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概念問卷進步率與退步率分析

A01A02 A03A04 A05A06 A07A08 A09A10 A11A12 A13A14 A15A16 A17A18 A19A20

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進步率高、退步率低的題目有 A01、A02、A05、A06、A07、A08、A10、

A14、A15、A18、A19,共 11 題。其中 A01、A05 與 A08 為進步率最高的題目,

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相同的價電子數;路易士結構式可表達分子的鍵結情形。課程影片中授課老師口 述說明「八隅體就是一個原子它希望它周圍能夠滿足八顆電子。」,並於 2-2、2-3、

2-4概念提及八隅體例外情況,證實並非所有原子在形成穩定化合物時,皆能滿 足八隅體規則。因此,在答題時能夠很清楚判斷出(C)敘述錯誤。

2. A02

A02的進步率為 80%、退步率為 9%,在前、後測的答題表現上皆有不錯的 成績,前測答對人數 11 人,後測答對人數 14 人,答對率為 88%,答題情形為 4 人進步,1 人退步。表 4-2-2 為 A02 題目與所對應概念 3-4 內容。

表 4-2-2 A02 題目與概念 3-4 內容

題號 A02 概念 3-4 路易士結構的畫法:總價電子數的計算。

題目 下列各分子中,何者的總價電子數最少?

(A)CH3+ (B)OH (C)NH4+ (D)NH3

所對應的概念內容為總價電子數的計算,在課程影片中授課老師以 H2O為 例,依照總價電子數的計算步驟進行講解「H2O 到底有多少價電子數,各位很清楚 H 有 1 顆,2 個 H,所以每個 H 1 顆的話,2 個 H 就 2 顆,再來 O 呢?O 有幾顆?O 是 6A 族有 6 顆,所以全部加起來它有幾個價電子?有 8 個價電子,我們要先知道你有幾 個價電子以便做分配。……,要先算出總價電子數,那麼而且呢,在算的時候要記得,

如果帶正要記得扣掉,帶負要記得加上來。」,而投影片上文字呈現「算出總共價電 子數,將各組成原子之價電子數相加,如果為多原子之陽離子,則要減掉其正電荷數,

例 NH4+ 5+4-1=8 個價電子,若為陰離子則要加上其負電荷數。」與「帶「+」電者,

必須扣除。帶「-」電者,必須加回。」,投影片將總價電子數計算方式以文字的方 式列出,且以 NH4+ 為例,更進一步加深學生對於總價電子數計算方式的印象。

3. A05

A05的進步率為 100%、退步率為 15%,前測答對人數 13 人,後測答對人 數 14 人,答對率為 88%,答題情形為 3 位進步、2 位退步,3 位進步者於前測皆

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是 s 軌域也滿,p 軌域也滿,這樣可以讓它最安定,這個叫做八隅體規則。……,所以 除了 H 這種少數的原子之外,大半 A 族元素都希望藉著鍵結來滿足所謂的八隅體。」,

說明原子鍵結時傾向擁有與惰性氣體相同的八個價電子數,而投影片上文字提及

「氫(H)外圍只需要 2 顆就可填滿,不須滿足八隅體規則,其他多數的元素都需要滿足 八隅體規則。」,對照題目中元素 A 有 5 個價電子,而 H 氫原子的價電子數為 1,

故 A 與 3 個 H 原子鍵結所形成的 AH3分子可達到穩定的結構。

5. A07

A07的進步率為 50%、退步率為 17%,前測答對人數 12 人,後測答對人數 12人,前、後測的答對率皆為 75%,答題情形為 2 人進步、2 人退步。表 4-2-5 為 A07 題目與所對應概念 3-1 內容。

表 4-2-5 A07 題目與概念 3-1 內容

題號 A07 概念 3-1 路易士結構的畫法:H 原子一定排在最旁邊,電負度小的原子通常在中心。

題目

下列各化合物的路易士結構畫法,何者「錯誤」?

