大型印台和銅板電化學蝕刻製作 廖旭茂 台中市立大甲高中 nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本實驗影片由大甲高中提供。 影片網址：https://youtu.be/550XCWugER8, YouTube. n  簡介 利用電解蝕刻法(Electrolytic Etching)，在外通直流電下，讓不易氧化的金屬或合金在電解質溶液中被電解氧化成離子，進而使金屬表面出現具有凹凸對比的立體圖案。目前也有幾種微型的電解蝕刻教具，應用在中學的教學上，而廣受歡迎[1][2]。 「所有的IDEA都是來自需求」，筆者任教的學校去年完成了一座大型的戶外裝置藝術_搖滾巴克球2.0，為了在不鏽鋼底座烙印紀念logo字樣，原打算使用金屬雷射來雕刻，惟量體過大，特殊加工價格過高，遂打消了原有的方案。後來想到電解蝕刻法，原有的可攜式的微型蝕刻工具顯然派不上用場，於是開始著手大型蝕刻印台的開發，歷經數月才完成。下圖1和圖2為搖滾巴克球外觀與logo蝕刻過程。 圖1 搖滾巴克球裝置藝術外觀 圖2 電化學蝕刻過程 大型的電解蝕刻，除可在銅或合金上進行藝術創作外，亦可設計為特色選修課程教學活動。學生可以事先以奇異筆在金屬板材勾勒出線條，再繪製圖案；或透過雷射印表機將選定的圖案印到光面紙上(如貼紙用的離型紙)，以電熨斗熱轉印到金屬板上；亦可以先設計好的文字或圖案的數位檔，利用割字機輸出卡典西得膠膜。最後將此金屬板置於沾濕電解液的不織布下，通入直流電，大型印台的導電平台與電源負極連接，未被碳粉或奇異筆墨遮蓋的部分(卡典西得上鏤空的部分 )與直流電正極連接，鏤空部分隨即被氧化侵蝕凹陷，被遮蓋的部分，則維持不反應；電解蝕刻結束再將碳粉或筆墨清洗乾淨，完成蝕刻活動。 n  藥品與器材 本實驗所需相關材料，如圖三所示。 1.          雷射切割機 2.          電鑽平台含3.3 mm鈷鋼鑽頭(不鏽鋼板導孔用) 3.          螺絲攻含4 mm 鑽頭 4.          8 mm壓克力板 5.          矽利康膠 6.          Φ=4 mm (長16 mm)不鏽鋼圓頭螺絲及螺母 7.          雙頭鱷魚夾電源線紅黑各一條 8.          厚2 mm，長10 cm×寬10 cm正方形不鏽鋼板（或黃銅板）一塊 9.          砂紙（400#）一張 10.      壓克力膠一罐 11.      A4離型紙(熱轉印用)一張 […]

黑白與記憶：銀鹽相紙的製作與沖印 廖旭茂 國立大甲高級中學教育部高中化學學科中心nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本影片介紹古老的黑白攝影工藝—鹽印法（Salt Printing），從自製傳統黑白相紙，在LED燈泡或紫外光燈下進行曝光，接著在暗室中定影並水洗、陰乾，完成黑白照片的過程，並在文章中介紹光化反應的原理。 影片網址：黑白印象：銀鹽相紙的曝光與實作，https://youtu.be/aUV25oHNLPo。 n  簡介 黑白攝影工藝自1800年起，從最簡易的鹽印法開始，英國攝影大師塔伯特（William Henry Fox）利用食鹽水與硝酸銀反應，製造了氯化銀塗層紙張，這是一種對日光敏感的化學塗層，塗層經過曝光、海波（hypo）定影、水洗、陰乾之後隨即完成。鹽印法產生的照片並無光澤，呈斑駁感，色調呈現紅棕色[1]。由於鹽印法曝光時間長達一個小時以上，並不方便，因此並沒有造成流行；塔伯特先生隨即又發展出卡羅版攝影法（Calotype），使用更高光敏性的碘化銀取代氯化銀，曝光前後使用五倍子酸（gallic acid），讓看不見的潛影（latent image）因而顯影出來，大大縮短曝光時間。卡羅版因專利限制，連一般業餘攝影者都必須購買使用許可，也未造成當時太大的風行[2]。