臺灣化學教育
Chemistry Education in TaiwanBlog Archives
有關化學鍵和八隅體法則的問題 ／ 施建輝
Thursday , 3, November 2016 第16期/2016年11月, 高中化學教學疑難問題與解題 Comments Off on 有關化學鍵和八隅體法則的問題 ／ 施建輝有關化學鍵和八隅體法則的問題 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學教育部高中化學學科中心schemistry0120@gmail.com n疑難問題一：硫酸根的S-O鍵是單鍵或雙鍵？ 前言 硫酸根（SO42−）的S-O鍵教科書的附圖以單鍵表示，為何又有雙鍵的說法？首先來看看問題的源頭：「硫酸根的教科書圖示，S-O是單鍵」，如圖1所示。 圖1：高中化學教科書提到硫酸根（SO42−）的結構 在圖1中，S-O鍵確實可以看出是單鍵，但是為何又有「存在雙鍵」的說法，說明如下。 硫酸根中S-O的鍵結 本人在《臺灣化學教育》第十五期的專欄文章〈高中化學問題集錦一〉提及形式電荷（formal charge），這次這個問題仍需以計算硫酸根中各原子的形式電荷來說明。圖2是經形式電荷計算後，硫酸根中各原子的形式電荷。 圖2：硫酸根（SO42−）中各原子的形式電荷 在圖2中，每個氧原子的形式電荷皆為−1，這沒有問題，然而在高電負度的非金屬硫原子上存在+2的形式電荷就顯然不妥了！因此，需考慮其他可能的鍵結方式。若將氧原子上的孤電子對與硫原子的3d空軌域進行pπ-dπ鍵結，如圖3之左圖所示，硫原子的形式電荷為零，這顯然是一個較佳的結構。再者，與硫鍵結的四個氧原子條件皆同，以共振結構表示S-O的鍵結更合適，如圖3之右圖所示。實際測得的S-O鍵長為149 pm，比S-O單鍵鍵長176 pm短了27 pm，可以確認S-O鍵不是單鍵，而應該是 鍵。 圖3：硫酸根（SO42−）存在雙鍵的結構（左），共振結構（右） 延伸推論：磷酸根中P-O與過氯酸根中Cl-O的鍵結 上述解釋可以推及磷酸根（PO43−）與過氯酸根（ClO4−）。高中教科書都以單鍵表達P-O與Cl-O的鍵結，如圖4所示。 圖4：磷酸根（PO43−）的結構（左），過氯酸根（ClO4−）的結構（右） 經形式電荷的計算，問題再度出現，磷酸根的中心原子P存在+1的形式電荷，而過氯酸根的中心原子Cl甚至存在+3的形式電荷，如圖5所示，這是絕對不合適的表示。 圖5：磷酸根（PO43−）的形式電荷（左），過氯酸根（ClO4−）的形式電荷（右） 若以pπ-dπ鍵結處理這個問題，P和Cl帶正電荷的狀況將消失，如圖6所示。 圖6：磷酸根（PO43−）與過氯酸根（ClO4−）存在雙鍵的結構 同理，以共振結構表示圖6中磷酸根與過氯酸根的結構，更能表示兩者的實際鍵結，如圖7所示。因此P-O應該是 鍵，Cl-O應該是 鍵。 圖7：磷酸根（PO43−）與過氯酸根（ClO4−）的共振結構 疑難問題一：結語 教師教學時，是以學生既有的先備知識為背景去介紹新的概念，因此教科書的編撰在介紹硫酸根或磷酸根等原子團的鍵結時，皆以單鍵的方式表達，讓學生容易學習。若突然加入pπ-dπ的鍵結概念，會造成多數學生的困惑。當然有部分程度突出的學生會想到或閱讀到雙鍵或分數鍵的內容，此時教師可在班上稱讚提問的學生，強調這是大學化學的內容，並依學生的程度，以合適的方式介紹此一概念，相信學生能接受這個新的概念。 n 疑難問題二：氯化鈹與三氟化硼到底符不符合「八隅體法則」？ 前言 在「混成軌域」這個單元中，常以氯化鈹（BeCl2）介紹sp混成軌域，以三氟化硼（BF3）介紹sp2混成軌域。然而，氯化鈹（BeCl2）與三氟化硼（BF3）都是最常於考題中出現不符八隅體法則（octet rule）的實例，它們似乎不可能穩定存在，為何要以這兩種不穩定的化合物介紹「混成軌域」？以下將針對此問題提出說明。 硼的氫化物與鹵化物 硼之價軌域電子組態為2s22p1，當鍵結時，提升1個電子至2p軌域，形成3個半填滿的sp2混成軌域。若與氫鍵結，則形成BH3，若與鹵素鍵結，則形成BX3，不管是前者或是後者，都不符合八隅體法則，那兩者是以什麼狀態存在？說明如下： (一) 硼以sp2混成軌域與氫鍵結形成氫化硼（BH3），分子形狀為平面三角形，鍵角120°。由於周圍只有6個電子，因此不符八隅體法則，如圖8之左圖所示。在常溫常壓下，以三中心鍵（two-electron, three-center bond）或稱橋鍵（bridge bond）的方式形成B2H6以取得安定性。