STEM活動課堂「手工化學」——香薰蠟燭 14/10/2019

STEM午間活動「有機化學」來到最後一天。今天的主題是製作香薰蠟燭。

在談製作香薰蠟燭之前,我們首先要想一個問題:到底甚麼是蠟?其實蠟是一個泛稱,指擁有複數烷基的有機化合物。市面能夠買到的蠟燭多以石蠟為原材料,這是提煉石油的副產品之一。我們本次活動使用的則是蜂蠟,這是蜜蜂製作蜂巢的原材料,含有複數長鏈脂肪酸。

第二個問題,為甚麼我們燃燒木炭或其他燃料時,會整塊木炭燃燒;但點燃蠟燭的時候卻不會整根蠟燭著火?原來,燃燒是一個劇烈的化學反應,需要火三角:燃料、氧氣與熱,而蠟燭能夠持續燃燒的關鍵是中央的燭芯,由吸收性強而燃點低的物料造成。當點燃蠟燭時,燭芯周圍的蠟首先熔化。液態的蠟通過毛細作用沿着燭芯往上移動,在火焰中氣化並進行燃燒作用。氣化的蠟燭吸收了熱能,令燭芯不能達到燃燒點,不會一下子燒沒燭芯。

當製作香薰蠟燭時,我們會加入香薰精油。香薰的香味來自植物精油中的揮發性化合物:酯類(Esters)或芳香族化合物(Aromatic Compounds)。精油在製作香薰蠟燭時加入熔化的蠟中。點燃蠟燭時,精油亦通過毛細作用沿燭芯往上移動,當中的揮發性化合物隨着熱空氣揮發,散發香味,起安神或提神的作用。

STEM活動課堂「手工化學」——製作肥皂 11/10/2019

STEM午間活動「手工化學」來到第三天。今天的主題是兩種童年玩意:彈力球與史萊姆。

彈力球擁有強勁的彈性,而史萊姆能夠自由變形及重新融合。乍看之下看似兩種截然不同的物質,但我們可以使用同樣的主要原料構成它們:膠水和硼砂。為甚麼?

物質的相(固態、液態、氣態)是由分子之間的鏈接決定的。若分子間的作用力較弱,令分子能夠在一定範圍活動,則物質有固定的體積,但形狀不固定,即為液態;若分子間的作用力強,分子不能自由活動,則物質有固定的體積與形狀,即為固態

膠水的成分之一是聚乙烯醇。這是是一種由上萬個乙烯醇連接而成的高分子聚合物,它具有極性且能與水形成氫鍵,溶化於水並製成具粘性的膠水。當我們將硼砂加入膠水,硼砂能解離出四羥基硼離子([B(OH)4]−)並與聚乙烯醇形成交鍵。形成交鍵的聚合物吸引力更強,分子不能自由活動,形成固體。通過調整膠水(聚乙烯醇)與硼砂的比例,我們可以製作具備不同特性的彈力球、史萊姆或「鬼口水」。

STEM活動課堂「手工化學」——天然蚊怕水 9/10/2019

STEM午間活動「有機化學」來到第二天。今天,我們來研究以下遠足必備良物:蚊怕水。

蚊怕水的主要成分是DEET,能夠干擾蚊蟲的感官及神經系統。然而,DEET具備一定程度的神經毒性,且有造成皮膚疾病的風險。我們可以使用香茅精油調配天然蚊怕水,不過需要注意下列事項:

  1. 市面常見的香茅精油為高濃度的原液,不能直接用在人體上。我們要按照1:10或1:100的比例稀釋香茅精油。
  2. 水與油不能混合。我們需要使用食用乳化劑或酒精,令水與精油更易混合。 

STEM活動課堂「手工化學」——製作肥皂 8/10/2019

這一期STEM午間活動的主題是「手工化學」,我們會運用化學知識,手工製作各種作品。今天的主題是製作肥皂。

肥皂的分子結構分為兩部分:它的頭部是有極的COO-,具備親水性;而尾部是和油類似的非極性碳鏈,具備厭水性(或稱親油性)。當使用水與肥皂接觸油污,肥皂的尾部吸附油污,而親水的頭部溶於水中。這個反應形成油微滴並令其均勻地分布在水中,容易被清洗乾淨。脂類與鹼性溶液(例:氫氧化鈉水溶液)結合,便會進行皂化作用,形成脂酸鈉(皂)與甘油。