隨後不斷的改進，蛋白版（Albumen Type，使用蛋白將銀鹽固定在玻璃、棉紙上）、藍晒版（Cyanotype）、火膠棉法（Collodion process，火棉膠是黏性液體，可將感光物質硝酸銀固定在玻璃版上，製成感光版）、明膠乾版法（Gelatin dry plate，將銀鹽分散溶於明膠溶液中）等[3-4]，十九世紀末期，真可謂黑白攝影百家爭鳴的時代。 傳統黑白攝影工藝技術的演進，主要著重在銀鹽感光材料相關的理化特性探討；從還原的銀顆粒的附著固定工法開始，到相紙的材質種類；從成像色調調整、記錄保存，到走入藝術之門，成為博物館的收藏品。繁複的程序工法，實則是沉澱、光化、氧化還原、錯合等多個化學反應的串連。黑白攝影走入人類的歷史，紀錄了世間的喜怒哀樂，與悲歡離合，百年後數位狂潮橫掃，改變了普羅大眾紀錄生活的習慣。在黑白攝影淡出舞台之際，特藉由《臺灣化學教育》版面，回顧並分享簡易銀鹽相紙的製作與印相的工藝化學，闡明感光和沖洗的化學原理，作為高中化學教學的參考；本實驗參酌網路作法[5][6]，加以修改、簡化，並以培養皿小型化的方式進行演示，以減少化學品的使用與廢棄物的排放。 n  藥品和器材 1.        0.67 M氯化鈉溶液：秤取4克的氯化鈉（NaCl），溶於蒸餾水中，配成100毫升的溶液。 2.        0.67 M硝酸銀溶液：秤取12克的硝酸銀（AgNO3），溶於蒸餾水中，配成100毫升溶液。 3.        1.0 M定影液：秤取15克的硫代硫酸鈉（海波，Na2S2O3），溶於蒸餾水中，配成100毫升溶液。 4.        水彩紙（8K, 180P） 1張、圓規刀 1支、投影片（雷射印表機專用） 2張、海綿刷 3支、培養皿 4組、玻璃板（2 mm, A4）2片、鑷子 1支、玻棒 1支、血清瓶（100毫升） 3個，曝光鐵架組（含10 W安全燈泡、3 W紫外光燈、及1 6W LED白光燈泡）。 5.        曝光鐵架如圖一所示： 圖1：LED白光燈泡（在鐵架右邊）、安全燈泡（在鐵架左邊）及紫外光燈（圓形紙張上方） n  實驗步驟與結果 一、  溶液的配製和準備 […]

發光的「銅」心 廖旭茂 國立大甲高級中學教育部高中化學學科中心nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本影片介紹演示實驗發光胺（魯米諾）溶液在銅線的催化下，所產生的螢光反應，並在文章中介紹光化反應的原理。 影片網址：發光的「銅」心，https://youtu.be/tpX6x7XfhPw n  簡介 發光胺（Luminol, C8H7N3O2）俗稱魯米諾，是一種白色近淡黃色的結晶粉末，是最常用的化學螢光劑之一，在鹼性的水溶液環境中，形成雙陰離子的魯米諾，遇到氧化劑（如雙氧水）產生的氧氣，反應生成激發態的3-胺基鄰苯二甲酸根離子（3-aminophthalate），隨後發出藍色螢光回到基態的3-胺基鄰苯二甲酸根離子，藍色螢光的波長為425 nm[1]。因為反應結果相當靈敏，通常用於命案現場血跡的追蹤，藉以判斷第一現場的位置，刑事鑑定上通常以氫氧化鈉配製成鹼性溶液並與雙氧水混合，當遇到血跡，血液中血紅蛋白的鐵會立刻催化雙氧水的分解，引發後續的光化學反應。本實驗參酌英國皇家化學會網站演示實驗內容[2]，改以銅線為催化劑，在乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na）與氨水的鹼性環境中，觀察魯米諾溶液的光化學反應，以及因為錯合反應所造成溶液的變化。相關詳細實驗步驟及原理，分述如下： n  藥品與器材 1.          A溶液：發光胺（Luminol, C8H7N3O2，魯米諾） 0.10克、2.0 M NH3 15毫升、乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na, C10H12N2O8Na4） 0.20克。 2.        