(A) (B) H-N≣C (C) (D)

所對應的概念內容為路易士結構的畫法其中一項排列原則,即 H 原子一定 排在最旁邊,電負度小的原子通常在中心。在課程影片中授課老師口述內容直接 點明兩項基本原則「像 H,H 它根本不能當中心,為什麼,因為 H 它只能接一根鍵,

它怎麼能當中心呢?所以它一定會在邊邊,在邊邊或者在最尾巴,為什麼,它不能再接 出去了嘛。……,第二點呢,電負度比較小的通常排在中心。」,並畫出 H—O—C 分 子中原子的鍵結位置為例「比方說,我今天接 H,那這邊是接 O,我 O 還可以再接 別的阿,可是 H 已經不能再接了嘛,對不對?我這裡還可以再接 C 或接什麼都有機會 嘛,對不對?但是 H 一定放邊邊。」。投影片則以文字的方式做重點補充「H 原子 一定在最旁邊,在所有原子之最末端。」與「電負度較小之原子通常排在中心。」。掌 握 H 多排在外圍,C、N、F、O 電負度大小的關係,就能判斷出正確的結構。

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A10為測驗學生對於路易士結構的畫法之各項原則所延申出來的題型,主要 應用【3-1 路易士結構的畫法:H 原子一定排在最旁邊,電負度小的原子通常在 中心。】,需先畫出各選項正確的路易士結構,再計算其孤對電子數目來回答問 題。由於選項中的 HF、H2O、CH4與 NH3皆為較常見的化合物,學生對於其結 構具有基本的認識,因此前測答題情形即有不錯的表現,前測答對率為 75%,在 課程影片中授課老師直接點明兩項基本原則「像 H,H 它根本不能當中心,為什麼?

因為 H 它只能接一根鍵,它怎麼能當中心呢?所以它一定會在邊邊,在邊邊或者在最尾 巴,為什麼?它不能再接出去了嘛。……,第二點呢,電負度比較小的通常排在中心。」,

更加強學生對於此概念的印象。

8. A14

A14的進步率為 82%、退步率為 20%,前測答對人數 5 人,後測答對人數 13人,答對率為 81%,答題情形為 9 位進步、1 位退步。表 4-2-8 為 A14 題目與 所對應概念 2-2 內容。

表 4-2-8 A14 題目與概念 2-2 內容

題號 A14 概念 2-2 以IA、IIA、IIIA族為中心原子之化合物,中心原子周圍的電子數比八個少。

題目 下列哪些分子的電子點式,其每個原子(氫除外)均遵循八隅體規則?

(A)NaF (B)BF3 (C)CH4 (D)BeF2

所對應的化學概念為以 IA、IIA、IIIA 族為中心原子之化合物,中心原子周 圍的電子數少於八個。在課程影片中授課老師指出「1A2A3A 族的化合物,周圍電 子往往比 8 個少。……,所以 1A2A3A 基本上它並沒有這個滿足八隅體。……,第一個 就是針對 1A2A3A,通常它們的化合物,如果你要討論的話,它往往是違背,就是不遵 守八隅體規則。」,言語上多次強調由於 1A2A3A 族為中心原子的化合物其電子數 少於 8 個,故沒有滿足八隅體規則,並舉出 2A 族化合物 BeF2為例來做說明,

投影片上一併以文字做概念的呈現「IA、IIA、IIIA 族之化合物,周圍電子比 8 個少。」。

此題掌握以 IA、IIA、IIIA 族為中心原子即無法符合八隅體規則的原則,排除 IA、

IIA、IIIA 族化合物的選項即可,由後測的表現可知大部分學生在以 IA、IIA、IIIA

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族為中心原子之化合物不遵守八隅體規則的概念理解情形是增加的,共有 9 位進 步,為八隅體與路易士結構概念問卷中進步人數最多的一題。

9. A15

A15的進步率為 67%、退步率為 20%,前測答對人數 10 人,後測答對人 數 12 人,答對率為 75%,答題情形為 4 位進步、2 位退步。表 4-2-9 為 A15 題 目與所對應概念 3-2 內容。

表 4-2-9 A15 題目與概念 3-2 內容

題號 A15 概念 3-2 路易士結構的畫法:O 原子或鹵素通常在外圍,除非在過氧化物或超氧化物中,O

與 O 彼此通常不連接。

題目 下列那個分子的路易士結構中 O 與 O「未」連接在一起?

