化學驚奇秀（上）

Posted on 2013/08/02 in 化學 with 尚無留言 6,706 views

化學驚奇秀（上）
國立彰化師範大學化學系楊水平副教授

本文原刊載在國立台灣科學教育館《科學研習月刊》第51卷第3期

化學驚奇秀（Wonders of chemistry show）係由演示化學示範（presenting chemical demonstrations）演變而來，強調寓教於樂，具有娛樂性和教育性的功能。化學驚奇秀有些以魔術手法展現，在歐美國家稱為化學魔術秀（chemistry magic show）。本文從現今國際化學示範大師的驚奇秀談起，接著簡介化學驚奇秀的兩百年歷史，最後介紹歐美各大學和臺灣各大學的化學驚奇秀。

化學示範大師的驚奇秀

現今，最著名的化學驚奇秀非「往事聖誕節歡樂（Once Upon a Christmas Cheery）」的活動莫屬了。自1970年以來，巴薩姆‧列肯‧沙哈西利（Bassam Zekin Shakhashiri）在他的實驗室每年12月的聖誕節前舉辦。沙哈西利教授的活動是承襲偉大的英國科學家邁克．法拉第（Michael Faraday）的聖誕節講座（Christmas Lecture）。除2011年因故取消之外，他總共舉辦41屆的「往事聖誕節歡樂」。影片一是沙哈西利和他的伙伴在2010年表演的「電池操作的化學反應」。此表演橋段附有教師指引，詳列使用的藥品和器材以及詳細的表演步驟給教師參考。

除了上述影片之外，沙哈西利教授在YouTube網站上還發佈兩部影片，其一為2008年的「從氧化亞氮和二硫化碳爆炸反應的化學發光」，其二為2010年的「折射率：消失的玻璃和消失凝膠」。自2001年起，沙哈西利教授收錄他的「往事聖誕節歡樂」表演在化學示範錄影中，每一年的表演節目有14-27個示範實驗單元。值得一提的是，他的學術出版書籍已被翻譯成多種語言，其中包括一系列叢書有五冊的化學示範：化學教師手冊（Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry）（圖一），化學示範是很好的化學學習和教學的模式，大英百科全書推選他為“在美國課堂示範者的泰斗”。

圖一化學示範：化學教師手冊 (圖片來源：Chemical Demonstrations Volumes 1-5, Educational Innovations.)

沙哈西利教授以科學面向的娛樂節目已經在威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin, Madison）、美國國家科學院（National Academy of Sciences）、在華盛頓的史密森國家航空和太空博物館（Smithsonian’s National Air and Space Museum）、美國國會大廳（Halls of the U.S. Congress）和波士頓科學博物館（Boston’s Museum of Science）等不同的地方表演，而且場場座無虛席，如圖二和圖三所示。他也在不太正式的場合，如博物館、會議展覽中心、購物中心和養老院中做化學的教學。他的一小時和兩個半小時的節目全年在公共廣播公司（Public Broadcasting Service, PBS）和其他有線電視台播放。沙哈西利教授有效地促進國小、國中、高中和大學等層級的科學教育之卓越領導為國際知名。

圖二「往事聖誕節歡樂」的沙哈西利與兒童觀眾對話 (圖片來源：Bassam Zekin Shakhashiri)

沙哈西利是美國威斯康辛大學麥迪遜分校的化學教授，他也是2012年美國化學會（American Chemical Society, ACS）的當選主席，而且在主席繼任的期間，他是ACS的董事會的成員，服務從2011至2013年。在此之前，沙哈西利教授在ACS有豐富的經驗，曾經在國際活動委員會和教育委員會服務過。在1962年，他為ACS的成員，之後曾擔任過ACS化學教育分部和威斯康辛州地方分部的主任。

圖三「往事聖誕節歡樂」的沙哈西利和威斯康辛大學的吉祥物巴基獾 (圖片來源：Bassam Zekin Shakhashiri)

沙哈西利教授在2011年2月和3月，前往比利時慶祝國際化學年（International Year of Chemistry, IYC），2月28日他在科技城（Technopolis）的佛蘭芒科學中心（Flemish Science Center）上過世界上最大的化學課，聚集562位小學生，打破世界紀錄，如圖四所示。為了慶祝國際化學年，在比利時的essenscia舉辦一系列活動，給公眾人們，尤其是兒童，發現化學的機會。

圖四沙哈西利和比利時青少年慶祝2011國際化學年 (圖片來源：Biggest chemistry lesson in Belgium, The International Council of Chemical Associations)

化學驚奇秀的簡史

湯瑪斯‧加內特（Thomas Garnett）（1766–1802）是在1799年任職英國皇家學院（Royal Institution, RI）的第一位化學教授，他曾經是蘇格蘭格拉斯哥的安德森學院（Anderson’s College）的一位成功的講師。1801年2月16日一位康瓦爾年輕人，漢弗里‧戴維（Humphry Davy）（1778–1829）被任命為加內特的助理講師。戴維大部分靠自學，在1802年5月繼任為教授，並在1802年6月擔任講師。戴維迅速地從一個常常失業的木雕師兒子轉變成「在他的時代最卓越的化學家」以及「最受尊敬與最令人厭惡的科學家」（許多人察覺到他在社交上的傲慢和勢利眼）。

當年戴維的演講主要保留著娛樂，亦即寓教於樂，圖五為一幅詹姆士‧吉爾雷（James Gillray）著名的當代漫畫—展現戴維在1802年英國皇家學院的公開演講。此漫畫內容在描述湯瑪斯‧加內特提供氧化亞氮（笑氣），由戴維研究其生理效應。自願者約翰‧科克塞‧希皮斯利爵士（Sir John Coxe Hippisley）是英國皇家學院的一位經理，當戴維在操作風箱時顯得非常快樂。

圖五一幅詹姆士‧吉爾雷著名的當代漫畫---戴維在1802年英國皇家學院的演講 (圖片來源：Caricature of a Chemical Lecture, Science Museum, London, England.)

