高中化學(xué)STSE 教育實踐研究

劉燕霞

（甘肅省天水市第一中學(xué)，甘肅天水 741000）

課題項目：本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021 年度一般規(guī)劃課題《基于STSE 教育的高中化學(xué)教學(xué)實踐研究》（課題立項號：GS［2021］GHB1293）研究成果。

化學(xué)是一門綜合性極強的學(xué)科，化學(xué)知識關(guān)乎科技創(chuàng)新、社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)，所以在近年來的高中化學(xué)改革工作中，開展化學(xué)STSE 教育實踐成為一項首要任務(wù)。教師致力于高中化學(xué)課程和STSE 理念的融匯整合，能夠引導(dǎo)學(xué)生在研習(xí)化學(xué)理論的同時，增強對相關(guān)科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的關(guān)注度，為此，教師應(yīng)將STSE 要素貫穿到化學(xué)知識輸出全過程，塑造學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀，培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識經(jīng)驗實踐于多領(lǐng)域的關(guān)鍵能力品格。

一、高中化學(xué)開展STSE 教育實踐的意義

所謂STSE，展開來講就是SCIENCE（科學(xué)）、TECHNOLOGY（技術(shù)）、SOCIETY（社會）、ENVIRONMENT（環(huán)境），這四大要素與化學(xué)學(xué)科內(nèi)在關(guān)聯(lián)極為緊密，圍繞STSE要素重新布設(shè)化學(xué)教學(xué)模式，對于深化學(xué)生化學(xué)科研價值和可持續(xù)發(fā)展觀意義非凡。

第一，開展STSE 教育實踐，能夠引導(dǎo)學(xué)生全面認識化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的交互作用。化學(xué)科目的綜合性是教育界公認的基本特征，所以化學(xué)知識的講授也應(yīng)表現(xiàn)出其綜合特點。雖然高中生已經(jīng)積累一定量的化學(xué)知識經(jīng)驗，但是受限于傳統(tǒng)的孤立理論模式，學(xué)生很難自主將化學(xué)概念和其他知識領(lǐng)域聯(lián)系起來探究。開展STSE 教育實踐最本質(zhì)的作用，就是可拓展化學(xué)概念知識的傳輸方式和場景，著重體現(xiàn)化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的交互關(guān)聯(lián)，這樣學(xué)生看到化學(xué)問題的角度勢必更加全面，也能透徹領(lǐng)會研究化學(xué)、運用化學(xué)對于促進社會文明進步的深刻價值。

第二，開展STSE 教育實踐，能夠提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與社會責(zé)任感。科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感是高中生綜合素質(zhì)的弱勢環(huán)節(jié)，這一弱勢在化學(xué)學(xué)習(xí)中尤為突出，亟待教師優(yōu)化教育方式加以彌補。在開展化學(xué)STSE 教育實踐過程中，教師旁征博引一些與STSE 要素相關(guān)的真實案例和生活現(xiàn)象，能夠幫助學(xué)生明確化學(xué)對于科技、社會、生態(tài)文明發(fā)展的利弊影響，涵養(yǎng)學(xué)生關(guān)心社會、關(guān)注環(huán)保的積極情感態(tài)度，這些都是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感形成的重要標(biāo)志，從而使學(xué)生的素質(zhì)缺陷得到有力的補足。

第三，開展STSE 教育實踐，能夠強化學(xué)生的化學(xué)實踐意識與技能。缺乏實踐性的化學(xué)教學(xué)是虛浮無根的，也會使化學(xué)教學(xué)有效性大大縮減。STSE 教育思想的核心內(nèi)容，全部緊緊圍繞著實踐導(dǎo)向，如化學(xué)在科技創(chuàng)新、環(huán)境治理等方面的實際應(yīng)用，教師重點將此類實踐運用成果展現(xiàn)給學(xué)生，策劃有效的實踐訓(xùn)練活動，啟發(fā)學(xué)生自主探索化學(xué)理論知識的實踐場景，這樣學(xué)生勢必會樹立扎實的化學(xué)實踐意識，習(xí)得可靠的化學(xué)實踐技能，從而兼顧學(xué)生STSE 素養(yǎng)和化學(xué)實踐力的完善與發(fā)展，持續(xù)提升高中化學(xué)教改水準。

