活動結束後大家手持自己DIY的實驗成品開心地合影

今天清華大學跨領域科學教育中心(以下簡稱清大科教中心)來到桃園市中壢區新明國小為高年級科學班20位同學帶來精彩的「科學動手做探究竟」的科普活動。雖然還是在暑假期間，但同學們依然對於此次的實驗活動充滿了期待，很開心雀躍地想要嘗試新科學事物。

上午的課程以「密度知多少」的系列實驗為主題，清大科教中心團隊帶著同學透過各種有趣的實驗操作，一步一步地深入了解密度的觀念和應用。在此以密度為探討中心的課程當中，除了將密度的基本概念加深、加廣，並利用日常生活中常見的案例，如天燈、船舶、潛水艇、魚鰾等實際物品的舉例，讓同學們更容易了解密度的觀念。並且還打破學生許多原有的迷思－以密度大的材質所製成的物品在水中就一定會往下沉嗎？並探討阿基米德是如何測量皇冠的密度？下午的課程，帶領著學生製作炫妙的彩色光盒，了解光線在具有圓柱面鏡的中空圓柱管內的多重反射現象。

上午密度議題的實驗，首先藉由黏土和珍珠板，讓學生體會組成物體的密度如何隨著物體形狀與體積的改變而產生變化。

清大老師特別為每位學生準備了1立方公分的珍珠板與油土首先請同學將兩者一同丟入水杯中，請同學先驗證他們所學過的密度物理原理是對的！！密度大比水密度大的油土會沉到水杯的底部；密度比水密度小的珍珠板會浮於水面上。而後，請同學們開始思考，並動手捏油土看看怎樣的造型能讓油土浮於水面，並做出「水能覆土亦能載土」的現象。當同學陸續發現當油土變成船型或碗型時，就可以浮於水面上。同學們開始疑惑相同體積相同質量的油土，怎麼可能捏一捏密度就會變小了，且能浮於水面上呢？

之後，老師就拿出兩組物體，第一組物體是兩個用相同鋼材質製成的空心大圓球和一顆實心小圓球，以及另一組是兩個外觀完全一樣的方型紙箱—箱上標示A、B驚喜箱。然後，讓同學輪流用自己的左、右手掌的手感掂量每一組中兩物體的「質量」與「重量」哪一個重？感受一下每一組中兩物體之間彼此的差異，然後寫下哪一個物體比較重。

進而探討用密度比水大很多的鋼質材料製造的船為什麼會浮於水面的現象與工作原理，引入「平均密度」的概念。讓同學理解油土本質的實際密度並沒有改變；而是當整體的體積內包覆了密度很小的空氣後，使得整體的體積變大，而變大的體積的本質是比水的密度低非常多的空氣，故而使得整體的平均密度產生變化。進而介紹潛水艇、熱氣球與天燈的沉浮原理。

接下來開始介紹「伽利略溫度計」能夠測量溫度的工作原理，先讓學生理解熱脹冷縮現象與密度間的關係。再請吳佳瑾老師親自操作示範，當熱水自溫度計上方淋下來時，此時請同學們圍繞著示範桌上的「伽利略溫度計」，同學們都瞪大眼睛看著溫度計內部液體因溫度變化而產生上、下對流的流動情形，以及繫著標示溫度值的彩色浮球在溫度計管內上、下移動位置的變化情形。

伽利略溫度計的工作原理與介紹-清大跨領域科教中心錄製https://www.youtube.com/watch?v=3tx_EyW6xlA&t=95s

同時，清大老師也秀出其他造型的伽利略溫度計讓同學了解其外型不一定要圓柱管狀喔！溫度計內部用以標示溫度值的浮球也不一定要垂直上下依序排列喔！。由於無法讓同學一一以手感實際感受溫度計的溫度變化情形，故老師接著拿出「手窩爐」—不知為何廠商常喜歡將之暱稱為「愛情溫度計」。再請女同學來到台前，讓她們比比看誰最熱情？還沒喊比賽開始，就有同學開始很努力地搓揉自己的雙手，期望自己是最熱情的女孩。這回的比賽實在難分軒輊，於是就讓現場所有同學都有機會自己親自操作愛情溫度計，並觀察溫度計分別浸入熱水時，竟可看到手窩爐內的液體快速上升到上面的腔體內，甚至產生類似噴泉噴湧而上的有趣現象。ㄟ！原來利用溫度的變化，也可以製造噴泉喔！

接著來到此「密度知多少」系列課程的重頭戲，讓同學嘗試分離四種具不同密度的塑脂顆粒。 首先，先請同學觀察，並詢問他們杯內四種不同顏色的塑脂顆粒該如何用密度的原理將其分開？經同學一番天馬行空的搶答後，終於有同學觀察到簡報內出現食鹽的圖片，故進一步猜測到是要利用改變食鹽水濃度來產生分離效果。請同學透過調配不同濃度的食鹽水，因食鹽水溶液的密度變化使由不同密度材質製成的塑脂顆粒自己就與其他密度的顆粒自動分離開來。

於是同學開始兩個人一組自己操作此利用「固體與液體之密度差異進行分離的實驗」，歷經幾番波折同學們都很順利地將四個不一樣顏色和密度的塑脂小顆粒分離開出來，同學們終於很有信心、很高興地看著他自己分離好的成果，鬆了一口氣~~

上課過程中，老師與助教一再強調做科學家應該具備的實驗態度與精神，請同學們每加一匙鹽份都需要定量，且需紀錄實驗過程中的變因，從小養成小小科學家的態度！最後將製成的成品與異丙醇混合，製作屬於他們的密度瓶，相信他們以後每當看到自己做的密度瓶時，就能回想起這堂課許多的密度觀念，利用在他們未來的生活當中。

緊接著就是同學們最期待的最後一個DIY實驗：「珠珠分分合合密度瓶」DIY。首先先發下含有紫外光變色顏料的PE材質製的塑膠珠，讓同學們拿到教室外照陽光，讓他們實際瞭解戶外陽光中所含的紫外光線的強度真的很強喔!!故在豔陽下出門時，一定要穿戴適當的衣帽，以遮蔽陽光，以防止在紫外光下過度的曝曬。而後，再發下其他所需的實驗材料，讓學生開始製作屬於自己的密度瓶，經過10分鐘的努力同學們終於陸續完成自己精美的密度瓶作品，可以帶回家秀給家人一起欣賞。

用完午餐後，下午的課程時間因僅有兩小時，是帶領著學生進行炫妙的彩色光盒DIY課程，以了解光線在具有圓柱面鏡的中空圓柱管內的多重反射現象與應用。除了帶給同學們光學的概念、理解光線的色彩與反射外，更讓他們在實作中解決問題。從摺塑膠盒到剪包裝紙、從黏雙面膠到排列技巧，都是小細節的著墨，累積起來卻是一個個解決問題的學問，藉由小細節的累積，長期下來即可培養學生們終生學習、思考解決問題的能力！

左圖：學生認真地製做彩色光盒的用心情形，右圖：學生自製的彩色光盒。

五小時的「動手做實驗、探科學究竟」的研習活動，就在這些有趣且緊湊的實驗過程中，一下就溜失而過了。大家都還很意猶未盡之際，活動已悄然地走進尾聲了，大家捧著自己的實驗作品，與清大老師們來一張大合照。期待未來還有機會大家再相聚一堂，再一起攜手探究科學的奧妙與其廣大的應用！

活動結束時，大家手持自己DIY的實驗成品開心地留下合影！