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《臺灣化學教育》第三十三期 目 錄 ∕ 2019年9月

Tuesday , 10, September 2019 Comments Off on 《臺灣化學教育》第三十三期 目 錄 ∕ 2019年9月

《臺灣化學教育》第三十三期(2019年9月) 目  錄 主編的話  第三十三期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 本期專題【專題編輯/周金城】 第八屆亞洲化學教育國際研討會/周金城〔HTML|PDF〕 第八屆亞洲化學教育國際研討會辦理回顧與第八屆活動特色介紹/周金城〔HTML|PDF〕 第八屆亞洲化學教育國際研討會論文發表情形速寫/林靜雯、李宜諺〔HTML|PDF〕   第八屆亞洲化學教育國際研討會指導學生參加與擔任科學志工心得分享/廖旭茂、程慧文〔HTML|PDF〕   第八屆亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動–讓高中生變成主角/周金城、鍾曉蘭〔HTML|PDF〕 第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流/何慧瑩〔HTML|PDF〕  課程教材/化學實驗含影片【專欄編輯/廖旭茂】  平面微型電化學電池的設計與應用/廖旭茂〔HTML|PDF〕 課程教材/化學課程與教學【專欄編輯/廖旭茂】 虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學的應用/李啟讓、洪振方、李坤、李柏林〔HTML|PDF〕

第三十三期主編的話 ∕ 邱美虹

Monday , 9, September 2019 Comments Off on 第三十三期主編的話 ∕ 邱美虹

第三十三期主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純粹化學與應用化學聯盟(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw         我常在想一個科學概念需要在課堂上教多久,才算是理想的教學? 最近有機會到美國密西根州立大學參訪兩週,有個機會到與Joe Krajcik教授合作的斯巴達高中去觀課,觀課的班級是由Art老師任教,他的教學目標主要是讓學生預測兩個溫度感測器(一個放在容器內的冰裡,一個放在容器上方的出口處)在冰塊加熱到沸騰時,溫度的變化曲線圖為何並說明為何如此預期。學生必須先畫下預測的兩條溫度線,然後利用Pasco的藍芽儀器進行實驗紀錄冰塊加熱變成氣體的溫度上升曲線,當實驗結束,學生必須針對預測曲線圖和真實曲線圖之間進行比較,並提出自己對實驗結果的觀點。這個實驗對這一群十年級的學生而言其實並不難,但是從開始繪圖學生就有許多討論了,究竟兩條線是要從原點開始畫呢?還是從縱軸上方的某處開始畫呢? 起點要相同嗎?縱軸和橫軸的單位應該是什麼呢?隨時間增加那兩條線的斜率要一樣嗎? 若不一樣,那該怎麼畫呢?每組學生都七嘴八舌地討論著,真有趣,要找個共識還真不容易。不僅如此,要如何將藍芽溫度計探針放在錐形瓶中、如何架裝置讓本生燈均勻加熱等等,看似相當簡單的實驗,卻可以看到學生專心投入探究實驗的沉浸學習,很讓人感動。單單這個實驗就是一個81分鐘的課程,若以效率和成效來看,這個活動或許看似是個沒有效率且過度簡單的實驗,但是若從培養學生探究與實作的角度來看,讓學生經歷這些實驗技能的運用與提供論證的歷程,慢慢自我建構,其學習的意義應該是迥然不同。我們願意讓學生如此探究嗎?我們願意等待嗎? 學習的價值觀究竟是什麼呢?這個以專題導向的學習(project-based learning, PBL)計畫是由密西根州立大學Joe Krajcik教授主持的計畫,許多密西根州底特律地區的高中和加州洛杉磯市的教師都參與的大型跨州的計畫,計畫目的是希望能透過實驗活動建立模型、評價模型再到修正成科學模型,將研究成果運用在實踐面,強化教師教學專業知能,影響所及令人佩服。臺灣也正在實施新課程,強調核心素養與能力的提升,我們期待教師的專業可以引領學生進行有意義的學習。         本期專題是以七月在國立臺北教育大學舉辦的亞洲化學教育研討會為主,此活動由韓國、日本、和臺灣在2006年共同發起,至今已分別在三國辦理八次活動,參加的人由當初的18為代表到現在近百人的規模,實在不易。自2021年起將加入馬來西亞為主辦國,使主辦國由三國增加到四國,更加促進亞洲化學教育人的互動與分享。在這些年間亞洲各國化學家與化學教育家們也都建立起深厚的友誼,大家的共願就是讓學生喜歡化學、享受做實驗的樂趣、並能發展成具有化學素養的國民。此次專刊由大會主辦人周金城教授擔任特約主編,就其主辦的第八屆亞洲化學教育學術研討會做一回顧性報導。專刊文章有周教授的NICE活動特色介紹、林靜雯教授和李宜諺的論文發表情形速寫、廖旭茂老師和程慧文老師指導學生參加與擔任科學志工經驗分享、周金城教授和鍾曉蘭老師的中學參訪、何慧瑩教授針對籌備會議的經驗彙整與分享,為讀者勾露出大會的精采原貌。其中尤其是廖旭茂老師和程慧文老師一文中學生對於參加這次會議擔任實驗講員的心得與收穫,特別讓人感動,其中一位學生提到:「我覺得這大概是我這輩子高中生涯裡最值得紀念也最有意義的一次活動了。」我相信任何一位老師聽到來自於學生這樣的回饋,內心絕對是激動的,廖老師應該尤是。給孩子們舞台,他/她們會讓我們驚豔的!感謝所有教授、老師和學生的參與與支持,你們都是最優的化學大使,尤其是主辦人周金城教授的團隊,每位教授和學生都投入相當多的時間與精力在籌備與辦理活動上,尤其是周教授運籌帷幄,使大會得以圓滿落幕並完成一項成功的化學教育國民外交,恭喜周教授。除此之外,本期還有廖旭茂老師的平面微型電化學電池的設計與應用,和李啟讓老師等人的運用虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學上,這兩篇內容都非常實用,值得作為探究與實作課程設計的參考。