二、高中化學(xué)開展STSE 教育實踐的措施

（一）深入開發(fā)化學(xué)教材資源，鉆探STSE 教育理念滲透途徑

在現(xiàn)行高中化學(xué)教材中，很多自有內(nèi)容都適用于作為STSE 教育材料，也容納著豐富的STSE 各領(lǐng)域知識。為此，教師作為化學(xué)STSE 教育實踐的策劃者和開拓者，應(yīng)以化學(xué)教材為基，深入開發(fā)化學(xué)教材中的STSE 教育資源，這樣一則能夠吃透教材、用好教材，二則也可鉆探STSE 教育理念在化學(xué)課程中的滲透途徑，從而使學(xué)生在搭建化學(xué)知識結(jié)構(gòu)的同時，也能得到STSE 視野的有效拓展。以STSE 教育實踐為目標(biāo)的化學(xué)教材資源開發(fā)途徑如下：

1.教材中的化學(xué)史欄目。化學(xué)史欄目在高中化學(xué)教學(xué)中占有重要地位，也是學(xué)生最感興趣的STSE 學(xué)習(xí)資料。教師在開發(fā)此類資源時，應(yīng)重點關(guān)注教材中的“你知道嗎”“拓展視野”“化學(xué)史話”以及“資料卡片”等欄目，教師可把欄目內(nèi)容出示在電子白板投屏上，然后為學(xué)生布設(shè)STSE 探究任務(wù)：同學(xué)們，請大家和同伴合作，仔細閱讀欄目資料，嘗試從中提煉出化學(xué)研究和發(fā)展史信息。學(xué)生合作閱讀和探析期間，教師可提示學(xué)生著重分析化學(xué)史料資源中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了哪種化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)變化規(guī)律，或是取得怎樣的研究成果，這項成果給社會生產(chǎn)、科技進步所帶來的影響。學(xué)生完成STSE 探究任務(wù)后輪組展示解讀成果，教師可指導(dǎo)學(xué)生將重要的STSE 信息標(biāo)注在教材資料欄目的空白處，這樣學(xué)生就沿著化學(xué)發(fā)展史掌握其在STSE 領(lǐng)域的實際運用。

2.教材中的調(diào)查研究欄目。化學(xué)教材中的調(diào)查研究欄目，既是優(yōu)質(zhì)的STSE 教育資源，也能引領(lǐng)學(xué)生對調(diào)查活動的主動參與。教師在具體開發(fā)中，可先在白板上出示調(diào)查研究欄目的主題，然后導(dǎo)出活動任務(wù)：同學(xué)們，請大家圍繞調(diào)查研究主題，分組查閱與之相關(guān)的化學(xué)科研數(shù)據(jù)資料，比一比哪組搜集的科研資料最全面、最豐富。任務(wù)發(fā)布后，學(xué)生踴躍投入到化學(xué)調(diào)查研究資料搜集活動中，通過親身查閱與合作探討，學(xué)生了解到化學(xué)知識在科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境等層面的應(yīng)用情況。調(diào)研資料收集完畢后，教師還可鼓勵學(xué)生按照STSE 要素設(shè)計圖表，把查閱到的資料按類型填充到圖表各個條目中，這樣更直觀，也能作為學(xué)生日后復(fù)習(xí)化學(xué)STSE 知識的參考依據(jù)。

3.教材中的習(xí)題訓(xùn)練欄目。現(xiàn)行高中化學(xué)教材中的習(xí)題訓(xùn)練欄目，充分體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科的綜合性，極度吻合化學(xué)STSE 教育實踐需求。教師在具體開發(fā)時，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生立足STSE 思想去解答教材習(xí)題。比如教材習(xí)題的題面是思考某自然資源的綜合利用，那么教師就可提供有關(guān)的化學(xué)理論知識點啟發(fā)學(xué)生：同學(xué)們，請大家回顧這些化學(xué)理論在科技、化工、能源、環(huán)保等方面的運用途徑，然后代回到教材習(xí)題的探究場景，展望一下該自然資源的綜合利用前景。這樣學(xué)生就會自動聯(lián)系到自然資源的多種用途，并考慮到廢物回收和環(huán)境污染等問題，以更科學(xué)的發(fā)展觀解答教材習(xí)題。

（二）引入真實的社會案例，擴充學(xué)生對化學(xué)STSE 思想的認知儲備

在目前的高中化學(xué)STSE 教育實踐中，學(xué)生對STSE 思想存在認知障礙，學(xué)習(xí)化學(xué)知識還停留在理論層面，和STSE 教育思想相匹配的認知儲備非常匱乏。真實的社會案例更貼近學(xué)生的生活實際，也反映著化學(xué)與科技、社會工業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)保的相關(guān)性，容易被學(xué)生理解和內(nèi)化，也能在一定程度上增加化學(xué)課堂容量。為此，教師在開展高中化學(xué)STSE 教育實踐時，應(yīng)側(cè)重于引入真實的社會案例，組織學(xué)生開展案例分析活動，從而擴充學(xué)生對化學(xué)STSE 思想的認知儲備。以STSE教育實踐為目標(biāo)的化學(xué)案例運用策略如下：

