教育部 102 學年度自然與生活科技學習領域 科學教育展覽會 作品說明書編號 : 組別 : 國小組 國中組 科 別 : 課程教學評量 教材教具研發 團務運作特色 作品名稱 : 酸鹼指示劑的探究教學 單位名稱 : 嘉義市 國中 國小輔導團 作 者 : 翁秀玉 李見智 李宗來 杜明展 李佩馨 關鍵詞 : 探究教學 酸鹼指示劑 花色拓印摘要 : 本教學以五年級 水溶液的酸鹼性 為主題進行延伸學習, 除了化學實驗室裡可以取得的指示劑之外, 取用生活中隨手可得的各種溶液, 例如桑椹汁 櫻桃汁 紫葉汁, 利用 當某液體滴入酸性 中性及鹼性溶液中, 顏色會有不同的變化, 它就可以成為酸鹼指示劑 這個原則, 引導學生以探究方式逐一驗證 釐清觀念, 驗證 接著利用校園常見植物 -- 翠蘆莉, 取紫色花瓣拓印後, 對留在紙上的紫色汁液噴酸 鹼液等, 花瓣會立即變色, 讓學生瞭解花青素遇酸鹼會變色, 再以此變色效果做色彩的藝術創作, 完成個人 花姑娘的變色書籤, 讓學生體會到科學知識應用生活中的成就感 關鍵字 : 探究教學 酸鹼指示劑 花色拓印
壹 動機 在自然與生活科技的領域五年級的課程中, 利用石蕊試紙 BTB 指示劑或紫色高麗菜汁來檢測水溶液的酸鹼性, 變色的情形都引起學生極大的學習興趣 課本鼓勵學生再試驗其他液體是否有變色效果, 例如 : 黑豆水 玫瑰花瓣水等, 但實際操作過程及澄清觀念則無著墨 ; 由學生帶來心中懷疑的液體進行試驗時, 未必每一種溶液都能成為酸鹼指示劑, 在過程中需要學生藉由參與 探索 解釋 精緻化 評鑑等階段, 逐漸形塑 當酸性 中性及鹼性溶液改變後, 顏色也會隨之變化的水溶液就可以成為酸鹼指示劑 這個原則, 並且將此原則應用在花色拓印製作出個人的個性化書籤 貳 目的 一 讓學生瞭解酸鹼指示劑的操作型定義 : 當某液體滴入酸性 中性及鹼性溶液中, 顏色會有不同的變化, 它就可以成為酸鹼指示劑 二 能操作實驗證實能成為酸鹼指示劑的水溶液 三 學生由實際操作過程中瞭解酸 鹼溶液對翠蘆莉花瓣拓印汁液顏色改變的影響, 並運用花汁中花青素遇酸鹼性時會變色的原理製作變色書籤 叁 教學理論及流程 一 教學理論 學習環 I 學習環 II 活動一 : 誰可以成為 活動二 : 活動三 : 酸鹼指示劑 拓印花瓣及酸鹼變色 花瓣拓印變色書籤 參與 探索 解釋 精緻化 評鑑 經由教師引 經由實驗觀 確認可以成 花瓣拓印汁液 製作花瓣拓印 導討論實驗 察溶液變色 為酸鹼指示 於紙上, 加酸 書籤, 將所學 設計 情形 劑的溶液 鹼產生變色 實際應用 ( 第 1 2 節 ) ( 第 3 4 節 ) 圖 1: 教學流程圖 二 教學流程 ( 一 ) 活動一 : 誰可以成為酸鹼指示劑本教學以五年級 水溶液的酸鹼性 為主題進行延伸學習, 因學生對利用石蕊試紙 BTB 指示劑或色高麗菜汁來檢測水溶液的酸鹼性, 觀察其變色的情形都引起極大的學習興趣 所以, 利用 當某液體滴入酸性 中性及鹼性溶液中, 顏色會有不同的變化, 它就可以成為酸鹼指示劑 這個原則, 引導學生以實驗的方式分辨出, 日常生活中有哪些是常見的酸鹼指示劑, 例如桑椹汁 櫻桃汁 紫葉汁 還有葡萄皮汁 ( 錄製上課教學實況影片 : 誰可以成為酸鹼指示劑 http://www.youtube.com/watch?v=3hgudtfg1ug) 1