第八屆亞洲化學教育國際研討會 ∕ 周金城

Sunday , 8, September 2019 Comments Off on 第八屆亞洲化學教育國際研討會 ∕ 周金城

第八屆亞洲化學教育國際研討會  周金城 臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@tea.ntuie.edu.tw n   前言 由韓國、日本與台灣所發起的亞洲化學教育國際研討會(International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators, NICE)今年7/30~8/1日已完成第八屆NICE研討會三天活動的辦理,各國參加的人數也趨於穩定,常常可以看到許多熟識的面孔,包含各國的大學教授與高中老師,於第八屆馬來西亞也加入了核心國家的行列中。而我也自NICE籌備會開始參與,每一屆NICE研討會都參與,也擔任過台灣辦理NICE研討會大會秘書,一直到這次擔任大會主席,要負責申請校內外經費,並籌畫整個活動的進行。每一屆參與NICE也都在吸收各屆辦理的優點,思考要如何避免缺點的發生,這是一個漫長的學習歷程。 n   留下活動的軌跡 辦完NICE研討會後,將NICE研討會辦理的軌跡留下,提供給以後想辦理的夥伴參考也是重要的,因此邀請參與的核心夥伴分別撰文將這些紀錄留下。 第一篇由我所撰寫的文章是〈亞洲化學教育國際研討會辦理回顧與第八屆活動特色介紹〉,先描述由NICE研討會籌備到後續七屆辦理的NICE研討會的情形,且寫出比較不一樣的活動設計,以及設計這些活動時的背後考量。經費是活動設計上的最大考量,本屆的研討會由註冊費收入的經費大約總經費的四分之一,也就是四分之三的費用並須由其他管道申請。在有限的經費下要辦理有特色的研討會,是相當不容易的事。親力親為可以減少人力費用的支出,例如大會網站就是由我親自建置,就可以省下好幾萬的費用,但也耗去我相當多的時間。 第二篇由台北教育大學自然科學教育學系的林靜雯教授所負責撰寫〈第八屆亞洲化學教育研討會論文發表情形速寫〉針對本次研討會的文章進行分析整理,除了有各國參與的人數,針對投稿發表類型是口頭發表、海報發表或是示範實驗進行分析。也針對投稿的主題進行分析,發現本次NICE研討會上的投稿是以教室對話分析與教學策略與日常生活中的化學主題為最多,可以讓我們對整體的學術活動輪廓有一個清楚的圖像。 第三篇是大甲高中廖旭茂老師撰寫〈指導學生參加2019年亞洲化學教育研討會擔任科學志工心得分享〉一文,則是針對他為設計研討會所設計的化學闖關遊戲前後歷程,並帶學生全程參與NICE研討會三天兩夜的整個心得。NICE研討會創造了給高中學生的舞台,而廖老師則把握的這個機會,大力的推了學生們一把讓他們有機會參與國際學術活動。由他文章中的學生心得,可以看出他的學生可以在參與研討會的過程前後,獲得許多成長的機會。 第四篇是新北市立新北高中的鍾曉蘭老師撰寫〈亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動–讓高中生變成主角〉一文,針對如何安排NICE研討會的高中參訪活動流程與訓練學生擔任英文導覽解說員與化學實驗活動的英文助手,都有詳細的說明。最重要的是讓高中生由活動參與者,變成活動的執行者,創造給學生舞台,也盡力幫助學生在舞台上發光發熱。 第五篇是由台北教育大學自然科學教育學系的何慧瑩教授所撰寫〈第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流〉一文,則是將繁雜的事務工作規劃做一個紀錄,讓大家了解研討會是有很多工作要同時規劃處理。找學生幫忙工作是目前大學困難的任務,因為要事先辦理保險並繳費,但是學生後來臨時有事不能來,但是保險費早已繳納,也無法向學生求償,這是找尋協助研討會人力上最大的困難點。 n   結語 第八屆亞洲化學教育國際研討會網站上,有詳細的會議議程與論文手冊資料,有關學術活動部分是比較容易了解的,但是其他沒有在網站上出現的內容才是更需要被了解。這次的第八屆亞洲化學教育國際研討會投審稿系統,是採用中華民國計算機語言學會所建置的線上會議管理系統,除了投審稿系統也有這註冊繳費的金流系統可以繳費租用,可以節省大量的時間與精力。租用系統所需繳納的費用不會很多,聯繫接洽上也不複雜,問題提出與解決都是透過網站聯繫,處理問題相當有效率,非常推薦使用,聯繫的窗口地址是位於中央研究院的資訊研究所內,若有興趣辦理國際研討會者,在經費有限的情況下,可以多加利用此管道來建置線上投審稿系統與線上繳費金流系統,應該是相當安全的,畢竟駭客也隨時隨地在等待綁架我們網站。

