中學化學App教材與教學：滑手機做實驗 陳斾玎 國立花蓮女子高級中學 imeasternking@gmail.com n  前言 一般高中教師欲進行化學實驗時，常常會遇到課堂不足、儀器老舊、經費短缺、安全顧慮等問題，因此不論在定性或定量實驗方面，常存在著諸多的限制，這些不便，導致學生咸少有動手做實驗的機會。即便現今的教育現場出現越來越多可攜式的數位實驗設備，方便帶到教室內進行，但是放學離開校園後，便很難再接觸到實驗，學生很難將實驗的探究精神落實在生活之中。 隨著手機日漸普及，以往危險性高而難以執行，或是需要特定儀器才能操作的實驗，皆有可能透過手機APP的模擬實驗 (例如燒杯APP)，或是利用手機內建的感應器 (例如氣壓計、光照度計)，搭配合適的APP，進行實驗測量與分析。以下將簡單分享筆者在課堂上使用燒杯、氣壓計、光照度計三種免費手機APP應用於教學及心得。 n  燒杯APP簡介與課堂模擬實作體驗： 2015年蘋果公司在Apple Store公佈的最佳APP名單中，燒杯(beaker)獲選為『最具創意的APP』的手機程式，驚訝四方1,2,3。此款軟體介面如同名稱一般，將手機畫面變成燒杯，讓使用者可在手機上進行化學反應。開啟這個App後，使用者可以自由選擇欲加入的藥品(有150多種藥品可選)，即可能發生『化學反應』，比如燃燒、爆炸、沉澱、變色…等，除了有畫面之外，更有音效，螢幕上還會顯示反應式(內建約300多條反應式)。『燒杯』實驗結束後，不用清洗，只要將手機傾斜，就能把藥品『倒掉』，相當新奇。此App 亦提供android 系統手機體驗的App，燒杯(beaker)手機App圖示及連結如下： 下載網址：Google play,https://goo.gl/GipR5a 除了一般的固態、液態藥品可以選擇外，還有加熱、點火等功能，另外更支援手機連線，可以將藥品由一支手機『倒入』另一支手機，詳細介紹及操作，可參考上列連結。下圖為部份部分實驗畫面展示，左至右分別為：酸鹼指示劑、燃燒、焰色。 圖1：「燒杯」實驗畫面截圖 由於此應用程式並非針對特定主題，故在課堂簡介後，便開放學生分組自由使用，接著分享發現。有趣的是課堂上手機數量甚多，常常出現有人倒掉藥品，卻被附近手機接收之窘況，這是手機連線功能在設計時沒有想到的問題吧！下圖為學生操作情況。 圖2 ：燒杯APP體驗學習 n  手機內建感測器簡介 一般手機除了通話外，還有定位、照相、辨識(例如指紋辨識、虹膜辨識)等功能，這些豐富功能歸功於手機內建多樣感應器，搭配使用可達到更佳效果，像是相機對焦就需要距離感測器、環境光度感測則可辨識是否需開閃光燈。茲將感應器依照常用功能分類如下： 一、   相機相關：距離感測器、環境光源感測器 二、   屏幕方向切換：重力感測器、加速度感測器、磁感測器、霍爾感測器 三、   手機定位與導航：GPS、氣壓感測計、陀螺儀 四、   健康相關：加速度感測(計步器)、心率感測、血氧感測、紫外線感測 (以上感測器為參考各家手機主要功能後條列，詳細配件則依照手機規格、等級而有不同) 透過多項感測器結合，使手機能達到預期使用目的，反過來講，由於感測器確實存在，亦可透過特定APP將其感測數據連結並由螢幕顯示，作為隨手可得之實驗儀器，無須成本(部分APP須付費，但通常可找到較初階的免費版本)，教師即可進行相關課程設計，融入實驗教學之中。 n  氣壓計APP的介紹與波以耳定律實驗教學 氣壓計APP分為確實感測氣壓，與透過GPS定位接收氣壓數值兩種，由於手機系統差異，學生可以搜尋下載後，放入真空保鮮盒抽氣檢驗，同時培養自己找尋適合程式的能力。筆者使用的APP圖示及連結如下(ios系統)： 下載網址：https://goo.gl/sxuC3J 波以耳定律主要探討定量氣體在定溫下，氣體壓力與體積的關係，過去物理科使用的是一端封閉的J型玻璃管，內裝水銀，利用兩端水銀面的高度差來量測氣壓。由於玻璃器材造價較高，且易脆，使用的水銀藥品是管制品，且有安全疑慮，無法帶到課堂使用；化學科亦有相關氣壓測量裝置，不過是利用玻璃管內染色的食鹽水裝置，觀測水面的升降量來計算氣壓。當然時代進步，也可以使用一般的壓力計，甚至數位壓力感測器來進行氣體相關實驗。 本文透過手機安裝氣壓計APP作為氣壓感測器，再搭配真空保鮮盒及針筒，即可簡易、快速完成波以耳定律的驗證。實驗使用器材及步驟如下： 一、實驗器材： 智慧型手機(安裝氣壓計APP) 1台、真空之保鮮盒及抽氣棒(640mL以上) 1組、2或3號橡皮塞1個、5mL塑膠針筒1支、10mL塑膠針筒1支。 二、實驗步驟： 1.   將塑膠針筒拉至2mL位置，用橡皮塞封住開口端。 2.   打開氣壓計APP，關閉螢幕保護程式後，將手機連同塑膠針筒一同置入可抽真空之保鮮盒內，相關實驗裝置如下圖所示。 圖3：波以耳定律實驗裝置 3.   紀錄起始氣壓及體積後，利用抽氣棒抽氣，讀取氣壓計讀數及塑膠針筒內氣體體積數值，最少紀錄8組數據，再以氣體壓力P(atm)分別對氣體體積V(L)及體積倒數(1/L)作圖。 4.   […]