如圖8之中圖和右圖所示。 圖8：BH3分子形狀（左），B2H6的三中心鍵（中），取自維基百科的B2H6的分子形狀（右）（右圖圖片來源：http://goo.gl/UakFpB） (二) 硼與鹵素則形成三鹵化硼（BX3），分子形狀亦為平面三角形，鍵角亦是120°。三鹵化硼與氫化硼類似，三個σ鍵使硼原子周圍有6個電子，但與氫化硼不同的是與它鍵結的是鹵素原子，而鹵素原子具有孤對電子（lone pair），似乎可以透過pπ-pπ鍵結，使硼原子滿足八隅體法則。這部份有兩個說法，本文內容將兩者並陳，供教師教學的參考。 (A) 鹵素的孤對電子與硼的2p空軌域，經由配位共價鍵的方式形成π鍵以符合八隅體法則。此說法見Holleman-Wiberg所著〈Inorganic […]
國小學生製作科學玩具「整人墨水」 ／ 江志宏、張自立、辛懷梓
Wednesday , 2, November 2016 化學課程與教學, 第16期/2016年11月 Comments Off on 國小學生製作科學玩具「整人墨水」 ／ 江志宏、張自立、辛懷梓國小學生製作科學玩具「整人墨水」 江志宏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新北市立新莊區民安國民小學*smallcannon@ntpc.edu.tw n 前言 「自然課」與「趣味科學實驗活動」都同屬於科學領域方面的課程，然而對國小階段的孩子們來說，這兩種課程是截然不同的。在學校幾乎所有的孩子們都很喜歡玩科學玩具、熱衷於動手操作趣味科學實驗，但是孩子們卻不見得都喜歡上自然課。當然我們都很清楚，這並不是一個好現象！在趣味科學實驗活動的背後，是許多學校自然課程內容的知識延伸或應用，自然課跟趣味科學實驗活動也許本該就要「混為一談」，因為兩者之間是互相有關聯的。究竟是什麼原因造成了孩子們對這些課程反應產生了差異？值得我們深思。 另外，筆者認為還有一個更嚴重的問題是「老師到底教會了孩子什麼？」在教育部所頒佈的自然與生活科技之分段能力指標中提及—「科學是經由探究、驗證獲得的知識的過程」。探究、驗證其實就是一種科學方法，「如何去觀察到現象？」、「如何從現象中提出假設？」、「如何將假設設計成實驗？」…等等，這些科學方法是我們應該要教會孩子的能力。但不管是學校的正式課程，或者是每年寒假、暑假必定場場客滿的科學營隊，在這些課程中，孩子們是否真的學會了這些能力？我想答案是否定的！許多學校的自然課常淪為知識背誦活動；人滿為患的科學營隊，也常淪為孩子們的一種遊戲活動—孩子們只是在「玩實驗」。 當然，「科學知識（技能）」的重要性是無庸置疑的；而「趣味科學實驗」活動本身也具有「能高度引起學生興趣」的優點。於是我嘗試將兩者結合，並以新莊區某國小六年級班級學生共24人為對象，班級中每4人一組，共分為6組，結合了「整人墨水」與「科學實驗設計」，並實際在學校進行教學、紀錄。 n 「整人墨水」介紹 「整人墨水」是一種藍色液體，在接觸空氣一段時間後，顏色會慢慢轉為透明無色。通常會將整人墨水噴在別人的衣服上，造成衣服被暫時染色，達到「整人」的目的。 ø墨水成分 氫氧化鈉、酒精、百里酚酞、水。（百里酚酞可在化工材料行購得，25 g裝約1000元） ø變色原理 百里酚酞：是一種鹼性指示劑，pH值9.3（無色）～10.5（藍色）。 藍色整人墨水：溶解百里酚酞於酒精中，並加入氫氧化鈉水溶液。 空氣中的二氧化碳溶入墨水中：，是碳酸（弱酸）。 碳酸與氫氧化鈉酸鹼發生酸鹼中和反應：藍色百里酚酞（pH > 10.5）→ 無色百里酚酞（pH < 9.3）。 n 課前準備 ø準備時間：40分鐘 ø配製溶液（全班共用） 1. 500 mL的氫氧化鈉溶液（0.01%）：取0.05 g的固態氫氧化鈉，放入一個錐形瓶中，加水至500 mL，攪拌均勻。 2. 50 mL的百里酚酞酒精溶液（0.2%）：取0.1 g的百里酚酞粉末，放入一個燒杯中，加酒精至50 mL，攪拌均勻。（見圖一） 3. 參考配方：10 mL的氫氧化鈉溶液（0.01%）與0.5 mL的百里酚酞酒精溶液（0.2%）均勻混合。（變色時間約90~120秒）（見圖一） 圖一：百里酚酞（左），整人墨水成品（右） ø器材準備（各組使用） 試管架 1個、試管 4支、塑膠滴管 6支、量筒（20 mL） 2支、碼表 1個、衛生紙 1張。 […]
參加2016 BCCE並發表普通化學實驗翻轉教學 ／ 佘瑞琳
