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慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 海洋化學事-元素週期表150週年特展 ∕ 鄭淑菁、陳麗淑

Wednesday , 6, November 2019 Comments Off on 慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 海洋化學事-元素週期表150週年特展 ∕ 鄭淑菁、陳麗淑

慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 海洋化學事–元素週期表150週年特展   鄭淑菁、陳麗淑*   國立海洋科技博物館產學交流組 *lschen@mail.nmmst.gov.tw      國立海洋科技博物館(以下稱海科館)主題館7樓電梯門一開,學齡前的孩子就被排列整齊色調柔和的元素週期表吸引而跑了過去,孩子的爸爸跟媽媽則是興奮的告訴孩子,這就是爸爸媽媽國中的時候學的化學元素週期表;化學元素週期表是每個人國中學習的記憶,許多人總是背著,以為那是遙遠的記憶跟距離,卻沒想過化學元素其實一直圍繞在我們生活的四周。 圖1 元素方塊週期表     適逢化學元素週期表150周年,海科館也準備了海味十足的化學元素週期表特展與大眾分享;主視覺則是使用了國立臺灣師範大學及中國化學會特展的展品成果「元素方塊週期表」(圖1),融入海浪意象成為本次展覽的主視覺之外,展項的背面就是國立台北教育大學周金城教授整理的「元素大事記」,時間軸讓元素的發現有了前後順序概念,接著利用木頭框架將大事紀中的元素週期表事件抽出來,說說「元素週期表的故事」(圖2、3),週期表演進的故事就在這轉角呈現,從拉瓦節較為直覺式的分類(金屬、非金屬、氣體、土質)到門得列夫用元素性質及原子量的大小排序製作出來的元素週期表,從小故事了解科學家的成果非一蹴可幾。  圖2、3元素週期表的故事     在「元素大事紀」的展項中,除了週期表紀事之外,還有元素的發現紀錄,而新元素通常也會以以地名、實驗室或國家等命名,但門得列夫致力於尋找規律並堆疊出了1869年的元素週期表,卻沒發現過任何的新元素,所以遲至1955年由美國化學家西博格(Glenn Seaborg)將所發現的元素第101個,則為了紀念門得列夫的貢獻而以將101元素命名為「鍆」,這些元素命名的故事,或是日常生活中的化學元素面面觀就透過美國化學會(American Chemical Society, ACS)製作,由國立臺灣師範大學邱美虹教授團隊引用與修改 ACS Hong Kong Chapter 的翻譯的中文「元素海報」(圖4)區來呈現,海科館從32張海報中挑出了與海洋或是與本特展相關的海報來展出,包括元素命名、工程元素及生命元素等三類,對於其他內容有興趣可以從2019 IYPT In Taiwan網站下載(https://iypt2019.chemistry.org.tw/)。 圖4 元素海報     在工程元素,海洋以船隻潛艦的金屬元素最為醒目,但不可忽略的是許多的新興元素是由人工合成的,其中包括稀缺元素,透過歐洲化學會(EuChemS)的海報可以清楚的顯示元素資源在人類無限度的應用下將可能用盡,也凸顯了元素需要被循環利用的重要性。     人類對於元素的應用仍舊感覺有遙遠的距離,為了讓人們將元素的距離拉得更近,透過遠流科學少年108年3月號期刊「你是哪種元素的?」(圖5、6、7)轉化成大型的地貼,參觀者透過自我的檢視,找到與自己特質相符的元素,並且拍照記錄。    圖5、6、7 108年3月號期刊「你是哪種元素的?」     生命元素中,除了組成人體的組成元素外,維持生命健康不可缺乏的微量元素,重要性高,所佔比率不超過1.5%,其中礦物質都必須透過飲食攝取進入體內補充所需元素,其中海鮮所含的微量元素非常的多元,在「海鮮元素上菜」(圖8)的展項中,透過美食小吃搭配鬼腳圖互動的遊戲方式一起來認識海鮮所含的礦物質元素,同時搭配著「海洋元素尋寶趣」(圖9、10)的學習單,找出海鮮元素的同時,還可以閱讀延伸,連結到海科館常設展中的展項,如烤鯖魚,找出了有海鮮類共同的元素(鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、鈣、磷)之外,還有碘跟氟,接著到『海洋環境廳』了解鯖魚的生長環境及食物鏈中與其他海洋生物的關係。  圖8「海鮮元素上菜」    圖9、10「海洋元素尋寶趣」學習單       還有一種大家既熟悉又陌生的海味,是擁有最多種礦物質元素的海鮮食材—海藻,日常生活中常吃的海帶芽、海帶梗、海帶結、海帶絲、海帶卷(海茸)等都掛上了”海帶”兩個字,是同一種嗎? 其實分別屬於三種不同的藻類,有昆布(海帶)、裙帶菜及南極公牛藻,現場除了介紹還有標本可以仔細觀察。前陣子有一消費新聞說點了一盤普通的滷海帶卻要價60元,比平常小吃約30元足足貴了一倍,賣家告訴消費者這是昆布一斤2萬;但大家吃得滷海帶不管是30元或是60元其實都是昆布喔!! 懂得吃當然也要知道食物的來源才能吃得安心跟放心,就跟著海藻伯一起認識海藻(圖11) 圖11     […]

慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 「維基化學同學會」的成果與展望 / 王則文

Tuesday , 5, November 2019 Comments Off on 慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 「維基化學同學會」的成果與展望 / 王則文