第八屆亞洲化學教育國際研討會辦理回顧與第八屆活動特色介紹 ∕ 周金城

Saturday , 7, September 2019 Comments Off on 第八屆亞洲化學教育國際研討會辦理回顧與第八屆活動特色介紹 ∕ 周金城

第八屆亞洲化學教育國際研討會辦理回顧與第八屆活動特色介紹  周金城 臺北教育大學自然科學教育學系 第八屆亞洲化學教育研討會大會主席 ccchou62@tea.ntue.edu.tw n   前言 亞洲化學教育研討會(International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators,簡稱NICE)是兩年辦理一次的會議,目前的主要核心國家是日本、韓國、台灣與馬來西亞。前八屆都是由韓國、台灣與日本輪流主辦,第七屆研討會時NICE委員會開會決定讓馬來西亞加入委員會,並決定讓馬來西亞主辦第九屆亞洲化學教育研討會,而第十屆則是再度回到日本主辦。要申辦NICE研討會必須在四年前向NICE委員會提出申請,若有興趣辦理的其他國家可以於第九屆NICE研討會時向委員會申請辦理第十一屆亞洲化學教育研討會。辦理的日期最好能配合主要核心國家的學校暑假時間來辦理,由於日本暑假開始的時間是在七月下旬,所以研討會辦理的時間主要是在七月底,以利日本的教授、高中老師與學生參與。 表一 第一到第八屆亞洲化學教育研討會與舉辦資料 地點 主辦學校 日期 大會主席 第一屆* 韓國首爾 淑明女子大學 2006/8/14-16 Prof. Choon H. Do 第二屆 臺灣台北 臺灣師範大學 2007/30~8/1 邱美虹教授 第三屆 日本東京 東京學藝大學 2009/7/29-31 Prof. Masahiro Kamata 第四屆 韓國首爾 首爾大學 2011/7/26-28 Prof. Choon H. Do 第五屆 臺灣屏東 屏東教育大學 2013/7/25-27 李賢哲教授 第六屆 日本東京 […]

第八屆亞洲化學教育國際研討會論文發表情形速寫 ∕ 林靜雯、李宜諺

Friday , 6, September 2019 Comments Off on 第八屆亞洲化學教育國際研討會論文發表情形速寫 ∕ 林靜雯、李宜諺

第八屆亞洲化學教育國際研討會論文發表情形速寫 林靜雯*、李宜諺 國立台北教育大學自然科學教育學系 jwlin@mail.ntue.edu.tw   n   前言 第八屆亞洲化學教育研討會(The 8th International Conference on Network for Inter-Asian Chemistry Educators)於2019年7月30日到8月1日於國立台北教育大學舉辦並已順利結束活動。本次研討會報名人員,總共有206 人,橫跨11個國家,依序為:台灣133 人、日本28 人、韓國15 人、菲律賓13 人、馬來西亞5 人、美國4 人、中國2 人、越南2 人、南非2 人、尼泊爾1 人、泰國1 人。本文之主旨希冀報告研討會論文的發表情形,藉此描繪亞洲各國於化學教育方面所關注的焦點與貢獻。以下將先介紹本次整體投稿文章於大會八大主題下的分布狀況,接著說明各國,以及不同學習階段於此八大主題關注的情形。最後,本文也分享本次研討會中特殊的亮點,包括:因應國際化學週期表年的相關發表,以及獲得最佳海報獎的發表特色,希望藉此讓未能與會的化學教育同好能一窺究竟,也讓參與此次盛會的社群伙伴們再次回味。 一、整體投稿主題的分布情形 研討會論文分為三種形式發表,包含口頭、海報與實驗示範,而本次研討會論文分為八大主題,分別為1.跨學科化學的遠景(Vision of inter-disciplinary chemistry)、2.教室對話分析與教學策略(Analysis of classroom discourse and instructional strategies)、3.各國化學教科書的表徵與呈現(Representation of textbooks)、4.日常生活中的化學(Chemistry in daily life)、5.微型實驗(Micro-scale experiments)、6.多媒體教材在課室中的使用(Use of multimedia as instruments in classrooms)、7.學生對化學的態度(Attitude toward chemistry)、8.各國優秀科展作品觀摩與分享(Sharing / […]

第八屆年亞洲化學教育國際研討會指導學生參加與擔任科學志工心得分享 ∕廖旭茂、程慧文

Thursday , 5, September 2019 Comments Off on 第八屆年亞洲化學教育國際研討會指導學生參加與擔任科學志工心得分享 ∕廖旭茂、程慧文

