Blog Archives

透過變因探討「紙」色層分析 / 倪行健

Thursday , 19, February 2015 Comments Off on 透過變因探討「紙」色層分析 / 倪行健

透過變因探討「紙」色層分析 倪行健 臺中市立長億高級中學 nsc100100@gmail.com n  前言 筆者試著以「是否一定要遵循實驗手冊按部就班(step by step)地操作實驗?」的想法,取代食譜式的實驗程序,嘗試不局限於「在封閉容器中」、「使用濾紙」、以及「實驗室內的溶劑當展開液」的濾紙色層分析實驗,放手讓學生有自己不同的想法融入此實驗之中。 各組學生在實驗前先討論、設計,思考在不同材質的紙上(見圖1),點上不同品牌、不同性質(油性或水性)的不同色筆(見圖1),放入不同的展開液中(見圖2),觀其層析狀況(見圖3),並紀錄之(見附件一和附件二)。因此,筆者將濾紙色層分析的「濾」字去掉,暫稱為「紙」色層分析。 圖1:各組學生自行引用不同的紙材和色筆進行層析 圖2:展開液部分由老師提供、部分由學生自己攜帶或提出要需求 筆者思考:濾紙色層分析一定要用濾紙、制式的展開液…等等嗎?讓學生有更多的參與感,有更多自己想法融入色層分析實驗中,在不同變因下,出現那些不同的實驗結果,並且嘗試解釋其原因。在定性的實驗過程中,除了融入學生的創意、想法及設計元素,首先還可以讓學生試著預測(prediction),各種不同色筆可能隱藏那些顏色(見圖3)的色素;在不同的展開液中,哪一種展開液的分離效果較佳?…等等。然後,學生開始實驗(experimentation)、觀察(observation)、紀錄(record)。最後,討論與結論(discussion & conclusion)。這種教學更能增添趣味與和變化?並讓相互觀摩的機會?這不也是一種自學、思考、表達的「學思達」呢? 圖3:在相同的材質紙上,點上相同各色的色筆,在不同展開液中層析的狀況 n  進行實驗 一.  實驗名稱:「紙」色層分析—誰的分離效果較佳? 二.  實驗原理:色層分析法係利用混合物在固定相及移動相中,因溶解度的不同而有不同的分布,亦即為利用不同的親和力來進行分離。 三.  實驗目的 1.    能利用混合物在固定相和移動相中,因溶解度的不同而有不同來分離混合物(色素)。 2.    瞭解混合物在固定相和移動相中,因溶解度的不同而有不同以達成分離混合物的原理。 3.    培養小組合作和討論的習慣,形成學習共同體,相互欣賞、學習、互助,產生1 + 1 > 2的效果。 4.    養成做中學(learning by doing)的習慣,藉以激發出創意與發明的潛能。 四.  實驗方法:控制變因實驗法/分組合作 五.  實驗變因:紙質、色筆、展開液(見圖1、2) 六.  實驗探討 1.    其它條件(實驗變因)都一樣的情況下,哪種展開液的分離效果較佳? 2.    其它條件(實驗變因)都一樣的情況下,哪種顏色的色筆的分離效果較佳?(甚至可探討不同品牌的同色筆層析的差別) 3.    其它條件(實驗變因)都一樣的情況下,哪種紙質上的顏色分離效果較佳? 七.  實驗材料:所用紙質、大小、形狀、色筆、展開液:各組自訂。 八.  進行實驗:操作步驟(見圖4)並紀錄實驗結果、拍攝影片並後製作,繳交。 圖4:色筆點上不同紙材(上)、置入不同展開液(中)和用影像記錄結果(下) […]

