引言
本計劃之目的為改進普通化學實驗之授課內容;使其於方法及內容上,更符合環保安全暨減量之要求,於化學內容上結合國內發展之方向,建構出更符合學生需求與現代社會需要之實驗教材。以冀學生於學習普通化學後,即知化學和生活上的密切關係,並熟悉基本化學知識以及化學和其它領域間的連繫。故擬於民國九十六年度第一學期起,對普通化學實驗的課程,作全新的改版。乃執行此計劃,預計於九十六年七月底前,可對實驗內容作一詳細的檢討,並完成全部實驗的最後定稿,並於暑假中,就必要之器材藥品進行整備。故本計劃之完成日期為九十六年七月。
大綱
為達成環保減量的要求,故於實驗設計上除了確保每個實驗皆能傳達正確之化學觀念外,皆以微型化為優先考量之要件;其次,則為實驗與學生實際生活經驗上之結合性與器材取得之便利性;再參酌以前學生對原有實驗之接受性,作為實驗取捨之依據。
在前述原則下,微型化使得各實驗藥品之用量大幅減少,而提高各實驗之安全性。同時用量減少又使反應所需的時間大幅縮短,可在同一時段中放入較多的實驗內容,提升學習的質與量。實驗內容朝生活化的方向設計,可使學生理解,化學其實是許多應用科學的基礎,若能充分掌握基礎的化學知識,對其往後的生活或專業上,都會有莫大的助益。少數被保留的原有實驗,也在參考以前的經驗後,作了必要的修正。
內容
實驗內容的規劃,乃依據前述的原則,在內容的編排上,選取包含目前所公認的化學未來發展的四大方向—材料、能源、環保和保健為主題。在化學知識上則包含闡明化學熱力學和化學動力學的必要實驗,並以化學結構、化學合成、化學反應、化學分析、化學應用等項目,帶出整個化學知識體系。在實驗技術上,則涵蓋一般化學領域所必備的基本技能,如測量的準確性、滴定的方法、合成的方法、控制變因的方法。實驗中並加入功能性設計的單元,以光電化學反應池為目標,將其它領域的知識融入實驗中,讓學生有機會體認化學的應用性以及與其它領域間的相關性。
由熱偶温度計的較正以及用微量與非微量間,所後數據準確度的比較,認識測量和有效數字的意義。使學生養成良好的實驗態度和正確的操作行為。
由以光碟片製作簡易光譜儀,量測原子具有的線光譜實驗,讓學生知道以簡易的工具即可觀測到原子中的電子結構。
以紅龍果為指示劑,對粗鹼中的鹼含量作微量滴定,使學生建立正確的指示劑概念和未知物的組成分析方法。
以雷射筆提供的單光源,照射在特定圖案的濾片上,可使學生觀察週期性重覆排列的物質,確可產生繞射圖譜。由此闡述現代方法得到分子結構所用的工具及其原理。
以微波作產生化學反應的工具,合成微量的阿斯匹靈,以此和傳統的合成方法比較,讓學生知曉,現代科技的發展對綠色化學的貢獻。
第一族陽離子的定性分析,改用微量方法進行,有效減少化學物質的用量。減低化學物質對環境的汚染。讓學生知道科技和環保間是有平衡點的。
以脂肪酸作為測定依數性質中的凝固點下降的材料。由系列中,不同濃度對凝固點的變化關係圖中,找出最佳的直線,再得出凝固點下降常數值。保使學生考慮,造成理論和實測值之間差異的原因。
由前面實驗用過的脂肪酸為原料,接著作肥皂和清潔劑的製備。如此也可達成減量的要求。實驗得出的肥皂可以自由的讓學生帶回,使學生認知化學和日常生活連繫的緊密性。
以奈米二氧化鈦顆粒為基材作成的光敏太陽電池實驗,可以令學生體認化學對能源的重要性,同時可使學生理解,必須整合各領域的知識,才能製作出一有用的裝置。令學生認知到知識整合的必要性。培養學生練習活用知識的能力。
原反應熱的測定,乃學生認為器材無法配合實驗,致使實驗結果不易正確的困難實驗。本計劃考量此為普通化學實驗中,唯一與化學熱力學有關的實驗內容,為使學生有機會理解熱力學的內涵,故改進使用器材,使其實驗較易進行,且獲得的數據能夠易於分析,得出正確的結果。經學生試作後,結果甚佳。
在動力學方面,則保留原實驗中,為普通化學實驗中動力學實驗的典型碘鐘實驗。使學生仍可利用傳統的方法,得到反應速率的相關知識和實驗技巧。
於纖維的確認實驗中,保留大部份的內容。使學生有機會知道,生化分子由於其組成官能基的不同,其性質會有極大的差異。