書店的玩具自己動手做—蛇炮 廖曉玲 新北市立中和區秀山國民小學 國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班 *liaoberyl049@gmail.com n 簡介 放學後,學校附近的小書店裡擠滿了孩子,從低年級到高年級各個年齡階層的孩子都聚集到書店裡,那裡的孩子臉上都充滿了笑容,好奇的眼神,身為教師的我,不禁對孩子們在書店裡這麼熱烈地交換意見、快樂的神情驕傲了起來,我們的孩子竟有如此令人期待的表現,走近瞧瞧觀看他們的熱門話題是什麼,發現,竟然不是書籍,而是那一個個握在手裡的科學小玩具:鼻涕蟲、水晶寶寶、爆炸包(開心炮)、蛇炮….等。 圖1:市面上販售的童玩~黑蛇煙火 身為科學教育的教師,對這情形更是雀躍不已,若是在課程之中就讓他們可以了解這些小玩具背後的科學原理,讓他們可以自己動手製作自己的小玩具,豈不是啟蒙科學的最佳時機。有了這樣的動機和理由,孩子的學習將會是有著無限的樂趣,也正因為是自己親手製作,學生們更懂得珍惜現象背後的科學原理。上課時正提到熱對物質產生的變化與影響,加上蛇炮的實驗材料準備上相當容易取得,於是在眾多玩具當中選擇了小朋友又愛又怕的黑蛇煙火(蛇炮)來做為題材介紹,製作方法如下: n 材料和藥品 95%酒精 2 mL、小蘇打粉3~5克、金屬盤(或奶粉罐蓋子)數個、方糖一盒、點火槍一支,研缽一個,如圖2所示。 圖2:實驗所需材料 n 製作過程 1. 將一顆方糖搗成小碎塊。 2. 加入約2 g小蘇打粉,充分攪拌均勻混合,如圖3所示。 圖3:利用研缽,搗碎方糖並加入2 g小蘇打粉充分攪拌 3. 加入2 mL酒精混合,將混合粉末堆成圓錐狀,如圖4所示。 圖4:加入2 mL酒精混合,將混合粉末堆成圓錐狀 4. 用點火槍點火,觀察其燃燒的現象,如圖5所示。 圖5:用點火槍點火,觀察其燃燒的現象 n 實驗結果 本實驗過程和結果照片如圖6~11所示。 圖6:點火燃燒時黑蛇產生情形 圖7:黑蛇由頂端冒出 圖8:從旁邊竄出的黑蛇 圖9:已完成燃燒之蛇炮 圖10:方糖塊過碎產生多頭蛇 圖11:用手摸黑蛇有蓬鬆感 n 實驗注意事項 1. 完全磨碎的方糖黑蛇長成的效果很差,要至少有一個約0.5 cm的糖塊,效果會比較好。因此建議可採用塊狀方糖,如圖12所示。 圖12:磨碎的方糖黑蛇效果(左)和塊狀方糖延伸出的黑蛇(右) 2. 實驗中可以使用過氯酸銨來取代小蘇打粉的部份,但因過氯酸銨燃燒後可以產生氯氣(Cl2,具毒性)、氮氣(N2),大量氣體造成方糖燃燒後的黑色碳化蓬鬆而膨脹。但因產生氣體具毒性,若在沒有通風櫥及設備的情況下,請勿操作。 n 原理和概念 蛇炮所產生的黑蛇的主要成分是「碳」;由於方糖為蔗糖,是一種碳水化合物,具有可燃性,燃燒產物主要有水、二氧化碳還有黑色的碳。而小蘇打在受熱時能分解出大量的二氧化碳,讓方糖燃燒後的碳更為蓬鬆,形成一邊燃燒、一邊冒出黑蛇的現象。這些反應如反應式[1]和[2]所示: 2NaHCO3(s) CO2(g) […]
國小「酸鹼」主題教學模組設計 洪文東 美和科技大學護理系 x00000023@meiho.edu.tw 現今國小自然科教學非常鼓勵小朋友經由觀察及實驗活動來探究自然現象及周圍事物,透過實驗活動可以訓練小朋友經由觀察、測量、設計實驗…..等等科學過程,學得科學家之科學過程技能,從而激發其科學創造力表現,並促進其科學問題之解決能力,因此科學實驗活動在國小自然科教學有相當的重要性。 有鑑此於,本文乃以化學單元「酸鹼」為主題依「創造性問題解決」(creative problem solving)教學模式設計教學模組,期能從問題解決歷程中培養國小兒童之科學創造力。 國民中小學九年一貫課程最大的特色是課程保持彈性,由於課程的彈性,因而模組(Module)之教學設計應運而生。所謂「教學模組」係指以同一主題貫穿之一系列教學活動,每個活動皆與主題相關且獨立存在,教師依實際教學需要自行組合有關的教學活動(姚如芬,2001)。 從文獻上發現各種問題解決的過程中以創造性問題解決之模式較為符合科學問題解決的模式,因此根據主題教學流程之需要將CPS流程修正為「產生困惑」、「發現問題」、「產生想法」、「選擇想法以解決問題」、「評鑑結果」,稱之為創造性問題解決能力(revised creative problem solving, RCPS)。依RCPS模式設計「酸鹼」主題教學模組。 n 教學模組架構 茲將「酸鹼」為主題之課程設計的各項活動繪製成以下教學模組架構,如圖一所示: 圖一:「酸鹼」的教學模組架構 由圖一顯示,本單元課程以「酸鹼性質」、「天然指示劑」、「酸鹼中和」與「酸鹼反應的產物」等四項為主要科學概念,分別設計八項科趣的實作活動,進行創造性問題解決能力(RCPS)的教學,旨在提供學生從科學活動中學習酸、鹼與鹽的主要概念,並透過RCPS的課程設計從產生困惑而引起科學學習動機、發現問題、產生想法與透過實作而尋求解答、最後根據學生實驗所獲得的證據為本來評鑑其實驗的結果,除了可藉由科趣的實作活動獲得酸鹼鹽的科學概念外,也提升學生創造性問解決能力。 n 教學流程說明 活動一:神奇變色杯 相關資源:教具滴管十根、PE透明杯、廣用指示劑、檸檬汁、醋酸、氫氧化鈉、石灰水、及小蘇打 學習情境 教學過程 (RCPS) 學習活動 1. 示範與提問:這裡有一杯清澈的水(加有廣用指示劑),分別加入三杯也是清澈的水溶液(依次加入醋酸、氫氧化鈉與小蘇打),先讓學生預測會發生什麼現象呢?如下圖所示。 2. 學生產生困惑並寫下他們觀察的結果。 產生困惑 (引起動機) 1. 教師示範並引導學生注意觀察三杯水溶液的顏色變化。 2. 學生發現並猜想可能有哪些因素造成水溶液顏色的不同變化? 1. 三杯清澈的水各產生哪些不同的顏色變化呢? 2. 為什麼發生這種現象呢? 發現問題 1. 能說出三種不同的顏色變化情形,並且猜測可能的原因。 2. 能探索或理解可能產生了化學變化(或是杯子中加入某些化學物質)。 教師提問:從這個變色實驗中,你可以推測發生不同顏色變化可能的原因? 產生想法 學生能說出三個杯子各加入某些化學物質,才會發生不同的顏色變化。 提供4個杯子各裝有廣用指示劑、醋酸、氫氧化鈉與小蘇打等材料。 尋求解答 […]