Blog Archives

北京化學教學交流:迴盪在臺灣與大陸之間 / 邱美虹

Tuesday , 15, November 2016 Comments Off on 北京化學教學交流:迴盪在臺灣與大陸之間 / 邱美虹

北京化學教學交流:迴盪在臺灣與大陸之間 邱美虹國立臺灣師範大學科學教育研究所mhchiu@ntnu.edu.tw n  交流參訪行程概述 本期專題以一行大學教授、研究人員及中學自然科教師(見圖一)於2016年5月赴北京市進行化學教學和學校機構參訪為主題,除描述所見所聞外,並對臺灣與大陸的化學教學、人才培育、師生特質做一剖析。內容包括具體實例的說明、實驗設備及教學目標的闡述、教育觀點的反思、人才培育的危機與契機等等。繼上海之行的報導(《臺灣化學教育》第四期,2015年11月)後,本期再次報導臺灣學術參訪團到北京市觀察第一線教師的化學教學、參訪三所北京市知名中學與學界翹楚的北京大學之參訪心得,雖然我們在拜訪的學校停留的時間從半日到一日不等,非常短暫,可能僅是以管窺天,但是這些都是真實的親身體驗與觀察,希望透過本期專題的這些文章可以略為呈現三所北京中學的教學特色,以及其可能產生對臺灣化學教育的啟示。 圖一:參訪團全體團員 n  臺灣待改進的教育問題 臺灣這幾年由下而上的教育改革已在各個角落引起極大的迴響,許多教師自主性的組成專業成長團體,透過社群媒體、定期聚會、辦理工作坊等等傳播教育理念,並集合眾人的力量進行課程研發與教學改進等活動,活絡了早期由上而下、缺乏主動性的教師專業成長的生態。再加上日本佐藤學教授(2012)的「學習共同體」與Bergmann和Sams(2012)的翻轉教室理念適時引介,使得課堂教學起了極大的變化,就如同化學反應一般,有了外在環境的刺激、變化及介入,再配合系統內部個體(粒子)的特殊性質與結構,在累積足夠能量與方向性後,反應便發生了。這種粒子間的碰撞產生新物質,就如同教師互相腦力激盪,激出火花,發展出新教材、教法與教具一般,展現獨特的創造力與批判力。然而是否還有一些教育問題與現象是有改進的空間呢?就此次參觀的心得,我歸納成以下五點來討論: 一、課程與教學模式的研發,宜結合由上而下的理論基礎與由下而上的實務經驗。 課程研發不僅要顧及教學目標與學科內容知識,同時也需要了解學生認知發展以及學生學習新知識前所擁有的既有知識和學習所需的策略。Lakatos (1978, p.102) 說:「沒有科學史的科學哲學是空洞的,沒有科學哲學的科學史是盲目的。」藉此哲言推及科學教學,我想可以這麼借喻的:「無法實踐的理論是空洞的,沒有理論的實踐是盲目的」(邱美虹,2016)。所以課程研發應該要能兼顧科學教育的理論基礎,結合教學實務的經驗方能發展出具結構性的課程內容與教學模式。以大陸的高端備課而言,便兼顧認識論與學科知識(見圖二),是可參考的模式之一。臺灣目前實務性課程發展具有科教理論者尚不多見,有待更加努力。   圖二:高端備課(左:王磊教授,右:14中孟哲虹老師) 二、學生核心素養的培養,尤重發展跨科與跨領域的學習以及探究與實作的能力。 新世代的學生需要新世代的思維方式與問題處理的能力,國際思潮現已相當重視核心概念、跨界知識、實踐、溝通與表達能力的培養。傳統強調知識的灌輸與以量取勝的時代已經過去了,多不如少,少不如通,理解透徹、觸類旁通才是王道。臺灣在12年國民基礎教育自然領域課程中規劃高中必修「自然科探究與實作」課程,無異是回應社會與世界潮流的一種做法,值得肯定。然而當下可以立即發揮立竿見影的效益就是落實課堂實驗教學,透過實驗(封閉式或開放性)培養學生觀察、提問、形成假說、收集資料與數據、呈現與解釋數據、統整後下結論的能力。大陸的微型實驗包教學的做法(見圖三)可以作為我們即刻實施改變課堂教學之參考。而臺灣教師重視生活化的題材,並與課堂教學內容相互呼應,讓學生了解知識的應用面,值得持續進行的。   圖三:大陸微型實驗包教學 三、學生表達自我對科學知識的理解與提問深具邏輯性 聽懂教師的教學內容、建構成自己可以理解的知識表徵或提出可探討的問題、再用語言或圖表以具邏輯性的方式表達出自我建構的知識與問題,這三部曲在學習上是需要高層次思考知能與自我要求、訓練與反思方能達到的表現。通常我們接觸的中學生大概在溝通表達的內容上較為簡略,不夠精準且較缺乏邏輯性的陳述,即使在提問時,也不易將自己疑惑之處表達清楚。但是此行看到大陸這三所學校的學生口條具邏輯性、推理性、精準性,言之有物,能將思緒展開說明,使他人可以清楚明白的理解自己構思與推論的脈絡,用字遣詞(包含科學語言的使用)精準明確,讓人印象深刻。這一點我覺得台灣學生還有很大的進步空間可以期待,見賢思齊,師生一起努力吧! 四、入學考試宜透過評量方式實驗過程與結果 考試領導教學是不爭的事實。既是如此,雖然在新的課程綱要中要求開設「自然科探究與實作」課程,但是本文作者認為除此之外,更積極的作法應該是建議入學考試中心重視評量學生實驗操作與探究及問題解決的能力。大陸人口比我們還多,但是在北京、上海、杭州等地皆看到針對中學生實驗技能的考評,校際之間的科學教師相互評比其學生操作技能。在考試領導教學的前提下,要落實實驗課程的教學活動,或許入學考試評量此能力可盡早增加學生動手做實驗的機會。當然,這樣的作法有兩個問題:其一是學生僅作課本內食譜式的驗證性實驗,其二是缺少探究成分的學習機會。階段性的向科學探究活動邁進仍是我們長期的目標與責任。無論如何,回歸科學實驗的本質與特性,應該是我們要努力的方向且是高優先次序的任務。 五、教師專業成長團體的組成 在此次北京化學教學參訪中,我們看到教師專業成長團體的組成有大學教授、地區教研員(等同於督學或是教學督導)、學校行政人員、以及資深和初任教師,組成綿密的學習型組織,從理論到實踐的推動、從生手到熟手的輔導系統、從行政到教學形成一個相互學習的團體,從個人到小組、從小組到學校,從學校到校際,形成一個由點到面、面到體的學習型組織,這樣的活絡專業成長團體假以時日必可見其長效。臺灣近幾年自動自發發展出來的校內與校際間的專業成長團體,比較屬於平面式的,大都是以教師為主,縱向的連結成為〝體〞的結構較少,北京的做法或許有值得思考與借鏡之處。 圖四:拜訪北京師範大學化學教育研究所王磊教授之高端備課團隊(左起:胡久華教授、劉克文教授、楊芳瑩教授、邱美虹教授、王磊教授、許瑛玿教授、吳國良研究員、魏銳教授) n  本期專題文章簡介 本次專題除我個人探討教學模式等議題以外,有楊芳瑩教授反思臺灣學生教育機會之所在,文短但很精闢;吳國良研究員針對大學入學考試與人才培育進行批判性的評析;王瓊蘭老師分享其個人的同課異構的經驗、廖旭茂老師鉅細靡遺的將行程內容分享並反思教學的意涵;劉曉倩老師發思古之幽情,描述其在北京之所見所聞、兼具理性與感性;以及鐘建坪老師彙整所見具體提出六大教學優點與闡述其個人在臺灣教育現場利用資訊融入建模教學的情形。每位作者在其文章中為此行展現不同的面貌,希望讀者可以從這些文章中看到北京化學教育發展的一角。 n  參考文獻 佐藤學(2012)。學習的革命: 從教室出發的改革。臺北:親子天下。 邱美虹(2016)。結語:臺灣科學教育的研究與實務:挑戰與機會。出自邱美虹(編):臺灣科學教育研究與實踐:挑戰與機會。臺北:高教出版社。 Bergmann, J., & Sams, A. (2012). Flip Your Classroom: Reach every student in every class every day. Washington DC: International […]

