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《臺灣化學教育》第二十三期目 錄 / 2018年1月

Monday , 15, January 2018 Comments Off on 《臺灣化學教育》第二十三期目 錄 / 2018年1月

《臺灣化學教育》第二十三期(2018年1月) 目  錄 n  主編的話 u  第二十三期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n  本期專題【專題編輯/廖旭茂】 u  中學化學App教材與教學/廖旭茂〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:以擴增實境和虛擬實境方式學習元素與有機分子結構/邱美虹、周金城、洪達民、陳怡宏、許晉維〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:沉澱App的發想/吉佛慈〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:沉澱App的製作/潘冠錡〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享/廖旭茂〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:化學蜘蛛! GG了嗎 – 化學App在教學上的應用/張明娟、吳德鵬〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:美啦!MEL Chemistry App在教學上的應用/游珮均〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:看得見的化學系列App分享/劉獻文〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:快速將簡報轉換成App:iBuildApp工具介紹/紀宏源〔HTML|PDF〕 u  中學化學App教材與教學:滑手機做實驗/陳斾玎〔HTML|PDF〕 n  化學實驗/化學實驗室【專欄編輯/楊水平】 u  觸媒對過氧化氫分解反應之影響/趙益祥、佘瑞琳〔HTML|PDF〕 n  新知報導/化學教育新知【專欄編輯/李賢哲】 u  化學虛擬實境與學用合一的審視/李賢哲〔HTML|PDF〕 n  新知報導/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(第二十三期)/林靜雯〔HTML|PDF〕

第二十三期 主編的話 / 邱美虹

Sunday , 14, January 2018 Comments Off on 第二十三期 主編的話 / 邱美虹

第二十三期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授 美國國家科學教學研究學會(NARST)甫卸任理事長(Immediate Past President) 國際純粹化學與應用化學聯盟(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 mhchiu@ntnu.edu.tw 聯合國在2017年12月宣告2019年為國際化學元素週期表(International Year of Periodic Table of Chemical Elements, IYPTCE),目的是要肯定基礎科學的重要,尤其是化學和物理,對於人類發展的貢獻。同時,IYPTCE也是為慶祝最近發現和命名的四個超重元素(113 Nihonium, Nh; 115 Moscovium, Mc; 117 Tennessine, Ts; and 118 Oganesson, Og)。除此之外,IYPTCE也將慶祝俄籍化學家門得列夫(Dmitri I. Mendeleev)建立其週期表150年。雖然門得列夫在1869年所提出的週期表並不是第一份化學元素表(如拉瓦節在1789年提出33種元素分類表、梅耶在1868年提出體積的週期性),但是門得列夫根據63個元素的原子量、化性和物性已能正確的預測元素的性質與其化合物,同時他在週期表中預留未知物質的位置給可能發現的元素,後來有證明其頗具前瞻性,這項創舉對化學的發展有很大的貢獻。在化學界,繼2011年的國際化學年(International Year of Chemistry)、2014年的國際結晶年(International Year of Crystallography)後,此次將是第三次由聯合國宣稱的第三次與化學相關的重要國際年。 IYPTCE將提供一個讓世人可以認識化學元素對人類在生活必需品、化學、物理、生物、醫藥、工業等等皆有相當大的貢獻的機會,再度提醒社會重視年輕人學習科學的重要,以及科學與社會、文化、經濟密不可分的關係,尤其是化學領域。2019年同時也是國際純化學和應用化學聯合聯盟(International Union of Pure and Applied Chemistry¸ IUPAC)成立100年,以及其他重要事件的紀念年,如上述拉瓦節在1789年發表將33個元素分類為氣體、金屬、非金屬及稀土元素等。從化學看人類永續發展,可以得知生活處處是化學;而化學也深深地影響人類對世界的認知,並留下對真理與智慧追尋的足跡。我們應該透過活化的化學教學與活動,讓不同年齡的學生或上會大眾正確地認識化學的價值與影響。 此次本期專題就以〈中學化學App教材與教學〉為題,特別邀請臺中市立大甲高級中學也是教育部高中化學學科中心種子教師廖旭茂老師擔任本期專題主編,廖老師在高中化學圈相當知名,教學具創意不說外,自己也常研發探究與動手做的教具和教學活動,讓化學教師和化學教室都翻轉,令人佩服!此次,由他主編的〈中學App教材與教學〉的內容豐富,讓人目不暇給,同時特邀主編也將文中每個App都下載試用以確定其可行性,其態度嚴謹,亦讓人敬佩。若化學教師想要教學翻轉,不妨嚐試融入這些App到自己的教學中,提供學生多樣的學習方式以嘉惠學子。本期專題包括有特約主編廖旭茂的〈中學化學App教材與教學簡介〉、邱美虹等人的〈以擴增實境和虛擬實境方式學習元素與有機分子結構〉、吉佛慈的〈從化學心臟病到沉澱App〉、潘冠錡的〈最夯化學App:快打沉澱表的設計與實作〉、廖旭茂的〈3D分子撲克牌App的開發與分享〉、張明娟與吳德鵬的〈化學蜘蛛!GG了嗎—化學App在教學上的應用〉、游珮均的〈美啦!MEL Chemistry App在教學上的應用〉、劉獻文的〈看得見的化學系列App分享、紀宏源的「快速將簡報轉換成App:iBuildApp工具介紹」、陳斾玎的滑手機做實驗〉。除此之外,還有趙益祥和佘瑞琳的〈觸媒對過氧化氫分解反應之影響〉、李賢哲的〈化學虛擬實境與學用合一的審視〉、以及林靜雯介紹兩項國際化學教育研討會(ICCE 2018和BCCE 2018)。感謝以上作者的貢獻。 參考資料 1.     Proclamation […]

