YENKA軟體實驗模擬軟體在 小學自然教學上的應用–氧氣、二氧化碳與燃燒 林繼煒 國立臺北教育大學教育系創新與評鑑碩士班 g111035008@grad.ntue.edu.tw 前言 一、教學困境 空氣與燃燒單元對學生來說難以理解，為了瞭解燃燒反應，要透過雙氧水加催化劑製備氧氣；石灰水加二氧化碳沉澱辨識二氧化碳；小蘇打粉加酸取得二氧化碳等化學反應輔助。化學反應的過程不易想像，理解門檻高、認知負荷重，加上進度的壓力，常變成死背物質的組合與結果，難以促進理解更消磨興趣。 教學設計時也會遇到困難，首先，由於空氣難以觀察，也不容易取得高濃度氣體，導致在介紹、實驗時的困難；第二，固有製備氧氣及二氧化碳的流程複雜，需要相當多的操作時間，如何讓學生既能夠操作實驗，又能夠明確、快速地進行課程是備課時的難題；第三，實驗藥品可能有過期、保存不佳而失效的情況。以本單元為例，就常出現澄清石灰水接觸空氣，導致檢驗二氧化碳時沒有混濁沉澱的效果。 二、科技融入教學 在科技日新月異的現代，為了更好的教學成效，許多新的設備、媒體、程式不斷推陳出新。這些新的元素，勢必有其教學上的長處，能夠讓教學更順暢。而且，資訊素養對學生的重要性不斷增加，如何讓資訊媒體對於學不只是娛樂工具，而有更多與學習的連結，也是現今教師在教學上需要去思考的。 在修習國立臺北教育大學周金城老師的化學特論課程時，學習到YENKA科學模擬軟體，了解各種功能後覺得很有潛力解決很多教學時會遇到的困難。於是利用YENKA模擬軟體製作實驗模組，並實際教學觀察輔助燃燒與空氣單元教學的效果。 以YENKA科學模擬軟體作模擬實驗的課程設計 一、教材分析 如前言所述，空氣與燃燒在教學上有其困難，尤其在對氣體特性的建立上，由於難以取得純氧與二氧化碳，容易產生混淆與迷思概念。像是兩者顏色的特性，尤其二氧化碳會被認為是黑色的氣體（許良榮、王瓏真，2003）。因此，以下針對翰林112五年級下學期自然與生活科技第二單元空氣與燃燒進行分析。 本單元接續三年級空氣和風單元，並做為五年級防鏽與食品保存的基礎。學生在三年空氣和風單元開始接觸空氣的概念，學會空氣流動形成風、佔有空間即可壓縮的概念。在五年級空氣與燃燒由空氣開始，藉由自製氧氣和二氧化碳讓學生練習簡單化學實驗操作、探究，並檢驗氧氣和二氧化碳的特性，接著探討燃燒三要素：可燃物、助燃物及達到燃點。最後將燃燒三要素運用在生活中，了解滅火原理進而避免、應對火災的發生，融入學生生活同時深化學習。 藉由翰林112五年級下學期自然與生活科技第二單元空氣與燃燒課本內容整理，本單元包含「空氣對燃燒的影響」、「製造與檢驗氧氣」、「檢驗燃燒後的氣體」、「製造與檢驗二氧化碳」、「加熱紙杯」共五個實驗。各實驗的步驟及目標整理如表1。 表1 空氣與燃燒課本內容整理 實驗名稱 實驗步驟 實驗目標 空氣對燃燒的影響 將蠟燭固定在玻璃片上並點燃，用廣口瓶垂直罩上，觀察燃燒中的蠟燭被廣口瓶罩住前後的變化。 了解物質燃燒需要空氣。 製造與檢驗氧氣 利用金針菇和雙氧水在廣口瓶中製造氧氣，再將點燃的線香插入，觀察線香在廣口瓶瓶外和瓶內的燃燒情形。 了解氧氣是可以助燃的氣體。 檢驗燃燒後的氣體 在兩個廣口瓶中分別裝入燃燒前後的氣體，再分別以點燃的蠟燭和澄清石灰水，檢驗兩廣口瓶中氣體的差異 知道燃燒後產生的氣體會使澄清石灰水變混濁。 製造與檢驗二氧化碳 在廣口瓶中先加入醋與小蘇打粉，收集產生的氣體，再利用澄清石灰水和點燃的蠟燭，檢驗氣體性質。 利用澄清石灰水驗證，得知利用小蘇打粉加醋製造出的氣體為二氧化碳。 加熱紙杯 在一紙杯中加水，另一紙杯不加水，分別放在燭火上加熱，觀察並比較杯底的變化。 發現未達可以讓物質燃燒的溫度時，物質就不會燃燒。 知道溫度達到燃點是物質燃燒的條件之一。 整理自翰林112五年級下學期自然與生活科技教師手冊  表2 空氣與燃燒內容之教學重點 小節 教學重點 節數 氧 l   能察覺物質在燃燒時需要氧氣。 l   能製造氧氣並檢驗其具有助燃性。 l   能認識氧在生活中的用途。 六節 二氧化碳 l   了解物質燃燒會消耗氧氣，產生二氧化碳。 […]