北京化學教學交流:認識論教學法、同課異構及課堂實驗活動 / 邱美虹

Monday , 14, November 2016 Comments Off on 北京化學教學交流:認識論教學法、同課異構及課堂實驗活動 / 邱美虹

北京化學教學交流:認識論教學法、同課異構及課堂實驗活動 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所mhchiu@ntnu.edu.tw 化學是一門研究物質的性質、結構、反應、變化、能量轉化等的基礎科學,其充滿多變、動態、微觀的本質與奧妙。化學總是會因為不同粒子的碰撞產生可預期與不可預期的結果,讓化學家以充滿無限期待的心情去進行實驗與探索,並從其中獲得求知的樂趣。化學教學就像化學的本質一般,充滿變化與動態的本質,它會因為教學主題、教學對象、教師的背景知識以及對學生背景知識理解的不同,產生交互作用後轉化成各種形式的教學目標與教學行為,也正因為如此,化學教學深具挑戰性,化學教師必須要能掌握化學巨觀與微觀之間的交互關係以及如何善用符號及各表徵去呈現複雜的化學關係,並展現於其教學中,以培養學生化學思維與操作和探究的能力。 此次出國參訪最主要的目的有三:其一是參觀北京三所知名中學的化學教學;其二是進行臺灣化學教師與大陸化學教師進行「同課異構」教學分享;其三是參訪北京大學化學學院在化學人才培育上的目標與策略。以下簡要的針對上述三主題加以說明。 n  磨課的過程—前測、數據處理及分析、備課研討、試講及討論、正式講及討論 唯有精進化學教學品質,方能提升學生化學學習成效與思考智能。一門課要呈現在學生面前,究竟要試講過多少次才能正式在學生面前教學呢?學生真的是白老鼠嗎?還是每一節課都是教師的經典之作,不論是第一次正式教學或是第n次教學,學生都能一樣享受教師最佳的表現嗎? 以北京師範大學化學(校訓,見圖1左)教育研究所王磊教授團隊的「高端備課」(見圖中、右)為例,自2008年開始,王教授與第一線教師從認識論的角度進行課程設計與實施,其主要的設計理念是重視學生的先前概念、強調知識的結構、性質、位置,利用三維度的架構來進行課程設計、教學策略、教師專業成長等。在設計過程中,王磊教授都在課程實施前要求教師進行預教、經檢討後方可在課堂上實施;同時,教學中與教學後會和授課教師與學生進行面談與討論,以了解教學成效與學生學習狀況。王教授的高端備課與教學講求從知識到能力和素養的發展進階,從學習理解、實踐應用、到創新遷移三階段,每一階段分別是在「發展知識建構」、「了解知識的功能」到「知識的素養化」。其目標與做法皆相當明確,使其團隊的研究與教學實踐工作蓬勃發展並得以影響現場教師的化學教學。    圖1:北京師範大學校訓(左),王磊教授(中、右) 我們在5月23日參訪的北京十四中觀課的「原電池化學」以及5月24日在北京圓明園內的101中學的「元素週期律表」和「物質的分類」,都屬於高端備課團隊的課程之一,從教學設計、試講、教學改進、到正式講,這過程的磨練,使得上課教師對課程內容掌握的相當準確,口條清楚明確,學生可以跟著教師的思路建構知識。以白光耀老師的「元素週期律表」來說明知識的結構、性質、位置(見圖2左),結構即為元素的質子、中子和電子的排列,性質則是元素的本質(如金屬性、非金屬性或是其化合價),位置則是其在週期表中的位置。結構決定性質、性質反應結構;結構決定位置、位置反應結構;同理位置與性質亦可依此推理出其關係。透過這些框架的呈現,期待可以幫助學生建立系統性的知識。而康永明老師則是以二維方式來呈現三維的方式來呈現結構、位置、類別、化合價之間的關係(見圖2右)。   圖2:白老師運用〈結構、性質、位置〉教學法(左),康老師用三維法教學(右) 我個人一向對於大學教授能長期與第一線教師共同研發課程深感佩服。一般大學教授大都投入研究工作、撰寫研究論文,對於現場的教學較不關心,尤其是中小學教育;即使有關心者,其尺度也比較小,大多是與自己研究相關的學校合作,屬於較小規模的研究。然王教授在北京市鋪天蓋地進行教師專業成長的工作,並結合其在學術研究上的心得以及實務的需求,和教師攜手共同研發中學教材、培訓教師,近十年來的努力其成效已不容小覷,不得不令人佩服其遠見、堅持與使命感。在我個人看來,高端備課成功的理由有三:1.透過以學理為基礎解決教師現場教學的困境,強調從學生的學習出發(認識論)、深入探討學生的學習進展並以培養關鍵能力為主;2.行政資源的整合與支援,使大學、區督導與教研員的高度配合成為高端備課落地的關鍵,使其得以從點(一個班級、一位教師)到線(數個班級、數位教師)、從線(校)到面(校際);3.在教師備課、試講、教學改進、正式講以及評量試題上皆給予直接且快速的回饋,使教師得以具體改進其教學策略與持續精進其教學。然而,這樣的教學結構也必須透過教師深刻理解學生的學習困難與發展進程,才能彰顯此種教學法的特色,否則流於形式化的教學框架,反倒阻礙發展創造性的教學法與忽視個別差異的學習狀況。 n   以線索教學法搭鷹架,有效地引導學生拓展思維與發現 在北京師範大學第二附屬中學(簡稱北師大二附中)我們看到一場相當精采的教學,該堂課的上課主題為〈醫用膠單體結構、性質與合成的概念〉,其中以檢測單體分子中的特定官能基(硝基、氰基)是否存在為這堂課的學習重點。授課的是北京市化學名師全芙君老師,她的教學法很特殊,根據學生的背景知識事前先設計好幾種線索,在給予學生特定任務後,便提供線索給學生解題,讓學生可以根據適當的線索嘗試解題;若無法解題時,可以再向全老師索取第二條線索,直到第三條線索後全老師會告知已給予足夠線索,應該由自己小組去找出合理的合成反應過程,最後全老師還要求各組將反應過程寫在教室四周的黑板上(見圖3),再由全老師來帶動全班討論正確的反應過程與產物。這樣的教學,教師要能掌握學生的既有知識與能理解新概念的準備度,並透過事前精心設計的教案與學生活動展開思維上的成長,全老師在這幾方面都展現出特級教師的專業素養,從一開始提示線索、幫學生搭鷹架、提問、追問、鼓勵小組討論、關心解題較慢者的反應等等,同時全老師在最後下結論時,也將概念圖的部分內容遮起來,再帶著學生逐步一起解開謎底。整體教學過程,讓人由衷的佩服其精練的教學策略、對學生認識知識的深入理解、以及其對學習素材深淺度的掌握,都讓人拍案叫絕。在這一堂課我們看到教師搭鷹架、學生透過討論主動建構、最後分享與討論;從師生共構、生生共構、再到師生共構,充分展現課堂是學生與教師共享的殿堂(見圖4)。 圖3:學生將討論後的化學反應過程寫在環繞在教室三面牆上的黑板    圖4:簡易的酒精燈與實驗包(左),同儕相互討論、辯證(中),全老師的總結與討論(右) n  同課異構的教學 國內對於「同課異構」教學的概念應該是較少接觸,然而這在大陸行之有年。顧名思義,「同課異構」教學就是以不同方式的教學法來闡述相同主題的內容。教師可因個人對學生背景知識的理解以及個人學科教學經驗與知識,而設計出不同的教案與教法,據此進行教學展示與分享。 此次我們在5月24日參訪位於北京圓明園內的101中學,這所歷史悠久的中學,培育出許多當代知名人物與領導人,其校園果真名不虛傳,處處皆是景,美不勝收,想必在此求學者必是一群得天獨厚的孩子。如前所述,在此校我們進行〈元素周期律表〉以及〈元素分類〉複習課程的同課異構教學。101中學派出兩位化學教師(白老師和康老師)上臺教學,而臺灣也派出兩位教師(鍾曉蘭老師和王瓊蘭老師)針對週期表進行教學,四位化學教師的教學對象都是101中學的學生。這對臺灣教師而言,也是一項挑戰。 為了讓觀課教師可以進行觀察,學校安排一個大講堂,授課教師、聽課學生、實驗器材、桌椅通通搬到舞臺上(見圖5),同時便於觀察,現場還有電視近距離現場直播每組學生小組討論時的情景,以及動手做實驗和手寫作業單的情形一覽無遺,最後再由王教授和我做相互點評。   圖5:同課異構的課堂教學觀課者(左,周冬冬拍攝)和學生(右) 101中學的兩位老師分別著重解題策略和以透過實驗猜元素的遊戲方式進行元素性質的推理活動,兩位老師的口條都非常好、內容條理分明、逐步引導學生思考,讓人印象深刻。臺灣教師的教學顯得較為活潑,鍾老師使用角色扮演的方式來說明元素形成化合物的過程,學生對於這樣的教學一開始有點錯愕,大概從未思考過用角色扮演學化學,然而很快便進入情況,這樣的活動雖是以較活潑的角色扮演為主,但是其設計活動背後的理念是希望學生以系統性的模型方式透過自我建構的建模歷程逐漸發展出化合物中元素鍵結的關係,由於時間有限(20分鐘)鍾老師未能在活動中展現完整的建模歷程(見圖6左),僅點到為止。而另一位王老師事前從臺灣帶了許多實驗教具(包括元素卡片、元素的特色實驗等),同樣的高估了可運用的教學時間,使得許多實驗都無法如期完成,甚是可惜。但是王老師將週期表101元素以及臺北101大樓和該校校名結合,透過介紹週期表引進化學史,也讓人耳目一新(見圖6右)。無論如何,這次的交流顯示大陸教師對於建模式教學較為陌生,教學著重解決問題的策略與嚴謹的知識架構,而臺灣教師的教學較為活潑並能適當地引入與生活相關的實例,兩岸高中教師都面臨大學入學考試成效的壓力,但在教學方法上卻有明顯的不同,值得相互學習與自我反思。    圖6:新北高中鍾曉蘭老師的同課異構教學(左),新店高中王瓊蘭老師同課異構教學(右,周冬冬拍攝) n  教學與實驗融合的課堂活動 化學是一門實驗的科學,透過動手做實驗,除驗證科學原理與原則外,也可以藉實驗過程享受與科學家相似的探索科學奧秘之處的愉悅。繼上海化學教學參訪之後,此次在北京參訪時再度發現,不論是立即驗證或探索課堂所學的內容,課堂上學生以小組方式透過使用簡易的實驗器材進行實驗與討論(見圖7),已是大陸化學教學的常態。 這次我們在北京14中、101中學、北師大二附中,都看到化學教師以實驗帶動討論,培養學生觀察與動手做的能力。以北師大二附中為例,即強調自主管理鼓勵主動實踐以及加強科研帶動學習工作創新,其校內的各種實驗器材完備,提供學生進行各種科學活動的機會。個人覺得將實驗器材帶到課堂上進行教學是很具創意的做法,除可直接進行實驗與原理原則相互呼應外,也可以讓教師在課堂上直接觀察學生操作技巧與資料整理的表現,教室空間雖不及實驗室大,但可在有限的實踐內快速檢驗學習狀況,不失為一種互補實驗室教學的做法。 除此之外,我們也看到北京師範大學化學系魏銳教授研發的微型化學實驗器材,提供了第一線化學教師教學上的使用,這些配合教科書設計的實驗微型器材,簡單易操作(見圖13),使得實驗可以很快的教室內就可以進行,也能即時觀察實驗現象與收集數據和分析結果,對學生而言,認識學理與實驗結合的效益大為提升。    圖7:課堂實驗活動(左),實驗包(右) n  北京大學化學學院人才培育 走進北京大學化學學院,首先映入眼簾的便是週期表(見圖8),其設計除讓人驚艷外,也不免讓人產生極高的好奇心想一窺究竟,極具創意。化學學院由資深段連運教授和教學副院長裴堅教授負責簡報及接待。裴教授開宗明義就點出北大化學學院的宗旨是在建立並完善通識教育和專業教育相結合的體系、為學生提供更多的選擇、調動學生的潛力與教師的積極性,並透過創新意識、國際視野、實踐能力,產生高素質的引領作用。裴教授還提到,北大化學學院希望學生(1)擁有跨學科解決問題和創新的能力以及(2)能在未知的知識和實踐領域提出問題。目標明確後便在課程設計上逐步朝向目標邁進,裴教授很自豪的表示近年來北大在人才培育上已有可觀的成效,會持續從課程設計上進行尖端人才培育的工作。他的報告讓我們不得不佩服北大人才培育的遠大目標是如何落實在實踐面上。對臺灣高教而言,這幾年來教育部投入相當高的經費在高教體系上,但是否在人才培育上亦有相對應的具體成效與願景,是個值得好好反思的問題,也是該具體進行評鑑的時候了。   圖8:北京大學化學學院的元素週期表展示 n  結語 此次北京行讓我深深體會到北京市參與高端備課的學校,在行政上的配合、在高等教育專家與中等教育教師的緊密合作關係、以及精益求精的磨課模式等等,讓化學教學頗具結構性,且對初任或資深教師皆產生極大的影響。至於課堂教學與實驗活動的結合,在臺灣則是較少見,個人認為這種簡易的實驗方式值得加以推廣,使學生得以做中學,理論與實驗數據相互佐證,透過動手動腦深化對化學的認識,並進行有意義的建構。而同課異構的交流更是促進教師相互學習與激勵彼此發展更具創意的教學模組,未來這類型的交流活動可以較為頻繁的進行,成為常態性教學的活動,以集思廣益激勵教師研發多元教案。大陸和臺灣在教師專業發展的制度上有明顯的不同,大陸教師的分級制度以及專業成長的嚴格要求,使得教師必須要不斷成長與研發教材、改變教法。然而,臺灣沒有教師評鑑辦法,整體而言,較難規範教師專業成長的途徑與要求。建議政府盡快落實教師評鑑制度,讓優質教師得以受到應有的肯定,也讓需要強化教學的教師有受到輔導教學的機會與管道。 n  致謝 此次參訪活動內容相當豐富,在此特別感謝北京大學前校長周其鳳院士、北京師範大學化學教育研究所王磊教授的精心安排,使我們此行收穫滿滿。此外,也特別感謝我們參訪的北京師範大學化學教育研究所的師生熱情的招待(以及周冬冬博士生全程陪伴),以及北京大學化學學院的裴堅副院長和段連運教授人才培育資訊的分享、北京101中學、北京師範大學第二附屬中學以及北京14中學的校長、行政人員、教師、以及學生給予我們最具教育價值的觀課與教學心得交流。此行還有臺灣師大科學教育研究所許瑛玿所長和楊芳瑩教授、大考中心吳國良研究員同行,以及化學教師(鍾曉蘭、鐘建坪、王瓊蘭、廖旭茂、劉曉倩)、生物教師(湯偉君、張瑜紋)與地球科學教師(莊福泰、汪慧玲、萬義昞、謝莉芬、金佳龍)一行16人,感謝大家的熱情參與。在此一併致謝。  