中學化學App教材與教學 / 廖旭茂

Saturday , 13, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學 / 廖旭茂

中學化學App教材與教學 廖旭茂1, 2, * 1台中市立大甲高中 2教育部高中化學學科中心*nacl880626@hotmail.com 簡介 數位時代智慧載具手機、平板的普遍,不僅帶來生活型態上的改變,從水電繳費、網路訂票,甚至教學現場的教材課程的研發,一應俱全。教育版的手機應用程式App的開發也如雨後春筍般的出現,不管是工具型App,如Chemspider1,背後連結了龐大的化學結構資料庫,或內容型App,如The Elements2,美到讓人驚豔的影像衝擊,相信都會讓教學現場不再一成不變,產生很多的可能性。     此次榮幸可以當任「中學化學App教材與教學」專欄編輯,邀請到台灣北中南東各地的高中化學老師及教授團隊撰文分享,有些是App開發者如台灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的團隊,分享四個App,以先進的AR/VR技術呈現,讓微觀粒子躍然紙上,栩栩如生,元素及有機分子結構的學習與認識3,提供了非常棒的教材;開高中化學界App風氣之先的「快打沉澱表」,是由師大附中團隊吉佛慈老師等人共同研發,團隊中的物理科潘冠錡老師是動畫製作高手,得獎無數,「快打沉澱表」4屬於記憶型的遊戲App,是目前下載數最高,也是最夯的化學遊戲app;大甲高中團隊研發的3D分子撲克牌,首先引入環物虛擬實境技術,可算是分子撲克牌的電子書版本5。     搜尋網海,找到好用的App,應用在教學現場中,並分享給所有線上的教師也是功德無量的;武陵高中張明娟老師、吳德鵬老師分享的「化學蜘蛛!G/G了嗎?」,文章中分別介紹了兩者工具型的App,一個是英國皇家化學學會提供的chemspider App,可搜尋分子的結構與性質,另一個是與健康生活緊密相關的GoodGuide App,其中的綠色評分,可提供消費者購買參考;新北市新莊高中游珮均老師分享的「美啦!MEL Chemistry App」,MEL Science 6是一家提供科學實驗教具模組的公司,其中分享的App內容中,包括實驗所用的試劑,它們的各種分子結構的認識,與特性、用途、安全性連結,還提供實驗操作的影片、詳細操作步驟,及相關教學指引。     號稱史上最美麗週期表–The elements一書出版,讓全世界驚艷不已,後續的著作Reactions、Molecules,更是不遑多讓,也吸引全球讀者的眼球,書中作者葛雷先生得獎無數,獲得一致的肯定;台南一中的劉獻文老師一口氣介紹了葛雷先生公司發行的4個App,分別為The Elements、In Action、Molecules及Flashcars,可算是平面紙本經立體化的電子書版本,內容堪稱華麗,拍攝技巧甚是乾淨唯美。     「滑手機玩實驗」一文是由花蓮女中陳斾玎老師撰寫,文中分享了「燒杯(beaker)」7、「壓力計」與「照度計(LUX)」三個免費App;燒杯App鼎鼎有名,相信很多老師都下載玩過,透過動畫模擬,輔以音效,可以在手機上可以進行氧化還原、酸鹼中和、沉澱反應,連平時接觸不到的激烈反應都能輕易嘗試。更妙的是,斾玎老師利用氣壓計App、簡單的抽氣罐及針筒來進行波以耳定律測量;利用光照計App來進行溶液比色實驗,測量溶液的濃度,相信這樣的教學模式一定會可以引發學生的學習動機與熱情。     App的製作會很難嗎?大甲高中資訊科紀宏源老師為文分享一個免費的App製作工具–「iBuildApp」8的使用,教大家如何快速將一個簡報方式的草稿轉換成App,直覺又簡易,相信看完後,教師們一定躍躍欲試,親手製作自己的教學App吧!下表為所有投稿者介紹的App彙整。 表1 :化學App彙整 n  參考資料 1.      從ChemSpider網站可以搜尋分子結構,網址: http://www.chemspider.com/。 2.      葛雷網站提供部落格訊息、出版品的介紹,網址:http://home.theodoregray.com/。 3.      陳怡宏 (2014): 擴增實境與3D實驗影片教學:有機分子模型擴增實境。台灣化學教育電子期刊,臺北,臺灣。 https://chemed.chemistry.org.tw/?p=3240 4.      師大附中自然科教師專業發展團隊(民106)。快打沉澱表App,請至Google Play下載,網址:https://goo.gl/BHd2qU。 5.      廖旭茂與黃維靜(民105)。3D分子博覽會。科學研習月刊,第五十五卷,第七期,36-44。 6.      MEL Science(2017). MEL Chemistry App,請至App Store下載,網址:https://goo.gl/rtGv4e。 7.      […]