第八屆年亞洲化學教育國際研討會指導學生參加與擔任科學志工心得分享 廖旭茂1, 2, *、程慧文1 1台中市立大甲高級中等學校 2教育部高中化學學科中心 *nacl880626@hotmail.com   n  前言 NICE結束了,回到學校,這群學生被學校安排在朝會時分享參與國際科學志工的心得,看著一張張流轉的照片,心情不自覺的翻騰起來……故事就從九個月前金城教授拜訪學校後,開始了這場驚奇之旅。指導高中學生在國際研討會的場合上擔任年輕化學大使,分享創新實驗,是一項全新的挑戰與經驗;從動心起念、提議、溝通、協調、布局、設計、籌畫、教育訓練、練兵、上場、到最後的感動,能帶領這一批學生參與整個亞洲化學教育研討會,歷程甚是漫長又精采;心境的跌宕起伏,更是筆墨難以形容的(下圖為NICE活動的開幕式合照)。 圖1:NICE研討會的開幕式合照 回顧臉書,我曾寫下了這些文字,當時的文字真實的傳遞了當時的直接感受! NICEAGAIN-完攻、完工!   NICE重頭戲結束了,回飯店漱洗完畢,一個人在街頭看到了虱目魚粥的招牌,立馬進去,點了一碗虱目魚肚粥,妄想在熙來攘往的城市裡找到故鄉的滋味⋯⋯   為什麼那麼忙,兩天裡個人工作坊與學生闖關活動所呈現的創意、細膩的實驗內容可以說明一切;美國、日本、韓國、中國、馬來西亞與菲律賓等參與者們驚訝、驚喜的讚嘆,對大家的「用心」做了最佳的佐證,記得出發前跟學生勉勵的:「今天沒有其他團,只有甲中團,此刻你所代表的是甲中(大甲高中),也是台灣。國外與會者會透過你們的表現來評論台灣的水準,要把最好的表現出來,贏得外人對我們的敬重……學生們聽進去了,也辦到了,沒有辜負我茂茂老師與信任我的周金城教授、邱美虹教授所搭建的舞台!茂茂感到無比的榮幸!   當然學科中心夥伴的支援與鼓舞給了很多力量,他們當中很多都是犧牲假期、自掏腰包、不遠千里迢迢前來相挺的,我誠摯的感謝她們綿延又澎湃的友情!謝謝甲中學校裡,好同事物力、人力的全力支持;謝謝家裡的老婆大人…只靠一個人想完工是真的沒辦法的!想把一件事情做好的意志,讓所有有形無形的資源到位,讓一切趨於圓滿!   最後美虹教授的叮嚀,有點重量的壓在肩上,不過創意難教,每個世代也都有格自的特色與優點,或許只要立下了好的榜樣,優雅身影會引領著下個世代踏出屬於自己的華麗舞步…..   下個完工亮點在哪?其實我也不知道,我只知道不是當下,當下茫茫,需要很多很多的休息………… n  上場之前….. 這次參與科學志工大都是在高二修過與東海大學合開的「探索化學」選修課的學生,這個班學生都有比較多的實作經驗;調查後有15個同學願意到台北參加活動,但活動期間適逢學校第一次升高三學測模擬考,這對學生而言有著蠻大的心理壓力,對帶隊老師而言更是一種意志試煉,加上食衣住行各方面上有太多不確定的因素,撐住壓力,聚焦解決各種問題成了首務。還好在金城教授的協助下,確認學生在活動期間可以住宿國北教大的優質宿舍,讓老師們先鬆了一大口氣。 接下來是決定演示分享的化學實驗闖關活動,實驗最重要的是場地,考慮擺攤的地點在活動中心的場地後,經不斷的沙盤推演最後確認四個實驗活動關卡以及一個官能基爬爬樂桌遊關,每個關卡有三位同學擔任關主;實驗的內容都是微型實驗,不需要使用大量用水所以適合在大禮堂進行,而且大多是我最近開發的實驗內容,是偏向微型化綠色化學的實驗設計內容,近幾年也在國際上風行,展示的過程贏得相當多的讚許,印證了「綠色」當道的氛圍。本活動為了吸引來賓來參與而設計了闖關卡,所有人只要過一個關即可蓋章,集滿五個章,即可獲得本校自行開發的桌遊組,下圖為闖關卡設計圖。 圖2:上圖為闖關卡正面,闖關章蓋在容器空白處(本圖由本校黃維靜老師設計)。 n  學生國際交流活動的初試啼聲 在7月29日來臨之前,學校接待了一個越南的交流團,來賓是胡志明市教育大學的師培生,為了讓志工學生們有實際交流的機會,雖然很倉促,不過還是很勇敢的接下這個案子,安排了一場科學闖關的體驗活動,並要求他們一定用英文與對方交流,畢竟月底的活動關係到的不只是個人榮譽,而學生對伸出觸角對外交流展現出異常的熱情,從歡迎會的起手式,到講解科學原理時的賣力演出,最後開心的合照,活動的安排據暨南大學教授轉述,頗獲稱許。會後學生深受鼓舞,各組相互討論的機會增加,該說的、沒說清楚的、有瑕疵的,都主動要跟老師約時間再練習,學生自我要求度明顯提升。下圖為體驗交流活動時的照片。 圖3:台越交流科學闖關活動組圖   n  關卡介紹 上次交流練兵之後,修改部分內容與流程,NICE的關卡內容分述如下: 一、微型離心管中合成奈米磁顆粒 第一關是奈米磁流體關,英名為“Synthesis of magnetic nanoparticles in microcentrifuge tubes”,主要任務是教導闖關者在離心管中合成奈米磁顆粒,合成的磁顆粒在磁鐵的吸引下,如果有明顯的突出峰就算成功;因為反應物的使用量僅滴數,產物四氧化三鐵磁顆粒的共沉澱實驗在離心管狹長的空間中進行,混合的均勻度與否,讓這樣的實驗存在一些不確定的因素,學生必須事先經過不斷的練習,並考慮各種可能的變因,難度不低。闖關的部分學生設計了「搶救喜羊羊」大作戰的趣味活動,在規定時間內利用磁鐵釣竿釣起本實驗的反應物或產物,即闖關成功,下圖是奈米磁關的實作過程照片。 圖4:圖左為奈米磁顆粒靠近磁鐵時產生的變化,圖右為設計的闖關遊戲 二、利用鈷氯錯合平衡製作感溫變色棒 第二關是感溫棒的製作,英名為“Making thermochromic tube via the cobalt chloride equilibrim”,主要的任務是利用氯化亞鈷與氯化鈣兩種溶液,調配出不同顏色的溶液,藉此探討濃度對平衡移動的影響;並利用配置的溶液,注入細玻璃管,製作感溫棒,完成的感溫棒可置入冰、熱水中,觀察顏色的變化,藉此探討溫度對平衡移動的影響。下圖是感溫棒關的實作過程圖。 […]

第八屆亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動-讓高中生變成主角 ∕ 周金城、鍾曉蘭

Wednesday , 4, September 2019 Comments Off on 第八屆亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動-讓高中生變成主角 ∕ 周金城、鍾曉蘭

