學生會不會「申論題」?

更新於 發佈於 閱讀時間約 12 分鐘

如果我們問學生這樣的問題:

小明進行氧化還原反應的實驗,他取得了A金屬,以及B金屬的氧化物,混合加熱後發現會產生A金屬氧化物以及B金屬;接著他將B金屬和C金屬氧化物混合加熱後,發現反應得到B金屬氧化物和C金屬。 請根據以上結果,預測A金屬氧化物和C金屬混合加熱,會得到什麼結果?

請提出你預設的結果,並引用化學活性與能否發生反應的理論來做說明。

(1)你可以先提出你的「主張」,陳述你認為是否會發生反應。

(2)再提出你的「推論過程」,包括根據實驗結果來判斷金屬活性大小,以及如何根據金屬活性做出最後的判斷。


我們會預期學生有什麼樣的回應呢?

大家看到這個題幹,應該會想到,這個題目我們常在選擇題上看到啊,選項大概就是(A) 有反應產生 A+CO, (B) 無反應 然後C和D選項可能要放個比較沒什麼誘答力的選項吧。

但要回答這題,其實學生是要了解活性的意義,並且經由一連串的推理,才能得到答案。老師們應該會想檢視學生是否了解活性的意義,也會想看到學生的推理過程,這時候申論題其實就是很不錯的題型了。

但是學生有沒有能力應付這樣的題目呢?我上課的時候和學生對話,常覺得他們論述能力不太好,不太能說出完整的論點,直到有一天我讓學生真的去試試看,才發現其實學生蠻有能力回答這樣的問題的。以下挑選一些學生的答案

學生A
會得到A金屬氧化物及C金屬。

因為由題目可得知各物質之活性為:A>B,B>C,所以A>B>C。又活性較大的物質可以將活性較小的物質之氧化物還原,自身則進行氧化反應。而此實驗中,A金屬的活性>C金屬,C無法將A金屬的氧化物還原,所以將A金屬氧化物和C金屬混合,會得到A金屬氧化物及C金屬。

Ai給這個答案A的評價,並給予以下的回饋,我覺得是很受用的。

能夠根據題目資訊,正確推導並排序出金屬活性大小 (A > B > C)。; 清楚且正確地陳述了金屬活性大小與氧化還原反應能否發生的關聯性原理(活性大的金屬才能還原活性小的金屬之氧化物)。; 成功地將活性序列原理應用於此問題情境,邏輯清晰地解釋了為何A金屬氧化物與C金屬混合加熱後不會發生反應,並得出正確的結論(產物仍為A金屬氧化物及C金屬)。
在最終結論處,可以更直接地寫出「因此兩者混合加熱後**不會發生**化學反應」,使主張(Claim)更加明確有力。; 可以簡要提及這是應用「金屬活性與氧化還原」的相關原理,能讓使用的概念連結更清楚,展現對主題的掌握度。
整體回答非常優秀!你正確地推導了金屬活性順序,並清晰地闡述了活性序的原理,也成功應用此原理判斷反應不會發生,論述邏輯清楚、表達流暢,符合A級評分標準。若能在結論中更直接點出「不反應」的結論,並稍微連結到「氧化還原」的概念會更完美。

學生B

我覺得不會,因為A+BO→AO+B 代表金屬A對氧的活性大於金屬B的對氧的活性,活性越大越會搶氧,所以金屬A會把金屬氧化物BO的氧搶走,B+CO→BO+C,由上述推論,則金屬B對氧的活性大於金屬C,既然A>B,且B>C,所以A>B>C

由此可知金屬A的活性較金屬C大,所以金屬氧化物AO的氧不會被搶走。

以下是Ai的回饋,可以看到即使是A的答案,也會有一些可以改進的地方。不過當然有些回饋有點像是硬湊的,所以這時候老師就可以跟學生說明,讓學生知道也不用一直糾結Ai的回饋。

主張明確:開頭即清楚表達「我覺得不會」發生反應的結論。; 推論正確:成功從題目提供的兩個反應示例中,正確推導出金屬活性序列 A > B > C。; 邏輯清晰:能根據推導出的活性序列 A > C,正確應用「活性大的金屬氧化物無法被活性小的金屬還原」的原理,解釋為何 C 無法從 AO 中奪取氧。
用詞精確性:雖然「搶氧」的說法在國中階段可以理解,但建議未來學習使用更精確的化學術語,例如「還原」,說明「活性較小的金屬C無法還原活性較大的金屬A的氧化物AO」。; 結論完整性:可以在最後結論句更明確指出是哪個反應不會發生,例如補充說明「所以金屬C無法將金屬A從其氧化物AO中置換出來,反應不會發生」。
學生的回答展現了對金屬活性概念的良好理解。能夠從提供的反應中正確推導活性順序,並運用此順序邏輯清晰地解釋目標反應不會發生的原因。論述過程連貫且結論正確,符合 A 等第的標準。建議未來可嘗試使用更精確的化學術語,讓表達更為嚴謹。

