[高瞻自然科學教育資源平台] 不一樣的化學課－「會變魔術的奇妙杯子」(magic cups)

國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯

【想一想】到底是什麼原因，讓這些杯子裡的液體，發生如此奇妙的顏色變化？

「化學」對於許多高中學生而言，是門既深奧又難以理解的學科；其中的化學符號、化學反應式，更讓人充滿了無盡的恐懼感！傳統的教學方式，是以知識灌輸為主，教師賣力的口述與板書，學生認真的聽講與紀錄，但師生之間似乎總是無法產生太多的共鳴！目前最新的教學策略「問題導向專題式教學(problem-based learning, PBL)」，強調觀察、探究、思考、應用等能力的訓練與運用，但是對教師而言，此種開放式的教學歷程，如果不能在實施過程中確實掌握每個環節，可能會使教學活動失焦，造成熱鬧有餘卻深度不足的結果；尤其自然學科的相關理論，錯綜複雜，更讓教師們有所疑慮而裹足不前。此外，PBL 課程在實施過程中，也讓人擔憂，會不會因為過於「開放」而在最後無法「收斂」？

基於此考量，「會變魔術的奇妙杯子」課程設計，決定由趣味中引起動機，利用杯子中溶液顏色的連續變化，觸動學生的好奇感，願意進一步作更深入的探究；並以：我也會設計「會變魔術的奇妙杯子」，為最後的教學目標，前後呼應。為了完成此目標，課程必須藉由幾種方式進行：

1. 教師講解相關概念，充實學生基本知識。
2. 學生進行簡單實驗操作，觀察、研判，進而探討思考各結果間的異同。
3. 將相關心得歸納整合，並配合教師作業，提出解決問題的方法。
4. 利用所提供的試藥進行實作，驗證自己思考結果的正確性。
5. 公開進行演示與講解，提高自我溝通表達的能力。

此課程所涉及的相關化學理論，包含酸鹼指示劑(acid-base indicator)的變色原理、酸鹼中和反應(acid-base neutralization)、氧化還原反應(reduction-oxidation reactions)，在化學學科的學習領域中，均是非常重要的單元。學生在設計「會變魔術的奇妙杯子」實驗時，必需確實融會貫通相關概念，才能舉一反三。課程實施的過程中，並沒有太多強記的要求，但學生在潛移默化下，卻早已將相關理論熟記在心，同時也發掘出自我對化學的喜愛！

本套課程合計有七份教案，共需實施 8 小時，教案內容包含完整的學生上課講義、教師手冊、或教師授課指引，以提供教師在教學過程中，充分掌握每個環節。但教師在實施過程中，仍然可以根據學生程度、授課時間等因素，就其內容再另行調整。

「問題導向專題式教學」的策略，跳脫往常的教學模式，對於教師而言，必需投注更多的心力才能有良好的教學成效，說句實話，真的很辛苦！但是，當設計的課程引起學生的學習興趣與潛能時，付出的一切也就都有其價值。筆者在教學時，曾多次進行此課程，學生不僅興趣盎然而且創意無限，這應該就是身為人師最大的滿足與喜悅了吧！

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