教學目標
1. 藉提供有限的日常生活材料，激發環保意識，避免浪費。
2. 利用尋常且容易控制的材料燃燒火勢控制，思考如何應用反應速率單元知識，由開放性思考轉入引導型探究。
3. 從分組競賽過程中完成探究與實作的表達與溝通、合作與討論。
4. 因使用越多材料，扣成績越多，明白材料成本與損益關聯性。
 

一、旨趣
世足賽期間泰國野豬隊少年足球的故事令人揪心。因此，意外受困時，物資缺乏下，如何以一張衛生紙產生穩定的光源及熱源，使我們成功逃生？聽起來是不可能的任務，卻在動腦與集思廣益後，討論出可能性。
通常衛生紙一張在傳統印象中，整張燒完很快，所以現在要顛覆傳統，動腦思考如何讓一張平凡衛生紙延燒超過一分鐘，甚至十分鐘，進而應用幾張衛生紙烤熟一支玉米或番薯，不但創意十足而且節能減碳，絕對是現代最酷最炫的超ㄅ一ㄤˋ燒烤。

二、原理
1. 碰撞學說：化學反應中，參與反應的原子重新排列而成新的化合物，反應過程中涉及化學鍵的破壞與形成，故參與反應的粒子必須相互碰撞才能進行，碰撞頻率增大，反應速率增快。
2.非勻相反應：在二種或以上不同之相中以及固相間進行的反應。反應速率除了與濃度有關外，也與接觸面積有關，本例為氣相與固相。
3.接觸面積：在非勻相反應中，反應物間的接觸總面積愈大，反應速率愈快。八仙塵爆就是可燃性粉塵懸浮於空氣中，所以反應速率非常快。

4.將一個正立方體的各邊切割為原來的倍，則固體的總表面積變為原來的n倍。假設原正立方體，每邊長為 (cm)，每邊等分成n等分 分成塊小正立方體，每邊長為 (cm)，原總表面積為6，分割後總表面積為固體的總表面積變為原來的n倍。

三、實驗器材：衛生紙一疊、打火機一個、濕抹布一條

四、步驟
1. 每組拿到器材後先思考並討論所要呈現形狀，並探討實驗變因有哪些，再進行實驗，以避免浪費。
2. 實驗過程每組仔細觀察角度(圖1〜3)與緻密程度(圖5、 8)對火勢影響，再討論並修正後才進行第二次實驗。
3. 依此類推，後續實驗亦如此，途中莫忘觀察他組成功案例，以為改進參考。
4. 若有成員實驗或討論方向有誤，教師可適時提醒觀察哪些組別的成功經驗。
5. 團隊合作絕對比個人更容易勝出，過程中多多學習溝通技巧。

圖1. 朝上火勢



圖2. 水平火勢

 規則說明：
1. 每組先發一張衛生紙(若為兩張相疊者，請予分開，以示公平)。
2. 各組可要求多給材料(衛生紙)以進行實驗，但每發一張則扣成績一分等(教師可自行設定)，以因應日後工作勢必要求以最少資源完成。
3. 不得額外添加它物，除非身上能自行分泌者。
4. 不予限制利用夾子或筷子等夾住紙團或紙條。
5. 思考如何調整形狀、俯仰角度、改變緻密程度（扭轉乃至打結等等處理後的緊實程度-事關與空氣接觸面積），最後就能控制火勢大小。實驗過程不靠任何器材輔助，不添加任何藥劑，重點在動腦發揮創意。

 注意事項：
1.比賽以延時最長為優勝，且材料僅能點火一次，途中若熄火則視為比賽結束，所以火勢若太小恐有熄火之虞，請參賽選手注意。
2.為避免爭議，計時只以出現明火為準，若只剩殘餘火星或冒煙者，一律不予計時。
3.為降低燃燒速率，偶有不完全燃燒以致冒煙，故事前務必打開窗戶，並注意通風。
4.實驗時風勢如果過大，可自行調整窗戶位置或風扇。
5.由於實驗室經完善消防規劃，滅火器、水槽等一應俱全，且有專業教師指導，因此能夠在此謹慎實驗；家中易燃物多，因此嚴禁在家中進行實驗，以免釀成火災，觸犯公共危險罪，且須賠償他人損失。
6.實驗後地板或桌上難免有灰燼飛散，請同學記得整理。