B溶液：1.0 M H2O2 3毫升。 3.        同軸纜線（30公分長） 1條、單芯銅線（15公分長） 1條、培養皿 1組、濾紙（直徑9公分）1張、玻璃試劑瓶（20毫升）1個、燒杯（50毫升） 2個、玻棒1支、血清瓶（100毫升） 2個。 n  實驗步驟與結果 一、  實驗溶液配製及準備 1.        取一個50毫升的燒杯中，加入15毫升的2.0 M NH3中。接著，秤取0.10克的發光胺與0.2克的乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na）粉末，加入燒杯中，緩慢地攪拌使固體完全溶解，形成A溶液。A溶液中計約含30毫莫耳的NH3、0.55毫莫耳的發光胺、0.55毫莫耳的EDTA-4Na。另取3毫升的1M H2O2為B溶液備用，其中H2O2約計3毫莫耳。 2.        取一段約30公分長的同軸纜線，剝掉黑色的塑膠外層、網狀導電體、鋁箔及絕緣用的聚乙烯塑膠後，抽出銅線；再以尖嘴鑷子彎折出兩個大小不一的心形，備用。 3.        若有多餘的線材，可環繞鉛筆彎折成立體螺旋狀，備用；若線材不足亦可使用較粗的單芯銅線取代。圖1為彎折的銅線的式樣。 圖1：圖左方的心形是以同軸纜線彎折 二、  實驗演示 1.        演示方式一：新鮮配製完成的A、B兩溶液，緩慢地倒入一個預先鋪好濾紙的培養皿中，淹沒並覆蓋整張濾紙，隨即將兩個心形銅線放置在溶液中，觀察心形銅線周圍發生的變化；關閉電源，觀察螢光反應的發生，接著適度搖晃培養皿後靜止，觀察螢光的擴散變化。圖2和3為魯米諾在培養皿中的變化。 圖2：關燈下，出現心形螢光 圖3：反應一段時間後，心形銅線周圍溶液變為綠色 […]

北京化學教學交流：教學參訪與師資培育心得分享（上） 廖旭茂 國立大甲高級中學教育部高中化學學科中心nacl880626@hotmail.com 最近要繳交北京化學教學參訪的心得報告，經過一個月的情緒的沉澱平復，很快地整理出北京化學教育見聞錄及小小心得… n  京城紀實錄 很高興能夠獲得臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的邀請，到中國北京進行化學教育參訪。筆者向來對各地區高校的實驗教學抱著極濃厚的興趣，因為從未到過北京，加上本次七天的行程裡，預計參觀三間高中、兩間大學，行程相當緊湊踏實，故所以出發前一直抱著很高、很濃厚的期待。 第一天（5月22日）抵達北京，入住北京師範大學附屬的京師大廈。北京師大的建校起源於1902年成立的京師大學堂師範館，與北京大學師出同門，目前與北京大學、清華大學、中國人民大學都是北京市重點發展學校，目前北京師大設置一個教育學部、26個學院及2個學系，有教職員工近3000 多人，學生20000餘人，傑出校友遍佈海外，2010諾貝爾和平獎劉曉波、2012年諾貝爾文學獎莫言都曾是北京師大學生，是中國目前最重要的師資培育機構。（註1） 圖1：校園裡矗立的百年紀念雕塑（木鐸金聲一百年） 參訪北京十四中學 第二天（5月23日）第一個參訪的學校是北京十四中學，預計進行分科交流（化學、生物、地科）、觀課（教學單元：原電池）以及由王磊教授指導的高端備課總結會。時間很緊湊，分科交流分享每人時間約15分鐘，筆者首先介紹臺灣的化學學科中心運作狀況，接著是服務學校的特色，最後是自己近年來在教具、教材的深耕發展。分享結束後，北京師大化學院的魏銳教授對微型實驗教具研發很有心得，交換名片後，也交換我們未來進一步交流的可能。圖2、3為分享的內容與過程。   圖2：筆者分享的主題內容 圖3：北京十四中分科交流情形 （劉曉倩老師提供） 當天下午，接下來是兩堂有關原電池的實驗室觀課，一節課40分鐘，兩堂課共80分鐘，分別由孫文艷、何洋兩位老師來授課，上課單元都是化學能與電能，課堂時間分配大概都以講述為主，內容一直繞著電化學的核心概念—電子與離子在兩電極間移動的概念。