114/11/19【如何進行燃燒與生鏽的教學】【課程活動成果紀錄】
114年11月19日由清華大學師資培育中心兼任教師主講的《如何進行燃燒與生鏽的教學》,以國小五年級教材為出發點,透過日常觀察、現場示範與化學原理三個層次,協助教師重新理解燃燒與生鏽的科學本質。課程開場先從生活影像引入,講師播放打鐵店的火花影片,使學習者觀察高溫下鐵金屬與氧氣快速反應的現象,並與日常生活中鐵器緩慢生鏽的樣態做比較。講者指出,雖然燃燒與生鏽在速度、外觀與伴隨現象上截然不同,但其核心皆為鐵與氧氣反應生成氧化鐵,可用「異中有同」的角度統整教材,讓學生在理解兩者差異的同時,也能掌握反應的共同本質。
在燃燒示範部分,講師以「三要素」為主軸,分別展示可燃物、助燃物與熱源的作用,並以線香為材料進行不同環境下的燃燒比較。利用過氧化氫分解裝置產生高濃度氧氣,示範線香在純氧環境中火焰更明亮、更強烈的現象,使教師能直觀看到氧氣濃度如何影響燃燒反應。講師同時提醒遠離酒精燈的安全性議題,並示範以瓦斯噴槍或加熱板作為更穩定且安全的教具來源,強調在國小課堂中進行燃燒實驗時,操作風險與課室管理的實務考量。
在生鏽單元中,講師以鋼絲絨鋪排「比較不同環境下生鏽速度」的長時間實驗。將鋼絲絨分別置於稀鹽酸、純水與鹼性溶液中,並展示從放置 1 小時、2 小時、12 小時到 1 週後的變化,說明酸性條件下鐵溶解與氧化物的混合特徵、純水中氧化鐵膠狀物在水中的漂浮與附著、以及鹼性溶液如何因氫氧根與鐵離子反應,使環境不利於鐵持續被氧化。為協助非化學背景的教師理解抽象原理,講師以圖示拆解鐵生鏽的電子轉移反應,將英文版化學流程改寫為清楚的中文步驟,包括鐵失去電子、氧氣與水接受電子、氫氧根生成、與後續氧化鐵形成的過程。講師進一步延伸至生活中的防鏽方法,包括塗漆、烤漆、鍍鋅、鍍錫,以及市面上常見的「鋅噴塗」保護技術,說明鋅因活性較高而能提供「犧牲陽極」的保護效果,並在表面形成緻密的氧化鋅層阻隔空氣與水,讓教師能將化學反應與生活科技結合進教學。
課程最後講師回應教師在教學現場常遇到的兩大問題:「實驗結果與課本不同時該怎麼辦?」與「如何透過提問引導學生探究?」講師認為,與其把每個差異視為錯誤,不如把它視為科學思考的起點,讓學生從結果反推原因。例如引導學生觀察鐵釘尖端或彎折處較易生鏽的現象,討論力學結構、接觸面積或表面破損與腐蝕速率的關聯性,藉此鼓勵學生進行假設、觀察並建立解釋。整體課程以示範、圖解與推理為核心,讓國小自然科教師能在課室中以具體可操作的方式呈現燃燒與生鏽背後的化學規律,並培養學生從現象理解科學概念的能力。
在燃燒示範部分,講師以「三要素」為主軸,分別展示可燃物、助燃物與熱源的作用,並以線香為材料進行不同環境下的燃燒比較。利用過氧化氫分解裝置產生高濃度氧氣,示範線香在純氧環境中火焰更明亮、更強烈的現象,使教師能直觀看到氧氣濃度如何影響燃燒反應。講師同時提醒遠離酒精燈的安全性議題,並示範以瓦斯噴槍或加熱板作為更穩定且安全的教具來源,強調在國小課堂中進行燃燒實驗時,操作風險與課室管理的實務考量。
在生鏽單元中,講師以鋼絲絨鋪排「比較不同環境下生鏽速度」的長時間實驗。將鋼絲絨分別置於稀鹽酸、純水與鹼性溶液中,並展示從放置 1 小時、2 小時、12 小時到 1 週後的變化,說明酸性條件下鐵溶解與氧化物的混合特徵、純水中氧化鐵膠狀物在水中的漂浮與附著、以及鹼性溶液如何因氫氧根與鐵離子反應,使環境不利於鐵持續被氧化。為協助非化學背景的教師理解抽象原理,講師以圖示拆解鐵生鏽的電子轉移反應,將英文版化學流程改寫為清楚的中文步驟,包括鐵失去電子、氧氣與水接受電子、氫氧根生成、與後續氧化鐵形成的過程。講師進一步延伸至生活中的防鏽方法,包括塗漆、烤漆、鍍鋅、鍍錫,以及市面上常見的「鋅噴塗」保護技術,說明鋅因活性較高而能提供「犧牲陽極」的保護效果,並在表面形成緻密的氧化鋅層阻隔空氣與水,讓教師能將化學反應與生活科技結合進教學。
課程最後講師回應教師在教學現場常遇到的兩大問題:「實驗結果與課本不同時該怎麼辦?」與「如何透過提問引導學生探究?」講師認為,與其把每個差異視為錯誤,不如把它視為科學思考的起點,讓學生從結果反推原因。例如引導學生觀察鐵釘尖端或彎折處較易生鏽的現象,討論力學結構、接觸面積或表面破損與腐蝕速率的關聯性,藉此鼓勵學生進行假設、觀察並建立解釋。整體課程以示範、圖解與推理為核心,讓國小自然科教師能在課室中以具體可操作的方式呈現燃燒與生鏽背後的化學規律,並培養學生從現象理解科學概念的能力。