化學宅急便： 北一女中校慶化學宅急便嘉年華（上） 周芳妃1,2、張永佶1,2、詹莉芬1,2,*、許名智1、陳祖望1、吳淑芳1、江慧玉1 1臺北市立第一女子高級中學 2教育部高中化學學科中心 *leefeng1126@gmail.com n  前言 2011年是國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）成立100週年，同時也是傑出女性科學家居禮夫人獲得諾貝爾化學獎100週年。北一女中於2010年的歲末，校慶12月12日，首度與教育部高中化學學科中心合作，舉辦全國第一場化學闖關活動，並訂下「化學宅急便」此專有名詞，接連五年，北一女中都在每年校慶舉辦「化學宅急便」系列活動，除了化學闖關活動，也增加奈米系列、分子串珠模型等活動，於2012年起在本校就改名為「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」，每年除了校內學生可以享受科學饗宴，也吸引其他學校高中生、國中生，由學校老師帶領蒞臨熱烈參與。 累積五年的經驗，我們化學老師們也在「做中學」成長，2014年「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」之活動規劃，除了延續「動手玩科學」的精神外，這幾年並將關主的培訓課程融入課堂的教學，由老師們認領活動項目，動員自己的學生，並由化學科召集人提報校慶籌備會議中，也將本校的特色課程、綠色化學與環保的精神合融合展現於活動中，結合更多校外資源，辦理多場科學課程工作坊，包括財團法人交大思源基金會、行政院科技部專案（清大賴詩萍教授主持）、財團法人竹銘教學基金會、教育部高中化學學科中心等，給予我們許多的資源與鼓勵，活動的主軸可分成幾部分： 【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營 【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】 【結晶幾何萬花筒工作坊】 【化學教具展】 【專題研究科展得獎作品展】 【綠色化學創意得獎作品展】 【思源闖關王】 【綠色化學與永續能源】闖關活動 【服務台與科學傳承】 本文前半段為介紹2014年北一女中校慶化學宅急便嘉年華之規劃，後半段則簡介過去四年走過的歲月，今日的成果乃來自過去的經驗累積，茲就2014年上述部分的規劃與活動結果情形介紹如下： n  【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營 北一女中多年來一直都落實「選修課程」，這幾年在高一選修課程中開設過「化腐朽學神奇」、「造化作弄人」及「出神入化」等化學相關課程。因應十二年國教的教育制度改革，本學期的高一特色課程「出神入化」是延續之前的選修課程精神，以增進學生對科學的熱忱與探究能力、增進學生動手實作能力等目標出發。【築科女孩的奈米探險夢】創意海報創作營以原本的「奈米新鮮趣」課程為主軸，由本校化學科教師團隊於高一「出神入化」特色課程中，設計一系列奈米科技探究課程、奈米展參觀活動、認識台灣傑出女科學家、認識台灣及國際重要的科學活動或競賽準備，給高一學生對於化學或是科學有個整體性的初步認識。 參考國內高中最重要的科學營隊，「吳健雄科學營」的創意海報獎競賽模式，今年「奈米新鮮趣」以【築科女孩的奈米探險夢】為標題，活動由各小組學生根據課程中介紹的幾個國內重要參考網站，利用多媒體及行動學習載具，進行小組資料蒐集與討論，發揮創意整合資料，製成海報，海報必須包含且融合三個主題：「介紹奈米科技知識、介紹台灣女科技人故事、本小組築科女孩的奈米探險夢」，希望學生能統整本學期的課程內容，能發揮創意及想像力，啟發女學生對於科學的主動性，藉由小組的合作，共同設計、完成一張海報。