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實驗課手札--生化實驗群 初稿:2005.10.10 增修日期:2008.11.4
國中生物課本裡,一連串使用到酒精燈、藥品試劑的實驗,我自己把它們歸類為 『生化實驗』,包括--3-1 澱粉和葡萄糖的測定 (2005.10.10 紀錄) *3-1 食物中養分的測定 (2006.10.22 紀錄) 3-2 物質如何進出細胞 3-3 酵素的作用 3-4光合作用
以下有關於上述各個實驗的簡記,以及基本配備、基本藥品、操作備忘錄。
◎基本配備是:酒精燈,三腳架,石綿心網, 大小燒杯各一(大燒杯是指 250 ml,小燒杯是 100ml或 50ml均可) 試管架上放置 4 - 6 支試管(至少兩兩的大小是相同的) 試管夾(木頭製的比較不會滑)、試管刷、滴管。 另外依照實驗而不同的配備有:橡皮筋,玻璃管(大吸管),玻璃紙, 冰塊,保利龍杯,溫度計,培養皿......
◎基本藥品有: 1.葡萄糖液--濃一點比較好,測試起來比較好玩。沒有葡萄糖,可以用果糖代替。 反正,要是『還原糖』就是了。 2.澱粉液--也可以使用市售太白粉。它們通常不怎麼溶於水,我建議加熱煮一煮, 尤其在『酵素的作用』單元,澱粉液有煮和沒有煮,效果大不同。 澱粉液放在室溫下一兩天就發酸了,必須冷藏,不然就每次都重配。 3.碘液--碘晶體溶解在酒精裡,又稱碘酒。 碘有毒,提醒學生別猛吸碘的味道,碘可以殺菌,當然也可以殺我們的細胞。 又健康中心擦傷口用的優碘,成分和實驗室中的碘酒是一樣的, 只不過優碘經過純化,擦在傷口上比較不痛。 因『檢定』實驗裡所需的碘液只需一兩滴,故另也分裝成小滴瓶, 只是因為碘液會被光解,所以必須找深色小瓶來裝,並儲藏在暗處。 【碘液用來檢定澱粉】 碘液本來是黃褐色。澱粉液本來是混白色。 美術小老師!我們把咖啡色顏料加上白色顏料,會變成什麼色? -- 粉咖啡色。 但,粉白粉白的澱粉遇到黃褐色的碘液,會立刻變成=>藍黑色。 這樣才叫做『有變色』。
【何謂檢定】 以一種藥水加上去,如果有反應,就是有某物質。 ◎例如,媽媽怎麼知道懷孕?如果懷孕,尿液 裡會有某種成分,可以到藥房買 『驗孕試紙』,放到尿液裡一試便知。 ◎例如,運動員如果有吃『禁藥』,或是說青少年有吸食『搖頭丸』,都是尿裡面 會有某成分,警察加某種藥劑下去,如果有變色、你的尿裡面就是有那種成分, 那你得好好解釋為何尿裡面會有這東西了。 ◎例如電視演的CSI,有開槍、手上會有煙硝,或是有沾到血跡: 都是使用某種藥水就可以檢測出來。
4.本氏液--一位姓本的外國人發明的,含有硫酸銅, 藍色的銅離子被糖還原成紅色的銅原子,因而發生顏色改變。 【本氏液用以檢定糖】 本氏液是很漂亮的天空的藍色。糖水,是清清如水、像水一般的透明無色。 把兩個加在一起,放到地老天荒,依然不變,永遠是藍色。 (本氏液很懶惰,不加熱,他永遠不反應) 加熱以後,如果本氏液遇到糖...本氏液會從天空的顏色、變成彩虹的顏色! (藍 → 綠、黃、橙、紅) 會不會變成一層層彩色,同學到時候自己試試看, 不過,糖的成分越多、顏色就變得越紅。
◎操作備忘錄 1.介紹酒精燈與濕抹布 只要使用到酒精燈,一定要介紹如何檢查酒精量,如何添加酒精,如何熄火, 以及濕抹布的用處。 切記:打火機或火柴一定是在老師的口袋裡。 我會要求學生把藥品、試管、燒杯都裝置好了,再叫我點火, 點之前我會問他們試管裡裝的是啥,濕抹布準備好了嗎?確定ok,再點火。
2.教導如何刷試管 我要求學生要把試管刷得亮晶晶、倒扣在試管架上才能離開。 必須要教導學生如何使用試管刷,轉轉轉地,而不是通!一聲用力通到底, 那會戳破試管底甚至嚴重傷到手掌心,喵。