第十五期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授美國國家科學教學研究學會(NARST)理事長(President)國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw 自幼在中油高雄煉油廠長大的我,總是覺得煉油廠內那些矗立的大型燃燒塔就是我們這些油廠子弟的精神堡壘。不論是幼年往返嘉義和高雄之間拜訪祖父母,或是長大後在大學就讀自臺北返鄉,只要看到半屏山下那些冒著熊熊烈火的幾座中油燃燒塔,就知道家鄉已近,安全與溫暖的感覺不禁油然而生,那是一種返鄉遊子殷殷的企盼。 然而小時候在中油宿舍常會在下雨的日子聞到自廠內飄來刺鼻的異味,大一點才知道那些場內排放的廢氣會形成酸雨,除此之外其他環保的問題逐漸浮上台面,漸漸地形成了後勁事件,使得身為臺灣石油化學(簡稱石化)工業龍頭的中油高雄煉油廠,在反五輕運動之後,面臨遷廠、關廠的命運,最後在服役近50年後終於吹起熄燈號於2015年11月1日停工了。 究竟石化工業是什麼?簡單來說,就是把石油或天然氣變成材料(如塑膠、橡膠、纖維、化學品等),再將這些材料加工成為日常用品(如鞋子、輪胎、衣服、油漆等)的工業,舉凡食(如乳製品)、衣(如纖維)、住(如油漆)、行(如橡膠)、育(如印刷)、樂(如運動用品)、生老病死等皆與之有關,可見石化工業的產品越遍及於日常生活中,一般國民的生活水準也就越高 (臺灣中油公司網站,2016)。 那從教育的觀點來看人才培育,大學設立化學工程系(簡稱化工系)的目的是什麼呢?有的是強調專業知識與應用能力的培養,並兼顧科技創新、環境保護與社會永續發展(臺灣大學化工系);有的是化工核心訓練及材料科學的專業知識,並著重在新興研究領域和尖端產業的應用(中央大學化工與材料工程系);有的是強調奈米科技、生物生醫工程、光電科技、精密製程技術與能源暨環境科技等(清華大學化工系);有的是能源技術與程序系統工程、生物科技與工程、高分子材料與工程、光電材料與奈米工程(成功大學化工系);有的則是環境科技、燃料電池、高分子材料、光電材料、生醫材料(元智大學化工與材料工程系);有的重視基礎化學工程知識外,並強調尖端材料與精密製程、生醫與生化工程及高分子與奈米科技之發展與應用(中興大學化工系);還有的則是強化新能源、節能、環保、工安、衛生等教學目標(臺灣科技大學化工系)等。由此可見化學工程的研究與應用範疇相當廣闊,從生物科技、電子產業、醫用化學、能源工程、藥物、奈米科技等,從專業知識的基礎訓練到實務操作的結合,以推動化學工程的發展。 然因中學自然科學課程綱要多著重於基礎科學理論與原理的知識傳授,對於實務技能的培養較為忽略,更遑論基礎科學知識在應用層面的引介。若有,也通常不是教學的重點,使得學生對於這一門與生活息息相關的學問—化學工程的認識相當有限,也因而對於未來職業的選擇較難掌握,此次特別邀請陳郁文教授和童國倫教授共同擔任本期〈新世紀的化學工程教育〉專題主編,特邀國內專家學者撰文評介化學工程教育的範疇與其具前瞻性的未來,希望可以藉此讓中學教師與學生對這一領域有更具體的認識。 除此專題文章以外,本期還有洪文東教授的科學小故事、廖旭茂老師的影片介紹、施建輝老師的解題、以及數位出席國際純粹化學與應用化學聯盟(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)化學教育委員會的國際化學教育研討會(International Conference on Chemical Education, ICCE)的教授和中學教師就其出席研討會的心得為文分享,他們在大會中積極的參與態度、具創意的教案與實驗分享,都讓國際與會的學者與教師刮目相看,可見臺灣在職教師不斷自我提升與國際學者分享成果毫不遜色。希望未來有更多的中學化學教師可以參與這類型的活動。只要勇於跨出第一步,語言就不再是主要的阻礙了。 參考文獻 臺灣中油股份有限公司網站(2016),http://new.cpc.com.tw/life/classroom-more.aspx?id=4。  

