一以「我把彩虹穿身上一衣服的染料」模組為例
陳慧臻
洪志明
國立臺灣師範大學化學系
一、目 IJ6
【設計理念】
本模組以與學生生活相關的『衣服的染 料」為主題來設計科學課程，活動的過程是 以學生為主體，教師則為引導輔助角色。不 同於傳統的講述式教學，本模組活動的設計 是讓學生儘量由開放性問題來引導學生思【教學流程與教學策略】
考，並透過「動手做」的過程來學得科學的 概念、過程與素養，期透過活潑、多元的教 學策略來提升學生的學習興趣，啟發學生的 創造思考能力及主動探究能力，進而使學生 能將所學應用於日常生活當中，真正獲得帶 著走的能力。【通用對象】七~九年級
。腦力激盪、全班討論:對於「衣服染料」最感興趣主題 活動一:•+
。資料尋找/撰寫報告:各小組分配收集資料並完成報告 染料大搜查 。小組報告:各小組上台報告 。全班討論:全班針對各組報告內容進行討論 。前測:認知圖繪製(關於「衣服染料」之認知)』且
。實驗探究:植物色素的萃取、濾紙色層分析 活動二:• ..
。小組討論:就實驗方面進行討論 動手做實驗 。思考設計/實作:實驗裝置DIY( 回家作業)』且
。作品發表:成品發表大會 。講述/媒體教學:染料的介紹(染料傳奇) 活動二:一+
。快問快答:進行小組搶答 認識染料 。實際探究:校園染料植物的尋找(室外教學)』且
一
活動四: 。實作:教師示範于染衣的製作 創意活動--•+
。思考設計-;創意執行:學生動于設計創意于染布 小小設計師 。作品發表:介紹自己的作品且欣賞別人的作品 。實作應用:生活小偏方的收集與應用(回家作業)』且
一 活動五: 。後測:認知圖繪製(概念統整) 活動回顧一一，
學習成果大驗收(認知概念之吸收程度) 。心得發表:感言分享 可 L /hu培養學生創造思考能力之教學模組開發與設計 以「我把彩虹穿身上 衣服的染料」棋組為例
【棋是且特色】
1.運用多元的教學方式與學習活動類型: 整個模組設計上安排了多元的教學方式 與多樣的活動類型，例如:腦力激盪、小組 討論、小組報告、發表、實驗探究...等等， 主要的目的是希望學生除了能學得基本的知 識和技能外，更能培養出多元的能力。 2. 以「合作學習」的方式進行活動: 本活動的實施皆以小組合作學習的方式 進行，小組合作學習的目的是希望能藉由小 組內組員間的互動而獲得學習的成就，以促 進個人在群體中之社會性與合作性，且培養 與人溝通、表達及和諧相處的能力。 3.以「問題」為中心: 本活動採用問題引導式教學而不用傳統 灌輸、填鴨的方式，給予學生較大的思考空 間，以提間的方式鼓勵學生思考與主題相關 的問題，且對所觀察到的現象提出疑問 O 此 外，教師在回答學生問題時宜儘量避免給予 直接的答案，引導學生去思考問題，進而找 出解決問題的方法，養成主動學習的習 1貴。 4.以「學生為主體，生活經驗為重心 J . 本活動重視與學生切身相關的問題，將 過去以「教師為中心」的教學模式，改為以 「學生為中心」的學習取向。在此模式中， 教師的角色和傳統式教學不同，教師是站在 輔導和共同討論的立場，去幫助學生學習。 此外，學生的學習素材是以其生活的經驗與 遭遇到的問題為主軸，藉此讓學生能將學習 到的科學知識應用到日常生活中 O 5. 以「做中學」代替「紙上談兵 J . 不同於傳統「教師講解、學生聽講、抄 行 3 /hu 寫」的講述式教學，本教學活動安排了許多 動手做的活動單元，例如「實驗裝置 DIY J 、 「小小設計師」等實驗探究與實作的活動， 讓學生透過做實驗的過程中去體會自然科學 現象、探究科學問題及找尋答案，或是利用 日常生活中隨手可得的物品去思考、創作作 口 口口》 6. 將學習延伸至「教室外 J . 過去的教育總是將教學侷限在教室或實 驗室中，只偏重課本知識的傳授，而與學生 的實際生活脫節，不能應用所學於生活中。 本教學活動除了在教室、實驗室中進行外， 亦安排了在校園中的室外教學，以及設計回 家作業學習單讓學生能與家人、朋友一同學 習。將學習延伸至教室外，不僅讓教學更活 潑、多元，且能提升學生的學習興趣與加廣 其學習範圍 O二、教學建議
1.本模組意在提供一個教學設計的原型，以 供教師教學參考 O 教師可依實際教學情形 與活動對象，對活動時間與內容進行適當 調整。 2. 活動進行方式無固定模式，教師可以不同 的創意活動來實行 O 例如: r 腦力激盪」活 動，可以分組搶答、各組輪流上台寫答案﹒..