慶祝IUPAC100 & 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示:「維基化學同學會」的成果與展望 王則文 台灣維基媒體協會reke@wikimedia.tw 望著牆頭展開的化學元素週期表,志工們紛紛地在便利貼上簽上自己的名字,黏貼到自己中意的化學元素的符號上,而後回到桌前開始認真的敲起鍵盤來。這群來自臺灣各地的志工都是文字的搬運工,將英文維基百科元素條目的內容,一字一句翻譯成中文,引入週期表元素的內容較為缺乏的中文維基百科來。 「維基化學同學會」專案活動(見圖1)的內容看起來嚴肅、令人頭疼,但是在炎炎夏日的7、8月暑假期間,68名志工卻捨去一日假期,分別在臺北和臺中兩地,為全世界最大的知識資料庫作出貢獻。儘管這些貢獻並不能換得任何的名聲或報酬,然而這似乎沒有減低化學愛好者們的熱情。 圖1:「維基化學同學會」專案活動 (圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:臺灣教育專案/2019化學同學會) 為了確保志工的譯文品質,這兩場翻譯馬拉松都邀請來多名在化學有所專精的教師擔任義務性的一日審稿工作。包括臺北場(見圖2左)的淡江大學王文竹老師、臺灣大學陳竹亭老師和蔡蘊明老師,以及臺北場(見圖2右)的彰化師範大學楊水平老師和東海大學楊定亞老師。核稿的工作份量不比翻譯來得輕鬆,每位教師在用過午餐之後,待審的稿件就一篇接一篇不曾停過,真的有如「馬拉松」般的耐力賽。 圖2:「維基化學同學會」在臺北(左)和臺中(右)兩地舉行 n  翻譯志工投入,成果豐碩 這些翻譯志工並不是2019年唯一一群辛苦的維基志工,在3到6月的學期間,包括桃園市立武陵高中、新北市立新莊高中、國立北門高中和國立臺南一中的同學(見圖3),以及國立中正大學的同學,率先投入了翻譯的行列。他們必須利用課後的時間,思考夾雜著化學術語的英文以完成翻譯工作。雖然這些額外的工作與化學科有關、也有英語學習的效果,但是畢竟不是與升學考試相關的內容,對於所有參與的同學,還有促成這些課程的教師來說,都是對開放知識的無私付出。   圖3:新莊高中(左)、北門高中(右)和武陵高中、臺南一中同學參與「維基化學同學會」活動   在這些志工的努力之下,在118個化學元素的條目中,一共有65個條目獲得改善。扣除原本就已經十分完善的條目,以及翻譯來源品質也不甚佳的內容,大約七成的內容都在2019國際化學元素週期表年的「維基化學同學會」專案中,獲得一定程度的改善。 根據維基專案活動統計系統的追蹤,這五所學校加上兩場翻譯馬拉松,一共為中文維基百科增添了62.2萬位元組的內容,相當於內文部分增加了約10.4萬的中文字。而這些內容編輯完成之後到2019年10月中旬,就已經累積了28.4萬的瀏覽次數。這個數字未來仍會持續地累積,影響將更加的深遠。 n  盤點維基,漫長的追趕之路 這一系列名為「維基化學同學會」的編輯活動,大約是從2018年開始成型。當時已經確定在門德烈夫化學週期表發布的150週年,全球各地會有多個盛大的慶祝活動。台灣維基媒體協會從中國化學會獲得相關的資訊之後,很快地表達參與場全球盛會的意願,並且提出以翻譯的方式,快速提升化學元素條目品質的構想。 雖然維基百科是現代人最為慣用的資料來源之一,但是平日查詢化學元素的條目時,我們很少想過這些條目品質究竟如何,118個元素之間是否已經有了相同的章節架構?還是各自為政各寫各的?尤其是維基媒體協會的織運作等管理工作,屬於人文學科的範疇;維基的工作人員幾乎都是傳統第一類組文組出身,對於化學條目平日甚少關切。在活動規畫的階段,非得從H到Og大致瀏覽一次,了解大概的情況。 化學元素儘管是十分基礎的科學知識,而且除了數個原子序較大的人造元素之外,大多已經被發現並研究多年,相關的知識內容相當穩定。然而,中文維基百科上的化學元素條目內容卻參差不齊。比較著名的元素內容完整甚至可能淪於瑣碎,而冷門的元素可能只有寥寥數語簡介。相較之下,英文版的元素條目整體素質完整許多。大多數的條目都獲得優良條目(good article)或典範條目(featurearticle)的評級,相當於受到維基百科編輯社群認同,品質最好的兩個等級。 很顯然地,當大多數人自覺或不自覺地以維基百科上收錄的內容當成知識學習的第一站時,中文維基百科上的化學知識,實際上還有相當大的改善空間。追趕的腳步每放緩一分鐘,就多一分鐘的學習者無法看到更新、更正確、更完整的內容。 n  他山之石,可以攻錯 檢視英文版元素條目的內容後,大致可以知道一個完整的維基百科化學元素條目該是什麼樣子。首先會有一個摘要的段落,大致整理全篇的要點;而後會有七個章節,分別介紹元素的性質(物理性質、化學性質)、生產方式、蘊藏量、科學史、應用、生物學內的角色,以及安全性。想要七個章節的內容俱全,還要簡潔、扼要,除了化學領域之外,也需要包括歷史、工業、天文、生物等相關方面的專業資訊整合才能完成。 為什麼這麼龐大的工程英文版可以做到近乎完成,而中文版會落後甚多呢?差別在於兩社群發展的成熟度。 在規畫「維基化學同學會」時,維基協會的工作人員對中、英文維基百科的「元素專題」頁面內容做了比較。在維基百科中,「專題頁面」不是百科內文的一部分,而是編者們協調編輯工作、互相聯繫的空間。中文維基百科的元素專題頁面停滯甚久,包括原本擬訂的章節架構已經許久未更新;而英文維基百科的專題頁內容就整理得十分豐富,與編輯元素條目相關的工具、章節架構、編輯進度與成績統計等等都持續有人維護。 造成兩者差距的原因很多:英語的通行範圍比中文更廣,全球都有志工可以投入;同時他們也發展更早,更熟悉社群運作;此外,比起華語文化圈,英語的使用地區有更深厚的自由、群眾參與文化……然而,無論列出多少的原因分析兩者之間的差別,不能改變的定律就是,唯有把中文維基百科的社群文化建立起來,形成一個持續的、自發的團體去運作,才有可能長期地改善中文維基百科的條目品質。 n  維基與化學教育之間的反應,催化劑就是「你」 2019年的這個專案是維基百科社群與基礎科學學術界第一次試驗性的合作。從成果看起來,已經擦出不錯的火花。雖然國際化學元素週期表年很快會隨著2020的到來而畫下句點,但是期望透過這次專案而建立起來的合作關係,能夠在未來持續下去。 就中文維基百科化學元素的相關知識來說,除了118個元素之外,週期表上其他的內容如「週期」和「族」還需要有更多且更深入的介紹;就學習目標而言,目前只讓參與維基編輯的志工透過翻譯,將英語世界的知識同步到中文圈來,未來更希望訓練他們具有自行生產知識的能力,可以直接消化並整理二手文獻,擬出架構後寫出屬於自己的文章;就開放知識文化的建立來說,這次活動大多的編寫志工在活動結束之後就不再繼續為維基貢獻內容,因此還需要建立一個可以自行運作並傳承的社群。未來,有一天這些目標逐步達成,不只是維基百科本身獲益,對於科學教育的普及和學生學習的自發性來說,都有莫大的助益。 聽起來,這個夢想似乎遙不可及,然而正如同在「維基化學同學會」專案執行之前,我們也無法想像這樣的主題、在無酬的情況下,仍然可以吸引到這麼多的志工參與。在維基的運作文化中,任何渺小的舉動都可能聚沙成塔,推疊出世界最大的知識庫。因此,不妨先從試著參與維基的社群聚會、學習如何編輯開始、整理文獻來源,進一步去組織同好,一步一步為形成自發的社群而努力。那麼,開放知識與化學知識之間形成的化學反應將會因為你的催化越來越激烈,彼此的連結也會越來越牢固。   

慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 化學元素週期表教具、媒材設計比賽 / 中華民國科學教育學會秘書處彙整

Monday , 4, November 2019 Comments Off on 慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 化學元素週期表教具、媒材設計比賽 / 中華民國科學教育學會秘書處彙整

慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan)活動成果展示: 化學元素週期表教具、媒材設計比賽 中華民國科學教育學會秘書處彙整 2012aset@gmail.com 一、前言 聯合國於2017年12月20日在第74屆會議上宣布2019年將為國際化學元素週期表年(International Year of the Periodic Tale of Chemical Elements, 簡稱IYPT),主要是為表彰化學元素的發現與應用、對人類社會的貢獻以及為提升全球對於化學促進永續發展和能源、教育、農業、健康的覺醒。此次國際週期表年已獲許多科學社群及國際科學理事會支持。有鑑於此國際性活動的歷史與教育意義,本會亦與國立臺灣師範大學和中國化學會共同於2019年辦理相關慶祝IYPT活動。本次活動共徵得實體教具16件、數位媒材1件。經過初、複審,實體教具選出前三名6件,佳作4件、數位媒材則是佳作1件。本會將獲獎作品之相關資訊寄送給國內相關博物館邀請展出參考,展出地點包括:國立海洋科技博物館(簡稱海科館)、臺北市立科學教育館(簡稱科教館)、國立科學工藝博物館(簡稱科工館)、國立海洋生物博物館(簡稱海生館),部分得獎人並陸續於9月25日、9月26日獲邀至海科館、科工館舉辦相關元素週期表教具之教師研習活動,透過IYPT教具的教學與體驗活動,提供教師多元的方式進行教學運用,以提升學生對化學教育的學習興趣。下列為部分得獎者之教具介紹或獲獎心得,以及其獲邀擔任研習活動講師時之研習心得,供對IYPT教具有興趣之教師或大眾參考運用。 二、「元素企業大亨桌遊」之教具特色及心得(國立臺灣師範大學科學教育研究所博士生、國立臺灣師範大學科學教育研究中心–遊中學科學團隊:蔡仁哲) 化學元素週期表,一直是化學教育中非常重要的基礎語言。對於初學化學元素的學生,常因化學元素週期表難以理解、生澀難懂,使學習者感到受挫。近幾年來使用桌上遊戲進行教學逐漸受到歡迎。學生能在遊戲中學習科學。運用桌上遊戲具有人與人之間面對面的高互動性,讓學生主動在遊戲世界中探索,產生各種感受與學習行為,例如:對科學產生理解的感受、社交互動的樂趣、對科學桌遊的喜愛等等,進而建構自己的想法與主張。「元素企業大亨」桌遊是一款以化學元素週期表為主題的科學桌遊,由臺灣師範大學科學教育中心「遊中學科學」團隊所開發的科學桌遊作品之一。將生活中常用的化學元素、相關技術、應用產品連結在一起。不再只是死記硬背化學週期表,而是能理解化學元素在生活中的連結與應用。它適合12歲以上的學生,不需要高深的科學知識基礎就可以遊玩。將科學概念融入遊戲當中,其卡牌內容已將需要了解的科學知識呈現在卡牌資訊當中,讓學生能在遊戲過程中學習化學元素相關概念。 (a)(b)(c) 圖1:(a)表示元素卡(b)表示技術卡(c)表示產品卡 「元素企業大亨」桌遊的遊戲規則相當簡單,在有限的時間內,收集最多對應的成套卡牌(元素+技術+產品)即為勝利者,如圖1所示。每一位玩家擔任企業董事長,必須做出最佳的經營策略(出牌),以提高公司的產品線與資產。不僅如此,玩家還需要進行研發(抽牌)新的元素材料、技術、產品形成產業鏈(成套),如圖2所示。或者,提高企業責任形象,也可以讓玩家在遊戲過程中更有優勢。玩家可以試著解決生活中化學相關的事件問題,可從桌遊卡牌資訊當中找出緣由並提出解決的辦法。學生可以是天馬行空的解決想法,而沒有標準單一的解答。玩家只要能說服半數的同儕玩家即視為成功解決事件。 圖2:學生遊戲過程狀況 使用桌遊進行科學教學是有成效的,許多學者與教師願意接受與使用桌遊進行教學。使用桌遊的教學已漸漸成為一種趨勢,桌遊教學能幫助學生在遊戲中學習、建構自己的科學知識,並能與同儕交流互動培養溝通、表達自我、團隊合作。十二年國民基本教育課程綱要,更提到科學教育應培養學生的探究能力、做抉擇的能力、問題解決能力、邏輯推理能力,這是傳統教學難以達到的,因為學校僅教考試會考的科學知識與科學原理。而非制式教學方式正好能彌補其不足。學生在桌遊的遊玩過程中,必須先探索整個遊戲世界與遊戲規則才能繼續遊戲,因此學生在遊戲中學習是必然的。學生想要取得最終的勝利,更需要與同儕合作,不斷的推理與思考,做出最佳的行動策略,這些學習行為正是現今科學素養教育不斷強調的重要能力。