「化」「腐」朽為神奇
壹、活動目標 Goal
藉由實作與闖關活動讓學生能了解膠體溶液的性質、電解質的特性與豆腐製備的原理。
大概念 Big Idea
膠體溶液
電解質
核心問題(探究問題) Essential Question
製作豆腐的過程中，何種物質能使豆漿沉降凝結成塊？
教學對象
國中生 2~3年級
教學時間
50分鐘 （約1節課）
作者(服務單位)
劉曉倩（國立彰化高級中學）
謝佶霖（國立臺東大學附屬體育高級中學）
通訊作者e-mail
torrina01092002@yahoo.com.tw
even8246@gm.ntpehs.ttct.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
【自然科學-第四學習階段-學習表現】
tr-Ⅳ-1 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯， 進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。
pa-Ⅳ-2 能運用科學原理、思考智能、數學等方法，從（所得的）資訊或數據，形成解釋、發現新知、獲知因果關係、解決問題或是發現新的問題。
pc-Ⅳ-2 能利用口語、影像（例如：攝影、錄影）、文 字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公 式、模型或經教師認可後以報告或新媒體形 式表達完整之探究過程、發現與成果、價值、 限制和主張等。視需要，並能摘要描述主要 過程、發現和可能的運用。
ai-Ⅳ-1 動手實作解決問題或驗證自己想法，而獲得成就感。
ai-Ⅳ-2 透過與同儕的討論，分享科學發現的樂趣。
參、活動原理 Theory
1. 製作豆腐的原料豆漿即為膠體溶液的一種。溶液的種類根據粒徑大小可分為真溶液、膠體溶液與懸浮液：
【圖一】
2. 廷德耳效應：光線透過膠體溶液時能清楚看見其光徑，其成因是因膠體溶液中之膠粒粒子粒徑較大，足以散射光線。
3. 其中膠體溶液能維持粒徑在10-9～10-7公尺是因粒子較大，易被極化，吸附分散介質中的離子帶有電荷，（如圖二所示），相同電荷造成斥力使其不會沉降。
【圖二】
【圖三】
4. 凝聚現象的成因
(1) 改變pH值
｜名詞補充：等電點是指同時具有正電荷與副電荷的兩性離子達電中性時之pH值，胺基酸即為常見之兩性分子之一。
豆漿裡之膠體粒子主要蛋白有大豆蛋白(Glycinin)與β-伴大豆球蛋白(beta-conglycinin)，等電點約為5，故加入酸時會使前述兩者蛋白質膠體粒子接近等電點，淨電荷數愈趨近中性，導致斥力下降，使其更易凝聚(生活中常見之鹹豆漿即為加入食醋導致豆漿更接近等電點所致)。
(2) 加鹽類
前述所提及，豆漿之膠體粒子是因表面所吸引陰離子導致負電賀互斥所致，故加入鹽類後，鹽類中所帶之正電荷會中和表面的負電，使蛋白質膠體粒子趨於中性，使其容易凝聚。而所加入的電解質解離出之陽離子電荷數決定了豆漿凝聚的效果，但並非加入所有種類的陽離子皆能使豆漿凝聚，舉凡加入食鹽(NaCl)至豆漿中即看不出其沉澱，主因為食鹽解離後之Na+離子僅帶+1價，強度不足以中和豆漿之蛋白質膠體粒子，故也由此可推論出市售鹹豆漿凝聚的主因是因加入食醋；而日常製作豆腐時，所加入的石膏(CaSO4)，其解離出之Ca2+因電荷強度足夠中和豆漿膠體粒子表面之電性，便能使豆漿凝聚形成豆腐花。
5. 電解質的定義：液態(熔融態)或溶於水中時能產生陰、陽離子，並藉由離子而導電的物質，常見的電解質包括酸、鹼以及鹽類。例如：鹽酸(HCl溶於水中可解離出H+離子與Cl-離子，如圖五)
【圖四】
【圖一】
【圖二】
【圖三】
【圖四】
肆、活動材料 Material
器材
透明寶特瓶2個、雷射筆、透明塑膠杯、量筒、電子秤
藥品
水、豆漿、葡萄糖、砂糖、硫酸鈣、硫酸鎂
伍、活動步驟 Step
第一部分
發下豆腐食品（如豆乾等）與學生分享，詢問學生對於豆腐製成與原理的了解進而引起動機。
第二部分
1. 介紹豆腐的原料黃豆磨成的豆漿添加石膏（硫酸鈣）製成。
2. （活動一）取一杯糖水與一杯豆漿，分別以雷射筆照射兩者，引導學生觀察瓶中的現象。
3. 由觀察出之廷德耳效應使學生討論該現象的成因為何。
4. 總結歸納學生之討論，介紹溶液種類可分為真溶液、膠體溶液與懸浮液，並介紹膠體溶液粒徑大小的成因是因表面帶有相同電荷（如圖一所示），相同電荷造成斥力使其不會沉降。
5. （活動二）提供五種溶液（飽和之葡萄糖、砂糖、硫酸鎂、硫酸鈣、食醋）與20 mL熱豆漿，讓學生分別將五種溶液加入豆漿中，靜置5分鐘後冷卻並觀察現象。
6. 藉由觀察後的現象引導學生討論，什麼樣的物質會使豆漿凝聚為豆腐花，討論後由教師歸納介紹造成豆漿凝聚的主因可分為加酸與加鹽類，進而介紹電解質與非電解質。
第三部分
1. 撰寫學習單（紀錄實驗結果、討論與心得）
2. 回顧本堂課課程內容。
教案學習單
（待調整）
一、實驗觀察與紀錄
1.老師以雷射筆照射手中之豆漿與水瓶後，你看到了什麼現象？
2.請觀察並記錄豆漿加入以下溶液後，分別有什麼樣的現象。
二、動動腦
（ ）1. 下列有關電解質的敘述何者正確?