( 二 ) 活動二 : 拓印花瓣及酸鹼變色本活動利用校園常見的植物 -- 翠蘆莉紫色花瓣拓印後, 讓紫色汁液的顏色留在白紙上, 噴酸 鹼性質不同的水溶液後, 花瓣會立即變色 ( 噴醋瞬間變紅紫色, 噴石灰水後變鮮綠色 ), 讓學生先瞭解酸鹼性對花瓣中的花青素顏色變化的效果 ( 三 ) 活動三 : 花瓣拓印變色書籤將翠蘆莉花瓣拓印在白紙上, 再利用花青素遇酸鹼會變色的效果來做色彩的藝術創作, 完成個人 花姑娘的變色書籤, 讓學生體會到科學知識應用生活中的成就感 肆 教學實踐 一 活動一 : 誰可以成為酸鹼指示劑 ( 一 ) 回顧課文中介紹的三種酸鹼指示劑, 並討論變色情形 1. 石蕊試紙 2.BTB 指示劑 3. 紫色高麗菜汁 ( 二 ) 統整可以成為酸鹼指示劑的條件引導學生思考為什麼石蕊試紙 BTB 指示劑 和紫色高麗菜汁可以被稱為酸鹼指示劑, 進而瞭解 能夠將溶液區分出酸性 中性 鹼性三種的液體就可以成為酸鹼指示劑 T: 老師手中的這瓶液體要如何驗證它是否是酸鹼指示劑? ( 小組討論後, 各組的 3 號回答 ) S5: 看看它會不會與紫色高麗菜汁的變色情況一樣 T: 一樣要跟紫色高麗菜汁的變成情況一樣才是酸鹼指示劑嗎? 想一想 S3: 看它能不能區分成三種顏色 T: 什麼情況下的三種顏色? S3: 能夠區分出酸性 中性 鹼性的三種顏色 T: 回到剛剛的問題, 一樣要跟紫色高麗菜汁的變成情況一樣嗎? 為什麼? 圖 2: 上課 ppt S2: 不一定, 因為 BTB 指示劑在鹼性 中性和酸性的顏色都不一樣 ( 它也是酸鹼指示劑 ) T: 紫色高麗菜汁和 BTB 指示劑都有一個共通的原則, 當溶液酸鹼性改變後, 顏色也會隨之改變 即只要能夠將溶液區分出酸性 中性 鹼性三種的液體就可以成為酸鹼指示劑 ( 三 ) 引導學生思考如何操作實驗來證實某一種液體可以成為酸鹼指示劑 利用已知的酸 已知的中性 ( 純水 ) 已知的鹼性 三種液體來檢測各組帶來的水溶液, 如果能夠產生三種不同的顏色, 就可以成為酸鹼指示劑 情境 : 承接上一段剛剛得到的結論 : 只要能夠將溶液區分出酸性 中性 鹼性三種的液體就可以成為酸鹼指示劑 T: 那麼我們是不是要找已知的酸 已知的中性 已知的鹼性來做檢測, 那已知的酸有誰? S: 醋 檸檬汁 ( 學生共同回答 ) T: 已知的中性有誰? S: 糖水 鹽水 純水 ( 學生共同回答 ) T: 已知的鹼性有誰? S: 小蘇打水 石灰水 氨水 T: 好, 今天我們準備已知的酸是醋 ( 老師手拿出醋展示 )( 圖 6); 已知的中性今天我們準備的是純水 ; 已知的中性今天我們準備的是石灰水 ( 四 ) 操作實驗老師提醒同學事項 : 1. 使用滴管要避免相互污染 2. 讓每一位同學都有操作的機會 ( 圖 3) 3. 墊一張白紙看變色情形, 將結果紀綠下來 ( 圖 4) 圖 3: 學生操作圖 4: 紀錄變色情形 2