由於反應需時,而且鹼性溶液具腐蝕性,我們改為使用已調配好的皂基。將皂基隔水加熱至熔化,然後倒進矽膠模具,冷卻後便能製成手工肥皂。

健康及性教育周特設活動——「食物掃描」 25/9/2019

健康及性教育周來到第三天,今天我們的活動將會運用圖像辨識技術,探討食物的營養。

我們需要七種營養素,分別是碳水化合物、蛋白質、脂類、水、礦物質、維他命及食物纖維。前四者對維持生命不可或缺,而後三者則能讓我們的身體保持健康。我們可以如何得知食物的營養素呢?最簡單的方法,就是閱讀食物包裝上的營養標籤。對於沒有包裝的食物,我們可以進行實驗測定營養素的量,或者使用最新的圖像辨識技術。

今天,STEM教育組便為同學介紹一個App,「Calorie Mama」。只需要用iPad或手機拍攝食物的照片,App便能通過圖像辨識技術,從資料庫中找出最匹配的資料。

健康及性教育組為同學準備了健康飲品桂圓紅棗雪梨茶,供同學飯後享用,並介紹了桂圓紅棗雪梨茶不同材料的健康功用。

健康及性教育周特設活動——「健康測試站」及「食物實驗」 24/9/2019

健康及性教育周來到第二天,今天我們的活動將會探討數學、科學與健康的關係。

我們應該如何量度「身體健康」這個概念?外觀?身高?體重?不過,這些都會因人種與環境有所差異。為此,我們需要一個客觀而泛用的量度指標。STEM教育組今天舉辦的活動「健康測試站」為同學介紹兩項指標:BMI體脂肪率,並提供計算機及電阻式體脂計讓同學測試自己的健康指標。(電阻式體脂計藉由微弱電流通過測試者的肢體,結合身高及體重資訊計算出體脂肪率)

說完健康指標,我們又能如何測試食物的營養呢?我們可以通過不同的實驗進行量度。STEM教育組今天舉辦的另一個活動「食物實驗」,為同學介紹兩種測試工具:測試酸鹼值的pH試紙及測試葡萄糖濃度的尿糖試紙,並提供四杯液體,讓同學使用pH試紙及測試葡萄糖濃度的尿糖試紙,找出不明液體的真面目。

過量攝取鹽或糖,都會損害身體健康。健康及性教育組舉辦「少糖、少鹽、小確幸」,以攤位遊戲的方式讓同學理解食物含有的鹽與糖,了解健康選擇飲食的方法。

健康及性教育周特設活動——「五臟俱全」及「模擬手術體驗」 23/9/2019

2019-20 STEM午間活動隆重開幕!響應本月健康及性教育周,健康及性教育組與STEM教育組特別合辦了一連串的活動。

通信、顯像及擴增實景(Augmented Reality,簡稱AR)技術已經逐漸應用到娛樂層面,但這些技術同樣能夠在醫療層面大派用場。醫生能夠使用光纖技術及電子成像,無需切開病人軀體,就能快速尋找患處,增加手術的成功率。在實際進行手術前,外科醫生可以運用AR技術,進行預練,評估手術風險,並可以通過反覆練習減低手術風險。結合通訊、成像及機械人技術,外科醫生可以在現場以外的地方進行手術,甚至通過跨洋通訊,讓先進地區的外科醫生為落後地區患者進行手術,更有效分配醫療資源。

除此之外,我們可以利用模擬生物結構的方式進行教學,減低對活體樣本的依賴。為了讓同學們體驗這一點,STEM教育組舉辦了「五臟俱全」及「手術模擬體驗」兩個攤位,通過iPad及模擬3D模型,讓同學認識及體驗人體奧妙與醫療操作。而健康及性教育組舉辦了「追擊毒禍」,以攤位遊戲的形式讓同學學習毒品對內臟造成的傷害。

 

 

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