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15new-111年命題精進方向與研究測試進程說明－化學科
- 3. 前言壹 2
- 4. 前言壹 3
- 5. 試題研發計畫貳 4
- 9. 1.「探究與實作」評量架構 評量面向 評量內容 自然科學領綱＊ 探究學習內容 1. Why 1-1 為什麼這樣設計實驗(實作)？ 1-2 為什麼實驗(實作)可以/或不可以得出這樣的結論？ ◎發現問題 ◆觀察現象 ◆蒐集資料 ◆形成與訂定問題 ◆提出可驗證的觀點 ◎規劃與研究 ◆尋找變因或條件 ◆擬定研究計畫 ◆蒐集資料數據 ◎論證與建模 ◆分析資料與呈現證據 ◆解釋與推理 ◆提出結論或解決方案 ◆建立模型 ◎表達與分享 ◆表達與溝通 ◆合作與討論 ◆評價與省思 2. What 2-1 實驗(實作)的控制變因是什麼？ 2-2 實驗(實作)中的實驗組/對照組為何？ 2-3 實驗(實作)操作的程序是什麼？ 3. How 3-1 如何依據實驗(實作)數據/或結果推論出結論？ 3-2 如何補足實驗(實作)環節/或改錯/或完成實驗(實作) 步驟？ 3-3 如何改進實驗(實作)的整體設計？ 4. Evaluation 4-1 證明實驗(實作)設計與假說的關係。 4-2 評估探究設計：包括實驗(實作)的適當性/或有無缺 漏/或能否推論出結論等。 8
- 11. 例一: 小明看到網路流行利用混合透明膠水、隱形眼鏡保養液、小蘇打來製作俗稱「史萊姆」的凝膠，想要研 究看看形成史萊姆的化學原理。他先確認了膠水、隱形眼鏡保養液、小蘇打的主要成份分別為聚乙烯醇 (PVA)、硼酸 (H3BO3)、與碳酸氫鈉 (NaHCO3)，便在實驗室配置了 4% 重量百分比 PVA、0.01 M 硼 酸、0.01 M 小蘇打等三種水溶液，接著他將三種溶液用不同比例充分混合均勻，果然在某些比例的配方 中成功製成史萊姆。 為了測試史萊姆的黏滯性，小明將成功合成史萊姆的燒杯倒置，測量膠體在十秒內移動的距離，如右 圖。實驗進行中，小明也發現只要有充分混合讓反應達到平衡，配方中溶液加入的快慢或順序並不影響 生成史萊姆的性質，因此可以將硼酸水溶液先與小蘇打水混合反應後，再加入 PVA 水溶液中。此外， 因為所用的溶液都很稀薄，加入水溶液的總體積也反映出史萊姆內水的含量。最後小明將實驗結果整理 成下方所示的表格： 三、研發試題 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。 10
- 12. 例一: 組 別 4% PVA 水 溶液體積 (mL) 0.01 M 硼 酸水溶液體 積 (mL) 0.01 M 小蘇打水 體積(mL) 總體積 (mL) 移動距離 (cm) 1 20 0 20 40 不生成凝膠 2 20 5 15 40 13.2 3 20 10 10 40 2.6 4 20 15 5 40 > 15.0 5 20 20 0 40 不生成凝膠 6 40 10 10 60 12.8 三、研發試題 11本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 13. 三、研發試題 例一: 1. 小明在實驗過程中，曾將硼酸水溶液先與小蘇打水混合反應後，再加入 PVA 水溶 液，觀察是否有凝膠的產生。試問小明此項過程，是確認下列哪一項實驗變因？ (A) 加入 4% PVA 水溶液、0.01 M 硼酸水溶液、0.01 M 小蘇打水溶液的溫度， 是否影 響「史萊姆」的凝膠的形成 (B) 加入 4% PVA 水溶液與否，是否影響「史萊姆」的凝膠的形成 (C) 加入 0.01 M 硼酸水溶液與否，是否影響「史萊姆」的凝膠的形成 (D) 加入 0.01 M 小蘇打水溶液與否，是否影響「史萊姆」的凝膠的形成 (E) 加入 4% PVA 水溶液、0.01 M 硼酸水溶液、0.01 M 小蘇打水溶液的順序，是否影 響「史萊姆」的凝膠的形成 2-1 實驗(實作)的控制變因是什麼？ 12本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 14. 2.小明進行實驗時，第 1 組 0.01 M 硼酸水溶液的體積為 0，試問其實驗目的為何？請填入下表。 組別 4% PVA 水溶 液體積 (mL) 0.01 M 硼酸 水溶液體積 (mL) 0.01 M 小蘇打 水溶液體積 (mL) 實驗目的 1 20 0 20 3. 小明根據以下實驗的結果，做出的推論是「要形成凝膠，PVA、硼酸與小蘇打三者缺一不可」。