等不同方式進行。 3. 單元活動多以小組合作學習形式，在活動進行前宜先做好分組與工作分配。
4. 活動實作部分可由學生自行規畫設計，教 師可適時提供幫助與指導。 5. 若時間上或學校行政上能配合，可安排工廠參觀活動(染料工業)或是藝術與人文之 旅(藍染活動，例如三峽及陽明山在暑假 皆有相關活動)。 6. 本模組最後附有參考資料，教師可收集增 補更豐富的資料，指導學生收集資料或是 做為教材修正、延伸之用。 7.活動中使用多元化評量，例如課堂觀察、 報告、實作評量...等等，教師亦可自行設 計評量表(同儕評量表、個人評量表...)。 三、模組活動內容 活動一:染料大摺查 大自然有許多繽紛的色 彩，紅色的花朵、綠色的葉 子、黃色的皮卡丘...你曾想過這 些顏色是怎麼呈現的嗎?在我們日常生活
裡，人們怎麼利用顏色呢?對於"五顏六色
的衣服" ，你想到了什麼?把你想到的通通 寫/畫下來，愈多愈好喔! ~IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII"II,
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:8 你的 idea:
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~'IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII~『染料」讓你穿的衣服多采多姿，對於"
衣服的染料" ，把你遇到的問題、想研究的主題寫下來喔!
Ps.
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IJljJjjff§J1j
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eli 我的 idea:
編號 主題/問題 說明/原因2
3
4
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由小組進行討論，把意見歸納整理後， 再由小組派代表把結果寫於黑板上，並向大 家分享各組的想法。超級特搜任務經過分享討論
後，每一組分配一個主題，各小組依照所分 配到的主題，進行資料蒐集、閱讀與整理， 並完成一份書面報告: 特搜任務表 我們是第一組特搜小組 。我們探討的主題是: 。我們收集資料的方法有(軍柯府釋7JRff£16J~§9事'if!
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。我們的成果: 經過小組成員的合作，相信你們收集的 -64 一垮養學生創造思考能力之教學模組開發與設計一以「我把彩虹穿身上 衣服的染料」模組為例 資料一定很豐富，好東西要和好朋友分享， 每組上台向所有同學報告你們的成果!對於 報告組的內容要仔細聽，有什麼問題和疑問 都可以提出來，大家一起集思廣益吧! 認知圖 聽完老師的講解，現在 就以「衣服的染料』為中心，把你聯想到的、 所有相關的事物，用簡短的文字與短線構思
出自己的認知圖吧! Ps.要m心 !!lIB/13M
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活動二:動手做實驗
把植物色素 r提』出來
小丸子是個好奇寶寶，今天她到廚房看 到媽媽正在準備晚餐。「噫!這是什麼菜，顏 色是紫紅色的耶! J 媽媽說: I 那是紅鳳菜， 有豐富的鐵質喔! J 她叉看到一鋼綠色的 湯，顏色好漂亮喔，原來那是媽媽水煮種菜 後留下的湯汁。晚飯後，小丸子吃著她最愛 的芒果，一不小心芒果汁滴到了衣服，留下 黃黃的一片。小丸子突然有個想法"為什麼 '、 J /hu 蔬果會有這麼多不同的顏色呢 7" ，她決定 隔天請教老師，一探究竟。想知道輝舞會色素 的秘密嗎?經過老師的指點和協助，小丸子 要開始動手「捉』出植物色素囉! 她的方法如下:<實驗器材>
﹒剪刀 l 把 ﹒研揖及杆各 l 個 ﹒漏斗 l 個 ﹒試管 2 隻 ﹒滴管 l 枝 ﹒蒸發血/燒杯 l 個 ﹒濾紙 2 張 .丙間(一種溶劑) <待測物> ﹒覆菜葉、玫瑰花瓣<實驗步驟>
1.以剪刀剪碎覆菜葉(玫瑰花瓣) ，放入研揖 磨成泥狀，加入丙睏約 2-3mL 繼續研磨。 2. 將澄清綠色溶液經漏斗過濾、傾入試管中 (溶液愈濃愈好)靜置備用。 3. 取一張濾紙平放蒸發血上，用滴管吸取試 管液體少訐，在濾紙中心滴一滴。 4. 待液滴滲入濾紙並展開後，在同處再加一 滴，如此繼續加入數滴。 5. 以丙酬於 i慮、紙中心點緩緩逐滴加入。現在大家也來學習小丸子的精神，把你
想到的有色植物的色素捉出來吧!小組討論 後，將你們的實驗的流程及想法還有結果通 通記錄下來。你們一定可以想出比小丸子更 棒的方法!i體實驗記錄表
實驗DIY
固定 你也想試一試嗎?可以和你的好朋友或 家人一起動手做喔!試著設計有創意的裝置 喔!將你的想法、設計、流程通通寫/畫下 來，和大家一起分享!品實驗設計表
小丸子對於實驗愈來愈有興趣了，她想 要回家作實驗跟爺爺分享這個有趣的現象， 可是老師說實驗室的器材不能帶回家，嗯， 聰明的小丸子決定自己動手 DIY 一個實驗裝 置，這次她拿了姊姊幾隻不同顏色的水性彩 色筆還有爺爺的宜紙來進行實驗，結果讓爺 爺直呼"傑克，這真是太神奇了!"