( 五 ) 發表實驗結果 1. 各組實驗結果紀錄 (1) 第一組結果 標準溶液顏色水溶液 櫻桃汁紅色淡紫色紅紫色 紫菜汁紅色淡紫色淡綠色 鼻炎藥水紅色紫色紫色 (2) 第二組結果標準溶液顏色水溶液 水溶液 紫葉汁 淡粉紅色 黃色 淡綠色 桑椹汁 紅色 淡紫紅色 墨綠色 櫻桃汁 粉紅色 粉紫色 黃色 (3) 第三組結果標準溶液顏色 桑椹汁 紅色 淡紫紅色 深紫色 櫻桃汁 紅色 淡紫色 黃色 (4) 第四組結果標準溶液顏色水溶液 水溶液 紫葉汁 粉紅色 淡紫色 綠色 鼻炎藥水 淡紫色 淡紫色 淡紫色 桑椹汁 紅色 紫紅色 深綠色 (5) 第五組結果 標準溶液顏色 牽牛花汁 淡黃色 淡黃色 淡黃色 桑椹汁 紅色 淡紫色 淡綠色 葡萄皮汁 深紅色 紫色 綠色 葡萄汁 粉紅色 淡紫色 淡綠色 葡萄汽水 粉紅色 淡紫色 淡綠色 紫葉汁 粉紅色 淡紫色 黃色 圖 5: 桑椹汁很明顯有三種色 ( 效果 ) 圖 6: 紫葉汁產生三種顏色 ( 效果 ) 圖 7: 牽牛花汁變色不明顯 ( 效果 ) (6) 第六組結果標準溶液顏色水溶液 紫花汁 淡橘色 淡黃色 淡綠色 桑椹汁 深紅色 紫色 墨綠色 葡萄皮汁 紅色 淡紫色 黃綠色 2. 各組上台發表結果 老師提醒上台報告的注意事項 : 各組依小組順序上台報告, 報告要大聲 報告內容範 例 : 這是 ** 汁, 在酸性呈現 ** 顏色, 在中性呈現 ** 顏色, 在鹼性呈現 ** 顏色, 最後做判斷, 它在三種溶液中是否區分成三種顏色, 所以它可不可以成為酸鹼指示劑 3
台下同學可以提出問題詢問, 台上同學要回答問題 圖 8: 小組上台報告圖 9: 台下同學提問 ( 六 ) 統整實驗結論老師引導學生綜合整理實驗結果, 讓學生發表桑椹汁 櫻桃汁 紫葉汁 葡萄皮汁變色效果不錯, 在酸鹼中和過成中, 顏色會隨著酸鹼溶液不同而改變, 也就是可以將酸性 中性 鹼性區分為三種顏色, 是不錯的酸鹼指示劑 二 活動二 : 拓印花瓣及酸鹼變色 ( 一 ) 介紹生活中酸鹼指示劑會變色的原理會變色的祕密 花青素 會隨酸鹼性而變色 酸性 中性 鹼性 紅色 粉紅色 紫色 藍色 綠色 黃色 ( 二 ) 介紹校園中可取代紫色高麗菜的免費植物 1. 紫色高麗菜汁的缺點 : 紫色高麗菜很貴 保存期限短 2. 同學思考看看校園中有哪些免費可替代的紫花植物? 例如 : 紫牽牛花 金露華 紫花酢醬草 長穗木 翠蘆莉 3. 我們可以從校園中尋找免費可替代的植物 : 紫色的翠蘆莉花 ( 圖 10) 圖 10: 翠蘆莉花 ( 三 ) 花瓣拓印 1. 老師說明這次不是像紫色高麗菜泡水, 而是直接利用拓印的方法將花汁留在紙上 2. 花瓣拓印作法 (1) 請學生將採集來翠蘆莉花細心攤開在學習單三個空格內 圖 11: 攤開花瓣 (2) 沿虛線將白紙對折, 覆蓋住花瓣 (3) 利用工具 ( 筆 剪刀 指甲等 ) 隔紙施力, 用拓印的方法壓出花汁, 使花瓣汁液拓印在白紙後, 再取下花瓣 (4) 打開學習單後, 花汁即吸附在影印紙上, 觀察拓印在白紙上的汁液顏色, 並紀錄在學習單上 4. 請學生發表觀察到花色拓印在白紙上是偏藍紫色 原本顏色 : 色噴酸後變 色噴鹼後變 色 ( 四 ) 噴酸 鹼性質不同的水溶液, 觀察變色情形 圖 12: 學生操作花色拓印 請同學動手操作, 並叮嚀使用噴瓶時, 注意避開同學臉部, 若不小心手噴到, 請到前面水桶內清洗即可 1. 讓學生用噴瓶噴醋 ( 酸性 ) 石灰水( 鹼性 ) 在學習單上的花汁上, 噴酸性液體 -- 醋 噴鹼性液體 -- 石灰水 2. 觀察紀錄並發表花汁的顏色變化 ( 噴醋瞬間變紅紫或紫色, 噴石灰水後變鮮綠色 ) 4
