化學宅急便：彰化高中暑假科研營 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw n  活動簡介 本校每年均舉辦暑假科學研習營，主要目的加強彰化縣國高中各級學校教學資源共享，發掘並培訓本縣國中學生數理優異人才，建立本縣各級學校科學人才之培育體系及連絡脈絡；以科學實驗為基礎，建立一科學交流的營隊平台，促進縣內各國中學生的科學思考能力。2011年特將此研習活動與教育部普通高中課程化學學科中心取得聯繫，配合IYC國際化學年，舉辦嘉年華式的「化學宅急便」科學饗宴，內容有各式化學創意展品、影片、海報、實驗動手做及化學小遊戲等，希望激發學生動手玩科學的興趣。 「化學宅急便」活動，主要由教育部普通高中課程化學學科中心主辦，本校承辦，藉此將豐富有趣的化學資訊，分享給中小學師生和家長。本校在研習活動前一個月徵求學生志工一及二年級學生，擔任關卡志工解說員。科學營為期三天，分組研習有物理、化學及數學，此次研習活動因為結合「化學宅急便」內容更為精采！ n  活動規劃與實施 本校活動規劃主要是以國中及高中基礎化學課程銜接為主軸，將國中課程中學到的酸鹼反應、氧化還原及生活中的化學，以有趣生動的實驗方式呈現，讓不常接觸實驗的國中生學會理論與實驗應證，同時透過「做中學」暸解化學是一門實用的科學。關卡設計是透過學校科內老師討論與學科中心討論後決定關卡的主題，由三位老師分別帶領三到四個關卡，每個關卡主題明確，實驗內容及闖關方式由7位志工學生策劃，今年科研營是以「哈利波特魔法學校」為設計主題，「化學宅急便」就是「石內卜教室」。擔任志工的學生利用午休、專題課及課餘時間與指導老師討論，實作實驗、設計關卡、闖關獎狀及活動獎勵卡（圖一），因為闖關對象是國中生，並未受過實驗訓練，基礎實驗概念較不足，所以擔任關主的志工在設計實驗時要注意安全及藥品的使用。圖二為活動規畫流程。 圖一：本校張家浩老師展示哈利波特「金探子」獎勵卡 圖二：活動規劃流程圖 n  闖關化學實驗介紹 百發百中乙炔槍：本活動安排兩個活動：一是由關主解說原理，電石加水產生乙炔氣體的反應，並傳遞乙炔氣的危險性；二是讓闖關同學學習排水集氣法收集乙炔氣體，以瓦斯點火器射出，擊中講台目標物即過關，如圖三所示。 圖三：百發百中乙炔槍 有趣的ㄉㄢˋ－液態氮：本活動安排兩種活動：一是將點燃的線香放入收集有氮氣的集氣瓶中會使線香熄滅。拿點燃的鎂帶放入氮氣的集氣瓶中鎂帶繼續燃燒，產生氮化鎂。二是將樹葉及汽球放入液態氮鋼瓶中觀察樹葉及氣球的變化。闖關者可以清楚回答，鎂帶在氮氣中燃燒產物的顏色及汽球在液態氮中變化的情形，便是過關。 異形QQ球：PVA透明膠水加入飽和硼砂水溶液，透明膠水由黏稠的液態變為黏土狀的固體狀態。以15 mL的透明膠水，加入少許食用色素及約12 mL的飽和硼砂水溶液，觀察混合物的變化，再用手捏成球狀即為過關，如圖四所示。   圖四：志工製作異形QQ球 「膜」球的威力：取海藻酸鈉（Sodium Alginate）約2克，放入燒杯子中，再加水100 mL以及一滴食用色素（顏色任選），然後攪拌使海藻酸鈉充分溶解。接著取氯化鈣（CaCl2）7克，放置於杯子中，再加水一公升，並攪拌充分溶解。闖關活動是以滴管吸取溶有各種色素的海藻酸鈉溶液滴入氯化鈣溶液中觀察半透膜的形成，甚至吸取溶有廣用指示劑酸化的海藻酸鈉滴入氯化鈣溶液中觀察半透明圓球的變化，如圖五所示。 