大陸方面特別要求學生對一個科學定理、定律的形成能夠建立起一套清晰的論述，因此兩位教師不僅臺風穩健、口條清晰、教課的編程條理性、邏輯性更不在話下；透過教師引導式提問，要求學生回答，從中去訓練學生的表述能力。第一堂孫老師的課中，還搭配鋅銅電池，在硫酸溶液中實驗的觀察，可惜的時間太短，學生應該沒有足夠的時間仔細的觀察，不過當實驗時間結束後，老師提問時也都能對答如流。圖4是實驗觀課情形。   圖4：教師教學「原電池」的觀課情形 參訪北京101中學 第三天（5月24日）參訪的學校是位於北京市西北角，圓明園內的101中學，號稱全中國最美麗的校園。參訪交流主要進行元素周期律表複習「同課異構」，「同課異構」這樣的名稱在臺灣很少聽過，進行的方式也很陌生，實際上的作為是兩岸派出兩位教師，輪流在講台上課，而學生、課桌椅以及上課器材全都搬上舞台，而教師和專家都在台下觀課，上完課後再由兩邊專家相互點評，有點像是競賽的意味（賽課）。大陸方面是由白光耀、康永明兩位教師負責。白老師的教學設計首先是透過一張紙卡，內有有關元素週期表相關問題，透過解題，統整先前上課的內容與概念；接著嘗試以不同的氫鹵酸溶解氫氧化鐵，探究製備鐵鹽的可行性。而康老師則以分組「猜元素遊戲」開始，依序給予某個元素性質的相關提示（與信口雌黃有關 → 某些氧化物為兩性氧化物 → 最低價態為-3 → 氫化物的穩定性小於PH3 → 原子半徑比溴大，比碘小 → 是砒霜中的關鍵元素），每個提示只有3秒鐘的回答時間，學生可將答案寫在白紙上；接下來則是提問，他要學生寫出砷化物的可能化學式，並預測砷化氫的化學性質及其檢測方式。兩位教師對單一化合物的性質介紹相當細節、完整，而且口條、臺風皆屬穩健。圖5為北京教師上課情形。   圖5：北京101中學化學科教師元素週期律「同課異構」情形 本次臺灣參加「賽課」的兩位教師分別是新北高中的鍾曉蘭老師與新店高中的王瓊蘭老師，兩位都是化學學科中心的種子教師。鍾老師介紹元素間的交互作用（化學鍵），透過學生間「牽手」的肢體語言，讓學生體會抽象化學鍵結。牽手的動作讓大陸的學生有點驚訝，但也是化解陌生師生間之間的尷尬的快速解藥，鍾老師臺風穩健，大將風範贏得許多喝采。圖6是鍾曉蘭老師上課的情形。而王瓊蘭老師事前準備充分，從臺灣扛了一堆實驗器材到北京，想介紹與課程相關的特色實驗，惟時間過短（只有半節課20分鐘），未能完整介紹，有點可惜。 圖6：鍾曉蘭老師上課過程情形 參訪北京科技博物館 第四天（5月25日）上午科技博物館的參訪行程，科技博物館類似臺灣高雄的科工館，裡頭也有很多好玩、有趣的科學玩具，也有定時、定點的科學演示活動。每人可視狀況重複進出場，跟臺灣在剪票口蓋章的方式不同，科技館方式以隱型墨水將章蓋在手背上，再次進場時，只要用紫外光燈在手臂一照，螢光圖案出現就可驗證。可惜在科技館的停駐時間只有兩個小時，一層樓都還沒逛完，對一群好奇的我們而言，這個科學樂園的參觀實在不足，為避免耽誤下午在北京師大化學院的行程，大夥只能抱憾離開，相約下次再來。圖7為紫外光燈驗章方式。 圖7：中國科技館紫外光驗章過程 參訪北京師大化學院 第四天（5月25日）下午是觀摩北京師大化學院本科生教學設計與模擬教學訓練課程，我們被分配到各教室，進行四個小時的模擬教學觀摩。今天修課的本科生是大三學生，學生設計的教案單元計有Fe2+的化學性質設計實驗、氮的循環、硫的轉化、苯酚的性質等，大家輪流上台上課，其他學生就充當學生在台下聽課。本科生採用教案的設計格式也是採用二維框架，介紹物質的性質的第一個軸向是先從元素可能形成的氧化態開始（物質的分類），第二軸向是可能發生的反應（價數變化），依此兩個維度設計的教案，介紹的內容相當紮實、完整。小組共有8位本科生參與模擬教學，都是屬於公費生，素質水平相當高，台上的教學表現，無論引發動機、實驗探究、分組討論、師生互動，甚至連簡報講義，都有模有樣，絕不含糊。教學觀摩、專家點評結束後，筆者拿出預先準備的書籤蝕刻模組跟中國未來的年輕教師一起實作分享，大家圍成一團，氣氛熱絡，從這群師範生好奇的眼神、驚訝的舉措中，我的內心先是開心、之後卻五味雜陳、糾結，心想這兒是北京，不是臺北！圖8、9是觀課分享情形。   圖8：學生模擬教學的講述（左），演示實驗引發學習動機情形（右）   圖9：學生模擬教學的分組實驗探究（左），作者書籤蝕刻的分享情形（右） 〔續《北京化學教學交流：教學參訪與師資培育心得分享（下）》〕 a