原本顏色 : 藍紫色噴酸後變紅紫色噴鹼後變綠色 圖 13: 學習單上的變色 3. 教師引導學生瞭解紫色高麗菜或翠蘆莉紫色花汁中都因為含有花青素, 所以遇到酸鹼時會變色 三 活動三 : 製作花瓣拓印變色書籤 ( 一 ) 摘要說明製作 花姑娘的變色書籤 的原理及方法 1. 老師說明利用翠蘆莉紫色花拓印, 以及花汁遇到酸鹼性時會變色的原理, 來製作變色書籤 2. 學生互相觀摩後, 並構思自己要拓印的書籤 ( 二 ) 書籤作法 1. 教師發下白色美術紙, 學生構思花瓣排列位置, 利用前面拓印的方法, 留下美麗的花形 花色 花瓣紋路 2. 可保留原本的顏色, 也可以噴酸 鹼的方法改變花汁的顏色, 增加色彩變化 ( 圖 14) ( 提醒學生用衛生紙以按壓的方法擦乾 ) 3. 請學生用黑色鉛字筆在美術紙上提字或簽名, 並將白色美術紙貼在較厚的卡紙上, 在卡紙上打孔繋上細緞帶, 即完成獨一無二個人的 花姑娘的書籤 ( 圖 15) 圖 14: 拓印花瓣的美術紙 圖 15: 花姑娘的書籤 ( 三 ) 綜合活動 1. 將製作完成的 花姑娘的書籤 展示在白板上, 全部作品公佈在台前 2. 先讓各組輪流到台前欣賞作品 3. 投票 : 每人發 3 張圓形貼紙, 各組再輪流到台上, 貼在最喜歡 3 張 花姑娘的書籤 下方 圖 16: 展示圖 17: 欣賞及投票圖 18: 前三名作者 4. 請得票最高的 3 位同學發表創作過程及感想 5
第一名作品 第二名作品 第三名作品 圖 19: 前三名作品 陸 教學省思 一 設計來源活動一的來源 : 雖然課本中也列出幾項水溶液也可以是酸鹼指示劑, 但是以往因為時間因素, 一直沒有讓學生測試自己帶來的水溶液是否是酸鹼指示劑 一直到聽到台中陸振吉主任分享試題編製的研習時, 他提到曾讓學生試驗課本以外的水溶液, 因此決定要讓學生自己將各種可能成為酸鹼指示劑的溶液帶來教室進行檢驗 活動二 三的來源 : 此活動的設計源自於多年前指導學生參加科展, 科展學生一開始尋找校園中各種紫色花進行泡水實驗, 後來學生想到為何一定要像紫色高麗菜一樣泡水取花青素的成份呢? 費時又費工, 何不直接拓印在紙上, 即可取得花汁中花青素的成分, 因此發展出 花色拓印 的活動 二 學生參與熱烈讓學生注重在生活中主動發現 理解酸與鹼所產生的各種自然現象, 此時教師的引導很重要, 容易引發學生從生活中的經驗觀察與關注, 從課程延伸到天然指示劑時, 學生都充滿好奇與興趣 在分組實驗操作時有了引導及清楚的任務後, 學生幾乎忘了下課時間, 都相當的投入操作過程中, 令人欣慰 ; 也因為透過分組討論實驗的方式, 可看到學生主動伸出手去協助學習程度較弱的同學, 實驗結果先不論, 過程中學生間能互相交流 分享與回饋才是重點 三 公開分享給其他學校的自然科教師去年有二次機會分享給共六所學校的自然與生活科技領域教師, 並且讓他們實際操作, 老師的反應都覺得回去讓學生操作一定很好玩 圖 20:96 年 11 月 14 日圖 21:96 年 5 月 5 日四 科學園遊會的題材 96 年 8 月嘉義市科學 168 園遊會, 各校必須提供一個科學遊戲的攤位, 本校就以此為題材, 幾乎不用材料費, 只需要一早在校園採集花朵即可, 成效也不錯 五 自然與其他科目的統整活動二 三的設計重點不在科學知識的教學, 而是教學生應用科學知識於其中, 算是一種延伸的活動, 這次讓學生製作書籤, 在比較有趣的方式下體驗科學知識 學生在問卷上就寫下 : 6
