基于STSE教育理念對中學化學實驗進行改進

周玉娜

摘要：STSE教育是一種時下流行的教育理念，以其為指導思想對中學化學實驗進行改進是十分可取與必要的。本文以中學化學實驗中濃硫酸脫水性實驗為例，采用STSE教育理念為指導思想對其改進，來進行說明。

關鍵詞：STSE教育；化學實驗改進；濃硫酸脫水性

中圖分類號：G633文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）08-0070-01

一、中學化學教科書中實驗設計存在的問題

化學是一門以實驗為基礎的科學，在中學化學的教學過程中自然離不開化學實驗。但由于我國過于注重對學生基礎知識與技能的培養，因此在中學化學教科書中設置的大部分化學實驗是為了鞏固學生的雙基。這導致了教科書中某些化學實驗的設計是為了達到幫助學生理解知識的目的而過于突出實驗現象卻忽略了對實驗中藥品用量的控制、實驗過程中產生有毒有害氣體的吸收以及實驗完成后對廢液廢渣的處理，從而造成實驗藥品浪費、反應過程中產生的有毒有害氣體對師生身體造成侵害以及對周圍環境空氣的污染[1]。因此，對教科書中一些設計有欠缺的實驗進行改進是十分必要的。

二、STSE教育

STSE教育是由STS教育進一步發展而來，內涵是科學、技術、社會、環境。它提倡科學教育、技術、社會發展與生存環境四者的緊密結合，強調教師在學科知識的傳授過程中，要兼顧到科學技術、社會環境以及自然環境等多方面因素，把學生對學科知識的學習放入到社會發展的大環境中，鍛煉學生的綜合能力，增強學生的科學素養；STSE教育繼STS教育之后格外強調對學生環保意識與節約能源意識的培養，幫助學生樹立可持續發展的觀念。

三、基于STSE教育對中學化學實驗改進的重要性

經過以上兩部分的分析，我們可以看出將STSE教育理念作為對中學化學實驗改進的理論是再適合不過的了。首先，STSE教育理念強調環境保護與節約能源的問題，這剛好可以指導中學化學實驗過程中節約藥品以及對產生有毒有害物質的處理；其次，STSE教育理念強調學科知識應與社會生產實際、科學技術、環境等多方面接軌，促使學生可以運用所學到的學科知識去解釋及解決社會中的化學問題，比如環境污染與能源浪費，從而提升學生的科學素養；又因為STSE教育是需要我們極力推廣的一種教育理念，基于STSE教育對中學化學實驗改進，剛好成為滲透STSE教育的一種有效方式。因此基于STSE教育對中學化學實驗改進是十分重要的。

四、基于STSE教育的濃硫酸脫水性實驗的改進

普通高中課程標準實驗教科書化學必修一第四章第四節有濃硫酸脫水性的實驗，描述如下：向蔗糖中加入濃硫酸時，蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體。實驗裝置圖如圖1所示

該實驗雖然裝置簡單、操作容易、現象明顯，但由于整個實驗過程是敞開進行的，反應過程中有刺激性氣味的二氧化硫氣體放出，不僅刺激師生呼吸道有害人體健康，而且對環境造成了污染；書中實驗并沒有給出實驗藥品的具體用量，往往導致了實驗藥品的浪費，并且該實驗成功率低，常得到黑色粘稠物質，需多次進行實驗，浪費時間與資源。

基于該實驗存在的以上缺點，筆者依據STSE教育理念對其進行改進。

（一）實驗原理[2]

（1）濃硫酸把蔗糖中的H、O按照水中H、O的比例全部脫去，從而將蔗糖炭化，反應過程中產生大量的熱，白色的蔗糖逐漸變成黑色，證明了濃硫酸脫水的性質。

（2）濃硫酸與脫水后生成的炭繼續反應，有CO2氣體和有刺激性氣味的SO2氣體生成，使體積快速膨脹，證明濃硫酸具有強氧化性，可以與非金屬C發生氧化還原反應。

實驗原理的化學方程式表示如下：

（二）改進后實驗裝置圖

（三）實驗操作步驟及實驗現象

實驗操作步驟：（1）稱取2g蔗糖放入試管底部，然后加幾滴水搖勻。（2）量取2ml濃硫酸加入試管中，迅速搖勻，再套上頂端裝有氫氧化鈉固體的氣球，然后固定在鐵架臺上。（3）待黑面包不再長大，解開氣球頂端的系帶，用氫氧化鈉固體吸收反應過程中產生的氣體。

實驗現象：蔗糖逐漸變黑，體積迅速膨脹，并有大量的熱產生。

（四）實驗改進的創新點

改進后的實驗較好的體現了STSE教育理念：經反復進行實驗，得出了反應所需蔗糖與濃硫酸的具體用量；實驗過程在試管中進行，在實驗現象明顯的前提下，將其微型化，減少了藥品用量；實驗中滴加幾滴水后，由于濃硫酸遇水放熱，促進了“黑面包”膨脹，實驗成功率高，避免了重復實驗浪費藥品；改進后的實驗反應過程封閉，且用氫氧化鈉固體對生成的二氧化硫有毒氣體進行吸收，不會對周圍環境造成污染，綠色環保。并且該實驗趣味性強，可以很好地培養學生的創新意識和實驗探究意識。

五、總結與反思

基于STSE教育理念對教科書中濃硫酸脫水性實驗進行改進，不僅彌補了實驗本身存在的缺陷，更重要的是加強了學生的保護環境和節約能源的意識，發揮了實驗的價值。

通過對該實驗的改進，可以看出基于STSE教育理念對中學化學實驗進行改進可以讓實驗背后的意義更加豐富，不僅讓學生掌握了知識，更重要的是讓學生意識到科學知識在不同的時代背景下具有不同的意義，不能孤立存在即不可與科學技術、社會發展及環境等方面脫節。學生在有知識背景的情況下學習，會更容易養成在現實生活中運用知識的良好習慣，無形中提升了化學能力，有利于科學素養的養成；當然，這對教師本身而言也是一個極大的挑戰，需要教師準確把握STSE教育觀念，并能將其靈活運用到化學實驗中去，引導學生挖掘知識背后的文化與社會價值，而這些將會對學生的一生產生深遠影響。

綜上所述，基于STSE教育理念對中學化學實驗進行改進是具有時代意義的，具有可實踐性。

（作者單位：遼寧師范大學）

參考文獻：

[1]薛瑩.STSE教育在中學化學實驗教學中的滲透[J].熱點聚焦，2011，（06）：169.

[2]王海琴，謝云英.濃硫酸脫水試驗的改進[J].中國校外教育，2008，（08）.