3.記得『先燒熱水』! 事實上,『本氏液 + 葡萄糖』的試管,只要泡到熱水裡,不需加熱、就慢慢變綠, 再點火,很快就會有結果。 (過去這個實驗都把時間耗在『酒精燈把燒杯的水加熱』上,很不值得。 我曾經因此買了個『電湯匙』,很便宜、方便,但操作上容易有危險。 最近發現:一個小小電磁爐 + 一個鐵鍋:方便得不得了! 又安全,又省時,很難過到今年才發現這麼方便的操作 )
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◎3-1 澱粉和葡萄糖的測定 簡記(2005.10.10 紀錄) 1.環境佈置:葡萄糖 500ml 燒杯裝 x 2,附近放 本氏液
2.定性與定量:取藥品,只要兩支試管內的藥品高度一樣(約一公分高)(一個指節高)即可。 因為這裡主要是作定性實驗,就先不浪費時間在於使用量筒。 3.實驗組與對照組:本實驗總是兩兩成對,『取兩試管,各加水、葡萄糖液 一公分高』 或者說『取兩試管,各加水、澱粉液 一公分高』。 『水』是用來對照的,在本實驗中第一次出現這觀念, 又因為糖水和水外觀實在太像,學生必須學會『作記號』。 所以器材籃裡會有橡皮筋。 4.滴管的使用:要求學生,自己器材籃裡的滴管(塑膠滴管),只能取水, 其他藥品則需使用藥品瓶旁的專用滴管。 我習慣上會把玻璃滴管(正式名稱為乳頭滴管)當作專用滴管, 因為它不會被風吹動,數量比較少、比較貴,看起來比較『專業』。 但它的橡膠頭很容易黏、裂,需注意補充。 另,學生習慣把滴管直接插在藥品瓶裡,這也是不當的習慣, 可能造成滴管阻塞,也可能讓滴管掉落藥品裡,都不妥。 5.讓學生先作葡萄糖的檢測。變色了、熄火,將變色的試管放高高,再作澱粉的檢測。 如此,學生相當不容易發生『碘液加澱粉一起隔水加熱』的錯誤。 等到四支試管都做出來了,放高高看到,再來領花生米和飯粒,作食物的澱粉檢測。 飯粒很快變色,花生米必須撥開、甚至稍稍弄碎,並稍微等一下才會看到顏色反應。
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◎3-1 食物中養分的測定(2006.10.22 紀錄) 今年再度使用康軒版。較之兩年前,這個版本的確有過 update ,看得出有廣納各家雅言。 像這個實驗,過去的部編版、以及其它各版,大都把重點放在『藥品的檢測』, 讓學生實際看到本氏液加糖加熱後的顏色變話,以及澱粉遇到碘液後的變色情形。 上述操作,充其量也只能算是--『驗證此二種試劑之顏色變化』,說不上是『檢測』。 去年的翰林版,最後加了『食物滴加碘液』的操作,有點『檢定』的味道,但不很多。 今年這個康軒版.... 重點應該是在『食物中養份的測定』,而非僅於兩種試劑顏色變化的認識。 也因此,我如下調整實驗過程~~
1.食物的製備: 以上是教師課前準備的食物材料。 先切成小丁(約一公分見方),再置入硏缽,以杵稍稍壓扁壓碎; 準備的份量估是一組兩份。
實驗桌的『櫃台』上,貼了一張白紙, 擺放乾淨載玻片、培養皿,和碘液小瓶。 我要學生拿培養皿到講桌上拿取食物『各兩份』 [拿餐盤到前面領 Buffet ,每種食物各兩份] --為何兩份? 因為要檢測這些食物是否有澱粉或糖。
以『餐盤』領食物回去以後,再在各組, 自行以鑷子,把三種食物分裝在三個試管中。 注意: a.各組使用鑷子,記得每夾完一種食品要清洗一次, 避免汙染。 b.餐盤上,三種食物要各留一份喔,做澱粉測試~
2.試劑的準備~~ 估算學生取用本氏液的量(一組五支試管、一支約一公分高),一個班約需 50 ML 。 我分裝成兩小瓶,並附上『劍鞘』:) 那是今年實習老師(畢業自台大植物所)建議的方法, 把小試管用膠帶繞在容器上,以放置試管。 (以前試過用原子筆蓋。但現在的塑膠滴管太輕,筆蓋顯得太淺) (這小試管挺適用的,又帥 :p) 我還在試劑後頭擺了一兩支試管,裝一公分高的試劑,讓學生比對。 --不然,他們的『一公分』總是有半根手指那麼長。
要學生各組拿取五支本氏液,各一公分高,回組內備用。 至於碘液....已分裝成小瓶,置放在各組『櫃台』上.....
