生物探究點子王-第一期

第一期

本期刊物電子檔

生物

龍騰工作坊精彩實錄 ●

素養活動手冊 教案與遊戲化設計

●

侯惠澤

素養活動手冊 開發心得

陳俊穎

探究教案分享 ●

好好玩 菌科學！ 高一的酵母菌發酵課程

#1 65001N3/A/000000

呂智傑

Biology 編輯 大意

刊物理念 配合108課綱的探究與實作課程，以實際執行過的教案從理念、設計、執行以及經驗的分享，提 供教師設計探究教案的靈感。 為了因應108課綱所引起的外部教學環境的改變，新的教學模式亦如雨後春筍般的興起，本刊亦 從中擷取出最熱門、教學現場最關心的議題，將重要的教學方法以專欄的形式分析報導，讓教師節 省資料蒐集與篩選過程中所浪費的寶貴時間，更可專注在研發適合自己班級的教學內容。

刊物內容 第一部分：龍騰工作坊精彩實錄 在熱門的素養導向教學裡，龍騰看見了素養活動教學在未來的重要性與可行性，便籌組了素養 活動小組，由國立臺灣科技大學的侯惠澤教授指導種子教師，先參與工作坊研習、共同討論最後才 進入編寫的縝密流程。 本刊邀請了侯惠澤教授與種子教師，分享開發素養活動手冊的想法以及心得，讓您也可以從中 汲取靈感，創造專屬的素養課堂。 第二部分：探究教案分享

趣味性

尋覓已執行過的探究教案時，著重【趣味性】、 【跨科知識性】、【邏輯性】、【延伸性】、【實 務性】。 除了教案，亦請作者將課程動機、課前的準備、

跨科 知識性

教案的規劃到經驗分享。期以此刊物能協助您在學 生的心中種下科學探究的種子。

實務性

邏輯性 探究 教案

延伸性

1

Biology 龍騰工作坊精彩實錄一

素養活動手冊 教案與遊戲化設計 迷你教育遊戲團隊 侯惠澤 特聘教授 手冊活動設計諮詢指導﹕國立臺灣科技大學

素養教學活動與評量設計挑戰

論與分析的深度難以持續等問題，筆者的一系列 研究也發現這些問題。

十二年國教的108新課綱強調培育兼顧知 識、能力與態度的核心素養。素養的教學是全 球的趨勢，著重培養學生帶得走的能力，亦即能 夠運用知識，解決生活情境中各種問題的關鍵 能力。這些關鍵能力，例如：問題解決、系統 思考、溝通表達、規劃實施、創新應變等，由 於學生並無法完全由講述式教學方式來習得，所 以需要活動式的教學，提供學生們討論、探究、 分析、解題、實作、創作的機會，來進行有效教 學。目前，已經有許多學校與教師開始素養導向

二、知識能力的有效評估 活動不是精彩、互動多便是有效，而是需要 客觀的評估與診斷驗證效果，創新教學活動需有 認知學理架構為基礎，更需要有效的評估標準， 包含實作評量、紙筆情境式評量與多種的觀察與 量表分析來佐證其效果，尤其是素養能力是否真 的被累積建構，更是需要有具備信效度的評估， 方能進行更精緻化的教學設計。

