涵育“科學態度與社會責任”的教學內容結構化設計

韋新平

摘要：“科學態度與社會責任”的培養需要學生建立科學認識并能付諸實踐行動，教學內容的結構化是實現這一目標的重要途徑。選取“探析二氧化硫的功與過”教學中的部分環節，從模擬主題情景，串聯情境任務，引導反思概括三個方面闡述促進知識關聯、認識思路與核心觀念結構化的設計策略。指出“素養為本”的教學應注重知識、思維和觀念的統一，從整體上構建“主題-情境-問題-任務”的結構化。

關鍵詞：科學態度與社會責任；內容結構化；二氧化硫教學；素養為本

1 “科學態度與社會責任”的內涵及其教學啟示

“科學態度與社會責任”是化學學科核心素養的重要組成要素，突顯了化學課程的育人目標，揭示了化學學習更高層次的價值追求。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新版課標”）從內涵、目標與素養水平等多個維度對其進行了描述，指出：“具有節約資源、保護環境的可持續發展意識；理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系，認識化學對社會發展的重大貢獻；能運用已有知識和方法綜合分析化學過程對自然可能帶來的各種影響，權衡利弊，作出正確的價值判斷；強化社會責任意識，積極參與有關化學問題的社會決策”。由此可見，“科學態度與社會責任”包含意識和行動兩個層面：①提升認識，形成可持續發展意識、“綠色化學”觀念、對與化學相關社會問題的科學態度等；②實踐應用，理論聯系實際，將學科知識、方法應用于生產生活，能針對實際問題提出具體解決方案?！翱茖W態度”與“社會責任”前后遞進，互為支撐，既要建立科學認識，也能將認識轉化為行動。

學科核心素養源于又高于具體知識，學科知識是發展學生核心素養的基石。新版課標指出：“促進學科知識向學科核心素養轉化的關鍵在于內容的結構化，包括知識關聯結構化、認識思路結構化與核心觀念結構化。精選學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”?！翱茖W態度與社會責任”的培養離不開知識體系的建構、思維方法的凝練以及核心觀念的塑造，也離不開主題情境中具體問題的分析與解決過程。教學當中應精選有意義的素材，創設真實的問題情境，設計梯度化的問題組，布置系列化的問題解決任務，驅動學生開展調查研究、情景模擬、方案設計、實驗探究等活動，在活動參與中掌握必備知識，在問題解決中提升關鍵能力。建立“主題-情境-問題-任務”層級關聯，實現主題情境結構化，情景活動結構化，問題組塊結構化，任務線索結構化等，為價值觀念的塑造逐步搭建認識階梯，為核心素養的發展提供真實的表現機會。

2 “二氧化硫”內容特點及素養發展目標

作為硫及其化合物的代表性物質，二氧化硫是高一學生在2019年人教版化學必修第二冊首先學習的物質。新版課標對該主題的內容及學業要求為：結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解硫及其化合物的主要性質，認識其在生產中的應用和對生態環境的影響；能有意識地運用所學知識或尋求相關證據參與社會性議題的討論。二氧化硫在生產生活中有著廣泛的應用，性質與用途相依，對自然環境和社會發展有著深刻的影響，價值與危害并存，是培養學生科學看待化學問題，強化社會責任意識，提高決策參與能力的良好素材。教學當中應以“化學物質有利也有弊”“物質利用要趨利避害”等學科大概念為統領，結構化設計教學內容，提升學生的科學認識并引導其付諸實踐，培養科學態度與社會責任。

基于以上分析，本節教學學生需達成以下目標：①建立邏輯清晰、意義深刻的二氧化硫知識體系；②形成對元素化合物性質及相關實際問題解決的一般分析視角和認識思路；③在透析問題本質的過程中進一步反思與概括，增進對化學物質的辨證認識和對化學學科的價值理解，內化學科核心觀念（大概念）。對此，筆者以“探析二氧化硫的功與過”為教學主題，選取部分環節，從主題情境創設、情景活動開展、問題組塊設計、任務線索引領等幾個角度闡述促進學生知識關聯、認識思路與核心觀念結構化的設計策略。

3 涵育“科學態度與社會責任”的內容結構化設計策略

3.1模擬主題情景，促進知識關聯結構化

知識關聯包括知識意義關聯與知識邏輯關聯等，是知識應用與問題解決的前提，為核心素養的發展奠定了基礎。傳統課堂從物質理化性質到用途制備的講授式教學難以突破元素化合物易學難記的困擾，也無法調動學生知識建構的主動性。對此，可以模擬系列化的情景主題，設置活動線索（見圖1），以SO為第一視角，賦予SO擬人化的角色設定，引導學生融入情景，通過角色扮演和求同存異等活動，使彼此孤立的事實性知識建立結構化的意義關聯，重組為易于識記與理解的知識組塊。