學生C

根據提供的實驗結果,我推測A金屬氧化物和C金屬混合加熱後,可能會發生以下反應:

(1) 主張:我認為A金屬氧化物和C金屬混合加熱後,不太可能發生化學反應。
(2) 推論過程:從實驗結果可知:A金屬可以還原B金屬的氧化物,得到A金屬氧化物。B金屬可以還原C金屬的氧化物,得到B金屬氧化物。這表示A金屬比B金屬更活潑,B金屬比C金屬更活潑。根據化學活性序列,活潑金屬能還原不活潑金屬的氧化物。所以A金屬比C金屬更活潑。A金屬氧化物已經是A金屬的最高氧化態,不太可能再被C金屬還原。因此,A金屬氧化物和C金屬混合加熱後,不太可能發生化學反應。除非提供足夠的能量,否則A金屬氧化物和C金屬不太可能發生反應,因為A金屬比C金屬更活潑,A金屬氧化物已經是A金屬的最高氧化態。總之,根據金屬的化學活性序列,我預測A金屬氧化物和C金屬混合加熱後,不太可能發生化學反應。

平常上課用口語在課堂上並不踴躍發言的同學,在電腦系統上倒是能侃侃而談,能夠論述的蠻完整的。這對我來說算是一大驚喜,原本覺得需要大量訓練的重要能力,原來學生的基礎已經蠻不錯的了。

接下來我給學生另一個題目是「讀圖」。就是讀實驗的數據統計圖,然後描述圖的內容。我們對於數據統計圖的學習,大概可以分成三個部分:

  1. 數據轉成圖,可能是把數據部分先做成表格,然後再轉成圖呈現
  2. 圖轉成文字,就是用文字告訴讀者,我們從圖裡面讀到什麼訊息,這個訊息是要挑選過的,跟我們想研究的主題有關的部分,我們把它從圖裡面提取出來告訴讀者
  3. 從實驗結果提出我們的發現。這部分就不是單純描述結果了,而是我們可以根據這個結果得到什麼我們想知道的東西?或做出什麼樣的推論?支持或推翻了什麼假設等等。
raw-image


我給學生這樣的圖,請學生請觀看這一份用同樣加熱條件下,加熱AB兩物體的升溫曲線圖。請觀察兩物體的升溫曲線,用文字描述此實驗結果。實驗結果必須描述兩者各自溫度上升的情形,以及進行兩者的比較,但不需提出造成兩者差異可能的原因。

跟上面一樣的學生A答案如下:

A為從20.01度開始,每分鐘上升2度;B為從20度開始,每分鐘上升1度。因為A的溫度上升速度較B快,且兩者有相同的加熱條件,所以可得A比熱較B小(相同加熱條件下,溫度上升比較快的物質比熱較小)

同樣的Ai給了A的評價,不過這部分就和我的期待不同,因為我希望學生在這個題目上,專注在描述實驗結果上,而非提出解釋,提出解釋是下一個問題的設定,不過Ai似乎會偏好有提出解釋的答案。當然學生的答案中也確實把溫度上升的部分描述得蠻清楚的就是了。

學生B的答案就更有意思,他第一次作答的結果是這樣

在同樣的加熱條件下,加熱A、B兩物體,由趨勢線的t即可得知,一分鐘A、B物體的溫度上升數值,也可由19.95及20得知兩物體初始溫度,兩物體於加熱30分後,溫度升至於80度及40度。

這個答案得到了B的評價,Ai給予這樣的建議

正確指出了 A 和 B 物體的初始溫度非常接近(約 20°C)。; 正確讀取了 A 物體加熱 30 分鐘後的最終溫度(約 80°C)。; 理解到趨勢線可以反映溫度隨時間變化的速率概念(提及「一分鐘A、B物體的溫度上升數值」)。
B 物體的最終溫度讀取有誤,根據評分標準應為約 50°C,而非 40°C,需更仔細觀察數據。; 雖然提到了可以從趨勢線得知溫度上升數值,但沒有明確比較 A 和 B 哪個升溫速率更快。; 未能明確指出 A 和 B 最終溫度的顯著差異,建議加上比較描述(例如:A 比 B 高出許多)。
同學你好,你大致掌握了實驗的重點,能夠從資料中讀取兩者的初始溫度以及 A 物體的最終溫度,也理解溫度變化的速率概念。不過,在讀取 B 物體的最終溫度時似乎不夠精確,建議未來判讀圖表或數據時要更仔細。另外,除了讀取數據,申論題更希望看到你進行比較分析,例如明確指出哪個物體升溫比較快,以及它們最終溫度的差異。加上這些比較性的描述,你的答案會更完整、更符合題意喔。

