中學化學示範：綠色化學的示範實驗和實作活動   周芳妃*、詹莉芬**、陳祖望、許名智、許文綺 臺北市立第一女子高級中學*ffchou@gapps.fg.tp.edu.tw  **lfchan@gapps.fg.tp.edu.tw n  前言 傳統的教室是一個以教師為中心的教室，上課時間幾乎都是由教師主導。如果整節課教學模式是講演方式，學生常常失去專注力與興趣。在化學科的教學中，若教學過程中適當地插入化學示範實驗，並安排學生參與示範實驗的討論與分享，可引發學生的好奇心與專注力，大大提升學生的學習成效。在辦理科學研習活動時，不少學校常規劃學生進入演講廳的聽講。在傳統教室或演講廳中進行化學示範實驗教學，一般人先浮現腦海中的講堂中示範實驗場景的畫面可能如下：講堂前方有長桌；講者站在長桌前操作實驗；講者使用大型容器與劑量頗多的化學試劑；觀眾用眼睛和耳朵體驗講者操作實驗所出現的聲光色或儀器量測數據的變化。 通常，若教師想在教室或演講廳中進行化學示範實驗，這些場地往往是遠離水源，甚至舖有地毯的演講廳是嚴禁有水有火的化學實驗示範活動。如果教師希望在演講廳環境也安排示範實驗時，就要考慮如何讓遠處學生也可清楚看到講台上的的化學實驗變化。目前常見的作法，除了現場加上多媒體數位轉播的輔助之外，是否也有另類思維以增強示範實驗的教學效能呢？如果講師使用100 mL的化學試劑，可否減廢減量變成總量20 mL給現場100位學生只各用5滴的操作方式呢？在遠離水源或是禁水禁火的教學場地中，是否可改用不滴液和不漏液的紙上實驗呢？本篇將介紹綠色化學思維的「化學貼貼樂」範例，透過包膜與紙張剪裁設計，易於準備的「可攜式」與「半乾式」化學材料包，適合教師在演講時的示範教學並提供每位學生在大會議室的現場實作化學實驗（見圖1），又可讓學生留著作品，加以時日觀察後續的化學變化。 在「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中，有提到主題「物質的反應、平衡及製造 （J）和副主題「氧化還原反應（Jc）」，以及相關的學習內容「CJc-Va-3 氧化還原反應與均衡。」；另一涉及主題為「科學、科技、社會及人文（M）和副標題「科學在生活中的應用（Mc）」，以及相關的學習內容「CMc-Va-2 常見金屬及重要的化合物之製備、性質及用途、CMc-Va-4 常見非金屬與重要的化合物之製備、性質及用途」。「化學貼貼樂」的化學內涵符合上述的描述。    圖1：新北市國中生數理資優營「化學貼貼樂」講師在演講廳演講（左）；以及講師正在示範教學（中）；每位學生在現場實作化學實驗（右）。 n  化學示範與活動實例—「化學貼貼樂」 今（2020）年3月時，筆者們帶著代表綠色化學12原則的12位北一女中學生擔任環保署化學局活動，大家在「防疫森呼吸嘉年華」活動中與老老小小的民眾操作「化學貼貼樂」實驗並推廣綠色化學知識（見圖2）。    圖2：「防疫森呼吸嘉年華」學生志工示範教學（左、中）；現場民眾實作化學實驗（右）。 一、  事先準備 在這次的大安森林公園活動中，教師和志工在示範教學和現場活動前，事先準備所使用的藥品和材料，如圖3所示。（一）配製每套器材包所需四種試劑：1 M硫酸銅0.5 mL、1 M醋酸鈉3滴、1 M硫代硫酸鈉3滴及0.1 M碘化鉀3滴。依據人數準備所需總量，例如100人次的1 M硫酸銅總量為50 mL，1 M醋酸鈉總量為300滴（約15 mL）。（二）「化學貼貼樂」材料包：先剪裁一個較長的塑膠袋成為四個內夾袋，作為包住各試劑之用。再分別滴入四種試劑在吸水性高的圓濾紙（硫酸銅）、濾紙條（醋酸鈉）、棉花（硫代硫酸鈉）、和紗布（碘化鉀）之上，分別裝入四個內夾袋，各試劑之間不可相互接觸，如圖3的上圖所示；然後放入較短的外套袋中，即成為實驗用材料包，如圖3的下圖所示。教師和學生志工利用社團課的時間事先製作，完成後可整批用用牛皮紙袋遮光收藏，可分批陸續使用。目前筆者的經驗收藏達兩個月的材料包套件，取出時仍可以使用。 →  → 圖3：四種試劑滴加在吸水性高的材料上（上）；「化學貼貼樂」材料包的組裝（下）。 二、  教師示範和民眾動手實作 「化學貼貼樂」的教師示範和民眾動手實作方面，如圖4所示。（一）操作步驟：先取得一個材料包，移去外套袋，先翻開最大的內有圓濾紙的內夾袋，並把這張最大的內夾袋塑膠膜當作防水底板。再打開其他三個小內夾袋，取出濾紙條（醋酸鈉）、棉花（硫代硫酸鈉）、和紗布（碘化鉀），分別放在圓濾紙（硫酸銅）的上面不同位置，蓋好最大的內夾袋。然後放回外套袋，如圖四的上圖所示。（二）觀察化學反應：10分鐘內的變化，以及數日到數週的變化，如圖4的上圖所示。「化學貼貼樂」的實驗結果有如：棉花—青天白雲、濾紙條—綠茂森林、紗布—肥沃土壤。 → →  →  → 圖4：教師示範和民眾實作「化學貼貼樂」的過程（上）；10分鐘內觀察化學反應的濾紙正面（左下）和濾紙反面（中下），長時間（右下）觀察結果。 在「防疫森呼吸嘉年華」活動中，有安排「化學貼貼樂」的教學，其課程開場PPT，如圖5的上圖所示。先說明這次活動的課程內容，包括：化學貼貼樂、化學猜猜樂和化學選選樂；接著發放「化學貼貼樂」材料包給民眾，教師示範如何打開材料包的內夾袋與貼貼樂的做法，民眾放置內夾袋沾有不同試劑的棉花、紗布與條狀濾紙貼到圓濾紙上，其解說的PPT，如圖5的下圖所示。民眾觀察在手掌上的「化學貼貼樂」圓濾紙上逐漸地擴開的顏色變化。     圖5：「防疫森呼吸嘉年華」活動教學開場PPT(上)，教師示範與民眾觀察的PPT(下)。 「化學猜猜樂」是請民眾舉手回答材料上沾有的試劑是什麼藥品，如圖6左所示。提示觀眾四種化學試劑的外觀與反應特性，此時可提供現場獎品給熱烈回應的觀眾。其實一般觀眾未必具有足夠的中學化學基礎知識，或是在場的小朋友年紀太小，但是先鼓勵觀眾用力猜猜，啟發一般民眾對於認識化學品的興趣。    圖6：提示觀眾四種化學試劑的外觀與反應特性，進行「化學猜猜樂」的PPT。 公布「化學猜猜樂」答案，由於非常多的化學品是不可以誤用於食品加工，在介紹化學瓶之後，並接著介紹四種化學試劑的物質安全資料表，讓觀眾知道隨時可以上網查詢化學品知識，如圖7所示。說明LD50的意義，以及四種試劑常見的用途，如圖7所示。   […]