3.食物中澱粉的測試~~ 我要各組,在自己的 載玻片 上,滴兩滴碘液,左右各一滴。 要他們自行在其中一滴碘液上,加一滴水。 然後我拿著澱粉,幫他們滴加在另一滴碘液上。 最好要求整組都在,能一起看到碘液遇到澱粉那變色的剎那。 然後要他們自己把碘液滴加在餐盤的三種食物, 檢查誰有澱粉。
←這是其中一組的實驗結果。
4.食物中糖的測試~~ 澱粉測試做完,我要學生拿大燒杯,自行到講桌上取熱水三分之一杯。 左圖為家用電磁爐燒煮備用的熱水,另放置"有耳朵"的杯子,方便學生取水。 右圖為酒精燈們。也準備了燒杯、酒精罐,讓學生自行添加酒精。 (之前已經介紹過酒精燈的注意事項。見操作備忘錄) 這裡我總是讓學生自行進行。沒有注視或特別注意。
這是給各組的器材,共十支試管, 大燒杯裝水隔水加熱用, 前個班用完,還熱、就不洗不倒, 下個班直接取用其水,需熱水時再換。 桌面上的器材盤放大如下↓ 三支短試管,分裝三種食物,並分別加水約一公分高(水可直接取自大燒杯)。 另兩支長試管,分裝葡萄糖水、自來水,各一公分高。 =>教師提供給各組三色橡皮筋各一,做記號用。 (之前已取用五支本氏液試管備用)
全班一起,把兩支長試管,分別各倒入一支本氏液(口對口餵它一支本氏液)。 觀察顏色變化。 然後置入大燒杯中,"泡溫泉"【提醒學生:作記號了沒?!】
也是全班一起,把三支食物試管,分別各倒入一支本氏液, 也是觀察顏色變化後,置入大燒杯中,"泡溫泉"。
=>各組點火。打火機在教師手上,確定各組準備好、濕抹布也在,才點火。
寫習作。
教師巡視各組。已經變色的組別,要他們熄火。 =>如何熄火:三腳架很燙,又頭重腳輕容易傾倒,我都建議學生輕移出酒精燈熄火。 =>如何觀察:教導學生拿燒杯口、試管口比較不燙。把試管們陳列試管架,show off。 《上圖由左至右:花生•芭樂•馬鈴薯•葡萄糖液•自來水》
全班討論結果。 寫習作。 洗器材(課前有教過如何洗試管),試管倒扣、要亮晶晶。 ※食物殘渣直接倒在水槽,水槽先準備好廚房用的濾網。ㄧ週後ㄧ起清理。 交習作、點器材,離開。
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◎3-2 酵素的活動(2008.10.31 紀錄)
很久以前,這個實驗,只做兩支試管,『口水』和『清水』。 在分別加入澱粉液後,靜置10-20分鐘,再加入本氏液檢測糖..... 印象中,學生不是那麼容易懂這個實驗在幹嘛。 後來,時代的巨輪在推進,只做兩支試管顯然太陽春, 各版本紛紛推出...冰凍...煮沸....的變因, 操作上更複雜,教師必須更能掌控全場,學生必須更加配合與專心。
今年這個版本,做的是『沸口水』『口水』和『清水』三個試管, 麻煩的是必須在一定時限之內讓學生產生一定量的唾液並與以煮沸。 --產生口水已經很尷尬和趣味了,遑論還要煮沸!-- 因此,我會事先要求學生,在進入實驗室之前,必須搞定誰產生口水 (通常,還是會有一兩三四組的學生,到實驗室才在猜拳) (此時老師只好變臉大喝,沒人產生口水的話,整組到後面罰站!喵) 甚至我會要求各組『產生口水的同學離座到後頭面壁專心執行』,避免打鬧誤時。