教學提醒1：有些學生會因索取材料被扣分而不敢嘗試此機會，建議教師可向學生分享：企業若只著眼於投資的花費，如何享受投資的收穫？

教學提醒2：探究與實作精神在學習歷程的「自行修正」能力提升，教師不需給予過多提示。建議就規則與步驟說明即可，其餘視某組或全體學生進度才給予適當提示，以免剝奪學生思考成長機會，如此方符合《禮記學記篇》所說：「善待問者如扣鐘，扣之以小則小鳴，扣之以大則大鳴」。

實驗提醒1：規則中不禁用夾子或筷子等物，不代表這些物件就是必需品。細心學生應會發現上述物品只是初期實驗時怕燒傷的方便舉措。實則以手持握、調整最為靈活。畢竟，須借助它物避免火勢過大而燙傷，意指對火勢控制尚有進步空間；有些學生直接把作品放在地上燒，問題同上。

實驗提醒2：火勢控制實乃成敗關鍵，故再就火源與手持距離討論；首先就安全而言，火源離手距離自是越遠越好，但是衛生紙強度有限，離開太遠則下垂，點火後反而很快往上燒，結果火勢太大只好放手；因此欲增強紙條(紙捲)強度，學生會發展出常見兩種方法：平捲(圖4、5)或擰轉(圖6〜8)，何者效果為佳？前者難以捲至密實，所以[∆強度/單位質量(體積)]增強效果有限，後者明顯強度增加，即是慣性矩提升之效。
學生實驗後會發現，平捲者由於較為寬鬆，因此與空氣接觸面積大增，燃燒速率增快不少，且長度最多只能是衛生紙原來長度，與擰轉者至少有斜對角更長長度可用是初步不同，再加上撕成條狀者適用擰轉法，是故長度可增長數倍；平捲者延燒最多不超過一分鐘，擰轉者順利者可超過五分鐘。
學生由此可驗證原理中所提到的數個操縱變因，教師也可由此歸納出要最長的延燒時間就是要撕成條狀、接近水平角度(火勢過大過小需適時調整)、條狀相接並擰轉。

教學提醒3：學生不一定聽懂或接受教師指導，只要不妨礙實驗室操作安全。筆者建議不需強迫學生接受，待比賽一、二輪後，自然知道自己想法不一定對，就會對老師指導更加信服。

圖4.平捲法起手式

圖6. 擰轉法起手式


圖7. 擰轉法續接圖



圖8. 擰轉法完成圖(紅框為相接處，外觀已不易辨識)

實驗提醒3：在第一輪或第二輪競賽後，多半學生會發展出撕開成條狀的作品，許多學生第一次發現不同方向撕開，結果不同(圖9、圖10)，領略原來製紙有纖維方向，因此建議不用美工刀或剪刀。

圖9. 撕裂方向平行纖維排列


圖10. 撕裂方向垂直纖維排列

五、發展評量—探究與討論
1. 經過哪些處理後，使燃燒時間延長許多？
2. 實驗過程還有需要注意的地方嗎？
3. 不同季節或天候會影響實驗結果嗎？
4. 還有其它方法可以延長燃燒時間以利用其光或熱嗎？
5. 如果小組有提議加水，其效果好嗎？
6. 有小組以打結方式以期減緩反應速率，請提出您的見解，可能遭遇哪些問題？
7. 有些組怕燒傷而將作品放在地上燒，可能會有甚麼問題？
8. 捏住衛生紙距離火源以多長為恰當？與如何捲衛生紙的方式有關嗎？
9. 本組可將紙條捲成長度           公分，由實測本組燃燒速率為           公分/分鐘，因此最長可延燒          分鐘。
10. 無限制發給材料是否可以縮短實驗成功所需時間？衍生哪些問題？
11. 線香點燃後放在金屬器皿上過一會兒會自動熄滅，原因為何？

六、學習評量
1.請畫出本組燃燒時間最長的衛生紙形狀。
2.為何衛生紙朝上朝下燃燒速率不同？
3.請分析成功降低反應速率所須應用原理。
4.請寫下本組最佳成績。

七、心得與新發現