[段落一] 認識質量守恆定律

A. 分析質量守恆的實驗

1. 開場就先宣告今天要認識的科學家是拉瓦節,以及他的重要貢獻。

2. 稍微回憶一下上週學到的波以耳,以及他提出的元素說的內容是什麼。(學生能答出來,淚~)

3. 播放影片<斷頭台下的金頭腦>到2分40秒,請學生仔細觀察拉瓦節的實驗步驟,以及拉瓦節的發現。

4. 看完後,提問讓學生重新拼湊影片內容,然後著重在實驗的設計。

5. 回憶影片內容的同時,老師也順道將實驗的器具畫在白板上,請學生思考這個實驗設計每個環節的理由是什麼。(舉例:為什麼要使用天秤?天秤可以測得什麼?為什麼要用氣球套在瓶口上?一定要使用氣球嗎?)

6. 藉由以上的討論歸納出幾個實驗的重點。像是了解「實驗組」與「對照組」的概念、了解實驗條件是在「封閉的環境」等。

                          圖、老師帶學生討論實驗器材的設置原理。


B. 重製質量守恆的實驗(一)

1. 宣告我們要來重製影片中的實驗,但我們這次沒有天秤(也沒有氣球),該怎麼設計實驗呢?(有學生說要自己做天秤XD、也有學生說我們有電子秤)

2. 老師說這次有準備電子秤,可是這樣實驗的方式肯定會跟天秤不一樣,請同學思考看看要怎麼修改實驗步驟。

3. 給予學生一段時間思考,將自己想像的實驗步驟寫在實驗記錄本上。(我一直強調步驟一定可以寫到十個以上,而且我也給足夠的時間,在這時間內盡量地思考吧)

4. 時間到後,請學生分享自己的實驗步驟。有學生能提到在實驗的前後分別量測重量就可,聰明喔~

5. 老師展示這次實驗使用的材料:含蓋的大空罐子、裝有小蘇打粉的小罐子、醋、泡棉膠。讓學生猜猜看,這次的實驗沒有使用氣球,那這些材料要如何使用達到相同的效果呢?(這次是將小罐子打開、瓶口貼泡棉膠後黏在大罐子蓋的內側,小心關緊罐子;在之後用力搖晃大罐子的過程中,小罐子會脫落掉進瓶內的醋酸液體中,這樣就能在密閉空間中,讓小蘇打粉與醋酸混合了。)

6. 解決實驗裝置的問題後,接著請學生思考:實驗反應的前後,到底要測什麼東西的重量呢?經由討論引導出我們要測反應前後「所有實驗器材的重量」。

7. 將實驗器材發到各組,說明等下要進行量測,並且先說清楚實驗的每個步驟(我將步驟分成四步,請各組分工、選步驟,剛好一人一項工作)。各組跟老師報告完分工後,就開始執行實驗。

8. 老師隨時觀察各組學生的執行狀況,提示一些操作小技巧。

9. 請各組學生將第一次的實驗數據報告出來,並進行第一次討論。

                              圖、老師與學生一同研究重量的量法。

                    圖、學生用力搖晃瓶子,讓小蘇打粉與醋酸混合。


C. 重製質量守恆的實驗(二)

1. 討論了第一次實驗時遇到的所有問題,包含實驗器材組裝時的小狀況、器材使用的細心度、秤重要注意不要動到桌子、要專注不要在實驗過程中分心打鬧等等。然後提醒學生再做第二次實驗時要注意上述問題。

2. 各組重新認領實驗工作,確認後老師再發材料讓學生操作。(第一次實驗時A組比較混亂沒有做好實驗,結過第二次實驗時換成B組有人太興奮在沒有量好重量前就混合藥品了XD)

3. 請各組報告數據後做討論。這次遇到的問題主要有兩個:第一個是密閉實驗還是有重量減輕的問題,第二個是太急著混合藥品,少了實驗前的重量。這兩個問題要怎麼處理呢?

