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[電化學] 電解水探究教案分享(下)驗證與破解、補充影片、教學心得

這篇是參與探究教案設計比賽的作品, 這是我們喝的水嗎?破解商人電解水的秘密。這篇是第二堂課~驗證與破解、補充影片、教學心得。

此文完整連結 http://n.sfs.tw/12216

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(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2019-10-22 07:44:25 最後編修
2018-02-27 12:32:04 By zfang
 

自動目錄

這篇是參與104 學年度自然與生活科技探究教案設計比賽的作品, "這是我們喝的水嗎?破解商人電解水的秘密" 探究教案的整理。

本篇是第二堂課~驗證與破解、補充影片、教學心得。

國三學習電解(電流的化學效應)這個單元,以往都強調電子得失(廣義的氧化 還原)觀念與記憶主要產物。但我們認為,電解是一種能力,特別是針對電解水, 如果只是為了記憶或操作證實氫氣與氧氣的比例為 2 比 1,實在是相當可惜。因 此本課程設計重點:讓學生透過「水」進行電解實驗,並藉由合作討論來學習「如何進行探究」!

 

之前曾分享過投影片內容( 這是我們喝的水嗎?破解商人電解水廣告的秘密@zfangの科學小玩意 ),這裡將教案裡較細微的地方一併整理。設計理念與第一堂課,請見上篇:電解水探究教案分享(上) 設計理念與重現商人電解水實驗@zfangの科學小玩意

 

 

教學流程〈第二堂〉、學生回饋及注意事項

暖身活動

教學內容

  1. 課前準備:坐定小組座位、學習單、實驗器材準備
  2. 引起動機:上一堂課發現電解水會出現黃渣
  3. 小組討論:第一堂的短文閱讀中提到,商人利用電解 自來水,電出黃渣的方式告訴消費者自來水有多髒, 你已做過此實驗,你的想法有什麼改變?你會如何設 計實驗破解商人的伎倆? 材料:學習單一短文閱讀
  4. 小組討論:回憶上次下課前的實驗,改變了什麼條件造成黃渣出現?延伸問題,接下來的實驗還能怎麼設 計才能確定是哪部分造成黃渣出現?
  5. 小組發表實驗設計

教師活動、備註

  1. 延續上一堂結束前的實驗,已經能夠電 解出黃色浮渣,回頭閱讀一開始的短 文,學生能發下其中奧妙之處,對問題 討論會更有感覺,能提出更多好方法。
  2. 回憶上一節課的實驗,學生已發現改變 哪些條件會造成黃渣出現,此時再深入 討論可以如何改變實驗,證實到底是哪 些原因造成黃渣出現。
  3. 進入各組了解討論結果,鼓勵有不錯想 法的組別踴躍發表。

 

探究實驗五

教學內容

  1. 進行探究實驗五或探究實驗六: 預測以改變不同變因下,電解的結果 實際進行實驗,通電時間不超過 1 分鐘。 觀察兩極與溶液的變化,並詳細記錄在學習單上。
  2. 討論思考題:比較碳棒、鐵、鋁箔的差異,你們發現什麼?根據上面的實驗結果,你們能夠破解或踢爆商人的實驗嗎?

教師活動、備註

  1. 根據小組的決定,也許是改變電極、電解溶液、電解質等,教師決定給予探究 實驗五或實驗六的學習單,讓各組學生 實際操作不同實驗測試結果。
  2. 學生會注意到電解質、電極的問題。有些學生想要調整電極,改變正負使用不 同材質。如果時間夠,可以讓他們做。
  3. 教師進入各組了解實驗結果及討論,引入改變另一種變因試試看。

 

 

探究實驗六

教學內容

  1. 發下探究六學習單,以蒸餾水清洗電極及器材。
  2. 進行探究實驗五或探究實驗六: 預測以改變不同變因下,電解的結果。
  3. 實際進行實驗,通電時間不超過 1 分鐘。 觀察兩極與溶液的變化,並詳細記錄在學習單上。
  4. 討論思考題:根據上面幾個的實驗,小組討論為何以電解棒電解自來水後會產生黃褐色浮渣,但用它來電解  RO 逆滲透處理後的水卻不會產生浮渣嗎?你們要如何破解商人的說法?請把理由寫出來。
  5. 小組發表探究實驗五、六討論問題。
  6. 發下學習單:綜合整理與比較
  7. 小組討論並完成學習單