1.引入化學(xué)與生活的社會案例。高中化學(xué)STSE 教育實踐應(yīng)以生活為基，教師在搜集和使用社會案例時也應(yīng)遵循這一原則。如在學(xué)習(xí)明礬知識時，教師就可把凈水企業(yè)每年使用明礬的數(shù)量調(diào)查新聞作為案例，同時導(dǎo)出案例分析主題：同學(xué)們，仔細研究案例內(nèi)容，大家可從中收獲哪些有效信息？學(xué)生經(jīng)過互動交流和探討后做出回答：明礬可作為凈水劑使用，而且在飲用水凈化領(lǐng)域的年用量非常大。教師追問：案例中的具體數(shù)據(jù)是多少？其中的化學(xué)原理是什么？你還知道明礬的其他運用途徑嗎？學(xué)生繼續(xù)開展深度思考，完整解答教師追問，從而積累化學(xué)和生活、社會生產(chǎn)相關(guān)的真實案例知識。

2.引入化學(xué)與環(huán)境的社會案例。在引入此類案例時，教師應(yīng)從環(huán)境污染和環(huán)境治理兩方面搜集案例材料。比如，教師可在白板投屏上出示國內(nèi)某城市的霧霾污染指數(shù)調(diào)查報告，同時設(shè)置案例分析話題：同學(xué)們，觀看報告案例中的數(shù)據(jù)，我們不難知曉，霧霾污染問題已經(jīng)非常嚴峻，聯(lián)系學(xué)過的化學(xué)知識，大家能否概括霧霾中的主要污染物和成因？怎樣遏制霧霾污染的進一步惡化？學(xué)生隨即對案例展開深度探索，幾分鐘后得出結(jié)論：SO2 和NOX 與可吸入固體顆粒物、霧氣結(jié)合為混合物，是產(chǎn)生霧霾污染的主要成因。治理霧霾的科學(xué)措施應(yīng)從低碳出行、植樹造林、使用清潔能源等方面出發(fā)，這樣學(xué)生既接觸到豐富的STSE 知識，也能養(yǎng)成良好的環(huán)保意識和社會責(zé)任感，身體力行地對環(huán)保事業(yè)輔助行動。

3.引入化學(xué)與能源材料的社會案例。在追求新能源、新材料開發(fā)的時代，高中化學(xué)STSE 教育實踐引入化學(xué)和能源材料的社會案例很有必要。比如，在有關(guān)再生纖維材料的教學(xué)中，教師就可使用多媒體設(shè)備，向?qū)W生呈現(xiàn)再生纖維生產(chǎn)過程的社會新聞案例，同時提出案例分析問題：同學(xué)們，通讀案例內(nèi)容后，大家是否能夠總結(jié)再生纖維的化學(xué)合成方法？再生纖維的主要來源是哪些產(chǎn)品？學(xué)生思考分析后，先解答了再生纖維的化學(xué)合成和制備方法，然后結(jié)合案例材料，初步總結(jié)出農(nóng)林產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)附加工產(chǎn)品等是再生纖維素和蛋白質(zhì)的主要來源，這樣學(xué)生對化學(xué)STSE 思想的認識得到深化，也會更關(guān)注化學(xué)與能源材料研究相關(guān)的社會新聞。

（三）策劃化學(xué)STSE 實驗探究，加深學(xué)生對化學(xué)科研和社會價值感知

在化學(xué)STSE 教育視角下，傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)模式也應(yīng)做出革新和調(diào)適，教師必須將STSE 思想的核心內(nèi)容與化學(xué)實驗教學(xué)緊密銜接起來，全力為學(xué)生策劃化學(xué)STSE 實驗探究，這樣一來能否持續(xù)強化學(xué)生的化學(xué)實驗探究素養(yǎng)，二來也能加深學(xué)生對化學(xué)科研和社會價值的感知，從而達到STSE教育背景下實驗教學(xué)的創(chuàng)新和優(yōu)化目標(biāo)。