圖五：膜球威力 彩虹泉之水：七彩神秘魔法池！闖關者使用氫氧化鈉和鹽酸在適當比例下，利用不同的指示劑下調配出七彩顏色，並會解釋指示劑顏色變化的原理即為過關，如圖六所示。 圖六：彩虹泉之水 魔幻水晶宮：利用0.2%肥皂泡水，加入鹽酸、甘油、食鹽、蔗糖、膠水、蒸餾水及氫氧化鈉等調配出肥皂大泡泡，闖關者使用不同的吹泡泡工具及吸管，製造超級大泡泡，操作中解釋讓肥皂薄膜可以拉長的原因。同時說明改用大鐵絲環，泡泡的形狀會改變嗎?你能拉出三角形或多邊形的泡泡嗎？並說明界面活性劑的洗淨原理。 誰最缺氧：闖關者利用吸管吐氣至澄清石灰水，如何在最短時間內將澄清石灰水便混濁並觀察鎂帶及線香在CO2中的燃燒情形。 木炭電池：闖關者親身體驗組裝木炭電池，並連接燈泡使其通電發亮，試著回答：木炭電池是利用何種化學原理所組成？此電池中，陽極反應物是何種物質？陰極反應物又是何種物質？ 寶特瓶火箭發射器：闖關者在鑽洞的寶特瓶底部放入少量的電石，並由瓶口上方滴入少許水，使寶特瓶內部產生乙炔氣，將瓦斯點火器塞入寶特瓶的鑽洞處點燃，使寶特瓶瓶口的乒乓球被點燃的乙炔氣彈出，如圖六所示。。 圖七：乙炔氣體火箭發射 n  學生學習成效 本校是彰化縣市標竿學校，學生來源99%來自彰化縣，是典型的社區化高中，學生數理表現極為優異，幾年來推動教育部高中職社區化政策及十二年國教政策，在縣內辦理彰化縣市國中科學研習營活動建立策略結盟的夥伴關係。這次很榮幸能與化學學科中心協調辦理「化學宅急便」活動，讓科研營的內容更豐富，是很難得的經驗！參與的國中生對於闖關活動覺得十分新鮮有趣，頻頻向志工學長詢問是否會再辦理延續性系列活動。 此次活動中最受歡迎的闖關活動是「百發百中—乙炔槍」，學生反應，瓦斯槍爆炸聲剛開始會令人嚇一跳，而且還會看到槍口噴出火花，十分有震撼力！此外學生對於「彩虹泉之水」覺得很新奇，雖然原理很簡單，利用酸性及鹼性溶液讓各種不同指示劑變色，百聞不如一見，覺得可以看到課本敘述的指示劑變色情形重現，覺得非常開心。 n  結語 化學宅急便活動與學校暑期科學研習營結合，除了協調在校生組織志工團隊外，本校創立多年由大學校友組織的「小蝸牛服務隊」充分發揮學長的領導組織能力，讓參與的國中生透過「做中學」物理、化學及數學闖關活動；了解科學的多元化及趣味性，同時也可以透過學長的帶領下，更了解自己的性向及未來高中生活。 n  致謝與交流 感謝教育部高中化學學科中心協助辦理，彰化縣市各國中學校及行政人員全力配合。  

  上海化學教學參訪與經驗交流： 化學科科展作品交流與參訪心得（上） 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw n  活動簡介 自2011年PISA（國際學生能力評量計畫）調查顯示，台灣學子「閱讀素養」排名大幅下滑，落後上海、香港、韓國、新加坡等國家與城市。主要原因在於台灣學生只是「悅」讀，卻沒有「有效的閱讀」，缺乏深度、重點與策略。根據PISA資料庫的分析報告指出，台灣學生喜歡閱讀的程度，在全球僅次於上海，但閱讀素養的排名明顯落後，原因就是出在沒有「讀到重點，言之有物」。研究資料指出上海的中學，能十分有效地一堂課就教完一長篇選文，台灣卻要一個星期才教得完，台灣的老師教得太多太細，還幫學生畫重點，反而讓孩子沒有空間與機會發展自己的閱讀策略。 