試將此三種物質所需的體積 填入下表。 組別 4% PVA 水溶液體積 (mL) 0.01 M 硼酸水溶液體積 (mL) 0.01 M 小蘇打水體積 (mL) 7 三、研發試題 例一: 1-1 為什麼這樣設計實驗(實作)？ 3-3 如何改進實驗(實作)的整體設計？ 13 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 15. 4. 綜合以上實驗的結果，小明認為史萊姆生成的原理是：在加入小蘇打的鹼性條件下，硼的化合物與 PVA 形成氫鍵的結 果。氫鍵的形成，可以讓分子間產生作用力，讓兩個分子產生緊密之結合。小明再設計以下的實驗，分別加入 4%PVA水 溶液體積 20 mL、0.01 M 硼酸水溶液體積 5 mL 以及 15 mL 0.01 M 蘇打水溶液或 0.01 M 醋酸水溶液。試評估會得到何種 結果？ 組 別 4% PVA 水 溶液體積 (mL) 0.01 M 硼 酸水溶液體 積 (mL) 0.01 M 蘇打 水體積 (mL) 0.01 M 醋酸 水溶液體積 (mL) 是否形成凝 膠與移動距 離 8 20 5 15 ------- 9 20 5 --------- 15 三、研發試題 例一: 3-1 如何依據實驗(實作)數據/或結果推論出結論？ 4-1 證明實驗(實作)設計與假說的關係。 14本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 16. 朱同學為了瞭解酸對化學反應速率的影響，於是藉由甲、乙兩物質與某酸(簡稱酸)設計出一系列實驗，如表 1， 再根據表中所列條件，在定溫定壓下測量二者進行反應時所需的時間(簡稱反應時間)，其中反應物甲與乙的濃度 均為 0.2 M，而酸為 0.1 M；體積單位為 mL。根據所述，回答下列問題。 表 1 反應物甲的體積 反應物乙的體積 酸的體積 反應時間(秒) 1 1 1 179 1 1 2 323 1 1 3 498 1 1 4 718 1.依據表 1 所列結果，朱同學可獲得下列哪一項結論？ (A)酸會增加反應速率 (B)酸會減少反應速率 (C)酸對反應速率並無影響 (D)酸不參與反應 (E)無法判斷酸對反應速率的影響 三、研發試題 例二: 研究用試卷卷2混合題第一題 1-2 為什麼實驗(實作)可以/或不可以得出這樣的結論？ 15 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 17. 2.文獻資料指出該酸對於物質甲與乙的反應具有催化效果，據此，朱同學須進行表 2 中哪一個實驗 始能確定其催化效果？ 表 2 實驗編號 反應物甲的體積 反應物乙的體積 酸的體積 蒸餾水的體積 (A) 1 1 1 1 (B) 1 2 2 0 (C) 1 3 3 0 (D) 1 1 0 1 (E) 1 1 5 0 三、研發試題 例二: 研究用試卷卷2混合題第一題 4-2 評估探究設計：包括實驗(實作)的適當性/或有無缺漏/或能否推論出結論等。 16 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 18. 3.朱同學為瞭解反應物甲在沒有酸催化下的反應級數，設計了如表 3 所列的實驗，藉以與表 2 中 實驗 D 進行比較，試問表中 x 與 y 的數值應為何，始能達到目的？ 表 3 反應物甲的體積 反應物乙的體積 酸的體積 蒸餾水的體積 x y 0 0 三、研發試題 例二: 研究用試卷卷2混合題第一題 3-2 如何補足實驗(實作)環節/或改錯/或完成實驗(實作)步驟？ 17 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 20. 例三: 研究用試卷卷3混合題第一題(1) 螳螂蝦俗稱蝦蛄，是一種棲息於熱帶和亞熱帶海洋的節肢動物，身長 20 至 50 公分，因 其第二對胸足的指節演化成與螳螂前臂相似的鐮刀形掠螯，藉以穿刺獵物，故而得名（圖 2）。另有一類螳螂蝦，掠螯有如一對鉛球般的螯錘，可用以捶擊獵物（圖 3）。當這類螳 螂蝦出擊時，螯錘的瞬間移動速度宛如一顆出膛的子彈，可輕易打穿甲殼動物的外殼， 甚至擊碎水族箱的玻璃。 三、研發試題 19 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 22. 例三: (研究用試卷卷3混合題第一題(3) 研究發現：幸運逃脫的貝類，最終也會因外殼破裂、臟器萎縮而死亡。對此，模擬實驗 顯示：若將外殼破裂的蛤蠣，置入含有不等濃度的食鹽水中，在若干時間後，部分蛤蠣 也會顯現類似現象，如表1所示。