「發現螢光」學習活動設計與材料包

帶著大家認識礦物發出螢光的原理，並實際觀察螢光礦物的「發現螢光」活動，已經進行過好幾場。由於這個現象不只是地球科學的認識礦物而已，背後所牽涉到的科學原理，其實包含物理、化學與生物等自然領域學科。所以除了適用在地球科學的選修課程之外，自然領域相關的加深加廣選修、多元選修、或探就與實作課程，也同樣適合帶領學生來進行。

原本我辦理「發現螢光」這個活動都是針對老師的研習，但是在上學期永春國小和這學期大里高中的二次邀約，都是直接面對學生的學習活動。於是我完成一個給學生用的學習活動設計，再搭配把材料包留給邀請我的學校，讓學校老師未來還可以持續操作這個活動。活動內容包括二節課的科學原理講解、螢光礦物觀察實作、螢光礦物跑檯觀察、以及特殊螢光礦的的觀察與描述等等。

2024.03.25更新
目前112學年度第2學期行程已經幾乎排滿（已經排定的行程表），歡迎有興趣的學校或老師預約下學期的場次。

以下是大致的學習活動流程和材料包的內容與說明：

1. 引起動機：將學生分成六組，每組發放一隻365nm長波紫外線手電筒*，以及一顆綠螢石*，請同學觀察螢石本來的顏色，以及用紫外線手電筒照射後所呈現的顏色，並說明這就是今天活動的主題。
2. 科學原理：講解電磁波、人類視覺、與能階躍遷等相關科學原理。講解內容可以根據學生年級與學習背景精簡。
3. 常見螢光礦物的個別發光原理與礦物標本實際觀察：搭配個別螢光礦物的發光原理，提供同學相對應的螢光礦物實際觀察。同學需要觀察並紀錄這些螢光礦物的特徵，以便進行下一階段螢光礦物跑檯大挑戰所需。

   選用的礦物及特色：

   1. 綠螢石*：經典的螢光礦物，變色效應明顯，由微量元素引發螢光。

   
   

   2. 紅剛玉（與綠簾石共生）*：由主要組成元素構成外觀顏色並引發螢光。
   3. 藍剛玉****：含微量元素導致外觀與紅剛玉顏色不同，但主要構成元素相同，所以螢光色相同。
   4. （含錳）方解石*：兩種微量元素的能階躍遷與共振所導致螢光，螢光顏色多樣。
   5. （黃）方解石**：與（含錳）方解石螢光色不同，具有明顯磷光。
   6. 方鈉石*：與上述標本的螢光色不同，且由不同微量元素所引發。
   7. 玉滴石（玻璃蛋白石）*：與上述標本的螢光色不同，由不同微量元素所引發。
   8. 油膽水晶*：由有機物質所引發的螢光。

4. 跑檯觀察螢光礦物大挑戰：準備數種螢光礦物，礦物的種類或螢光特性與前面觀察的礦物類似，但礦物外觀、顏色與實作時不大相同。每檯礦物的觀察時間2分鐘，可以自由拍照、攝影、或筆記。跑檯活動結束後才公布題目，作答時可以參考筆記或上網查詢均可。

   選用的礦物及特色：

   1. 方鈉石（與青金石共生）**：由礦物外觀顏色及螢光色判斷。
   2. 紅剛玉（六角柱狀）**：由礦物外觀顏色及螢光色判斷。
   3. 方解石（白色片狀）**：礦物外觀顏色不同，由螢光顏色判斷。
   4. 新疆油膽螢石**：礦物種類和外觀顏色不同，由螢光型態及顏色判斷。
   5. （白色、藍色或紫色）螢石**：礦物外觀顏色不同，由螢光顏色判斷。
   6. 閃鋅礦**：礦物種類和外觀顏色不同，觀察不同螢光特性（磷光）。
   7. 方解石和螢石共生**：礦物外觀顏色不同，由螢光顏色判斷。

5. 公布成績並觀摩各組觀察筆記：請學生分享觀察石的筆記與答題的判斷根據。
6. 提供更多不同類型螢光礦物進行觀察：由學生自行觀察、紀錄，並蒐集資料判斷可能的礦物名稱。
   預計提供的礦物種類（以下標本不會全部準備或提供）：
   