另外，PISA測驗非常重視學生的表達能力，上海中學生表達能力也比台灣優秀。一方面是因老師鼓勵學生上課多表達，另一方面則是考試引導教學。大陸和香港的升大學考試都考申論題，學生也培養出論述能力。有鑒於此，教育部化學學科中心在今年三月著手策劃台灣上海兩岸特級教師研習活動，希望透過此次研習活動，讓兩岸老師吸收彼此的教學特點，推動科學教育改革。 尤其在政府推動12年國教後，國中生致力於閱讀的加深與加廣，培養學生的獨立思考能力，高中要培養主動學習及「做中學」實驗及歸納整理的能力。學生能力的培養有賴於教師在教學方法上的突破及改變，而兩岸教育制度及教材教法上雖不盡相同，但語言溝通方便，升學制度也較為相似，因此化學學科中心在今年三月即開始籌劃兩岸教學交流活動，希望透過第一次交流擦出更多火花，對彼此的教學有更多助益，同時了解兩岸的學習環境，諸如正規課程、課外社團、家庭環境及學校氣氛等。 兩岸研習活動為期六天（2014年10月9－14日），促使此交流活動得以成行的大功臣是台灣師範大學邱美虹教授，邱教授本身是科學教育專家，長期投入研究學生科學概念的學習，並嘗試透過不同的策略（如模擬、動手做、模型）使學生學習更有效率，因此她對於此次研習活動十分重視，並特請上海師範大學吳俊明教授幫忙聯繫上海金山中學及大境中學作為此次專訪的兩大重點學校。 化學學科中心老師因應參訪學校分為兩個梯次，第一梯次老師負責金山中學的交流活動，第二梯次老師負責大境中學交流活動，並同時參與大境中學交流活動兩岸特級教師點評，由上海市中學化學實驗中心團隊及化學專家負責講評及指導。如圖一、圖二及圖三所示。 圖一：兩岸化學教師交流活動關係圖 圖二：大境中學參與教學研討會 圖三：與上海市科協就兩岸科博活動交流 n  實驗主題規劃與實施 一開始決定要參加上海教育旅行時內心很掙扎，因為以往的兩岸交流活動都是以大學為主，這是第一次辦高中教師的交流研習，所以教育部對於研習內容及對等方式十分重視，再者筆者加入學科中心已七年，參加過大大小小的研習活動，卻從未受過專家「點評」，此次上海交流表面上是赴「西方取經」，事實上也是兩岸教師評鑑的開端，講得不夠精采，當然硬著頭皮還是可以撐過去，但是心裡著實對不起苦心安排此次交流的邱美虹教授及化學學科中心雅雯小姐。也因此交流活動的時間、地點及行程安排均十分慎重，行程安排在10月9－14日剛好是各校高中期中考期間並且緊連雙十連續假期，學校安排兼代課課時較不會造成困擾，同時間本校剛好也辦理高中生赴日教育旅行，回台後剛好可以做日本、上海及台灣的教學交流分享，故在時間安排上十分恰當。 A. 交流活動實驗主題與負責教師 高中化學學科中心上海化學教學參訪規劃圖，如圖四所示。 (一) 教室裡的化學實驗教學創意實作：周芳妃老師、林健志老師 (二) 化學學科中心研發成果分享：劉曉倩老師、蔡孟祐老師 (三) 看見氣體的性質實驗影片分享：謝耀隆老師、余珈禎老師 (四) 學習共同體之發展歷程和保養品DIY：呂雲瑞老師、鍾曉蘭老師 (五) 化學百寶箱在教學上的應用：施建輝老師、呂子琦老師 (六) 行動電化學教具和行動學習：廖旭茂老師、陳怡宏老師 (七) 化學學科中心研發成果分享：王瓊蘭老師 (八) 模型化教學和POEC教學法：鍾曉蘭老師、鐘建坪老師 圖四：高中化學學科中心上海化學教學參訪規劃圖 B. 