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教學與教材設計 教學與教材設計 教學與教材設計 教學與教材設計

對照組的教材設計就是文本教學配合實驗活動,也就是依據八年級下學期自 然與生活科技課本的化學平衡單元進行傳統教學,教師利用板書逐一介紹教材中 的內容,至於實驗活動則是八年級下學期自然與生活科技課本中在此單元主題所 安排的實驗內容。

多重表徵組的教材包括以下部分:電子化投影片教學(powerpoint 教學)、電 腦模擬軟體、親自動手實驗、粒子模型操作、角色扮演等,詳細內容分別說明於 以下各段。

powerpoint 教學的投影片主題涵蓋了可逆反應與化學平衡單元,屬於國二下 學期階段或九年一貫的八年級下學期階段的課程,相關的主要概念有可逆反應、

動態平衡、勒沙特列原理等,希望學生達到的學習目標有下列幾點:了解可逆反 應的意義與特性、明白動態平衡的本質與特徵、清楚化學平衡的現象與意義、能 夠利用勒沙特列原理判斷平衡破壞後反應進行的方向。

Kozma(1996) 在「使用多重、連結表徵以促進科學理解」的文章中提到:

MultiMedia and Mental Models(簡稱為 4M:Chem)軟體有助於提升學生對於化學 平衡的理解,而此軟體設計的原則就是提供二氧化氮氣體分子發生雙聚合反應的 多種不同表徵方式,因此研究者自行設計的 powerpoint 教學投影片有融入此原 則,重新安排四種不同表徵方式來詮釋二氧化氮氣體分子發生雙聚合的反應,這 四種表徵方式包括達平衡時的顏色狀態、模擬氣體分子的運動狀態、反應速率與 時間變化的關係、物質濃度與時間變化的關係(詳見圖 3-3-1)。

圖 3-3-1 化學平衡的四種不同表徵方式

至於電腦模擬軟體則是利用以下網站

http://chemconnections.org/Java/equilibrium/index.html(2009/05)提供的 Java 動畫做

為教材,學生可以透過這個動畫(圖 3-3-2)了解化學平衡的微觀現象、化學平衡與 反應的起始方向無關、在達到平衡的過程中,物質是不完全反應的,只會進行部 分反應等概念。

圖 3-3-2 電腦模擬軟體的介面展示

關於學生親自動手實驗部分就是請學生事先在保特瓶內裝一部份的水再將 瓶蓋轉緊,隔天後觀察保特瓶內的變化,學生會看到有水凝結在瓶身部分,這是 屬於巨觀的部分。接下來進行另外一個類似原理的實驗,將樟腦丸置於加熱板上 加熱,上方準備裝有冰塊的燒瓶,讓昇華後的樟腦丸蒸氣受冷發生凝華的現象,

藉此觀察樟腦丸昇華以及凝華的可逆反應,這也是屬於巨觀層面的部分,實驗畫 面如圖 3-3-3 所示。

圖 3-3-3 實驗的巨觀現象(熱化學之可逆反應的影像畫面, 宇勗有限公司, 2000)

再來是以分子層面的微觀方式說明可逆反應的現象,透過電子化投影片中的 動畫模擬讓學生清楚液態變成氣態的蒸發過程是如何發生的以及動態平衡的雙 向反應機制為何,動畫的擷取畫面如圖 3-3-4。

圖 3-3-4 以粒子觀點解釋液體蒸發的過程 (熱化學之可逆反應的影像畫面, 宇勗有限公司, 2000)

粒子模型操作的單元,研究者事先準備白色和橘色兩種顏色的乒乓球(如圖 3-3-5),讓學生實際動手操作來模擬氫分子與碘分子反應成碘化氫分子的過程,

反應式如右:H2 +I2 2HI,每個乒乓球都黏有魔鬼沾,所以學生一開始必須 將代表氫分子的兩個白色乒乓球拆開,再把代表碘分子的兩個橘色乒乓球拆開,

接下來將一白一橘的乒乓球黏合在一起表示生成碘化氫,透過這樣子的過程讓學 生明白化學可逆反應中分解與化合的機制,並且能夠表達出當達到化學平衡時整 個反應中各物質濃度隨時間變化的關係圖,本活動設計的理念是希望學生可以用 分子層面的角度來了解化學平衡的動態關係。

圖 3-3-5 粒子模型操作單元的教具展示

學生角色模擬的活動是將粒子模型操作單元中的白色乒乓球和橘色乒乓球 分別以男生和女生進行取代,利用兩個男生牽手來類比氫分子,兩個女生牽手來 類比碘分子,當代表氫分子的兩個男生和代表碘分子的兩個女生同時將手放開,

而男女生牽手的情況表示生成碘化氫,當然也可以藉由男女生之間不同的組合方 式說明發生逆反應的過程,同樣希望透過這樣子的過程讓學生明白化學可逆反應 中分解與化合的機制。

第四節 第四節 第四節