(A)N2O4 (B)K2O2 (C)H2O2 (D)F2O2

所對應的概念內容為路易士結構畫法中 O 原子的連接位置,依 O 與 O 除非 在過氧化物或超氧化物中,否則通常不連接的原則來做判斷。在課程影片中授課 老師首先指出 O 與 H 在路易士結構畫法中的位置「O 或者鹵素通常在外圍,H 是 在最外圍,……,因為 O 跟鹵素的電負度都很大。」,並於課程影片中畫出 C2H5—O—H 分子中各原子的鍵結位置進行說明「舉例,……,舉個這個 C2H5,這叫做乙基,那 這時候它接了個什麼,接了個 OH,O 接 H,各位這裡說 O 原子或鹵素通常在外圍,也 就是因為它們並不能當中心嘛,因為中心電負度小,O 跟鹵素電負度頗大,所以通常在 外圍,那我再強調如果有 H,H 在更外圍。」。

接著說明 O 與 O 連接時的特殊情形「O 跟 O 除非在過氧化物或超氧化物,不 然彼此通常不連接。」,於課程影片裡以 H2O2為例,於電子白板上畫出 H2O2分子 中各原子的鍵結位置進行說明「有一個特殊的結構,就是像過氧化物,比方說過氧 化氫,它是兩個 O 真的接在一起,那麼它形成的特殊結構有它的安定性,……,一個 O 它有 6 個價電子,它靠這個 O 共用一個,靠這個 H 共用一個去滿足八隅體,所以會有 這樣的特殊結構,叫做過氧化物。……,除了過氧化物等特殊的結構之外,我們說 O 很 少自己接在一起,因為 O 去接別人比較好,因為它可以從別人身上抓電子,畢竟 O 的

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投影片則以文字做重點式概念的呈現「O 原子(或鹵素)通常在外圍,相當對稱 的包圍中心原子。而 O 與 O 除非在過氧化物(或超氧化物),彼此通常不連接。」、「氧(O)、

鹵素,電負度很大,容易成為外圍。」、「氧-氧連結只出現在「過氧化物」中。」。選 項中的 H2O2為影片中所舉的例子,且在【概念 3-7 路易士結構的畫法:綜合概 念—例子】課程投影片中也呈現 H2O2 與 N2O4結構的例子,而 K2O2與 F2O2的 結構可依 H2O2對應畫出,在答題上並不算困難。

10. A18

A18為非選題,進步率為 64%、退步率為 20%,前測答對人數 5 人,後測 答對人數 11 人,答對率為 69%,答題情形為 7 位進步、1 位退步。前測答錯情 形為孤對電子數目錯誤的有 6 人,單鍵、雙鍵鍵數錯誤的有 2 人,剩下的 3 人沒 有作答;後測答錯情形分析,孤對電子錯誤的有 4 人,單鍵、雙鍵鍵數錯誤的有 1人。表 4-2-10 為 A18 題目與所對應概念 3-7 內容。

表 4-2-10 A18 題目與概念 3-7 內容

題號 A18 概念 3-7 路易士結構的畫法:綜合概念—例子

題目 請畫出 NO2分子的路易士結構。

題目請學生畫出 NO2合理的路易士結構,在課程影片中以甲醛(HCOH)

為例,「先把電負度小的放中間,對阿,把大的放旁邊,或者是 H 優先放旁邊嘛,對不 對,那再來我們說,請你把電子數算出來,……,加起來有 12 個價電子,我們先用 C 中心嘛連接外圍,所以先畫單鍵,……,我們說過優先給旁邊嘛,……,給完之後發現 中心沒有滿足八隅體,再把這兩顆拿來共用,所以什麼叫 π 鍵,當你把分子都畫完之後 發現中心不能滿足八隅體,再把旁邊的電子對拉回來形成的就叫 π 鍵,這就叫 π 鍵。」。

並依據路易士結構的畫法之各項基本原則步驟做說明「你要按照剛剛的原則,誰當 中心誰當旁邊嘛,再來先把電子分配完之後把剩的先給旁邊,給完再給中間,不夠再拉 π 鍵回來,這樣就可以完整的去尋求這些粒子它的排列方式。」。

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利用先前所學路易士結構的畫法之各項原則,【3-1 路易士結構的畫法:H 原

利用先前所學路易士結構的畫法之各項原則,【3-1 路易士結構的畫法:H 原