參加者 臺灣：化學學科中心種子教師18人。 上海：市教育學會化學教學專委會實驗研究中心成員、市青年化學教師培訓班成員、金山區化學教學專委會及青年化學教學研究會部分成員等（計畫100人）。 C. 活動內容 第一天（10月09日） 桃園機場至上海浦東機場 第二天（10月10日） 早上：金山中學情況介紹、校園導覽、觀課 下午：第一階段：教室裡的化學實驗教學創意實作（針對學生演示）； 第二階段：會場一：化學百寶箱在教學上的應用，會場二：學習共同體之發展歷程和保養品DIY、化學學科中心研發成果分享，會場三：教室裡的化學實驗教學創意實作； 第三階段：邱美虹教授：「行動科技融入科學課程」的開發與實踐 第三天（10月11日） 上海今昔歷史文化藝術之旅 […]

上海化學教學參訪與經驗交流： 化學科科展作品交流與參訪心得（下） 劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw 【承「上海化學教學參訪與經驗交流：化學科科展作品交流與參訪心得（上）」】 n  研發成果發表交流感想 會場內共有三位老師（曉蘭老師、雲瑞老師及本人，圖九）同時成果發表及實作實驗，時間很緊湊，每個老師只有約15分鐘的時間做分享及實作，所以三位老師先以PPT方式將成果及實驗步驟先講解再做實作，來自上海學校代表的化學老師對於以毛筆沾取硝酸鉀飽和溶液寫字反應良好，筆者本以為上海的老師毛筆字應該會寫得較好，結果發現大家毛筆字體創意十足，大家看到自己寫的字體燒出來的時候露出滿意的笑容。 圖九：同會場三位老師合影 同時也將自己的字與台灣帶來的手工抄紙一起護貝，當作此次研習活動的紀念，與會中老師們也討論起其他化學藥品是否也可以做類似的實驗？同時針對手工抄紙作了實驗細節分享，交流過程中發現中國的老師十分重視教學的目標、井然有序的課程設計及數據歸納分析，主要還是以「單向講述」為主要教學方式，雖然教學過程中也會採用混合式學習（講述加上活動），但整體上還是以「老師」為學習主體，對於啟發學生學習興趣及學校教育最重要的一環「創造力」較為缺乏。反之，台灣在推行十二年國教後，極力想擺脫以升學制度為導向的教育型態，促進「教」與「學」的改變，提倡老師「應以學生為主體」的教學模式，積極推動教師專業成長及活化教學。 本研習會場有：高雄女中呂雲瑞老師提出的「學習共同體」在教學上的實際應用及心得分享；筆者的研發成果發表是以學生在日常生活中觀察到的自然現象，共同討論研究主題及動手做實驗研發新的產品，落實「做中學」；新北高中鍾曉蘭老師的「美容品DIY」，讓學生將所學的化學應用到美容聖品，共同打造【參與、分享、樂趣、實踐】的學習殿堂，內容十分精采！ n  參與成效及心得分享 10月10日上海交流活動第一站，上海實驗性示範性重點高中金山中學，現任校長是上海市特級校長徐曉燕老師，學校設施一流，設備先進，當教學管理部教師帶領參觀「創新實驗室」時，見識到直逼大學實驗室設備的一流實驗儀器：高壓液相層析儀（圖十）、多參數水質分析儀、迴旋蒸發裝置、藥物殘留檢測儀…等等，甚至還有「智能機器人創新實驗室」（圖十一）！斥資2.5億人民幣教育經費，讓參訪的老師十分羨慕，學校還提供設施一流的公寓化住宿，遠超乎一般學校的學習環境。同時學校擁有一支優秀的教師團隊，凝成了「嚴格、勤奮、踏實、活躍」的優良校風。