基于STEM教育的綠色化學(xué)校本課程開發(fā)與實施探究

吳堅毅

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)計旨在使學(xué)生在參與活動和問題解決時，形成綠色化學(xué)的理念，通過結(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，創(chuàng)造、設(shè)計、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問題，讓學(xué)生從小學(xué)會關(guān)心環(huán)境、衛(wèi)生、能源、健康等與現(xiàn)代化社會有關(guān)的問題，通過跨學(xué)科資源整合，設(shè)計綠色化學(xué)STEM校本課程，開展探究實踐活動，提高學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力，增強環(huán)保意識，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);STEM教育;校本課程;變廢為寶;實驗設(shè)計

正文：

1.綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計思路

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)教育的簡單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力。融合STEM開展綠色化學(xué)教育活動旨在以使學(xué)生參與活動和問題解決為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)時，形成綠色化學(xué)的理念，對化學(xué)與環(huán)境污染問題的關(guān)系有正確的認識，增強環(huán)境保護意識。通過結(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，創(chuàng)造、設(shè)計、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生從小學(xué)會關(guān)心環(huán)境、衛(wèi)生、能源、健康等與現(xiàn)代化社會有關(guān)的問題，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來。綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計思路如下圖1：

圖1.1 綠色化學(xué)STEM校本課程設(shè)計思路

2.綠色化學(xué)STEM校本課程構(gòu)建與實施

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

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

第二，利用化學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)情感，通過開展實驗綠色化改進、規(guī)范實驗操作、“三廢”綠色化處理、微型化學(xué)實驗、增強學(xué)生綠色化學(xué)意識。

第三，以綠色化學(xué)為中心，開展綠色環(huán)保主題班會、環(huán)保時裝秀、綠色微型實驗儀器的開發(fā)、實驗綠色化改進、綠色化學(xué)知識講座、參觀高校綠色化學(xué)實驗室、水廠等活動。

圖2 綠色化學(xué)STEM校本課程構(gòu)建與實施體系

3.變“廢”為“寶”低碳校園實驗設(shè)計活動案例

“綠色化學(xué)，低碳校園”變“廢”為“寶”實驗設(shè)計，要求學(xué)生利用生活中的常見用品和廢棄物，設(shè)計富有特色的化學(xué)實驗和水質(zhì)凈化儀器，實現(xiàn)STEM課程的跨學(xué)科知識整合的教育理念，讓學(xué)生運用已掌握的知識和技術(shù)，靈活遷移應(yīng)用，解決現(xiàn)實世界的問題。讓同學(xué)們在生活中學(xué)會廢物回收和利用，從小培養(yǎng)環(huán)境保護意識，提高創(chuàng)新實踐與動手能力，提高綜合素質(zhì)和素養(yǎng)，適應(yīng)國際化人才的競爭需要。

3.1活動要求：

自選身邊小物品和廢棄物設(shè)計制作化學(xué)實驗儀器并進行實驗設(shè)計

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

3.2變“廢”為“寶”實驗設(shè)計作品評價標(biāo)準

（1）科學(xué)性（20分）設(shè)計、制作符合化學(xué)實驗原理，具有明顯的實驗現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)合理，比例恰當(dāng)，富有個性特色和創(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，富有啟發(fā)性，演示性良好;

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

（5）安全性（10分）使用過程不會被劃傷，藥品不會漏出;

（6）實驗報告（10分）報告書寫規(guī)范，實驗介紹清楚明了

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)展提供了一個全新的平臺，有助于改變學(xué)生綠色知識貧乏、環(huán)保意識淡薄的現(xiàn)狀;也有助于改變教師對綠色化學(xué)教學(xué)重視不夠的問題。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)實踐，是一個全新的課題，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，創(chuàng)造、設(shè)計、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作和解決問題，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)與生活的實踐體驗活動融合到科學(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社團的模式，開展綠色化學(xué)實驗和制作，對學(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)，增強環(huán)保意識和自我保健意識，讓人類更好地可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造更好的未來。

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

總之，融合STEM教育的綠色化學(xué)研究是化學(xué)學(xué)科未來發(fā)展的必然方向，也是STEM教育進入教育領(lǐng)域的必然趨勢。著眼未來，通過跨學(xué)科資源整合，以綠色化學(xué)校本課程為載體，開展STEM教育實踐活動，提高學(xué)生的動手和創(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)的社會問題，讓科學(xué)、技術(shù)和社會互相促進，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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