中學化學App教材與教學:以擴增實境和虛擬實境方式學習元素與有機分子結構 / 邱美虹、周金城、洪達民、陳怡宏、許晉維

Friday , 12, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:以擴增實境和虛擬實境方式學習元素與有機分子結構 / 邱美虹、周金城、洪達民、陳怡宏、許晉維

中學化學App教材與教學:以擴增實境和虛擬實境方式學習元素與有機分子結構 邱美虹1 周金城2 洪達民1 陳怡宏3 許晉維1 1國立臺灣師範大學科學教育研究所 2國立台北教育大學 自然科學教育系 3臺北市立萬芳高中mhchiu@ntnu.edu.tw n   前言 科學學習歷程中,由於許多概念是抽象的、是複雜的,因此在教與學上常具挑戰性,尤其是在化學學科中,微觀粒子的知識建構與發展,常需仰賴學習者在二度空間的表徵和三度空間的物件之間進行轉化的視覺能力、或是透過輔助工具去認識兩者之間的關係。因而,學習者若是較缺乏三度空間的視覺化(visualization)能力或是無適當的輔助學習工具,在學習一些重要化學概念(如立體化學分子結構)時便容易遇到挫折而造成學習困難。反之,若擁有良好的空間能力或是能夠透過適當的教學的輔助工具,可以提升學生在二度空間的表徵和三度空間的物件之間交互轉化的能力與表現。 n   視覺化 許多研究指出,視覺化表徵和視覺化能力的良窳會影響學生學習須具備空間想像能力的複雜概念。譬如Nakhleh & Postek (2008)指出,外顯化的視覺與聽覺表徵可以幫助學生學習限量試劑的概念,這些表徵包括1. 即時的化學反應(巨觀的理解)、2.電腦模擬反應(微觀層次的理解)、3. 圖像的表徵(符號)、以及4.問題解決中,文字的表徵。又如Gilbert (2008)也指出化學學習牽涉到巨觀(macro)、次微觀(sub-micro)、符號(symbolic)以及它們之間的相互關係。根據Gilbert的觀點,模型可以是外在表徵(如他人肢體可觸及的)和內在表徵(如個人心智),而將它們任一表徵意義化即稱為<視覺化>(visualization)。而在化學概念中,分子結構與性質,尤其是有機分子結構的複雜性常是學習較為困難的概念,因此發展合適的學習輔具可以減少學生的認知負荷。 n   擴增實境與虛擬實境 近年來,擴增實境(Augmented Reality, AR)與虛擬實境(Virtual Reality, VR)在商業上與遊戲上的產品如雨後春筍般的成長,但為教育所研發的產品,仍有待更多研發者的投入。根據相關文獻指出,擴增實境具有以下特質(1) 能使學習內容呈現3D透視圖、(2) 提供無所不在、合作和情境學習、(3)使學習者可以感受到存在感(presence)、即時性(immediacy)、沉浸感(immersion)、(4)可視覺化那些不可視的概念或事件、(5)在正式學習和非正式學習之間搭建橋樑。這些特質提供學生投入學習、情境學習、真實性學習的機會(Wu, et al., 2013)。而有關虛擬實境部分,在一份針對13篇以虛擬實境進行教學的期刊論文(參與人數總計3081人)所進行的後設分析研究報告中指出, 遊戲、模擬和虛擬世界三者對學習都有正面的影響,其中遊戲式的虛擬實境教學,對學生的學習成效高於模擬和虛擬世界。另一有趣的發現是單獨玩遊戲的學生表現優於小組同遊的學生(Merchant, et al., 2014)。       本文主要是介紹兩個可以在化學教學上使用的App,一個是結合擴增實境與虛擬實境的有機分子結構的撲克牌,另外一個是具有AR功能的1A族和7A族的原子結構和其組合成的化合物卡牌。 n   有機分子結構App簡介   本研究開發的「有機分子擴增/虛擬實境」撲克牌是目前App市場上唯一款兼具學習與電玩樂趣的應用軟體,總共分為三套。關於App的說明與下載連結可在搭配的撲克牌中找到下載連結的QR code,或是直接在蘋果商城或安卓商城尋找Molecules 1 AR/VR, Molecules 2 AR/VR & Molecules 3 AR/VR,也可找到app進行下載。中國化學會網站亦有相關訊息 http://www.chemistry.org.tw/app_download.php。 關於「有機分子擴增/虛擬實境」撲克牌設計的方向,是以高中化學課程中有機化合物的內容為主,三套撲克牌是以官能基的不同來分類,第1套是烴類,第2套是醇、醚、醛、酮,第3套是酸、酯、胺、醯胺。每套撲克牌中的有機化合物的選擇皆是以同碳數的同分異構物為主,如碳數為4的烯類:1-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、2-甲基丙烯 […]

中學化學App教材與教學:從化學心臟病到沉澱App / 吉佛慈

Thursday , 11, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:從化學心臟病到沉澱App / 吉佛慈