Tuesday , 1, November 2016 國內外化學教育交流, 第16期/2016年11月 Comments Off on 參加2016 BCCE並發表普通化學實驗翻轉教學 ／ 佘瑞琳參加2016 BCCE並發表普通化學實驗翻轉教學 佘瑞琳 國立臺灣大學化學系shirlin@ntu.edu.tw n 美國化學教育雙年會 2016年7月31日–8月4日於美國北科羅拉多大學（University of Northern Colorado, UNC）參加兩年一次的美國化學教育雙年會（Biennial Conference on Chemical Education, BCCE），2016年BCCE為第24屆，網站在：http://www.unco.edu/bcce2016/index.html。BCCE是全美國化學教育學者二年一次的盛大集會，每次大會均有來自全美國大專院校教師、學生及中學教師參加。近幾年也有越來越多亞洲、澳洲、歐洲、非洲、加拿大等學者與會。以今年為例，有來自23個國家，超過2000位教育者參加（見圖一）。每次的雙年會輪流在全美國各大學舉行，主辦學校均卯足勁動員全校師生辦理此一盛會，而鄰近主辦大學的高中教師也都能就近參加。本人有幸在歷年教務長經費支持下，得於2008年開始參加BCCE。每一次都會報告化學系在課程或實驗方面的教學成果。每一場分組討論會都能和與會者有許多對談和教學交流，對美國的化學高等教育有更深刻了解，並獲得新的教學靈感與啟發。以下為歷次所參加BCCE雙年會之主辦學校及報告主題： l 2016年，美國北科羅拉多大學（University of Northern Colorado, Colorado），普通化學實驗翻轉教學。 l 2014年，美國密西根州河谷州立大學（Grand Valley State University, Michigan），乾冰示範實驗。 l 2012年，美國賓州州立大學（Pennsylvania State University, Pennsylvania），導電塑膠聚苯胺實驗。 l 2010年，美國北德州大學（University of North Texas, Texas），民生化學與永續發展通識課程。 l 2008年，美國印第安那大學（Indiana University, Indian），化學多媒體示範實驗網頁。 圖一：2016 BCCE以世界地圖展示各參與國（左）及以圖釘代表各國參加人數（右） n 論文投稿與發表 每屆BCCE主辦單位會先邀請各界學者自行擬定主題，報名籌組工作坊或分組討論會。例如今年靜宜大學翁榮源教授即提出一個翻轉教室的分組討論會，其主題為Flipped Classroom Application in the University Chemistry […]
《臺灣化學教育》第十五期目錄 ／ 2016年9月
Thursday , 22, September 2016 第15期/2016年9月 Comments Off on 《臺灣化學教育》第十五期目錄 ／ 2016年9月《臺灣化學教育》第十五期（2016年9月） 目 錄 n 主編的話 u 第十五期主編的話／邱美虹〔HTML｜PDF〕 n 本期專題【專題編輯／陳郁文、童國倫】 u 新世紀的化學工程／陳郁文、童國倫〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：化學工程的重要內涵／呂世源〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：臺灣石油化學工業／李世陽〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：化學工程在製藥過程中所扮演之角色及其發展／李 度、李弘霖、李之穎〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：化學工程在生物科技上的應用與發展／孫一明、朱一民〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：電子材料與電子特用化學工程／竇維平〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：快速偵測與分析的實驗室晶片／莊怡哲〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：節能減碳相關新產業之發展／顧 洋〔HTML｜PDF〕 u 