   1. 日光螢石（馬達加斯加）***：螢光很強，無法在日光下就變色，但可以用來比較相同螢光礦物的螢光亮度明顯差異。
   2. 日光螢石（納米比亞）***：螢光很強， 可以在日光下就變色，同時也可以用來比較相同螢光礦物的螢光亮度明顯差異。
   3. 黑色螢石***：很少見的螢石顏色，而且螢光顏色為紅色的螢石同樣很少見。
   4. 綠螢石和蠟燭水晶共生***：很可愛的綠螢石，好像有一根白色的蠟燭水晶長在螢石裡面一樣，大約2到3公分大小。
   5. 透明綠螢石***：這個產地的綠螢石非常透徹，很像玻璃，螢光很明顯。
   6. 油膽螢石***：大顆的，和第二類標本提供那種小顆的視同一個產地（新疆），螢光很漂亮，超漂亮。可是價格很貴，超貴。
   7. 綠螢石和方解石共生***：與前面提供跑檯挑戰的標本類型相同，跑檯標本是小顆藍色螢石和片狀方解石，這個標本是大顆粒綠色螢石和塊狀方解石標本。
   8. 片狀方解石***：有幾種不同型態的白色片狀方解石可以選擇。
   9. 方解石與水晶共生***：和水晶共生的方解石很有造型，外觀很獨特。
   10. 柱狀方解石***：柱狀，接近透明的方解石，變色效果很明顯。
   11. 冰洲石（方解石）***：解理面相當發達的方解石，但螢光不明顯，礦物結晶透明，通常有明顯雙折射現象。
   12. 石膏***：玫瑰狀的片狀石膏，有明顯的螢光和磷光效應。
   13. 透石膏***：有螢光的透石膏很少見。
   14. 瑪瑙***：螢光是少見的綠色。
   15. 鐵閃鋅礦***：在金屬礦的表面就有金黃色的螢光，是非常少見的標本類型。（目前沒有可以送的標本）
   16. 白鉛礦***：常與方鉛礦及重晶石共生，黃色的螢光很漂亮。
   17. 其他****：白鉛礦、水砷鋅礦、矽鋅礦等等。
7. 講師費用與材料包
   • 如果承蒙學校邀請，扣除交通費用之後的講師費用，我可以用來提供材料包給學校。如果學校的經費不足，我還是可以無償提供部分的標本或器材給學校運用。
   • 一般正常狀況下，如果是二節課的鐘點費用，每節1500元。我大致可以提供365nm長波紫外線手電筒和大部分原理講解時搭配的螢光礦物6套（下表的第一類標本，前文中礦物後方有*號標記）。
   • 如果學校能夠提供三節課的鐘點費用，每節1500元，我應該可以提供跑檯所需和額外的礦物標本各一顆（下表的第二類標本A和B，前文中礦物後方有**號標記）。
   • 若學校提供的鐘點費用是每節2000元，二節鐘點費我盡量擠出以上兩類標本給學校，三節的話我就會從第三類標本中挑選，或由學校指定要哪一種類型的標本。或是學校已有部分標本與紫外線照射器材，可以再增減特定種類的螢光礦物標本。

   目前邀請我到校演講的形態有：辦理校內教師研習、辦理示範教學、辦理說觀議課等等，這些型態的活動我都會依照以上方式提供螢光礦物材料包給學校。如果是辦理跨校教師的研習，則由主辦學校決定要留多少螢光礦物在學校，其他我會選擇不一樣的螢光礦物給每位參加老師。

   總而言之，歡迎大家一起來認識螢光礦物，認識這個自然界奇妙的現象。

以下是我根據目前（2024.03.10）手上的標本數量和價格，參考演講費用所估計的數量。如果未來庫存標本的情況有改變，或是邀請學校的演講費用比較多或比較不足，我都會再調整下列的內容。

****僅展示，無法提供的螢光礦物標本

分享紀錄

• 2023.04.28 竹市新竹高中 跨校教師共備社群*
• 2023.06.08 中市台中一中 跨校教師共備社群*
• 2023.12.12 中市台中二中 輔導團教師共備社群*
• 2023.12.20 中市永春國小 小三到小六學生*
• 2024.03.06 中市大里高中 高三選修地科學生說觀議課*
• 2024.03.26 北市萬芳高中 校內教師研習*
• 2024.03.27 彰縣員林高中 校內教師研習*
• 2024.04.13 中市優遊台中學（科博館） 中市國高中學生（螢光礦物大禮包）
• 2024.04.16 南投中興高中 高一同學地科營隊
• 2024.04.22 化石先生員工訓練課程（國立自然科學博物館）*

排定的分享計畫
2024
4/27（六）暫定高雄市高中地科教師研習
5/6（一）上午暫定中一所高中
5/7（二）下午已排定新竹一所高中
5/16（四）下午暫定中市一所高中
6/4（二）下午已排定北市一所高中場
6/11（二）下午已排定北市高中地科教師共備場
6/18（二）下午已排定北市一所高中場
6/20（四）下午暫定新竹一所高中