創新教學活動的設計，然而，由於這些活動多半 需要學生比起單純聽講付出更多的思考、討論、 分析等認知心力，因此往往有兩個瓶頸需要克 服：

素養教學活動與評量設計趨勢 基於上述提及的動機議題，如何設計提升自 主學習動機的教學活動格外重要。全球目前均十

一、參與活動的持續動機

2

分重視運用遊戲化(gamification)於教學現場，強

由於素養式的教學活動，往往需要學生更多

調適時運用遊戲特質因子的設計，讓活動自然引

元的互動與參與，對於初次接受的學生們容易衍

起學生探究討論的動機。此外，藉由符合人類認

生焦慮，且不易維持學生的動機持續。學生在分

知歷程與學習理論的鷹架引導設計與情境式學習

組活動中，個別差異難以被充分關照，且常有討

的理論，方能設計適當的活動任務，達到較高層

探究點子王

次的認知思考，包含確保提問、討論、實作或遊

助教案編寫可以更符合認知理論與動機促進效用

戲活動的每個互動環節與機制，都有認知心理學

的素養教學活動。另外，藉由多次的諮詢與討論

的基礎。

會議，由專家學者、教科書編輯與編寫教師共同

而在有效評估的議題，也是多數教師的困

討論修改教案，產出針對各科單元知識特質所設

惑，素養要如何評估與量測？這部分需仰賴對於

計不同教學策略的素養導向教學活動。且每個教

活動式教學的具備信效度評估與行動研究作為基

案所需要的簡報、學習單、卡片或媒體等教材也

礎及專業的觀察與評量工具（包含：紙筆情境式

都隨手冊提供。甚至每個教學活動亦均設計有素

測驗、觀察表、學習單、實作評量等）。由於筆

養評估的情境式紙筆評量題組，以及多元評量的

者長期研究以學生為中心的素養教學活動設計與

觀察表等評量工具可供教師即時調整運用，且可

遊戲化教學活動設計，因此受邀與龍騰文化進行

充分搭配龍騰教科書的內容進行無縫實施。

產學合作，期盼來共同努力，設計一本針對普通

期盼此手冊的問世，能夠提供教師們在新課

型高級中學自然科的素養教學活動手冊，供教師

綱實施與備課時，最完整的參考資訊。筆者十分

們可以在面對新課綱的教學新趨勢時，能夠作為

感動，能夠參與這樣有意義且踏實的教學手冊諮

備課參考，甚至是可以直接實施的一本實用性的

詢與指導。因為目前素養導向創新教學的研習與

素養教學手冊。

工作坊雖然非常多，然而觀點各異且方法多元， 教師如何有系統地從許多次片段的研習資訊中整

素養教學活動手冊的設計歷程

理出架構，並運用於自身的教學，則是一大挑 戰。素養教學格外重視學理與實務的跨域合作與

此本素養活動手冊涵蓋針對上述兩個議題的

專業發展，我想，此次龍騰的素養活動手冊，正

解決方案，包含由國立臺灣科技大學迷你教育遊

可以解決這樣的問題，藉由厚實學理基礎設計活

戲團隊(NTUSTMEG)，針對此次活動手冊的編

動，並結合各界所長共同研發，同時促進動機與

寫種子教師們，進行素養導向「卡簡單」遊戲化

實效的素養教學活動，並提供完整的教案範例、

教學活動設計（運用卡片、簡報與學習單及認

教材與評量的資源，彙整於手冊中，應能貼近現

知、遊戲理論的教學活動設計）的工作坊，以幫

場教師們在初步參考、嘗試與深化的需求。

3

Biology 龍騰工作坊精彩實錄二

素養活動手冊 開發心得 教師 陳俊穎 私立弘文高級中學 生物科

聚焦‧回到學習的本質

遊戲化不僅可提高學生的學習動機，也提供 了特定情境給學生進行小組合作與練習問題解

前幾年，全臺各地的教師掀起一股改變課室

決，過程中因為遊戲的關係學生可以盡情地勇敢