新世紀的化學工程：薄膜水處理技術／童國倫〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／化學小故事【專欄編輯／洪振方】 u 拉瓦節的化學革命／洪文東〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／化學實驗含影片【專欄編輯／廖旭茂】 u 加水來電：鎂電池／廖旭茂、廖心妍、黃家均、林群耀〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯／施建輝】 u 疑難問題集錦之一：有關離子安定性和分子偶極的問題／施建輝〔HTML｜PDF〕 n 新知報導／國內外化學教育交流【專欄編輯／翁榮源1、邱美虹2】 u 1化學教育者的天堂—參加2016 BCCE心得／翁榮源〔HTML｜PDF〕 u 2參加ICCE 2016古晉行的過程和心得／傅麗玉〔HTML｜PDF〕 u 2參加ICCE 2016發表論文感想／鍾曉蘭〔HTML｜PDF〕 u 2參加ICCE 2016發表工作坊與心得分享／廖旭茂〔HTML｜PDF〕 u […]
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。
《臺灣化學教育》第十四期目錄 ／ 2016年7月
Friday , 15, July 2016 第14期 / 2016年7月 Comments Off on 《臺灣化學教育》第十四期目錄 ／ 2016年7月《臺灣化學教育》第十四期（2016年7月） 目 錄 n 主編的話 u 第十四期主編的話／邱美虹〔HTML｜PDF〕 n 本期專題【專題編輯／楊水平】 u 微量化學實驗／楊水平〔HTML｜PDF〕 u 微量化學實驗：誰是口水王 —酸鹼性和溫度對澱粉酶催化效率之影響／張馨云、佘瑞琳〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：常見食物酵素的微量檢驗／蘇韋嘉、李佳蕙、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：常見食物營養成分的微量檢驗（上）／ 李佳蕙、蘇韋嘉、楊水平〔HTML｜PDF〕 u 微量化學實驗：常見食物營養成分的微量檢驗（下）／ 李佳蕙、蘇韋嘉、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：酸鹼七彩調色盤的點滴實驗／周芳妃、李盈萱、陳靜瑋〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：小綠綠晶體與藍印術微量實驗（上）／周芳妃、李盈萱、陳靜瑋〔HTML｜PDF〕 u 微量化學實驗：小綠綠晶體與藍印術微量實驗（下）／周芳妃、李盈萱、陳靜瑋〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：電解的微量實驗／陸冠輝〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：酸鹼滴定的微量實驗／黃稜蘊、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：碘化亞銅的微量檢驗和硫酸銅的微量滴定（上）／黎渝秀、簡菀萱、范祺展〔HTML｜PDF〕 u 微量化學實驗：碘化亞銅的微量檢驗和硫酸銅的微量滴定（下）／黎渝秀、簡菀萱、范祺展〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：水的總硬度微量測定／黃稜蘊、顧展兆、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：波以耳定律的微量實驗／李錡峰、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：亞佛加厥定律的微量實驗／李錡峰、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：製作五彩焰色試驗棒／賴亭伶、陳斾玎〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 u 微量化學實驗：鋁熱反應的微量示範實驗／林聖揚、顧展兆、楊水平〔HTML｜PDF｜實驗手冊〕 n 化學實驗／化學實驗室【專欄編輯／鐘建坪】 u 自製安全酒精燈／林宣安〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／微型化學實驗【專欄編輯／方金祥】 u 創意微型實驗—微型濾紙色層分析／方金祥〔HTML｜PDF〕 […]