參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 / 傅麗玉

Monday , 5, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 / 傅麗玉

參加ICCE 2016古晉行的過程和心得 傅麗玉 國立清華大學師資培育中心lyfu@mx.nthu.edu.tw 第24屆國際化學教本研討會(24th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2016)是國際純化學暨應用化學聯合會(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC)所屬的教育研討會,是全世界最重要的化學教育研討會。每兩年在不同的國家辦理,至今辦理48年正辦理第24屆。2010年ICCE曾在我國的臺北市舉行。本屆ICCE由亞洲馬來西亞主辦,於沙勞越省的古晉市辦理。 n  會議開幕式 會議開幕式非常隆重,當地的行政首長也出席。以馬來西亞的國歌開場,全體與會人員均起立一起唱國歌。在筆者所參加過的各國研討會,首次看到以國歌開場的方式。之後由沙勞越的長官Datuk Patinggi Tan Sri (Dr.) Haji Adenan bin Satem派代表致詞。馬來西亞化學學會會長Dato Dr Ong Eng Long與本屆ICCE會議主席Datuk Dr Soon Ting Kueh博士上台致詞。馬來西亞國內化學界重要的貴賓都應邀出席(見圖1)。筆者在會場結識其中幾位貴賓(見圖2)。本次會議共有來自34個國家的500多位學者參加。   圖1:開幕式全體與會人員起立唱國歌(左),沙勞越政府代表致贈禮物給大會馬來西亞化學學會會長(右) 圖2:筆者與與會的貴賓合影 n  會議演講與論文 2010年以鈀催化的交叉偶聯有機合成(palladium catalyzed cross couplings in organic synthesis)的研究獲諾貝爾化學獎的日裔教授根岸英一(Ei-ichi Negishi),應邀以Pursuit of My Dreams for […]