的風氣，陸續有許多教學創新的研習機會提供給

發言與修正錯誤提出正確答案。最重要的認知設

教師們，十二年國教新課綱更是鼓勵老師們改變

計是以促進大腦學習的思考模式（認知心理學）

課程與教學，真正能培養孩子運用於真實情境中

進行學習活動的設計，卡片可呈現簡短的資訊與

的素養能力，進而成為終生學習者。而我，也在

圖片，並且聚焦學生的注意力，簡短的資訊能降

這一波的朝聖中不斷的學習與成長。

低學生學習時的負荷。學生在操弄卡片的過程中

在兩年前的暑假，參加了國立臺灣科技大學

學習，且更容易與同儕分享、討論與交換資訊。

侯惠澤教授團隊所舉辦的創遊微翻轉年會的研習

簡報是教師熟悉的教學媒材之一，可提供全班資

活動，當下的演說與簡報深刻提醒了我，創新教

訊、各式的任務訊息與說明，亦可呈現簡易的脈

學是極需學理的認知分析與教學的實證分析才能

絡。學習單可記錄學生的學習過程，教師也能透

說明這方法對學生的學習是有幫助的，否則只靠

過即時檢核的方式提供線索協助學生更正。即便

自己的感覺與學生的回饋的支持是不夠的。

是提問式的教學方法，也都需要促進討論的策略 協助學生討論，否則搭便車的問題永遠都存在在

成長‧學生怎麼學比老師怎 麼教更重要

教室中。 過程中可發現低成就的學生能在活動中體會 學習的樂趣，使其焦慮感消失，高成就的學生則

一年多來，跟著侯老師與微翻轉教師團隊學習

可以學得更快更持久，也額外培養小組協作溝

遊戲化認知設計的教學策略活動設計，運用卡片、

通、解決問題，這是一般單向講述式教學無法達

簡報和學習單等媒材，透過老師的設計並結合遊戲

到的。

特質元素、認知機制、促進討論的機制，對此也進 行了自己課室的教學活動行動研究，確實可幫助學 生有效的學習，而且過程中維持專注。

4

探究點子王 世 陸 遺落的鯨生鯨 生長於遠古大 的祖先據說原 片海洋。鯨族 他 作戰，守護這 謎，並且幫助 結契約，並肩 開這段生世之 類締 族解 與人 助鯨 能幫 鯨族自古以來 海裡生存，你 分最高。 沒後不得不到 成任務並且積 帝國，但遭淹 哪一組人類完 的亞特蘭提斯 起出發吧~看 與你的隊友一 嗎？ 血脈 找到他的 鯨族回憶錄

寫一分鐘）

呢？（請自己 特徵二

特徵 哪些哺乳類的 類，請問鯨有 特徵一

哺乳 一、鯨是屬於 範例一

特徵三

鯨族的證 據

出現了許 多關於鯨 族演化的 將證據內 證據，請 涵相近的 與你的夥 擺在一排 一小步了 伴仔細閱 ，並且給 。 讀這些證 予這一排 一、小組 據內容， 的證據標 的分類： 根據圖片 題，真相 （小組分 與文字的 可能會越 標題 多少排就 說明， 來越明瞭 畫多少欄 ，加油吧 位並且說 ！只差 命名 明這類證 據的內涵 ）

Ex: 後代

分泌乳汁餵養

？非常支持、 海裡」的論點 陸地上演化到 支持「鯨是從 陸，你們支不 古大 於遠 ） 說中生長 習單上一分鐘 二、鯨族，傳 （自行寫在學 點 、非常不支持 到海裡」的論 支持、不支持 從陸地上演化 ______。 _____「鯨是 ___ ___ ___ ____________ ____________ 1. 我_______ ___ ___ ___ ____________ 人 ____________ 支持，請每個 ____________ 常不 為_ 、非 我認 、不支持 2. 因為 常支持、支持 片卡寫上，非 白名 拿空 內分享，並且 由。 3. 接著請組 答案並說明理 非常 注在你認為的 用一個積點押 不 不 支 支 支持 持 非常 持 論 支持 點

