1
2022 年【全國科學探究競賽-這樣教我就懂】
教師組 教案表單與學習單
教案設計者：姚月雲、詹莉芬
課程領域：
☐物理 ■化學 ☐生物 ☐地球科學 ☐科技領域
教案題目
小綠綠晶體的化學計量與合成條件之探討
授課時數：
12 小時（6 週）
教案設計理念與動機：
一、草酸鐵鉀晶體合成之實驗，反應式如下，此反應具有特色：
3K
2
C
2
O
4
(aq) ＋ FeCl
3
(aq) K
3
[Fe(C
2
O
4
)
3
] •3H
2
O(s) ＋ 3KCl(aq)
(1)綠色晶體，簡稱小綠綠晶體，可引發學生實作、挑戰之動機。
(2)室溫下可實作之反應，反應條件不一樣，產量（質量）、小綠綠晶體的外觀等都可有
明顯的差異，很適合學生定性觀察，定量記錄、科學探究。
(3)先以食譜式實驗設計引導學生知道「原來有這麼多因素可影響合成小綠綠晶體結果」
，
從此基礎延伸進入「探究模式」、且可提出相異問題，微專題成果發表時，學生有相
近的知識背景，但不同探討主題就顯得多元熱鬧，又容易有討論共鳴。
二、大多數普通班學生從小到大沒有接觸獨立研究或專題製作，因此，探究與實作課程設計，
教師有不可取代的地位：
(1)科學素養培養：課程中穿插引導式互動講述、板書呈現，包括：實驗安全、正確實驗
操作、觀察紀錄實驗結果、數據處理分析、結果簡報呈現方式等。
(2)撰寫指引：每份學習單都引導學生如何撰寫，儘量以問答、誘答方式，增加學生建立
邏輯性思考問題能力，除此之外，亦提供「撰寫指引」、「檢核
表」，使學生學習更精準到位。
(3)課程架構設計發揮「綠色化學」精神：簡單器材籃就可提供全校
高二、6 週探究與實作課程，且每個反應都大都 10 mL 內完成。
三、學習單分成兩類：
(1)團體學習單（電子檔）：實驗記錄、計劃書、成果簡報等，提供同儕合作機會。
(2)個人學習單（紙本）：互評表、化學計量、作圖、省思等，增加學生化學能力。
四、成果發表以「科學研討會海報展」模式實施：
(1)介紹科學發表研討會模式、功能及意義。
2
(2)每位同學都能獨立、完整、多次分享探究主題，也同時與聆聽同學近距離互動討論。
(3)避免增加學生大張海報輸出之經濟、時間壓力，以簡報製作 12 張 A4 輸出，排版至
海報板上，增加學生實體成就感，同儕視覺刺激。
(4)本校探究與實作另一模組以上台簡報方式呈現，錯開成果發表模式，學生多元學習。
教學目標：
一、藉由探究式教學，培養學生科學思考判斷的能力，目標有：
(1)學生能主動或經由引導提出問題，經由閱讀與資料搜尋，增加科學素養及相關資訊
(2)學生能分析問題的原因、設計解決問題的策略
(3)學生能設計解決問題的實驗步驟，包括操作變因、控制變因等
(4)學生能完成實驗操作、分析結果、適當推理解釋，並能夠表達分享。
二、學生在科學情意層面的目標：
(1)同儕討論、發表分享、見賢思齊、激發學生創造力，彼此成長與多元學習。
(2)培養其細心、耐心的科學態度，正確的科學表達能力。
(3)藉由探究式教學，培養學生從科學思考延伸之生活的判斷，養成面對問題、解決問題
的勇氣。
三、藉由「小小微專題成果發表會」達到科學傳播功能：
(1)每組探究主題不同，「變因」或「思考面向」不同，刺激學生科學思維及判斷力。
(2)學生分享自己探究成果並也欣賞同儕探究成果，刺激學生評價與省思的能力。
教育對象：
全校高二學生，20 班（每學期 10 班）
課程設計（方法與步驟）：
一、課程安排（每週２小時）
週次
課程主題
教學流程
學習單
第一週
科學素養
1. 建立實驗室安全、認識化學品等科學應具有之素養能力
2. 建立實驗操作基本能力。
學習單 1
學習單 2