同時,我會要求還在位置上的同學,負責以下事項: •把試管做記號(利用兩色橡皮圈),以及負責幫丙試管加入清水。 •取本氏液、澱粉液各 6 ml到組內備用。 這個實驗因為希望是做『定量』,學生往往為了使用量筒取藥品而塞車。 如果器材允許,我建議量筒+滴管的數量,越多越好。 目前星星國中可以讓每一組有兩支10ml量筒去分裝澱粉液和本氏液, 且一組可以有三支滴管,在組內進行藥品的分裝。 另,每一組還可以有兩支量筒....分別來裝 2ml 的唾液.... 如果,學校的器材無法如此『澎湃』,那麼至少每一組要有一個10ml的量筒, 讓各組先去取澱粉液,分裝後、洗乾淨,再取本氏液; 如此情況下,唾液就只能直接用試管,以『高度』來定量了,喵。
至於,『衛生』:我要求『負責產生口水的人』,要負責把使用過的量筒,以試管刷刷乾淨, 『用鼻子檢查』,然後,實驗到最後之時,我會到各組去收,邊收同時以我的鼻子檢查。 『用鼻子檢查』是我的經驗談,真的,沒有刷的話,一聞就知道。 當我真的這樣要求也這樣檢查,學生會認真地刷乾淨且自己先聞聞看, 這樣確保下一個班使用的器材之衛生乾淨,同時也讓這個班學生放心, 他們拿到的器材,是這樣被要求乾淨的,喵。
接著,要一直一直一直!提醒、催促,甚至『要脅』各組, 『趕快拿一支唾液試管到前面來煮沸!』 我在講桌擺一個電磁爐+鐵鍋,裡頭煮熱水,還有一個試管架, 試管架有時有做記號有時沒有, 總之,一到五組一列、六到十組一列; 所以,看著鐵鍋內的試管, 我就知道哪幾組還沒有做到這一個步驟, 趕緊點名、催促,甚至祭出『扣分』手段.....
=>上課第 10 分鐘之時,各組不管有多少口水, 一律拿到前面來煮沸<= 這樣,到 第 15 分鐘,各組口水至少都有煮到 3分鐘。 (我有要求學生記錄自己何時開始煮沸,以及此時的口水有多少 ml。 這樣,方便實驗後的討論)
當終於 甲試管 在前頭加熱、產生口水的同學陸續回座: 我會開始請大家靜下來,『點試管』, 一支口水在前頭加熱。一支口水在組內安放。還一支清水...準備好了嗎? 寫寫學習單,整理一下剛剛兵荒馬亂的操作過程,然後: 上課第十五分鐘,三支試管分別添加2ml澱粉液,搖晃、置手心保溫。 此時我會到各組看,因為,學生總是...聽不到你希望他聽到的關鍵字.... 總是會有學生,澱粉液只加給甲試管,還問我,清水那一支幹嘛加澱粉 :( 或是,加的時候超級慢,可以玩到地老天荒。 還有,加完了以後,忘了握在手心保溫.......
這段時間,是:靜置。 於是我們開始討論學習單, 1)為何煮沸甲試管 2)為何握在手心靜置 3)本氏液檢測的糖從何而來? 上課第二十五分鐘... 準備終結酵素活動、利用本氏液檢測酵素活動量, 亦即,各試管添加 2ml 的本氏液,同時有人到教室前取熱水,裝置酒精燈三腳架... 老師到各組點然酒精燈。
此時,學生會很興奮地看著眾試管,期待看到變化,不過我們知道沒那麼快。 --這實驗,要先加熱一陣子;一但水溫夠!只要一出現一點點綠,接著就快啦-- 所以,第二十五分鐘開始操作、大概第三十分鐘時全班都已在加熱中, 等到討論一下『理論值』、『丙試管的意義』,或洗一洗量筒, 大概第三十五分鐘時,各組就陸續有顏色變化了, 此時我會陸續要各組熄火(我要分別watch以免危險), 要各組把大燒杯+試管們先擺在櫃檯上,紀錄顏色, 只要燒杯中的水夠熱,顏色還會再變。 等到每一組都熄火,我會要各組把試管們依照甲乙丙順序擺好在試管架, show off, 逐一討論,甲試管可有變色的?若有,why? 乙試管部分,會請各組派一個人拿著站起來,大家欣賞一下各組的結果, 此時學生會很興奮 :) 最後討論丙試管,可有變色?