校長簡報時特別提到學校在每個月都會辦理十大校園節氣文化，例如義工節、社區節、科技節、讀書節…等等，培養「思想高素質」、「學習高質量」及「生活高品味」的教育觀，十分值得學習！ 圖十：創新實驗室 圖十一：智能機器人實驗室 10月13日參訪第二站，上海海外國語大學附屬大境中學，參與「聚焦實驗 改進教學—2014年上海—臺灣化學實驗及教學交流研討活動」，整個活動是由上海市中學化學實驗研究中心主任、大境中學校長姚曉紅主持，由來自上海市中學化學實驗研究中心、上海市化學青年教師研修班、黃浦區教育學會理化生專業委員會及各區縣化學教師代表一百餘人參加了此次活動。 早上與上海市化學特級教師代表進行座談，大境中學青年教師馮晴使用「弱電解質的電離」展示數位化資訊技術在化學實驗中應用。專家們對兩地化學教育理念、課堂教學實踐、實驗研究、高考和教育改革等進行了全方位深入交流，燃起了與會專家和教師的熱情。會談中印象最深刻的是，實驗室管理方面，中國每八到十個班級可以有一位化學實驗管理人員，而且一節課是40分鐘，主要採取的教學方式是以講述法為主。同時教師有分級制度，明訂於教師法及教師考核制度，中小學教師設高級、一級、二級、三級教師，令大家好奇的「特級教師」其實是一種尊稱，為了鼓勵中小學教師長期為教育事業貢獻，提高其社會地位。 下午施建輝、鍾曉蘭、廖旭茂等老師交流了「化學百寶箱在教學上的應用」、「模型化教學和POEC教學法」、「行動電化學教具和行動學習」等，並分享了研究的實驗作品，吸引了與會全體教師，臺上臺下一起互動做實驗，把會場變成了一個大型的化學實驗樂園。謝耀隆老師展示「看見氣體的性質實驗影片分享」（圖十二），王瓊蘭老師也分享了一連串的趣味化學實驗（圖十三），吸引了大家的好奇心及探索科學精神。 圖十二：耀隆老師氣體性質示範 圖十三：瓊蘭老師示範趣味化學 來自上海化學實驗研究中心的代表唐增富、薑家祥、吳民生老師交流了「化學實驗改進與創新設計」、「數位化化學實驗研究與探索」和實驗作品，讓學生個性發展，給傳統化學實驗帶來了巨大的教學變革。 n  結語 上海是中國基礎教育最發達的地區之一，甚至在國際公認的學生能力國際學生能力評量計劃（PISA）中，連續兩屆（2009年、2012年）在全部三個單項（數學、科學、閱讀）測試中均列世界第一，此評量結果顯示上海的義務教育優質且均衡程度高的特點。以往在我們的印象中，中國學生過多的考試，缺乏獨立思考能力。此次參訪中，在內心產生很大的震撼！想像中的上海天空是帶著灰色的霾害，人們在機車陣裡呼吸著虛弱的氧氣，外灘的浦東區充斥租界區與老上海新舊交錯的宏偉建築，帶著繁華落盡的異國情調。沒想到此次交流一下飛機除了飽覽宏偉壯觀的建築外，令人印象深刻的就是磁浮列車（圖十四）！雖然內裝配備還有進步的空間，但只需40元人民幣即可享受超高速快感，線路西起上海軌道交通2號線龍陽路站，東到上海浦東國際機場，大大解決連接浦東機場和市區的大運量高速交通需求，單線運行時間約8分鐘，設計最高運行速度為每小時431公里，是世界上速度最快的商業運營列車線路！再者即是連接各個區域的16條四通八達的地鐵網，可以迅速遊覽大上海區！而穿梭街道間的居民幾乎全面騎乘電動機車，街道旁的樹蔭讓遊覽閒逛的人消弭了大半暑氣，難怪有老師說上海這幾年進步很多，四處可見的標語倡導著「和平演奏者」及建立「精神文明社會」潛移默化教導居民。