參加ICCE 2016發表論文感想 / 鍾曉蘭

Sunday , 4, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016發表論文感想 / 鍾曉蘭

參加ICCE 2016發表論文感想 鍾曉蘭 新北市立新北高級中學教育部高中化學學科中心chshirley2007@yahoo.com.tw n  前言 從2006年開始,筆者跟隨國立臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授參加韓國首爾舉辦的國際化學教育研討會(International Conference on Chemistry Education, ICCE)到今年馬來西亞古晉市舉辦的2016年ICCE,筆者總共參加過五次ICCE會議,每次都有不同的感受與收穫,今年的參與經驗特別不同,除了跟邱美虹教授、楊水平教授和傅麗玉教授一同參與,還多了七位教育部高中化學學科中心的夥伴,讓此行更多姿多彩、豐富有趣。 此次參加的主要目的除了口頭發表一篇關於電化學建模教學的個人行動研究之外,還有另一項重要的工作—幫助荷蘭Lida教授進行青年化學大使(Young Ambassadors for Chemistry, YAC)活動,讓古晉市當地的中學老師與學生體驗親手做個人清潔用品的樂趣。參加研討會的過程,聆聽不同國家學者的研究分享,也讓筆者獲得不少的新知識與學習他人的研究歷程。 參加研討會除了學術方面的收穫,每次的晚宴不論美味的食物還是特殊的表演,總是令人回味再三。當地的文化與美食之旅,更是讓筆者留下難忘的回憶。 n  協助YAC活動 2010年臺北舉辦的ICCE,受邱美虹教授的指示,帶領當年筆者的高三學生參與YAC活動,當時學生的回響極佳,有些學生上了大學還念念不忘當時的活動經驗。今年荷蘭Lida教授在ICCE研討會報到當天,先在古晉市的科學中學舉辦科學教師與英文教師的清潔用品的DIY工作坊,然後在研討會開幕當天下午舉辦中學生與社會大眾的YAC活動,邱教授再次希望筆者能擔任助手,幫助Lida教授,讓活動能順利進行。 研討會報到一早,國立武陵高中張明娟老師跟我就跟隨Lida教授,風塵僕僕的抵達郊區的科學中學,進行清潔用品的DIY的實作活動與小組產品發表活動。在Lida教授的細心安排下,我們協助參與工作坊的教師們一一完成DIY的作品,製作髮膠的過程常常容易出問題,最後在大家努力下,各組終於完成一系列的產品,並精心設計小組的產品廣告海報與發表戲劇演出,讓明娟老師與我印象深刻的是名為「True Love」的產品,從產品的顏色、包裝設計、香味、小組海報和表演活動一致性非常高,我倆最後決定最佳產品就頒給「True Love」。講評時間我們需要用英文跟參與的老師們說明得獎的原因,這真是考驗我的臨場反應啊!努力把多年學的英文實力發揮出來,總算把我心中的想法表達出來。中學教師進行清潔用品的DIY工作坊的實況如圖1所示。 圖1:Lida教授帶領中學教師進行清潔用品的DIY的實作活動 開幕典禮當天的下午在研討會場舉辦學生與大眾的YAC活動,主要是由早上參與的教師們帶領學生進行DIY活動,再藉由學生帶領現場的社會大眾們體驗科學活動,是一個非常有教育意義的科學實作活動。看著學生們努力製作產品,發揮說、學、逗、唱的本領講解自己產品的設計理念,努力推銷自製的產品,過程非常有趣,也讓與會的嘉賓們對整個活動讚賞有加。高中學學生進行清潔用品的DIY工作坊的實況如圖2所示。   圖2:高中學生進行清潔用品的DIY工作坊的實況 n  發表論文感想 其實連同這次,筆者已參與多次的國際研討會,用英文口頭發表個人研究,應該是駕輕就熟,理論上不應該太緊張,但此次是在最大的主場發表,當時台下聆聽的與會人士大概近百人,讓站在台上的筆者非常緊張,深怕英文念錯,無法讓台下的聽眾理解筆者的研究。 筆者站在台上努力分享個人的行動研究,主題是:探討建模歷程的教學情境對高中學生認知能力之影響—以電化學為例,研究主要目的是完成建模歷程與多重表徵模型教學活動及教材設計並將成果應用在教學上,以提升高二學生在電池的科學學習與概念改變。此外在教學活動中,教師明確的連結巨觀、次微觀與符號三種不同層次的表徵,增進學生理解影響電化學的微觀機制,也讓學生學習以不同的表徵與策略來學習抽象的化學概念,部分PPT見圖3。   圖3:口頭發表之PPT實例 此次發表研究初步的成果分為四方面: 一、   研究設計的建模文本與建模教學有助於學生理解電池概念與增進學生的建模能力,在整體概念與建模能力都顯著優於對照組(一般教學)。特別在電池功用的次概念與模型建立、模型效化與模型建立等次建模能力上,建模組學生亦顯著優於對照組學生。 二、   教師以電池圖像教學配合師生討論,有助於學生學習電池的組成與成份關係,可幫助學生破除迷思概念與提升其解決問題能力。 三、   設計生活中的小實驗,藉由動手做與小組協商的歷程讓學生主動學習與從事探究活動,不僅可以讓學生對於科學概念的學習達到深層的瞭解,也提升學生解決問題的能力,學生對實驗活動評價也是最好的。 四、   在教學活動中,教師明確的連結巨觀、次微觀與符號三種不同層次的表徵,可增進學生理解影響電化學的微觀機制,也讓學生學習以不同的表徵與策略來學習抽象的化學概念。 在同場次的研究類型中,筆者的研究屬於實徵研究,研究方法是準實驗法,研究方法與研究結果說明很詳細,台下的聽眾似乎也努力理解筆者的研究歷程,最後筆者也盡可能詳盡的回答主持人詢問的問題。當鈴聲響起,筆者從主持人手上接到發表證明書,心中終於放下一顆大石頭,暗暗給自己一個「讚」,心中暗喜:啊!又順利完成一次英文口頭發表。筆者發表論文的情形如圖4所示。 圖4:筆者發表論文的情形 n  難忘的晚宴與美食之旅 本屆研討會的晚宴是我們這群教師們殷殷期盼的重頭戲,從一開始當地原住民的迎賓儀式,那美麗而炫亮的各種服飾,謀殺不少底片,也讓我們的眼睛目不暇給。上菜秀的點點燭火,好像回到臺灣喜宴一樣,新鮮又有趣,一道道的美食也讓我們的胃暖暖又飽飽,味道跟臺灣非常相近,後來才知道古晉有許多留臺的學生,回國後把臺灣美食在古晉發揚光大。 當晚除了當地安排的精心表演(很像我們原住民的舞蹈與歌唱),其他國家也表演一些長笛演奏與演唱,研討會主辦人Datuk Dr Soon Ting Kueh請邱教授上台高歌一曲,我們臺灣團隊一行十幾人,載歌載舞的演唱「甜蜜蜜」、「月亮代表我的心」,兩首歌曲表演過程炒熱現場氣氛,也讓其他國家的與會學者對臺灣團隊印象深刻。臺灣團隊在ICCE晚宴的表演實況如圖5所示。 圖5:臺灣團隊在ICCE晚宴的表演實況 因緣際會下,義守大學黃耿祥教授與古晉留臺同學會的幹部在古晉美食節(像臺灣的夜市)巧遇古晉南市曾長青市長,因而安排某一天下午我們臺灣多人與日本兩位代表一起拜訪曾市長,雙方相談甚歡。隔天一早市長再度邀請我們參觀古晉新建的傳統市場,了解當地人的食物與品嘗美食,新鮮的食材讓人看得目不暇給,好吃的食物則讓人食指大動、唇齒留香。古晉南市市長賢伉儷與臺灣團隊合影如圖6所示。 […]

參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 / 廖旭茂

Saturday , 3, September 2016 Comments Off on 參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 / 廖旭茂

參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享 廖旭茂 國立大甲高級中學 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n  前言 一段旅程的精彩,往往不是來自精心的規劃,而是隨變數而流轉的心境。 2016年8月中旬,很高興能跟教育部高中化學學科中心(簡稱化學學科中心)的夥伴一起前往馬來西亞砂勞越州古晉市(Kuching),參加第二十四屆國際化學教育研討會(24th IUPAC International Conference on Chemistry Education, 24th ICCE, ICCE 2016),從一開始的歡迎酒會,到開幕式後的精闢的大會專題報告,分組presentation,特色海報展、熱絡交流會議晚宴(Conference Banquet),以及團體生態旅遊到離別依依閉幕結束,筆者趁記憶鮮明時,將自己發表工作坊(workshop)的準備、演示、交流過程與以及古晉所見所聞、及參與心得,跟大家分享。 n  工作坊發表 筆者在此研討會的工作坊題目為Green Strategies for Learning Organic Chemistry: Odorless, Visible, Touchable, Playable Experiential-Learning(學習有機化學的綠色策略:無臭、看得到、觸摸得到、可玩的體驗學習),在化學學科中心與大甲高中的支持下,在ICCE研討會中舉行,主要分享大甲高中團隊自行設計的分子撲克牌、官能基PAPAGO桌遊以及3D眼鏡,前兩項教具僅供體驗,另外在會場預定安排3D眼鏡的實作。圖1為分子撲克牌與桌遊包。 圖1:桌遊包內包括分子撲克牌和官能基PAPAGO桌遊布 事前準備 工作坊的準備工作相當繁瑣,有了2015 亞洲化學教育研討會(Network of InterAsian Chemistry Educators, NICE)東京未來館的經驗後,準備起來比較得心應手,但心想馬來西亞的熱帶行事風格肯定與日本人低調卻滴水不漏的周延大相逕庭,加上第一次到砂勞越,人生地不熟,所以材料還是盡可能的在臺灣備齊,而在海關會引起麻煩的器具,如熱熔膠槍,則盡量不要帶上飛機,除此還怕超重問題,所以準備起來格外不輕鬆。工作坊預定30人參與,為讓參與的教育工作者能充分體驗,摘要方面按規定,於四個月前寄給主辦單位外,工作坊所需的英文解說海報、圖卡、教具於出發前一個月開始準備,3D眼鏡的組裝,因怕實作時間太長,部分先在學校加工完成,現場只要一些工序即可完成組裝。後來事情的轉變發現事先這些顧慮與辛苦都是值得。圖2為準備的說明A4圖卡。     圖2:工作坊需要的說明圖卡 這次在ICCE國際大型會議中開設工作坊,機會難得,除了努力呈現臺灣化學教師的研發能量外,更要讓參加工作坊的貴賓認識臺灣,認識筆者服務的學校—大甲高中,因此自己設定了一個小目標:「交換名片、合照,努力做好國民外交」,所以也準備了此行限量版特別的電化學教具作為交流的小紀念品,贈給值得交遊的外國友人。圖3為自製的特仕版壓克力蝕刻教具。(註:此項紀念品最後送給了ICCE大會主席Datuk Dr. Soon Ting Kueh與日本學藝大學的Kamata教授,真是開心。)   圖3:圖左為壓克力測面圖,圖右是俯視圖及蝕刻的黃銅片。 啟程交遊 本屆ICCE活動時間是8/15~8/20,我們提前一天前往,報到當天看到大會手冊上的議程才知道跟夥伴的工作坊錯開,而且時間都排在當天最後一個,剛開始覺得很傻眼,因活動場地Borneo Convention […]