1813年正值戴維職業生涯的巔峰，卻辭去教授的職務，他的餘生致力於旅行和研究。戴維早年曾雇用麥克‧法拉第當他的助理，從事紀錄和描繪戴維的一些講授內容。法拉第（他的父親是鐵匠）靠著自學，從一個學徒變成裝訂員。年輕的法拉第懷抱極高的自我期望，他努力完成電學的文章，被收錄在大英百科全書裡，之後他又闡述自己的電學定律。透過電學和化學之間的連結，讓電化學變成當時的一門最新領域。為了紀念兩百週年的英國偉大的化學家和物理學家，在1991年召開無數的會議和研討會之後，出版了紀念書籍，最初的兩個章節就是法拉第的電化學實驗研究（Experimental Researches in Electricity），此研究被當成「經典的自然科學領域」。

在1825年法拉第發起一年一度著名的聖誕節講座，在英國皇家學院舉行。這是一個科學領域的展現，以年輕聽眾為主的聖誕節講座，當時鮮少為青少年舉辦教育課程。除了在第二次世界大戰期間（1939–1942年）停辦之外，這個講座至今仍舊延續舉辦。圖六為法拉第在1856年舉行的聖誕節講座，出席者有普林斯康索王子（坐在直接面向演講台）和他左邊的威爾士親王（肖禹愛德華七世）。

圖六法拉第在1856年舉行的聖誕節講座 (圖片來源：Christmas, Invigorate, the Royal Society.)

英國皇家學院的聖誕節講座自1966年開始有電視轉播，1966–1999年由BBC Two、2000–2004年由Channel Four、2005–2008年由Channel Five、2009年由More 4、2010–2011年由BBC Four轉播。影片二是2010年英國皇家學院聖誕節講座的片段—顯微籃球，由BBC Four發佈在YouTube上。
在二十世紀裡，美國最崇高的化學示範的老大師，非九十多歲的休伯特‧紐科姆‧阿爾埃（Hubert Newcombe Alyea）（1903-1996）莫屬，他是普林斯頓大學榮譽退休教授，也是由弗雷德‧麥克默里（Fred MacMurray）所主演的華特・迪士尼1961年動畫片「飛天老爺車（The Absent-Minded Professor）」的原來的真實人物，如圖七所示。

圖七阿爾埃的化學示範和飛天老爺車 (圖片來源：Cocktail 'Old Nassau' - Modified Landolt Reaction)

影片三是來自普林斯頓大學的檔案館，此影片的主題是阿爾埃教授的演講摘錄“幸運的意外、偉大的發現和有準備的頭腦（Lucky Accidents, Great Discoveries and the Prepared Mind）”。他退休後，到全國各地的演講，這個影片在美國路易斯安那州立大學（Louisiana State University）演講的錄影。在影片的23:13之處，他重複對校友每年的演講所唱的歌曲和所演示的化學示範。

目前在位的美國化學示範的泰斗是前面提到的巴薩姆‧列肯‧沙哈西利。沙哈西利教授因一年一度的娛樂活動「往事聖誕節歡樂／在沙哈西利的實驗室」而眾所皆知。從1970年以來，他每年都表演這個活動，這是模仿法拉第的聖誕節講座。圖八為沙哈西利在1970年的「往事耶誕節歡樂」表演照片。在1991年12月16日聖誕節前，他在華盛頓特區國家科學院表演，由公共廣播服務（PBS）播放至全國各地。

圖八沙哈西利在1970年的「往事耶誕節歡樂」表演 (圖片來源：Campus Connection, The Cap Times.)

比沙哈西利教授舉辦第一屆「往事耶誕節歡樂」還早一年，自1969年以來，在聖路易斯-奧比斯保的加州州立理工大學（California Polytechnic State University）的科學暨數學學院化學系，每年的春天舉辦化學驚奇秀，由菲利普．貝利與克里斯蒂娜．貝利（Philip S. Bailey and Christina A. Bailey）夫婦共同、個別或與他們的學生一起演出，如圖九所示。他們至今已經演出過數以百計的場次，每年邀請當地國小四年級學生到該校觀賞，觀眾人數已經超過12萬5千人。他們夫婦也共同撰寫一本「有機化學：概念與應用的簡述（Organic Chemistry: A Brief Survey of Concepts and Applications）」的教科書。

圖九菲利普．貝利與克里斯蒂娜．貝利夫婦及其表演道具 (圖片來源：Chemistry Magic Show, California Polytechnic State University.)

加州州立理工大學出版一本化學魔術秀手冊，內容提到：「我們記得兒童時代的哪些科學教育？大多數人印象深刻之事是那些自己做過的事情，動手做的經驗。我們大部分不記得那些只是用講給我們聽的事情。在國小階段體驗科學的驚奇時刻，對我們的未來是關鍵的。它可以鼓勵學生在高中及大學繼續學習科學，並從事科學、科技、工程、數學的相關職業 — 這些在經濟的重要領域和學科中，畢業生仍然呈現短缺。早期的科學研究也導致公民的科學素養的提昇，這對我們的民主是相當重要。這份手冊附贈一片光碟影片，是傳統的化學魔術秀，它是為了有趣好玩而設計的，影片秀出小學生參與享受科學。為了要激發、鼓勵學生的好奇心，科學示範可以是有樂趣的和可理解的，我們鼓勵在家中或學校中做科學實驗。」圖十是這本化學魔術秀手冊的封面和第一頁。