設計適合國小學生動手做的化學實驗: 「美國中學化學教材—分子問題單元」 在臺灣小學高年級實施現況分析 周正秋1,3,*、張自立2、辛懷梓2 1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班 2國立臺北教育大學自然科學教育學系 3臺北市立大安區仁愛國民小學 jou2384@ms79.hinet.net   ■前言            在十二年國民基本教育課程綱要自然科學領域課程手冊初稿中的新舊課綱學習內容的對照表裡提到:在自然界的組成與特性的課題中學習內容Ina-III-1物質是由微小的粒子所組成，而且粒子不斷的運動。九年一貫課程綱要安排在第四學習階段之認識物質，以及次主題120物質的組成與功用第三學習階段物質可以分解與組合實施。新課程綱要則將此課程內容調移到第三學習階段實施，但以物質可以分解為更小的粒子，不必提及原子的概念(教育部，2017)。 目前的自然領域教材在國小六年級上學期關於「熱對物質的影響」的課程裡安排了多項實驗，如物質受熱後可以恢復原狀或無法恢復原狀的變化、物質三態皆有熱漲冷縮的現象、熱的傳播方式…，對於剛進入自然領域教學的菜鳥「老」老師–我而言，大多只能按照課本中的內容來進行教學活動，剛開始我會擔心面對學生在課堂上的臨時提問答不出來的窘境，因此在上課前便會將廠商提供的教師手冊、教師專用課本一看再看。即使在教過一年(7個班級)之後，對於教材與教法也只是處在較為熟稔的階段。 去年9月有幸進入國北教大自然教育研究所就讀，在化學特論周老師的課堂上，接觸到美國中學的化學教材，它的第一章就是在探討物質–固態、液態和氣態，因此萌生了想要把該章節中與六上「熱對物質的影響」有關的內容加入我的課堂教學之中的想法。在翻譯第一節分子重要性的過程中，讓我感受到臺灣與美國教材的差異，一開始便讓學生知道這個章節的重點概念是什麼，讓學生透過各種有系統的活動操作，從中去觀察、去紀錄自己看到的現象為何?如何解釋這種現象?並試著提出自己的看法。同時在教學過程中能利用現代的科技–網路媒體資源，讓學生能具體的體現水分子的各項活動。 因此，筆者試著將美國中學的化學教材(美國化學學會，2018)第一章第一課分子問題的教材內容翻譯，融入在自然課程康軒版國小六年級上學期的第二單元熱對物質的影響教學內容中來實施。希望藉由這樣的教學活動讓六年級學生對於物質的組成與特性能有更進一步的認識。   ■物質的組成是什麼？ 物質是一個科學上沒有明確定義的詞，一般是指靜止質量不為零的東西。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成份。所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成，而原子是由互相作用的次原子粒子所組成，其中包括由質子和中子組成的原子核，以及許多電子組成的電子雲。一般而言科學上會將上述的複合粒子視為物質，因為它們具有靜止質量及體積。原子本身並非靜止不動，而會因溫度影響不斷做熱運動(振動)。物質中的原子由於電力的作用而產生鍵結，此鍵結使得原子間會保持在某一特定的平均距離(穩定距離)，當原子間距太近時會有排斥力，太遠時則會產生吸引力(信望愛文教基金會，2017)。 美國物理學家費曼在教學時使用的《物理學講義》(The Feynman Lecture on Physics) 第一冊第一章曾說：假如由於某種大災難，所有的科學知識都弄丟了，只有一句話可以傳給下一代，如何才能使用最少的詞彙來傳達最多的訊息？就是：「所有的物體都是由原子所構成。」(科學園，2010) 表一有關物質的三態的微觀解釋 物質 金屬的晶體結構及混合物 化合物 組成 物質由同類原子或不同類原子聚集而成 物質由同類原子或不同類原子結合而成   成因 原子之間主要以電磁力的交互作用，使彼此間維持適當的距離。原子不停地運動著，當彼此略微離開時會相互吸引，而當彼此靠近時則會相互排斥。 例如：兩個氧原子結合成為一個氧分子，或兩個氫原子與一個氧原子結合成為一個水分子。原子之間形成化學鍵，將分子內的原子束縛成為一定的形狀，但原子不停的振動，動態地維持一定的平均距離。     固態 a.       固體內的原子呈現規則的排列。 b.       原子在各自的平衡位置附近作凌亂無序的微小振動，這種原子的運動現象與溫度有關，稱為熱運動。 c.        當溫度不高時，在電磁力的強力束縛下，原子間無法產生結構性的改變，故固體有一定的體積及一定的形狀。 a.       在熔點以下的溫度時，物質呈現固態。 b.       原子與分子形成排列整齊的晶體結構並維持一定的相對位置。 c.        原子與分子僅能在其排列位置上振動而不能自由移動，因此固體有一定的體積及一定的形狀。     液態 a.         溫度升高時，原子的熱運動加劇，振動現象變得較為激烈，原子可以掙脫在固定位置上的束縛，此時固體將熔化成為液態。 b.         […]