紐西蘭的高中共有五個年級,分為「初中」與「高中」兩部分,我們以 Junior 來稱呼「初中」,有九、十兩個年級(Year 9 與 Year 10),「高中」則稱為 Senior,是開始有國家考試的十一、十二與十三年級(Year 11、Year 12 與 Year 13)。
最近,我的 Year 10 的進度是「反應速率」,今天的進度則是「催化劑」。
跟在台灣時不太一樣,每一堂課只有一個小時,由於只有短短的六十分鐘裡,所以,所做的實驗,要注意不能太複雜,而且,在引進每個新觀念時,最好都能提供學生「動手做」或「實物觀察」的一手經驗。
因此,逐漸地,我也累積了一些「小而美」的實驗教學。偶而在上完課之後,自己還會覺得回味無窮!今天的「催化劑」,就是一例。
為了介紹「催化劑」的觀念,
我準備了銅片碎屑、鋅片、硫酸(濃度 1 Mol),與兩根試管。
學生在今年初就已經學過「控制變因」的 Fair Test (忘記中文該怎麼說),
實驗過程很簡單:
先在兩個試管,倒入一樣多的硫酸;
先在第一根試管內放入鋅片,觀察其反應、並做紀錄。
接著在第二根試管,先放入銅片,再放入鋅片,觀察、並做紀錄。
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結果很明顯:
在第一根試管裡,只有少許的氣泡停留在鋅片的表面;
反之,在第二根試管裡,則是有很多氣泡、很快地產生著。
兩相比較之下,「銅片」是唯一的變因!
接著就引導學生思考一些「為什麼」的問題,讓他們提出一些假設、猜想等。
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之後,由於先前已經學過「酸與鹼」,學生大約可以猜出冒出的氣泡是「氫氣」,
所以,我也準備了本生燈,讓學生可以「測試氫氣」。
這次收集氫氣的方法,不是用「排水集氣法」,
而是要學生在反應一、二分鐘之後,用拇指按著試管,
再等個幾分鐘之後,把試管移到本生燈附近,鬆開拇指,
試管裡的氫氣,遇火燃燒,藉著「爆鳴聲」來驗證氫氣。
最後,課堂的討論在一小段板書之後結束。
家庭作業則是以催化劑(catalyst)為關鍵字,
希望學生上網搜尋催化劑在化學、生物或工業領域裡的應用實例,帶回課堂分享。
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讓我自己回味無窮的地方是:
催化劑本身「不參加」化學反應,但卻能改變反應速率!
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我完全理解教科書裡關於「活化能」的理論解釋,
只是,當我親眼目睹眼前的「現象」,想像著自己「只有十四、五歲」,
對於為什麼「催化劑本身不參加化學反應,但卻能改變反應速率」這樣的問題,
如果不要「背書」的話,我該怎麼回答呢?