每組學生一起上台報告，介紹自己的海報的內容及對於未來科技的發想，達到學生彼此分享與觀摩的學習效果。 我們將學生作品於校慶前夕，佈置成【築科女孩的奈米探險夢】創意海報展，展示學生的創意海報，且於本校公佈欄長期展出，以達知識傳遞與推廣的教育功能，並於校慶當日進行票選活動，選出人氣最旺的「最佳創意海報獎」，參加票選活動的同學們還可以參加摸彩活動，得到巴克球分子模型贈品。 圖1為活動過程之相關紀錄。 圖1：【築科女孩的奈米新鮮趣】創意海報創作營之活動紀錄 n  【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】 「碳六十串珠分子模型祈福」是北一女中連續五年來，每年十二月校慶活動中必進行的溫馨活動，約於每年11月底第二次期中考結束，於高三部分班級進行「雙色碳六十串珠分子模型」製作，學生可以選擇自己喜歡的顏色搭配製作碳六十串珠分子模型，不僅讓學生對於微觀分子結構有更清晰的認識，也讓化學活動添加不少繽紛的色彩。 製作完成的「碳六十串珠分子模型」將會繫上各種形狀、各種顏色的紙張，做為祈福卡。於校慶當日，開放參與的師生與來賓在祈福卡上寫下對自己、朋友或學姊們的祝福與願望。校慶活動結束後，我們將「碳六十串珠分子模型祈福卡」長期懸掛於化學科辦公室走廊，增添綠園的溫馨氛圍及對自己未來的期待。 圖2為活動過程之相關紀錄。   圖2：【碳六十串珠分子模型祈福工作坊】之活動紀錄 n  【結晶幾何萬花筒工作坊】 今年2014年是國際結晶學年，慶祝百年前（1914年）化學諾貝爾獎，國內化學界也舉辦多項活動，繼「2014從日本算額問題到結晶學之立方萬花筒製作—國際結晶學」研習（北一女中，2014年3月14日），一直讓校內師生對於「萬花筒」的製作感到高度興趣，因此於校慶前夕再加碼一場活動，利用放學時間（2014年12月4日）舉辦「結晶幾何萬花筒工作坊」，以擔任本次校慶化學闖關的關主優先錄取，請本校對於幾何萬花筒成像原理有深入研究的數學科阮貞德老師擔任講師。教授主題如下： l  利用廢月曆紙做出「紙雕」作品，可運用基本摺紙方式體會其幾何形狀變化的奧妙。 l  以壓克力鏡做出的「鏡雕」，學生須學會對稱的原理，經由設計、雕刻、著色等技巧，完成一個舉世無雙的「幾何萬花筒」。 l  學生完成的作品於校慶當日讓參與的師生與來賓欣賞「結晶幾何萬花筒」的藝術之美，凡欣賞過的師生都讚嘆不已，本校圖書館鑒於成效卓著，擬未來擴大辦理。 圖3為活動過程之相關紀錄。   圖3：【結晶幾何萬花筒工作坊】之活動紀錄 n  【化學教具展】 二十多年前，本校至善大樓啟動後，「化學教具展」是一直在校慶期間舉行的展覽，經過多年的展示方式調整，將化學科老師們於課堂輔助的教學教具展示，透過化學實驗室櫥窗的方式展出，包括DNA分子模型、燃料電池、各種分子模型、金屬晶格堆積或離子晶格堆積等。由高一資優班學生利用課本與課外資料的查詢整理，製作成約一頁A4的文字說明，提供參與活動的同學有充分的時間閱讀學習，以彌補課堂上大班教學不足。闖關同學經瀏覽教具展示櫥窗之資訊後，須正確回答關主2-3個問題，始可過關，若活動中有無法回答之問題，可藉由重複學習或關主引導再次挑戰而過關。 圖4為活動過程之相關紀錄。 圖4：【化學教具展】之活動紀錄 n  【專題研究科展得獎作品展】、【綠色化學創意得獎作品展】 北一女中長期致力於基礎科學教育，積極培養科學基礎人才，落實專題研究的教學，並在校慶期間展示今年學生參與的科學展覽獲獎作品，主題包括： 【青青紫『金』—染料敏化太陽能電池之效能分析】（全國科展第二名、最佳創意獎） […]