宣紙 l紙條彩色筆
畫線
I/J\丸子的實驗裝置圖|
水筷子
透明破璃杯會動動腦想-想
Q l.就你的觀察，濾紙上的顏色是否始終只有 一種呢?還是漸漸分為兩種或更多種 呢? Q2.從實驗結果，你認為你所選的植物中的色 素，只含有一種物質嗎? 待測物 實驗 器材 實驗 流程 結果 Q3. 你們使用了幾種植物呢?試著比較其結 果。(自製表格或圖示來說明) Q4. 寫下實驗中發現的問題、你還有的疑問或實驗心得。
使用的器材與材料 設計的理念 實驗裝置 結果 所遇到的問題或困難心得感想
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66 一培養學生創造思考能力之教學棋手且開發與設計 以「我把彩虹穿身上一衣服的染料」模組為例 Q2.小玉想要找出奇異筆(油性筆)墨水隱藏的 顏色，下圖即是她設計的簡單實驗裝置， 經過了數分鐘後，她發現黑色的奇異筆墨 水沒有什麼變化，只有水逐漸上升，可是 上一次明明她用水性彩色筆可以得到不 同顏色的色帶怎麼這次不一樣了呢?你 知道是什麼原因嗎?該如何改善這個裝 置呢?
主習成果大驗正
經過一連串的活動，你是不是覺得自己 愈來愈聰明了呢?試著完成下列問題，檢定 一下自己是不是功力大增喔! Q l.星期天早上小丸子跟媽媽到菜市場去買 菜，她看到了好多東西喔，一個小時後， 採買完畢，回家後她幫媽媽整理買的東 西，有紫色的高麗菜、黃色的玉米、綠色 的夜菜、橘色的紅蘿蔔、還有紅色的玫瑰 花，哇，花草蔬果有這麼多種不同的顏色 耶，興奮的小丸子想利用老師上次教她的 方法，去捉出裡面的漂亮顏色。現在你也 跟小丸子一起動動腦吧! (1)為什麼花草蔬果會有這麼多不同的顏色 呢? (配上例子說明會更棒喔!)
水 宣紙 紙條 奇異筆 畫線 (2) 日常生活中有許多有漂亮顏色的花草蔬 果，它們所含的顏色與其他物質混合在一 起，如果你想要得到這些顏色，你會怎!要 做呢? (選一種花草蔬果做說明) (請寫 下/畫出簡單的實驗流程) (3)你認為你所選的植物中有顏色的物質，只 含有一種物質嗎?為什麼呢?你是如何 得知的呢? Q3. 大雄用塑膠滴管吸取一些黑色墨水然後 滴入裝有水的玻璃杯中，黑色墨水在水中 慢慢擴散，他想要快一點讓整杯水都變成 黑色，隨手拿起教室裡的粉筆攪拌，可是 這時候靜香來找大雄去玩，大雄將粉筆放 在墨水中，就和靜香出去了，十幾分鐘 後，大雄回來卻發現到整雙粉筆吸滿了墨 主，仔細一看，顏色卻分成了藍、紅、黃 孟廈，如下頁之圖所示: (1)你覺得那罐黑色墨水，只有一種物質嗎? (2) 粉筆可將黑色墨水分離出三種色素的方 法稱為 (A)溶解過濾法 (B)蒸發法 (C)萃取法(D)層析法。答:一一一。
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67 一黑色
墨水 靜置 10 分鐘料資
染讀
識閱
認「益叫
一.一.一惋惜情
動電血沖
活充吶殊
染料的歷史 自有衣服以來，人們就懂得使用染料來 讓衣服更加多彩絢爛 O 在古埃及時代就曾使 用藍色的染料--能藍來染衣服，能藍是從植 物的樹葉所提煉的。古代羅馬皇帝所穿著的 紫色龍抱便是由一種海螺分泌的黏液所提煉 的染料所染成的，這種昂貴的天然染料稱為 「泰爾紫 j' 在當時是屬於皇室專用物品，故 又稱為「帝王紫」。 另一種歷史悠久的天然染料，係取自於 茜草根部的茜素，是一種紅色染料，在古埃 及墳墓內亦曾收集到茜草染過的布料。 中國在很早以前就使用染料來染衣服 了，在「周禮」中就詳細記載著有關染料與 染法，周朝並設立「染人」、「掌染草」等官 職來專門管理染衣服的工作。春秋戰國時代 的楚國設有「藍尹」一職，以專門生產製作 「藍龍 j .明代的宋應星所著的「天工開物」 一書中明白地記載著多種染料植物與染色-
68 一 黃色/