最後,選擇適合的科學桌遊,雖然能幫助教師達到教學目標,但不應只侷限在記憶背誦的科學知識。教師應善用桌上遊戲人與人之間的高互動性,投入教學時間讓學生願意主動學習科學,進而培養科學素養的能力。   三、「元素週期表桌遊」之教具特色及心得(臺北市北投國小老師:陳弦希) 相較於物理學,化學家感興趣的事情無法用肉眼直接看見,化學現象需從分子或原子尺度發生的事情來解釋,因而提高初階化學學習者之學習門檻,增加理解與熟悉化學元素的難度,甚至導致排斥的心態,因此,利用桌遊的活動方式,能讓學生減少對不理解現象的排斥,在玩樂中記憶各個元素,此為本「元素週期表桌遊」設計之初衷。 本套桌遊的特徵在使用、規則、製作方面,都是彈性且簡易的。除了可以運用在「正式課程」中以全班集體教學外,還可在課堂中某些小組完成學習任務時讓該小組遊玩進行「差異化教學」,亦可成為課外「延伸學習」讓學生自製卡牌學習化學元素的範例。配對、比大小與心臟病等橋牌玩法都適用,並建議教師不要花費太多精神在解釋規則上。本桌遊特別鼓勵遊玩的學生自行理解並制定出適合小團體遊玩的規則;遊玩時間彈性、遊玩人數彈性,加上以A4紙張列印後即可裁切增減並使用的靈活性,應能成為國中化學課程的輔助教材。 「元素週期表桌遊」能獲得得獎肯定自然是喜悅的,能親自擔任分享者與國中教師交流本套桌遊更是深感榮幸。研習時的交流互動可以窺見,參與的國中教師企圖將研習所得運用在實際課堂教學,教師們對提升孩子們化學程度的熱切令人感動。希望學會未來有機會時,能將此套桌遊持續推廣,以幫助我國國中生奠定化學基礎課程的學習。 四、「門得列夫的秘密」之教具特色及心得(新北市新興國小老師:陳家琦、翁昇豐) 元素週期表是求學階段不可或缺的科學單元之一,藉由國際元素週期表年的活動,讓我在構思教材的過程中重新認識元素週期表。元素週期表中含有許多元素的重要資訊,因此我們希望透過設計的謎題包教具,讓學習者可以在解謎的過程中靈活運用元素週期表查詢所需的資訊,了解到元素週期表中除了元素的中文名稱、原子序、元素符號,也能從元素的部首或顏色看出元素的型態。 學習者在解開謎題包的密碼後,便可發現謎題的答案也藏有與元素相關的巧思,例如第一關的答案代表著元素週期表的建立者門得列夫是俄羅斯人,第四關的答案緊扣著謎題導電性,帶出碳是唯一可導電的非金屬元素,讓學習者在破解謎題後能夠重新審視題目與元素的關係,拓展學習的邊界。 五、「元素牌牌樂」之教具特色及心得(臺北市興華國小實習老師:陶岳) 現今幫助學生理解化學概念的教具比比皆是,像是精緻的原子模型、深奧的教學用桌遊,對於教學者講述式教學有很大的幫助,但這些教具多半有以下問題:1.教具成本高,無法準備台下學生操作的量導致教學者於台上演示,缺乏學生互動與主動思考、2.教具操作繁雜,對於學生與教學者皆為負擔,講解導致佔據過多課堂時間、3.體積大而難收拾,不易保存。尤其是記憶週期表的部分,就算有教具與模型清楚呈現概念與外觀,也容易流於死背而不知如何進行日常應用,因此本教具針對上述週期表記憶部分,注重以下幾點做設計:1.成本低、易收納的卡片式桌遊,可於課餘時間及課堂時間使用、2.規則簡單不佔用課堂時間、幫助教學者系統性講解與補充元素週期表、3.增加問答與補充與討論,提升受教者課堂學習動機並對歷史著名化學事件產生興趣。本教具最終目的為利用桌遊帶給學生日常所接觸的元素知識、科學史事件與時尚話題的跨領域桌遊教具,讓週期表不再只是死背課程。 透過此次研習,我也觀摩到其他兩位講師的桌遊作品、設計理念與實際操作,讓我瞭解到教學用之桌遊不只能在課堂中使用,也能在課餘時間補充,幫助更多學生學習。感謝中華民國科學教育學會舉辦此次競賽與研習,將不同設計者發展之多采多姿的教具與更多中學教師進行交流與分享,以造福更多學生。 六、結語 科學教育學會致力於促進科學教育之學術水準並加強各學術機構及研究人員之連繫,此次辦理「2019元素週期表年(IYPT)慶祝活動:化學元素週期表教具、媒材設計比賽」具接軌國際、落實科普運用之意義。本活動使更多科學教師或教學相關人員的智慧有展現的機會,並豐富了週期表學習的樣態。 致謝 感謝科技部給予經費資助(MOST108-2517-H-554-001),也特別感謝參與IYPT活動規劃、作品投稿、審查、舉辦教師研習活動之相關單位與個人。

慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 臺灣慶祝國際化學元素週期表年海報競賽作品分析與簡介 / 李宜諺、林靜雯

Sunday , 3, November 2019 Comments Off on 慶祝IUPAC100& 2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 臺灣慶祝國際化學元素週期表年海報競賽作品分析與簡介 / 李宜諺、林靜雯