3.1.1 角色扮演，巧設知識意義關聯

情景活動1：閱讀課本、查閱資料，聯系SO的物理性質，結合你的理解用擬人化的語言為它寫一個“自白書”，在課堂上表演并將“自白書”中的關鍵詞句與對應的物理性質以表格形式建立關聯，幫助大家認識它。

設計意圖：采用內心獨白或故事敘述等方式，將物質的理化性質與角色的行為表現建立有意義的關聯，設計成虛擬化的角色扮演情景活動，賦予枯燥的化學知識更獨特的生命力，讓知識建構變得更有生成性。同時，在角色扮演過程中也能引發學生“換位思考”，反思化學物質的存在、價值與危害，表演時候可以融入個人情感體驗。

3.1.2求同存異，統整知識邏輯關聯

元素化合物性質知識龐雜，為理清內在邏輯關系，對于陌生物質的學習，可采用“求同存異”的策略進行知識同化與順應。例如，創設“SO的尋親之旅”情景活動，“尋訪家族印跡”，引導學生類比熟悉物質，預測陌生物質的性質，以點帶面，關聯物質間性質的相似與差異，整合學科知識體系。

情景活動3：為了更好地認識SO，需要先探尋他的兄弟姐妹。[問題引導]①從元素組成角度，SO與學過的哪種氣體最相似？②從性質角度劃分，它們的類別都是什么？③根據物質類別，預測SO具有哪些化學性質？④如何區分CO和SO？

設計意圖：聯系已知，預測未知；同中求異，異中求同；歸納類比，拓展延伸，幫助學生從整體上認識物質的相似性與差異性，建立更清晰的學科知識邏輯關聯。對于SO漂白性的學習，同樣可以聯系熟悉的HClO進行“求同存異”，以強化知識關聯，構建整體認識。值得一提的是，類比的結論未必是正確的，需要實踐檢驗，正確的類比一定建立在科學的依據之上，如相似的物質結構、組成或類別等。

3.2 串聯情境任務，導向認識思路結構化

素養的發展是情境性的，“素養為本”的教學就是要讓學生重回情境進入發生狀態。主題情境為知識生成、思維生長、素養發展提供了實踐的沃土，教學當中主題、情境、問題、任務應建立內在的關聯（見圖2），串聯主題情境，設置問題鏈條，提供任務線索。在問題解決過程中，驅動學生構建分析視角，透析問題本質，探索思維路徑。

3.2.1 建立分析視角，探索認識思路

情境1-1：[演示實驗]用注射器收集40 mL SO，抽取適量紫色石蕊試液，用橡膠塞堵住管口，晃動注射器。觀察到注射器活塞前移，紫色石蕊試液變紅。

[問題引導]①酸雨是什么？②酸雨導致了哪些環境問題？③人類哪些實踐活動會促進酸雨的形成？④SO在空氣中是如何形成酸雨的？

酸雨即pH<5.6的雨水，通常含有硫酸等強酸。酸雨會腐蝕綠色植物和建筑設施，同時危害人類健康。生產生活當中，含硫礦石冶煉、化石燃料燃燒、汽車尾氣、燃放鞭炮等過程會產生SO，形成硫酸型酸雨。

[任務驅動]結合SO的物質類別和元素價態，在“價-類”二維圖中分析空氣中酸雨可能的形成路徑。

途徑Ⅰ：一定條件下，SO在空氣中能被O氧化成SO，SO與水化合生成HSO：SO→SO→HSO；途徑Ⅱ：SO能與水反應生成亞硫酸，亞硫酸進一步被O氧化成硫酸：SO→HSO→HSO。

[問題反思]①SO為什么能發生上述轉化？②上述轉化過程與物質的哪一個方面有關？③研究化學物質性質的認識視角與一般思路是什么？

情境1-2：[問題引導]①生產生活當中，哪些做法能夠減少酸雨的形成？②這些做法采取的思路是什么？③由此你對“綠色化學”又有了哪些認識？④對于必須的工業生產活動如燃煤，如何處理產生的SO？

[任務驅動]結合SO的物質類別（酸性氧化物通性）與元素價態特點（氧化性和還原性），探索它的吸收方案，寫出對應化學方程式，并探討各個方案的優勢與不足。

[問題反思]①針對上述方案，如果你是工程師，你傾向選擇哪個方案？②如何解決方案中存在的不足？③工業生產中選擇尾氣處理方案需要考慮的原則和基本思路是什么？

工業吸收SO尾氣常用的化學方法包括干法（用固態堿性吸收劑）、濕法（用堿性水溶液）、氧化法等。針對干法中固-氣接觸不充分問題，燃煤時可以將粉狀吸收劑噴入爐膛，利用氣體上升和固體重力相互作用，使反應更加充分。類似的，濕法吸收SO也可以采用霧化噴淋的方式，增大接觸面積。針對濕法中NaOH成本較高問題，可用Ca（OH）等廉價原料代替，或利用反應NaSO+Ca（OH）=CaSO↓+2NaOH實現回收利用。無論選擇何種方案，生產實踐中吸收尾氣都需要考慮：①吸收成本；②吸收效率。