證據 編號

證據 內涵 說明

夥 伴 的

2、 哪一 個類

理

碟。

由

型的證據

是最能直

接說明鯨

族真的來

自陸地？

最後請押

注於學習

單上，上

人類的反 思

傳至雲端

硬

一、要證

實「 據說 」 或 是「 主張 」， 表格、列 讓真相 其 點…等方 越來越明 式表達。 瞭， 我必

須 做 哪些

事情 ？可

利用文 字

、圖像、

反思‧素養的落實有賴於教 師課堂的實踐 適用十二年國教新課綱的高一學生已經來臨， 素養導向的課程與學習活動的設計需真正落實於課 堂中，學生才能有所改變。本書提供許多課堂實踐 的課程案例，都是透過教師在課堂中引導學生實際 演練操作、思考問題、解決問題的過程中，學習知 識、運用技能和培養態度。期許未來能不斷地學習

圖一：學生可藉由學習單來記錄學習過程， 教師也能即時檢核以回饋學生線索。

與進步，為學生創造喜愛思考的教室。

5

Biology 探究教案分享

好好玩 菌科學

高一的酵母菌發酵課程 教師 呂智傑 臺北市立中正高級中學

課程規劃動機

和敘述能力，利用實驗操作增加他們的手作能 力。一開始為了使他們了解生活周遭的細菌或其

釀酒其實是老師自己愛喝（大誤）！？我覺

他微生物，藉由讓學生在環境中採樣並且利用文

得學習生物這件事就是要從自己的生活從自己喜

字去敘述過程，以及觀察並描述隔天生長在培養

歡的食物著手，這些是我們每天觸手可及的材

基上面的菌落外觀。第二週延續上一週的無菌操

料，所以最早我只是很單純的想帶學生做一些食

作加上乳酸發酵的內容，最後則延續發酵的主

品出來可以吃吃喝喝、開開心心。希望學生能藉

題，進行酒精發酵實驗，以及小米酒的釀製與蒸

由了解食物製造保存的過程，從中學習到生物相

餾。

關知識，因此才產生這一個4週的微生物發酵課

一、各週目標與流程簡介

程。 在這個課程裡頭，我想讓學生知道的是：微 生物是不是真的無所不在？微生物為什麼要發

第一週：無菌操作介紹

酵？發酵的過程會發生什麼事？發酵後的產物對

一開始先介紹無菌操作的概念與應用，接下

我們的影響？然後在這幾個問題下，我們在自然

來希望他們去了解環境中各種地方的細菌多寡，

科學中會怎樣驗證？怎樣記錄？怎樣說明？目前

每人發1個培養皿和2枝無菌棉棒，讓他們自己決

這個課程開在高一多元選修的時段進行，因為高

定採樣的方式與地點，培養兩天後觀察菌落生長

一生物是對開，有些學生沒上生物課，所以會針

的狀況寫在學習單上。

對理論的部分稍微敘述，待未來108學年度再放

次週，請學生上臺分享在不同地點下採集到

到探究與實作課程中，其中有預留部分合科教學

的微生物生長的差異？讓學生統整出比較多細菌

的內容。

的地方歸納一下這些地方的特徵。 教學流程

整體課程安排 學生在接觸自然科學時，需要具備觀察能力

6

1. 介紹無菌操作的方法與重要性 2. 講解本週的實驗步驟 3. 進行實驗操作

探究點子王

第二週：發酵—優酪乳製作

第三週：發酵—小米酒的製作

教學流程

教學流程

介紹在缺氧的條件下微生物會進行發酵產生能

延續上週的發酵主題，簡述釀酒的過程和方式，

量。介紹優酪乳在食品工業上的製作並說明發酵

以酵母菌為主，進行糖水和小米酒的發酵。

乳製品在食品安全規範下有規定活菌數量，希望

1. 介紹釀酒的過程

他們檢測菌數並製作優酪乳。

2. 講解實驗

1. 介紹發酵對生物的重要性與理論

