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2022年6月10日 星期五

探究實作B第十一週-水樣檢測110(讓學生快速上手化學實驗)

 

雖然已經是第二次上探究B,但這個部分是第一次進行,因為去年在此時已經變成線上上課。
所以其實挺緊張。
尤其我不喜歡在實驗課時一直用麥克風碎念,因為在進行前講得再多,學生都會認為他們知道,然後還是會有一大堆小問題。當學生在動作時,即使老師講得再大聲,根本就不太會有學生注意到。
所以事前的準備工作是很重要的。

一般來說,在這樣的課程中,學生都是人生中第二次進行操作所有器材(雖然上週有先用錳離子練習,但還是有很多不同),舉凡安全吸球、定量管、分光光度計等等,對學生來說都還是非常陌生的。
學生在操作時的認知負荷超大,每件細節都是新的、同等重要的。並不是像化學系的大學生或是化學科的老師一樣熟悉器材操作、只需要注意額外的細節。

更何況我們根本沒有時間讓學生是先熟悉自己要做的每一個指標檢測。

(今年沒有做得很好,給學生文字版的操作步驟讓他們練習畫流程圖時,那個操作步驟是純文字的,學生根本不知道器材與藥品長什麼樣子,所以流程圖都畫得很簡單(粗糙)。所以我後來有把器材照片加上去的版本,希望這樣對明年的學生可以友善一點。不過應該最後要再加上到時候實驗室現場的桌面配置,就像這篇紀錄中的照片)

(我今年做的很差的一部分是選擇沒有盯著學生把所有步驟畫完。原因之一其實是上面提到的說明書本身的問題,另一個原因其實是這學期才第一次真的做各種檢測,不知道去年的操作方式-讓學生根據文字畫流程圖-會有哪些問題。當然我不喜歡押著學生做事也是原因,明年來想想看怎麼樣可以不要「如果不畫就怎樣」、「一定要畫」、「會算分」的話,可以怎麼樣進行)

因此,除了前一次有先讓同學大致操作過,降低一部分認知負荷外。還有兩個方向是老師可以事先準備的。

第一,把所有藥品與器材都分裝在各組桌上,不要讓學生到老師的講桌分裝藥品與領取器材。
因為這樣會有很多混亂的動線、時間的浪費、藥品的交叉污染。
第二,要讓學生在進實驗室之前就熟悉桌上的器材裝置、藥品配置與用途。

簡單來說,就是要把所有步驟做到dummy-proof(我們的分光光度計的殼上還有貼各離子的波長、各種指示!)

以下是課程紀錄與反省
我很得意這次的安排,學生在操作時非常順利!
(但所有班級進行完以後,我們一共弄壞兩台分光光度計、兩台抽氣馬達,班際交叉污染超多藥品哈哈。學到超多經驗的)
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跟學生說明待會的檢測有許多會有誤差的地方,需要大家運用上週做錳離子練習時的技術與學到的注意事項~
而且其實對物理與生物老師來說都是挑戰,所以待會大家可以看看自己的謹慎程度!

學生剛進教室,注意力是最高的時候,所以先講會有問題的地方。

然後跟學生說常見損壞器材的原因。
其實這張是全年級結束後才加的,因為是第一次這個進度,給下學年的學生。





帶學生看上週大家一起歸納出來的可能誤差來源。

整理成這張投影片。記得講的時候逐項講,而且加上大的肢體動作,讓學生待會更有印象。


因為實際操作跟當初的流程一定不一樣,要記得記錄下來。尤其像是紀錄等待的時間、小失誤等等。
(明年也許請學生錄影,既可以在後面寫報告與口頭簡報時使用,也可以讓學生更謹慎)

幾項在操作前一定要確認的原則。
在這個地方,學生要學的其實是「如何做好充足的準備,好讓自己有條不紊地完成一系列的動作」。因為大多學生在未來其實很少有機會真的進化學實驗室,真的對他人生有幫助的是知道其實很多問題可以事先避免。

另外像是要根據量測需要正確使用不同規格定量管、要很小心混用。
(但後來發生慘案,紀錄在最後)

因為小組裡都已經分好每個人負責的檢測項目,所以讓他們先看等等去哪張桌子。

(但今年有另一個班級有些小組自己決定刪減做的指標,害當天的流程變得非常混亂!
對應的辦法寫在最下面。)
接下來就帶著學生看到時候桌上的配置,然後就可以說明各個重要的注意點。

雖然每個人都負責不一樣的項目,但是在第一項的說明時,會把共同注意事項一併說明。
例如分光管放在面紙上是因為不能有磨痕、塑膠杯是給學生暫時盛裝水樣的

磷酸鹽的部分,提醒學生
  1. 會用到好幾支定量管,都已經貼好標籤,不要混用。
  2. 不要讓液體倒流到吸球中,因為只有一個,容易交叉污染
  3. 粉劑到時候會給他們分裝的裝置(今年也有用天秤,明年再思考看看怎麼做比較好)