(A)砂糖、硫酸鈣、硫酸鎂皆為電解質，
(B)電解質溶解於水中後，會釋出電子。
(C)電解質溶解於水中後，解離出帶正電的陽離子與帶負電的陰離子，有助於水溶液的導電性。
(D)所有的化合物都是電解質
（ ）2. 用光線照射膠體溶液後，產生一條明亮光徑的原因為何?
(A)因膠體粒子本身會發光。
(B)因膠體溶液能使雷射光折射。
(C)因膠體溶液粒子較真溶液小，能使光線穿透。
(D)因膠體溶液的粒子大小足以使光線散射。
（ ）3. 豆腐製作的過程中，在豆漿中加入石膏(硫酸鈣)溶液會凝聚的原因為何？
(A)硫酸鈣包覆豆漿中之蛋白質，使膠體粒子變大。
(B)硫酸鈣溶液中之硫酸根會中和豆漿膠體粒子表面之負電荷。
(C)硫酸鈣溶液中之鈣離子會中和豆漿膠體粒子表面之負電荷。
(D)硫酸鈣會與豆漿中之蛋白質結合使粒子變大。
實作注意事項
實驗安全事項
1. 教師操作雷射筆時應注意未照射到學生之眼睛。
2. 本次實驗用之藥品非食用級，提醒學生請勿食用。
實驗廢棄物處理
1. 活動結束後剩餘之溶液倒入水槽中排放即可。
2. 凝聚後之豆腐花丟置於廚餘桶即可。
教學心得
本次課程的實驗步驟簡單，透過學生分組操作與討論能使學生增進彼此間實作與表達的能力，更在過程中能使學生了解生活中常食用的豆腐之製作過程與原理。
參考資料
劉曉倩(2015,12)。<結合微電影於製作豆腐和植物染實驗中—創意影片拍攝心得分享，關公賣豆腐>。台灣化學教育，第11期。
白尾(2019,08)。<豆漿加醋為什麼會結塊？化學解密鹹豆漿之謎>。泛科學。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備：
一、闖關地點預先放置長桌子與關卡說明板。
二、準備材料：透明塑膠杯、白砂糖、食用醋、氯化鈉、硫酸鈣、硫酸鋁、電池燈泡組、豆漿、竹筷、水。
★學生準備：
一、預先分組。每組五至六人
貳、闖關之前
一、闖關負責關主及學生就位。約需兩人，關主負責解說指導，副關主負責指導與通過與不通過判定。
二、預先集合參加同學，以小組隊伍排列。
三、說明關卡配置與發下小組闖關卡。
四、安全宣導，請小朋友注意安全，不可以在場地內奔跑。
五、請學生注意禮貌，進入關卡和離開關卡都要跟關主問好。
参、進入關卡
一、關主利用說明板(一)複習電解質觀念與豆腐製作原理。
1. 電解質物質，溶於水會導電。
二、關主利用說明板(二)說明「小小名偵探」關卡規則以及注意事項。
1. 桌面上會有五杯相同弄度之未知溶液(白砂糖、硫酸鈣、硫酸鋁、食用醋、氯化鈉)，紙杯、豆漿、水、電池組、竹筷。同學們要利用桌面上材料，想辦法分辨出五杯未知溶液。
三、學生實作。關主要適時掌握時間和隨時給予指導、提醒。
四、實作完成後，向關主回報答案，並說明為什麼，以及觀察到的現象。
1. 白砂糖水溶液通電後不會亮，為非電解質，豆漿不會沉澱。
2. 氯化鈉水溶液通電後會亮，為電解質，但豆漿不沉澱。
3. 醋酸水溶液有刺鼻味，且燈泡會亮為電解質，豆漿會沉澱。
4. 硫酸鈣水溶液，燈泡會亮為電解質，豆漿會沉澱。
5. 硫酸鋁水溶液，燈泡會亮為電解質，豆漿會沉澱。(沉澱效果較好)
(有三杯會導致豆漿沉澱，但醋酸可用氣味判斷，剩下硫酸鈣跟硫酸鋁，所以要引導學生思考哪一杯沉澱效果比較好？為什麼？)
五、當學生都答對答案後，利用活動推敲出三個重點：
1. 所以豆漿膠體粒子是帶什麼電性？
2. 加入的陽離子帶電量越大
3.，沉澱效果越好。
3. 加入電解質後會沉澱的原因是什麼？
六、關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
伍、闖關結束
一、收回闖關集點卡。
二、請小朋友說明參加闖關的心得感想與各關卡的相關科學原理。
三、鼓勵學生探索更多生活中的化學知識。
預算表
每人次／每組的材料及預算（*以一組為單位）