中學化學App教材與教學:從化學心臟病到沉澱App 吉佛慈 國立臺灣師範大學附屬高級中學 focusjyi@gmail.com   n  簡介 身為化學老師的我,時常幻想自己是一位超神力魔法師,不但帶領學生在實驗室調製出一道道迷人的化學試劑,同時也陪伴學生在教室裡盡情激發創意,以輕鬆幽默的方式與學生共同思考化學、探究化學、玩樂化學及記憶化學,也因此被學生冠上「化學女神」的封號。 以化學反應中的沉澱反應為例,上課場域從實驗室轉換到教室,沉澱反應容器從試管到透明片,化學藥品從以毫升計量到以點滴計量,搭配精心設計的「聯想大考驗」、「配對快狠準」、「沉澱心臟病」、「沉澱接唱賽」等活動,本來以為其中的實驗活動設計已經符合藥品減量的精神,直到民國101年9月,本校與信望愛基金會合作辦理教育平台實驗計畫,全校高一學生人手一台平板電腦,才有機會重新思考調整既有的教學模式,轉而善用平板電腦的資訊化及帶著走的優勢。下圖為沉澱接唱賽活動之影片連結。   影片連結:沉澱ing,https://www.youtube.com/watch?v=bc4pj2AbZc8。 n  設計緣起 一、廢液減量的趨勢 從減量實驗到微型實驗到「雲端實驗」,是本校自然科團隊的設計理念,相信也是全國許多高中化學老師努力追求的目標。其實雲端實驗除了表面上的減少試劑使用之外,也減少了教師準備器材,學生取用器材、實驗室管理員處理廢液及學生清洗器材所花費的時間,也省下每學期購置全校實驗藥品的經費。 二、共享氛圍的感染 2012年9月,在平板電腦尚未普及、校內網路頻寬不足及上網學習不太暢通之時,信望愛基金會便與台北市六所高中進行教育平台實驗計畫,大手筆捐贈平板電腦,並派技術人員到校內開設多場教師研習,協助教師熟悉平板內建軟體在教育上的應用方式及功能。當我們自然科團隊了解信望愛基金會捐贈這麼多平板電腦給學校,目的就是希望學校老師在使用時,能將所設計的教案內容分享出去,使基金會在下一階段將實驗計畫擴及到偏鄉學校時,能夠有第一期參與計劃的學校教師設計好的教案,提供偏鄉地區教師的授課資源與學生的學習資源,我們就已深深感染到這個實驗計畫的共享精神與扶助偏鄉教育的希望。 n  製作過程 一、主題發想與分工   從思考主題到分工合作,再到設計App功能,只是短短幾周的時間。我們挑選了三個需要了解並記憶的單元主題,分別是「沉澱反應」、「電解電池」與「水溶液中的化學反應」,全體化學老師們很快就自動分為三組,且每組人數相當,分別構想出各主題App需要具備的功能及操作的介面。   「沉澱反應」主題是由我、張荊壢老師(當時的教務主任)及吳孟修老師共同負責的。我們模擬實際上課情境,希望以App取代陰陽離子反應的實驗,一則是因為此實驗需耗費許多藥品,另則實驗目的僅單單觀察沉澱與否,若改由老師先做一次並拍下來,保留實際實驗圖片供學生觀察,便可達到完全免用化學藥品進行實驗的目標,因而構想出「沉澱查詢機」的雛型。但是離子的種類繁多,經由我們三人小組討論的結果,決定只挑選19種常見的陽離子與13種常見的陰離子。   此外,好不容易根據實驗歸納出來的沉澱表,要完全背誦下來也是讓許多學生頭痛的問題。因此為了強化學生對沉澱表的記憶,效法化學心臟病遊戲的快速判斷沉澱或溶解反應,因而構想出「快打沉澱表」的App雛型。, 二、軟體設計神隊友 說是自然科的團隊,其實我們主要是化學科團隊加上一位物理科教師兼程式設計高手。這次跨科製作化學App的經驗很特別,一方面是化學科老師們的突發奇想有時不是靠程式設計就能夠達到的,另一方面是物理老師比較不受化學概念制約,能從客觀中立的學習者角度切入,幫我們想到增加錯誤訂正功能及進階挑戰的設計。其他關於沉澱App的程式設計步驟請詳見「沉澱App的幕後推手」一文。 n  成效評估     當「沉澱查詢機」與「快打沉澱表」兩個App完成時,我們團隊成員們便迫不及待的進行測試,一同把需要修改的意見彙集起來,當時發現幾個原來沒有考慮到的問題,像是沉澱查詢機的少數沉澱實驗結果與教科書的沉澱顏色不同,或是快打沉澱表的部分答案對應有誤,還有快打沉澱表沒錯三題就會無法停下來等的問題,因此潘老師需陸續擔任神隊友的角色,重新賦予App新生命。     在102學年度,本團隊便受到信望愛基金會的邀請,將本校開發出的教案設計成果跟北、中、南各區代表學校分享。我曾代表到台中明道中學和台南二中分別跟中區及南區教師分享沉澱教案設計及沉澱App,並歡迎教師們下載使用,也鼓勵大家將使用後的建議提供給我們參考。後來也獲新北市的高中邀請,向該校自然科教師演講並分享教案,迄今尚未接獲任何有關App的錯誤訊息或建議。以下是我們沉澱三人小組搭配物理科潘老師,四人共同完成的兩個沉澱App設計與製作,且自102學年度起便提供有興趣者自行至Android系統中的Google Play商店免費下載,下載網址及QR code如圖1及圖2所示。               圖1:「沉澱查詢機App」的畫面之一(左)及其QR code(右)           下載網址:https://play.google.com/store/apps/details?id=air.air.PrecipitationTable                 圖2:「快打沉澱表App」的畫面之一(左)及其QR code(右) 下載網址:https://play.google.com/store/apps/details?id=air.air.FastPrecipitation n  教學心得 一、提升「沉澱查詢機App」的用途與功能        「沉澱查詢機」就像雲端化學參考書或工具書,後續若有機會可望進行擴充,把所有高中提到的化學反應都拍成影片或照片,將內容提升為「化學反應查詢機」,應可造福更多沒辦法做實驗的學生或需要較長時間觀察或思考的學生進行差異化學習時使用。              圖3:學生下載「沉澱查詢機App」的專注情形 二、結合UMU互動學習平台的功能 「快打沉澱表App」的使用需下載到個人電腦或手機中,通常只能各自體驗,除非將螢幕拍照或成績螢幕截圖後上傳固定空間進行分享,否則無法讓同儕一起進行線上的競賽,也無法累計全體使用者的最高紀錄。希望將來能夠重新思考並結合互動學習平台的功能,讓每位下載App的使用者都能更樂於使用,無形中提升自然學科之素養。                  […]