根據所述，回答下列問題。 表 1 鹽水濃度（重量百分比，%） 0 1 3 5 10 15 臟器外觀變化 膨脹 無 萎縮 萎縮 明顯萎縮 明顯萎縮 三、研發試題 21 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 23. 例三: (研究用試卷卷3混合題第一題(4) 1.根據表 1，造成蛤蠣臟器萎縮的原因可能為何？(2 分) 2. 若參照圖 4 所提供的資訊以動量估計本實驗中螳螂蝦螯錘的質量，則其數值為 多少克？假設螯錘的質量中心集中於螯錘尾端。（2 分） Tc-Ⅴc -1 能比較與判斷自己及他人對於科學資料的解釋在方法及程序上的合理性，並能提出問題或批判。 pa -Ⅴc-1 能合理運用思考智能、製作圖表、使用資訊與數學等方法，有效整理資訊或數據。 三、研發試題 22 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 24. 例三: (研究用試卷卷3混合題第一題(5) 3. 承上題，所觀察的螳螂蝦最可能是表 2 中的哪一種？（2 分） 表 2 選項 螳螂蝦分類 螳螂蝦質量（g） 螳螂蝦頭胸甲長（mm） 產地 A 螳螂蝦甲 1.20 9.51 巴拿馬 B 螳螂蝦乙 11.00 19.39 澳洲 C 螳螂蝦丙 20.30 23.79 墨西哥灣 D 螳螂蝦丁 23.58 26.42 澳洲 E 螳螂蝦戊 290.24 60.12 夏威夷 tr -Ⅴc-1 能運用簡單的數理演算公式及單一的科學證據或理論，理解自然科學知識或理論及其因果關係，或提出 他人論點的限制，進而提出不同的論點。 三、研發試題 23 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 27. 例四: (研究用試卷卷3非選擇題第一題 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 加 水 加 硫 酸 圖 5 三、研發試題 26 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 28. 例四: (研究用試卷卷3非選擇題第一題 1. 依據圖 5，可鑑定出 3 種藥品，分別是:乙-碳酸氫鈉，丁-碳酸鈣，戊-氫氧化鈣， 試說明如何根據觀察到的現象，進行結果的推論？（6 分） 觀察到的現象 結果的推論 加水： 乙-碳酸氫鈉 加硫酸： 加水： 丁-碳酸鈣 加硫酸： 加水： 戊-氫氧化鈣 加硫酸： 三、研發試題 27 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 29. 例四: (研究用試卷卷3非選擇題第一題 2. 若將庚與辛的水溶液相互混合，則會出現如圖 6 所示的變化。 根據此項結果，則會再有其他 3 種藥品可因而被鑑定出， 試寫出你的鑑定依據。（6 分） an -Ⅴc-1 了解科學探究過程採用多種方法、工具和技術，經由不同面向的證據支持特定的解釋，以增強科學論點的有效性。 an -Ⅴc-2 了解科學的認知方式講求經驗證據性、合乎邏輯性、存疑和反覆檢視。 三、研發試題 pa -Ⅴc-2 能運用科學原理、思考智能、數學、統計等方法，從探究所得的資訊或數據，形成解釋、理解、發現新知、獲知 因果關係、理解科學相關的社會議題、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其 它相關的資訊比較對照，相互檢核，確認結果。 pc -Ⅴc-2 能利用口語、影像（如攝影、錄影）、文字與圖案、繪圖或實物、科學名詞、數學公式、模型等，呈現探究之過 程、發現或成果；並在保有個資安全與不損及公眾利益下，嘗試以報告或新媒體形式，自主並較廣面性的分享 相對嚴謹之探究發現、成果、結論或主張。視需要，並能摘要描述目的、特徵、方法、發現、價值、限制、運 用與展望等。 28 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 31. 例五: (研究用試卷卷1非選擇題第二題 二、下表為碘鐘實驗所需要的試劑濃度及取量和實驗紀錄，且已知過硫酸根離子（ 2 2 8S O ）與碘離子 （ I ）反應形成 2 4SO 及 2I ，硫代硫酸根離子（ 2 3 2 S O ）會 與 2I 反應形成四硫磺酸根離子（ 2 4 6S O ） 和 碘 離 子 （ I ）。 