設計意圖：以情境為依托，以問題為導向，以任務為線索，開展酸雨形成路徑探索、環境問題防治措施、尾氣處理方案探討等活動。驅動學生在問題解決過程中，構建問題分析的基本視角，形成問題解決的一般思路，使問題解決條理化，認識思路結構化。

3.2.2透析問題本質，凸顯思維路徑

情境3-1：[問題引導]①SO能否用于食品添加？②若能，食物當中的SO有什么作用？③體現了它的什么性質？④SO導致了哪些食品安全問題？⑤這些問題的根源出在哪里？

SO可用于食品添加，如葡萄酒中添加了SO，作用有殺菌、抗氧化等，利用了SO水化物的酸性以及還原性。但不法商販利用SO增白食品，改善色澤，延長保質期，危害人們健康，問題的根源在于超量添加！

[任務驅動]調查了解市面存在的增白食品，列舉其危害，并結合SO的性質，設計一個簡單的食品選購建議書。

圖8食品選購建議書設計

[問題反思]①由此，你對食品添加劑又有了哪些新的認識？②對于分析食品添加劑的作用與危害，鑒定食品安全的方法，我們的一般認識過程是什么？

情境3-2：[問題引導]①生活中哪些地方需要檢測SO？②檢測的方式有哪些？③實驗室可用哪些試劑檢驗SO？④這些試劑在實驗中會有什么現象？⑤體現了SO的什么性質？

[任務驅動]1.完成下列實驗，并填寫探究記錄表。

2.查閱資料，了解食品行業定量測定SO的方案，概述所用試劑及操作過程。

[問題反思]①設計SO的檢測方案，需考慮的步驟有哪些？②試劑選擇、實驗現象與物質性質有何關聯？

設計意圖：從生活走進化學，開展對食品添加劑的辯證性思考。豐富活動形式，設計食品選購建議書、探討SO檢測方案，增進對物質性質與其作用、危害、檢測方法、實驗現象的整體性認識。在活動過程中透析問題本質，理清關鍵要素及其相互關系，凸顯思維路徑，實現問題解決程序化。

3.3 引導反思概括，促成核心觀念結構化

化學核心素養的培養不是靠知識的灌輸與堆積，而是要不斷進行思維啟迪與訓練，使學生根據自身理解形成簡約而深刻的核心認識與認識層級。因而在教學設計與實施中，應有目的、有計劃地引導學生在知識結構化與認識結構化的基礎上進行反思概括、提煉升華，領悟學科大概念，內化學科核心觀念。

[問題反思]①通過學習，你對SO又有了哪些新的認識？②對待生產生活當中的化學物質應該持有怎樣的態度？③學習化學知識的社會意義在哪里？④化學工作者要承擔怎樣的社會責任？

圖11指向“科學態度與社會責任”的核心觀念結構化

[任務驅動]通過本單元學習之后，請用一句話概括你對SO2等化學物質的新的認識與學習體會。

1. SO2無處不在，看量論害。

2. SO2是原料也是毒藥，是一把利弊皆有的雙刃劍。

3. 化學物質是個寶，不當利用不得了！

4. 化學領域內沒有廢物，只有放錯地方的資源。

5. 化學是天使還是魔鬼，就看你怎么支配。

設計意圖：課堂小結不應局限于知識整理，更要創造認識升華與觀念建構的契機?；瘜W核心觀念是在知識關聯、認識思路結構化基礎上更深層次的抽象概括，要引導學生基于前述不同主題情境中問題的解決過程，反思總結，概括提煉，輸入與輸出相結合，從化學走向社會，將“科學態度與社會責任”的精髓內化于心，外顯于行。

4 結語

化學學科核心素養的五大構成要素之間具有內在的本質聯系，有對學科思維方法的描述，有對實踐創新能力的表征，也有對學科價值取向的刻畫，形成一個有機整體。“科學態度與社會責任”的培育不能與其它素養嚴格“劃清界限”，而是要結合實際內容有所兼顧，綜合體現，否則教學將流于形式，課堂也會演變成泛泛而談式的說教?！翱茖W態度與社會責任”的發展既需要學科知識基礎，也需要思維動力源泉，最終指向學科核心價值，知識、思維、觀念的發展統一于教學的整個過程當中。涵育“科學態度與社會責任”的教學應著眼于學生的知、情、行[8]，豐富活動內容，創設情景體驗，在問題分析與解決過程中，引導學生樹立科學認識，提升決策能力，強化社會責任。重視以主題為框架，以情境為依托，以問題為引領，以任務為線索，使教學內容情境化，問題設計系列化，任務驅動線索化，從而達到知識關聯結構化，認識思路程序化，核心觀念整體化，促進學科核心素養的落實。

參考文獻：

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