慶祝IUPAC100&2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 臺灣慶祝國際化學元素週期表年海報競賽作品分析與簡介 李宜諺、林靜雯* 國立台北教育大學  自然科學教育學系 jwlin@mail.ntue.edu.tw  一、前言     聯合國在 2017 年底公佈 2019 年為「國際化學元素週期表年(International Year of the Periodic Table of Chemical Elements, IYPT 2019)」,紀念門得列夫(Dmitri I. Mendeleev)發表其第一版化學元素週期表(1869 年)的 150 週年,2019年亦是國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)成立 100 週年。為響應與慶祝此兩件化學界的大事,中國化學會、國立臺灣師範大學與國立臺北教育大學共同舉辦「國際元素週期表年」海報設計比賽,鼓勵對元素週期表與週期表中118 個化學元素背後動人故事與探索有興趣的小朋友、大朋友用圖畫來說故事,進而增進對元素週期表與化學元素和化學的認識。     本次競賽以「元素週期表」為主題。元素週期表是在 1869年由俄國科本學家德米特里.門得列夫(俄語:Дми́трий Ива́нович Менделе́ев)所發現的。最新命名的元素為Nh、Mc、Ts和Og,於2016年11月28日正式獲得認可,目前有 118個元素。本次競賽徵求希望設計者從發現與歷史角度表現化學元素背後的故事,或是對於元素週期表的樣式有其他不同的排列組合想法與創意設計,希望藉由海報競賽活動能充分傳達化學元素的理念、更加幫助學生理解元素與週期表的連結關係、航向世界具國際觀精神的意象海報。結果,海報競賽活動消息釋出後,活動獲得許多小朋友與大朋友的迴響,本文以下將從本次活動參賽者的區域(台灣北、中、南、東)分佈、參賽者的學習階段及主題分布、進行分析,最後再針對本次獲獎的作品進行簡介。獲獎的作品將於2019年年底的亞洲化學年會上進行頒獎並展出,歡迎大家參與盛會,一同欣賞這些科學與美學交織的作品。 二、參賽者的區域分布 本次參賽作品共112 件(圖一),參賽師生總計332人。 圖一、參賽者的區域分布(件) 本次活動宣傳方式大多以各大專院校成立的相關領域粉絲專業協助推廣,以及請各領域中心與自然學科教師幫忙宣傳,分析結果可以看出本次活動最多參賽者是在北部地區,其次是南部地區,中部與東部地區參賽作品相對較少。北部是本次活動主辦單位之所在,而南部則有化學學科中心主要協助散佈訊息,中部與東部雖亦有訊息露出,但從投稿情形顯示,這些地區的活動推廣需再增強,不能僅以網路為主要管道。 三、參賽的學習階段及主題分布 有關參賽的學習階段及主題之分佈整理如表一所示: 表一、參賽的學習階段及主題分布 元素 元素週期表 慶祝元素週期表 小計 小學 3 5 […]

慶祝IUPAC100&2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 「Curie Me Away! 放飛自我」科學劇策畫紀實 / 林怡萱

Saturday , 2, November 2019 Comments Off on 慶祝IUPAC100&2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 「Curie Me Away! 放飛自我」科學劇策畫紀實 / 林怡萱

