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[理化實驗課側記]上皿天平的操作

在密度的測量中,天平雖然只是工具,但這堂課它是主角,它教導我們什麼是耐心,什麼是平衡!

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2019-10-25 04:11:15 最後編修
2017-06-19 21:58:11 By zfang
 

國二理化第一次段考範圍份量還滿重的,有重要的觀念與計算:密度、濃度、溶解度,還包含了四個實驗:密度、混合物的分離、溫度與溶解度,以及氣體的製備。

早期,我多半是先把課程上完再穿插實驗,有限的時間只選擇混合物分離與氧氣製備二個效果明顯的實驗,沒什麼變化性的天平操作常常被我pass。

今年,要求自己要每個實驗都操作,如果可以還要按照課程順序,採取先探索再獲得結論的方式進行。可能很花時間,但~對我自己算是挑戰。

這天,頭一次帶學生認真操作密度實驗,卻發現~原來…我太小看上皿天平了。

********

上皿天平的操作實驗,是國中理化的第一個實驗,透過測量水的體積與質量,換算出水的密度,也做出質量對體積的關係圖,學習將實驗結果”定量”。另一個金屬密度,則是結合排水法測體積與天平使用。

國中的實驗,多半是已知的結果,同學們學習的是”器材操作、科學觀察與同儕合作”。實驗課有二種模式,一種是完全學習後再去操作,做已經知道結果的實驗,這比較像是體驗。體驗比較簡單,時間花費比較少,容易控制進度。

另一種,則是還沒教過便先去嘗試,這是邊做邊學邊觀察,事後再進行討論講解,同學們會因為操作而加深印象,不過呢~這種方式較費時。雖然某些觀念還沒教過,但學生們在操作中比較能發現問題,並經進一步解說試著解決問題,對學生來說,未知的實驗比較”新奇”。學生的”預習”工作非常重要,而我也同時要能hold全場,並在觀看各組操作中發現問題給予建議。

這次的實驗,便是在還沒講解天平使用與密度概念就進行,將密度與質量體積的關係式寫在黑板上,學生測量出質量與體積後,就能進行簡單計算。

展開測量前的第一個動作是歸零,哪邊重就將校準螺絲往反方向移動…這話說來簡單,考試或許會寫,但在真實操作中,等待平衡就讓學生們花了不少時間。

……讓我最困擾的是歸零,因為要調整校準螺絲,又要等指針停在中間,而且一量完又要再歸零,我希望天平可以越來越進步,能夠自動歸零。(敏茹)

然後是上皿天平操作的重頭戲~夾取砝碼來秤質量。 為了防止砝碼生鏽,所以不能用手拿取,學生仔細地一個個夾起砝碼,砝碼卻不給面子一次次掉了下來。

『200mg的夾不住!』學生說。原來歷經許多班級使用,多少有一些砝碼夾被微調過,夾子前端無法密合。試著用將砝碼夾前端捏緊,這下OK了。

下一個測量時又有新狀況了,『換成100g的夾不起來了。』只見100g的砝碼深陷在砝碼盒中,要將它取出可比大觀園裡劉姥姥用筷子夾丸子魯蛋困難得多。魯蛋丸子可以用筷子戳的,我們鋼製的大砝碼呢?好不容易夾起來,又因為太重而掉下來。

……這個實驗最難的是夾砝碼,尤其是那100公克的最可怕!(淳鈞)
……好幾次想直接用手拿起來,但是良心露出來了,才沒有這樣做……(力嘉)
……夾砝碼真是有夠恐怖,我夾了好久才成功夾出一個,但高興完後卻發現重量不夠,還得要再夾 (林絜)

也有學生細心觀察,『我發現夾砝碼的夾子真的不好夾,把它彎成O型時比較好夾。』


中間彎曲成圓弧的夾子在夾取大砝碼時比較方便,前端尖的則有助於夾取小片的200mg。


哪一種砝碼夾最好夾?夾子角度?平尖?還是略有空缺?

後來的書面作業中,學生紛紛表示要將砝碼與砝碼夾設計改良,例如在砝碼上加掛繩,搭配砝碼勾用勾的;或是將砝碼的圓柱改成啞鈴狀,方便夾住細腰。


也有學生設計磁吸式的砝碼,用電磁鐵砝碼棒控制收放呢

另外,當同學們困惑於天平操作上增一分太重減一分太輕時,有些組便想到改在另一盤放置砝碼,再用扣除法算出量筒質量...為了解決問題,同學們開始動腦!還發現有些組因為有風來擾動天平,於是他們想到用綠色塑膠盆來擋風,甚至還有"人體"擋風呢!