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 […]
《臺灣化學教育》第十三期目錄 ／ 2016年5月
Wednesday , 1, June 2016 未分類, 第13期 / 2016年5月 Comments Off on 《臺灣化學教育》第十三期目錄 ／ 2016年5月《臺灣化學教育》第十三期（2016年5月） 目 錄 n 主編的話 u 第十三期主編的話／邱美虹〔HTML｜PDF〕 n 本期專題【專題編輯／洪振方】 u 化學探究教學／洪振方〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：介紹一本化學探究的免費書籍—Inquiry in Action: Investigating Matter Through Inquiry／林靜雯〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：融入綠色化學於化學探究課程設計（上）／周芳妃、張永佶、詹莉芬、陳祖望、繆慧娟、林依萱、王琳嘉、林采緹、鄭如芬〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：融入綠色化學於化學探究課程設計（下）／周芳妃、張永佶、詹莉芬、陳祖望、繆慧娟、林依萱、王琳嘉、林采緹、鄭如芬〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：引導國中生開發水災防治包專利作品的探究教學歷程／黃琴扉〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：思考才是關鍵—探究蠟燭之蕊／林瑞文〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：氧化還原反應的國中探究教學／林宣安〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：家政教室裡的化學探究—饅頭大賽／鐘建坪、何建中〔HTML｜PDF〕 u 化學探究教學：淺談探究式教學在化學科展上的應用／曾鶯芳〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／化學課程與教學【專欄編輯／施建輝】 u 武陵高中跨科選修課程：科學生活家／張明娟、李嘉芳、張美慧〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯／施建輝】 u 藍印術的另類實驗與探討檸檬酸根的反應／施建輝〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／微型化學實驗【專欄編輯／方金祥】 u 創意微型實驗—微型變色自來水裝置與在化學教學演示上之應用／方金祥〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／化學實驗含影片【專欄編輯／廖旭茂】 u 感熱紙的熱致作畫和酸鹼多段變色實驗／廖旭茂、黃家均、林群耀、廖心妍〔HTML｜PDF〕 n 評量測驗／化學競賽【專欄編輯／方金祥】 u 指導學生科學展覽和獨立研究的態度與方法／曾鶯芳〔HTML｜PDF〕
第十三期 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 提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標誌著科學的真正進步。 愛因斯坦 於107年實施的12年國民基礎教育在總綱中指出，新課程應以素養導向、連貫統整、多元適性為主，國小強調「跨科統整」；國中自然科學以分科（生物、理化、地科）教學為主，跨科統整為輔；高中為分科教學（物理、化學、生物、地科），增加校訂必、選修課程。在高中必選修學分數與分配為部定必修12學分（全部高中生修習），其中包含物理、化學、生物、地科各2學分（合計8學分），〈自然科學探究與實作〉課程4學分，後者提供跨科統整與動手做、動腦想的學習機會。同時，部定選修32學分，含物理10學分、化學10學分、生物8學分、地球科學4學分。