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。

2016年3月23日

化學就是背就好了?

前兩天跟學生聊天的時候,學生告訴我他們的老師說,這一段化學課程(氧化還原,電解質等等)都是用背的,實驗沒什麼好做的,把結果背起來就好。

聽到這個說法,真的覺得很可惜。畢竟這一段課程裡面,是有很多值得做的實驗的。不過話說回來,我自己在教書前幾年的時候,也覺得國中的化學課程就是「背科」。我也跟學生說過化學是科學課裡面的文科(地理是文科裡面的理科)。但我現在知道,我可錯大了!




說起來很有趣,我自己是化學系畢業的,但是我在發展科學課程時,卻是先從物理著手。我總覺得國中物理課程,要變成趣味科學課程,或是探究式的科學課程容易許多。化學課程,在國中階段,似乎就是「先累積一些化學知識」。要思考、分析、思辨,對國中生來講太難了!有時候本科系的專業「知識」鑽的太深,就會在這邊卡關許久!

既然是「累積知識」的課程,那麼藉由文字、圖片、影像、實作,其實都可以累積,就倒不見得非要實作不可了。關於做實驗的「用處」我們或許都聽過一種說法是:做了實驗學生比較容易記住。這句話背後還是希望學生去「記住」。換句話說,如果學生不用做實驗就可以「記住」的話,就不用做實驗囉?

很怪吧!化學絕對是極度重視實作經驗的學科,居然就這樣變成「背科」了。

最近幾年,我一直努力在化學科目教學上思考,化學裡面的科學素養是什麼?才慢慢找到一點線索。化學的課程中,要怎麼找到科學素養呢?其實關鍵就在從16世紀到20世紀初的那段化學萌芽的歷程中。



舉些例子好了

一、電解質的課程,酸鹼的課程,觀察、定題、分類的能力

用這個電解質檢驗的裝置做實驗  http://jjpaid.blogspot.tw/2015/03/blog-post.html

先測試純水的導電度,不導電!
再測試食鹽的導電度,不導電!

然後把食鹽溶於水之後,發現導電了。這代表裡面一定發生了一些事情,使食鹽水溶液導電。我們有沒有能力回答導電的原因?暫時沒辦法。但是從這個「觀察」中,我們可以產生「問題」

除了食鹽之外還有哪些物質溶於水會導電?是不是物質溶於水都會導電?

定出這個問題後,顯然我們馬上就知道怎麼著手進行下一步了:找一堆東西放到水裡面攪拌一下,然後測試導電度啊~

糖、醋、酒精(這些日常生活用品可以先來)、鹽酸、小蘇打、氫氧化鈉等等都可以做測試。

測試完顯然就可以寫下一個實驗記錄,並且對這些物質進行分類。我們雖然不知道為什麼有些物質溶於水會導電,有些不會,但是我們知道了有些物質溶於水可以導電,有些不會。這也正是阿瑞尼士的第一步不是嗎?



二、從阿瑞尼士電解質解離說出發,觀察強弱電解質,訓練建立模型的能力

我其實還沒有找到方法,讓學生經由一連串的實驗,去推想出「電解質溶於水會解離出帶電的離子」的辦法。所以對於電解質解離說,我目前只能用講述的方法傳授。

但是有了前面的實驗作為基礎,我們就可以以實驗觀察到的現象來逐步說明阿瑞尼士的理論內容。

觀察完了電解質與非電解質,接下來試試看觀察「強電解質」和「弱電解質」。解離,就會造成導電。那怎樣會讓導電強一點?哪些會讓導電弱一點?

老師配置個1M KNO3, 0.01M KNO3, 0.01M 醋酸 。用同樣一套器材,讓學生比較一下燈泡的亮度。

問學生:第一杯和第二杯,溶質都一樣,那為什麼一個亮一個暗?

第二杯和第三杯,濃度都一樣(不用教莫耳濃度),那為什麼一個亮一個暗...


如果學生有辦法藉由這些思考的過程,讓腦子裡面長出一堆離子在水溶液中跑動的景象,你知道,這其實就叫做「建立模型」,學生已經在利用粒子概念思考導電度了喔。

就是下面這玩意兒...


建立模型
1d-IV-1 能從實驗過程、合作討論中理解較複雜的自然界模型,並能評估不同模型的優點和限制,進能應用在後續的科學理解或生活。

一定有老師會覺得這個好可怕,因為光是「強弱電解質」可能就要花一節課的時間討論喔。因為教學目標根本就不是「強弱電解質的定義」啊!教學目標是...


建立模型
1d-IV-1 能從實驗過程、合作討論中理解較複雜的自然界模 型,並能評估不同模型的優點和限制,進能應用在後 續的科學理解或生活。

 於是當我花越多時間讓學生進行實驗,花越多時間把一些化學知識拿出來,問自己:「這件事情,阿瑞尼士是怎麼知道的?」自己來試試看,慢慢就會找到一個教學上可以用的討論問題。

原來化學有這麼多的觀察,記錄現象之後,先做歸納,然後進行推理思考,去找到那個眼睛雖然看不到,但是一定是這樣發生的那個化學規律...

試著當個18世紀的化學家,我覺得這是國中化學課程可以嘗試的方向。
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