上學期末(聖誕節前不久)，第一次代二年級星期六的課，我送給每個學生一罐貝殼砂。告訴他們，『這是要給大家的見面禮。』但，請他們先不要打開軟木塞。『仔細看這小小一罐，裡頭有什麼呢？』
這罐小小的貝殼砂，裡頭有亮片、彩色砂粒，還有幾枚小貝殼。
『裡頭共有多少個貝殼？』雖然每罐不一樣，但請學生不可以打開蓋子來數。可以運用什麼方法？
咦，搖搖搖，貝殼浮出來了。『貝殼為什麼會浮出來？與什麼因素有關？密度差異、質量輕重，還是體積大小？』請學生舉手先預測。
國二學生多會說是密度，大概是因為之前學習過密度大小會影響浮沉。這個不是液體中的浮沉，固體顆粒的浮沉與其實顆粒大小有關，搖晃過程中，顆粒小的沙子跑到下方填滿空隙，顆粒大的貝殼就被抬起來了。若是應用於地球科學，探討顆粒大小對沉積物沉積情況的影響，還可以在裡頭裝水，搖搖再靜置，讓它沉澱。多了水，結果會如何？ 誰在上誰在下呢？
玻璃罐加上彩砂，本身就已經很好看了，但我想送的不只是這個貝殼砂罐，真正的禮在後續的動手做活動中，透過一堂科學探索與動手做，由他們自己獲得。
第一罐~貝殼砂的冒泡
三人一組共三罐貝殼砂，請學生將軟木塞與緞帶收好不要弄濕。『請打開第一罐，先加2~3滴濃醋酸後再加水，注意：發生什麼變化？』選擇醋酸是因為較容易取得(市售醋精濃度恰好)，且較鹽酸安全，可以在非實驗室操作的教室進行操作與觀察。
想到要把這麼可愛的貝殼砂罐破壞……女孩們大呼：『好可惜！』
『別擔心，先有破壞，後面我們才會有建設嘛！』請仔細觀察......
有反應耶，有氣體冒出來，而且整罐的砂開始長高了。但反應似乎又停下來，好像"太乾了"，再加一些水看看結果......
……剛開始好捨不得將醋酸加進漂亮的貝殼沙瓶中，那時萬萬想不到它們起的反應變化這麼有趣。先膨脹、冒泡，然後砂居然浮在水面……(黃芩)
貝殼砂發了耶，慢慢長高，這像是椪糖實驗，慢慢地椪了起來。
沙與沙的空隙變大了，像麵包饅頭發了一樣膨脹，貝殼砂由半罐變成整罐。
『空隙為什麼變大？』請學生自由回答。
『顯然裡頭有氣體出現了，那麼這是什麼變化？』學生多答化學變化。
反問他們：『有氣體產生就是化學變化嗎？』
也有聰明的學生快速地回答：『因為這是酸與貝殼的反應，產生二氧化碳。』這批是國二的菁英學生，有一定的程度，先前理化第二章學過氣體(氧氣、二氧化碳)的製備。
『喔~二氧化碳呀，那是標準答案嗎？』提醒他們還得提出證據，『有哪些方法可以證明氣體是二氧化碳？』二氧化碳的檢驗多利用澄清石灰水，若含二氧化碳，則溶液會變混濁，這是因為二氧化碳與氫氧化鈣產生白色碳酸鈣沉澱的緣故。也能利用燃燒的線香，二氧化碳不助燃，線香會熄滅。
『如果說二氧化碳是產物，那麼~反應物是誰呢？』問一問學生，『裡頭明明有貝殼有沙，我也加了水加了酸，如何得知誰是反應的主角？怎麼證明？』有學生舉手了。
在普遍等待問題答案的國中生裡頭，有勇於舉手發表想法的學生實在是不簡單！『好，說說你有什麼想法？ 』
『呃......其實我只是想說，瓶子裡面還有亮片，這個也應該被考慮進來！』亮片是否也會是產生二氧化碳的來源？甚至，空的罐子是否就會與酸反應，也可以試試看！
『科學探究最重要的是解決問題的過程，我們來透過實驗來找答案吧！』
第二罐~砂罐加水的反應