個人認為整體而言，自然科學必修學分從16學分降到12學分，12學分又分給四科，在高中一年級階段，每學科僅有兩學分，在這兩學分中，學生要完成修習四學科的基礎概念和實驗基本技能，方能在高中二年級的〈自然科學探究與實作〉的四個學分（上下學期各二）的課程中進行探究，以這樣濃縮的時數，又要馬兒好，又要馬兒不吃草，實在有點為難現場的科學教師。試想：若要在學校科學課程中落實探究與實作的活動並達到原來探究課程設計的初衷，教師必須在高一階段培養學生建構基礎的科學概念和進行探究所需的基本能力，高二必須要提供良好的探究與實作課程，再基於學生的背景知識與技能，提供適當的探究主題或問題以進行科學探究與實作活動與評量其成效，否則〈自然科學探究與實作〉的課程與教學，無異是緣木求魚，空有其名。反之，若能有好的配套措施（教師、教材、課程、評量等），真正落實探究與實作的科學課程，將危機轉為契機，我們可望在新的自然科學領域中透過師資培育提升自然科學教師的專業素養，並能培養出新一代具科學素養的學生（不分理工或人文社會），那國家的未來亦可藉此而更具競爭力。究竟探究課程在化學課程中要如何設計、學習表現應該是什麼才能彰顯這樣的課程是達到培養學生探究與實作能力的目標呢？此次本期專題便是以化學探究教學為主題，探討探究式教學如何可以落實在學校化學課程中。 本期專題領頭羊一文是由此次專題主編高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所洪振方所長為讀者展開此次專題的介紹，洪教授過去長期投入科學探究研究主題，在此領域有深厚的基礎。此次特別用心邀稿，其文章內容兼顧既有的資源介紹、課室教學、校本課程的研發、競賽等等議題，合計七篇文章，提供有意於研發與實施探究課程的化學科教師參考。 首先由東華大學課程與潛能開發學系林靜雯教授介紹一本由美國化學會（American Chemical Society）出版的化學探究教材免費書籍—Inquiry in Action: Investigating Matter Through Inquiry，內容從〈科學問題及其探究〉到化學的基礎概念，適合3至8年級學生（7-12歲）學習也可延伸到11-12年級的教學，端視教師如何規劃課程內容。作者以第一章為例，說明如何從調查研究之問題出發，到研究流程、預期結果、活動單、評量的設計，可做為教學模組設計的框架。 其次是我將其他文章分成三類：第一類是與生活主題相關的探究課程、第二類是從學科概念出發的探究課程、第三類是以科展為主的探究活動。第一類是兩篇與生活情境相關的探究課程文章，分別是由高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所黃琴扉助理教授撰寫的〈引導國中生開發水災防治包專利作品的探究教學歷程〉，其內容是在教學中融入環境問題本位學習（Environmental Problem-Based Learning, EPBL）的概念設計含有環境教育的教學模式；以及新北市立錦和高級中學（國中部）鐘建坪和何建中老師的〈家政教室裡的化學探究—饅頭大賽〉，讓學生從生活中的議題連結化學概念，使學生體會及認識生活情境中的化學，並透過活動發展學生的科學探究、反思、表達的能力。第二類有三篇文章是以學科本位出發而設計的探究課程，如臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師等人的校本課程〈融入綠色化學於化學探究課程設計〉，採取校內跨班選修探究式教學的化學課程，透過減量化學藥品培養學生發問、尋找變因、體會永續生態的重要性。其次是高雄市立左營國民中學林瑞文老師的〈思考才是關鍵—探究蠟燭之蕊〉，蠟燭燃燒現象是學校教學中常進行的實驗，簡單易執行的實驗過程，但要設計好的實驗引導學生思考並不容易，作者透過預測─觀察─解釋（Prediction-Observation-Explanation, 簡稱POE）的設計，激起學生使用先前知識、讓學生進行有目的的觀察與思考，再透過實驗蒐集證據，提出合理的解釋。如此循序漸進有系統的設計，可以讓學生集中注意力在自己學習內容的應用與反思。這一類的最後一篇文章是臺中市立長億高級中學（國中部）林宣安老師的〈氧化還原反應的國中探究教學〉，不願意學生失去探究科學的體驗機會，林老師透過課本的實驗引導學生進行邏輯思考與認識分析方法，並提供學生表達與提出自己想法與解釋的機會，再進一步驗證其所提出的想法，在有限的授課時間限制下，這不失為一可參考的實例。