22 ｜科學發展　2011年6月，462期

專題報導

化學是屬於物質科學的一門，是探究物質的性質和變化的科學。化學的內容和生

活息息相關，因此理應受學生喜愛，事實上卻相反。

日本的學生不喜歡化學是怕3K：kiken（危險）、kitanai（骯髒）、kitsui（辛苦）。我國的學生除了上述的3項因素外，最主要的原因可能是化學要記憶很多東西才能應付考試，導致學生學習化學的興趣缺缺。有的學生說在高中學了3年的化學，沒動手做過實驗，甚至也沒看過教師演示化學實驗。在現今的升學壓力下，有些學校

不得不犧牲實驗教學移作模擬考試，更使學生學習化學的興趣低落。

任何學習都要有動機，有趣的教學內容和方法可激勵學生的學習意願。筆者從事

化學教育多年，深感簡而有趣的化學（plain and attractive chemistry, PAC）實驗能提高學生學習化學的興趣，因此模仿文獻中已有的趣味化學實驗並加以改良，進而自行

由趣味化學實驗談化學試題

專題報導

任何學習都要有動機，有趣的教學內容和方法可激勵學生的學習意願。

由指考化學試題分析可看出新題型、未在考古題演練過，

或需要推理轉個彎才能求答的試題，棄答率偏高且答對率偏低。

補救之道是教師要演示有趣的化學實驗吸引學生，

以及培養學生分析與推理以解決化學問題的能力。

■ 蕭次融

科學發展　2011年6月，462期｜ 23

開發多件PAC演示實驗，把成果運用在教學上，頗獲稱讚，甚至有命題教授引用為入學考試的命題素

材。

歷年來在企業界，創新是一個必備的核心競

爭力，即使在學校，創新教學也顯得格外重要。宏

碁創辦人施振榮先生的成功名言「Me too, is not my style」，也就是要「Do something in a new way」。筆者曾多次在科學教育的研討會上，藉由和教師動

手實際操作實驗，共同構思如何運用PAC演示實驗於實際教學上，以演示實驗創新教學，提高教學效

果。同理，升學考試的試題也要創新，以引導考生

挑戰新試題，擴張其思維，避開重複演練舊試題。演示神奇的7個杯子，粉紅色變無色的實驗。

在指定科目考試中，考生埋頭苦寫。

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專題報導

筆者在多次演示化學實驗時，發現最能夠

引起學生關注的現象是顏色的變化及劇烈的化

學反應，例如發光或起火。本文報導做為升學

考試命題素材的兩個PAC演示實驗，一是指示劑的顏色改變，另一是鐵粉的自燃，並由測驗

結果分析現今高中化學教育的缺失。

神奇的杯子

9 8年指定科目考試第 6∼ 7題題組的命題內容屬於顏色的改變，素材取自教學資

源「神奇的7個杯子」（blog.xuite.net/siegel/jokes/5979633，2006年4月14日），但改為5個杯子，實驗目標還是酸與鹼反應，使溶液的顏