中學化學App教材與教學:最夯化學APP:快打沉澱表的設計與實作 / 潘冠錡

Wednesday , 10, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:最夯化學APP:快打沉澱表的設計與實作 / 潘冠錡

中學化學App教材與教學:最夯化學APP:快打沉澱表的設計與實作 潘冠錡 國立臺灣師範大學附屬高級中學 s41257@yahoo.com.tw   ■  緣起─為何快打沉澱表 2007年,第一支智慧型手機iPhone問世 ,同一年google推出Android作業系統的智慧型手機。智慧型行動裝置軟體開發的熱潮開始席捲全球。2013年,101學年度的下學期,這股風潮終於吹進教育圈,師大附中自然科老師決定開發能讓教學活動更有趣的平板app。雖然製作的主題是以化學科為主,但本著對教學軟體開發的熱愛,我也有幸能加入這個團隊。 因之前開發競速遊戲的相關經驗,開發化學遊戲app時,我們便設計需要記憶、熟練型的競速遊戲。討論之後大家就決定以「沉澱表」為主題,畢竟這是高中化學中需要記憶且快速反應的內容。 ■  製作 製作兩支沉澱表app的過程,是特殊而難得的經驗。一是因為製作的主題是我不熟悉的化學科,另一是因為要跟大部分無程式基礎的化學老師合作,很多時候我們會陷入雞同鴨講的情況。經過一番溝通之後,我們了解到要先有系統的將沉澱表列出,才能用程式檢索對應的沉澱情況,如下圖所示: 圖1:各種陰、陽離子反應對應的結果列表 上圖中列出19種陽離子與13種陰離子相遇時的沉澱狀況,雖然共有19×13=247種組合,但實際上沉澱情形只有23種情況,化學老師們將這23種情況在實驗室中一一拍照,如下圖所示: 圖2:23種難溶化合物的沉澱 有了沉澱表與照片後,就能製作「沉澱表查詢機app」,主要工作是把這些對應關係建立成一個二維陣列ansBigTable,如下圖。如果要搜尋第a種陽離子與第b種陰離子相加時的沉澱情形,就取出在ansBigTable裡第a排裡的第b個元素,該元素值就是照片的編號。圖3、圖4為沉澱表查詢機app的程式編碼對應方式。 圖3:沉澱表查詢機app的查詢對應編碼 圖4:沉澱表查詢機APP畫面截圖 「快打沉澱表app」的製作就比較複雜了。為了讓程度不同的學生都能在本遊戲中學習,我們將遊戲分成簡易版與進階版。在簡易版中,玩家只要回答是否沉澱;而在進階版中,玩家則要連沉澱物的顏色都要回答。但是由於沉澱表中的23種沉澱情況並不是出現機率都相同,所以程式在出題時,是先以亂數隨機決定答案,再由答案決定出題的題目。這樣可以使每個答案的出現機會較為公平,避免玩家一直回答某幾個特定的答案。下圖5、圖6為快打沉澱表頁面。 圖5:快打沉澱表─簡易版APP畫面截圖 圖6:快打沉澱表─進階版app截圖   ■  在Google Play上架     兩支沉澱表app製作完成後,在師大附中資訊中心的協助下,我們在Google Play上成立了名為「師大附中」的開發者,並將app成功上架。之後老師、學生只要在Google Play上搜尋「師大附中」或「快打沉澱表」就能找到這些遊戲,目前快打沉澱表app下再次數已經破萬,而且廣受玩家好評,身為開發團隊的一份子,我感到光榮與驕傲,也希望將來還有機會能完成更多有趣的教學遊戲app。  