最後一篇也是屬於第三類的文章是由國立高雄師範大學附屬高級中學退休教師曾鶯芳老師撰寫的〈淺談探究式教學在化學科展上的應用〉，科展活動一向是最能展現科學探究歷程的一種科學活動，但也通常容易流於菁英教育，曾老師從四人科展小組的個案出發來介紹探究活動的進行歷程，並以個人的經歷談起如何推展出探究活動、帶領學生進行科展主題與問題的選取與驗證，但也於文末說明該校現行所有高一新生皆需參與科展的製作，且專業教師或教授會提供輔導，我想這樣的在全校展開全面普及科學探究活動的做法，才是有教無類、提升所有學生思考知能、問題解決、依據證據下結論的能力的培養。 最後，本期常態性專欄文章有國立武陵高級中學張明娟老師等人的〈跨科選修課程：科學生活家〉，其中非常特殊的是此課程結合化學、家政、國文三個學科的教師共同發展出的協同教學內容，其中包括(1)手工豆腐、(2)手工肥皂、(3)食用油的應用與檢驗的三大主題課程。不僅學習內容整合，且跨科教師的協同合作模式，更可供未來發展跨科的探究與實作課程之參考。國立新竹科學園區實驗高級中學施建輝老師的〈藍印術的另類實驗與探討檸檬酸根的反應〉，並介紹其他老師所使用的藍印術方式，施老師有進一步分別加以評析不同的實驗，對進行普魯士藍實驗的限制與其可行性；若要實施，亦可根據學校的經費與設備加以評估適用的實驗。其次，創意微型科學工作室方金祥教授介紹的〈微型變色自來水裝置與在化學教學演示上之應用〉，結合大氣壓力和虹吸現象與酸鹼中和反應對微型水龍頭流出之水進行酸鹼實驗之顏色變化的觀察。再者，國立大甲高級中學廖旭茂老師等人的〈感熱紙的熱致作畫和酸鹼多段變色實驗〉，該實驗演示是利用烙鐵，熱風槍以及指甲油瓶的酸與鹼溶液將傳真紙的特性及反應發生的原理加以介紹，並說明若有傳真紙塗層中可能存在發展劑─雙酚A，此化合物可透過勤洗手清除，但不可用乾洗手液，以避免導致吸收了雙酚A。最後一篇是國立高雄師範大學附屬高級中學（退休教師）曾鶯芳老師以其豐富的科展經驗再度將其個人如何帶領學生進行科展的歷程與成果分享給本期刊讀者，大家可一睹為快。
《臺灣化學教育》第十二期目錄 ／ 2016年3月
Wednesday , 30, March 2016 第12期 / 2016年3月 Comments Off on 《臺灣化學教育》第十二期目錄 ／ 2016年3月《臺灣化學教育》第十二期（2016年3月） 目 錄 n 主編的話 u 第十二期主編的話／邱美虹〔HTML｜PDF〕 n 本期專題【專題編輯／李 暉】 u 飲食文化與化學／李 暉〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：烹飪的熱化學／廖建勛〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：從馬鈴薯看世界文明史／梁家祺〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：蛋的化學（上）／楊悠娟〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：蛋的化學（下）／楊悠娟〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：創意生活趣味化學—高職化工科科普社團實作課程模組／錢偉鈞、林柏佑、黃文彥、蘇建彰〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：烹飪科學資訊介紹（上）／李 暉〔HTML｜PDF〕 u 飲食文化與化學：烹飪科學資訊介紹（下）／李 暉〔HTML｜PDF〕 n 生活化學／多元文化的化學【專欄編輯／傅麗玉】 u 年年高升的年糕化學／傅麗玉〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／化學實驗含影片【專欄編輯／廖旭茂】 u 螺旋狀旋光彩虹管教具設計／廖旭茂、林宸緯〔HTML｜PDF〕 n 化學實驗／微型化學實驗【專欄編輯／方金祥】 u 創意微型實驗—微型質量守恆裝置／方金祥〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／化學課程與教學【專欄編輯／周金城】 u 探討國小學生對於雲與霧的迷思概念／陳貴琳〔HTML｜PDF〕 n 教學教法／高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯／施建輝】 u 學測試題解析：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／施建輝〔HTML｜PDF〕