S22: 可將已學過的知識應用在勞作上, 非常好看 S10: 因為可以知道花的花瓣裡, 其藏有花青素 然後拓印上去 很漂亮 讓學生先有科學 ( 花青素 ) 的先備知識後, 配合文學 藝術, 進行學科統整 例如 : 學生必 須思考花瓣構圖排列的方式 ; 還有學生 ( 作品第一名 ) 表示因為書卡底色為紅色, 為了配色而噴 醋使拓印花瓣顏色變成紅紫色 六 針對活動二 三的學生學習成效分析 ( 一 ) 學生 100% 喜歡這次的學習內容課後隔天, 請學生填寫問卷, 分析學生對這次活動的喜歡程度得知, 學生 100% 都喜歡這二節課 : 60% 40% 20% 問卷問題一 您喜歡 花姑娘的變色書籤 的活 0% 動嗎? 非常喜歡 喜歡 不喜歡 非常不喜歡 非常喜歡 喜歡 不喜歡 非常不喜歡 學生寫下的理由, 可以得知科學知識的應用 帶給學生成就感 變色效果都是讓學生喜歡的因素 : S22: 可將已學過的知識應用在勞作上, 非常好看 S33: 我覺得可以用植物來做書籤非常的環保, 成品也很漂亮 S30: 我第一次自己製作書籤, 還滿不錯的, 很有趣, 做起來也很有成就感 S10: 因為可以知道花的花瓣裡, 其藏有花青素 然後拓印上去 很漂亮 S11: 因為它的色彩會變, 看起來很好玩 ( 二 ) 課程設計 噴酸鹼性會變色 的活動讓學生覺得最有趣 : 這次的活動設計最主要有以下五項, 請學生勾選最有趣的項目, 學生表示 噴酸鹼性會變色 最為有趣 問卷問題二 您覺得最有趣的活動有哪些? ( 可複選 ) 28% 動手操作花瓣拓印 52% 噴醋 石灰水會變色 41% 製作書籤 45% 欣賞別人作品 40% 投票 項目動手操作花瓣拓印 噴醋 石灰水會變色 製作書籤 勾選的理由 S31: 因為顏色很漂亮, 而且很好玩 S17: 可以知道花拓印的樣子 數列 1 55% 45% 0% 0% S25: 因為噴上石灰水 or 醋會變得更美麗 S23: 因為噴上醋和石灰水可以變色, 我覺得很有趣 S7: 變色之後, 感覺好像換了衣服 S1: 我喜歡製作書籤的過程, 因為好有趣哦 我喜歡! S22: 做完書籤有成就感 欣賞別人作品 S24: 因為我覺得可以看到別人做的書籤能知道自己能改進的地方 S23: 可以看到別人的創意 S29: 欣賞別人的作品可以學習別人的優點, 改進自己的決點並了解投票別人的風格, 而投票時便可選出自己喜歡的作品, 非常有趣 ( 三 ) 未來改進方向 1. 增加多種花類拓印的探索 : 這次由於侷限於二節課, 沒有先讓學生嘗試校園各種花朵的拓印效果, 下一次, 可增加一堂課先進行花類拓印的探索 其實, 從學生的問卷, 學生也想到要做其他種類花朵的拓印 問卷問題 : 您認為這次的活動可以再改進的地方? S24: 除了翠蘆莉可用其他種花 S21: 花的選擇多一點 S16: 可以用別種花 2. 花汁對醋的變色不明顯, 可與學生進行討論 : 7