北京化學教學交流：教學參訪與師資培育心得分享（下） 廖旭茂 國立大甲高級中學教育部高中化學學科中心nacl880626@hotmail.com 〔承《北京化學教學交流：教學參訪與師資培育心得分享（上）》〕 n  京城紀實錄 參訪北京師大第二附屬中學 第五天（5月25日）參訪的學校是北京師大第二附屬中學，參觀二附中帶給了我們極大的心理衝擊。師大二附中是北京市最頂尖的中學之一，屬完全中學，並附設國際部，是中國對外交流最早的學校之一。二附中設有文科實驗班、理科實驗班，及各種特色課程的實驗班，校內實施6+1+1課程，意即每天1~6節，每節40分鐘，上課的內容主要是部定內容；第7節課，每節70分鐘，屬於必選必修的學科拓展課程，學生可根據學科的性向選修；第8節課，每節60分鐘，是屬於綜合活動類的課程，有學術類、文化類、藝術類等。校學軟硬體資源豐富，課程安排相當彈性。圖10為學校屬創客性質的綜合活動空間。   圖10：北師大二附中優質的學生創客空間 實驗室的規劃與實驗教學觀摩是我們最期待的，也是本次行程最大的亮點，校方首先安排實驗場次的參觀，讓我們看看化學教師的「灶腳」，大家無不張大眼睛、深深呼吸，拿起相機猛拍。基本上實驗設備新穎不在話下，實驗桌的設計概念上與臺灣有些不同，師大二附中實驗桌是課桌的延伸，屬於課堂座位的安排方式；至於抽氣設施臺灣是天花板配管由上而下，抽氣吸頭類似半圓型的「燙頭髮罩」，不僅造成視覺上的遮蔽並感到突兀之外，抽氣效果也頗受詬病。師大二附中的抽氣裝置則附在桌面，配管隱藏於實驗桌面下，沒有「燙頭髮罩」的設計，外觀上不易察覺，只是不知抽氣效果如何。其他如電源插座有交直流的切換、變壓設計、實驗椅的擺放安置也都頗具用心。圖11、12為師大二附中化學實驗室的空間配置。   圖11：師大二附中實驗桌的配置，紅圈標記處為抽氣設備（左），抽氣管拉起的狀態（右）   圖12：實驗桌的椅子可懸空掛在抽屜面板上，方便地板清潔（左）；電源插座設計（右） 接下來，讓我們大開眼界的是實驗教學觀摩，是由北京市名師全老師主講，與其說是觀摩，其實教學活動是在很自然、不刻意安排的方式下進行，上課成員是國際班的學生，實驗教學並不是在實驗室中，而是在分組「討論」教室活動，而上課主題是醫用膠單體結構、性質與合成。教學開始，全老師每人先發下一張講義，講義中有一些線索先讓學生練習「算」出醫用膠的實驗式，再求出分子式，接著透過分組的微型實驗包（由北京師大魏銳教授開發），檢測單體分子中特定官能基（硝基、氰基）的存在。圖13是學生利用微型實驗包實驗的過程。   圖13：學生動手實驗的過程（左），用廣用試紙檢測氨氣的存在（右） 在確認分子式、特定官能基後，接下來學生的任務是利用全老師講義上提供的線索（三條反應式），自行設計有機化合物合成的可能途徑，學生可以相互討論，若遇到瓶頸，可以向教師領取新的線索，教師則依學生當下的學習狀況給予適當的資訊。若提供的資訊已足以推測出合成路徑了，教師會拒絕同學的要求。圖14為學生討論過程。   圖14：學生討論合成途徑（左），教師提供的光譜線索（右） 在討論結束後，全老師要求各組同學必須在教室四週的黑板上寫出自己組別設計的合成路徑，只見同學很熟練、很自然的到達小黑板前寫下小組自行設計的答案，反應較慢的組別，教師會趁機關心，掌握各組的學習進度。圖15為同學發表的過程。   圖15：完成討論後小組在小黑板上寫下結果（左）、教師關心進度落後的組別（右） 最後，全老師統整實驗結果，再次說明有機化合物結構式的確認原則與步驟，以及如何利用相關線索，設計醫用膠可能的合成途徑。相關進程如圖16所示。   