二年一次的理化課程，今年又來到國二。
前一陣子參與輔導團工作坊的共備，我們激盪了這次的想法：在濃度課程中嘗試以實作與討論方式切入主題，意外地效果不錯。
每位老師在教學現場根據不同的教學目標，因此操作的模式不同，這裡把我的教學經驗簡單整理記錄。
教學目的：
希望能夠實作與討論，並搭配閱讀文本，讓學生能討論與釐清：甜度、糖度、溶解量、濃度與溶解度... 等概念。（之後再切入濃度的定義與計算）另外，也感受到含糖飲料的甜度與糖量。
這個活動實際操作二節課，一節實作，一節師生討論。
文本閱讀：
原本目標是找到一篇文章，能讓學生透過文章自己去學習濃度概念溶解度的概念。不過，後來發現要合用，還是得根據教學需求，結合了幾篇文本重新改寫。糖度補充文章.docx
討論學習單：
搭配想要學生討論的問題。我的設計比較簡單，留待大家去變化。濃度與溶解度方糖學習單.docx
提問與討論題目：
- 為什麼15顆方糖的多多(300CC)，沒有8顆方糖的標準液甜？
- 將砂糖加入水中，怎麼知道或證明糖溶解了呢？(寫出三個方法)
- 加速砂糖糖在水中溶解的方法？(寫出四個方法）
- 若底部還有一些不溶的糖，要怎麼做才能讓糖溶解(增加糖溶解量)？(至少二個方法)
- 甜度低，代表含糖量越低嗎？
- 密度適合用來作為推算飲料的含糖量的依據嗎？你的理由？
- 從參考文章中整理重點，糖度的定義？
- 從文章中整理重點，糖度的測量方法是什麼？
- 如果想要測出方糖在水中的最大的溶解量，可以怎麼作？怎麼知道溶液已經飽和？
- 小明說：100CC的水我能溶20顆方糖，阿花卻說：100CC的水我能溶40顆方糖。假如二個人說的都是正確的，為什麼結果會不一樣？你的理由。
- 「八顆方糖調成這一杯，那很甜耶～我怎麼敢喝。」覺得糖水太甜了，他打算這麼作~
(A)再加入一些糖。甜度變化？
(B)倒掉一些糖水溶液。甜度變化？
(C)再加入一些水。甜度變化？
(D)將糖水溶液加熱。甜度變化？ - 承上題，最後決定把很甜的飲料加點水配成二杯，二杯都乾杯。是否變得不甜？吃進去的含糖量真的比較少了嗎？
- 思考挑戰：相同溫度下，在大杯水裡與小杯水裡，加入足夠多的方糖。其中大杯有一顆沒溶完，小杯也是一顆沒溶完。這二杯濃度大小關係？含糖量多寡關係？若要將沒溶完的這一顆溶掉，哪一杯要加比較多水？
課堂過程：
不喜歡太多塑膠杯，所以事先請學生自行準備玻璃容器，以及含糖飲料。
含糖飲料不能進入校園，所以請學生在聯絡簿上寫：我們要帶的是理化課要用的「可以喝的含糖教具」。
每組發16顆方糖。我買的方糖是一顆3.7克的半方禟，有些老師買的的是正立方體，一顆10克的大方糖。（自行調整用量。）
老師準備小量杯，請學生在四個杯各放50CC水，分別加入1顆、2顆、4顆、8顆方糖，攪拌均勻，當作標準液。
依序問了四個問題：
- 方糖加到水裡發生什麼變化？能全溶嗎？你怎麼知道糖溶解了？（這個過程非常有趣，方糖丟到水裡會釋放小氣泡喔～這是物理變化還是化學變化呢？）
- 依序試喝看看，甜度如何？請注意，在更換不同甜度時要用清水漱口。
- 喝自己帶的飲料，你所帶的含糖飲量，甜度接近哪一杯標準液？一到八，或以上，給個數字。（數字為標準液的方糖數）
- 最後，先喝最甜的八，再喝自己帶的含糖教具，味道如何？
八顆方糖能全溶嗎？學生非常好奇，它真的能溶喔！
在另一個黑板上寫下：100克的水可以溶解200克的蔗糖。（引入溶解度，並透過實作讓學生知道如何加速溶解以及判斷是否能夠全溶）
請學生換算與記錄自己帶的飲料，我準備的一顆方糖的質量：3.7克。
含糖量多一定比較甜嗎？為什麼含糖量為15顆方糖的多多(300CC)，沒有8顆方糖的標準液甜？
這裡，也佈局了量的關係。我們配的標準液是五十毫升，但學生帶來的飲料多為三百毫升。之後要導入溶解量多不一定是濃度大，還要考慮溶劑的多寡，這也就是濃度概念。
結尾變化：
試喝討論與完成學習單。最後利用糖水與自己帶的飲料來試試分層，調出至少三色。最後再發一點檸檬酸與小蘇打，酸會影響甜度感，再加小蘇打變雪碧～
- 酸度是否會影響甜度，加入一些檸檬酸，喝看看。另外，我也準備了小蘇打，加在一起就變成了暑輔做過的汽水了。從糖水變成雪碧，也很棒！
- 利用濃度與密度關係，將小組帶來的飲料與糖水，慢慢調成分層或漸層飲料。學生小心翼翼，利用「杯壁下流」的方式，降低濃度低密度的溶液緩緩倒在另一層飲料上方。
