壹、活動目標 Goal
生活中許多米、糯米製作,具有黏度、彈性之食物,這些食物中藏有豐富的理化知識。
本活動希望透過由麻糬切入聚合物等理化觀點,使學生了解生活中處處有科學,透過簡單的過程製作出具有彈性、好玩的聚合物來挑戰活動。
大概念 Big Idea
聚合物
交聯作用
核心問題(探究問題) Essential Question
透過活動了解硼砂與不同物質間交聯作用的現象,並培養量化實驗數據能力。
教學對象
國中生 2-3年級
教學時間
45分鐘 (約 1 節課)
作者(服務單位)
國立彰化高中 劉曉倩
高雄新莊高中 謝佶霖
通訊作者e-mail
torrina01092002@yahoo.com.tw
even8246@hchs.kh.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
※以十二年國教素養導向綱要呈現
【自然科-學習內容】
Jf-Ⅳ-4常見的塑膠。說明聚合物與小分子的差異,以及日常生活中的塑膠。
【自然科-學習表現】
ti-Ⅲ-1
能運用好奇心察覺日常生活現象的規律性會因為某些改變而產生差異,並能依據已知的科學知識科學方法想像可能發生的事情,以察覺不同的方法,也常能做出不同的成品。
ai-Ⅲ-3
參與合作學習並與同儕有良好的互動經驗,享受學習科學的樂趣。
參、活動原理 Theory
交聯作用
指支鏈型聚合物相互纏繞摺疊後,產生縱向鍵結使整個結構較為緊密,從原本二維結構轉變為三維網狀結構,因此失去了原有的「流動性」,形成形狀較固定的固體。聚合物根據交聯程度的不同,會獲得不同的物理性質。
低密度交聯會降低聚合物的黏性;中密度交聯會使聚合物產生彈性;高密度交聯會使物體變得堅硬。
肆、活動材料 Material
器材
輕黏土 20×5克 / 每組、塑膠杯
藥品
硼砂 10克 / 每組、水
記分板製作
絕緣膠帶、全開壁報紙、護貝貼紙
伍、活動步驟 Step
第一部分 [共10分鐘]
[3分鐘]一、引起動機撥放麻糬影片(https://youtu.be/5vd0H98PPH8?si=wZSGZwDGSEofEfvf&t=136)
彈力球影片
(https://www.facebook.com/watch/?v=909231125912746)
[7分鐘]二、詢問學生於影片中觀看到何種現象及兩者是否有關聯性,培養學生表達分享及發現問題的能力
Q1.在影片中看到的物體有什麼性質?
Q2.看到的麻糬和彈力球有關聯嘛?
第二部分 [共8分鐘]
[8分鐘]介紹麻糬及彈力球之彈力成因,與所學之聚合物知識結合,並深入介紹交聯作用
圖片取自 綠色膠黏,交聯:硼砂的取代調查/廖旭茂、王玉睿、梁書銘–臺灣化學教育
第三部分 [共72分鐘]
[2分鐘]一、播放實驗步驟影片(https://www.facebook.com/watch/?v=909231125912746),講解實驗步驟
[3分鐘]二、請學生預測硼砂水溶液濃度與彈力球彈性之關聯性並記錄
[30分鐘]三、開始實作彈力球(配置硼砂水溶液)
[15分鐘]四、(第四步驟分流進行,未進行活動的組別測量反彈數據)
A、進行挑戰活動
B、測量彈力球反彈數據
[5分鐘]六、統整實驗數據,解釋實驗結果
[15分鐘]七、詢問學生並請學生分享討論
Q1.你如何客觀向別人說明你的彈力球彈性有多好?
Q2.製作過程中,你如何找出對應合適關卡的彈力球配方?
[2分鐘]總結
教案學習單
(待調整)
1.( )哪一種交聯程度的物質硬度最高?
(A)無交聯
(B)低密度
(C)中密度
(D)高密度。
2.你認為硼砂水溶液的添加量與彈性有什麼關聯呢?
硼砂水溶液的添加量越________,彈力球的彈性越________
3.闖關活動計分
闖關活動A 伸縮自如
測量長度:
實際得分:
闖關活動B 我最「倒彈」
第一次分數:
第二次分數:
第三次分數:
闖關活動C 滾滾紅塵
第一次分數:
第二次分數:
第三次分數:
4.硼砂在以前較早的年代,曾被拿來用作食品添加物,以增加食物的黏性或彈性(例如鹼粽或魚丸的製作),會什麼現在卻禁止使用硼砂當為食品添加物?
參考答案
1.D
2.略
3.硼砂水溶液的添加量越___高___,彈力球的彈性越___彈___
4.因為硼砂進入人體後,會由胃酸作用轉變為硼酸,連續攝取硼砂後,硼酸會在人體內累積,使得人們中毒,進而妨礙消化酵素作用,引起食慾減退、消化不良、抑制營養素之吸收、促進脂肪分解因而體重減輕。
實作注意事項
實驗安全事項
實驗時需著手套,避免皮膚接觸硼砂水溶液
實驗廢棄物處理
固體之彈力球務必棄置於垃圾桶,不可亂丟在洗手槽以避免堵塞
教學心得
參考資料
科學遊戲實驗室 Science Game Laboratory-變身彈力球
https://www.facebook.com/watch/?v=909231125912746
化學教室活動:製作磁性異形(How to Make Magnetic Alien)https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=46794
綠色膠黏,交聯:硼砂的取代調查
http://chemed.chemistry.org.tw/?p=32845
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
實驗器材與藥品:電子秤、手套、塑膠杯、硼砂水溶液、輕黏土、白膠
闖關器材:投擲線、場佈壁紙、捲尺
★學生準備:
分組五人一組,製作完對應關卡的彈力球。於活動時進行挑戰
貳、闖關之前
關主說明關卡進行方式及計分方法:
闖關活動A 伸縮自如
1. 伸縮自如:將製作好的成品緩緩拉長,測量其長度。
(1)最細端寬度不得小於0.5公分。
(2)長度公分數除以20即為本關卡之小組分數。
闖關活動B 我最「倒彈」
1. 於投擲線前100公分處投擲彈力球至牆壁有效區內。
2. 待彈力反彈靜止後,所在計分區即為得分。
(1)若壓線則以高分區計。
(2)若彈力球剝落(一分為二以上),則該次投擲0分。
3. 投擲3次,得分加總即為本關卡之小組分數。
計分測量前得試投3次。
闖關活動C 滾滾紅塵
於滾球軌道上將彈力球滾落,使球停止於計分區中,所在計分區即為得分。(若壓線則以高分區計。)
投擲3次,得分加總即為本關卡之小組分數。
参、進入關卡
關主確認小組有足夠之彈力球
依各活動方式進行計分
肆、闖關結束
統計分數、並確認學生完成學習單
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
9.滾球軌道