變色的行星分類
壹、活動目標 Goal
由教師簡介八大行星的特色,引導學生藉由小組討論,透過圖像分類出星球類別並發表說明。最後再運用廣用酸鹼指示劑變色原理,讓行星圖卡上的廣用試紙變色,藉由變色的結果加深行星分類的類型,以及檢驗水溶液酸鹼性的能力。
大概念 Big Idea
藉由廣用指示劑變色的情形了解水溶液的酸鹼性。
核心問題(探究問題) Essential Question
藉由廣用指示劑變色判斷水溶液酸鹼性
教學對象
國中生 7~9年級
教學時間
45分鐘 (約1節課)
作者(服務單位)
鄭元萱 官佩伶 翁千雅
通訊作者e-mail
410788011@o365.ndhu.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
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-1 能分析歸納、製作圖表、使用資訊及數學等 方法,整理資訊或數據。
學習內容
Fb-Ⅳ-2 類地行星的環境差異極大。
Ja-Ⅳ-3 化學反應中常伴隨沉澱、氣體、顏色及溫度變化等現象。
Jd-Ⅳ-3 實驗認識廣用指示劑及pH 計。
核心素養(領域綱要)
自-J-A2 能將所習得的科 學知識,連結到 自己觀察到的自 然現象及實驗數 據,學習自我或 團體探索證據、 回應多元觀點, 並能對問題、方 法、資訊或數據的可信性抱持合 理的懷疑態度或 進行檢核,提出 問題可能的解決 方案。
自-J-C2 透過合作學習, 發展與同儕溝 通、共同參與、共 同執行及共同發掘科學相關知識 與問題解決的能力。
參、活動原理 Theory
通用指示劑(Universal indicator),又稱廣用指示劑或廣範試劑,是由幾種化合物的溶液製成的pH指示劑,可通過平滑的顏色變化表現極廣的pH值範圍,以此來指示溶液的酸鹼性。酸鹼指示劑自己也是弱酸或弱鹼,在水中會解離成離子狀態。溶劑原本的顏色和解離後的In-顏色是不同的,在酸性環境下,反應向左進行In-會減少,HIn會增加,所以就會看到HIn的顏色;反之,如果在酸性的環境下,反應向右進行,就可以看到In-的顏色了。通常酸鹼指示劑的顏色都只有兩種,如果要得到多種顏色變化的指示劑,就要混合數種指示劑。例如廣用指示劑就是數種指示劑混合的。
有些物質可以溶解在水中,形成水溶液,五官可以分辨其顏色、氣味,但卻不易辨識其酸鹼性質,所以利用廣用試紙來檢驗。
【圖一】
【圖一】
常見的酸性水溶液有醋酸、鹽酸、白醋、檸檬汁、汽水、果汁、優酪乳等。常見的中性水溶液有糖水、鹽水、牛奶等。常見的鹼性水溶液有小蘇打水、氨水、胃乳、石灰水、玻璃清潔劑等。
許多天然物中所含的有機色素,在不同的pH值 下呈不同的顏色,利用其顏色變化可指示溶液之酸鹼性,這些物質為酸鹼指示劑。生活中有許多植物的汁液可以作為酸鹼指示劑,例如:牽牛花、鳳仙花、彩葉草也可以像石蕊試紙、紫色高麗菜汁一樣檢驗水溶液的酸鹼性。
肆、活動材料 Material
行星卡片一套8張、檸檬酸水溶液、小蘇打水溶液、廣用試紙、30ml塑膠噴瓶
伍、活動步驟 Step
第一部分 準備活動
自我介紹。包含助教老師介紹。
今日挑戰:簡介要體驗、要完成的事項。
上課常規建立:配合今日挑戰,宣布規範,包括分組、加分機制等。
第二部分 主要活動
活動一:幫星球分類
老師使用PPT呈現太陽系八大行星的圖片,說明每個星球的名稱和照片。
在學生觀察圖片後,請三位學生發表各行星的外觀特色。
老師發下每組一套星球圖卡。請各組學生討論,將每一個星球的外觀特色分別寫在便條紙上,再依各星球的位置彙整貼到白板上。
老師請學生觀看全班的討論結果,並請三位學生分別選擇一個行星,彙整報告行星的外觀特色。
水星-學生可能回答:灰色不是藍色的、像月亮、很小顆
金星-學生可能回答:黃色的、像冰淇淋
地球-全班學生可能回答:顏色很多、有雲朵
火星-學生可能回答:是紅色的
木星-全班學生可能回答:很大顆、上面有一個點
土星-學生可能回答:有一個很大的環、咖啡色的
天王星-學生可能回答:淺藍色的
海王星-學生可能回答:深藍色的
老師請各組討論選擇一個條件,將八大行星進行分類。
老師請各組一位代表報告分類依據和分類結果。
老師收回每組的圖卡。
老師使用PPT介紹科學家依照行星組成成份,將八大行星分成兩類,分別是類地行星和類木行星。以及其所屬的成員。
【圖二】
【圖二】
活動二:酸鹼指示劑
老師介紹:除了在天文領域當中,會選擇特定條件將星球分類外,在日常生活動,也經曾使用相同的方法為物質分類。例如,我們會使用酸鹼指示劑為水溶液進行分類。
老師請學生回想國小時期使用過哪些水溶液當作酸鹼指示劑?變色的規則是什麼?
