2022年10月12日星期三

維管束縱向標本製作與課堂應用

2020某天備課，看著乾掉的木棉葉柄上的維管束孔洞，再加上上一節課學生削出來的縱切維管束，覺得只看縱切面無法清楚了解管細胞長管構造，就嘗試把削出來的地方，用金相打光觀察，當下還懷疑看到的是什麼。

木棉葉柄上的維管束孔

學生削出來的縱切維管束

金相觀察削出來的地方

穿透光觀察削出來的地方

開始了一連串對根莖葉維管束木質部管細胞的標本製作與觀察，並且開始找尋能讓學生自己完成玻片標本的方法，早期的西洋芹莖部木質部標本如下

未染色

亞甲藍染色5-10分鐘

對竹筷吹氣可以驗證長管相通，但是可否用實驗材料來做？就開始對西洋芹、向日葵莖、玉米莖吹氣試試

把一些活動與想法，紀錄在下面的文章

低成本維管束縱向標本製作與課堂應用

維管束管細胞影像資料庫

染色方式與觀察樣本都還有很多方式可以去試，如果只是想單純看看，也可以直接去削木頭或鉛筆，可以看看下面的這篇

科學Maker 植物型態/解剖實驗室

最後，感謝科博館邱少婷博士, Orange-tsai,以及學校的夥伴給予的建議與協助

2022年7月23日星期六

立體感的影子

經由側邊崁燈燈光的照射，出現了這種具有立體感的影子，很特別的半影體驗，照片拍攝於台中科博館

2022年7月15日星期五

莫耳教學在新課綱下的調整

新課綱下，已將莫耳數的計算鬆綁，更能夠著重於連結反應前後原子數守恆，與化學反應是重新排列組的概念。連結莫耳數、原子量與質量，也常讓我困擾，因為學生會不斷搞混。

既然如此，就降低認知負荷，讓學生著重於使用與連結，而非計算。因而設計了一組卡牌，有大有小，配合課程中的反應使用，在適當提問引導下，可以從化學反應那邊，一路用到化學計量。使用方式為將原子卡牌輸出後，適當裁剪，保留下方原子量、1莫耳個數與1莫耳重量，然後開始將卡牌吸附於黑板上開始提問。下方是黑板上水分子的組合方式。

可以提問如下

1個水有幾個氫原子

1莫耳水有幾莫耳氫原子

1莫耳水中氫原子有幾莫耳?重幾克?

也可以用來解釋氫氧燃燒成水的相關計量問題，不用算，只要用卡牌組合出反應式中的分子，然後看著回答即可

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:H2%2BO2%3DH2O.svg

卡牌可自由使用，點此下載：黑板板大卡牌；學習單小卡牌

2022年6月5日星期日

線上虎克定律、浮力模擬實驗

虎克定律模擬實驗

1.開啟網址

https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs/latest/masses-and-springs_zh_TW.html

2.勾選自然長度與平衡位置，並將尺拉到適合位置做測量，操作影片如下

https://youtu.be/ok-bi8nDCQ8

3.開啟網址後，點選建立副本，再開啟表單做實驗紀錄

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1lu9kZx5BDuJhPsBXPoOszBa9ydYiSKlK7owhSTlEk7g/copy

手機板要手動建立副本，操作方式：https://youtu.be/hQ_HHTA-l70

4. 完成後，先下載，再上傳自己紀錄的實驗結果，完成作業，操作影片如下，數據勿照抄影片

https://youtu.be/Fa2Pz266KBs

浮力模擬實驗

以下文字取自小P老師臉書貼文，浮力這邊可以取用這些不錯的資源

『「力」的季節已經到了，科學老師常常需要依賴虛擬實驗來進行課程。

虛擬實驗在課程中的角色，可以是「講述法的輔助」「替代實體實驗」

也可以是提供學生思考的模型，後續會從模型中提出預測，並且在真實實驗室裡進行驗證。

當然更可以是上述三個功能同時用上

之前在PHET中，有很不錯的浮力虛擬實驗，不過因為flash消失也跟著消失了，最近取而代之的是這個。

https://phet.colorado.edu/sims/html/density/latest/density_zh_TW.html?fbclid=IwAR2w0toF66RM7lTtCyku3jhVxK0GNBD-l1YQwXqmr5XR71tQBAIES-UshV0

不過這個的主題是密度，不是浮力，所以少了浮力力圖可以呈現。

因為去年的518事件，我在家裡用scrach寫了一個替代方案，大家也可以參考使用

https://scratch.mit.edu/projects/542957646

另外 CoSci這裡也有很多可能可以用的上的方案

https://cosci.tw/dev/#loadFeaturedFiles

最後，一樣的提醒是，教學上，一定是由具體現象，進入抽象思考，最後才是用數學模式來做精準的思考和預測。』

我覺得小P老師 scrach那個最好用

https://scratch.mit.edu/projects/542957646

原始出處：

2022年5月2日星期一

酸鹼中和放熱與鹽類析出

為了能不加熱看到沉澱，且明確感受到中和放熱，就嘗試使用醋酸加入氫氧化鈉，並在氫氧化鈉過量的狀態下，析出醋酸鈉。不使用濃鹽酸原因主要是食鹽溶解度跟醋酸鈉接近，但濃鹽酸較為嗆鼻。

藥品：醋酸1ml、氫氧化鈉3g、蒸餾水3ml、廣用試紙一張或試劑一滴。

(藥品可減半，若想增加要留意可能有爆出試管的風險)