對著花汁噴石灰水和醋的過程中, 花汁對醋的反應呈紅紫色, 但顏色變化只能維持幾分鐘的時間, 很快就變回原來的花汁的顏色, 而噴石灰水在花汁上, 花汁立即呈綠色且可以維持很久 下課後有學生來找老師討論, 學生揣測可能是影印紙或美術紙都有漂白水的成分, 造成醋和漂白水酸鹼中和的結果, 讓噴酸後顏色很快灰復花汁的原色, 可再進一步做探討 問卷問題 : 您認為這次的活動可以再改進的地方? S29: 酸性的醋似乎沒什麼用處! S10: 噴醋時瞬間馬上會變紅紫色, 但是後來又會復原為藍紫色 3. 投票每人票數增加到 5 票 : 學生欣賞後投票, 表示票數太少, 很難決定, 未來由 3 票增加為 5 票 問卷問題 : 您認為這次的活動可以再改進的地方? S7: 票, 一人可以多一點 S33: 老實說, 我覺得每個人的作品都有自己獨特的風格, 所以我覺得每個人的作品都很漂亮! ( 四 ) 學生在這次活動對科學知識的學習成效 : 想了解學生由這次活動到底理解多少科學知識, 因此設計問卷題目 : 三 請您寫下這次活動中所學到的科學知識 : 由問卷發現只有 2 位學生寫不知道, 其他學生大都可以寫到這次上課的重點 S31: 我從以前到現在都不知道花噴醋 石灰水能變成那麼美 S23: 花中有花青素, 噴上醋會變紫色, 噴上石灰水會變成綠色 S22: 翠蘆莉也可當作酸鹼指示劑 七 活動一可發展成題組型的試題在一次試題編製的研習中, 將這個活動設計成一個題組, 這個活動最主要是對照題組中的第 3~7 小題, 也可以將課堂上的學習內容變成題目 學習成就評量命題卡評測目標 : 酸鹼指示劑的條件為 : 能夠將水溶液區分會酸性 中性 鹼性三種的液體 試題 實驗室中常使用 BTB 指示劑檢驗水溶液的酸鹼性, 酸 性時呈現黃色 中性時呈現藍綠色 鹼性時呈現藍色 酸鹼指示劑的條件為 : 能夠將水溶液區分會酸性 中性 鹼性三種的液體 在生活中一些植物的汁液也許可能成為酸鹼指示劑, 甲生調製 紫色高麗菜汁, 乙生調製 2 種溶液分別為 薰衣草茶 和 紅花米水 1. 甲生在調製 紫色高麗菜汁 時, 讓菜裡的成分最快溶出的方法為何? A. 用筷子不斷攪拌 B. 切碎並用熱水浸泡 C. 像醃泡菜一樣加入食鹽 D. 先使用強酸或強鹼腐蝕過 2. 紫色高麗菜汁 在酸性時為紅色 中性時為紫色 鹼性時爲綠色 甲生以 紫色高麗菜汁 檢驗 3 種沐浴乳的酸鹼性, 根據檢驗結果將酸鹼性質填入下表中 : 沐浴乳名稱 檢驗結果 酸鹼性 A 牌 紫色 B 牌 綠色 C 牌 紅色 3. 乙生想試試 薰衣草茶 和 紅花米水 是否可以成為 酸鹼指示劑, 因此, 以已知中性 已知的酸 性 三種溶液做測試, 變色結果如下表 : p.1 溶液 試劑 已知中性已知的酸性 薰衣草茶紫色粉紅色綠色紅花米水紅色粉紅色紅色哪一組水溶液可以用來判斷這兩種色水? A. 醋酸 小蘇打水 純水 B. 鹽水 糖水 純水 C. 石灰水 小蘇打水 純水 D. 汽水 茶水 肥皂水 4.. 乙生用 薰衣草茶 檢測一杯水溶液, 如果檢測結果變成綠色, 那麼這杯水溶液可能是以下哪一種? A. 純水 B. 鹽水 C. 石灰水 D. 酸梅汁 5. 乙生用 紅花米水 檢測綠茶結果呈現紅色, 那麼綠茶的性質是哪一種? A. 酸性 B. 鹼性 C. 中性 D. 無法判斷 6. 乙生調製的 薰衣草茶 可以成為酸鹼指示劑嗎? 為什麼? 7. 乙生調製的 紅花米水 可以成為酸鹼指示劑嗎? 為什麼? p.2 8