上海是中國最大的商業、金融中心，素有「東方巴黎」、「購物天堂」的美譽。參訪期間週休二日拜訪了豫園、城隍廟、思南路、田子坊、南京東路步行區、法國租界區…等等，穿梭在時空交錯的安靜街道是一種享受，值得放慢腳步，捕捉最美的風景，累了就坐下來喝杯拿鐵，名人故居外的咖啡廳可以想見當年歷史的繁華，如今知性恬淡，自成獨特韻味。 圖十四：上海磁浮列車 上海沒有雄偉壯麗的名山大川，也沒有千年歷史的名勝古蹟，但是上海一直以她獨有的風韻，吸引著無數的中外遊客綻放獨特的丰采。 此次探訪上海重點高中，驚覺上海傳統的教育方式正快速地在改變，強調解決問題和創造性思維，從中央到地方，上下一致，想法簡單：權威的、條理分明的和激勵教師教學多元。因此中國大陸中央非常重視教師的分級制度，除了教師分級制度，大陸的教師還有分骨幹教師，學科帶頭人等職稱，主要是一種專業上的認可，並非終身職。反觀，目前台灣教育制度並沒有教師分級制，所以教學方式十分多元，近幾年政府致力實施十二年國教，極力想擺脫舊有的教育體制，一張講台、一支粉筆，「以教師為中心」的課堂已逐漸消失，取而代之的是「以學生為中心」的課堂。希望老師能以「主動參與、同儕分享、激發學習樂趣、行動實踐」的精神為主軸，透過「翻轉教育、學習共同體平台」展開老師之間的對話、教室的大門越來越開放，教師也從一人的單打獨鬥轉變成教學團隊。 上海教育體制中上海教師的轉變是教育當局透過各種教師研習，把老師推到教改方向，轉變他們的教學方式，因此有綿密的學習網絡、備課組規劃，每個學校、每位教師都必須定期的上公開課讓其他教師觀課、評課。所有的教師研習都聚焦於教學能力的提昇。若我們能夠吸取別人的成功經驗，成為我們教育的活水源頭，教育就會有一番新的氣象與面貌。 此外美國現行的制度，依學生的測試成績為教師評級，但在測試中得分高的國家或地區，未有以學生測試分數來定教師薪酬或解僱教師，但這幾年根據國際PISA公布，英、美的排名則在20名以外。有美國專家指，美國若再不改善中小學教育制度，學生的水平將難追上亞洲地區。 金山中學及大境中學都是上海的重點高中，整體而言學生素質很高，筆者利用觀課及發表研習空檔在教學區四處走走，發現上課時學生眼神十分專注，老師聲音鏗鏘有力，除了版書以外也會使用電腦教學及電子白板等，教室後的佈告欄「教學園地」除了小區域張貼例行公事外，可伸縮式黑板寫滿了師生交流讀書心得及難題挑戰，與台灣中小學教室後貼滿各式創意的卡通圖案及標語明顯不同，此外全面禁止電子產品在教學區域使用，解決了台灣老師的心頭之痛。反思我們台灣一直以來引以為傲的自由、民主是否也造成教育當局的包袱及阻力？ n  致謝 感謝台灣師範大學邱美虹教授、新北市立新北高中鍾曉蘭老師、上海師範大學吳俊明教授、教育部高中化學學科中心協助辦理，台灣及上海各級單位行政人員全力配合。 n  參考資料 1.      國立台灣師範大學化學研究所（民78），「高中化學教師示範實驗」，教育部中小學科學教育專案研究報告。 2.      教育部高中化學學科中心，http://chem.kshs.kh.edu.tw/。 3.      百度百科，http://baike.baidu.com/view/357085.htm。 4.      上海海外國語大學附屬大境中學網站，http://dj.hpe.sh.cn/。