器材：100ml燒杯*2、試管*1、滴管

安全宣導：濃酸濃鹼腐蝕性強，接觸時儘速沖洗、試管口不可對人，操作時試管需置於試管架上，試管架須放置於桌面中央、放熱量大，水會沸騰，需一滴滴滴加

觀察點：氫氧化鈉溶解放熱、醋酸氣味、醋酸酸鹼性、滴定過程放熱、滴定過程指示劑顏色變化、鹽類析出

步驟1：燒杯取氫氧化鈉3g、燒杯取蒸餾水10ml、試管取1ml醋酸、廣用試紙一張

步驟2：觀察氫氧化鈉，加入3ml蒸餾水後輕輕搖晃至氫氧化鈉溶解，並觀察放熱現象

步驟3：廣用試紙投入試管中，觀察記錄顏色，並搧聞醋酸

步驟4：試管至於試管架上，用滴管將氫氧化鈉滴入

(1)計算滴至廣用試紙變成綠色滴數

(2)計算滴至不再出現沸騰現象滴數

(3)觸摸試管下緣，感覺中和放熱效果

(3)將所有剩餘氫氧化鈉加入

中和過程

醋酸鈉析出

固化的醋酸鈉

學生操作

學生成果

後記：

(1)可詢問學生用那些現象判斷中和反應結束的當量點概念，此反應的缺點是當量點時pH值為8.67，並非中性。

(2)氫氧化鈉降溫後溶解度下降頗多，因此容易直接析出在試管壁

(3)使用10公分短試管效果不錯，配合試管架，將試管架置於桌面中央，避免噴出時噴到人的風險

2022年3月19日星期六

驗電筆的小探究

2022/03/18 在雲造與永欽、秀珊老師在虎尾自造中心實作了驗電筆，才開始思考一些問題，驗電筆的構造頗簡單，連接限流電阻(A)+氖燈(B)後，用熱熔膠固定如下圖，就完成了。

思考這些問題，是為了考慮教具的安全性，就看到的下方資料而言，流經人體電流，設計小於 1mA才能確保安全性。

回到幾個疑惑的點來討論：
1. 氖燈規格中，常常提到電流很小，可以直接推斷氖燈電阻很大嗎？答案是不行

就我看到的資料，不能這樣去推斷氖燈的電流，氖燈通電後的電流，是看電源能供應多大，在燒掉前，電流可持續上升，通電後電流與電壓可參考下圖，雖然氖燈設計工作電流是0.5~3mA，但是如果限流沒做好，在氖燈燒掉前，電流可能會繼續上升。

2.氖燈規格中有說明，啟動電壓是60-90V，那是否可以這樣計算人體跟限流電阻承受的電壓嗎?答案是不行。

這個點困擾了我一陣子，如果限流電阻很大，難道不會造成串聯線路中的氖燈啟動電壓不足？更何況人體的電阻值也很大，乾燥皮膚電阻約100KΩ~600KΩ，濕皮膚會直接降到1KΩ。

首先，了解一下氖燈有所謂啟動電壓 (DC 90V、AC 60V)、維持電壓(DC 70-80V、AC 40-50V)、熄滅電壓（略低於維持電壓)，由下圖可以看出，達到啟動電壓後，維持電壓會驟降，依電流值可以用兩種模式發光。如果僅用啟動電壓與設定電流0.0005~0.003A推算，會誤以為氖燈電阻是180KΩ~20KΩ，但實際上氖燈啟動後應該不能這樣推算。

再者，驗電筆使用限流電阻大多是150KΩ~1000KΩ，以通路來思考，我很難理解為何能給予氖燈足夠的啟動電壓，我用 phet 畫了個驗電筆示意圖如下。

然後發現自己的思考盲點被通路迴路綁住了，想通了以後整理如下

(1)手指接觸氖燈的瞬間，氖燈兩極間的電位差，其實就是110V，足以啟動氖燈，與限流電阻跟人體電阻值無關，模擬如下圖。

(2)接著，就是手指接觸連通後，使用150KΩ以上電阻，為何氖燈還亮?難道不會電壓過低導致熄滅?

是的，手指導通電路後，即便用180KΩ當成氖燈電阻，只計算限流電阻而不考慮人體電阻，仍不足以維持氖燈的維持電壓，更何況我手上的驗電筆電阻是1000KΩ以上，所以氖燈會熄滅，但是因為是交流電，即便在通路狀態，火線電壓會降到0然後再拉升到110V如下圖，等同斷電後再拉高電壓到達到啟動電壓，也就是說，氖燈每秒會熄滅再被重新點亮然後再熄滅120次。

(3)最重要的問題也是一開始的問題，如果人體的電阻值不太穩定，那如何設計一個安全的驗電筆?

我認為直接從限流電阻考慮就好，假設交流電源電壓高達130V，想限制電流小於1mA，那至少使用130KΩ以上較安全，如果要使用到220V電源，那250KΩ以上電阻會比較安全。

最後，對於驗電筆的操作發想，胡心如老師的驗電插頭很漂亮，可以參考。而秀珊老師製作的這種，我們覺得可以這樣做(點此下載)，連接限流電阻(A)+氖燈(B)後，將圖中黃框處用熱熔膠固定，然後學生操作時，手持C點將A端插入電源，可以找到火線，然後可以請手指可以改碰B處，學生應該會有點害怕，但是在限流電阻保護下，電流會低於1mA，還是很安全，而此時氖燈不亮，然後再放開B點去碰C點，氖燈會重新被點亮，可以問問學生為何碰C點氖燈才會亮，算是活動中可以穿插的小插曲。