「大象牙膏」變成「碘沖天泡」/倪行健

Sunday , 14, December 2014 Comments Off on 「大象牙膏」變成「碘沖天泡」/倪行健

「大象牙膏」變成「碘沖天泡」 倪行健 臺中市立長億高級中學 nsc100100@gmail.com n  前言 如果每一個實驗都發展成為一個小型的科展,會不會更有趣?每位學生都像是一位小科學家,他們會不會更有成就感? 因此,我就將研習自化學學科中心假豐原高中所辦,施建輝老師主持,楊水平教授所演示的「阿拉丁神燈暨大象牙膏」,引進自己的實驗課程,讓各組學生自己自製設備,如圖1~3所示。透過控制變因實驗法,在不同的操縱變因下,進行「大象牙膏」實驗,並觀察、記錄其現象,最後還要討論其因果並發表分享。    圖1:學生自製「大象牙膏」裝置的零件 圖2:學生自製「大象牙膏」的裝置 後來,為了節省藥品的消耗,因而改良為「小象牙膏」(「碘沖天泡」)的微型實驗,如圖2所示,這是一方面為環保,另一方面是碘化鉀(KI)並不便宜。但是,這就少了學生自製設備而且能夠大量噴發牙膏泡的驚艷樂趣,真是兩難呀! 圖3:「小象牙膏」(「碘沖天泡」)設備及其零件,(a)管子的長度不同(左)和(b)管子的長度不同(右) n  設備與變因說明 「大象牙膏」(圖1):操縱變因為管子的長度。控制變因為雙氧水濃度(倒入保特瓶)、碘化鉀、碳酸鈉及沙拉脫的量(置入側管錐形瓶)。 「小象牙膏」(「碘沖天泡」)(圖3):(a)操縱變因為管徑的粗細。控制變因為管長、雙氧水濃度(吸入針筒並由試管的側支注入)、碘化鉀、碳酸鈉及沙拉脫的量(置入側支試管)。(b)操縱變因為管子的長度。控制變因為管徑、雙氧水濃度(吸入針筒)、碘化鉀、碳酸鈉及沙拉脫的量(置入側支試管)。 n  藥品與用途說明 1.      雙氧水(hydrogen peroxide):30%(本實驗的主角,其分解反應式:2H2O2 → 2H2O + O2) 2.      碘化鉀(potassium iodide):白色粉末,當作催化劑(碘離子,I−才是本反應的真正催化劑) 3.      碳酸鈉(sodium carbonate):白色粉末,強鹼物質(在強鹼的條件下,I−不會變成I2,才能維持I−的催化反應,並且生成H2O及O2。在酸性下,I−則會變成I2,無法生成O2。),說明如下: (1)   在酸中(過氧化氫溶液具弱酸性),碘離子被雙氧水氧化產生碘分子(難聞的且有黃色的I2),不會產生氧氣,如反應式[1]所示。由於酸的量不多且酸的強度不高,本實驗僅產生少量的I2。 H2O2(aq) + 2I─(aq) + 2H+(aq) → I2(aq) + 2H2O(l)    [1] (2)   為抑制碘分子的生成,本實驗加入強鹼的碳酸鈉。在強鹼中,過氧化氫才能維持I−的催化反應,相關反應如反應式[1]~[5]所示。其中反應式[2]中CO32─(aq)來自Na2CO3(aq),反應式[5]在I─的催化下,生成水或水蒸汽和氧氣。 H2O2(aq) + 2I─(aq) + 2H+(aq) → I2(aq) + 2H2O(l)    […]