慶祝IUPAC100&2019國際週期表年在臺灣(IYPT in Taiwan) 活動成果展示: 「Curie Me Away! 放飛自我」科學劇策畫紀實 林怡萱 國立臺灣科學教育館 yihsuan@mail.ntsec.gov.tw 前言 「如果歌者、舞者和吹笛者也來到市場,請同樣買下他們的禮物。因為他們也採集了果實和乳香,而他們所帶來的,儘管由夢幻織造,也是你們靈魂的衣食。」              ~先知,買賣,紀伯倫 表演藝術在人類文化演進中,一直扮演著重要的角色,表演藝術工作者辛勤的採集故事,創作劇本、音樂與舞蹈,並透過反覆的練習,開啟我們觀看世界的另一角度,也豐富了人類的心靈。2018年的冬季,我們在哈特福的公共圖書館與城市裡的小劇場裡,首度與Matheatre的兩位表演者Sadie Bowman與Ricky Coates相遇,特別是「Curie Me Away!」這齣戲劇,簡潔而富有想像力的表現形式、生動的音樂與舞蹈、深度考究的劇本,都讓我們十分期待能夠邀請兩位表演者來到臺灣,帶給臺灣觀眾嶄新的體驗。2019年,適逢國際元素週期表年,並配合國立臺灣科學教育館策畫的「設計我們的世界–科技性別化創新」特展,透過瑪里·居禮(Maria Skłodowska Curie)追尋自我的歷程,我們期望將這齣戲劇呈現給臺灣的觀眾,並向歷史與當代的女性致敬。 什麼是科學劇?–科學劇的形式 提起「科學劇」,對於不同的人可能腦中會浮現出完全不同的印象,有些人想到的是表演者裝扮成科學史上的知名人物,透過誇張、逗趣的表演方式,演示或說明科學的原理;或是將科學史上知名人物的成長故事、學思歷程、親情、友情、愛情等,轉化成大型的歌舞劇。前者是運用角色扮演的方式,讓科學演示與解說活動增加了情境,在有限的經費預算與製作時間下,並不一定會對於人物的性格、道具的細節做太深入的考究,而更著重於與觀眾的互動、問答中產生的趣味;而後者則運用大型舞台劇的技巧,可能會有多位表演者、合唱團、樂團、舞台、燈光設計等許多人一同參與製作,製作的時間與成本也較高。此外,前者因為著重在傳遞的知識內涵和逗趣誇張的表演方式,通常會被認為是適合給兒童觀賞的表演,後者的舞台劇形式,對於劇情、音樂、服裝、場景與專業表演者的投入程度較高,可以吸引不同年齡的觀眾,但也因為演出與製作成本較高,需要特定的預算與場域條件才能演出。Matheatre劇團則突破上述兩種框架,以精簡的實驗小劇團方式,試圖在有限的預算下,使劇場的美學與科學知識的傳遞間達成平衡,同時易於行動與傳播。 在「Curie Me Away!」這齣戲劇中,舞台的背景在場地條件允許的狀況下,採用的是全黑的背景,創作者認為人類獨有的想像力是劇場中可以運用的技巧,黑色的背景結合不同時代背景的廣播配音,就能把觀眾帶領到不同的情境之中。在音樂的使用上,除了表演者的現場演唱外,所有的配樂、配音都是在專業錄音室中預錄完成,並且在表演的過程中透過ipad進行操作,在這次臺灣場的表演中,所有的台詞更是必須事先按時間軸一句句的排入表單中,在套入投影片中進行播放,使中英文字幕能流暢的呈現,為了能夠跟上所有預錄的節奏,表演者則需要反覆的練習。 由於只有兩位表演者,因此這場表演所使用的另一個技巧則是使用投影布幕,在投影布幕的後方,一張張的臉代表了瑪里·居禮身邊不同的男性,男演員Ricky則一人飾多角,有時是的父親,有時則是師長、同學或學生。當劇情中描述進入家庭生活中的居禮夫婦,創作者也捨棄了使用具象的嬰兒假人道具,而是巧妙地隨著劇情的進展,把懸掛在桌邊的元素週期表掛布,迅速折成懷抱在手中的小嬰兒,將觀眾的想像力延伸到極致,贏得了觀眾的驚呼與喝采。 此外,場景的佈置也往往是一場科學劇巡演時影響預算成本的關鍵。創作者採取極簡形式的場景佈置是希望表演易於移動巡迴演出,減低搬運佈景或搭建佈景的成本。表演的場景的主要是利用簡單的椅子與桌子,隨著劇情的進展,挪動桌子與椅子間的距離、方位,建構出觀眾對於場景的空間想像。正是在如此有限制的條件下進行創作,反而使作品突破傳統的框架,形成簡潔而富有想像力的表現法,並使作品很容易在學校的禮堂、圖書館、演講廳等非正規表演場地中演出。 劇本的內容如何決定?–科學劇的詮釋觀點[1] Sadie Bowman與Ricky Coates的學習背景很不相同,Sadie Bowman 是專業的表演藝術背景出身,也會作曲,她對科學一直十分喜愛,她的第一部作品是與數學老師合作的歌舞劇「微積分」,將女神卡卡的音樂風格和艱澀的微積分結合,後來這齣戲不斷改良,也成為Matheatre一舉成名之作;而Ricky原本是主修天文物理學,但卻喜愛表演,他的第一部作品是以特斯拉為主角的獨角戲,描述特斯拉天才又脆弱的一面。 「Curie Me Away!」這齣以瑪里·居禮為主的科學劇中,一開始Sadie是希望以瑪里·居禮作為單一主角出場,但是在文獻的研讀過程中,卻發現居禮先生相較於同時代的男性科學家,他不僅支持瑪里·居禮在科學研究上的創新,他們同時也是彼此重要的研究夥伴;因此,若把皮耶·居禮的男性角色放入劇本中,或許可以帶給男性觀眾一種新的學習典範,讓劇本呈現更為多元的面向。