色變化。

PAC演示實驗所用的試劑以及實驗步驟，如試題中的說明，至於試題的設計，是測驗考

生有關酸與鹼的最基本概念。原試題如下：

本題組與下述酸鹼實驗有關。

步驟：

一、在五個150mL的燒杯中，依表1分別滴入試劑（示意如圖1）。

表1、各杯溶液的配備

杯號 試劑 滴數 備註

1 NaOH 1 1. NaOH與HCl均為3.0 M的水溶液。

2. BTB是0.4%的溴瑞香草酚藍溶液。

3. PP是0.4%的酚酞溶液。4. 每滴體積相等，均為0.10

mL。

2 HCl 2

3 BTB 3

4 NaOH 4

5 PP 5

二、在各杯內滴入試劑後，倒80mL的蒸餾水於5號杯，得無色溶液。

三、將5號杯的無色溶液，全部倒入1號杯，則溶液立即呈現粉紅色。

四、將1號杯的粉紅色溶液倒60mL於2號杯，結果溶液褪為無色。

BTBNaOH NaOH PP

No.3 No.5

純水

No.4No.1 No.2

HCl

專題報導

由溴瑞香草酚藍與酚酞兩種指示劑顯現的5種顏色

圖1

科學發展　2011年6月，462期｜ 25

五、將2號杯的無色溶液60mL全部倒入3號杯，結果溶液變為x色。

六、將3號杯的x色溶液倒20mL於4號杯，結果溶液變為紫色。

參考表2指示劑的顯色，回答第6∼7題。

表2、指示劑的顯色

指示劑 酸性 中性 鹼性

BTB 黃 綠 藍

酚酞 無 無 粉紅

6. 試問x是什麼顏色？（A）黃 （B）綠 （ C）藍 （D）紫 （E）粉紅7. 將作完步驟六後的所有杯中溶液倒在一起，結果溶液會呈現什麼顏色？

（A）黃 （B）綠 （ C）藍 （D）紫 （E）粉紅

試題分析　本題組測驗考生對於酸與鹼的基

本概念，以及指示劑在酸與鹼的溶液中顏色改變的

了解程度。考生可從試題中（表2指示劑的顯色）判斷溶液的顏色，因此不需要記得指示劑的顏色也

可回答本題組。至於酸鹼中和反應的計算，只是簡

單的算術問題。

本題組的難度屬於中偏易，具有高鑑別度的

特性。通常為了檢驗試題難易度P（又稱通過率或答對率）和鑑別度D，常把考生分為高分組（成績在前33％）與低分組（成績在後33％），而一試題的鑑別度要在0.3以上才可以說具有鑑別度。

第 6題的答案是（A）黃色，通過率 P＝ 68％，其中高分組的通過率是90％，低分組的通過率只有40％，而鑑別度D高達0.50，可說是很好的

試題。不過令人擔憂的是，如此簡易的概念試題，

還是有32％的考生未能得分。第7題涉及兩種指示劑的顏色疊加效果，試題

問把表1中的所有試劑混合在一起可得什麼顏色？所用的試劑NaOH共5滴，HCl只有2滴，很顯然地可以知道鹼多於酸，因此混合液呈鹼性。而溶液中

有兩種指示劑，溶液在鹼性時BTB呈藍色，PP呈粉紅色，因此溶液呈現藍色和粉紅色的混合顏色，

也就是紫色。

第7題所測驗的化學概念比第6題難，在約3.8萬考生中有14％的考生（約5,300人）放棄作答，相對於第6題只有6％考生棄答。因此可推測像第7題這種要轉個彎才能求答的試題，考生比較沒耐心