發現問題
1. 學生進行食譜式實驗，依學習單之實驗步驟進行操作，合
成「小綠綠晶體」，共計 11 組實驗，每組實驗都有 1 個
變因，兩小組實驗。
2. 學生須完成操作，並能歸納變因的種類。
3. 學生將所有完成反應溶液靜置，於下週進行實驗觀察。
4. 變因包括：溫度、鐵離子反應物種類、反應物的莫耳數比
例、濃度、加酒精、加酸、加鹼、照光等。
學習單 3
3
週次
課程主題
教學流程
學習單
第二週
發現問題
1. 學生紀錄所有反應之實驗結果，紀錄包括：溶液顏色、晶
體顏色、晶體外觀等。
2. 學生完成實驗記錄，包括照片紀錄、文字敘述，讓學生發
現不同變因時的實驗結果有差異。
3. 學生簡報製作：每組負責介紹一項變因之實驗結果，並可
與他組實驗結果做實驗比較。（提供簡報模板）
學習單 3
學習單 4
第三週
表達與分享
1. 學生分組分享某一個變因對小綠綠晶體合成的影響，每
組 3 分鐘，同學提問，教師修正科學表達之正確性。
2. 學生紀錄他組分享的重點，尤其要思考「若要得到更確切
的實驗結果，應怎麼規劃」
3. 教師提醒學生發想之時間性、器材藥品之可行性。
學習單 4
學習單 5
規劃與研究
1. 學生以組為單位，撰寫「小小微專題-小綠綠晶體合成」
之實驗設計規畫表。
2. 規劃表包括：探究題目、使用藥品、配置濃度方法、操縱
變因、控制變因、至少 7 個數據設計、紀錄表格等。
3. 各組學生至少與教師討論、修正 2 次。
學習單 6
第四週
規劃與研究
學生依其小小微專題實驗設計進行實驗實作，每個數據都要
三重複。
第五週
科學素養
教師以互動方式，討論基本實驗技巧：處理小綠綠晶體的清
洗、風乾、秤重方式、科學表達作圖選擇。
論證與建模
1. 學生紀錄所有反應之實驗結果，紀錄包括：溶液顏色、晶
體顏色、晶體外觀等。
2. 學生完成實驗記錄，包括照片紀錄、文字敘述。
3. 學生將實驗結果表格化呈現、作圖比較，並能歸納出實驗
變因與實驗結果的相關性或趨勢，適當解釋原因與結論。
（提供撰寫指引）
學習單 7
第六週
表達與分享
成果發表會計畫
1. 提供海報板、小小微專題成果發表會計畫書。
2. 實施成果發表會。
3. 學生撰寫學習單，欣賞並記錄他組之口語表達、台風、科
學內容，且進行投票。
學習單 7
學習單８
4
二、學習單資料（含撰寫指引）
學習單
內容說明
（摘錄學生學習單）
學習單 1
（個人）
４頁 A4
撰寫指引：引導式互動講述。
1. 提供閱讀資料，約 600 字，資料擷取：台灣化學教育電子期刊 Chemistry Education
in Taiwan 2016, 3(4)
‵
，自選 5 個關鍵字或專有名詞，可由自己先備知識或資料尋
作定義或解釋。
2. 查詢「GHS」、「SDS」、「半致死量，LD
50
」定義及應用，並能查詢本課程使用
FeCl
3
•6H
2
O、Fe(NO
3
)
3
•9H
2
O、K
2
C
2
O
4
•H
2
O 的溶解度、危害圖示、毒性等資料。
3. 提供一組實驗數據，引導學生做出正確的科學圖表。
學習單 2
（個人）
１頁 A4
撰寫指引：引導式互動講述、板書呈現。
1. 如何量取化學品固體的質量？
2. 如何量取化學品液體的體積？
3. 實驗結果攝影紀錄，有哪些注意事項？
4. 可觀察化學反應哪些變化或產物性質？
5. 化學品若照光會變質，應如何處理？
6. 若要防止化學品溶液液體蒸發，可如何處理？
摘錄學生學習單紀錄，如右。
學習單 3
（團體）
2 頁簡報
撰寫指引：引導式互
動講述、板書呈現。
提供 11 組實驗設計，
學生依步驟操作、紀
錄，最後並能歸納可
影響「合成