4. 有人會很好奇是誰造成這個實驗沒有做好,我請學生不要去「找兇手」,而是思考「怎麼解決眼前的問題」。針對實驗後重量減輕,有學生提應該是漏氣了,所以解決方法是可以把瓶口黏死,確保氣體不會跑出來(但要記得把黏著劑的重量考量進去)。而針對第二個問題,B組人提說其實他們實驗前只剩下醋酸的重量沒有量到,所以他們打算另外倒相同量的醋酸去秤重。

5. 我回應他們雖然實驗的過程中發生了一些小插曲讓實驗不理想,但很棒的是我們嘗試去找解決方法。

6. 最後我們嘗試將瓶子打開,測量非封閉環境下實驗後的重量是多少,兩組都發現有變輕,可是其中一組輕很多,為什麼?另一組有人很快想到因為一組有量瓶蓋重。

7. 討論需不需要量瓶蓋重量,最後引導出要量,因為我們比較的是「有蓋瓶蓋」與「沒有蓋瓶蓋」的狀況下,氣體是否會跑掉造成重量變輕。

8. 回頭檢視拉瓦節的質量守恆實驗,他的實驗顯示實驗前後,物質的重量不變。那是指「反應物質」;而重量不變需要在「封閉空間」內才行。

                                   圖、老師巡視各組實驗的狀況。

                               圖、學生紀錄實驗步驟與實驗數據。


[段落二]科學小活動:驚嚇包

1. 說明今天使用到的小蘇打粉與醋酸可以有其他的玩法。

2. 先詢問學生有沒有玩過市售的「驚嚇包」,讓學生回憶。

3. 展示手上的大小夾鏈袋各一,說明今天要用這些材料自製驚嚇包。

4. 將4號夾鏈袋中裝入約4平匙的小蘇打粉;1號夾鏈袋則裝入20毫升的醋酸。

5. 將1號夾鏈袋袋口打開的狀況下,袋口朝上小心裝入4號夾鏈袋中。

6. 將4號夾鏈袋的袋口封起來,再用膠帶封緊,避免待會漏氣。

7. 將自製驚嚇包搖晃,放在安全的距離下觀察它膨脹,順利的話驚嚇包會爆炸,製造驚喜。(小孩玩得很開心)

8. 再發第二組材料讓學生自己裝適當的比例做驚嚇包。(這時大家肯定是裝好裝滿)

9. 活動結束。

                                      圖、學生在量測醋酸的量。

                                         圖、自製驚嚇包的成品。

                                   圖、有學生自己加了藍色色素。

#大反思

1. 我自己喜歡「猜實驗步驟」的環節,不過我應該要更有順序的給予提示,慢慢引導學生寫出可能的實驗步驟,今天觀察到有學生無法想像步驟,需要一些鷹架。

2. 在討論實驗步驟的細節、學生觀察到的問題、以及討論出來的解決方案,我都應該順便整理到白板上,幫助學生建立觀念的,下次要多注意。

3. 這次我其實刻意只準備兩組實驗器材做質量守恆的探究(他們通常做成三桌,人數3、3、2人),但我想說這些學生來上課也很少跟其他學生互動,有點可惜,就刻意讓他們能混在一起,不過就發生了預料中的小爭執。活動前本來就預期會有這現象,但活動開始時就覺得這是在找自己麻煩XD。畢竟實際上我沒有那個時間可以陪他們一同討論與解決紛爭。

4. 質量守恆的測重結果發現封閉環境下,實驗前後的重量很不理想,我們稍微討論了不理想原因,但這邊感覺沒有處理好,因為事後再帶回質量守恆的觀念時,感覺學生好像恍神了,沒有那種「喔原來是這樣」的眼神。

5. 這次課程著重在討論課(搭配既有的實驗)而沒有另外的實驗課時間、拉瓦節的影片內容也只先抓了最前面幾分鐘「質量守恆」的觀念進行探究,最後搭配了純粹好玩的驚嚇包活動,時間上變得很充裕,沒有硬塞什麼進去的感覺,覺得課程密度有好很多,只是密度降低後,其中內容的討論能否更深化,還需要點時間琢磨。