從化學實驗出發,看見 STEM 實作的學習現場

引言:台灣女科技人學會攜手基金會舉辦巡迴高規格科學實作營,整合化學感測元件與因材網資源,導引自主學習,協助學生展能。
(圖片來源:作者提供照片,編輯部與 AI 共做生成)
2026 年 8 月,台灣女科技人學會與財團法人張昭鼎紀念基金會「全方位知識之旅」專案合作,聯合主辦「2026 年高中女科巡迴科學營-STEM 實作營」,並由國立臺灣師範大學化學系(教育部因材網高中化學專案)及多所高中共同協辦。活動巡迴臺北、新竹、彰化、高雄與花蓮六個場次,共吸引超過 300 位高中生參與。
本次巡迴分別於臺北市立第一女子高級中學、國立新竹女子高級中學、臺北市立中山女子高級中學、彰化縣立成功高級中學、高雄市立高雄女子高級中學,以及國立花蓮高級中學與國立花蓮女子高級中學聯合辦理。每場活動約四小時,招收 40 至 60 位學員,並以女性學生比例至少達半數為原則。活動訊息於暑假期間公布後,各場次均在短時間內額滿。
從科學教育的傳承走進實作
活動前段先介紹台灣女科技人學會的成立與推動方向,並由國立臺灣師範大學化學系呂家榮教授介紹張昭鼎紀念基金會及「全方位知識之旅」,同時回顧張昭鼎教授對臺灣科學教育與科學普及的貢獻。課程也藉由專題分享,向長期投入女性科技人才培育與科學教育的吳嘉麗教授,以及推動科學普及的張昭鼎教授致敬。
從酚酞反應認識化學動力學
本次核心實作延續「瑪麗居禮科學營」的經典實驗——「太鹼反而不紅了:以光學方法量測酚酞反應之動力學」。
課程首先由中央研究院原子與分子科學研究所特聘研究員林志民教授透過示範實驗,說明溶液濃度與光穿透度之間的關係,並介紹化學感測元件的設計原理、酚酞的分子結構與變色機制,以及如何從即時實驗數據分析反應速率。

接著進入 120 分鐘的實作階段。學生兩人一組,從感測系統的軟硬體建置開始,依序完成化學感測元件組裝、軟體模擬與測試,再進行化學動力學即時偵測與數據分析。
一個以酚酞為起點的化學實驗,也因此結合了化學、光學、電子元件、程式與資料判讀。學生除了理解反應原理,也必須實際操作設備,確認系統運作,再從取得的數據觀察反應過程。

本次活動採兩人一組模式,每場最多可同時進行 30 組實驗。現場除講師外,也安排具有實作教學經驗的教師與助教共同協助,讓學生在組裝元件、操作設備與分析數據時,能即時獲得指導。
把感測與數位工具帶進課程
在實作過程中,學生也實際操作 Arduino 與化學感測器,透過電腦進行模擬、測試與數據紀錄,讓化學實驗進一步連結感測技術與資料分析。

除此之外,巡迴團隊也帶著由林志民教授設計的「呼氣二氧化碳濃度偵測器」前往六校,讓學生實際測量呼氣中的二氧化碳濃度,並了解紅外光、氣體感測與溫室氣體之間的關係。
核心實作結束後,課程進一步結合「教育部因材網高中化學專案」數位資源,安排課後自主學習任務,並介紹因材網生成式 AI 學習夥伴「e 度」,讓學生可在活動後持續複習與延伸學習。
從學生回饋看課程成果
本次六校巡迴共吸引超過 300 位學生參與。從活動後的回饋中可以看到,不少學生肯定實際操作 Arduino、化學感測器,以及將化學、光學、程式與數據分析結合的學習方式。
部分學生表示,透過實際操作,有助於理解原本較為抽象的化學概念,也能進一步認識酚酞在強鹼環境下的褪色機制、化學動力學與半衰期計算。另有學生肯定講師與助教以生活化方式說明抽象理論,並認為課程增加了對化學與跨領域學習的興趣。
學生也提出具體建議。部分高一新生反映,課程中的公式與專業術語較為艱深,希望未來能適度簡化部分高階理論,並增加更清楚的實驗操作指引,作為後續課程調整的參考。
六校巡迴背後的團隊合作
為完成六校巡迴,團隊需準備 30 套化學感測元件、實驗用品、學習資料及大型設備。由於活動在十天內橫跨北、中、南、東部,為降低物流延誤風險,部分器材由師長親自駕車載運,活動後也需逐場清洗、整理與重新配置。
多位教師、助教及青年學生共同投入教學與現場協助,也成為此次巡迴能順利進行的重要支持。
台灣女科技人學會長期投入女性科技人才培育與 STEM 教育推廣,本次活動以女性學生比例至少達半數為原則,希望增加高中女生接觸科學實驗、感測工具、程式與數據分析的機會。從各場次的報名情形與學生回饋來看,高中生對 STEM 實作課程具有高度興趣,也期待未來能有更多類似的學習機會。
更多課程內容、現場照片與完整巡迴紀錄,可至學會官網閱讀完整活動成果報告書:https://reurl.cc/QNVyrM