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紅色
涉 \\主藍色 法。 直到西元 1856 年，英國化學家柏金在一 次製造奎寧(一種藥物)的實驗中，意外地 發現一種緊色物質，進而發明了合成染料萃 胺紫 (mauve) ，紫色染料自古以來即珍貴無 比，因此這種染料的發明在當時造成了相當 大的衝擊，帶動了整個染料工業的發展。 進入人造染料時代後，合成染料代替從 前價格昂貴、取之不易的天然染料，其豐富 的色彩更彌補了天然染料顏色上的不足。今 日幾乎所有的染料都是化學合成的產品，隨 著科技的進步，我們現在享有著多采多姿的 衣著生活!染料的意義與特性
對於其他物體能賦與色彩性質的物質， 我們稱為「色素 j ，而色素可分為染料與顏 料，所謂的「染料」是指對衣料纖維有染著 性，並可顯示相當堅牢的色相，一般可溶於 水中;而「顏料」不溶水，對纖維無染著性， 主要用途是印刷油墨及繪畫著色材料。染料. 須與著色物體結合，顏料通常只塗在物體的 表面。 好的染料不但要經得起日曬、水洗及摩主各養學生創造思考能力之教學模組開發與設計一以「我把彩虹穿身上一衣服的染料」模組為例 擦等，還要不易褪色能牢牢染在衣服上，且 染色時不損傷被染衣服的物性。 染料的種類
天然
染料草
紫
瑚
草珊
+西、 一蟲花草脂
紅藍睏
料子料
染楣染
物黃物
直、動 染料 物染料:銘、銅、鋁... 合成染料:以煤 1菩提煉的化學物質為原 料，經化學方法合成染料常見的染料與染色方法
l 直接染料/直接法: 直接染料:易溶於水，能直接進入棉或 嫖縈等纖維內染色，但亦易褪色。 直接法:將染料溶於水後，直接把纖維 放入染料水溶液中染色。通常加入食鹽助 染，因為食鹽能使染料「鹽析 J' 沈澱在衣服 的纖維上，如此染料就比較難溶解於水，就 不易褪色了。同時，食鹽在水中分離成帶有 正負電荷的離子，使得染料和纖維更緊密的 結合，而不容易褪色。 2.賽染料/璽染法: 聲染料:染料分子浸於水，浸入纖維後， 取出曝曬於空氣中使其氧化，或加入化學氧 化劑等，使染料分子氧化成不溶於水的彩色 分子。以龍藍為例:誰藍是一種藍色的染料， 過去是將龍藍草葉浸於水中，使其發酵製取 而成，現代多以煤港提煉的化學物質為原料 而合成。青定藍不 i 容於水，經發酵或以還原劑 處理後，可i容於水，再將布浸入其中，然後 取出在空氣中曝曬或以化學氧化劑處理，氧 化成原來不溶於水的龍藍而緊緊附著於纖維 上而不易褪色，如此染色的方法稱為整染法。 3.媒染染料/媒染法: 媒染染料:較不易溶於水，需使用媒染 劑吸附於纖維後，染料再與媒染劑結合的方 式進行染色。以茜素為例:茜素是一種紅色 染料，過去由茜草植物根部所萃取，現代以 煤港提煉的化學物質為原料而合成。茜素不 溶於水，可溶於鹼性溶液中，染色時，先將 纖維浸於合媒染劑的溶液後，再浸於茜素的 鹼性溶液中，由媒染劑做媒介而染色。現代生活週邊常見的染料植物
植物名色系
染色部位 黃帽子 黃色 果實 馬藍 藍 色 莖、葉 茜草紅色
根 薯榔茶 色
塊莖 褔木 黃色 枝葉 相思樹 紅(黃)褐 樹皮、樹幹、葉 鳳凰木紅色
樹皮
樟樹褐色
樹皮、樹幹、枝葉月 1聶
黃(綠)色 枝葉 檳榔紅褐色
果實 九重葛紅色
花 朱檀褐色
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小花咸豐草 黃(褐) 全株 洋蔥 黃色、茶色外皮
茄枝茶褐色
樹幹、枝葉校園染料植物大搜查
在合成染料發明前，染料都是從自然界 取得的 O 在我們生活周遭就有不少染料植物 呢，現在請小組分工合作碧空VJiiJ若即釋辯， 利用課餘時間實地找找看校園裡究竟有哪些染料植物呢? ps. t£N~%Ji8;Jt 乎乎無辜住
-
69 一蹄 ，
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!J1.!J!