高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 / 劉曉倩、蔡孟祐

Friday , 2, September 2016 Comments Off on 高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 / 劉曉倩、蔡孟祐

高瞻計畫教師參加ICCE 2016的經過和心得 劉曉倩1, *、蔡孟祐2 1, 2國立彰化高級中學1教育部高中化學學科中心*torrina01092002@yahoo.com.tw n  參加會議經過 出席第24屆國際化學教育研討會(24th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2016)是個偶然的機會,這幾年永續化學概念受到國際學者的重視,期許藉由教育促成及建立永續綠色化學發展,筆者與蔡孟祐老師在去年指導學生的科展作品「重金屬離子吸附暨檢測之循環系統」中就是以淨化水質及環保概念出發,ICCE國際教育化學研討會報名期間受到臺灣師範大學科學教育研究所邱美虹教授的鼓勵,第一次參與此國際盛會,內心實為惶恐,畢竟參加會議的成員多為國際知名教授,當筆者論文投稿被大會接受後,內心五味雜陳,因為會議的大多數演說內容有很多教育的專有名詞,筆者本非科學教育出身,對於演講內容中的教學專業領域感到有壓力感,但是學科中心有一群熱血的高中教師夥伴同是參與此一盛會,即使再難的挑戰都有辦法一起去達成,內心頓覺踏實並不孤單! 第一天正式會議是由根岸英一(Ei-ichi Negishi)開場主講,根岸教授是日本化學家,普渡大學講座教授、美國文理科學院院士、美國國家科學院外籍院士。根岸教授是根岸反應(Negishi coupling)的發現者,在有機化學界享有盛譽,因為在「有機合成中的鈀催化交叉偶聯反應」方面做出貢獻,而與理察·赫克(Richard F. Heck)、鈴木章(Akira Suzuki)共同獲得2010年諾貝爾化學獎,最特別的是他的出生地不在日本,也是唯一在滿洲國領土出生的諾貝爾獎得主。 根岸教授的演說以自己的論文研究為主,難度很高,簡報內容好多反應式,電子在幾個反應機構中跳躍,金屬催化有機化學反應基本上就是很環保的作法,因為金屬可以重複使用且對環境不會造成傷害,無奈的是儘管筆者對有機化學的反應機構推論雖然十分欣賞,但是純化學的演講對從事高中教育多年的教師障礙不小,一場演講下來,多數回憶起求學時對有機化學的迷戀。反思在高中課程中,有機化學被排定在選修化學下,學生適逢學測結束,對於下學期課程的熱情不在,課綱又將有機化學內容不斷刪減,教師也無需在解說反應機構上多所著墨,幾年下來功力倒退不少,大師的電子解說留下遺憾,平白辜負根岸教授一片苦心。 第二場演講是由著名英國化學家Prof. Peter Atkins(見圖一)主講,教授曾任牛津大學林肯學院的研究員與講師,研究專長為量子理論,主要教授量子力學與量子化學。他除了研究與教學外,勤於筆耕,在專業教科書方面,Atkins教授寫的〈物理化學〉、〈無機化學〉及〈分子量子力學〉是目前史上最暢銷的三本化學教科書。他對科普教育也十分熱衷,將化學以沒有門檻的方式介紹給一般讀者,著作約有二十餘本,其中翻成中文版的有〈化學元素王國之旅〉和〈化學分子世界導覽〉。 Atkins教授演說簡報善用圖表呈現,清楚易懂的文字敘述,精采動人的圖片,包括史料、畫作、歷史照片、科學攝影等,展現教授在藝術與科學之間的功力,讓聽者很快進入教授的元素世界,獲得很大的啟發。Akins教授演說幽默生動,回答問題時甚至有些俏皮。教授的科普寫作更善於將科學轉化成故事般趣味的閱讀,筆者想起Atkins教授曾經說過的一段話「當你打開這本書的時候(化學元素王國之旅),我希望你也能加入這想像之旅,一起探索方度謹嚴的導航圖:元素週期表。只不過在我們眼中它會是個虛擬國家,名為「週期王國」,這個生意盎然的國度,有丘陵、山脈、峽谷以及平原,我們在廣闊的草原散步,漸漸地會發現蘊藏於地底的隱藏結構,一種未知的運作原則,控制及統御整個王國! 圖一:與國際知名教授Prof. Peter Atkins(右二)合影 n  與會心得 神奇的奈米磁性流體是由奈米磁顆粒、界面活性劑以及承載溶劑所組成的,合成方式目前在網路幾乎都可以找的到,筆者與蔡孟祐老師發表的論文是利用共沉澱法,將氯化亞鐵(或硫酸亞鐵)與氯化鐵依1 : 2的比例混合後,加入過量的氨水,製備奈米級的四氧化三鐵顆粒,利用聚乙烯醇與硼砂產生凝膠化,吸附奈米磁微粒,過濾水中的重金屬離子(發表論文摘要和全文見附錄)。因為實驗裝置及奈米磁微粒複合聚乙烯醇材料可以重複使用,對於教導學生「綠色化學」,降低環境汙染及環保回收再生,有很大的助益。 張貼海報發表時,一位瓜地馬拉教授(見圖二)對於磁性流體很感興趣,當奈米磁顆粒加入水中時,它們會因凡得瓦力的吸引,凝聚成較大、較重的團塊體,因而無法藉由布朗運動而懸浮在水中,所以有其他教授建議可深入探討包覆磁性顆粒的界面活性劑種類,避免凝聚效應發生。 圖二:筆者與瓜地馬拉教授(左一)討論發表論文合影 一位教授也指出一般適用界面活性劑通常可分成兩大類,一是具親水端、親油端型的,如油酸;另一種是具陰、陽離子型的,如氫氧化四甲銨。油酸會利用親水端向內包圍奈米磁顆粒,長鏈狀的親油端向外,形成油膩狀的包覆層,油膩狀的包覆層會拉開奈米顆粒間的距離,避免凝聚現象的發生。而氫氧化四甲銨是四甲基銨離子(陽離子)和氫氧根(陰離子)所組成,氫氧根離子先接近磁性顆粒,而四甲銨離子會因電性相吸,包覆在最外圍,成為帶正電的膠體,膠體間因庫倫排斥力而穩定懸浮在水中,藉由改良奈米磁微粒可以進一步改良水中重金屬離子吸附效果,整個研究成果會更完整。 一般而言,磁流體的應用主要於電子業、機械業等精密儀器上,如馬達的旋轉軸承的真空軸封。磁流體對旋轉軸不產生機械性的摩擦,具有低磨損、無碎屑汙染、高速低滯等優點,廣泛地應用在自動化機械手臂製造上。在醫學領域上,鐵磁流體可被用於癌症檢測以及抗癌的臨床實驗上。像筆者將奈米磁微粒複合材料運用在吸附水中重金屬離子的研究報告並不多,教授們均十分肯定筆者團隊研究成果! n  建議 古晉(Kuching)位於婆羅洲砂勞越州西端砂勞越河(Sarawak River)河畔,是馬來西亞砂勞越州的首府,而砂勞越州位於馬來西亞半島的東邊,所以有東馬之稱。因古晉馬來語的發音跟「貓」很相近,故又稱「貓城」,當地人也將錯就錯以貓作為城市的象徵,市內建有好幾座貓雕塑,甚至還設有一間以貓為主題的貓博物館,饒富趣味。(見圖三) 圖三:筆者與古晉市內著名貓雕塑合影 雖然古晉是砂勞越最大城市和馬來西亞第四大城市,但穿梭其中卻沒有大城市的繁囂,黃昏時漫步在古晉河畔(Kuching Waterfront)的沿河步道上,老巴剎帶著濃濃的英式建築風情,搭著小舢舨來回砂勞越河兩岸,更是悠閒寫意的賞心樂事。 古晉原屬於汶萊,1841年由英籍詹姆士.布魯克(James Brooke)乘著當地內亂的局勢,成為砂勞越的統治者,為砂勞越創造了歷史繁榮的「白酋長時代」,古晉目前仍遺有不少英國殖民地時代的建築物。但古晉的華人也不少,因此語言方面也是多姿多彩的,馬來語、英語與華語被當地的居民廣泛地使用。 大馬以伊斯蘭教為國教,但仍屬於宗教自由的國度,本地華人多信奉佛教、道教、基督教、天主教等等,所以當地的各式宗廟及建築十分多元,連食物也與西馬明顯不同,古晉勒沙及各式甜點結合當地熱帶植物素材,口味十分獨特。開會期間深刻感受到大會工作團隊對開會現場佈置的用心,連中場休息的小餐點都帶有濃濃的古晉風情,切成條狀後的千層糕像極了積木,外觀十分引人注目,雞蛋、牛奶及香醇的奶油風味,口感像極了臺灣的阿默蛋糕,很受歡迎!(見圖四) 圖四:古晉知名甜點千層蛋糕 唯一遺憾的是,馬國在處理ICCE報名細節上常有疏漏之處,譬如筆者在四月中即開始網路報名參與ICCE會議事宜,但是大會回函確認信通常都要一~二個星期,且刷卡報名流程設計上出現小錯誤,造成報名者可能重複刷卡的情況。去函詢問報名細節時,回函都要一星期以上,當然可能是國際會議報名人數較多,工作人員較不足所致,希望日後若有國際會議活動時,在網路報名流程架設上可以多留意些,避免一些小困擾。 整體而言,整個ICCE會議氣氛溫馨,即使是國際知名教授無論是在白天開會或是晚宴現場都十分親切,能與Prof. Robert (Bob) Bucat(見圖五)一起討論化學教育是此行一大收穫,參與化學教育年會瞬間擴展了自己的視野,雖然開會現場中有些演講太多專業領域有時無法融入,但是經過幾次會議下來也漸能以開闊的心去接受。教育下一代雖沒有一定的教學模式,但是啟發孩子的好奇心,激發學習潛能絕對是必要的,每個國家的教學設備不同,經費也各有差異,但身為教學第一線的教師,應該充滿熱情並會善用週遭生活的器材啟發學生。開會期間能與Lida […]