『請寫下你的預測，剛剛的變化是誰造成的？貝殼還是沙？』調查一下，很多人認為是貝殼，也有一些人認為是砂。
剛剛是三個人一組，所以有三罐星沙，已經用完一罐了，還剩二罐。『請取出二罐的貝殼，並將它們集中在一罐，而另一罐則是半罐砂。』多餘的砂與亮片回收到講台，不同顏色的砂被堆疊在廣口瓶裡。而亮片這項變因，則是被我暫時排除了。
於是，桌上有半罐貝殼、半罐沙。
『現在請在砂罐中加水~觀察有什麼變化？』水量比砂量多，並請學生先不要搖晃。
咦，水居然下不去！甚至還在交界面形成類似不沾的情況。『為什麼？』原來這是因為表面張力，在乾燥缺水的花盆中加水，也會發現土壤有一時之間無法吸水的情況發生。如果土壤有些潮濕，則會因為毛細現象將水拉進來！
『不要搖晃，輕敲瓶子的側邊，讓水慢慢滲入。再看看有什麼變化？』
水慢慢滲下去，而同時有一個大氣泡慢慢浮出，甚至還帶有些細砂附著在氣泡上，然後氣泡浮出水面後破掉。
『砂加水，有沒有氣體產生？』有。『氣泡的成份是什麼？』空氣。那麼，這是什麼變化？為什麼？
看到氣泡的產生不要認為一定是化學變化。水會把乾燥砂石或泥土空隙的空氣擠出來，因此小泡泡是空氣，但當所有空隙都被水充滿時，就不會有氣泡再繼續跑出來了。
『有水才看得到砂裡的空隙，水才能hold住氣泡。』 這是物理變化。
……我最喜歡單純的砂加水的時後，冒的泡泡上面帶點殘餘的砂，砂還突然彈跳到水面上……這讓我聯想到著名動漫航海王中的一個場景~夏波蒂諸島，它是由樹脂構成的泡泡，也跟這個實驗的泡泡很像。總之~就是超可愛的啊！(劉冠怡)
還是第二罐~砂罐加酸的反應
接著，我們要驗證砂與酸是否會發生反應了。
先將水與砂搖勻，不要讓裡頭再有空氣，再請學生加入醋酸。
『有氣泡！』學生驚呼：『這個泡與原來加水的泡有什麼不同？』仔細觀察，這種氣泡綿綿密密地產生，不同於剛剛的大泡泡！
更令人訝異的是，砂居然分層了。
『所以，請大家告訴我，這種砂會不會與酸反應產生氣泡？』會。注意：先將水與砂搖勻趕走空氣再加醋，才能確認這罐許願砂與酸反應真的會冒泡。『這是什麼變化？』
綿密的氣泡是酸與接觸面碰撞反應，這是化學變化。
常見的砂有二種，一種是二氧化矽，不會與酸反應；另一種是珊瑚砂，主成分是碳酸鈣，而碳酸鈣會與酸起反應產生二氧化碳。
所以透過實驗我們知道，這罐的砂粒是會和醋酸起反應產生氣泡，而且這種砂極可能是珊瑚砂！
聽到我這麼說，之前選砂的少數學生非常得意，我看到有一些學生"動手"改答案了。提醒他們，忠於自己：『學習單上的答案不要改~』
第三罐~貝殼的反應
接著來觀察貝殼，模仿前面的步驟。首先是貝殼加水~有變化嗎？
稍微搖搖~哦，貝殼口有小氣泡出來了，這也是空氣，所以是物理變化。
貝殼加酸呢？仔細看。
不只是綿密的氣泡產生，而且還看見貝殼還會隨著氣泡而上浮，一會兒又下沉！就像是汽水中的葡萄乾實驗，這呀~是浮浮沉沉的貝殼。貝殼的重量恰恰好。氣泡產生浮力大於貝殼的重量，貝殼浮起被氣泡撐起，當氣泡逸散貝殼重量大於浮力，則又沉了下來。不只是酸與貝殼的化學變化， 也是氣泡在接觸面聚集產生浮力對抗貝殼重力而上浮的物理現象。
某些無敵貝殼"居然"完全無動靜，所以呢，加入更多的酸。