第八屆亞洲化學教育國際研討會之高中參訪活動–讓高中生變成主角 周金城1*、鍾曉蘭2 臺北教育大學自然科學教育學系1 新北市立新北高中2 *ccchou62@tea.ntue.edu.tw n   前言 今年7月30到8月1日舉辦第八屆亞洲化學教育國際研討會(NICE),而大會於第三天安排高中參訪行程,這是自2009年的第三屆亞洲化學教育國際研討會開始加入的。當時的大會主席東京學藝大學Masahiro Kamata教授安排參與者參訪東京學藝大學附屬中學,當時的活動是由學校老師進行導覽,由各國教授或教師上台到高中班級中進行實驗實驗教學,相當有趣。之後,每屆的亞洲化學教育國際研討會的第三天就會安排參與者到高中進行參訪,並且加入了不同國家高中生一起做化學實驗以及高中生專題海報發表競賽的活動,讓不同國家高中生之間可以有許多學習與觀摩的機會。 n   到新北市立新北高中辦理參訪 於大會第三天上午十點半抵達新北高中,這次能到新北高中辦理NICE研討會高中化學教育參訪活動,大會非常感謝新北高中倪靜貴校長以及化學科教師鍾曉蘭博士的全力支持,讓高中參訪活動得以順進行。創建自1997年的新北高中是一個校園面積大,軟硬體設備均優的學校,校園中有很好的科學教學設備與實驗室,讓來參加NICE研討會的學者,印象深刻。 圖1 到新北高中參訪校門口合影    圖2 對大會參與者進行學校簡介 n   分組參觀學校的科學教育設施 新北高中校內有一個小型的科學博物館,內容比較多是收集生物與地科的相關模型與材料,可以讓教師在教學時有效利用。之前幾屆的國際化學教育研討會的高中參訪,都是由各校的英文老師負責相關解說。今年的則是由新北高中的教師訓練學生負責英文解說與導覽,這可以給學生很好的訓練機會,增加學生直接參與國際交流活動的機會。 圖3 新北高中校內就有小型自然科學博物館 圖4 由新北高中的學生擔任英文導覽員  除了小型博物館,還有座可以容納整個班級人的星座投影天球儀,是由新北高中的老師進行導覽解說,利用天球儀可以觀察南北半球的星空與星座,這是需要運用高度空間能力想像的學習主題,但是透過星座投影天球儀可以讓學習變得容易些。 圖5 星座投影天球儀播放室 大家最有興趣的還是參觀化學實驗室,實驗室中12組實驗桌,每一張桌子都有配置兩個水槽,每張桌子的上方都有配置萬向抽氣罩,牆邊還有配置數座通風櫥,因此可以讓學生放心的在實驗室裡進行各種化學實驗。而實驗室講台後方則是有很大間的實驗準備室並與實驗器材室與實驗藥品室相通,讓化學教師在實驗器材準備上相當的方便。化學實驗室相當的重要,若有安全方便的化學實驗場地、充足的實驗器材與設備,化學教育就可設計相當多的實驗活動讓學生進行。化學實驗室也是NICE參與者參觀的重點,想要觀摩學習各國在化學實驗室上的設計與安排,作為設計改進的參考。由於整個高中的科學教育設施相當完善,其中一位韓國的高中老師還詢問說這是一所私立學校或是特別的科學高中嗎?當我們告訴他們這是一所一般的公立高中時,他們都表現出非常訝異的表情。 圖6 化學實驗室 n   化學實驗DIY活動 七月的下午天氣是是相當炎熱的,若所有人到化學實驗室做實驗,可能會很會流很多汗。新北高中很貼心地將中午的午餐場地、下午的化妝品與乳液的DIY製作活動、高中生化學海報發表都安排在圖書館會議室,一方面洗手乳與乳液的DIY製作活動沒有藥品汙染的危險性,另一方面都在相同場地,大家也就不需要再移動位置,而且圖書館會議室是冷氣的。 下午實驗活動是由鍾曉蘭老師負責,她設計了洗手乳與乳液的DIY製作活動,先統一進行基本實驗原理與過程解說後,就進行分組實驗活動。每一組實驗活動,都由一位新北高中學生來負責英文解說帶領小組的其他組員進行實驗操作。新北高中的學生事都已經過訓練,表現得非常好,能帶領大家添加正確的試劑的比例,每人完成一罐洗手乳與一罐乳液並且可以帶回去,與會者都相當的開心。 圖7 化妝品與乳液的DIY製作活動 n   高中生化學海報發表競賽 在實驗過後,最重要的就是高中生化學海報發表競賽,這對各國高中學生來說都是有相當的壓力的。畢竟化學專題研究本身就已經有相當的難度,還要使用英文來進行解說。但是這些上場的學生都表現得相當沉穩,並沒有膽怯的樣子,而且可以和參觀海報者的提問,進行回答都表現都表現的相當好。這次的海報展總共有六組學生報名參展,主要是來自日本、韓國與台灣。我們由日本、韓國與台灣的教授中,各找一位代表來進行評分,再將三個評審的成績加總計算,第一名與第二名都是來自大甲高中的學生獲得,第三名則是來自東京學藝大學附屬中學的學生獲得。很高興台灣的學生表現亮眼,這要歸功大甲高中的指導老師廖旭茂老師願意全力付出的指導學生,才能讓將學生展現出此能力,廖老師每年都有指導學生參與台灣的全國科展活動,也經常得到全國很好的名次,他會進一步鼓勵高中生再將研究成果轉成英文海報,在經過英語發表訓練就可以參與這個競賽活動。其實各國高中生能有勇氣能站在這裡分享研究成果,就已經相當不簡單了。 圖8 各組高中海報作者與參與者互動之照片 n   參訪活動閉幕 隨著高中生化學海報發表競賽頒獎結束,由上午開始的高中參訪活動就結束了,而整個NICE研討會三天的活動也就隨著落幕。自2009年加入高中生參訪與高中生海報競賽,整個NICE研討會就年輕活潑了起來,也打造了一個給專屬給高中生參與國際化學教育學術活動的舞台,而高中化學老師扮演了一個很重要的關鍵角色,就是要如何將學生推上這個國際的舞台。亞洲化學教育國際研討會經過大家多年的努力,搭建出了這個專屬高中生展現化學學習成果的舞台,希望更多的化學老師能夠注意到這個舞台,幫助學生躍上這個舞台。 圖9 下午四點半離開新北高中前的中庭合影   n   結語 目前國內高中接待國際參訪工作愈來越頻繁,也顯示教育部推動國際交流具有相當的成效。由於台灣越來越重視英語教育,所以高中生的整體英語能力相較於以往有顯著提升,而且有些高中學生就已經可以通過中高級的英語檢定,使用英語進行溝通與表達已完全沒有問題。因此高中老師會訓練這些英語能力較佳的學生,擔任國際參訪工作的接待或導覽解說人員。這次的亞洲化學教育國際研討會接待、導覽與帶化妝品DIY實驗工作,就是由新北高中學生來直接負責的。早期的各國高中參訪主要是學校老師扮演主要的導覽與實驗教學活動角色,到這一次已經可以讓高中生來負責部分導覽與實驗教學活動,這是一個很重要的轉變。若能鼓勵學生積極投入化學教育活動,相信可以培養更多高中生在大學選讀化學相關學系,增加未來化學領域的相關工作人員。這次的高中參訪是相當成功的,也讓亞洲化學教育國際研討會的第三天高中參訪的形式有了新的面貌。