第十四期 主編的話 / 邱美虹

Thursday , 14, July 2016 Comments Off on 第十四期 主編的話 / 邱美虹

第十四期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授美國國家科學教學研究學會(NARST)理事長(President)國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw 今年六月初,我和楊水平教授(本期專題特約主編)針對這一期的專題名稱應該如何翻譯為佳有個交換意見的機會,我也就趁此機會查了一下國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網發現,microchemistry翻譯成〝微量化學〞,但是未見microscale chemistry的翻譯名詞。一般而言,我們在一些中文文章中常見學者將microscale chemistry翻譯為〝微型化學〞。由於無權威性的命名方式可以遵循,我們便向化學會名詞委員會主任委員楊美惠教授和臺灣大學化學系也是名詞委員會委員佘瑞琳講師請教。經該委員會於六月十一日會議中討論確認microchemistry為〝微量化學〞,強調以〝用量〞為主要考量。而習慣上常見的〝微型化學〞一詞較著重於器材的尺度,用在microscale chemistry似乎不夠精準,且許多領域已經採用〝微尺度〞作為microscale的翻譯名詞,故新增microscale chemistry為〝微尺度化學〞之翻譯名詞,期能兼顧〝用量〞和〝尺度〞。在這過程中,楊水平遍查化學相關文獻與資料以確保翻譯名詞能達意,其中不乏來自1924年即開始討論〝微量化學(microchemistry)〞的概念一文,到美國化學會(American Chemical Society, ACS)的所有刊物或美國國家微量化學中心(National Microscale Chemistry Center, NMCC)等等的資訊鉅細靡遺,在此特別為文評介這些名詞的來龍去脈,以供讀者參考並可循蛛絲馬跡繼續探索。 楊教授從美國化學學會(ACS)的所有刊物中,找到一篇含有microchemistry為標題的最早(1924)的文章,其標題為The Microchemistry of White Pigments and Inerts as They Occur Mixed in Paints,作者Henry Green提到使用顯微鏡和玻片,並結合微量化學方法,藥品用量只有一滴,在顯微鏡下看到的尺度為0.4-0.6 micron。如此看來藥品用量極少,但用到大型的顯微鏡和小型的玻片。在ACS的所有刊物中,找到含有microchemistry為標題的文章計有56篇,最近一篇在2008年出現,其標題為Alkali Element Uptake in Otoliths: A Link Between the Environment and Otolith Microchemistry。可見最近幾年,化學家和化學教育家幾乎不用microchemistry這專有名詞。 此外,楊教授從ACS的所有刊物中,找到一篇最早(1963年)有microscale標題的文章,其篇名為Microscale Identification of Several Sugar Phosphates by Paper Chromatography and Electrophoresis,作者Piras和Cabib提到使用藥品用量為5 micromole,此重量的葡萄糖等於0.9 […]

第十二期 主編的話 / 邱美虹

Monday , 14, March 2016 Comments Off on 第十二期 主編的話 / 邱美虹

第十二期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員美國國家科學教學研究學會(NARST)理事長當選人(President-elect)中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw 「民以食為天」,無庸置疑飲食是人生的一件大事,人靠著飲食得以維生。而飲食文化更脫不了與上自天文、下自地理,以及科學、文學、藝術、文明發展史、民情風俗與烹調廚藝等產生的密切關係。即使在宗教裡,飲食也扮演著某種程度的角色,達文西「最後的晚餐」中舉凡紅酒、無酵餅作為逾越節的食物就在以飲食象徵對宗教的信仰。 臺灣早期稻米盛產、生活清苦,百姓大都吃番薯飯充飢,如今先民們為生存而節衣縮食的日子早已成為歷史,轉而成為對飲食品牌的要求(如米其林的評價)、結合歷史文化的飲食(如慈禧太后喜歡的北京烤鴨)、運用科學方法重新組織分子結構的食品以打造新的飲食文化(如分子料理,Molecular gastronomy),這些特殊飲食品味的綜合需求已成為現代人追求飲食文化的一環。然而縱使如此,路邊攤和夜市小吃仍是庶民生活中不可或缺的一部分。臺灣因特殊的歷史發展,與外國人的接觸甚早,再加上資訊發達以及人民對新資訊的接受度高,因此大江南北、中西美食皆可在臺灣大街小巷中覓得,讓老饕們得以大快朵頤。既是如此,如何從化學的角度來看待飲食文化與生活科學?簡單來看,從料理的食材與佐料著手,就脫離不了化學,如食醋、米酒、玉米粉、香草精、番紅花等烹調時所產生的特殊嗅覺、口感、視覺效果等等,都為美食佳餚增添一筆。再如路旁小吃,臭豆腐的製作也和化學發酵的概念有關,生活中處處是化學! 然而在享受美食的同時,近十年來的食安問題則層出不窮,如稻米含鎘量超標(2005)、以會導致失明的工業酒精製造假酒(2008)、以致癌工業用鹽充當食用鹽販售(2009)、塑化劑污染食品事件(2011)、以工業級防腐劑製作(2013)、以苯甲酸和二氧化硫超量製作節慶食品、以銅葉綠素調色添加於食用油中(2013)、餿水油事件 (2014)、塑化劑添加物事件(2014)等等,都說明了飲食的危機日顯嚴重。如何在享受美食的同時也能安心食用,除生產者的職業道德外,消費者必須擁有食品相關知識,以期能辨別食品的內含物以及建立正確的食用態度。使餐桌上的化學或是生活中的飲食,更加具備知性與感性交融的元素。 此次本期專題是以飲食文化與化學為主題,探討不同面向的飲食文化中,化學所扮演的角色。首先由元智大學化學工程與材料科學學系廖建勛教授〈烹飪的熱化學〉談起熱與時間和烹飪的關係,為專題打開了序幕;其次由元智大學通識教學部梁家祺教授〈從馬鈴薯看世界文明史〉將飲食文化討論的尺度拉到世界文明發展史的脈絡,並結合著名荷蘭畫家梵谷的〈吃馬鈴薯的人〉畫作為話題,字字珠璣、引人入勝;東華大學自然資源與環境學系楊悠娟教授的〈蛋的化學〉與廖教授一文相互呼應,探討蛋的組成與結構以及烹調時的化學反應,帶領讀者走入廚房化學;再者,朝陽科技大學應用化學系錢偉鈞教授的〈創意生活、趣味化學〉帶領學生做中學,其所彙整的趣味實驗結合飲食口感和食安議題,可做為未來12年國教中探究與實作課程的參考內容;最後是東華大學課程與潛能開發學系李暉教授的〈烹飪科學資訊介紹〉,全文提供許多資料,供讀者參考。 最後,本期常態性專欄文章有傅麗玉教授的〈年年高升的年糕化學〉,恰與本期專題相關,文中將糯米的澱粉分子的結構加以闡述;廖旭茂老師的〈螺旋狀旋光彩虹教具設計〉,以影片和圖文並茂方式介紹旋光物質的特性,效果令人驚艷,相信這是學生們相當喜歡的一項演示實驗;方金祥教授的〈微型質量守恆裝置〉,以酸鹼中和反應和氧化還原反應為例,簡單的實驗就可驗證質量守恆定律,簡單易懂,值得推廣;陳貴琳老師的〈探討國小學生對於雲與霧的迷思概念〉,詳述學童雲與霧的迷思概念,並討論教材編寫的問題;最後由施建輝老師對學測試題〈離子晶體中異電荷離子的靜電引力是否等於同電荷離子的靜電斥力〉進行解析,由其娓娓道來,相信學子們應該可以輕易理解關鍵概念所在之處。