圖16：全老師最後進行課堂總結 觀課結束，算是開眼界，最讓我感到驚訝的有幾個面向，其一是設計的有機教材內容的難易度超過臺灣教科書內容—透過官能基檢測，模擬有機合成途徑、推測分子結構式，除了要學生程度要很高外，也得要相當足夠的課堂時間學習，才能辦到，後來從大陸教師的口中得知，大陸高一和高二的化學課，基本上每學期各有4學分，兩年四學期共16學分，每周上課節數為臺灣目前的2~3倍；關於課程的難易度，臺灣大部分的學者專家、一線教師倒是有志一同地覺得高中內容不要背太多太艱深的內容，以後大學有興趣再學即可，以免增加學生學習的挫折感與排斥感。其二是透過不同層次的線索，實踐差異化教學的精神—選修小班制的設計、配合深化的實驗內容以及高彈性的課程時間安排三條件完備後，比較容易達成這樣的目標。其三是模組化實驗課程設計，配合課程實施的微型實驗包的完整配套—好的實驗模組配套，可以省卻很多準備時間，大陸專家、教師研發出好的教具如何推廣至全國，這部分同行的教師們都很最感興趣。全老師在中國算是名師，自然不落斧鑿痕跡、不藉助先進資訊工具，不走譁眾取寵的教學模式，卻完全掌握、主導教學脈動，獨特教學風格，真令人印象深刻，讓人折服。這堂觀課，算是北京行CP值高的一次體驗吧。 在觀課之後，引發了熱議，大家對微型實驗包最感興趣，隨行的北師大化學院的博士生冬冬聽到了大家的聲音，為了滿足我們的好奇需求，體貼地撥了電話給魏銳教授，魏銳教授很爽快地邀請有興趣的教師在晚餐後，前往教育創新研究院了解並體驗微型實驗包。在餐後抵達該院時，天色已晚，辦公室工作人員已等候多時，隨即介紹實驗包的研發歷程、使用與推廣，並大方的致贈了大夥ㄧ些微型實驗包，特予致謝。目前微型實驗包已在淘寶網上架。圖17為魏銳教授研發的微型實驗包。   圖17：微型電解實驗包（左），電解溶液盛裝方式（右） 參觀北京大學 第六天（5月27日）今天的行程是參觀北京大學，北大校園揉合古典與現代。有古色古香的庭園景緻與中國特色的建築群，也有現代化先進設備的學院。在北大周前校長的接待下，此行共參觀了校史館、教育學院、化學與分子工程學院、以及畫法學院，行程緊湊充實。圖18是校園一景。   圖18：未名湖（相傳為乾和珅的府邸）（左），校長辦公樓西側的石麒麟（原屬圓明園）（右） 在眾多參觀中，其中化學與分子工程學院的參觀最令人印象深刻，本次參訪由在本科生教學副院長裴堅教授負責簡報和接待，簡報是以如何讓學生成為主動的學習者為主題，旨在說明北大化學院的教授們在大學四年裡，如何培育頂尖人才的種種課程規畫與作為。這些作為應該可以提供得英才而教之的臺灣教育工作者一些啟示。圖19為裴副院長的講演介紹。 圖19：裴教授對化學院的簡介及說明 北京師大化學院還有一項特色，就是週期表，北大的週期表是「鑲」在牆壁裡，分別將各元素的來源（礦物）、重要化合物、及其元素單質分開展示。圖20和21為化學院呈現的週期表。 圖20：週期表全景 圖21：為局部近攝 n  我看我聽我想 經過六天充實的行程裡，不管是刻意擺飾或自然呈現，多多少少有些衝擊。回不去的，也毋庸贅言，我倒是對「人力資源」有幾個個人看法。 一、師資培育的變革 一個公司乃至一個國家最珍貴的是人才，但好的人才都是養成來的，好的教師也是栽培來的，從進入大學的個人成績表現、師資培育機構的教育學分修習，到教師甄選，甚至進入學校教書，以及之後的進修研習，臺灣目前每個環節都有應對策略，但是各行其是，較沒有統一的策略思考；自由寶島，甚麼都可以，拿師資培育為例，原本遍佈全台的師範學院及北中南三所師範大學，已經略顯飽和，但一開放，不管師資設備到不到位，幾乎每個大學都開設，但也因學分營養不傷身，搞到想修的都修了，修教育學分的就像蛋塔熱一樣，造就另一個臺灣奇蹟—滿街的流浪教師。 看看同樣華人社會的新加坡，給於老師非常好的待遇，無形中也設下了門檻，大概只有前5%才有機會當老師，因為他們相信高素質的教師才能教出好的學生；德國人更堅信小學的講台上就決定了國家的未來，要成為教師必須經過層層篩選、重重關卡，正式培訓成為教師時也快30歲了，正式邁入人格的成熟期，比較不會有「小孩子教小孩子」的窘境。