中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享 / 廖旭茂

Tuesday , 9, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享 / 廖旭茂

中學化學App教材與教學:3D分子撲克牌App的開發與分享 廖旭茂1, 2, * 1台中市立大甲高中 2教育部高中化學學科中心 *nacl880626@hotmail.com n  APP安裝位址 3D分子撲克牌大甲高中化學科推出的第一支提供android 手機體驗的APP,下載截圖與位址如下圖所示。 下載網址:Google play, https://goo.gl/PdmaUq n  簡介 3D分子撲克牌曾是2014年化學學科中心種子教師培訓營中,由大甲高中分享的創新紙牌教具。因應手機行動上網的普遍化,首創將虛擬實境 (virtual reality,VR) 科技,融入行動學習教具的設計,協助高中學生認識有機化學官能基,以及分子3D立體概念的學習。相關研發結果於科學研習月刊發表1,2。 對高中生而言,化學中分子的微觀結構與其空間幾何是一個相當抽象的概念,與艱澀的認知門檻。分子撲克牌首先以環物虛擬實境(object virtual reality, Object VR)製作技術為核心基礎,開發互動式可觸控翻轉的3D立體分子動畫;以便利性的紙牌,作為52個互動式3D立體分子動畫的承載平台,研發出全世界首創的「分子撲克牌」-Molecule Poker;搭配智慧型手機等行動載具使用,只要掃描撲克牌上的QRcode,即可連結於螢幕上,觸控、翻轉3D立體分子動畫。 受限紙牌製作經費上的沉重負荷,單純分享的概念在推廣上遇到了相當的困難,3D 分子撲克牌APP因應而生;新的形式的推出,賦予了數位版不同於紙牌更多的功能,比如線上評量的設計、2D與3D分子結構轉換等,以下就3D 分子撲克牌1.0版的設計與使用作一簡介。   n  3D分子撲克牌APP設計特色與使用說明 一、教學目標: 本單元使用分子撲克牌,及數位板「3D分子撲克牌APP」學習系統,學生能: 1.    知道烴類的分類、二維平面線狀結構以及立體球棍模型 2.    知道生活中常見的烴類如烷、烯、炔、芳香族的名稱、性質以及用途。 3.    知道有機化合物官能基的種類,並能比較結構異構物空間圖像的差異。 4.    了解不同官能基化合物中,原子種類、空間排列的不同與性質的關係。 5.    說出簡單醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺類的名稱、結構、性質及用途。 6.    理解有機分子平面線狀結構式與立體球棒模式的轉換過程,並能比較兩者的差異。 二、設計&特色: 3D分子撲克牌,是分子撲克牌紙牌的數位行動版,以「書」的方式包裹呈現。此「書」有以下數種特色:         1.   條理化的分類:作品所介紹的分子,主要以高中有機化學課本以及生活中常見的分子為藍圖,按照官能基依序共分碳族、烷、烯、炔、芳香烴、醇、醚、酚、醛、酮、酸、酯、胺十三族,對應數字由ACE到K來分類,每個數字包含黑桃、紅心、鑽石、梅花四個花色,分別介紹四個同類分子。教師可以透過這個系統性、富創意的分類法,協助學生有條理的建構學習的脈絡。下圖為同一數字不同花色的四種分子介紹。 圖1:為數字3-烯類的介紹 2.   走到哪,學到哪:除了手機板APP外,還提供HTML5網頁版格式,方便教師利用筆記型電腦或任何行動載具上課使用,不需進行程式安裝的自動執行檔。下圖為可觸控式3D分子動畫呈現在各種載具的螢幕上。 圖2:各種行動載具載入互動式3D立體分子動畫畫面 […]

中學化學App教材與教學:化學蜘蛛! G/G了嗎? – 化學APP在教學上的應用 / 張明娟、吳德鵬

Monday , 8, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:化學蜘蛛! G/G了嗎? – 化學APP在教學上的應用 / 張明娟、吳德鵬

中學化學App教材與教學:化學蜘蛛! G/G了嗎? – 化學APP在教學上的應用 張明娟1,2,吳德鵬1,2 1桃園市立武陵高級中學 2教育部高中化學學科中心 bcat1764@gmail.com1 depeng.tw@gmail.com2   n  前言: 根據十二年國民基本教育課程自然科學領域課程綱要1所歸納出的發展趨勢中:(1)朝向科學素養的培養,注重與日常生活之聯結。(2)重視科學概念發展與新興科技的連貫統整。數位科技及軟體的使用也是目前各學科教學增強教學模式的方式之一。本文介紹的兩個免費而實用的APP,目前可以直接應用於教學現場,除了本科的專業知識外,更可融入資訊科技的便利性,就如同高級中學階段核心素養中:U-B2 具備適當運用科技、資訊與媒體之素養,進行各類媒體識讀與批判,並能反思科技、資訊與媒體倫理的議題。以GoodGuide App為例,讓學生從日常生活用品中,反思化學成分對健康與環境的影響,並建立綠色化學的使用觀念;而化學教師更可利用此App與家政科教師進行協同教學,發展跨領域課程。資訊科技融入教學2就是教師運用資訊科技之技術於教學活動上,以培養學生終身學習的習慣和態度。另一個ChemSpider App可以作為有機教學的輔助使用,有效建立學生對分子立體結構的模型表徵,讓學生更容易連結分子的微觀模型,讓教學方式更具互動性,進而培養學生「運用科技與資訊」的能力和「主動探索與研究」的精神。   n  ChemSpider軟體簡介3: 由英國皇家化學學會 (英語:Royal Society of Chemistry,簡稱RSC) 推出了一種免費的數據庫:ChemSpider,可以對超過六千多萬種的化合物進行多方搜索,包括其名稱、結構或其特徵等方式搜索。被喻為化學方面的百科全書,就像維基百科一樣,任何人都可以回饋網站使其網頁更為完善。筆者就iOS系統的Apple Store下載免費的App進行實際的課室應用,並大概介紹其使用方式。下圖為ChemSpider APP頁面。 圖1:ios系統ChemSpider APP 一、   就名稱(name)搜尋:     一般搜尋包含系統命名、商品名稱、同義字和登錄號,想要搜尋的化合物名稱,例如:Aspirin,就會出現Aspirin的各種名稱,接著觸控Open,打開後看到Aspirin的平面結構式,再點選3D的圖示,就會出現3D互動模型:JSmol,用手觸控就可以轉動3D的分子模型。下圖使用程序。 圖2:利用Chemspider 搜尋分子結構步驟圖 二、   利用畫出分子結構搜尋:     觸控頁面下方的苯環就可以畫出想搜尋的分子,例如畫出鄰苯二甲酸的結構,再按搜尋就會出現鄰苯二甲酸的各種名稱,接著觸控Open就會出現3D互動模型:Jsmol;滑動頁面,下方還可搜尋到鄰苯二甲酸的熔點、沸點、比重等物理與化學性質。下圖使用程序。 圖3:利用Chemspider 畫出物質結構的搜尋步驟 三、課室應用:         筆者在目前教學中剛好進行高二有機化合物的部分,對剛開始學有機的高二學生來說,對於有機分子的形狀,由於VSEPR內容屬於高三範圍,因此學生很難從平面的結構來想像有機分子在空間中的構造,因此筆者就利用此App,讓學生可以直接畫出有機分子結構,並了解其3D構造,下圖8、9即為學生在課堂上進行此App的使用情況。 圖3:利用Chemspider 課堂間學習情形      筆者就以106指考化學試題為例: 分子馬達是依靠分子中化學鍵的旋轉,在可控制的條件下,使分子進行有方向的轉動,並輸出動力,例如一個烯基可在照光或加熱下進行異構化反應。三個有機分子甲、乙、丙的結構如下圖:             […]

