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化學宅急便: 高中化學學科中心推動「玩闖關 學化學」/龔自敬、張雅雯

Wednesday , 31, December 2014 Comments Off on 化學宅急便: 高中化學學科中心推動「玩闖關 學化學」/龔自敬、張雅雯

化學宅急便: 高中化學學科中心推動「玩闖關 學化學」 龔自敬1,2,*、張雅雯2 1高雄市立高雄高級中學 2教育部高中化學學科中心 *chem@mail.kshs.kh.edu.tw n  前言 學習不一定只能在教室,教室也不一定在學校。 化學宅急便彷彿開啟了一道道任意門,跨越了空間的界線, 離開教室與課本,走進科學、動手實作。 運用闖關,培養學生主動學習和探究的能力, 讓師生學習更活潑、更互動。 教育部高中化學學科中心自99年底起為2011國際化學年造勢,開始籌畫「化學宅急便」活動,至今已超過五個年頭,參與辦理種子教師學校多達16所,5年多累積超過3萬多名學生參與闖關,並蒐整100多個實驗關卡。每位種子教師積極發展校內科普活動,並透過學科中心宣傳,邀集學區內高中職校、及國中師生一起動手玩實驗,廣獲各界的好評。 「化學即生活;生活即化學」,所有的化學學習都與生活離不開關係!最好的教育就是從生活中學習、從體驗中學習。「玩闖關 學化學」就是基於這樣的理念所發展出來的活動,例如,DIY可口美味的冰淇淋來了解「凝固點下降」的概念;或是用學生喜歡的乙炔槍發射養樂多瓶活動,挑戰如何讓養樂多瓶射得越高越遠,讓學生能在生活中印證化學原理和概念。 推廣「化學宅急便」活動辦活動雖辛苦,但看到滿滿的鼓勵和回饋,所有的辛勞也一掃而盡,「動手做」的這條路或許才是學習的不歸路!圖1為全國辦理化學宅急便學校各地分佈圖,全臺灣幾乎每個縣市有舉辦「化學宅急便」;圖2為各校辦理之時間及模式。 圖1:各縣市辦理化學宅急便的學校 圖2:各校辦理化學宅急便模式 n  活動特色與發展 l 創意教具設計融入闖關活動規劃 化學學科中心種子教師致力於實驗教具的研發,並配合學科中心辦理研習課程推廣,而且將之融入特色課程中,亦可設計改良為闖關活動,透過「化學宅急便」,讓學生體驗做中學、教中學同儕的學習新模式。幾年下來,化學學科中心與各地的種子教師的努力下,已累積了為數不少的趣味化學關卡,未來計畫出版專書,加以介紹推廣,讓此活動能普及至全國各地。圖3為種子團隊歷年研發創意教具。    由左而右:化學魔術包、氣體收集裝置、串珠分子模型百寶箱    由左而右:化學電解筆、3D分子撲克牌、酒精槍&電石炮    由左而右:化學百寶箱、魔法化學百寶箱、儀器尺 圖3:種子團隊歷年研發創意教具 l 訓練學生當老師 將原本實驗室內進行的化學實驗設計成可玩的關卡、培訓學生擔任關主,教導其他學生來闖關;熱情投入的教師,驅動魔法,讓原本興趣缺缺的孩子都變成化學狂熱份子!這其中的訣竅就是「引發他們的挑戰慾」。首先就要循循善誘,從不怕、喜歡到熟練,引導學生開啟學習化學的動機引擎。提昇孩子的化學力,一切水到渠成。 各校因地域及屬性不同,各自發展專屬的宅急便活動特色。圖4為全國各高中學校辦理「化學宅急便」的教師與特色。 圖4:各校化學宅急便承辦教師與特色 n  化學實驗闖關介紹 l 10大熱門關卡初體驗 化學學科中心將歷年研發之趣味化學實驗影片與辦理闖關比賽題目集結成冊,預定出版「化學100」一書,進行教學資源及成果的分享。並從當中挑選NO.1好玩、易操作的關卡,辦理闖關活動;除了邀請各校不曾辦理過「化學宅急便」活動的師生實際參與,體驗闖關活動外,化學學科中心將提供各地區教師相關活動辦理的諮詢服務。表一為化學學科中心辦理「化學宅急便」10大熱門關卡的介紹。 表1:「化學宅急便」熱門關卡介紹 關卡 適用單元 內容 歡樂魔術泡泡 生活化學 了解界面活性劑起泡的原理與特性,並學習如何製造大型泡泡。 讓子彈飛 反應熱 了解酒精蒸氣與原理,成功讓酒精槍管的子彈發射擊中打靶用的九宮格,即可過關。 零快活冰店 反應熱 自製冷劑,並利用現場提供之材料,自製可口的手工冰品。 […]

溫度對反應熱與活化能的影響 龔自敬 高雄市立高雄高級中學 教育部高中化學學科中心 phechegtj@mail.kshs.kh.edu.tw n  疑難問題 「溫度對反應熱有影響,卻對活化能沒影響,但是反應熱又可從正反應活化能減去逆反應活化能而得」,這些描述矛盾嗎?如何解釋呢? n  反應熱變化 高中化學在教到活化能的概念時,會順便帶到反應熱的計算,如式[1]所示: ΔH = Ea(+) − Ea(−)  [1] 註:Ea(+)指正反應的活化能,Ea(−)指逆反應的活化能。 其實,式[1]僅適用於定溫下或溫差範圍不大,即一般的實驗室條件。理論上,H的實際意義是熱含量,即物質的總能,反應熱變化的計算可由式[2]~[5]表示: 註:式[4]和[5]的E動(+)指正反應的總動能差,E動(−)指逆反應的總動能差。 n  溫度對反應熱的影響 也就是說:ΔH = Ea(+) − Ea(−) 並非精準之算式。若溫度改變,則總動能也隨之改變。由式[5]得知,ΔH應該包括總動能的變化。在定溫下或溫差範圍不大時,E動(+)和E動(−)大約相等或變動不大的情形下,ΔH = Ea(+) − Ea(−)才適用。 其實溫度會影響平衡常數(K),亦會影響動能分佈曲線。高溫下具有高動能之分子數比率會改變,反應物和生成物之分子數比率也會改變,故E動(+)和E動(−)也會變動! n  溫度對活化「位能」的影響 至於常見的活化「位能」圖,它的能階常被畫成「一條線」。但若修正為活化「總能」圖,它的能階就不會是剛好「一條線」!就像電子的躍遷能階,其細微結構應該包括轉動能階、振動能階等更小的能階,亦即其能階圖應隨動能而「震盪」。 反應物和生成物都應該是「一小條帶狀」「震盪」能階,鍵能差(位能)的部分不會隨溫度改變,但是動能部分則會! n  結語 活化能(一般指的是活化「位能」)不隨溫度變化而變化;但反應熱會隨溫度變化而變化。

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