jg層官虛 f染料植物紀錄表
我們是第一一一組特搜小組
染料 植物 名稱 *蒐集資料: 工作 *找出植物所在位置: 分配 *跟同學報告介紹: *學習單的書寫:*其他
發現 地點 植物 簡介 (可 查閱 資料 或請教老
師) 植物 特徵 外形 (以 畫圖 斗司11]•
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式表 現， 自由 創 1壯卡 過程J 心得
品泉ω、緝。站躺k恥器之V三尚
義了;倡m導 立 抖伊 活動四:創意活動…小小設計師州、謝師
染料讓你的衣服五顏六色、多采多姿，
想不想、自己動手染出一件獨一無二的作品呢? ir;fff#著跡般若'$Be!
。老師示範手染衣一絞染篇:
(一)器材、藥品: 白色棉布(純棉 T 恤)、市售染料、食鹽、天 平、不錯鋼鍋(臉盆)、調色杯(附湯匙)、加熱器、溫度計、塑膠手套、繩線、筷子、橡皮
圈、曬衣夾 (二)步驟: 1.準備工作:白色棉布(T 恤)之前需先仔細 清洗過一次，陳乾備用。 2. 設計圖案:將棉布以摺疊、細綁、纏繞、 打結、壓夾...等方式處理。(每一種方式 都有不一樣的效果) 3. 確定布料大約重量，作為染料用量之參 考，將設計好欲染的的布料浸於水中備 染。 4.加熱一盆水，水的高度至少需掩蓋過布料 【此為染盆】。 5.準備一小杯熱水用來溶解染料，將此染料到入染盆中。
6. 另準備一杯熱水溶解食鹽(食鹽重約為布 重的 10%-20% )
，再倒入染盆中，攪動均勻。
7. 染液徐徐加溫違約 30-40°C 時，慢慢地放 入己浸濕的布。染時要輕輕推壓翻攪布料 使染色均勻，待染液的溫度上升沸騰後， 一 70 一培養學生創造思考能力之教學棋是且開發與設計一以「我把彩虹穿身上一衣服的染料」模具且為例 繼續煮染 30-60 分鐘。(時間愈久，染出 的顏色愈深喔!
)
8.將布料取出，充分水洗。 9.水洗後將布料陰乾'完全乾燥後，要平即 成 O岫work
你可能曾經有過這樣的經驗，深色的牛 仔褲洗了幾次後，顏色愈來愈淺了，或是原 本白色的衣服從洗衣機拿起來時，竟然被染 成了別種顏色。當心愛的衣服不再有原來漂 亮的顏色時，你是不是很心疼呢?想想看， 為什麼會這樣呢? 。你認為衣服褪色的原因是: 帶著你完成的絞染作品回家和家人分享 後，請教一下媽媽、姊姊或洗衣店老闆(服飾 店店員) ，可以使漂亮的衣服不褪色的小偏 方，紀錄下來跟同學分享喔!。你收集到小偏方:
接著，就用你完成的作品來試試看你收 集到的小偏方吧，記得把效果也記錄下來 喔!。你試驗的結果:
活動五:活動回顧 各位同學進行完前面的活動後，你是不 是更了解"衣服的染料"了呢?現在，讓我 們把這次活動所學到的知識和經驗統整起 來，繪成另份一認知圖。 /靜安定屁袋，請周質和第一次在w!Jff!:夕ZZ 和'/if!(Ji
/!l
it跤，著重于古仟在乎不可/旬揮 f@
感冒分事
，經過一連串的活動後，你學到了什麼: .最喜歡的單元是: 為什麼呢: .對於"衣服的染料"你還有什麼問題呢?-i
勻/·對於此次活動的意見與建議。 ·給老師的話: ·給同組成員的話:
