置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2011年9月21日

物質的性質、純化與變化

今年南一版的2-1講這三件事情。以往在切入這些主題的時候,在講物理性質化學性質;純物質混合物;物理變化、化學變化的時候,最容易從定義下手去教。講解定義後,讓學生依照這個定義去進行分類。這雖然邏輯清楚又好教,但卻是最無聊的上法。
我相信無聊的原因是,這中間完全沒有「科學動機」在裡面。只有「教學動機」在裡面。

科學的動機是好奇,是想把物質世界弄的更清楚。所以我們就從這裡出發。

在講物理性質與化學性質的時候,我隨手拿出一個金屬塊,問學生看到了什麼。再單純用觀看、觸摸的情況下,學生說出了像是顏色、大小、形狀、紋路、軟硬的感覺等等的訊息。

接下來,如果我們還可以對金屬塊加熱、冷卻、泡在酸裡面、在高溫時放入純氧中等等的話。我們蒐集了越多「事實」,我們就對這個金屬塊越了解。如果要把這些科學事實做一些分類的話,或許就可以自然的產生出「物理性質」和「化學性質」這兩種名詞。


而我相信兩三百年的化學家在研究一個未知物質的時候,一定也是進行了這樣的步驟,然後把一個一個觀察到的事實寫下來。

在純物質與混合物的單元中,課本由學生進行過的分離葉綠素實驗、曬鹽、沖煮咖啡這些現象切入。第二段提到了一個動機是:「人類為了取得物質中的某些成分,便不斷地研發分離物質的方法」

我認為這是一個很棒的動機,是從「科技」的角度著手產生的動機。從這個動機出發的話,其實就可以設計出一個競賽或測驗來做為貫串整個純物質、混合物單元的課程。例如說:亞歷山大大帝的時代,食鹽是一個很珍貴的物資,他甚至拿食鹽作為軍餉,代替薪水發給軍人。接著拿出一杯參了一些泥沙的鹽水告訴學生這是「海水」或是含有鹽份的水。就可以讓學生去想辦法設計出「如何把食鹽取出」的方法。裡面就自然會產生過濾與結晶法了。

而我所思考的動機,則仍然是在實驗室中(不過我覺得這邊從科技的角度切入是更好的,明年改進!),科學家如果要研究一個未知物時,先做純化幾乎是必然的步驟。當科學家不斷的將複雜的物質「拆解」時,必然就得到了越來越單純的物質,直到他覺得這物質已經夠單純了為止。

於是從這個點出發,給學生一杯混合物,也一樣可以問:如果我想要分析這個東西,首先我必須要搞清楚裡面的成份的話,我可以怎麼做。

從這樣的問題,就可以引出後面我們要學生學的技術。於是課程就不是因為要記憶定義然後分辨答案,而是為了一個想達成的動機而產生出來的分類標準和技術。



在「物理變化」和「化學變化」的課程中,我先問學生有沒有已經學過(補習過)這個主題,有幾個學生表示已經學過。於是我讓他們說說看。有學生就說:「物質會變過去,然後可以變回來的叫作物理變化」另一個學生說「產生新物質的話,叫作化學變化」

我決定先讓學生討論前者的定義

然後有另外一個學生,看到課本舉的例子是把米磨成粉之後,加上碘酒。他就問了:「米磨成粉,但是變不回來啊,但是米磨成粉應該是物理變化」於是就把剛剛那個定義給否決了。接著當我們開始討論「產生新物質」或者有學生說「物理變化前後,物質的本質不變」這就牽涉到「何謂新物質」「何謂本質」這種比較深入的議題了。真的要把這個議題講清楚,其實就非得引進分子的觀念不可。若從巨觀的角度來看,或是從道耳吞、亞佛加厥提出原子、分子觀念之前的角度來看。那就是回到最開始對物質性質的觀察,如果觀察反應前後物質的性質,其實就可以知道什麼是物理變化什麼是化學變化了
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