基于STEM教育的綠色化學(xué)校本課程開發(fā)與實(shí)施探究

吳堅(jiān)毅

摘 要：綠色化學(xué)又稱為清潔化學(xué)，融合STEM開展綠色化學(xué)的校本課程設(shè)計(jì)旨在使學(xué)生在參與活動(dòng)和問(wèn)題解決時(shí)，形成綠色化學(xué)的理念，通過(guò)結(jié)合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四大學(xué)科，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問(wèn)題，讓學(xué)生從小學(xué)會(huì)關(guān)心環(huán)境、衛(wèi)生、能源、健康等與現(xiàn)代化社會(huì)有關(guān)的問(wèn)題，通過(guò)跨學(xué)科資源整合，設(shè)計(jì)綠色化學(xué)STEM校本課程，開展探究實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來(lái)。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);STEM教育;校本課程;變廢為寶;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

正文：

1.綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計(jì)思路

綠色化學(xué)STEM校本課程并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡(jiǎn)單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。融合STEM開展綠色化學(xué)教育活動(dòng)旨在以使學(xué)生參與活動(dòng)和問(wèn)題解決為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)時(shí)，形成綠色化學(xué)的理念，對(duì)化學(xué)與環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)系有正確的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。通過(guò)結(jié)合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四大學(xué)科領(lǐng)域設(shè)計(jì)綠色化學(xué)校本課程，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生從小學(xué)會(huì)關(guān)心環(huán)境、衛(wèi)生、能源、健康等與現(xiàn)代化社會(huì)有關(guān)的問(wèn)題，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來(lái)。綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計(jì)思路如下圖1：

圖1.1 綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計(jì)思路

2.綠色化學(xué)STEM校本課程構(gòu)建與實(shí)施

綠色化學(xué)STEM校本課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課程實(shí)施中的主體地位，教師作為引導(dǎo)者，整理學(xué)生活動(dòng)的記錄及總結(jié)，其實(shí)施方法主要為以下三點(diǎn)（圖2）：

第一，在課堂上實(shí)施STEM教學(xué)，滲透綠色化學(xué)知識(shí)，充分利用和挖掘教材中的環(huán)保知識(shí)結(jié)合STEM內(nèi)容，將綠色化學(xué)的理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。

第二，利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)情感，通過(guò)開展實(shí)驗(yàn)綠色化改進(jìn)、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作、“三廢”綠色化處理、微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)、增強(qiáng)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)。

第三，以綠色化學(xué)為中心，開展綠色環(huán)保主題班會(huì)、環(huán)保時(shí)裝秀、綠色微型實(shí)驗(yàn)儀器的開發(fā)、實(shí)驗(yàn)綠色化改進(jìn)、綠色化學(xué)知識(shí)講座、參觀高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、水廠等活動(dòng)。

圖2 綠色化學(xué)STEM校本課程構(gòu)建與實(shí)施體系

3.變“廢”為“寶”低碳校園實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)案例

“綠色化學(xué)，低碳校園”變“廢”為“寶”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生利用生活中的常見用品和廢棄物，設(shè)計(jì)富有特色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)和水質(zhì)凈化儀器，實(shí)現(xiàn)STEM課程的跨學(xué)科知識(shí)整合的教育理念，讓學(xué)生運(yùn)用已掌握的知識(shí)和技術(shù)，靈活遷移應(yīng)用，解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題。讓同學(xué)們?cè)谏钪袑W(xué)會(huì)廢物回收和利用，從小培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，提高創(chuàng)新實(shí)踐與動(dòng)手能力，提高綜合素質(zhì)和素養(yǎng)，適應(yīng)國(guó)際化人才的競(jìng)爭(zhēng)需要。

3.1活動(dòng)要求：

自選身邊小物品和廢棄物設(shè)計(jì)制作化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（可供參考的實(shí)驗(yàn)方案：自制簡(jiǎn)易凈水儀器、噴泉實(shí)驗(yàn)、水的電解及氫氣爆鳴實(shí)驗(yàn)、鈉的燃燒、焰色反應(yīng)或其他自選其他實(shí)驗(yàn)）

3.2變“廢”為“寶”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（1）科學(xué)性（20分）設(shè)計(jì)、制作符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理，具有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)合理，比例恰當(dāng)，富有個(gè)性特色和創(chuàng)新性;

（2）創(chuàng)新性（20分）構(gòu)思新穎，有利于激發(fā)想象力和創(chuàng)造力;

（3）直觀性（20分）能有效地幫助學(xué)生感知、理解知識(shí)，富有啟發(fā)性，演示性良好;

（4）實(shí)用性（20分）選用材料適當(dāng)，取材方便，制作簡(jiǎn)便，易于操作，美觀耐用，可重復(fù)使用。

（5）安全性（10分）使用過(guò)程不會(huì)被劃傷，藥品不會(huì)漏出;

（6）實(shí)驗(yàn)報(bào)告（10分）報(bào)告書寫規(guī)范，實(shí)驗(yàn)介紹清楚明了

4.綠色化學(xué)STEM校本課程創(chuàng)新之處

綠色化學(xué)STEM教育校本課程為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了一個(gè)全新的平臺(tái)，有助于改變學(xué)生綠色知識(shí)貧乏、環(huán)保意識(shí)淡薄的現(xiàn)狀;也有助于改變教師對(duì)綠色化學(xué)教學(xué)重視不夠的問(wèn)題。立足于STEM教育（即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科）開展的綠色化學(xué)教學(xué)實(shí)踐，是一個(gè)全新的課題，創(chuàng)新之處在于：

第一，結(jié)合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四大學(xué)科領(lǐng)域，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

第二，利用STEM教育，將化學(xué)與生活的實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)融合到科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的技術(shù)和原理，在校內(nèi)以綠色化學(xué)STEM社團(tuán)的模式，開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)和制作，對(duì)學(xué)生利用STEM原理制作的綠色化學(xué)儀器等作品，在校園內(nèi)外和鄰近社區(qū)作展示，讓更多人了解綠色化學(xué)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和自我保健意識(shí)，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來(lái)。

第三，以化學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)作支撐，以專業(yè)化視角對(duì)環(huán)境、衛(wèi)生、能源、健康等與現(xiàn)代化社會(huì)有關(guān)的問(wèn)題開展研究和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

總之，融合STEM教育的綠色化學(xué)研究是化學(xué)學(xué)科未來(lái)發(fā)展的必然方向，也是STEM教育進(jìn)入教育領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。著眼未來(lái)，通過(guò)跨學(xué)科資源整合，以綠色化學(xué)校本課程為載體，開展STEM教育實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力，讓更多的人了解化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，讓科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)互相促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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