力，化學活動也就不一定只能在實驗室裡完成。與此同時，各校試辦設計的課程可謂百花齊放、百鳥齊鳴，有趣又富創意。這中間還要歸功於高中化學學科中心所做的橫向連結，其中還有書商穿梭各校間，互通各校課程的發展情形，也功不可沒。還有從107年學測自然科的試題來看，也顯示大考中心命題老師的用心與企圖心，最後如果未來大學端在選才上，能配合中學新課綱的發展，那中學化學教育新課綱的實施，將會很令人期待的。 雖然從近十年的化學科普活動推展，在化學教育上看似各自發展，但是似乎有一隻無形的手，編織了一個綿密的網，將化學教育與十二年國民基本教育以「自發」、「互動」及「共好」的理念相結合，培養以人為本的終身學習者。而新課綱的「核心素養」是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰，所應具備的知識、能力與態度。強調學習不宜僅以學科知識及技能為限，而應關注學習與生活的結合，透過實踐力行而彰顯學習者的全人發展。除了帶得走的能力及知識，更應該發展能靈活運用知識與合儀態度處理事務的能力等等，都與近期的化學科普活動不謀而合。 在此我們也可以看出台灣在化學教育上，有非常厚實的基礎，從大學、中學到民間基金會，甚至書商在化學教科書、化學教學素材的研發上都非常具有競爭力。其實政府相關單位可以整合這些化學教育資源，結合台灣的產官學研的力量，將化學科普活動當成一個產業向國內外來發展，活化化學教育的經濟利益，並讓國際間更多人可以看見台灣的化學教育實力。

化學教室活動：國小學生製作彩色麵條 陳皇州 國立屏東大學應用化學系kelvin@mail.nptu.edu.tw ■          前言 我們的日常生活中充滿許多化學，事實上，學習化學對於提昇人類生活品質有著非常直接的關係。然而，一般民眾對於化學卻未必持有正面的看法，尤其是近年來食安問題層出不窮，致使此一負面形象更形雪上加霜。因此，如何以新世代化學關懷環境永續發展，深化綠色化學的理念於人類的未來世代，將是極具意義的重要教育工作。筆者基於國立屏東大學動手做科學教育中心化學創造力工作站的基礎與資源，設計結合Maker（自造者）元素之創新課程活動，搭配綠色化學議題與教育部頒之國小自然與生活科技課程綱要，規劃以POE〚預測（Prediction）‒觀察（Observation）‒解釋（Explanation）〛教學策略為基礎的課程與活動，透過各種富含遊戲與趣味的教學活動引發學生學習興趣，進而學習化學與環境的相關科學知識。為了讓學生們充分體會動手做實驗的驗證式學習，並展現創新課程的重要精神指標：「動手做、做中學」，因此本創新課程活動的內容以「生活」為導向，藉由提供實作的原料，實施動手做化學實驗等活動，鼓勵學生在親手操作化學實驗後，深入思索實驗進行的過程，在結合創意思考與實務操作的情境下，使學生能充分發揮創意與想像，並將這些創意的想像轉化為實際能夠看見或觸摸的實物。 ■          實驗學習目標 在這次的國小教室化學活動設計中，我們挑選了在五年級下學期自然與生活科技課本的第三單元：酸鹼變色，作為本次國小教室化學活動的設計基礎，聚焦於基礎化學概念的認識與學習。從認識化學酸鹼性質的基礎概念建立開始，經由科學遊戲中的情境提出問題並引導學生經由自主探索的方式來進行並引起小學生學習興趣，經由動手操作、觸摸及觀察活動引發小學生對於化學變化的知覺與敏感度並進行推理。最後以現象解釋的方式灌輸正確的知識與觀念，幫助小學生對於現象與概念之間關係的認知，讓小學生應用其自主完成的實驗結果來推理並解釋預測和觀察結果的不同，使小學生在活動中真實體驗化學的奧秘，延伸其對大自然探索的價值觀與態度。 ■          認識花青素 花青素（anthocyanidins）是花色苷（anthocyanins）的無糖對應物，目前已被正確鑑定者有31種單體花色素，大多數花色苷是由花青基（30% cyanidin），花翠素（22% delphinidin）和天竺葵素（18% pelargonidin）所組成的，以及其他成分。隨花果和蔬菜的不同，花色苷的組成會不同。花青素會隨著所處環境的酸鹼值而有不同顏色的變化，相當適合作為檢測酸鹼值的天然指示劑。以紫色高麗菜為例，在不同的酸鹼度的顏色變化如圖一所示，其顏色在強酸性環境下呈現紅色，在弱酸性環境下呈現紅紫色，在中性環境下呈現藍紫色，在弱鹼性環境下呈現藍色，在強鹼性環境下呈現綠色或黃色。 圖一：紫色高麗菜在不同的酸鹼度的顏色變化 （圖片來源：Red cabbage pH series.jpg, http://goo.gl/qQ1QNV） 花青素是一種水溶性的植物色素，存在於茄子、櫻桃、藍莓、紫色高麗菜及紫色火龍果等深色的植物細胞中。花青素的營養價值高，是一種天然的抗氧化劑，具有清除自由基及抗發炎的能力，可以提升身體的免疫力及降低組織的氧化壓力。 ■          課前準備–材料與器材 在彩色麵條這個國小教室化學活動主題中，以花青素為天然酸鹼指示劑，依據不同的食物酸鹼值，利用酸鹼變化而使食物改變顏色，進而由食物顏色察覺其酸鹼性質，以吸引小學生的目光，並理解酸鹼變色這個有趣的化學學習單元。 本實驗製作彩色麵條所需材料與器材如表一所示。 表一：本實驗所需材料與器材 品名（規格） 品名（規格） 品名（規格） 果汁機 50毫升量筒 雪碧汽水 酸鹼度計 塑膠杯 麵條 電子磅秤 塑膠漏斗 紫色高麗菜 燒杯（可用塑膠杯代替） 不鏽鋼鍋 小蘇打粉 石蕊試紙 玻棒 食用醋 乳膠手套 鳳梨 沖洗瓶 塑膠滴管（3毫升） 奇異果 過濾濾紙（直徑約10公分） 塑膠樣本瓶（50毫升） 檸檬 無塵吸水紙 ■          […]