中學以下的素養教育與經驗談：國三下自然科，電熱流效應與電化學
閱讀時間約 8 分鐘
國三下，理應最大魔王的關卡，許多家長求學時代的惡夢，即將在各位的寶貝身上降臨。
呃，並沒有。
108課綱後已經修改了，筆者遇到一堆老師抱怨，不知道怎麼教。因為呢，計算的部分幾乎都拿掉了，只剩下非常簡單的概念計算，以及了解什麼是電化學這些東西。
是的，計算拿掉了。
計算拿掉了、計算拿掉了、計算拿掉了。
筆者覺得這是好事，理由有三。
- 第一，國三下開學沒多久就要會考，實際上就沒那麼多時間磨練。
- 第二，現在自然科學中的理化節數已經變少，本就沒足夠時間細講。
- 第三，又不是每個人都要當工程師，中學階段運算太繁複沒意義。
不過說是這樣說，108課綱的學生是到了111年才第一次遇到新式課本，依照筆者經驗，絕大多數的老師都是照著原本方法教，考試的題目也不會有太多修正，私校更是會如此。
但繼續照筆者經驗來說，108課綱前，為了會考準備的話，國三下的課程投入太多，效益是很低的。
電流的熱效應與電化學
以自然科來說，要考的有生物、理化、地科，理化大概是60%的分量，平均到每一章節，大約是1~2題，會考歷屆試題中，屬於國三的電流熱效應與電化學，大概就是2題左右，1題談電熱、另1題談電化學，且幾乎沒有複雜計算。
筆者的意見是，這邊會就會，不會就不會，快要會考了，除非你家寶貝A以上，正在追求A++，不然沒有必要為了學校出刁鑽題目，在那邊傷神。
聚焦在怎樣看電功率與簡單計算
首先請家長留意，三下第一章前半「電流的熱效應」，計算只剩下兩個。
電功率計算：電功率（P）＝電能（E）／耗費時間（t）
題型1：有一盞燈的電功率是20W，開了一整個上午4小時，請問消耗了多少能量？
P＝E/t，E＝P×t＝20W×(4×60×60)＝288000J
題型2：有一隻手壓式手電筒的電功率是20W，想使用5分鐘，倘若每壓一次可以提供20J的能量，總共要壓幾次？
E＝P×t＝20W×(5×60)＝6000J，6000J÷20J＝300次
就這樣，是的就這樣。傳統上還有各種如電流平方乘以電阻，現在這些都沒了，放到高中去，國中只要知道「怎樣看電功率與簡單計算即可」。
其課綱邏輯是，絕大多數的人，一輩子都要與電器相處，當然需要看得懂什麼是「瓦特數」跟相關意義。至於如何計算電流跟電阻，這應該是念理工科的人該會的，所以放到高中去，國中只是基礎。
各位認不認同，筆者沒意見，小弟是很認同。經驗上若要把 I^2R=V^2/R 這些帶進來算，大概就只有理化A以上的人聽得懂，換算現在一個班30人，約3個人上課不會睡著。說實話，筆者帶過中產菁英學區，一個班一半以上進前三志願那種，沒睡著的大概5到8人。
這節重點要放在電流會產生能量，若轉換成熱能就可以用在烤箱、吹風機中，而能量的計算是電功率，也就是我們常見到電器上面的瓦特數，而時間單位是秒。
有層次的安排題目，銜接度數、電費的計算
好了，電流熱效應的第二個計算，就是算電費，也就是了解幾度電怎麼算出來的。
在此之前，會先讓學生了解生活用電，從電廠出來經過高壓變電所、電塔，一路降壓到家用的110V。請不要執著在教國中生，懂怎樣降壓的道理，目前只需要讓學生理解「電廠發出的是超高壓電，高壓輸電比較能夠降低損耗，當中則是需要變電所轉換」。
再來，講解直流跟交流電的差別，以及因為交流電比較容易升降壓，所以插座出來的電都是交流電。這樣就可以了，不需要特別講授怎樣轉換，應該多放在生活案例，像是插座的孔代表什麼意思，火線跟中性線、地線的意義，之後好接著去學怎樣算電費。
電費的單位是度，幾度電這個度，對學生來說會有點難理解，請不要執著在標準定義「每1千瓦的電器使用1小時的電能」，會有人弄不清楚。直接用題目去轉換比較容易。
題型3：一台100W的電扇，連續使用10個小時，耗費多少度電？
100W×10hr＝1000W．hr＝1度
用題目帶，要求學生務必把單位「W」跟「hr」帶進去，然後最後除以1000即可。筆者的經驗，用題目帶電費容易懂，用定義去帶題目很痛苦。
題型4：教室總共裝了20根20W的燈管，每節上課開45分鐘，每天8節課，上了5天，總共耗費幾度電？
20×20W×45mins×8×5/60＝400W×30hr＝12000W．hr＝12度
接著題目上用分鐘換小時，建立「時間單位都是小時」的概念，最後才是算電費。
