Thirst for a Solution: Alginate Biopolymer Experiments for the Middle and High School Classroom
Thirst for a Solution: Alginate Biopolymer Experiments for the Middle and High School Classroom
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渴望解决方案：初高中课堂的藻酸盐生物聚合物实验
DOI：
10.1021/acs.jchemed.1c00905
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发表时间：
2022
影响因子：
3
通讯作者：
Wissinger, Jane E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Corcoran, Emma R.;Lydon, Cassandra;Enright, Mollie C.;Buenaflor, Jeffrey Paz;Anderson, Kate;Wissinger, Jane E.
全面的课程描述了初中和高中教室建立围绕合成可生物降解的海藻酸钙胶囊从食品安全的化学品制备。实验和活动质疑海藻酸钙胶囊是否是一次性水瓶的可行替代品，并考虑获得商业成功需要哪些特性。学生使用海藻酸钠和乳酸钙制备海藻酸钙胶囊，并观察充液豆荚的物理性质。在高中课程中，使用替代的第二族阳离子盐的胶囊被制成，并与海藻酸钙胶囊进行定性比较。在探索了太空舱之后，学生们合作设计了一个探究性实验。高中课程提供了一些扩展，比如分析相关文献文章，制作关于探究性实验的专业研究海报。中学课程包括关于可再生资源与不可再生资源主题的脚手架介绍，并通过使用模型介绍简单的聚合物定义和交叉链接的概念。这两门课程都与下一代科学标准(NGSS)保持一致，围绕设计现代问题的解决方案和开展调查。此外，该实验是安全、远程学习教学的理想选择。通过全球塑料问题突出了科学和社会之间的总体联系，并利用可再生原料、可降解设计和危害较小的化学合成等绿色化学原则提出了潜在的解决方案。
Comprehensive curricula are described for middle and high school classrooms built around the synthesis of biodegradable calcium alginate capsules prepared from food-safe chemicals. Experiments and activities question whether calcium alginate capsules are a viable alternative to single-use water bottles and consider what characteristics are required to become commercially successful. Students prepare calcium alginate capsules using sodium alginate and calcium lactate and observe the physical properties of the fluid-filled pod. In the high school curriculum, capsules using alternative group 2 cation salts are made and compared qualitatively to the calcium alginate capsules. After exploring the capsules, students work collaboratively to design an inquiry experiment. The high school curriculum offers extensions such as analyzing a related literature article and creating professional research posters on their inquiry experiments. The middle school curriculum includes a scaffolded introduction on the topics of renewable vs nonrenewable resources and introduces simple polymer definitions and the concept of cross-linking through use of models. Both curricula align with Next Generation Science Standards (NGSS) around designing solutions to modern problems and carrying out investigations. Additionally, the experiment is ideal for safe, remote-learning instruction. Overarching connections between science and society are highlighted through the global plastics problem, and potential solutions are presented using the green chemistry principles of renewable feedstocks, design for degradation, and less hazardous chemical synthesis.
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Boyd, Darryl A