第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流 ∕ 何慧瑩

Tuesday , 3, September 2019 Comments Off on 第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流 ∕ 何慧瑩

第八屆亞洲化學教育國際研討會之場地與議事組準備經驗交流 何慧瑩 國立臺北教育大學自然科學教育學系副教授 hueiying@tea.ntue.edu.tw 前言 在本次大會主席周金城教授的盛情邀約下,本系林靜雯、李昆展、蕭世輝和我等四位自然系教授開始投入協助研討會之前置準備工作。林靜雯教授負責投稿與議程相關事宜;李昆展教授負責聯絡與邀請講者事宜;我和蕭世輝老師主要是負責場地借調、布置、報到、場地、議事、以及所有工作人員調度等庶務工作;大會主席周金城教授的工作則是統籌各組之進度,許多找不到人做的事,他都需要自己親自操刀。這次會議雖有些許不足之處,但以我們如此有限的人力完成這件工作,我個人認為大家都為了研討會全力準備了。本篇參與研討會的心得,主要是介紹我和蕭世輝教授所負責的庶務工作,雖然這工作無關乎化學教育研究,卻是研討會能否進行順暢的關鍵,以往很少有人將之紀錄下來。以下我將從會前準備工作和研討會當天特別的部分來說明我們工作的安排。 會前進行工作人員招募工作 經費與人力總是所有活動最重要的考量。在大學內舉辦國際研討會活動,設備、場地與人力的支援,比在會展中心與飯店辦理來的容易些。國外的國際研討會經常會辦理在會展中心與飯店,並將整個活動委託會議公司來協助辦理,但是這樣的活動報名費通常收費也會收的相當高。為了讓國內外中學化學老師與學生都可以參與,本次研討會針對高中教師與學生都收費相當便宜,因此在大學內辦理可以省下一些設備與場地租用的費用。而工作人員招募首先要考量的也是經費問題,再來就是要如何吸引學生來參加。由於經費相當有限,除了循一般程序要於活動一個月前聘兼任助理並辦理勞健保並核發費用外,我們另外從國北自然系的大二服務學習課程招募學生,並提出一些可以吸引他們來參加的亮點,然後在Facebook上本系所建立的自然系社群貼出人員招募公告,有興趣的學生就會主動聯繫我,很快地就將工作人員找齊了。 由於七月底暑假宿舍已關閉,非常不容易招募到能來協助的學生,不過我們還是順利招募到16位學生來協助。接著,將學生大致上分6組,訂定各組人員的主要負責工作 。主要的有工作有攝影人員、報到人員、午餐茶敘人員、各分組場次人員、大會主會場工作人員、路徑引導人員與機動支援人員等。為了加強工作人員的識別,我們統一訂製了背心。此外,過去的活動舉辦,常會訂製統一的上衣,但是連續多天的活動衣物換洗不易,而且工作人員也不一定喜歡衣服的材質與設計,因此統一製作背心給工作人員穿著,這樣方便替換與送洗,而且以後的相關活動也可以繼續使用,是比較環保與省錢的作法。 圖一工作人員穿著統一的背心 事前的場地與活動流程線規劃及雨天備案 重複場勘與模擬各種可能的情況,是準備工作上所必須的。台灣的夏季是經常有颱風的,雨天備案在籌備會討論的時間可能比正式會議流程討論還要長,這是外人所無法了解的。尤其當有戶外活動時,研討會的第一天下午的化學行動車與布袋戲化學實驗表演的戶外表演如何移到有雨遮的地方,還有的第二天傍晚的貓空纜車文化之旅,因為雨天貓空纜車是會停駛的,如何在傍晚時間臨時安排大家到具有台灣特色的室內場地,讓我們傷透腦筋來解決,但這還僅是與雨天備案。若是遇到放颱風假,整個活動要如何因應更是棘手,因為若放颱風假整個學校行政人員都是不在學校的,即使風雨不大整天會議仍將被迫取消,這些問題在籌備會上討論後我們並沒有討論出解決方案。尤其國外的學者已經搭機來台,要延後辦理也是不可能的事,這是在台灣夏季辦理研討會很大的風險。若研討會選擇在大型飯店內辦理,即使颱風天仍可以在飯店內如期舉辦活動,不受颱風假影響。還好我們很幸運的是這三天的研討會天氣晴朗,不需要動用到任何的雨天備案。 圖二各演講與實驗活動的事前整理與檢查工作  建立會議工作人員配置表與即時聯繫管道 會議流程細目表是依據會議流程所安排的人員調度表,其中包含需要準備的物品與負責人員。此表中應詳列每一位工作人員在會議當日所處的時間、地點、與工作內容。尤其是人員的移動過程一定要清楚列在工作細目中,以利工作人員能於會議當日確認自己的行程。在安排人員時,一定要有工作人員的休息時間,也就是機動人員,他們在意料之外的事情發生時,第一時間就能進行處理,沒事時就輪流休息。早些年的研討會都會看到工作人員使用耳機與對講機進行聯繫,來解決突發狀況,但是近年來利用手機通訊軟體Line建立即時通訊群組相當方便,我們也利用Line建立聯繫群組。不論是報到處參與者的收據問題、午餐與茶敘加訂、臨時器材的支援、晚宴臨時加桌與增加素食等、要大會司儀臨時宣布事項等,透過Line群組都可以獲得即時的處理,比電話聯繫處理還要更快更有效率,也不需要採購對講機等通訊設備,相當方便。 以節省地球資源角度思考會議所需之材料 會議所需之物品相當多且繁瑣,一定要清楚列出各項物品的細目、數量、以及完成時間。當然,由哪誰負責也要清楚標示出來,以利籌備委員會定期開會時確認進度。前置工作包含議程海報、大會提袋、會議手冊、標示牌、大型海報架、海報展示架、名牌、餐卷、簽到資料、收據領據製作等。會議上有些是一次性消耗品,有些是可以保留下來的,我們在會議所需材料製作上,盡量減少消耗品的製作,例如減少場地展架與飄旗製作數量,會議論文手冊也不再印刷出來,放在大會網站上讓大家下載即可。但是將大家比較會留下來物件製作精美一些,例如大會手提袋。 名牌需要放本次會議的圖樣、還有與會者的國家、姓名、職稱、工作單位、報名序號。籌備委員會討論後,決定能把議程和地圖也加入。經過設計之後,我們決定使用1張A4紙製作成兩張名牌,雙面列印之後剪裁。名牌吊帶需要能調整長度,我們也利用吊帶的顏色來辨別國家,因此我們選用了自然系的實驗課所剩餘材料(串珠和珠寶線)來製作,環保又具有特色。   圖三大會名牌的設計與製作 為了讓晚宴和文化之旅卷看起來比較有質感,我們選銅版紙來印製。文化之旅的照片是採用場勘人員於會議前親自到貓空進行場勘時所拍攝的照片。因為製作後的成品很像書籤,所以有些與會者參加時希望我們不要將票卷回收,他們想要保留下來紀念。 圖四大會晚宴的餐券 圖五文化之旅的活動卷 圖六大會手冊提袋是一個高品質的多功能書法袋 設計具有台灣特色的客製化小禮品 籌備委員會討論後,希望這次的禮品能具有臺灣的特色,而且還要克服經費的限制。於是我們想到利用系上採購於教學上使用的3D列印機來製作每一位與會者的個人化禮品,於是臺灣造型的鑰匙圈成為首選,我利用臺灣地圖製作鑰匙圈的模板(利用Inkscape軟體),然後每一位與會者的姓名放在地圖上方,這樣就成了利用3D列印製作的個人化禮品了,並可以選擇不同顏色的線材來加以列印(利用Tinkercad線上建模軟體製作)。每一件都是由我親自逐一列印出來的,大家來報到時拿到有自己名字的客製化禮品都非常的開心。 圖七利用繪圖軟體所建的模型檔  圖八實際由3D印表機所列印出來的圖形 除此之外,在會議前製作的3D個人化鑰匙圈,可能會有姓名列印錯誤需要及時修正,或者是有人想再多做幾個作為紀念,因此,我們也招募了本校教職員的小孩,是兩位國中生與一位小學生,會議之前進行2天的訓練,在會場時已能完全控制3D建模與列印,兩天共客製化約20幾個不同外觀的鑰匙圈。許多參加會議的人都很好奇看到小朋友來幫忙,增添了會場的歡樂氣氛。 圖九於會議當天在大禮堂設置3D個人化鑰匙圈現場處理攤位 結語 研討會能否順利完成,在於全體人員彼此間的溝通與合作,以及事前的準備工作是否確實進行。我很高興自己能有這機會協助2019亞洲化學教育國際研討會,會議期間雖然很累,但看到自己和蕭世輝教授所規劃的人員調度發揮了作用,整個會議進行得相當順暢,我們都感到無比的欣慰。我相信讓校內與系上的學生參與研討會的事務性工作,可以提供他們學習成長的機會,畢竟系上也不是經常辦理大型的國際研討會,有些屆學生由大一日入學到大四畢業也沒有遇過,相信參與同學們的收穫會比付出的更多,最後感謝各位工作人員相挺,讓會議圓滿成功!

