黄锦花
广州市增城区石滩中学
摘要：STEM素养是一种个体在工程、技术、科学和数学领域及其交叉领域中运用个人知识的能力，是在掌握科学、技术、工程和数学等理工科知识的基础上具有的独立提问、设计、分析、推断和运算的能力，是一种独立分析问题、解决问题的综合素养[1]。“可食用水球的制作”是学生根据生活中偶然的小发现，经过独立查找资料、调查访谈与实验研究完成的小制作，在制作过程中综合运用到了多学科知识，培养了学生的STEM素养，而且这种体验式的实验活动强调了学生的自主性，强调让学生在体验中获得创造的成就感，从而进一步拉近了学生与化学之间的距离。
关键词：STEM 体验式实验 可食用水球
一、STEM教育理念
STEM教育提倡跨学科教学，提倡整合和综合运用到科学、技术、工程、数学等多门学科，注重培养学生的创新能力。教师在教学设计时不可能全部学科都同时运用得上，从学生的兴趣、需求出发，选择合适的学习活动，将相关的学科知识整合到学习活动中，所以跟传统的教学模式不同的是，STEM教学打破了学科界限，不限制于传统的“课时主义”，安排学习活动时给了教师很大的教学自由施展空间，在这种模式下，学生有更充足的时间投入到学习活动中，甚至是体验式学习和深度学习。
二、以体验式实验教学为中心的教学活动实施——可食用水球的制作
（一）、制作欲望的萌发——制作念头的来源
塑料引起的“白色污染”已经是个老生常谈的话题了，我们似乎每时每刻都想找到方法来解决这个难题，甚至每次拿起矿泉水瓶喝水时我们都会思考：要怎样才能既方便喝水又不会产生白色污染呢？
观看国外马拉松的比赛时，看到选手们用Ooho水球来代替塑料瓶装水。它是一种类似于硅胶植入物的可食用水球，这种水球内部充满了饮用水，绿色环保又不失乐趣，但这种能减轻白色污染的黑科技并没有在我国应用，实属可惜。但在我们查找资料的过程中发现这种水球的制作并不复杂，所以我们决定探究这种黑科技的制作，希望能制作成功，使‘高大尚’的Ooho能够让更多人了解、使用，也算是为保护地球贡献一份力量吧。
（二）、制作欲望的升腾——调查访谈
为了对这种Ooho水球有更深入的了解，我们就“可食用水球”为题做了一次相关调查，该调查以填写调查问卷的形式展开。
1、调查内容：
该调查问卷设置了6道题。问题基本覆盖被调査对象身份、对可食用水球的认识程度、对可食用水球的态度等方面。内容合理具体，简便易行。本欠参与人数为500人。
2、调查结论：
①、我国民众特別是大学生群体对新事物的了解和接受程度较高。
②、可食用水球在绿色环保方面有着突出表现。
③、可食用水球的使用在日常生活中较矿泉水瓶更为便利。
④、矿泉水瓶在生活中依然有其不可替代的方面。
⑤、可食用水球到实际应用还有很多问题需要去改善。
总之，新事物的产生和发展不是一躇而就的，对新事物的认识也是一个不断前进和上升的过程。
（三）、制作欲望的实践——查找资料与实验研究
1、资料的查找与归纳整理
由于这种水球是新产品，我们搜查了国内比较出名的论文网站，也没有查到相关的论文资料，我们只能以关键词“可食用水球”在搜索网站上进行相关资料的查询，得到的介绍也微乎其微。因此，在有限的资源下也或许在并不太科学的资源下，我们主要获得了下面有关“可食用水球”的信息：
①Ooho水球的制造者：
伦敦帝国学院的学生—— Rodrigo García González，Pierre Paslier 和 Guillaume Couche
②研究过程：
当时刚入学的三人提出了要自制“超环保甚至可以吃的水瓶”时，并没有受到周边同学的认可，连他们的教授也表示不太可能。
没有人鼓励，也没得到任何资金支持，他们就一股脑地扎进了学校实验室里，利用实验室中简陋的设备捣鼓了起来。
在并不被看好的情况下，几个人花了三年的终于研究出了这个可以吃的“水球”—— Ooho！
③Ooho水球的介绍：
其实这个“水球”就是一个透明的储水容器，它的质地非常坚固且富有弹性。重要的是，它不仅能装水，而且可食用。
Ooho 最外面包裹了两层薄膜，它们是由一种天然海藻萃取而成的成分加上乳酸钙制成的凝胶状化合物，可以包裹在水的外层。所以它不仅柔韧坚固，而且绿色无害，完全可食用。
喝的时候，可以撕下最外面的一层膜，直接填入口中。
2、实验原理：
制作水球之前我们从很匮乏的资料中了解到Ooho 使用了一种名为 spherification 的技术，是将液体塑成球形的技术，这种技术制造出的就是类似于蛋黄外面的那层薄膜。
经过深入了解，我们认识到水球的制作就是用了生物学中的“固定化酶和固定化细胞技术”的知识。
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括包埋法、化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法。
水球的制作使用包埋法来固定矿泉水，即将可食用矿泉水均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。本实验选用海藻酸钠作载体包埋矿泉水。
3、实验用品：
仪器：烧杯，汤勺，酒精灯，石棉网，三脚架，量筒。
药品：海藻酸钠，乳酸钙
4、制作过程：
①称去0.7g海藻酸钠，放入50ml小烧杯中，加入10 ml水，用酒精灯加热，边加热边搅拌直至完全溶化。将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温。
②将0.5g.乳酸钙溶于20ml水中，混合均匀；
③将海藻酸钠溶液小心的用汤匙一勺勺倒入乳酸钙溶液中，轻轻搅拌3分钟；
④待水滴慢慢成形,，再将水滴用汤匙舀出倒入另一个装满水的碗内；
⑤确认水滴凝固完成,
5、未尽的遗憾：
（1）水球的颜色：无论是网上搜索到的视频还是相关的文字资料、图片都显示水球是透明无色的，但是我们制作出来的水球颜色偏黄，我们把原因归咎于我们使用的海藻酸钠在常温下溶解度不大，在实验制作过程中渗入了未溶解的海藻酸钠固体，导致颜色偏黄。
（2）水球中最外层薄膜的耐用性：我们制作出来的水球很容易被捏破，并不能跟资料显示的那样可以储存起来食用，这也是我们研究了很久的一个难点。也希望在往后的制作中能查到更多的资料指导我们解决这个问题。
三、研究制作过程的回味——感触至深的体会
在整个实验过程中，学生通过实验的设计和实施，将陌生的知识与日常生活知识联系，在STEM理念下综合运用到了多学科知识。在探究过程中，涉及到以前在课本上没有接触过的材料，学生学会了比较材料的性质，选择最合适的实验材料。学生通过产品制作，在尝试中反复修正自己的实验成果，在这个过程中真正培养了学生的STEM素养。[2】
俗话说“读万卷书，不如行万里路”，学生从生活中的小发现开始入手，经过查资料，制调查问卷，然后动手实操探究，这个过程经历过挫折，体会过失败，也感受到了成功的喜悦，虽然最终的结果没有预期中的那么完美，但是这种体验式的实验活动强调学生的自主性，强调让学生在体验中获得创造的成就感，从而进一步拉近了学生与化学之间的距离。
四、参考文献
[1]李南方，解子洋。基于STEM素养的项目化教学案例分析——以“含铜酸性废水的处理”为例[J]。化学教与学，2019（2）：15-17
[2]刘龙。STEM项目学习理论指导下高中化学工业流程教学设计研究[D]。宁波大学硕士专业学位论文，2019:32—33