A B C D E F 編 號 0.2 M NaI （mL） 0.2 M NaCl （mL） 0.005 M 2 2 3Na S O （mL） 2% 澱 粉 （mL） 0.1 M 2 4K SO （mL） 0.1 M 2 2 8K S O （mL） 反應變 色時間 （sec） 1 2.0 2.0 1.0 1.0 2.0 2.0 50.0 2 2.0 2.0 1.0 1.0 0 4.0 24.8 3 4.0 0 1.0 1.0 2.0 2.0 25.0 三、研發試題 30 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 32. 例五: (研究用試卷卷1非選擇題第二題 實驗方法描述如下： (1)先將 A、B、D、E 四液混合 (2)接續添加 C 後，迅速添加 F 溶液並開始計時 溶液會在一段時間內保持無色狀態，而後轉變成藍黑色溶液。由混合到變色的這段時間可被精 確計時，變色時間長短則將受反應物濃度及溫度等因素之影響。試回答下列問題： 三、研發試題 1. 進行碘鐘實驗時，需使用以下的（甲）、（乙）兩種實驗器材，試說明器材名稱與用途？（4 分） （ 甲 ） 31 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 33. 例五: (研究用試卷卷1非選擇題第二題 2. 哪一個反應物為決定變色時間的計時劑？（2 分） 3. 若已知碘鐘反應之速率定律式為 2 2 8S O I m n rate k ，請依上表數據求出反應之總反應級數？ （4 分） pe -Ⅴc-2 能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備與資源，能適度創新改善執行方式。能進行精確的質性 觀測或數值量測，視需要並能運用科技儀器輔助記錄 pc -Ⅴc-1能理解同學的探究過程和結果（或經簡化過的科學報告），提出合理而且較完整的疑問或意見。並能對整個探究過 程：包括，觀察定題、推理實作、數據信效度、資源運用、活動安全、探究結果等，進行評核、形成評價並提出 合理的改善方案。 pa -Ⅴc-2 能運用科學原理、思考智能、數學、統計等方法，從探究所得的資訊或數據，形成解釋、理解、發現新知、獲知因 果關係、理解科學相關的社會議題、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其它相 關的資訊比較對照，相互檢核，確認結果。 三、研發試題 32 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 35. 例四: (研究用試卷卷1選擇題第一題) 1. 二氧化碳被公認是造成全球暖化的主要溫室氣體，科學家正在開發能大量吸收二氧化碳的化合物。 科學家利用甲、乙、丙、丁四種液態化合物來測量對二氧化碳的吸收量，其化學式、結構式與代號 如表一所示。在 50℃時，一大氣壓的二氧化碳氣體中，此四種液體對二氧化碳吸收的重量百分比與 時間的關係圖如圖 1 所示。 表一 化學式 結構式 代號 [ + 8 15 2C H N ][ 2 3 2C H O ] 甲 [ + 8 15 2C H N ][ 4BF ] 乙 [ + 9 14C H N ][ 2 3 2C H O ] 丙 [ + 9 14C H N ][ 4BF ] 丁 三、研發試題 34 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 36. 例四: (研究用試卷卷1選擇題第一題) 依據上述實驗結果，試判斷下列敘述哪些正確？（多選） (A)此四種液態化合物屬於離子化合物 (B)此四種化合物吸收二氧化碳的能力是甲＞乙＞丙＝丁 (C) 4BF－ 陰離子是吸收二氧化碳的主要成分 (D)當固定陰離子為 2 3 2C H O － 時，發現不同的陽離子對二氧化碳的吸收具有影響力 (E)當固定陰離子為 4BF－ 時，發現不同的陽離子對二氧化碳的吸收不具有影響力 an-Ⅴc-1了解科學探究過程採用多種方法、工具和技術，經由不同面向的證據支持特定的解釋，以增強科學論點的有效性。 an-Ⅴc-2了解科學的認知方式講求經驗證據性、合乎邏輯性、存疑和反覆檢視。 an-Ⅴc-3體認科學能幫助人類創造更好的生活條件，但並不能解決人類社會所有的問題，科技發展有時也會引起環境或倫理 道德的議題。 三、研發試題 35 本試題為研究測試專用，仍需經評估與調整，尚非為大考中心正式考試之確定型式。
- 38. 小型研究用測試結果肆 37
- 40. 未來方向伍 39
- 42. 感謝聆聽 2018 41