小綠綠晶
體
」之因素。
摘錄學生紀錄，4-1 及
4-2 組為例，如右。
4
-1 取 2.0 M Fe(NO
3
)
3
(aq) 1 mL 與 2.0 M K
2
C
2
O
4
(aq) 3 mL 混合均勻，反應槽密封、遮
光，留待下週觀察
4-2 取 2.0 M Fe(NO
3
)
3
(aq) 3 mL 與 2.0 M K
2
C
2
O
4
(aq) 3 mL 混合均勻，反應槽密封、遮
光，留待下週觀察
操縱
變因
4-1
4-2
硝酸鐵
的體積
1.溶液顏色：
螢光綠
2.晶體顏色：
螢光綠
3.晶體外型：
細粉狀晶體
1.溶液顏色：
枯葉棕
2.無晶體產生
綜合以上實驗與討論，那些因素可影響小綠綠晶體的晶體產率或品質，條列式列
出。
1.溫度 2.光線 3.pH 值 4.濃度 5.Fe
³+
之反應物來源 6.反應物的體積 7.反應
物的狀態 8.加入的液體（酒精、水、酸、鹼）
學習單 4
（團體）
２頁簡報
撰寫指引：提供簡報模板、組別資料、實驗步驟、結果比較、討論解釋，未來規劃等。
摘錄學生學習單（簡報）紀錄，如下。
5
學習單 5
（團體）
２頁 A4
撰寫指引：引導式互動講述。
摘錄學生學習單紀錄，如下。
組
別
分享主題
操縱變因
省思
值得我們學習優點
心得
可科學探究之方向
撰寫同學
座號姓名
1
溫度
將兩組實驗結果以表格列
出，更清楚說明兩組實驗結
果的差異
溫度差異的持久度（時
間軸）對結晶的差異
37 號
簡雨涵
2
不同反應物
科學表達清楚，清楚說明推
測的理由和內容
假設產物為相同成份，
從多方面推測兩者結晶
外型不同原因，並設法
觀察和驗證，找出確切
的反應式
12 號
李瑩珊
3
草酸鉀的莫耳
數
實驗設計的完整度高（操作
變因，實驗方式）
不同草酸鉀的莫耳數對
結晶數量的影響
37 號
簡雨涵
4
硝酸鐵的莫耳
數
提出和其他組實驗結果的異
同之處，並推測其原因
1. 溫度影響結晶、沈澱
析出（可降低溫度探
討）
2. 改變硝酸鐵的莫耳數
12 號
李瑩珊
6
反應物狀態不
同：勻相與非
勻相
懷疑實驗設計本身是否只有
一項操作變因，並非單純只
因狀態而改變晶體型態，具
科學精神
重複三遍實驗使實驗結
果更可信，觀察勻相與
非勻相的反應速率
12 號
李瑩珊
7
加入物質的種
類：蒸餾水或
酒精
詳細列出兩組實驗結果的差
異
不同體積的蒸餾水或酒
精對結晶數量和形狀的
影響
37 號
簡雨涵
8
光線
仔細分析和比較結晶的數量
和顏色
調整不同的照光時間、
不同光源對結晶的影響
12 號
李瑩珊
9
溶液的 pH
值：中性、酸
性
比較自身和他組實驗結果，
並探討和檢討其差異的原因
鹽酸濃度的多寡可能影
響結晶的數量和形態
37 號
簡雨涵
10
溶液的 pH
值：中性、鹼
性
利用照片和表格清楚科學表
達實驗組和對照組的差異
針對不同 pH 值的緩衝
溶液，實驗結晶的數量
和形狀
12 號
李瑩珊
學習單 6
（團體）
１頁 A4
撰寫指引：口頭講述、各組來回討論。
摘錄學生學習單紀錄，如下。
6
學習單 7
（團體）
12 頁簡報
撰寫指引：引導式互動講述，提供成果發表簡報製作指引，如下：
規範（檢核項目）
整
體
性
1. 一律白色為主，無須過多花邊
及美工
2. 至少 20 級，字型不拘
3. 自由安排圖片或表格或照片等
相對位置
頁
碼
規範（檢核項目）
1
110-2 探究與實作成果發表
題目、組員班級、姓名、適當封
面設計
2
摘要
150 字以內，以精簡文字把
「整份」微專題報告，像說
故事，重要的定性、定量結
果、結論文字說明。
3 -9
動機
及目
的