思考作答。

微細鐵粉的自燃

十多年來「奈米」一詞已成為家喻戶曉的用

語，許多商品掛上奈米，好像就意味著超好、超高

效率等具特別功能的品質。高中生幾乎都知道奈米

是長度的單位，是10-9米，也熟悉奈米大小的物質

具有許多特性，但甚少看到有關奈米特性的實驗。

草酸鐵（Ⅱ）受熱分解，產生的一氧化碳在試管口燃燒的淡藍色

火焰。

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專題報導

專題報導

筆者曾經設計一個在一般的普通教室就可

製備鐵的「微細粉末」的實驗，並把鐵釘、細

鐵線及鋼絲絨放進酒精燈的焰火中，比較燃燒

的情形後，就演示所製備的微細鐵粉自燃。方

法是把所製備的微小鐵粉從試管口倒出，使其

在空中落下時發出閃閃火花，著地後引起鋪在

鋁箔上的面紙起火燃燒，著實壯觀，學生很喜

愛這個PAC演示實驗。鐵的「微細粉末」的製備和演示操作，如92年指定科目考試第25∼27題中的說明。

25∼27題為題組以下敘述一個實驗，你或許未曾見過，

但不用擔心。試題設計的主要用意，在於測驗

考生是否會應用曾經做過的化學實驗，由其

觀察、推理與判斷所得的經驗，找出正確的答

案。

取約5克的草酸鐵（FeC2O4．2H2O）放入試管，用酒精燈加熱。結果黃色粉末的草酸鐵

逐漸變為灰黑色。把試管移出火焰外，冷後塞

緊試管，以磁鐵靠近試管，可看見試管內有些

微細粉末會隨磁鐵移動，有的不會。打開試管

塞，高舉試管，使粉末從試管口落下，可看到

閃閃火花。

25. 用酒精燈加熱草酸鐵時，下列中的哪些物質，有可能以氣體的狀態從試管口逸出？

（3分）（A）C （B）C2H2 （C）CO2 （D）H2O （E）H2O2

26. 試管內的黑色粉末，有可能含有下列中的哪些物質？（3分）（A）Fe （B）FeO （C）FeO2 （D）Fe2O3 （E）Fe3O4

27. 下列中的哪一種物質，從試管口落下時最有可能發出火花？（只選一項）（3分）（A）Fe （B）FeO （C）FeO2 （D）Fe2O3 （E）Fe3O4

試題分析　本題組旨在測試考生如何運

用所學的化學知識挑戰未曾見過的新試題，希

望考生由所描述的實驗操作和結果，推斷試

題的正確答案。因屬於創新的題型，考生不習

慣而放棄作答的比率相當高，尤其第27題棄答率高達22％，約5位考生中就有1位棄答，相當嚴重。至於整體的答對率，則只有第25題是75％，即使低分組的考生，也答對54％，不過其鑑別度D=0.38甚佳，是不錯的試題。但其他的兩題，第26與27題則不甚理想，答對率一是13％，另一雖高一點，也只有21％。

考後，最讓從事化學教育者驚訝的是第27題，選項中除了正答的（A）Fe外，其餘4個選項都是鐵的氧化物，換句話說都是鐵銹。因

此，即使以常識來推理，鐵生了銹就變成了鐵

的氧化物，而鐵的氧化物在空氣中還會發出火

花嗎？鐵的氧化物是鐵在乾燥空氣中的最終產

物之一，怎還能和空氣接觸發出火花？讓化學

教育者不解的是，高分組有33％考生選FeO，幾乎連高分組的學生，3人中就有1人選FeO。

由本題組考生的作答結果，可看出考生

不習慣這種在考古題所未曾見的試題，尤其第

27題，棄答率高達22％，連高分組的考生也有

在鐵的自燃實驗中，鐵粉一觸空氣產生的火花，落地後引燃

面紙。

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17％考生棄答。因此可推測學生學習化學的方法還是多憑記憶，導致對於化學不感興趣，對新題型就

束手無策了。

現今的化學教育

由上述試題分析，會令人擔憂現今的化學教

育不重視實驗教學，未讓學生從操作化學實驗中學

習化學，學生也就無法親眼目睹有趣的化學變化，

無法驗證化學的實在性，也無法具體領會化學反應

的趣味性。學生很在意升學考試，因此重複演練考

古題，教師的教學也就多以升學為導向，對於化學

實驗，充其量也只是所謂的「黑板實驗」。教師在

黑板講解實驗，怎能引起學生學習化學的興趣？俗

語說百聞不如一見，但筆者認為百見還是不如一

試，學生實驗的重要性不可忽視。

曾有教育學者認為教學是藝術，也是技術。

藝術重視創意，技術則要求創新，因此教學要兼

具創意和創新。筆者認為學生實驗最重要，一個

能引起學生興趣而不占太多教學時間的方法，是

在教室內教師配合教學進度，適時演示5分鐘以內的PAC實驗。筆者曾在國外的化學教育雜誌上，見過Demistry一詞。這是由Chemistry中的頭4個字母Chem與Demonstration中的頭3個字母Dem替換，代表化學演示，可見PAC演示在化學教育上所扮演的重要角色。

在中學階段的化學教育理應重視具體的化學

實驗，即使屈於現實的升學導向，教師也不宜只讓

學生鑽研考古題以應付考試，因為長此以往，學生

的聰明才智和發展會受到嚴重的壓抑。

現代社會的發展，所需要的人才應是一個主

動進取，善於發揮自己的學習潛力，而且具有創新

精神的人。因此教師要教導學生探究性問題的解題

思路，仔細分析，力求舉一反三，觸類旁通，以應

付大考試題逐漸出現的新題型。此外，要把化學與

趣味性、科學性和創新性結合，以此為原則，把握

化學的思維方法和解題規律，培養學生分析問題和

解決問題的能力才是正道。也唯有如此，才能使學

生對未曾見過的創新試題不害怕，不放棄作答，從

而迎刃而解。

化學教育也是培養學生的能力比灌輸知識重

要的學科，教師平常的教學不可只針對應付考試，

而要給學生能帶著走的化學能力。

最後，筆者期與第一線的教師共勉，萬事皆

知易行難，唯有踏出創新教學的第一步，跳脫舊有

的思維並堅持下去，化學才可恢復原貌成為有趣的

科目。只要學生容易親近，學習效果就會倍增。

在教師演示實驗研習會中，學員們一起觀摩有趣的實驗製作。

蕭次融大學入學考試中心

現今的化學教育不重視實驗教學，學生也就無法具體領會化學反應的趣味性。