第839講/問

主題:有機化學 - 塑膠製造和用途

方法:主題性和問題導向學習(3.13.2.1節)

步驟1:確定學習成果

此範例涉及與塑膠的製造、處理和回收相關的可持續性問題。這個範例的學習成果取自威爾斯聯合教育委員會(WJEC)針對1416歲(2016年)的中學會考(GCSE)和1618歲(2015年)的高級程度(A Level)化學課程。框56詳細說明瞭支持這個範例的學習成果,並展示了ESD學習成果如何與特定主題內容相關聯。

步驟2:制定主題並確定課程機會以嵌入

對於有機化學的塑膠主題,一個適當的中心主題可能是塑膠作為可再生資源的另類理解。第3.1節討論了使用示意圖反思工具(圖1)來識別課程規範、永續性科學議題(SSIs)和更廣泛的永續發展(SD)問題之間的聯繫的價值。圖5展示了應用此工具來探索課程的機會,以將ESD嵌入有機化學這一方面的情況。

這種方法具有雙重優勢,既可以識別科學內容和SD問題之間的聯繫,又可以在課程中挖掘將ESD嵌入到特定主題的機會。然後,學科知識 - 在這種情況下,有機化學 - 可以用來將許多相互關聯的SD問題與塑膠的製造、使用和處理相關聯。

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BOX5

威爾士聯合教育委員會化學中學會考(WJEC GCSE)(2016年)學習成果摘錄

2.5 原油、燃料和有機化學

學習者應能夠應用並展示他們對以下內容的理解:

學習成果:

原油的分級蒸餾。

當作含有沸點相似的碳水化合物(烷烴)混合物的分餾部分。

裂解某些分馏部分以產生較小且更有用的碳水化合物分子,包括可以用來製造塑膠的單體(烯烴)。

乙烯和其他單體的加成聚合,生產塑膠如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯。

塑膠的一般性質以及聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯的用途。

給作者的建議注意事項

以下章節(4.24.4節)中的範例並不旨在對課程要求進行詳盡的處理。從當前課程中選取的主要學習成果被認為是嵌入ESD的機會的指標。希望未來的教科書作者可能注意到這些機會是如何被識別和擴展的,並會發現這是一個有用的指南,以深入探討類似的課程材料。

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塑膠在學習者的日常生活中扮演了許多必要且有益的角色。雖然與塑膠的製造和使用相關的非持續性負面影響很多,但認識到它們對我們生活的正面影響是很重要的。像解剖植入物/假體、電氣絕緣體、食物儲存和保存等益處已對個體和整個社會變得至關重要。因此,作者應該注意,圖5識別了正面關聯(右側的黃色文字)以及負面關聯(左側的紅色文字),並強調問題不在於塑膠的存在,而在於它們的使用和處置方式。

作為擴展的課程的一部分,可能會與其他研究領域建立緊密的聯繫,例如:

環境永續性(生物學/化學和生態系統研究)。

經濟永續性(經濟學/資源的長期可行性)。

對原油進行分級蒸餾以產生碳水化合物碳水化合物的命名和結構是這個層次上許多國際有機化學課程中的兩個常見基礎概念。以下範例的細節假定學習者已經熟悉這些概念。它基於這一基礎,介紹加成和縮合聚合的化學過程,使用主題特定內容作為一個透鏡,根據BOX56中記錄的學習成果來發展嵌入式ESD

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BOX6

摘錄自威爾士聯合教育委員會化學高級程度(A Level)(2015年)的學習成果

OA 1 主題:有機化學的高級概念

學習者應能夠應用並展示他們對以下內容的理解:

學習成果:

苯和其他芳香化合物的結構和鍵合。

芳香化合物如苯所示的對加成反應的抵抗性。

亲电取代反应的机理,例如硝化、鹵代反應以及苯與取代基之間的相互作用,以氯苯與氯代烷相比時C–Cl鍵强度增加的示例。

加成聚合的性質以及烯烴和取代烯烴的聚合物在經濟上的重要性。

建議的ESD學習成果

學習者應能夠:利用他們對苯和其他芳香化合物的結構和鍵合的知識,提出回收的新方法。

利用他們對碳水化合物裂解的知識,比較可再生替代品與石油作為主要的塑膠製造來源之間的差異。

評估可生物降解塑膠的副產物對環境的潛在影響。

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有機化學在永續發展教育中具有重要作用,特別是在探討塑膠製造和使用方面。威爾士聯合教育委員會的學習成果強調了學生應該理解有機化學中的關鍵概念,並且提供了涵蓋塑膠製造和永續性方面的學習目標。

此外,建議的ESD學習成果強調了學生應該如何應用他們的化學知識來解決環境和可持續性挑戰。這包括提出新的回收方法、比較不同塑膠製造方式的可持續性、以及評估可生物降解塑膠的潛在環境影響。這些都體現了將科學知識應用於現實世界問題的重要性,尤其是在塑膠和永續性問題方面。

有機化學不僅提供了對塑膠製造和性質的深入了解,還為學生提供了應對全球環境挑戰的工具和見解。這種將科學教育與可持續發展教育結合的方法對於塑造未來的永續社會至關重要。

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