劇本創作的過程中,除了考究文獻資料外,劇本中以瑪里·居禮作為女性科學家的心理面向描繪,則是透過訪談幾位當代的女性科學家,了解她們在家庭、生活與研究之間的處境,進一步同理作為女性科學家的內心的掙扎,讓角色與對白能更貼近真實。在歌詞的創作上,Matheatre也運用元素週期表上的元素特性來形容夫婦兩人之間的關係,把元素符號的「硬梗」,巧妙的融入歌詞中。在一小時的表演中,創作者主要擷取的故事時間軸是在瑪里·居禮必須從祖國波蘭到巴黎索邦大學接受高等教育;遇見研究上與生活上重要的夥伴居禮先生;婚後努力在傳統婦女以家務與養兒育女為主的價值觀與熱愛的科學研究工作中取得平衡;在居禮先生努力爭取下,成為第一位獲得兩次諾貝爾獎殊榮的女科學家;在家庭與研究漸上軌道之際,卻遭逢先生意外過世;劇情在此急轉直下也接近尾聲,Sadie以獨唱的方式呈現出瑪里·居禮內心世界中邊緣而孤獨的一面,儘管如此,對科學研究的熱誠,一直是她人生中的一道曙光,引領她不斷向前,也為他的女兒帶來重要的影響[2]。 如何設計道具?–隱喻與考據 在「Curie Me Away!」中,創作者運用了喜劇、音樂、舞蹈與隱喻等不同的劇場元素來表現,其中一個重要的隱喻道具是投影用的布幕。這個布幕在故事的前端象徵了在瑪里早期在波蘭生活是資源匱乏的狀態,環繞在她周邊多數的男性、女性並未鼓勵她追尋她的夢想–-成為一個受高等教育的女性,甚至成為一位科學家,因此布幕象徵著她與外界的隔離。隨著劇情的推展,在瑪里與皮耶相遇的時刻,布幕首度被打開,布幕的後方是皮耶的研究室,完全向瑪里敞開。皮耶邀請瑪里進入並共享他的實驗室,這是瑪里在生命中第一次有人將其視為一位專業的科學家,並給予平等的對待,皮耶成為瑪里一生重要的研究夥伴,在皮耶的努力爭取下,瑪里成為第一位獲得諾貝爾獎的女性科學家;投影布幕後方的影子戲偶約有15個,其中的男性角色的剪影都非常相似,這是因為創作者希望呈現出當時環繞在瑪里·居禮週遭男性,往往用具有性別刻板印象的眼光來看待她。每當投影布幕被拉起的時候,就隱喻了女性與她所能擁有機會、資源處於隔絕的狀態,因此當皮耶因車禍意外過世,布幕再次被隔絕瑪里與其他人的關係,布幕不成為貫穿全劇中表達瑪里內心世界變換的重要道具。 另一個關鍵的道具則是皮耶·居禮設計的用來量測放射性物質運動的科學儀器,這個儀器的外觀是按照原件一比一的複製,Sadie的父親是一位製作樂器的工匠,他花了兩週的時間閱讀相關的文件資料,並運用手邊可及的材料與工具,複製當年皮耶·居禮設計的儀器,使戲劇的呈現更接近真實。此外,表演中一共運用了兩張元素週期表,第一張週期表圖是參考1895年左右的元素週期表繪製而成,那個時期的元素週期表以原子量排列與當今的原子序排列方式不同,所發現的元素也很有限;第二張元素週期表的排列方式則與當今我們熟悉的元素週期表較為接近,劇情中也會提到當代同期知名的科學家拉塞福、蓋革等人物,除了象徵20世紀初期,科學研究蓬勃發展的樣貌,也希望呈現科學研究不斷演進的歷程。 圖一、瑪里與她生活中的男性隔個布幕對話 圖二、皮耶打開布幕,邀請馬里進入他的實驗室 圖三、布幕背後的影子戲偶 圖四、皮耶的科學儀器複製品,由Sadie的父親製作 圖五、早期的元素週期表 圖六、更新後的元素週期表 誰來看戲?–觀眾是誰 Sadie  Bowman認為每個人有合適的學習方式,但是在美國的社會,大多數人對於「聰明人」的「學習方式」,有刻板印象。他們會認為這些人可能是像是「書呆子」,科學研究是一件非常「困難」的事,科學家也許是一生過著「孤獨而悲慘」研究生活的一群人,如果你不夠「聰明和努力」,那你可能無法學習科學。Sadie希望透她所擅長的喜劇、寫作與音樂,用藝術的手法打破這種刻板印象造成的藩籬,期望觀眾也許因為盤旋在腦中哼唱的旋律,會對週期表上的元素產生好奇;透過笑話與劇中人物的性格,可以連結到觀眾自身的成長經驗,他們也許會想:「如果她曾經遭過這些困難,但是她最終突破了,那我是否也可以試試看?」。她希望運用戲劇作為一種富有創意的溝通形式,拓展觀眾接觸數學與科學的管道,連結觀眾的想像力與好奇心。Ricky則提到透過諮詢女性科學家,可以在設計故事的情境、對白時,反映出當代女科家仍然持續面對的課題,引起觀眾共鳴[3]。 國立臺灣科學教育館的團隊在策劃這場表演時,則是面對了行銷宣傳與尋覓潛在合作夥伴上的困難,這包括:觀眾可能認為這場表演有語言文化的疏離,不易理解?表演形式是否會過於藝術與抽象,很難雅俗共賞?除了既有的家庭觀眾群,如何吸引成人觀眾? 在腳本的翻譯上,我們邀請了非常有經驗的譯者,她立刻注意到原文中各種比喻與歌詞中的押韻,因此在很有限的時間內,儘量呈現出原文的巧思與優美,但是又融入中文的語境,使得劇本的文本與譯文,都獲得正面的迴響。在行銷策略上,策劃團隊決定推出鎖定不同族群設計宣傳文案,同時結合大人限定的啤酒與闔家共享的爆米花,打造夜探博物館的輕鬆氛圍;透過邀請社區里民、藝術家、設計師、教師、企業基金會等,行成口碑行銷效益,六場演出的都有達到預期的出席人數。其中最後一場演出遇上颱風,在停止上班上課的狀況下,只能順延表演一天,所幸表演者的行程剛好可以配合得上,且多數觀眾也都能順利成行。為了宣傳颱風天加場訊息,Sadie與Ricky還特別為我們拍攝逗趣的宣傳照,展現敬業的精神。 圖七、為宣傳活動的限定啤酒與爆米花 圖八、颱風天停演的宣傳照 […]