當然更不會有聯絡簿上教師的錯別字比學生多的情況出現。再看看對岸的北京師範大學，基本上本科生都是公費生，招收來自內地的學生，由國家負責學雜費，並發放生活津貼，所以師範生的整體素質是很高的，他可以吸引到偏鄉優秀又認命的孩子，這點跟以前臺灣師大公費生，都是中南部來的一樣。當然免費師範生必須先簽訂協定，承諾畢業後從事中小學教育10年以上，而且到城鎮服務之前，必須到偏遠農村至少服務2年，否則必須賠違約金，原師範大學更有取消學籍的權利，要求非常嚴格（註2）。 當然大陸政策也是與時俱進的，不是鐵板一塊，因為規定過於嚴苛，畢業生想反悔的，不願返回農村的比例升高，上海華東師範大學已正式啟動取消公費生制度，往學士後教師教育學院的方向邁進，這一點跟臺中教育大學教師專業碩士班雷同，將公費國小師資培育往碩士班的層級提升。因此在研究所的層級上，成立單一公費師資培育的專責機構（關閉各大學的師培單位吧！臺灣真的很小，真的不用再廣設專責機構，有糖大家吃的結果，到最後又是良莠不齊），每年招生人數須視統籌各縣市國中小教師各科的缺額後而定，公費生畢業優先分發偏鄉學校，依臺灣具碩士學位教師的起薪與工作保障，應該可以吸引相當多的有志青年報考，此舉除了可以有效提升師資水準外，更能解決偏鄉師資問題。 二、硬體思維模式應該放軟 臺灣政府的教育投資長期以來的硬體思維，中小學的計劃經費必須有一半是資本門，另一半才是經常門，這種思維其來有自，硬體是有形資產看得到、摸得到，但是這種思維是有盲點的，盲點在於忽略了硬體是「人」在使用，教師會用，教師願意用，教師有時間用，教師樂意常常用，這樣的硬體設備才有價值。 以最近校園的創客實驗室的如雨後春筍般成立為例，創客實驗室絕對不僅僅買近幾台3D列表機，幾台雷射切割機，佈置掛牌就得了，Maker的重點是人，是教師主導，教師必須擁有創新的思維、跟手做的能力—從教具的研發、到教材的設計，甚至課程的建制，完整的配套才有辦法引導學生學習；創客絕對不是工具，印印公仔、切切壓克力那麼簡單；嘗鮮大家都喜歡，如何完整配套、永續經營，種下創新的種子，培育創客的DNA才是重點中之重點。否則錢灑了，也是枉然。尤其在財政日益惡化的今日，教育資源有限，教育決策者或執行者應摒棄大建設、大拜拜的思維，不用羨慕對岸如何有錢、更不用拿別人設備如何高級、新穎來說嘴，紮紮實實地把錢花在刀口上，讓教師們專心發展出自己的教學特色，靠專業贏得外人的尊重。當然這需要決策者真實地去了解認真的教師們發展特色、發展專業的過程中可能遭遇的困境與需求。比如特色計劃的實施是否造成行政業務過於繁重？！如何增聘人力，分攤工作，提昇行政支援的精緻度與品質，確是當務之急；特色計畫的執行與課程研發工作，是否讓原本課堂數高的教師負荷更加沉重？！加上實驗室缺乏專業人員的協助的老問題，教育決策者是否願意釜底抽薪，從減授鐘點員額編制、技術人員招考上，徹底解決長久以來的問題等，進而協助老師願意、樂意、熱血於教具、教材、課程研發，進行實質的專業發展。百年樹人，教育投資必須永續，不能隨便cost down；老是口惠實不惠，便宜行事的廉價心態，忙死、累死永遠都是認真的好老師；輸掉的，犧牲的正是國家的未來。 n  從下而上，社群揪團，翻轉時局 目前來看，決策者的思維不再是鐵板一塊，但整體社會願意接受變革的訊息仍屬微弱；學生的學習更不能等，與其癡癡地等待所有人的覺醒，很多基層教師迫不及待地透過社群Line、臉書快速集結，創意教學社群的百花齊放；解放禁錮、思維鬆綁，共好、分享的氛圍正逐漸蔓延開來。 化學學科中心今年開始依區域發展北、中、南、東四個社群，開始利用社群進行創課討論，教材研發，為未來107課綱「自然科探究與實作」課程的啟動作好準備，踏踏實實的用教學專業自主拿回變革中的話語權。希望這樣由下而上的集思廣益能為將來做出貢獻。 […]