老師介紹廣用指示劑,說明廣用指示劑的變色規則和其他酸鹼指示劑的變色規則異同之處,以及廣用指示劑使用上的優點。
老師發下每組兩張廣用試紙,每組兩個10ml噴瓶,分別內裝小蘇打水溶液及檸檬酸水溶液。請各組在廣用試紙上分別噴灑小蘇打水溶液、檸檬酸水溶液,觀察變色狀況,並且報告觀察結果。
老師使用PPT說明,等一下每一組會依序發下一張黏貼著廣用試紙的行星圖卡,用廣用指示劑變色的規則,來回答太陽系類地行星和類木行星的分類。
老師先發下「地球」圖卡,請各組選擇水溶液種類,讓圖卡上的廣用試紙變紅色(紅色系)。老師行間巡視,確認各組操作正確。
老師發下「木星」圖卡,請各組選擇水溶液種類,讓圖卡上的廣用試紙變藍色(藍色系)。老師行間巡視,確認各組操作正確。
老師說明,要讓「類地行星」的星球圖卡上廣用試紙都是紅色系,讓「類木行星」的星球圖卡上廣用試紙都是藍色系。確認學生了解規則後,發下其他八張星球圖卡。老師行間巡視,確認各組操作正確。
操作完畢後,老師收回水溶液噴瓶。並且請各組將相同顏色(色系)的星球圖卡放在一起。
請全班同一核對答案。類地行星有水星、金星、地球、火星。類木行星有木星、土星、天王星、海王星
老師提問:哪種水溶液讓廣用試紙變成紅色?這種水溶液的性質是? 哪種水溶液讓廣用試紙變成藍色?這種水溶液的性質是?
第三部分 整理活動
整理回收教具,整理桌椅、環境。
獎勵時間:以口頭獎勵為原則。
鼓勵學生延伸閱讀。
教案學習單
(待調整)
無
實作注意事項
實驗安全事項
酸鹼水溶液操作時,請勿碰觸眼睛。如果不小心碰觸眼睛,請用大量清水沖洗。
實驗廢棄物處理
所有溶液需經水稀釋後丟棄
教學心得
對於操作活動一行星分類,需要請學生以更多元的條件進行分類,避免直接引用課本的答案。
酸鹼水溶液的檢驗雖然學生多有經驗,不過對於變色與酸鹼性之間的關聯溶液錯亂。需實際操作後,再度確認其關聯性,再進行活動二。
參考資料
酸鹼指示劑的變色原理 https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=4863
廣用試劑 https://zh.wikipedia.org/wiki/廣用試劑
類地行星 https://zh.wikipedia.org/wiki/類地行星
類木行星 https://zh.wikipedia.org/wiki/類木行星
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
1、準備器材及材料
2、準備學習單
3、學生動線安排及分組
4、告知學生實驗的安全守則
5、確保學生實驗之安全
6、本實驗的科學原理
7、前置作業:事先完成步驟:將廣用試紙黏製星球圖卡、製備小蘇打水、檸檬酸水。
★學生準備:
1、遵守實驗安全守則,注意實驗安全。
2、發揮團隊合作的精神。
3、由做中學,瞭解本實驗的科學原理。
貳、闖關之前
1、闖關負責關主及學生就位。關主木則解說指導,副關主負責指導與通過不通過判定。
2、集合參加學生,以小組隊伍排列。
3、說明關卡配置與發下小組闖關卡。
4、安全宣導,請學生注意安全,不可以在場地內本跑。
5、請學生注意禮貌,進入關卡和離開關卡都要跟關主問好。
參、進入關卡
1、學生向關主問好,教師說明規則及建立默契。(2分鐘)
2、關主介紹活動內容、實驗方法及安全事項(使用ppt或海報)
3、關主事先完成活動一步驟8至10,協助學生活動二步驟3開始操作至11。(7分鐘)
4、學生完成實驗後,關主請學生分享結果。
5、關主說明實驗反應機制及連結。
6、關主掌握時間,隨時指導與提醒闖關學生。
肆、闖關結束 (1分鐘)
1、收回闖關集點卡。
2、學生心得分享(包括成功與失敗的原因)與關卡的相關科學原理。
3、鼓勵學生思考更多的廣用試紙運用場合。
4、關主視通關人數給予評分。
5、關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
項目.材料 / 數量/金額 (元)
八大行星星球卡/40張/自備
廣用試紙/一盒/300元
小蘇打粉/1包/200元
檸檬酸粉/1包/200元
30ml噴瓶/2個/40元
總計/每人次(或每組3-5人)/740元