發現，如果再將酸調更濃，氣泡產生的速度更快了，可以比較反應速率與醋酸濃度的關係。甚至還可以觀察到，隨著氣泡產生，溶液的顏色變得有些白白的，這是"物理的光學現象"呢！
因為大量氣泡，溶液也看起來白白的，這像清涼的"貝殼"汽水呢！
貝殼會不會與酸反應呢？貝殼也會！
結果是二種通通會！於是在這罐貝殼砂罐裡，無論是貝殼也好，砂也好，都會跟酸反應產生氣泡(化學變化)，也會被水擠出間隙中的空氣呢(物理變化)。
番外篇 空罐大變身~彩鹽許願罐
實驗結束，三罐美麗的貝殼沙被我們的實驗給毀了……『好可惜喔！』學生說。
『剛剛的探索實驗與現象觀察就是老師送給大家的禮物，』對他們說：『接下來，你們要為自己做一份特別的耶誕禮物！』
請學生將罐子洗淨，並擦拭乾淨……然後捲起袖子。發下免費贈閱的*報，倒上一些鹽，拿來幾隻短短的粉筆(紅黃藍)，花30秒示範並解說著….『動手吧！』
然後，在好聽有氣氛的音樂放送下，大夥認真工作，製作送給自己的禮物。
配合調色觀念與色彩搭配，一瓶瓶用彩鹽堆疊出的小小許願罐，為這堂課畫了很美麗的句點。
……在第一個活動時，覺得把貝殼沙毀了很可惜，但沒想到主題二的彩鹽更加美麗。這堂課讓我學到如何運用生活中所見到的日常用品DIY成了美麗的東西，希望以後還有機會學到這些東西。(曾庭筠)
……兩個活動都很有意義，我比較喜歡第二個活動，因為第一個活動我被嚇到了！想著貝殼砂就這樣毀了真可惜。還好第二個活動讓許願罐又有了色彩，能裝進彩色的夢。希望我也有解決事情的方法，如果一件事看似毀了，不完美。要想辦法把不完美變成完美。(吳子憫)
……本以為被醋酸摧殘的的貝殼砂瓶已經沒有用了，沒想到用非常普通的食鹽、斷掉的粉筆就能混出美麗的彩色細砂。從來不知道用隨手可得生活中的小東西，把他們湊一湊就能做出科學實驗。這堂課讓我最驚喜的就是”化腐朽為神奇”！(黃芩)
……小小的砂罐卻有這麼多的科學在裡面，讓我嚇了一大跳。這二堂課的實驗和探究，不僅讓我學了很多知識，還讓我更加確定~科學俯拾皆是，只要懂得提出疑問，對周遭的一切持有好奇心，就能發現科學無所不在。(司徒美惠)
後記：
前半部的化學實驗技巧是謝迺岳老師分享的，他那時在嘉義北興國中演講，我特地帶三個孩子去看，雖然錯過了他帶學生進行實驗的過程，但謝老師後來在速食店特地再以口述方式指導做法。隔一個月才有機會帶學生親自試做，對結果、現象與反應大開眼界~這麼有趣，而且變化豐富，學生反應也很好。難怪~謝老師這麼急切地希望與我們分享。謝老師說這活動可以教生物化學物理(甚至地科)，我自己又搭了許願鹽，變成這樣的動手做課程。包含活動講解整理收拾，二節課恰恰好。隔了二個多月，終於整理好，能在部落格上將此實驗過程分享。
許願砂罐做法請參考之前分享的文章：五光十『色』(5)~彩鹽許願瓶(色料的混合) 。一個班三十多個小玻璃彩鹽罐，用不到一包鹽，鹽多少錢？一包15元。這個實驗材料費150元左右，算是便宜又實惠。還有一種砂罐裝的是星砂，具有四角、五角與六角的星狀物，星砂其實是有孔蟲的屍體(?)，請見阿簡的文章：阿簡生物筆記: 你撿過星砂嗎？
小小一罐許願彩罐~這是與他們動手做的第一次見面禮。至於，『還能怎麼運用可愛的玻璃空瓶呢？』一起動動腦吧！
分類：創意教學與科學活動 2012/02/21 13:30