加水來電：鎂電池 廖旭茂1, 2, *、廖心妍1、黃家均1、林群耀1 1國立大甲高級中學2教育部高中化學學科中心*nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本文介紹介紹幾樣來自日本和中國的鎂加水電池。本影片提供購自日本科學未來館的鎂電池的元件介紹、組裝過程、運作等步驟，並在文章中介紹鎂電池陰陽極的反應、發電的科學原理。 影片網址：加水來電：鎂電池，https://youtu.be/pzWj2iwDuiI。 n  簡介 最近有一則可充電式的鎂電池的媒體報導：「由國立成功大學材料科學及工程學系洪飛義教授所組成的鎂電池研究團隊，已經獲得突破性進展，與傳統鋰電池的容量相較提高了8到12倍，充放電的效率提高5倍，以電動自行車來說，傳統鋰電池充飽電約需3小時，若改用新研發的鎂電池約充電36分鐘即大功告成。新ㄧ代鎂電池除了電容量高外，又較安全，即使車輛相撞，不像鋰電池，並無爆炸的危險。惟可充電式鎂電池使用的電解液，材料價格不斐，貨源掌握在他國手中，電解質化合物的合成，尚待突破。」（自由時報，2014-10-16）。 相較於可充電式的鎂電池，不可充電式的一次性鎂電池已悄悄進入我們的生活，日本技術發展的進度最快，因應突發的地震等天災，日本的古河電池株式會社（Furukawa Battery，簡稱FB）與凸版印刷（Toppan）聯手，推出紙盒包裝家用的鎂電池—MgBOX，以鎂金屬為負極，使用非貴金屬系列的碳素電極為正極材料，強調只要加水，就可為智慧型手機充電30次，或提供緊急照明等備用電源[1]。在中國亦有相關的產品的推出，還提供可替換的負極鎂板零件供消費者選擇。根據文獻探討，負極鎂在電解質中腐蝕過程所造成的極化現象，一直與鎂電池放電的效能有很大的關聯[2]。本文章提供簡易鎂電池的製作過程，以及在不同電解質下，電池放電效能比較。 n  藥品與器材 市售鎂電池兩種、20 × 55 × 0.5 mm鎂合金片、0.5 M硫酸鈉溶液、活性碳粉、化妝棉、糖果鐵盒、3 mm透明壓克力片、長尾夾、二氧化錳、海藻酸鈉、電壓感測器、電流感測器、Vernier數據收集分析平台。 兩種市售鎂電池包括購自日本科技未來館的的可組裝的鎂電池套件一組、購自淘寶網的水用照明電池。 1.        「鎂電池可組裝套件」一盒，其中包括組裝說明圖、外包裝盒、鎂金屬片（負極）、電解層、觸媒催化層、不鏽鋼片（正極），吸管、LED燈泡。相關套件如圖1所示。 圖1：鎂空氣電池套件 2.        「水用照明電池」一盒，不須自己組裝，直接在罐底加水處加水，透明壓克力中間有一LED燈泡。 圖2：加水電池手電筒 n  實驗步驟與結果 一、  日本市售鎂電池組裝和觀察 1.        取出塑膠袋內的各元件，依說明書的圖片上所載順序排列。圖示說明如圖3所示。 圖3：M為鎂片（負極）、P為分隔紙（電解層）、X為催化層、S為不鏽鋼片（正極） 2.        將四組單電池，依照圖3的順序依序疊合後，以黑色膠帶黏著固定，隨後將盒內所附的LED的金屬腳正確與電池的正負極相連接（LED長腳為正極與不銹鋼片連接，短腳為負極與鎂片連接），並以膠帶環繞固定。相關組裝如圖4所示。   圖4 鎂電池的組裝 3.        將組裝好的電池組合，LED燈泡朝前，放入塑膠圓筒中後，加入約3 mL的自來水，蓋上底蓋，觀察燈泡點亮的情況。隨後以三用電表量測電壓值。四個串連鎂電池測得的電壓約為3.2伏特。圖5為加水過程及燈泡點亮情形。   圖5：鎂電池注水孔的加水（左），點亮情形（右） 4.        以三用電表量測電壓值，量測完畢，5分鐘後，並撕開膠帶，一一攤開各層觀察金屬片。比較結果：反應後的鎂金屬表面呈現灰暗色。圖6為鎂金屬表面反應前後比較。 圖6：反應過的鎂金屬片有明顯發生腐蝕的現象（左），尚未反應的金屬片（右） 二、中國市售鎂電池的觀察 1.        取出中國市售的加水鎂電池，撕開電池的底部透明膠帶後，在加水孔加入約2~3 mL的自來水，貼上貼紙封住加水孔，觀察燈泡點亮的情況。圖7為鎂電池加水過程及點亮狀況。 […]