寓教於樂的〔化學桌遊〕/倪行健

Tuesday , 19, August 2014 Comments Off on 寓教於樂的〔化學桌遊〕/倪行健

寓教於樂的〔化學桌遊〕 倪行健 臺中市立長億高級中學 nsc100100@gmail.com n  前言 這樣的情境(如圖1),相信大家一定不陌生,甚至還是其中的一份子,上FB、LINE好友、玩Game,或是開心農場的農夫(farmer)之一?沉溺其間,樂此不疲!何以如此?就是因為有趣,所以吸引;因為吸引,所以反覆其中;因為反覆其中,所以越來越熟練。 圖1:划手機 (圖片來源:http://tw.gigacircle.com/439438-1。) 基於上列的必然,與自然科中仍有背誦與理解的必要,若能兩者結合,寓教於樂,豈不完美?因此筆者有了〔化學桌遊〕二合一(Two in one)的想法。更好的是〔化學桌遊〕將化學融入桌上遊戲,完全不占用上課時間,利用課後或課間,就能讓學生心甘情願地參與,卻能自然而然地記住遊戲中的一切,而且會很熟練。 什麼是〔桌遊〕?大家如果上網鍵入〔桌遊〕二字,會看到桌遊已經夯到什麼程度,多少地方已經有了桌遊的專賣店,有了專供玩桌遊的餐飲店,更多學校開設了〔桌遊社〕,吸引了多少玩家投入其中。不只益智、遊戲過程平和有趣、花費較少、對視力也無藍光的傷害、也成就了不少親子互動的機會、內容幾乎不會涉及打殺暴力、更沒有打殺暴力的音效與畫面,其優點遠遠多於電動遊戲。 依據維基百科所言:桌上遊戲(英語:Tabletop game或Table game),通常被簡稱為桌遊,又被稱為不插電遊戲,是針對如卡片遊戲(又包含集換式卡片遊戲)、圖版遊戲(Board Game)、骰牌遊戲(Tile-based games)以及其他在桌子或任何平面上玩的遊戲的泛稱。桌遊亦泛指不依賴電子產品的、通常不需要大幅度動作的遊戲,如殺手遊戲。如圖2~圖4所示:舉凡撲克牌、大富翁、妙語說書人、拉密、風聲、閃靈快手、SET、三國殺、妙筆神猜、象棋、圍棋、西洋棋、跳棋、軍棋、橋牌、麻將等等,皆是。 圖2:拉密 (圖片來源:http://rvcamp.biz/959。) 圖3:風聲 (圖片來源:http://aininibo.pixnet.net/blog/post/81267961-%5B桌遊介紹-情境遊戲%5D風聲-the-message。) 圖4:妙筆神猜 圖5:親朋好友玩桌遊 想想,如果各學科的部份內容,能開發成有趣的桌遊,在校園內、家庭中呈現,如圖5的景象,玩的是各科的桌遊,兼具學科的學習與休閒,不是很好嗎?因此,筆者構想的第一套〔化學桌遊〕就在課程與學生分組的設計中現身了,如圖6~圖8所示: 圖6:學生自製獨一無二的化學撲克牌 圖7:學生自製獨一無二的化學撲克牌 圖8:學生自製獨一無二的化學撲克牌 n  讓學生自行設計化學撲克牌及自陳玩法說明 一.     分組規劃 對象:高一學生,每班分6組,每組約6位學生。 二.     先備知識與配合單元 國中先備知識:原子序、質子數、電子數、質量數、中子數與元素週期表。高一配合單元:基礎化學(一)第二章原子結構與元素週期表。 三.     張數要求 可以用下列三種設計張數的其中一種來設計。(1)54張:只含1A~8A + 21Sc、22Ti、…、30Zn。(2)118張:含1A~8A + 1B~8B(共七週期,1~18族)。(3)自訂張數:只要符合所設計的所需即可,但一定要有1A~8A族所有元素。 四.     桌遊活動的設計與說明 (一)      以空白名片卡,設計一套化學桌上遊戲(簡稱〔化學桌遊〕) 化學撲克牌玩法,例如:化學梭哈,化學接龍…等(玩法不拘,自行設計),但卡片中不可出現一般撲克牌上的A、2~10、J、Q、K以及黑桃、紅心、方塊、梅花四種花色,只可出現與化學元素週期表中相關的內容(例如:族數、原子序、質量數…等),因為化學撲克牌不是一般的撲克牌,而是與化學週期表內容有關的撲克牌,所以不可出現一般撲克牌上的內容。 (二)      設計內容(可參考google桌遊內容,完成下列事項。) 1.        在空白名片卡上,設計所要呈現化學週期表內容的實體〔化學撲克牌〕一副。 2.        每組需要設計一份〔玩法的規則說明〕(就好像〔大富翁〕有其遊戲規則),才能讓玩家有所依循其玩法。 3.        […]

No newer/older posts