教師活動、備註

  1. 教師進入各組了解實驗結果及討論,協助學生統整六個實驗的相關性及結果。
  2. 有些組別動作較快,最後一個實驗中,老師可以多選用一些備品,例:鋅片或 硫酸銅,讓他們比別組多做一些實驗。

補充活動:

如果有足夠時間,再引入電解水機,談飲用水與電解水時正負極酸鹼性的變化。

  1. 市面上還有一種電解水機器,會產生鹼性離子水,要如何知道這是指的是哪一極的水呢?試試看在
  2. 衛生紙上滴加少許鹽水,再滴幾滴(酚酞)。
  3. 將碳電極置於衛生紙上,相鄰約 2~3  公分,觀察電解 1  分鐘之後,紀錄與畫下它的變化

這個實驗,也意外發現衛生紙的酸鹼性。請見: 衛生紙的酸鹼性@zfangの科學小玩意

教學活動後心得

本課程在撰寫教案階段實際執行三個班,實際觀察學生在活動過程中的討論與反應。其實電解與電解水還有很多可以變化,但我們鎖定在破解商人花招。此外雖然電解質有 很多,我們還是選定最容易取得的食鹽來做為電解質添加之用。實驗建議在教室 內進行,採用 9V 的電池與調色盤方便操作。

以相當純淨的 RO 水起始,讓學生注意到電解質的問題,學生僅透過閱讀文 字產生想法,並未看見相關相片或影片。此時的討論仍很薄弱。實驗之後,也發 現前幾個實驗結果只是冒泡,直到改變電極棒(迴紋針)電解自來水,才”終於”出 現了黃褐色。讓學生發現會造成黃色物質”很可能”是鐵製迴紋針所造成的。

安排在這個地方為第一堂課收尾,是因為這個實驗恰巧就是一開始引導文章 的實驗,而經過實驗之後,學生們的確是看到了結果。這時再回復原先討論問題, 就較能切中實驗想法。然而,要證實是電極棒造成的,還需要改變第三種電極棒,並且用 RO 水再 做實驗。第二堂課除了實驗,也多了更多的討論。

實驗時間的基本安排是 2 節課,如果班級屬性是喜愛發表討論,在時間允許 之下,也可以進行三節課,學生會出現很多討論,但老師必須掌控進度,適時將 焦點再轉到我們要的方向。整個課程,學生事先討論才拿到學習單又接觸到新問題,再討論,直到最後 自己獲得結果。雖然實驗結果都在老師的預料之中,但學生自己會認為是他們想 出來的,甚至會覺得自己很厲害,想到老師想教的東西。

最終結果,讓學生知道:

  1. 電解自來水會產生黃褐色渣漬是因為電極棒材料的問題,如果改用碳棒 為電極棒,就不會有黃綠色渣漬。
  2. RO 水不會產生黃渣,只是因為沒有電解質不導電,若是加入了食鹽並使 用鐵棒作為電極棒,RO 水也會產生黃綠色渣漬。
  3. 出現黃色渣漬不能代表水質好壞。

雖然不是以課本知識為主的探究式教學,但課程結束之後仍能與正規課本結合。透過實驗操作,學生明白了電解的結果會受到電解質與電極棒的影響。因此 我們也預留了討論之後讓學生預習並思考的學習單。

透過本活動學習到的並非是純知識,而是推理討論與實驗探究。操作觀察、 討論推理、實驗驗證。探究,不是只有操作實驗才是探究,我們希望學生能在操 作與思考之間,合作學習與激盪。不只是做,還要想,想後再做,再想再做!

 

學生回饋:

補充影片

可以先在課程前擷取片段播放,但不要太早破梗,著重在引起動機即可。我們在操作這二節課時,還不知道有這些相關影片。也可以在實作結束後,做為總結。

 

沒想到,除了電解水,也出現泡足機泡出身體毒素的說法,廠商廣告,這篇可以抓一些關鍵字來討論真偽:

新聞裡有破解

 

下面這個好玩~

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我有話要說


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