化學宅急便： 北一女中校慶化學宅急便嘉年華（中） 周芳妃1,2、張永佶1,2、詹莉芬1,2,*、許名智1、陳祖望1、吳淑芳1、江慧玉1 1臺北市立第一女子高級中學 2教育部高中化學學科中心 *leefeng1126@gmail.com   〔承《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（上）》〕 n  【思源闖關王】 「思源科學創意大賽plus」是由財團法人交大思源基金會舉辦的科學活動，學生須能整合物理、化學、機械及動手實作等能力，設計以「骨牌」為連動機關，發揮設計創意及合作才能完成的競賽。適逢本校今年有兩隊學生進入複賽及決賽，也感謝財團法人交大思源基金會的鼓勵，因此我們將學生的參加競賽的設計融入「化學宅急便」的關卡，其中包括有看似容易但頗具挑戰性的「骨牌推推推」，結合生活與化學的「酒精凍與焰色反應」，化學連鎖氣體反應的「化學多米諾關」，結合物理與生活科技且具速度感的「磁力炮與磁浮列車」等，或者是顏色繽紛的「化學螢光反應關」、「泡泡龍關」、「甲基橙關」等，都可以讓參與的學生體會科學原理與生活科技應用的奧妙。闖關者需在關主的指示或指導下完成實作才可過關，這可以讓參與的學生更體會「科學的理論與應用」與認識「思源科學創意大賽plus」的實驗精神。 圖6為活動過程之相關紀錄。 圖6：【思源闖關王】之活動紀錄 n  【綠色化學與永續能源】闖關活動 「2014北一女中校慶化學宅急便嘉年華」的重頭戲是「綠色化學與永續能源闖關活動」，以綠色化學及環保概念出發所設計出來的12個化學實作關卡，主要幾點特色說明如下： l  關卡的主軸有氫能源1關（電解水與氫氧迷你響）、生質能源3關（劃火柴高手、點酒精燈高手、安全酒精凍），化石能源4關（乙炔高效能燃燒、乙炔迷你響砲、奈米碳製程、奈米碳催化反應），綠色化學4關（綠色化學有獎徵答、綠色化學藍印術、綠色化學銀鏡演示、綠色化學彩焰）。 l  大量使用微型裝置，以最少的試劑就可以達到化學實驗的效果。 l  負責關主培訓的老師，將培訓課程融入高二化學實驗課中，包括知識概念的建立、正確操作實驗步驟、實驗安全注意事項、關卡過關規則設計、關主的排班服務乃至於各關海報的設計製作等，老師站在指導與協助的角色，學生不僅學到化學知識，更可學到更多科學能力與帶著走的能力。 圖7為「關主培訓課程」融入高二化學實驗課程之相關紀錄，圖8為「關主培訓課程」中指導老師的溫馨「安全叮嚀」原稿。 圖7：「關主培訓課程」融入高二化學實驗課程之活動紀錄 圖8：「關主培訓課程」中指導老師的「安全叮嚀」原稿 「綠色化學與永續能源」闖關活動共計12關，這些關卡的科學原理、實驗步驟與安全注意的叮嚀，介紹如下： 1.    電解水與氫氧迷你響炮：關主協助以微量電解裝置電解1 mL氫氧化鈉溶液（3 M），並以盛裝於塑膠小槽內的清潔劑水溶液收集混合氣體，待泡泡溢出小槽容器表面，移走電解裝置，點火於肥皂泡上方，可觀察到氫氣燃燒的爆鳴聲，頗具震撼力。 《實驗叮嚀》 u  微量電解裝置的製作是將2支小銅釘半插入小塑膠滴管的容器，通電時注意兩支電極不可以接觸，會因短路而不發生電解反應。 u  1 mL氫氧化鈉溶液（3 M）為電解液，可連續操作多次的氫氧迷你響炮，電解液中後來會逐漸出現藍色Cu(OH)2­固體或黑色CuO固體，並不會影響電解水的產物。 u  容器中事先盛裝的溶液水面務必達八分滿，後續操作點燃氫氧混合氣體的泡泡時，才不會造成容器被炸到碎裂，絕對不可用玻璃容器操作本實驗。（感謝大甲高中廖旭茂老師提供建議，使用多孔細胞培養皿取代塑膠小槽。） 2.    劃火柴高手：讓闖關者學會操作劃火柴。闖關者能劃火柴，並讓火柴火焰燃燒維持15秒以上就算過關。 《實驗叮嚀》 u  關主提醒勿吸入火柴頭剛點燃時所產生白煙（磷、硫的氧化物）。 3.    