1.化學(xué)實驗課題應(yīng)從STSE 領(lǐng)域選擇。化學(xué)實驗課題的選擇和導(dǎo)入至關(guān)重要，教師在具體執(zhí)行時，應(yīng)采用STSE 領(lǐng)域的資料作為實驗導(dǎo)入素材，比如，教師可在白板投屏上，出示一則國家衛(wèi)健委公布的疾病診療方案，提供一些化學(xué)藥劑對病毒的滅活效果資料，然后導(dǎo)出實驗研究課題：同學(xué)們，閱讀診療方案后，大家認為這些化學(xué)藥劑是通過什么作用滅活病毒的呢？學(xué)生針對課題展開熱烈探討，有的學(xué)生說是氧化反應(yīng)，有的學(xué)生說是復(fù)分解反應(yīng)……實驗猜想非常多，這樣學(xué)生的化學(xué)實驗探究興趣和STSE 思維就被同步喚醒。

2.給學(xué)生提供自主設(shè)計和操作實驗的機會。化學(xué)STSE 實驗教學(xué)強調(diào)自主原則，所以學(xué)生在對實驗課題產(chǎn)生各種各樣的猜想后，教師應(yīng)為學(xué)生留出充足的自主實驗空間。比如，教師可把學(xué)生提出的實驗猜想都羅列到黑板上，然后讓學(xué)生自主站隊、選擇自己認為正確的猜想，劃分為若干個實驗探究小組。接著，教師鼓勵各實驗小組學(xué)生合作設(shè)計、編制實驗方案，把需要的器材和藥品整理成清單提交給教師，教師按學(xué)生清單需求為各組下發(fā)材料，同時讓學(xué)生按照既定方案正式開展實驗探究操作，教師可流動巡查，適時提醒學(xué)生規(guī)范記錄實驗現(xiàn)象，精準控制危險藥品的用量和操作手法，直到學(xué)生自主完成實驗活動。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生驗證實驗結(jié)論和先前猜想是否一致，并把結(jié)論代回到STSE 實驗課題中，讓學(xué)生自主交流化學(xué)原理在醫(yī)藥研究、疾病防治等領(lǐng)域的運用優(yōu)勢，這樣學(xué)生就會透徹了解到化學(xué)STSE 實驗探究的科學(xué)、社會以及衛(wèi)生保健價值。

（四）設(shè)計化學(xué)STSE 實踐作業(yè)，提升學(xué)生化學(xué)實踐力和STSE 素養(yǎng)

教師在完善化學(xué)STSE 教育模式時，應(yīng)著力設(shè)計化學(xué)STSE 實踐作業(yè)，提升學(xué)生的化學(xué)實踐力和STSE 素養(yǎng)，引領(lǐng)學(xué)生運用化學(xué)理論去解決多領(lǐng)域?qū)嶋H問題。比如，在學(xué)習(xí)完與甘油相關(guān)的化學(xué)課程后，教師可為學(xué)生布設(shè)一項STSE 實踐作業(yè)：同學(xué)們，學(xué)習(xí)完本課知識，大家了解到甘油可作為護膚品的保濕劑使用，想必同學(xué)們的媽媽和大部分女同學(xué)，日常生活都離不開護膚品，超市的貨架上也有多種護膚品售賣，那么就請大家課后觀察家庭和超市中護膚產(chǎn)品的材料表，看看哪些護膚品含有甘油成分，甘油排在材料表的第幾位，把觀察收獲清晰地記錄下來，有移動攝錄設(shè)備的同學(xué)也可直接拍攝下來，明天帶到課堂上和大家分享。這項STSE 實踐作業(yè)和日化產(chǎn)品生產(chǎn)、化工科技發(fā)展聯(lián)系比較緊密，學(xué)生參與作業(yè)實踐和探索的興致很濃。第二天分享作業(yè)成果時，教師還可創(chuàng)設(shè)一個STSE 思考情境：同學(xué)們，如果從甘油的保濕作用來講，大家如何判斷記錄和拍攝護膚產(chǎn)品保濕效果呢？學(xué)生從護膚品成分表的甘油排位展開思考，一致認為甘油排位越靠前、護膚品保濕效果越好，這樣學(xué)生的化學(xué)STSE 素養(yǎng)就得到切實培育。

綜上所述，教師在新時期的高中化學(xué)教學(xué)中開展STSE教育實踐，不但能夠引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)和科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的交互作用，也能提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感，完善學(xué)生的STSE 實踐意識。為此，教師應(yīng)深入開發(fā)化學(xué)教材資源，探尋STSE 教育理念的滲透途徑，同時引入真實的社會案例、策劃STSE 實驗探究活動、設(shè)計化學(xué)STSE 實踐作業(yè)，從而擴充學(xué)生對化學(xué)STSE 思想的認知儲備，幫助學(xué)生領(lǐng)悟化學(xué)科研在社會生產(chǎn)生活、生態(tài)建設(shè)、科技創(chuàng)新等方面的重大價值。