中學化學App教材與教學:美啦!MEL Chemistry─化學APP在教學上的應用 / 游珮均

Sunday , 7, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:美啦!MEL Chemistry─化學APP在教學上的應用 / 游珮均

中學化學App教材與教學:美啦!MEL Chemistry─化學APP在教學上的應用 游珮均 新北市立新莊高級中學 pcteachem@gmail.com 在科技與學習理論與實務1一書中談到科技的角色說到:「科技是支持知識建構的工具,科技是探索知識以建構學習的工具,科技是有情境脈絡的以支持做中學」。科技是學習的輔助工具,而教學設計是關鍵。靳知勤在「提升國民與科學相關的知識與能力」一文2提到科學教育內容可藉由媒體教學,使學習內涵具體化,並培育學生的好奇、興趣、人文價值觀。 隨著手機平板的普及,智慧型裝置在人們的生活中已成為不可或缺的工具,其作業系統主要有Android、iOS,筆者所介紹的「MEL Chemistry」可由Google play及Apple store免費下載,教師們可在課室中提供不同的學習方式,以資訊融入教學,提升學生的學習興趣。   n  「MEL Chemistry」APP介紹 MEL Chemisty3是由外國的業者開發的app,他們創立了MEL Science並聚集了一群對科學家,其目的在於 「how to pass the knowledge about science in an easy, interesting and effective way」。於是,他們定期發售科學實驗套件,並將實驗課程的難易及危險程度分級,方便學生可以在家安全的進行科學實作。MEL Science在2017年獲得SVOD (Silicon Valley Open Doors)大獎。筆者使用iOS及android手機下載「MEL Chemistry」,可以在手機畫面中看到下列圖示(見圖1)。   圖1:MEL Chemistry在智慧裝置中的圖示,左android系統,右ios系統   進入MEL Chemistry主畫面中,最下方列有「Reagents」、「Experiments」兩個選項(圖2)。在「Reagents」中可以得到分子及晶體物質的化學式及球棍模型的資訊,並可以使用VR(虛擬實境)中觀察原子、分子、離子。在「Experiments」中,MEL Chemistry有提供化學實驗影片、操作步驟、科學原理及藥品等資訊。以下為筆者使用的情形。   圖2:MEL Chemistry主畫面 一、「Reagents」:          進入到「Reagents」中,可以看到80種化合物的化學式及其填充模型(圖2),筆者點選其中一個化合物後,進入該化合物的填充模型畫面,在畫面的底部出現了7個選項圖示(圖3),以下為選項的說明。在右側的4個選項由右至左依序是:「」可顯示化合物的填充模型、「」可顯示化合物的球棍模型、「」可顯示化合物的結構式、「」可顯示化合物形成晶體的狀態。     圖3:「Reagents」底部右側4個圖形對應的畫面,以水分子為例       藉由手指滑動手機畫面可將化合物放大、縮小及旋轉。特別的是,兩種圖示轉化時會有動畫呈現,填充模型會先轉換成球棍模型再轉成結構式,藉由動畫可增進學生對於化學式的瞭解,結構式只是表示原子間的鍵結情形,而非分子形狀。另外,點選畫面中的原子可出現該元素的原子序、電子組態、原子量、氧化數及電負度的資訊。相關資訊如下圖所示。     […]