第十一期 主編的話 / 邱美虹

Thursday , 14, January 2016 Comments Off on 第十一期 主編的話 / 邱美虹

第十一期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所教授國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員美國國家科學教學研究學會(NARST)理事長當選人(President-elect)中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員mhchiu@ntnu.edu.tw   去年(2015年12月30日)底收到國際純粹與應用化學聯盟(International Union of Pure and Applied Chemistry,以下簡稱IUPAC)寄來的通知得知IUPAC正式宣布,已證實發現第七周期表的最後四個元素,其原子序分別為113、115、117及118。這項宣言符合1991年IUPAC超鐨工作小組(Transfermium working Group,簡稱TWG)對元素發現的標準。這些新發現的元素都是在實驗室人工合成的,非常不穩定,所以存在的時間很短(Van Noorden, 2016)。而發現這些元素的日本、俄羅斯、美國科學家都將參與命名和制訂元素符號的工作(IUPAC, 2015)。以下針對這個元素做一簡要的說明: 元素113,暫時命名為Ununtrium,其符號為Uut,此元素將由發現它的日本理化學研究所(RIKEN)團隊命名(主持人為森田浩介博士),這研究團隊自2004年至2012年已陸續發表相關研究報告證實該元素的發現,這將會是亞洲化學家第一次為元素命名,此項成就令許多人相當興奮。至於元素115、117、和118則分別暫時命名為Ununpentium,其符號為Uup; Ununseptium其符號為Uus及Ununoctium,其符號為Uuo;將由合作的俄羅斯杜布納(Dubna)聯合原子核研究所(Joint Institute of Nuclear Research, JINR)與美國勞倫斯・利福摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL),和美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)對原子序115和117分別命名和給予元素符號,這項研究工作自2010年開始,爾後在2012和2013年被證實符合新元素發現的標準。而元素118則由合作的俄羅斯杜布納聯合原子核研究所和美國加州Lawrence Livermore國家實驗室的科學家參與命名和指定符號的工作,其發現的研究報告是在2006年發表於Pure Applied Chemistry (簡稱PAC)。這些元素的命名和符號將由IUPAC的無機化學組來確認其命名、翻譯及與命名法的一致性。新元素的命名可以根據虛構的概念、礦物、國家、性質或是科學家來命名(Koppenol, 2002)。當IUPAC的無機化學組接受新的命名和符號後,將會公開這些資訊給社會大眾檢視五個月,然後由IUPAC於會員大會中對這四個新元素做最後的裁決,決定其名稱和元素符號。圖一呈現的是四個新元素發現和被確認的時間,提供大家參考(Van Noorden, 2016)。有興趣的讀者,可在IUPAC官網或是化學會網站取得一些相關資訊的網站連結。 圖一:四個新元素發現和被確認的時間 (圖片來源:http://www.nature.com/news/four-chemical-elements-added-to-periodic-table-1.19112) 俄國化學家門得列夫(Dmitri Mendeleev)在1869年出版的《元素性質與原子量的關係》中首次提出元素周期律,發表了第一張元素周期表,表中有67個位置,但僅包含63個元素。至今,元素週期表已增加近兩倍至118個元素。根據Van Noorden(2016)指出,物理學家已經打算在實驗室中製造119和120的新元素。人類不斷製造新元素的目的是什麼?這些超重元素的物性和化性會不會影響它在週期表中的位置?又會對人類的生活產生什麼樣的影響?本期特別邀請臺灣大學化學系蔡蘊明名譽教授針對這四個新元素做一專題報導,誠如作者所言,這一週期表是否有終點?科學家不斷去探索原子核中質子的融合,是否會再創另一新局面?週期表在化學領域是個很重要的重大發現,新元素的發現又帶來什麼樣的啟發呢,蔡教授特為文以饗本期刊讀者。歡迎讀者閱讀該文並可以深入思索人類探索科學的求知慾與力量究竟是為了什麼? 除此之外,為配合即將上路的107年國民基礎教育自然科學領域的實施,本期以該領域的課程綱要中「建立模型」的科學素養為主題,特別邀請數位專家學者與第一線教師針對科學模型、建模歷程、建模能力、建模文本、建模教學、建模評量、教師專業成長等等逐一介紹模型與建模理論和實踐面的意義與實例,希望能為新課程做準備也讓化學教師理解新課程綱要中待培養學生的科學素養本質。希望對科學模型和建模有初步的理解。 最後是本期刊例行性的文章,這一期包括賴羿蓉教授和洪振方教授以青蛙腿實驗說明化學電池的發明;劉曉倩老師結合微電影於製作豆腐和植物染實驗中說明個人和學生拍攝影片的心得,「創意不設限、教師是配角」,強調學習者主動學習的角色以及教師為引領者來促進學生自主學習;黃琴扉教授等人從創意家庭化學實驗談環保手動肥皂機,其環保肥皂製造機業已獲得經濟部智慧財產局新型專利審核通過;方金祥教授持續為本期刊介紹微型水果電池化學實驗;雖然「界面活性劑」的概念有點深澳,但是方慧娟老師帶領小一學童透過實作「有趣的泡泡蟲」化學實驗,引起學童的好奇心,並以探究式的問題,鼓勵學生思考,寓教於樂又一例;施建輝老師針對第三期報導硫酸銅晶體的結構中結晶水之個數作一更正說明;最後是由林靜雯教授引介國內外化學教育的新資訊。在此本人還是要再次邀請各位看官拾起筆來或打開電腦為《臺灣化學教育》撰稿,您可以從創新或翻轉化學教學、另類化學評量、非制式化學教學、實驗新知、媒體融入化學教學等等,這份電子期刊是為對化學教育有熱情、有理想、有期待的人而設立的,您看到這裡已經代表您對化學教育的關心之意,希望您也能一起來共襄盛舉,讓我們的期刊可以更加蓬勃發展。 參考文獻 IUPAC (2015). http://www.iupac.org/news/news-detail/article/discovery-and-assignment-of-elements-with-atomic-numbers-113-115-117-and-118.html.   Koppenol, W. H. (2002). […]