也因此,同學便設計出擋風裝置,改善風的擾動!

最後,他們足足夾了一節課,夾了又掉,掉了再夾。上皿天平~成了可以訓練耐性的活動。下課時,大多數的組別才剛完成水的密度,『後續還有的實驗以及問題討論怎麼辦?』看來~勢必得再增加一節實驗課了。

腦中快速盤算,除了實驗我還有一些小活動要做,未來的幾節必須少算幾個題目,快速上完課文。我已經沒有額外購買講義,時間上~希望能來的及。我上課的解題量不多,很佩服能逐題講解試卷題目的老師,我只能在計算上減少,以便有足夠的時間做活動。

於是宣布,『這次的實驗我們做到水的密度測量就可以,下一次上課仍是來實驗室繼續完成實驗!』連做二節天平實驗,我想都沒想過,但它發生了。

事實上,最後這個實驗花掉我們三節課!

……第一次進理化實驗室,第一個遇到的工具『天平』,原本以為操作簡單,結果我們光歸零半節課就不見了。最後,我們花了三節課才把這個實驗完完全全解決!實驗不是看看數字,而是要真正地把道理清楚的知道。我們這一組雖不是很有默契,但至少我們都有團結合作把實驗完成。(泠錡)

雖然沒有聲光效果,或是像燃燒爆炸變色實驗精彩,對學生來說,花了一節課夾砝碼也是很難忘的。後來在一次影片欣賞(科學小原子~獨木舟)中,學生看到節目裡小朋友秤質量是用電子式的料理秤操作,紛紛半開玩笑抗議:『不公平!』因為他們使用上皿天平時夾砝碼夾得超辛苦。

上皿天平很難用嗎?真的很難用。從有電子秤開始,我就常使用電子秤,即使學校沒有購買,我也會自己在五金賣場買一臺料理秤,需要的時候將待測物放上去,不必算也不用估計,數據自動出來,又快又準確。『既然上皿天平這麼難操作,為什麼不捨棄,改用更方便的電子天平?』想起以前曾和一些老師討論過類似話題,很多趣味實驗都利用生活中常見的塑膠製品來操作,為什麼課本還要用玻璃製的燒杯、試管、量筒 等"麻煩”的器材裝置呢?

『如果要的只是實驗結果,的確是有很多快速的代替方式。』資深老師告訴我,『教科書之所以遵循傳統,正是因為我們要學生學習如何透過標準的工具與實驗方法在實驗室進行操作。』普通班的教學,我著重在操作,因此上皿天平是一個很好的工具。若是資優班教學或是用在科展,強調數據準確就適合用電子天平,並用excel處理數據,引入線性回歸概念,算出點與點之間的線性關係。

實驗越是簡單,反而越難操作,或許是因為他們不知道結果,所以每一步都謹慎小心,反而常在實驗過程中有新發現。快手快腳地完成實驗,則可能為了"結果",疏忽了"過程"。

……要讓砝碼和物體成平衡需要有一定的耐心耶^^,我們拿了又放,放了又拿,等到它們終於平衡時,內心還滿開心的。另外,我也很喜歡班上這時候非常和諧的氣氛!(孟璇)
……看著同學專注的做著實驗,輪流用砝碼夾夾了一顆又一顆的砝碼放上天平,那個過程彷彿在訴說著心靈的平衡。心靈一旦失去平衡,就會開始墜落,但終將會有與他心靈共通的人拉他一把,讓他再次找回平衡點。這堂實驗課,不僅帶給我們知識的力量,帶給我們快樂、合作的力量,同時也隱藏著人生中的道理。(婉坪)


『別忘了~數據結果精確快速固然重要,但過程中的發現學習也很有意義。』

在密度的測量中,天平雖然只是工具,但這堂課它是主角,它教導我們什麼是耐心,什麼是平衡!

國二的第一堂理化實驗課側記(上)~上皿天平的操作
國二第一堂理化實驗課側記(中)~未知物密度的測量
國二第一堂理化實驗課側記(下)~設計一個天平!

 

分類:教學現場與課堂側記 2012/09/25 06:33

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