然後,學生趕緊寫學習單,我到各組收 1)透明量筒 2)分裝澱粉與本氏液的量筒, 接著,該清洗試管啦,以及繳交學習單。 因為所剩的器材簡單,老師的 check也就容易; 學生多半下課頂多再 5分鐘就可以走光 :)
以上是我這一年(2008.10)的操作實錄。 其中,要注意的,可能是,鐵鍋中的水, 第一個班倒去隔水加熱後,要記得開始煮第二鍋,這樣下個班才有沸水可以煮口水。 然後,這年我的實驗課,連兩堂以後總有空堂或是午休, 於是我可以稍稍各組檢查、整理,或添加酒精燈的酒精。 澱粉液...則是前一天先煮好,冰起來備用。 搭配 這年的學習單:我覺得,頗好。 喵 ~
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◎3-3 光合作用的探討(2008.11.4 紀錄)
....這個實驗,今年還沒做。不過已經可以記載;因為,歷年來留下很多資料....
這個實驗,事前必須準備『植物』,將葉子區分成遮光與非遮光區之後,照光三天。 經過多年來的試驗.... 最優的植物有二,野生的以『咸豐草(或稱鬼針草)』稱棒,盆栽則以『繁星』最佳, 遮光....可以鋁箔+輕巧的迴紋針,或直接貼上貼紙: ↑校園一角。被我貼了貼紙的咸豐草。 ↓盆栽繁星。進行實驗時,還可以搬到實驗室給學生看。
野生的咸豐草:容易煮軟、退色快,滴加碘液後的效果很清楚, 缺點是,野生,包鋁箔或貼貼紙時,必須忍受日曬蚊子叮, 萬一刮風下雨,貼紙和鋁箔紙也容易被吹落打落, 影響實驗(雖然我都會多準備),也影響環境整潔。 盆栽繁星:盆栽的好處,是可以搬進實驗室坐著好好包鋁箔或貼貼紙。 可以轉動方向,讓各片葉子有均勻的日照機會。 刮風下雨之時,還可以就近搬進陽台或走廊內側躲避。 缺點當然是=>要 $$,三株一百吧,在建國花市。 另一個缺點是:實驗後,要怎麼處理? =>在都市學校裡,『購買』不是問題,『照顧』才是關鍵所在<= 去年,我自費買了六株,就養在自家陽台。 今年,星星國中統一購買....我在想,種在學校吧,和設備組、總務處協調,『照顧』。 =>此事早該做了。拖到此時!喵><!!<=
課本上說,植株照光二~三天,我通常大概前四五天甚至一周就開始準備。 這期間,才有機會跟學生介紹這個實驗。 (若進度可以快一點,就可以給學生『自己包葉子』的機會) (學生包來的葉子通常都不能用。老師還是要準備) 因為這個實驗,設計精巧、操作上又有危險之處,我定會先課堂說明,包括: 每個步驟的用意。 整個實驗的危險之處--酒精煮葉--要如何熄火,萬一燒起來該怎麼辦.... 當葉子煮到軟(像吃火鍋時,你怎麼知道那菜軟了?對,用筷子/鑷子夾夾看) 取小燒杯裝酒精,準備『酒精煮葉』(隔水加熱)。
酒精=>請介紹我們用的是 95%乙醇,藥用酒精,濃度很高 【啤酒的酒精濃度才5%。威士忌白蘭地十幾二十幾。 高梁,三十八度的就 38%、五十八度的就58%。 95%的酒精...不可以喝,只能消毒傷口,喵】
小燒杯裝了半杯的酒精和葉子、置入大燒杯的沸水中,隔水加熱, 此時,小燒杯會浮在大燒杯的沸水裡,漂浮、"打架",你可以用試管夾將之固定。 等到,葉子變成白色.....