中學化學App教材與教學:看的見的化學系列APP使用分享 / 劉獻文

Saturday , 6, January 2018 Comments Off on 中學化學App教材與教學:看的見的化學系列APP使用分享 / 劉獻文

中學化學App教材與教學:看的見的化學系列APP使用分享 劉獻文1, 2, * 1國立臺南一中 2教育部高中化學學科中心 *betterman0925@gmail.com  n  簡介     知識的進展一日千里,而傳遞知識的方法,到了數位化的今天,也有了大突破。筆者榮幸受邀,撰文介紹有關化學元素週期表的app,盼望能與教師夥伴或科學先進們一起精進,讓知識的傳播更有效且有趣。     科學是由好奇心所驅動的,所有的孩子本應是天生的科學家,因為他們對這個世界充滿好奇,他們想知道事物是如何運作、為什麼如此運作。可惜的是,多數孩子在與親人、師長、同儕的相處過程中慢慢社會化、成熟,卻也開始害怕別人的眼光而不敢發問、不敢動手去做,成年後的你是否也是如此?希望接下來的故事能給你一些激勵:勇敢發問,享受科學樂趣吧! n  看的到的化學:The periodic table table     首先我們得先從「The Elements」這本書談起,本書的作者Theodore Gray葛雷,是知名科學軟體公司Wolfram Research, Inc.的創始人之一、應用程式Touchpress的研發者。     葛雷從2002年開始在拍賣網站ebay及各地蒐集各種實體可見的元素實物,發明了一張重逾200公斤的元素週期表桌,這張桌子是一張將近2.5公尺長的會議桌,桌上填滿了刻有元素符號的木塊,每個木塊裏都放置著相對應的真實元素,而這張木桌也讓作者獲得了2002年搞笑諾貝爾獎的化學獎。他原本以為這個蒐集計畫要花上他三十年的時間,沒想到在2009年就大功告成(約2300件實物)。而在格雷與攝影師Nick Mann 攜力合作下將收集到的元素拍出了一張張精美華麗的照片,起初先是發售了以照片構成的週期表海報,海報正面有該元素實物照,而背面加註了文字說明,但受限於海報的尺寸,元素圖片只能取一且尺寸偏小。於是在諸多人的協助、撰稿彙整下,這本精美的化學元素週期表於焉誕生。 有趣的是,這看似瘋狂收集元素的舉動,其實是葛雷兒時在閱讀「鎢絲舅舅Uncle Tungsten」這本科普書籍,書中介紹週期表時所產生的困惑:為何Periodic Table不是一張桌子呢?回想看看,是否你也曾有過類似的單純的疑問?而葛雷在2014年4月華盛頓特區舉行的首屆X-STEM研討會上,分享他發明“periodic table table”的故事時提到,在過去10年,他不是為了出版書籍而努力,而是因為收集與分享元素實體很有趣、很酷而努力的,而截至今日已印刷超過一百五十萬冊的書籍和海報 (2010年大是文化出版社發售了中文版本,書名為:看的到的化學),該說是大眾們對他所做的事,也感到有趣的一種肯定方式吧! 圖1:格雷與他的週期表桌(圖片來源:theodoregray.com)     閱覽本書前,建議先讀過「作者導言」,週期表中的許多分類與規律性會在此提及,這就好比進入元素王國前,先了解王國疆界、地形、特色等大局觀,接著才將一個個元素的故事、歷史沿革做深入了解。而書中亦將每一元素所列性質做簡要說明:例如原子量是指平均原子量、密度是結合「原子量」和以X光測量晶體內的「原子間距」計算而得的、半徑的數值指的是單一原子的半徑也就是從原子核到最外層電子的平均距離 (然而課本或教科書常將非金屬元素半徑以共價半徑來表示)、原子光譜是加熱該原子至放出特定波長的放射光譜、晶體結構是指將元素冷卻至固態所形成 (然而室溫下氫、惰性元素為氣體、汞為液體)。     作者將每個元素都以兩頁的篇幅呈現,左頁是這個元素在自然界中的型態,並在下方列出該元素相關資訊 (位置圖示、原子量、半徑、密度、結晶構造、電子序列、原子光譜、物態),而右頁則盡可能蒐羅該元素在生活中所形成化合物或其應用,搭配一部分的化學史,以幽默又精簡的文字解說,讀來韻味十足。     例如自古羅馬時期排水管即以原子序82的鉛所製,而後因發現其毒性而置換為現今常用的鐵製、銅製、塑膠製水管;而以居里夫人祖國波蘭來命名、原子序82的釙元素,只要億分之一克就足以致人於死;然而美國治療胃不適的藥物品牌「胃達寶Pepto-Bismol」中卻有含量過半、原子序83的鉍,目前研究報告指出鉍元素是無毒的!發現了嗎?胃達寶的品牌名Pepto-Bismol是以其有效成分水楊酸鉍bismuth subsalicylate 所命名的。本書共收錄100個元素的趣味知識與精美圖片,留待讀者一一挖掘。     此外,葛雷更架構了網站,不僅將各元素圖片公開,甚至羅列了比書本裡更詳細的訊息(例如來源、價格、純度等)以供查閱。 http://periodictable.com/theelements/pages.html n  The Elements APP:疊扁平為立體    雖然出版了「看的到的化學」書籍已大受歡迎,但葛雷並不以此為滿,他發現紙本海報只能將實物扁平的呈現,而這便催生了2010年“The Elements”app的誕生,它像一本電子書,將所有化學元素的實體,以360度取景拍照製成500多個3D圖像。讓讀者能更直觀的感受實體元素之美。此app僅有ios版本,而且需是付費的。下圖為來自個人ipad的截圖。 圖2:The […]