◎實驗一：酵母菌與葡萄糖水之發酵、酒精檢測

2. 介紹生活中哪些食物是發酵產生的，簡單介紹

觀察糖水中氣泡產生的量，讓各組使用不同濃 度的糖水，請各組把實驗數據寫在黑板上，

優酪乳在食品工業上的製作

讓他們去作圖和分析圖表。

3. 講解與示範實驗 ◎實驗一：乳酸菌培養

◎實驗二：自製小米酒

以乳酸菌為主，配合前週無菌操作的內容來

將蒸熟後的小米和酒麴混合均勻裝入玻璃罐

培養優酪乳中的乳酸菌，首先老師先示範如

中，帶回去觀察小米酒發酵過程的變化。

何塗菌再由學生輪流操作。待全部都完成作 業後，將培養皿放在低氧的環境培養，培養

第四週：小米酒的蒸餾

2天後請學生計數菌落數。

教學流程

◎實驗二：自製優酪乳

介紹蒸餾的原理，讓學生將自製的小米酒拿來試

敘述優酪乳的製造方式，讓他們自己操作以

喝並且用李必氏冷凝管做蒸餾，再進行酒精的

及記錄培養的時數與條件，請他們務必要試

檢測，蒸餾後的酒精濃度相對高，所以不能讓學

吃，再將自製優酪乳與市面優酪乳比較。次

生喝太多。另外，學習單上有請他們去調查市售

週問一下學生烙賽的狀況（誤），是請學生分

葡萄酒的酒精濃度，學生會發現濃度大概會落在

享一下自製優酪乳培養的狀況與條件、試喝口

11～15%左右，問他們為什麼是這個濃度。

感，講一下跟其他優酪乳的差異。

1. 介紹蒸餾的原理 2. 講解李必氏冷凝管的架設與構造 3. 進行實驗操作，將上週自製小米酒進行蒸餾 4. 試喝蒸餾前和蒸餾後的小米酒

學生實作過程分享 A

B

圖一：學生將採集到的樣本塗抹在培養皿上。

A

B

圖二：各處採集的樣本產生各種微生物生長結果。

7

Biology 二、詳細教案示範—以小米酒的製 作與蒸餾為例（第三週與第四週 內容）

(2) 講述內容： a. 藉由學習單，介紹釀酒的過程和方式。 b. 以提問方式引出本週實驗目的：我們已 知酵母菌可以將葡萄糖水在缺氧的條件

第一部分：酵母菌發酵

下進行酒精發酵，那麼不同濃度的葡萄

1. 學習目標

糖水會不會影響酵母菌的發酵狀況？

(1) 能操作發酵實驗

c. 透過學習單，講解實驗步驟。

(2) 能繪製圖表

教學建議： 此處已先設定好問題，帶領全班進行實作以 蒐集數據、建立並分析圖表，希望學生最後 要能說明數據並提出結論與討論。

(3) 能分析並說明數據 2. 課程操作 (1) 課前準備： a. 全班分組方式：全班20人，每組4人。 b. 材料與設備：

(3) 實驗操作： a. 由於不同組別使用不同濃度葡萄糖水溶 液，學生須先稀釋至所需的濃度，所以

速發酵母

1包

先跟組員計算葡萄糖和蒸餾水的比例再

30%葡萄糖水

200 mL

來跟老師領取。

1000 mL

10% NaOH

50 mL

石蠟膜

1綑

教學建議： 亦可將「不同濃度葡萄糖水溶液」換成「不 同醣類水溶液對酒精發酵的影響」，將水溶 液換成葡萄糖水、蔗糖水、澱粉水等條件。

發酵管

1支

b. 將酵母菌液和葡萄糖水溶液混合均勻後

共用器材 蒸餾水

每組器材 100 mL量筒 塑膠滴管

1支 1支

註：酵母菌液、高濃度葡萄糖水由老師配置。

注入發酵管中，密封後開始計時每5分 鐘在黑板上寫上各組產生的氣泡體積。 教學建議： (a) 混合液的體積最好設定大於發酵管一 些，學生操作常常把液體灑桌面上。 (b) 發酵管中須沒有氣泡。 (c) 密封時，使用石蠟膜可以先讓學生練習。