化學探究實驗:ChemBox的製作與應用 / 呂子琦

Friday , 1, November 2019 Comments Off on 化學探究實驗:ChemBox的製作與應用 / 呂子琦

化學探究實驗:ChemBox的製作與應用 呂子琦 宜蘭縣私立慧燈高級中學 教育部高中化學學科中心 tzuchi929@gmail.com   n  摘要 在實驗中使用電子數位感測器來延伸或代替人類感官,搭配電子式螢幕更容易紀錄讀數,如果在連接電腦的環境下,除了自動定時紀錄數據也能即時作圖。在教育部化學學科中心與聯盟學校的資助下,筆者近兩年來(2017~2019)發展了一系列化學實驗數位感測模組,稱之為「ChemBox」,本文將從跨領域角度示範如何製作「ChemBox」,並對化學探究實驗應用層面做初步分享,未來會持續發展相關微課程,提供中小學師生在做化學實驗時的另一種學習體驗。   n  簡介 在正式介紹「ChemBox」化學實驗數位感測模組之前,先以下面五種情境來切入,之後再對應個別模組時也更容易了解其特色與應用。 在實驗中測量溫度變化使用酒精或水銀溫度計是很稀鬆平常之事,但因刻度限制及觀測不易而使記錄數據存在誤差,使得實驗結果精準度下降,而採用電子式數位溫度計能輕鬆地改善此一缺陷,搭配液晶螢幕更容易紀錄讀數。 酸鹼滴定是高中化學重要的實驗,通常仰賴酸鹼指示劑的變色來判斷是否完成中和反應,如果需要繪製滴定曲線,此時pH計將會是我們的好幫手!邊滴定邊紀錄,是否擔心紀錄的數據無法做出美麗的曲線呢?尤其是弱酸–強鹼或強酸–弱鹼的緩衝區,是不是常常淪為紙上談兵的計算題型呢?     各位是如何教氣體定律呢?國中小階段大多數使用注射針筒來感受壓力與體積的關聯,到了高中則在黑板上畫著J型管,說明當初波以耳如何對定溫定量的氣體做實驗,將得到的數據分析並作圖,因此找到壓力與體積成反比。但現今實驗室大多已經將水銀回收,更別說要做J型管的實驗了!     在自然科學領域的七項跨科概念中,老師們常以自然環境與環境保育相關的內容為探究議題,筆者自己在規劃探究與實作課程時,也把水資源列為重要的學習內容。簡易水質檢測包括:溶氧量、酸鹼值、濁度及溫度等四項水質參數,利用濁度計可以檢測水中懸浮微粒的數量,搭配其他檢測法,由學生汲取不同水源探究水質及出現混濁的現象,建構水汙染與淨化的知識。 最後以化學平衡與平衡常數測定為例,在實驗室採用目視比色法的結果可想而知,誤差頗大,就算學生認真投入也未必有好的線性結果,畢竟人的視力只能憑感覺卻難以量化啊!如果改用光度計做為測量工具,除了縮短實驗所需時間,也能讓實驗數據符合期待呢! 以上五種實驗如能使用數位化的化學實驗數位感測模組,搭配電腦連線還可以依設定自動紀錄數據在Excel試算表中,如事先規劃數據關聯進而達到即時作圖,便利觀察實驗的結果,讓科學知識更輕易的建構在學生腦海裡!這也是筆者開發「ChemBox」的初衷。 2019年7/30~8/1日,筆者在臺灣國立台北教育大學舉辦的第8屆亞洲化學教育研討會(8th International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators)發表第二代「ChemBox」後,也正式宣告此系列模組細節內容將完全公開,歡迎有興趣帶領學生藉由自製化學數位感測模組或延伸到探究化學實驗的師長加入「ChemBox」聯盟,共同發展化學數位探究實驗。 n  跨領域 目前坊間也有幾間公司代理銷售著名品牌科學電子實驗器材,在一些研習場合也會看到廠商設置攤位展示與介紹,筆者十分認同這些產品的實用性,有這麼先進的電子實驗器材,數位化的介面應該也能讓學生做實驗更有效學習!然而一般中小學的電子實驗器材並不普及,或是礙於補助經費有限,只能購入少量套數,其中商業產品價格偏高佔了很大的因素,讓許多師長在編列預算採購實驗設備時,只好打消這個念頭! 隨著資訊與科技的進步,大家越來越依賴使用電腦,如同此刻我正使用Word趕著稿件!通常我們只認識基本架構與一般應用軟體,更深入的內部構造與原理並非社會大眾的專業領域了。培養電子資訊專長的學生也要循序漸進的學習,假以時日才能成為專家!近幾年在中小學資訊與生活科技領域教學現場出現了一個新寵兒—「Arduino」[1][2]及其感測器模組,不僅讓學生更快掌握程式與硬體的互動,就連一般人想要自主學習門檻也不會太高(當然還是要有興趣才有學習的動力喔!)。(註示:如果您想快速了解什麼是「Arduino」,可上網搜尋關鍵字,或觀看Youtube影片[3]的介紹喔!)     筆者自學生時期對資訊領域持有濃厚興趣,就算成為化學老師也常到資訊中心找電腦老師挖寶取經,開始接觸「Arduino」不久,在2017年2月,教育部化學學科中心突破以往的框架與國立高雄師範大學自造者基地(FabLab-NKNU)[4]合辦「自造技術在化學之學科融入」研習活動,帶領許多化學種子教師跨入創客的世界,為期三天的緊湊課程替我打通了任督二脈,還在摸索階段的盲點立刻秒懂,猶如水庫在雨神來襲迅速到達滿水位了!     在研習結束後,大家帶著作業返回工作岡位,預計在3月底要將研習所提出的構想實作成一件化學實驗教材!每天花費許多時間惡補研習中失落的片段,不斷畫設計圖以改良結構與功能,最終完成不可能的任務:神氣活現–氣體定律之探究專題[5]。化學學科中心的種子老師潛力更是無窮無盡,紀錄影片:2017自造者技術融入教學成果展[6]內容令人讚嘆! ▲圖1:2017自造者技術融入教學成果發表—波以耳定律教具(左)並榮獲銀牌獎(右)     在發表會結束後壓力釋放而信心大增,開始思索下一步要做甚麼?同年6月,聽到當時任職教育部化學學科中心助理的張雅雯小姐正招募前往韓國首爾參加2017第7屆亞洲化學教育研討會,當時她與彰化高中劉曉倩老師正在開發旋光度計,原本只是想要參與改良工作的我,突然靈光乍現:何不開發能廣泛用在高中化學實驗的模組呢?能否以自製的化學數位感測模組代替昂貴的商業產品?自此一個化學創客踏上一條漫長的開發之路! 同年11月25日,國立交通大學校友會與教育部化學學科中心合辦「高中基礎科學教學研習會」,助理張雅雯小姐再度發揮個人獨特的領導魅力,讓筆者尚未思考周全之際卻不自主地允諾前往研習會分享,中間雖然歷經一些製作上的困難與經費不足的危機,甚至到前一天都還在筆者學校加工測試到三更半夜,隔天仍打起精神由宜蘭開車載著40套第一代「ChemBox」化學數位感測模組一路直達新竹交大研習會場!下午化學場次首先由彰化高中劉曉倩老師分享旋光度計,再由筆者中繼介紹「ChemBox」架構與濁度計模組的使用,最後武陵高中張明娟老師帶領大家使用「ChemBox」與濁度計模組,進行探索反應速率與反應級數的實驗。雖然現場人數眾多,無法全面解決部分老師在操作上的障礙,但這一場極具挑戰性的研習活動!更是「ChemBox」能發展至今的重要關鍵! ▲圖2:2017在交大的高中基礎科學教學研習會分享第一代「ChemBox」&濁度計實驗     隨後在2017年底,受到多位化學老師的鼓舞,並收到各校補助經費用來認購第一代「ChemBox」化學數位感測模組,除了解決積欠廠商的電子材料款項,還提供了後續研發其它模組的基金。並於2018年舉辦五場「ChemBox」研習,雖然幫大家準備材料與組裝代工十分費時費工,不過沒有各位的支持,相信這個計劃就不會實現了!看著老師們體驗自製化學數位感測模組,逐步發展出「ChemBox」聯盟學校,共同開發實驗操作手冊與經驗分享,這一切真是太棒了!     2019年初筆者開始改良第一代「ChemBox」的缺失與通病,開發了第二代「ChemBox」,並在3月的「ChemBox」系列研習中首次曝光,也有化學老師因緣際會下接觸到「ChemBox」進而深感興趣,同時希望增設第二批購入電子零組件與相關材料的機會!在3月〜7月間,筆者除了無償協助原來的40套第一代升級到第二代,盡力備齊第二代材料包轉交至各校,藉由研習或拍攝製作Youtube影片[7]教學指導各校師生自行升級或組裝。總計這兩年來採用平價電子零件與感測器完成的「ChemBox」系列模組,截至今年8月已達到100套了! STEAM(Science,Technology,Engineering,Artand Mathematics)是結合科學、技術、工程、藝術,以及數學的跨學科教學方法,在開發與製作「ChemBox」系列模組過程其實就是一個跨領域的教學活動,也曾有「ChemBox」聯盟學校邀請筆者擔任講師,在領域研習時間將自然科老師與學生一同分組,在實驗室從無到有體驗一場多元式教學,老師從旁指導,學生動手做,形成一幅美麗的風景畫! ▲圖3:2019在秀峰高中的研習,師生共同體驗「ChemBox」實驗   n  Chemis try!     […]