二節課，一節實作討論，一節釐清溶解度溶解量甜度糖度濃度密度。很花時間，但很值得。麗莉結合妊娠的概念很棒，一小杯加一大包糖，我也喝過～ 好膩！
用方糖，就可以觀察到小氣泡～ 很多學生沒見過這個白色的小玩意，方糖將溶未溶的層次美（折射）也不錯。
教學延伸討論：
不同糖，甜度是否不一樣？在文本裡有提到。果糖、蔗糖與葡萄糖的糖度不一樣。也可以實際調配不同種類的糖，探討相同濃度下，甜度口感是否一致。學生問了一個很棒的問題，「為什麼要選用這堂作為甜度標準？」這個實作活動中，我用的是方糖（沒有顏色）。如果改用二砂，也可以探討濃度與顏色的關係了。
在物理上，利用光學折射來判定濃度，這有什麼優點與缺點呢？（還有一種是利用旋光性）水果的甜度，又有什麼學問呢？不甜就是代表糖份少嗎？
查到的資料：「折光度甜度儀並不是專門測定甜度用的，它其實是在測定溶液的濃度，所以不一定要是糖水或是果汁，鹽水或是其他溶液也可以，所以測定出來的並不是糖份的濃度喔！所以其實它真正的名字應該叫做"折光儀"才對喔！另外，它測定的單位是Brix ，Brix 的意思是"100克溶液裡面所含所有溶解物質的濃度"，因為它是測定溶液裡面所有溶解物質的濃度，所以如果測定溶液的成分越複雜，想要測定某一項濃度的精準度就越低囉！相反的，如果測定的溶液越單純，那麼測出來的結果就越準確囉！」
在生物上呢？本氏液可不可以呢？糖尿病的尿糖試紙又是利用什麼原理？以本氏液來說，是利用銅變成亞銅的氧化還原反應，所以可以測還原糖。這也代表，並不是所有糖都能讓本氏液變色，也不是本氏液的變色都代表有糖存在喔！無糖綠茶會使本氏液變色，有沒有可能是其中兒茶素或添加的維他命Ｃ造成的還原效果呢（http://spell0227.blogspot.com/2010/11/blog-post_16.html）這部分，其實可以有很多延伸。例如用糖或澱粉來調配出不同顏色的本氏液效果。（隔水加熱泡熱水就可以，也不一定非要用酒精燈來加熱。阿簡的本氏液做糖的檢定-精簡版http://a-chien.blogspot.com/2007/09/blog-post_27.html，http://www.meistudy.idv.tw/tealab_biochemidtry.htm）
本氏液（Benedict’s reagent），也稱班氏試劑、本尼迪克試劑，是一種淺藍色化學試劑，主要用來檢測還原糖。本氏液主要用來檢測還原性糖，包括除蔗糖之外基本上所有的單糖和雙糖。本氏液由碳酸鈉、檸檬酸鈉和硫酸銅配製而成。單醣中具有此特性的是葡萄糖 ( 醛醣 )、果糖 ( 酮醣 )、半乳糖 ( 醛醣 ) ；雙醣中則有麥芽糖 ( 醛醣 )、乳糖 ( 醛醣 )，蔗糖無還原性。還原糖會將硫酸銅中的二價銅離子(Cu2+)還原成一價銅離子(Cu+)，並以氧化亞銅(Cu2O)的形式沉澱出來。顏色取決於溶液中還原糖的含量，若溶液中不含還原糖，則溶液仍為清澈的藍色。如果溶液中還原糖含量較低，產生的氧化亞銅少，試驗後可能只會出現綠色、混濁的黃色或橙色沉澱物。
另外，我的學生在溶解禟的過程中，也看到好像有東西在水裡流動。這是濃度不均的折射現象喔！
利用糖與糖水，還能做什麼教學上的變化與討論呢？ 嘿，真的好多＾＿＿＿＾ 自己想喔。
(我欣賞麗莉在接學上融入"媽媽在懷孕階段擔心妊娠糖尿病的心情"...，另外關於含糖飲料的危害與代謝，融入健康教育與生物，這部份也可以操作。)
參考資料：
- 這篇談甜度，相對。若蔗糖為甜度100的話，阿斯巴甜的甜度大概是1萬8千。https://scitechvista.nat.gov.tw/c/szoh.htm
- 這篇長知識，除了甜之外，學習五味是什麼。台大王文竹教授演講。https://scitechvista.nat.gov.tw/c/s0rq.htm
- 談甜度溫度的關係https://www.zhihu.com/question/45954308
- 這篇已經是現成的探究教材了http://www.nutriyoung.com.tw/2017/02/blog-post.html
-
糖會改變質地和甜度－《料理的科學》https://pansci.asia/archives/87237
優秀老師的課程參考：
鈺心、麗莉、橘子 (截圖自FB，點選可放大)