學生實作過程分享

圖三：學生將小米和酒麴混合物裝進玻璃罐，並追蹤後續變化。

8

圖四：學生不僅觀察小米 和酒麴混合物的外觀，更 利用氣味加以認識。

探究點子王

c. 發酵後，用NaOH驗證CO2、碘仿反應驗

(2) 引起動機： a. 問學生有沒有看過市面上高濃度的酒？

證酒精。 教學建議： (a) 碘仿反應需要較高濃度的酒精才容易進 行，所以光是一節課的發酵時間可能無 法反應。 (b) 碘仿反應的對照組可以用藥用酒精來做。

(4) 活動總結與收拾： a. 讓學生將數據記錄下來，並且討論與分 析。

例如像是高粱、威士忌。 b. 這些酒的顏色看起來如何？ c. 這些酒為什麼濃度特別高？ 教學建議： (a) 大部分的學生都可以說出是澄清透明或澄清 帶有顏色的。 (b) 這樣的酒大部分都經過蒸餾，酒精濃度才會高。

(3) 講述內容：

b. 回答討論單的問題。

a. 講解蒸餾的原理和方法。 教學建議： 介紹時可以再把國中純物質、混合物的概念提 一下，記憶力好一點的學生在國中學理化時就 已經懂了就會說出蒸餾就是在純化物質。

第二部分：小米酒的製作與蒸餾 1. 學習目標 (1) 能記錄小米酒釀製的過程 (2) 能了解蒸餾的原理

b. 介紹李必氏冷凝管的裝置。

(3) 能正確使用李必氏冷凝管

c. 講解本週的實驗步驟。

(4) 能合作討論學習單問題

(4) 實驗操作：

2. 課程操作

第一堂：小米酒的製作

(1) 課前準備：

（和酵母菌發酵實驗同時做）

a. 全班分組方式：全班20人，每組4人。 b. 材料與設備： 小米 共用 圓糯米 器材 酒麴（麴餅） 冷開水

放涼後（微溫），請學生分裝。 教學建議： 若是課程時間是早上第一節可以電子鍋設定 預約或用計時裝置。

300 g 900 g 3顆

2. 觀察發酵過程一週，當開始起泡時加入

1000 mL

等體積的冷開水繼續觀察。

密封罐 李必氏冷凝管 1組 1個 （約500 mL） 每組 1支 酒精燈 1個 器材 溫度計 紗布

1. 將糯米和小米以3：1混合用電鍋蒸熟，

2張 漏斗

註：小米和糯米混合後先蒸熟。

1個

第二堂：簡單蒸餾 1. 將發酵液用紗布過濾，要記錄蒸餾前後 的體積。 2. 架設李必氏冷凝管，用酒精燈加熱，注 意控制溫度。 教學建議： (a) 架設需要小心，很容易造成玻璃器皿破 裂，可先架設好讓學生放入發酵液即可。 (b) 李必氏冷凝管的水流須不停流動。 (c) 注意通風和火源使用。 (d) 蒸餾後的酒可再做碘仿反應，驗證酒精存 在。

圖五：李必氏冷凝管的架設。

9

Biology (5) 活動總結與收拾：

較自製與市面優酪乳的口感上差異，接下來想進

a. 討論回答學習單內容。

一步去分析這些差異的原因，可能著手的方向會

b. 品酒會，請學生分享味道、口感、香氣。

從酸鹼值、固形物的比例、黏滯程度的測量。在

教學建議： 可以調整不同組別的糯米與小米的比例或利 用不同的澱粉來源，例如馬鈴薯、地瓜，來 產生不同風味的酒。

三、學習單 詳見第12～15頁。

結語

酒精檢測方面，可以藉由碘仿反應觀察及記錄， 進行定性測試，若想進一步知道酒精的濃度，就 必須要借助物理或化學的方法。物理上可以用比 重法來得知蒸餾後的酒精濃度。化學的部分則可 利用氧化還原的方式來測量蒸餾前後的酒精濃 度，也許可以讓我們知道蒸餾前後的濃度差異。 後續的加深課程，希望可以與不同科的老師合 作，讓這個課程更加豐富。