鉻離子的部分,要提醒學生
  1. 擠壓點眼瓶要小心,不要過量
  2. 液體藥劑都很少,所以已經分裝好,不需要重新量取,可以直接將水樣加入

氨氮的部分
  1. 液體藥劑已經在試管中,水樣加進去就好
  2. 粉劑已經分裝在紙包裡,打開時要小心不要打翻

硝酸氮的部分
  1. 因為好幾組的藥劑裝在同一瓶,有點滿,打開要小心
  2. 這個檢測用到三支不同的定量管,都貼好標籤,不要混用。同一桌的要彼此監看,不然會用到被污染的藥品就毀惹。

鐵的還好,相對簡單,只有點眼瓶要注意

COD的部分,為會用到油浴加熱,所以會由協作老師單獨跟負責的同學說明。
(這也是所有場佈一定要做到能夠空出最多的老師人力,才能有這樣的餘裕)
(我們的人力分配是這樣的:學生進到實驗室時,我會統一再做簡要的提醒:想清楚、模擬好再做。接下來所有各桌操作都由學生自己進行。一位老師搞定COD,一位老師負責分光光度計的確認)

懸浮固體的部分比較對不起學生,因為我們當初給的文件跟這個完全不一樣。所以今年還需要花一點老師人力在這桌說明,但明年就不會有問題了。(因為文件有修改這個部分)

也因為說明時老師(我)也忘記說明會有水倒吸進馬達的風險,導致搞掛掉一台抽氣馬達(一切都是因為沒有事先把說明書搞定,偷懶果然會有報應)

最後再加上不要忘記空白樣本校正這件事情。
雖然上週有教過、做過,這次還是很多同學會忘記,所以要放在最後強調
(放在前面強調的話,學生還是會忘記)

再次強調這次的檢測數據其實決定了期末報告的品質,是小組的每個同學一起決定的。
所以這一節課剩下的大約十分鐘,小組內要互相幫忙根據剛才看到的器材藥品確認待會第二節課分開到不同桌後,都還是知道要做什麼。(簡報檔案在雲端教室)



在下課鐘前,請學生看好桌子的位置,移動到化學實驗室。
等他們走到、穿好實驗衣、坐在正確的位置時,大約就是第二節上課惹。


第二節課一開始統一再次確認重點,然後才讓學生確認桌上是否跟剛才看到的一樣。
(不用所有細節再講一次。學生不會專心聽,又會佔掉很多時間。)
(但要確認講每一個字的時候,每一個學生都在聽,沒有被桌上的東西吸引)
(應該也不會,因為跟他們剛剛看的照片一模一樣)

接下來就是去懸浮固體桌確認程序(原因如前述)

因為不用分心注意各桌的操作,所以在講完分光光度計與懸浮固體以後,老師們其實蠻閒的。
只要稍微巡一下就好

學生能搞定大多事情




在第一節課離開原本教室前,我有把檢量線放在投影螢幕上,也放在簡報檔案中,所以先做完的同學可以在整理完桌面後先回來用前一週練習的方式把吸光值換算為濃度。

  今年其實被檢量線搞死。
因為鉻離子的標準品是管制藥品,我們在很早以前訂的期貨因為疫情一直進不來台灣。
到全年級都做完了,還是沒有標準品。但是因為化學夥伴的嚴格學科訓練,大家還是一直在等。
最後只好決定用檢測試劑廠商提供的出廠檢量線。
其實我是覺得學生在做檢測時的誤差,應該遠大於我們沒有重新做檢量線造成的誤差,所以沒有太覺得這樣會影響很大哈哈。(And,我們不同化學老師做出來的檢量線也不一樣!)

這是後話。

總之這週進實驗室是非常成功的。

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因為我的班級是第一個進實驗室的班級,所以問題不多。
但是後續的老師就直接接手我的場佈與器材,就有很多慘案。

以下是反省與預計明年的改良
  1. 有些組取樣時水量不足,要記得規定他們每一個樣本至少300毫升
  2. 有些組做懸浮固體時倒進去的總水量很少,所以烘乾後秤不出來,要記得讓做懸浮固體的組另外取約600毫升
  3. 沒注意懸浮固體的錐形瓶中的水過多,倒吸入抽氣馬達,弄壞兩台(其實用水流式就夠了,下次不用抽氣馬達)
  4. 明年在兩週前的畫流程圖,除了今年提供的安全吸球實際操作外,還要有給負責懸浮固體的同學練習的器材(還是所有檢測都要有模擬用的?)
  5. 定量管、吸球、試管、分光管在班級間交叉污染(下次要每班用完都震盪清洗,分光管有各桌專用,並且下課就拋棄)
  6. 分光樣本管外側有藥劑侵蝕分光光度計樣本槽(應該要重新錄製影片強調可能損壞的操作,因為今年用影片是用去年拍的,不是很清楚,但我覺得我請每一組派一個同學來學分光光度計這的講解方式應該是更好的。下次要先讓同學看新拍過的影片,然後第一次進實驗室的時候,請各組派一個同學集合在分光光度計這邊再次強調,讓他們教會小組成員,第二次進實驗室已操作的桌為單位,每桌派兩個同學來再次確認,並且只有他們可以操作分光光度計。也許增加拍攝自己檢驗過程的影片?)






明年要先排好,讓學生在前一週先把人員登記在這張圖上,我就可以事先知道是否有小組私下減少指標項目,造成後續混亂


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