說 個 小 故 事 或 小 實 驗 過
程，展現你們「發現問題」
的好奇心，誘發閱讀者也
想一探究竟。
研究
方法
與過
程
1. 控制變因、操縱變因，
包括藥品種類、名稱及
液體體積。
2. 實驗操作過程示意圖或
流程圖，畫圖表達。
3. 量秤產物質量的方法。
研究
結果
1. 結果表格化，可參考學
習單 1 表格。需呈現：
各種反應物體積、產物
定性描述、質量。呈現
三 重 複 質 量 紀 錄 及 平
均值。
2. 實驗結果照片，照片需
簡單文字說明。
頁碼
規範（檢核項目）
3 -9
討
論
1. 將實驗結果作圖，橫坐標是
6 至 7 個操作變因（單位）
，
縱座標是產物平均質量（單
位）及理論值。
2. 產物定性上的整理之圖表
或歸納。
3. 看圖說故事，說明作圖看到
的結果、歸納實驗結果。簡
單說，實驗結果是表格化呈
現，結果作圖是把橫坐標與
縱座標的因果關係呈現更
清楚，是否有正相關、反比、
極大值等趨勢，並可與理論
值作比較。
結
論
1.把「實驗結果與討論」條列式
文字說清楚。
2.實驗目的、實驗設計及實驗
結果作呼應，意思是經由實
驗設計極實驗結果，有完成、
達陣你的目標。
參
考
參考資料條列式、APA 格式
10
過
程
照
片
可實驗過程或結果照片、含人
物操作過程照片或團體合照。
照片需文字說明，人物需著實
驗衣及綁頭髮。
11
分
工
表格呈現，包括組員姓名，分
工項目等
12
心
得
分成知識面向、情意面相、技
能面向三部分心得，或其他心
得或檢討誤差可能原因
摘錄學生成果簡報，如下。
7
學習單 8
（個人）
1 頁 A4
撰寫指引：引導式互動講述、成果發表會時程表：
時間安排(分鐘) 活動
說明
15
開幕、活動說明、場佈
每組海報板版面：90*150 cm，將 12 頁簡報
（A4、橫式）自由設計排版。
10
自由參觀海報
(無講解)
欣賞他組探究主題、呈現方式，聚焦自己有
興趣內容。
20
拍照
練講海報(每回合 3-4 分鐘)
拍照：個人照、同組照，紀念用、記錄照
解說：複習、合作、每位同學都要講解。
20
第一回合海報解說、觀摩
同組同學分成兩批，每位同學都一回合在自
己的海報版前面分享自己探究內容給其他
組同學，也另一回合自由走動去他組海報板
前觀摩他組探究內容。
5
換場時間
20
第二回合海報解說、觀摩
10
票選活動
學習單撰寫
每位同學一張選票，可圈選最佳海報獎、最
佳台風獎、最佳科學內容獎，各 2 組。
10
閉幕、恢復場地
摘錄學生學習單紀錄，如下。
學生互評：最佳海報獎、最佳台風獎、最佳科學內容獎，票選單如下：
8
三、課程實施狀況
實驗實作
實驗實作
簡報發表
小組討論
小小微專題製作
授課情形
成果報告
成果報告
頒獎典禮
學習評量內容
1. 完成化學實驗實作，包括「發現問題」、「規劃與研究」兩大部分。
2. 完成學習單撰寫，包括個人學習單（科學素養、發現問題）、團體學習單（小小微專題規
劃表）等。
3. 完成成果發表會之簡報表達與口頭分享（發現問題簡報、成果發表簡報）等。
4. 完成學習歷程檔案之初稿。
參考資料：
一、2009 國際化學奧林匹亞（IChO）預備試題。
二、周芳妃、李盈萱、陳靜瑋（2016）。微量化學實驗：小綠綠晶體與藍印術微量實作
（上）臺灣化學教育。檢索日期：2021 年 2 月 8 日，取自：
http://chemed.chemistry.org.tw/?p=17802。
三、何宇恆、陳欣瑜、黃若婷（2021）。化學反應式的係數，就是最佳化的反應條件嗎？探
討小綠綠晶體的錯合反應機制。取自：臺北市 111 年度臺北市中等學校學生科學研究
獎助計畫。