點酒精燈高手：放置一排酒精燈，僅點燃第一個酒精燈，以手指浸潤50%酒精水溶液，立刻接觸第一個已燃的酒精燈火焰，再將手指移動到第二個酒精燈的燈芯，則可點燃第二個酒精燈，再直接將手移動點燃第三個酒精燈…。闖關者至少能點燃第二個酒精燈，也歡迎闖關者繼續挑戰點燃數個酒精燈。 《實驗叮嚀》 u  需放置一盆冷水在酒精燈陣列的末端，關主提醒參加者最後要將手指頭泡入這盆冷水，使手指頭上的火焰熄滅。 u  闖關的酒精燈需放置在塑膠盆內，避免打翻。 u  隨時注意酒精燈內酒精的體積，至少約佔總體積1/3以上，補充燈瓶內的酒精時，必須再沒有火焰的空曠地方。 4.    安全酒精凍：將醋酸鈣飽和溶液1 […]

化學宅急便： 北一女中校慶化學宅急便嘉年華（下） 周芳妃1,2、張永佶1,2、詹莉芬1,2,*、許名智1、陳祖望1、吳淑芳1、江慧玉1 1臺北市立第一女子高級中學 2教育部高中化學學科中心 *leefeng1126@gmail.com 〔承《北一女中校慶化學宅急便嘉年華（中）》〕 n  【服務台與科學傳承】 本校的「校慶化學宅急便嘉年華」之規劃與實施，約從每年九月初的化學教學研究會開始，以教師「認養」或協調負責的活動開始，搭配學校「校慶籌備會」的經費與場地規劃，也結合校外資源進入綠園中，負責的老師可以與其任教學生一起發揮創意規劃，融入化學課程的教學中，教師們之間彼此協調或協助，本校每年十二月的「校慶化學宅急便嘉年華」就熱鬧演出！ 「服務台」的設立是整個「化學宅急便嘉年華」活動中樞，整個「北一女中校慶化學宅急便嘉年華」活動進行時，也都是人滿為患的地點，主要負責的工作有： u   「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」的製作，包括感謝贊助單位、介紹活動流程，發放闖關單，介紹化學宅急便嘉年華各項活動的地點等。 u   為鼓勵學生參與化學宅急便嘉年華，學生通過一定數量的關卡後（核章），可至服務台換取各種豐富的獎品或參與摸彩活動，這尤其要感謝許多單位的贊助，如圖13。 圖12為今年校慶之「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」，圖13為服務台的活動紀錄。 圖12：「服務台海報」、「闖關單」、「投票單」、「摸彩劵」 圖13：「服務台」的活動紀錄，熱鬧的「闖關單兌換禮物」 n  活動回顧（2010 – 2011） 回顧2010年12月，本校首度與教育部高中化學學科中心合作舉辦之「化學宅急便」，做為迎接2011年國際化學年的暖場活動開始，包括「台灣傑出女科學家演講」與「化學闖關活動」。化學關卡設計主要來自教育部化學學科中心的種子老師，總共安排了20個動手實作的關卡。最令人感動的是我們發現學生對於科學的熱情，我們原本設定自由報名的關主主要來自高二學生，沒想到再兩個月就要參加學測的高三學生也報名熱烈，最後我們錄取140位高三學生擔任為科學志工，並利用為期兩週的課餘時間進行關主培訓課程，果然「化學宅急便」初試就獲得很大的迴響。 本校將「2010年北一女中化學宅急便」編輯成一本經驗傳承的合輯，開放於北一女中網頁「教學資源網 / 化學科」之「化學宅急便」供大家參考。 2011年的「化學宅急便」以「台灣傑出女科學家演講」、「化學猜謎」、「奈米海報展」、「巴克球串珠祈福活動」及「超級珠璣巴克球的製作」為主軸進行，其中「超級珠璣巴克球的製作」是本校第一次與台大化學系金必耀教授合作，金教授親臨本校教授「超級珠璣巴克球的製作」課程，受惠學生約130人，從90個單體的製作與簡單連接，就費時超過10小時，接下來再製作成兩個「半球」（我們稱南半球、北半球），連結成一個堅固「超級珠璣巴克球」在金教授與本校化學教師一起努力下大功告成。