「粒子概念」在國中階段學生的學習中， 是相當重要的一個概念，許多物理及化學相關 的概念，例如﹕原子、分子、空氣、原子量、 分子量、電解質、壓力、溶液、氣體特性、莫 耳等概念，都需要藉由粒子概念，從微觀的觀 點去瞭解其所代表的意義；但對國中生而言， 粒子概念是相當抽象的一個概念，國內外許多 研究結果指出﹕國中學生在學習粒子概念時， 都感到相當困擾且不容易瞭解或接受，且對粒 子概念具有許多的錯誤概念或想法(黃湘武和 黃寶鈿，民 75；黃寶鈿和劉靄雯，民 82； 李 武勳，民 89； Hwang, & Liou, 1993； Johnson, 1998； Kokkotas, & Vlachos, 1998； Hwang, 2000)。本教具設計在模擬氣體粒子在密閉容 器中的運動，透過教學活動，演示氣體粒子體 積與壓力間的關係，並說明氣體粒子在密閉容 器中均勻分佈之概念。
一、適用章節：
國中理化教材第二冊第九章 9-3 粒子觀點 （民 89 年版）。二、材料及工具：
（1 號）壓克力管(內徑 8 公分，長 15 公分) 一 支 （2 號）壓克力管(內徑 4 公分，長 12 公分) 一支 （3 號）壓克力管(內徑 6 公分，長 8 公分) 一支 風扇馬達（含葉片） 一組 紗網（20 x 20 公分） 2 片 9V電池及冒扣(電池扣) 兩組 ○形環（直徑 8公分） 一個 可變電阻(100Ω) 一個 二段式開關 一個 小保麗龍球(直徑 0.6 公分) 一袋 塑膠注射筒 一支 塑膠管(內徑 0.3 公分) 一捆 美工刀 一支 強力接著劑（或熱熔膠） 一條 膠帶 一卷三、教具製作步驟：
(一)氣體粒子運動模型外管之製作
將紗網套於 1 號壓克力管的一端，以○ -型環固定，並將多餘的紗網修剪，如圖所示。氣體粒子概念之教具設計與教學應用
黃寶鈿
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李武勳
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國立臺灣師範大學 化學系
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臺中縣大明高級中學
－ 61 －(二)風扇馬達連接示意圖
將含風扇之馬達分別與開關、可變電阻 串 聯，再連接於 9V 電池上，如上圖所示。(三)氣體粒子運動模型內管及風扇馬達
之製作
1.將風扇馬達黏接於 3 號壓克力管上，並在 2 號壓克力管上鑽一小孔，使開關按鈕能方便 操作為原則，再以黏著劑固定之。 2.將 9V 電池與線路組裝入 2 號壓克力管中。 3.將可變電阻固定於小塑膠瓶蓋，再將其套於 2 號壓克力管末端，瓶蓋之口徑大小以能緊 密塞入 2 號壓克力管為佳。(四)氣體粒子運動模型完成圖
(五)針筒實驗裝
1.以小鑽子於底片盒鑽一小孔，將一小段塑膠 管緊密塞入底片盒中，並以熱熔膠固定。 2.將塑膠管另一端套入針筒中，即完成此一裝 置。四、教學實驗步驟：
(一)針筒實驗裝置
1.打開底片盒蓋，以針筒抽氣至八分滿，再蓋 上盒蓋。 2.將針筒活塞往前推，請學生想像氣體粒子在 針筒內的分佈情形。 3.打開底片盒蓋，以針筒抽氣至三分滿，再蓋 上盒蓋。 4.將針筒活塞往後拉，請學生想像氣體粒子在 針筒內的分佈情形。(二)氣體粒子運動模擬
將小保麗龍球倒入 1 號壓克力管中，再將 2 科學教育月刊 第 241 期 中華民國九十年七月 － 62 －號壓克力管及風扇馬達置入 1 號壓克力管 中，透過風扇的開關及可變電阻的調節，即 可觀察到保力龍球的運動情形。此時將保力 龍球的運動比喻為空氣粒子的運動。 請學生觀察保力龍球(1)是否不斷的運動？ (2)運動過程中是否均勻分佈？ 將 2 號壓克力管往前推，模擬針筒體積縮小 時，氣體粒子的運動情形。 將 2 號壓克力管往後拉，模擬針筒體積變大 時，氣體粒子的運動情形。 當容器體積改變時，請學生觀察保力龍球(1) 運動速度是否改變？(2)運動過程中是否仍均 勻分佈？ 當改變粒子模型的體積大小時，可觀察到粒 子碰撞情形之改變，可用以說明體積與壓力 之關係。另一方面，亦可由模型中模擬氣體 粒子的運動，幫助學生建立氣體粒子「動 態」的運動概念，而非靜止狀態。此外，藉 由本模型，亦可幫助學生建立氣體粒子均勻 分佈於密閉容器中的概念，進而幫助學生建 立氣體壓力概念。
五、參考資料：
黃湘武、黃寶鈿。(民 75)。學生空氣概念 : 粒子性質及動力平衡。科學教育學術研討會 論文彙編, 3 - 18 頁。 黃寶鈿、劉靄雯。(民 82)。探討學生對氣體 體積概念之思考模式。中國化學會 82 年度 年會。台南。 國立編譯館。（民 89）。國中理化第二冊。 李武勳（民 89）：國中學生氣體壓力概念之 教學成效探討。國立台灣師範大學化學研究 所碩士論文。Hwang, B. T., & Liou, A.W. (1993). Study the students' representation of the gas volume through the particulate conception. Paper pre-sented at the 34th IUPAC Congress, Beijing, China.
Johnson, P. (1998). Progression in children's understanding of a 'basic' particle theory : a lon-gitudinal study. International Journal of Sci-ence Education, 20(4), 393-412.
Kokkotas, P., & Vlachos, I. (1998). Teaching the topic of the particulate nature of matter in prospective teachers' training courses. Interna-tional Journal of Science Education, 20(3), 291-303.
Hwang, B. T. (2000). Students' understandings and misconceptions of particulate natures in gaseous phase and their science achievement. Paper presented at International Conference on Physics Education:Physics Teacher Education beyond 2000. Barcelona, Spain.