我自己覺得目前課程仍然是偏向多元選修， 讓學生能增加實作的經驗讓學生自己製作食品， 可以增加課程和生活上的連結，操作的過程訓練 學生觀察、動手做和問題解決的能力。而課程上

參考資料

總是會有些有趣的小插曲，在釀酒的方式有提到

簡單蒸餾 http://www.ch.ntu.edu.tw/~genchem99/doc/techorganic/simple_distillation.pdf

口嚼酒和電影—《你的名字》，有學生嘗試做 口嚼酒，釀好後一起品嚐，稍微比酒麴釀得來的 酸一些。 在跑完一次這樣的內容，我延伸出許多我想 增加深度的部分：在優酪乳製作方面，學生們比

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圖片來源 圖一∼圖六：呂志傑老師提供

探究點子王

圖六：課程的實驗記錄與回答問題。

11

Biology

學習單：酒精發酵 一、原理 酒精發酵是指生物體在缺氧的環境下產出酒精的化學過程。酵母以及其他微生物經過發酵作 用，反應物中的糖，如葡萄糖、果糖和蔗糖轉化成能量(ATP)、乙醇和二氧化碳。常見的做法利用 水果中的糖分或是穀物中的糖分，利用環境中或是額外添加的酵母菌使之發酵。 轉化 2 CH COCOOH（丙酮酸）→2 C H OH（乙醇）+ 2 CO C6H12O6 → 3 2 5 2

二、實驗一 步驟 1. 將市售速發酵母與蒸餾水混合，稱為A液。 2. 取3 mL A液與不同濃度葡萄糖水添加50 mL置於發酵管中，並將開口用石臘膜密封。 （每組作一種濃度） 3. 每10分鐘觀察一次氣泡產量(mL)。 實驗記錄與回答問題 1. 各組完成下表，並繪製圖表比較之。 Time

Conc.

10 min

20 min

30 min

40 min

50 min

60 min

70 min

80 min

5% Glu 10% Glu 15% Glu 20% Glu 25% Glu

體積

2. 加入1 mL10% KOH，以拇指壓住管口後，倒轉搖動發酵 管，試著將拇指移開，試問會有什麼感覺？原因為何？ 答：手指被管口吸住，應為KOH和CO2發生反應，使管 內的壓力變小將手指吸住。

時間

12

探究點子王

三、實驗二 步驟 1. 將小米和圓糯米以3：1的比例混合，並用電鍋蒸熟（教師事先準備）。 2. 將蒸熟的小米糯米攤平放涼（微溫）。 3. 將市售酒麴（餅麴）碾碎混入，500 g米飯加半顆酒麴。 4. 置入可密閉的瓶中約五分滿，將瓶蓋鎖緊。 5. 觀察發酵中的變化。 6. 一週後，加冷開水至八分滿，再將瓶蓋鎖緊繼續發酵（可略）。 實驗記錄 1. 自製小米酒條件記錄與品質檢驗。外觀觀察：起泡、分層、顏色……等。 時間

描述

第一日 第二日 第三日 第四日 第五日 第六日 第七日

13 13

Biology

學習單：簡單蒸餾 一、原理 蒸餾(distillation)，是利用物質揮發性(volatility)的差異，將液體經過加熱得到充分的熱能，在它 的沸點完全汽化，然後經由冷凝管冷卻，凝結成為液體，而達到分離收集的目的。因此，蒸餾包括 汽化(vaporize)、凝結(condense)與收集(collect)三個程序。這項技術是純化與分離物質所常用的方法 之一。蒸餾的方式，包括：簡單蒸餾、分餾、減壓蒸餾及蒸汽蒸餾等。簡單蒸餾可用於檢測液體的 純度，因為一個純物質，在定壓下必有一個固定的沸點。但是具有固定沸點的液體不一定皆為純物 質，有可能是共沸物(azeotrope)，例如：乙醇與水的共沸點為78.15℃。簡單蒸餾也可用於分離揮發 性的液體與非揮發性的物質；或者是分離2種或2種以上沸點差異很大（約20℃）的液體混合物。