現今北一女中完成兩個「超級珠璣巴克球」，綠園裡習慣稱它們「大綠球」與「小綠球」，大綠球是金教授與本校師生一起合作製作完成，長期擺放於校長室展示，小綠球是由學生獨立完成，目前亦懸掛於化學科辦公室走廊外。 金教授並將此課程的完整資料發表於「化學」期刊，可參閱「參考資料7」。 圖14為小綠球與大綠球。 圖14：「小綠球」與「大綠球」 n  活動回顧（2012 – 2013） 2012年的「化學宅急便」仍以「台灣傑出女科學家演講」、「化學猜謎」、「奈米海報展」、「化學闖關」、「巴克球串珠祈福活動」及「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」為主軸進行。「化學猜謎」關以兩班高二學生為關主，關卡內容包括補救教學關、北一女中教學資源認識、化學教具模型及台灣傑出女科學家介紹等，其中還包括學生設計的「元素拳」、「化學拳」等趣味遊戲。「化學闖關」由高一、高二資優班學生、高一化學選修課程同學擔任關主，從關卡的設計、關主培訓課程、海報製作都是由學生與指導老師利用課餘時間通力合作，整個活動設計中可以看到學生整合知識的能力與創意設計。校慶當天，實驗室的「化學闖關」闖關現場更是熱鬧而有趣，前兩年的「北一女中化學宅急便」已略有名氣，甚至吸引遠至羅東高中、武陵高中等學校學生來訪。 另一個特別的活動則是「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」，科學原理及製作方式可參考「參考資料8」，這是需數千個串珠才能完成的「藝術作品」，也是金必耀教授二度指導本校學生，為了激起學生挑戰思考與合作學習的能力，我們則採跨班跨年級自由組隊報名，一組以10人為限，由於金教授僅提供「17頁製作的簡報檔」，難度相當高，原本設定全校約十組報名就不錯了，最後竟然有29隊學生報名參加，還包括9隊是再兩個月就要參加學測考試的高三學生。 首先學生要嘗試讀懂金教授提供的「製作方法」，將抽象的圖形轉換為具體行為，這是有助於菁英教育培養學生自學與研究的能力，為了鼓勵學生互助學習，我們於校慶前兩週的中午舉辦多次的「學習交流會」，讓進度比較快的學生可以教進度比較慢的學生，且邀請金教授蒞臨本校擔任此競賽的評審，並於頒獎典禮中進行演講及講評。 本校將「2012年北一女中化學宅急便嘉年華」編輯成一本經驗傳承的合輯，開放於北一女中網頁「教學資源網 / 化學科」之「化學宅急便」供大家參考。 圖15是「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」的學生作品。 圖15：「創意串珠分子模型競賽—Groid三度週期最小曲面製作」的學生作品 2013年的校慶由於適逢本校的擴大校慶，有三年一度的「園遊會」，基於學生人力、場地空間的分配，「化學宅急便」僅以「台灣傑出女科學家演講」、「奈米海報展」、「化學闖關」、「巴克球串珠祈福活動」為主軸進行。為了配合園遊會的氛圍，「化學闖關」則以「夜市風」之玩樂，或闖關者製作可帶走之紀念品，與其他園遊會攤位一樣，闖關者須酌收費用，扣除成本之所得餘額則歸為化學科科學活動經費，儘管如此闖關現場仍是人滿為患，擠得水洩不通。 此次的化學關主為一個高二班級的學生，與指導老師討論設計後，部分關卡取材自「參考資料9、10」，學生藉由班級團體活動中討論關卡設計之「擺攤」模式及收費方式。 圖16為關卡介紹及化學闖關之現場紀錄。 圖16：2013年「化學宅急便嘉年華」之關卡介紹與活動紀錄 n  致謝 1.        北一女中所有行政團隊（張碧娟校長、楊世瑞校長） 2.        北一女中家長會、北一女中校友會 3.        北一女中化學科教師（含退休老師及代課老師）：黃進松、宋芬菊、廖淑芬、許名智、 張永佶、周芳妃、張釧哲、楊國珠、詹莉芬、吳淑芳、江慧玉、陳祖望、蕭婉莉、林睿宸 […]