題型5：承上題，每個學期有30週的課程，每度電的電費3元，請問這學期的電燈電費多少？
答：上題，每週12度電
12度×30＝360度
360×3＝1080元
這並不難處理，學習單安排5題，有層次跟說明的題目，效果就很好。
生活用電不用焦慮在計算
生活用電的後半講述有關短路的現象，比較像是老師要對學生解釋，因為電會走電阻小的路徑，從這邊出幾題圖形，讓學生走看看就曉得。像是並聯兩條線，一條有燈泡另一條沒有，電自然都想走沒燈泡的那條路。
至於為何用電不當會起火。此時的說明，請緊扣著前兩節計算電能跟短路的概念，讓學生明白，因為同時使用大量電器，電的熱能太多，若電線外皮劣化，溫度上升就可能點燃。短路則是因為大量的電通過電阻低的地方，但因為太好走了，所以通過的電流太大，一樣會讓溫度上升。
這樣就可以，這節的另一個重點是用電安全，請老師多講一些概念，如更換具有保護功能的新型延長線，或附有開關的延長線，較容易建立不用就關掉的習慣。盡量不要在同條延長線上差太多電器，帶一兩題就可以。
題型6：延長線上面的標記最大2000W，若已經確定用掉800W，那麼下列哪項電器，使用就會啟動保護跳電？
- A. 吹風機1500W。
- B. 電風扇 100W。
- C. 微波爐800W
答：A. 吹風機，因為2000W-800W=1200W，只有吹風機會超過。
總之，108課綱這邊很簡單，家長不要陷入焦慮。不會算也沒關係，會考不會考那麼煩的，只會基礎概念的一點延伸，更可能配合敘述出閱讀素養題。
電化學不再是大魔王，當成常識應用講解
三下這章的後半，在講電化學，以往是讓學生痛苦萬分，難以理解的題目，課綱更改後很單純了，到底多單純？主要概念如下：
一、直流電通電後，電流方向是固定的，所以接上電解質水溶液後，兩片電極代表的電性不同。至於要不要解釋把電子透過電解質水溶液傳接球的概念，這應該二年級就要講，忘了就再講一次也可以。
二、承上圖，所以正極那邊有很多正電，負極有很多負電。故，電解質水溶液中的正離子會跑去負極，負離子跑去正極，如下。這邊都一直用正負相吸的概念即可。
三、所以金屬離子都帶正電荷，會往負極跑，故我們如果要讓某個東西附著金屬，就要接到負極上。反過來說，就是正極的金屬會變成金屬離子溶到水溶液中。
標準範例是鋅銅電池，電化學反應式如下：
請用國二的氧化還原去解釋，要立刻把活性大小的概念帶入，因為鋅的活性比銅大，所以「鋅會把銅氧化」、「銅被鋅還原」。此時，電解質水溶液中的正離子會跑去負極，負離子會去正極。
到此為止，什麼會出現氧氣，或是硝酸鉀溶液的哪個離子跑去哪，不需要講太多，當前課綱著重在現象。接下去講的是各種電池，一樣不用講太多，當成常識去教就可以，應當把重點放在應用，像鉛蓄電池用在車輛上，所謂的二次電池指的是可以充電的電池。
整套電化學是電子跑來跑去的融會貫通
後面則是電解跟電鍍，教學上是有順序，顛倒會很麻煩。
首先，根據前面的電化學反應，水溶液通電後，兩極會跑出氫氣跟氧氣，氫是正離子H+所以出現在負極，氧是負離子O2−故在正極。怎樣測試？可以點火確認自燃性跟助燃性。
H2O → 2H2＋O2
一樣，到此為止，現在沒有要教怎麼算體積，幾價電所以產生氣體幾比幾並非重點。時間也不夠講那麼多，請進入硫酸銅電解。
重點放在硫酸銅水溶液中有銅離子，所以正電的銅離子會在負極上被還原，而水溶液中的氧離子則會跑去正極變成氧氣。
這邊會有學生困惑，那個硫酸銅水溶液的負離子怎麼回事？就不要想太多，電化學中太多活性問題，國中根本就沒教，此時教下去只是徒增困擾，筆者經驗上能懂的人也沒幾個，所以建議講現象，就用硫酸根離子的活性較差，故優先把水電解出氧氣的解釋即可。
其他的重點在於外顯現象，像是用碳棒當電極，由於碳不會被溶解出正負離子，故藍色的硫酸銅水溶液只會因為少了銅離子變淡。若改成銅片電極，則會因為正極的銅被溶入水溶液中，然後又被還原到負極上變成銅，整體重量跟顏色都不會變，只有正極的銅片越來越少、負極銅片變重。
筆者要再次強調，電化學真的就只有這樣，教科書要求就到此，學校老師很擔心、補習班很憂心，那是另一回事。課綱這樣講，課本這樣寫，會考就不會考。
請放在閱讀素養，整套電化學是電子跑來跑去的融會貫通，遠遠比計算重要。
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