然後B同學根據這個建議,做了第二次嘗試

在同樣的加熱條件下,加熱A、B兩物體,由趨勢線的t即可得知,一分鐘A、B物體的溫度上升數值,也可由19.95及20得知兩物體初始溫度,兩物體於加熱30分後,溫度升至於80度及50度。

你會發現學生只有調整了數字錯誤的部分,將B的40度改成50度。結果Ai還是給他B的評價,你會發現Ai的回饋真是溫暖正向,我是覺得讀起來真的會有被鼓勵到的感覺。

準確描述了 A 和 B 物體的初始溫度(約 19.95°C 和 20°C,非常接近)。; 準確描述了 A 和 B 物體在加熱 30 分鐘後的最終溫度(分別為 80°C 和 50°C)。; 能理解趨勢線與溫度上升速率有關,提及可從趨勢線的斜率(雖然用詞是't',但意指每分鐘上升數值)得知相關資訊。
應更明確地比較兩者的升溫速率差異,直接指出 A 物體的升溫速率顯著快於 B 物體。; 可以更清楚地指出最終溫度的顯著差異,例如提及兩者相差 30°C。; 雖然提到了可以從趨勢線得知溫度上升數值,但沒有實際進行比較或描述比較的結果(例如:A上升較快)。
同學您好,這個答案很棒地從圖表中找出了 A 和 B 物體的初始溫度與最終溫度,顯示您具備了基本的讀圖能力。您也提到了可以從趨勢線看出溫度的上升數值,這表示您理解趨勢線的意義。然而,若能更進一步,明確比較 A 和 B 哪一個升溫比較快,並指出最終兩者溫度的差距,就能更完整地分析實驗結果,達到 A 等級的要求。目前的答案比較接近 B 等第(接近預期),稍作補充就能更上一層樓!

B同學第三次的嘗試:

在同樣的加熱條件下,加熱A、B兩物體,由趨勢線的t即可得知,一分鐘A、B物體的溫度上升數值,也可由19.95及20得知兩物體初始溫度,兩物體於加熱30分後,溫度升至於80度及50度,由相同時間溫度差30度,由此得知A物體的溫度上升速率大於B物體的上升速率。

這個答案就終於獲得A的評價了,而且Ai也給予了很好的建議,其實這份答案是可以再把數字描述得更精準的,我也希望學生能做到,Ai也有提醒了這部分。

正確指出 A 和 B 物體的初始溫度相近(引用了19.95°C 和 20°C)。; 準確描述了加熱 30 分鐘後 A 和 B 物體的最終溫度(分別為 80°C 和 50°C)。; 清楚比較並正確指出 A 物體的升溫速率大於 B 物體的上升速率,並提及最終溫差為 30°C。
描述如何從趨勢線判斷升溫速率的部分(「由趨勢線的t即可得知」)表達不夠清晰,可以更直接地描述斜率或單位時間內的溫度變化差異。; 雖然指出了速率差異,但可以嘗試更具體地描述差異程度(例如,提到 A 的速率大約是 B 的兩倍),這樣分析會更深入。
整體表現符合預期。學生能準確從圖表中提取初始溫度、最終溫度等關鍵數據,並正確比較兩物體的最終溫度差異與升溫速率快慢。語句表達尚可,能理解其意。若能更清晰地描述如何從趨勢線判斷速率(例如,提及斜率或單位時間溫度變化幅度),並嘗試量化速率差異,表現將更為優異。

總結而言,我覺得在Ai的輔助下,一方面老師可以嘗試讓學生練習各種申論題,讓他們多學習表達一些,並且結合合適的Ai工具就可以輔助學生學習,老師在從旁確認訊息以及協助學生就行了。這樣的申論問題,只要連續放個幾個題目,學生就能做出一份完整的實驗報告,也可以隨時確認每一段的內容具有不錯的品質,我覺得這是Ai工具引進可以大幅提升學習成效的作法。

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