平面微型電化學電池的設計與應用 ∕ 廖旭茂

Monday , 2, September 2019 Comments Off on 平面微型電化學電池的設計與應用 ∕ 廖旭茂

平面微型電化學電池的設計與應用 廖旭茂 台中市立大甲高中 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本實驗影片由國立大甲高級中學提供,方型電化學電池的製作與使用介紹。 影片網址:https://youtu.be/4f_kGVioDjI,YouTube. n  簡介 國高中的電化學實驗課程中,電化學電池(electrochemical cell)涉及有毒重金屬鹽類的使用,以及廢液的排放,加上傳統實驗燒杯器皿容積過大、擔任鹽橋的U形玻璃管容易打破、難以進行電化學電池活性序列的調查,以及電位變因探究等諸因素,造成實驗教學不易進行的刻板印象。在108新課綱中,高一的基礎化學也取消電化學電池的實驗課程。 課綱取消電化學電池的緣由難以探究,不過電化學電池概念牽涉綠色化學、能源永續等前瞻思維的養成;新的電池科技也蘊含著龐大商機,其重要性與未來性無庸置疑。如何透過創新設計,改善傳統電化學電池使用上的諸多缺點,並遵循綠色化學原則,減少實驗藥品用量、有效降低有毒廢棄物排放,讓中學的老師們願意帶學生進實驗室,著實是一件重要的工程。 20年前芬蘭手機大廠一句有名的slogan-“Human  Technology”(在台灣翻譯為科技始終來自人性,此意與原文可能不完全一樣),其強調所有科技創新除了功能性取向外,還必須要考慮人機介面的親和性、直覺性與需求性等,“User side thinking”漸漸取代”Supply side thinking”。筆者之前在本刊1以及科學研習月刊2發表過創客版的微型電化學電池模組,歷經1年多來老師們教學使用後的回饋與建議,決定針對設計造成的不便性,進行修改。藉此減輕中學老師的負擔,提高進行實驗的意願。 新型的電化學電池模組,利用雷射切割機來進行製作開發,外觀上依舊是將電化學電池平面化,涉及電子轉移的氧化還原反應不在燒杯中進行,而在壓克力雷射切割出的方形凹槽裡;以硝酸鉀溶液沾濕的濾紙作為鹽橋,濾紙形狀為方便加工,由圓弧形改為長方形;為改善接觸不良問題,金屬片電極由抽取式改為固著式,放置於同形狀的凹槽內,並由不鏽鋼螺絲固定接觸;金屬片電極的面積加大,方便更換,且降低內阻。下圖為兩種微型電化學實驗模組的比較。 圖1:圖左為舊款的微型電化學電池,圖右為改良後的微型電化電池 期盼透過本實驗模組的分享,能啟發並鼓勵中小學的教師們「自己的教具,自己做」外,真正願意帶學生進實驗室做實驗,讓中小學的化學實驗能真正達到減量、減廢,並符合綠色化學原則;進而培養富行動力、責任心,以及綠色思維的現代公民,落實永續教育的經營目標。 n  器材與藥品 1.      功率80 W的雷射切割機。 2.      透明壓克力板60 cm × 40 cm,厚度8 mm及5 mm各一塊 3.      螺絲攻牙器1組,以及固定虎鉗【購自五金材料行】 4.      鑽孔機1台(含鑽頭) 5.      手擰螺絲(Φ=6 mm,長12 mm)數個【購自五金材料行】 6.      平頭一字螺絲(Φ=4 mm,長12 mm)數個【購自五金材料行】 7.      鎂合金、鋅、鐵、銅金屬片數片(尺寸為2.5× 2.5cm,厚0.5 mm) 8.      厚0.5 cm碳纖維片(單支尺寸為100.0×2.5 […]

虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學的應用 ∕ 李啟讓、洪振方、李坤、李柏林

Sunday , 1, September 2019 Comments Off on 虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學的應用 ∕ 李啟讓、洪振方、李坤、李柏林

虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作教學的應用 李啟讓1 *、洪振方2、李坤3、李柏林4 1.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所博士 2.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所教授 3.      國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所博士班 4.      國立陽明大學生物醫學工程學系碩士班生醫材料組 *li483739@yahoo.com.tw        十二年國教普通高中自然科學新課綱10-12年級「科學探究」歷程分為,發現問題、規劃與研究、論證與建模,表達與分享。「實作學習內容」為實際操作的科學學習活動,例如:觀察、測量、蒐集資料與分析、歸納與解釋、論證與作結論等(教育部,2016)。虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作之學習歷程為:透過真實化情境動畫的觀察、發現問題、辨別變因類型、提出假說和操作虛擬實驗、蒐集與分析數據,將數據繪製圖形、建構數據模型,從圖形的變化趨勢尋找規律性形成結論,以文字或符號表徵數學模型,應用模型解釋或推論問題(李啟讓,2019)。虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作本質上是科學探究與數據建模的過程,與十二年國教普通高中自然科學新課綱10-12年級科學探究與實作的學習重點是一致的。       虛擬實驗討論教學策略在氣體定律探究與實作的流程包括:1.現象觀察:線上觀看氣體定律虛擬實驗影片;2.提出問題:提出可以探究的研究問題;3.選擇變因:選擇研究問題的操縱變因、控制變因、應變變因;4.實驗預測:由操縱變因與應變變因的因果關係提出待驗證的假說;5.實驗數據選擇與表格設計:決定操縱變因實驗數據間距的大小、設計可記錄操縱變因與應變變因數據的適當表格;6.進行虛擬實驗:線上操作互動式虛擬實驗、詳實記錄實驗數據;7.繪製實驗結果的數據圖形:選擇適當的數據圖形、決定數據轉換成圖形X-Y軸的座標軸名稱、組織與建立數據模型;8. 比較實驗結果與實驗預測:驗證實驗結果與實驗預測的假說是否一致,假說是否獲得支持;9.形成結論:解釋數據圖形變化趨勢表徵數據圖形的意義,以符號建構數學模型;10.即時評量:表達與分享,應用數據模型或數學模型描述、解釋、預測或推論原來情境或新情境的問題。       虛擬實驗討論教學策略在探究與實作的教學設計,參照吳英長(1988)的小組討論教學流程、歐陽鐘仁(1996)解決問題討論教學及Nelson(2013)的問題焦點討論設計而成。本虛擬實驗討論教學的教學策略分成教學前、教學中、教學後三個過程,分別說明如下: (一)教學前過程:  1. 分組: (1)使用前一次化學期中考成績排序後以S型分組或社交計量分組,每組3~4人,全班分成10~11組,每組指定一位小組長負責評分及記錄同組組員發言次數。上課時小組成員提出問題或回答問題,其他小組長依據評分標準給予其他小組加1~3分,並記錄在小組互評表(如表1)。而發言小組則記錄發言組員提出問題或回答問題次數列入貢獻率。為了能夠讓不擅言詞或學業成績不佳學生有發言機會,除了自由提問(或回答)外,教師亦會適時以較能夠回答出來的問題抽問不擅言詞或學業成績不佳學生,來鼓勵他們參與討論。 (2)小組互評表評分給分標準:提問給分範圍1~3分,回答給分範圍1~3分(黃國禎,2016)。 ①   給3分:能清楚描述問題並提供足夠理由說明問題重要性(提問)。使用合宜的資訊清楚回答同學的問題(回答)。 ②   給2分:能描述問題但提供的理由不夠周全(提問)。試圖回答同學的問題(回答)。 ③給1分:未能描述問題及其重要性主題不明確(提問)。僅以最基本的答案回答同學問題,或未能解答(回答)。 (3)貢獻率:同組有發言,小組長紀錄組員提問或回答累計次數列入個人平時成績加分參考。 表1小組互評表(班級:組別  組長姓名:        )  組別   座號   組員姓名                       […]

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