請勿先將酒精燈移走熄火,因為,此時小燒杯上頭有很高濃度的酒精蒸氣, 曾經發生過...移出三腳架底下後,酒精燈的火燄,點燃小燒杯上頭的酒精蒸氣, 小燒杯上頭就燒起來,藍色的火燄(因為酒精濃度很高),很美。 雖然美但是...很危險,因為很燙。 此時的標準流程是,拿起濕抹布,輕輕覆蓋上去即可, 但!如果你真的很害怕、不敢處理,就不要勉強, 請呼叫老師(不要尖叫),又,離它遠一點(那個酒精的量其實很少,其實造成不了大害), 了不起就讓它燒,別用抹布去丟!萬一打翻.... 『酒聽流到哪裡、火就燒到哪裡』喵。
以上這段,我會要求每個學生都坐端正、專心聽,甚至放話,『我會變臉(甚至動粗)』。 畢竟此事不能開玩笑,不是嗎。
去年,一個班,以試管夾夾起小燒杯、放到櫃檯上遠離火源以後,再移出酒精燈熄火。 這是很標準的程序,我也watch著,一切安好 (另個方法是,濕抹布蓋上小燒杯以後再移出酒精燈熄火) 沒想到,大家鬆一口氣以後,那個小燒杯,居然打翻! 酒精流到這一組也就沒事、因為已經熄火, 偏偏,酒精就流到對面那一組,而,他們的酒精燈還在燒.... 『啊!』學生驚呼。 『對,這就是意外,櫃檯就燒起來啦』我說, 『然後大家就看,啊,燒起來啦,接著,濕抹布!』當時學生紛紛把抹布"丟"過來。 『濕抹布蓋一蓋....就好啦,喵』我說得雲淡風輕狀。 --凡事謹慎、都還會有意外。遑論不經心或惡作劇?!-- 通常,這些實例,會讓學生,謹記在心。
以上是事前的準備(照片當然是實況啦,喵)。
進入實驗室~~~
記得提醒學生:在『沸水煮葉』之前,要先畫下葉子的形狀,以及遮光 / 非遮光區。 然後,開始煮葉子,這裡還是可以利用電磁爐先燒熱水。 煮葉子的時候...我建議學生就先做一些光合作用的練習.... ...因此本實驗的學習單,除了實驗紀錄以外,也有些"資料討論".... 接著,緊張的時刻降臨,各組來前面領小燒杯,裝入約 50 ml 的藥用酒精備用。 一組組準備『酒精煮葉』。 此時老師是全神警備的。 等到一組組熄火.... 請學生將葉子,在大燒杯的沸水中"涮"兩下,之後,平鋪在培養皿,滴加碘液。 "涮"葉子... 因為酒精會使得細胞『定型』,整片葉子是ㄍㄧㄥ著的,而且很脆,不能用水沖。 所以,請溫柔地像涮火鍋肉那樣地,清清在杯子裡涮兩下: 你會發現:葉子立刻變平、變軟...
滴加碘液...當然是要檢測澱粉。 此時,我會跟學生說,『豪華地把碘液灑滿整片葉子』, 再把多餘的碘液,從培養皿中倒回。 --這樣才夠、才快。
然後要寫學習單,紀錄結果和討論。 結果需要幾分鐘的"擴散",也要對著光看,或、墊個白紙(或那張陶瓷纖維網):
這個實驗,有趣的地方在於:呵呵,結果非常『多元』,總是會有那種狀況, 遮光區很黑、非遮光區不黑,或是,整片黑整片白... 就看怎麼解釋啦,喵。
最後,『小燒杯的綠酒精』...要回收,我會拿個大燒杯讓學生倒,然後分裝到酒精燈裡: 此時,學生才恍然大悟:原來他們的酒精燈是因此變綠的.... 燃燒用酒精是紅色。加上這綠酒精...不是很好看。 我看到同事會準備兩套酒精燈,一套紅的一套綠的,頗美, 但不是每個 實驗室 / 學校 可以 / 應該 提供那麼多酒精燈給一個老師的。 所以我的作法是:這個實驗之前,再幫酒精燈換色, 如果綠酒精不夠,夠裝幾個酒精燈就換幾個,喵。
喵~ 回[TOP]
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