二、實驗裝置（簡易版） 1. 圓底燒瓶 進行蒸餾時，需要選用容積約為試樣溶液體積2倍大小的圓底燒瓶，以盛裝試樣溶液。 ※註：蒸餾瓶大小需適當，試樣體積不可超過蒸餾瓶容量的2/3 或者少於1/3。 2. 溫度計 溫度計一般插在一個血清瓶塞或橡皮塞中，溫度計的高度要調整適當，以便於正確測定汽化蒸汽 的溫度(temperature of vapor)。 ※註：酒精沸點約78℃。 3. 冷凝管 冷凝管是可讓冷水通過的玻璃套管。使用時冷凝管的內管 是乾燥的，不應該有異物存在；冷卻水自套管下端流入， 將內管的蒸汽有效率地冷卻凝結成液體後，變成溫水由套 管的上端流出。 4. 收集瓶 冷凝得到的蒸餾液應該使用事先洗淨、烘乾、稱重並且大 小適宜的收集瓶來接收，以便計算產率。不要使用廣口的 器皿接收蒸餾液，這會使得蒸餾液較易揮發。

三、實驗步驟 1. 將發酵液以紗布過濾，將過濾液用漏斗加入圓底燒瓶，切記不可超過2/3。 2. 點燃酒精燈，加熱圓底燒瓶，必要時調整酒精燈高度。 ※註：注意加熱溫度不可超過80℃，若超過80℃則先將酒精燈熄滅待溫度降至70℃再重新加熱。

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探究點子王

學習單：碘仿(CHI3)反應—酒精檢測 一、實驗步驟 將發酵液過濾 取5 mL過濾液 加入0.5 mL 10% KOH 並滴入數滴碘液至溶液呈現黃色後，隔水加 熱，此時會聞到刺鼻碘仿味，取部分沉澱物至顯微鏡下觀察碘仿的結晶顏色與形狀。 mL的蒸餾液與5 mL藥用酒精，各加0.5 mL 10% KOH並滴入數滴碘液至溶液呈現黃

再取

色後，加熱，同樣觀察沉澱物的顏色與形狀。

二、實驗記錄與回答問題 1. 請問李必氏冷凝管為何進水口在下方，而出水口在上方？ 答：使冷凝管的溫度，由上到下愈來愈低溫，可令冷凝的效果較好。 2. 為何蒸餾過後的餾出物會具有除了酒精以外的味道？ 答：(1)在發酵過程中會有不同的代謝產物，經蒸餾過程也可能與酒精一同餾出。 (2)不同的原料本身具有不同的味道，可能也會被蒸餾出來。 3. 酒麴內常見的菌種除了將產生酒精的酵母菌，還含有根黴、毛黴、黃麴黴、黑麴黴……等，請問 這些真菌對於釀酒有什麼樣的幫助？ 答：這些真菌使得澱粉分解效率提高形成較簡單的單醣或雙醣，可增加酵母菌進行發酵。 4. 請問碘仿反應的反應方程式？記錄碘仿結晶的形狀。

O

答：

=

X2

R

C

CH3

base

O R O

-

+ CHX3

R = H , alkyl , aryl X = Cl , Br, l

※註：相對應甲基酮類與相對應的醇（如乙醇）具有相似反應機構。 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%A4%E4%BB%BF%E5%8F%8D%E5%BA%94 5. 請調查2款市售葡萄酒，請記錄品名、酒莊、酒精濃度或其他額外資訊。 （自行參閱各大賣場）

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Biology

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