基于社會性科學議題的高中化學項目式教學

［摘 要］文章圍繞“氮及其化合物”復習課內容，基于社會性科學議題，針對氮肥的生產、使用及環保過程開展項目式教學設計。通過“項目議題確定”“項目議題策劃”“項目議題實施”“項目評價反思”等4個教學環節，分設生產組、使用組、環保組探討“氮肥的一生”，創設“是否應該禁止使用氮肥”小型辯論活動。在該教學模式下，一方面，學生會綜合諸多因素，樹立辯證觀念，權衡利弊，作出決策；另一方面，學生能構建“價-類-用”三維認知模型和物質轉化框架，形成學科知識與社會生活的聯結，提升學科素養。

［關鍵詞］社會性科學議題；項目式教學；氮及其化合物

［中圖分類號］ G633.8 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0052-04

社會性科學議題（Socio?Scientific Issues， SSI）是指以科學技術為載體，同社會道德與社會層次緊密相連的有爭議性的社會性問題[1]。解決任何一類社會性科學議題，需要人們綜合多學科視角進行議題的批判性分析。如含氯消毒劑及其合理使用、食品中添加二氧化硫、汽車尾氣的處理等，這些議題既是社會關注的熱點問題，又是備受爭議的社會問題，解決這些問題，不能完全依靠科學理論，還須考慮社會因素[2]。SSI也是一種無固定答案的問題，要求學生在真實社會問題情境下主動參與到SSI的討論中，結合知識技能、情感態度等，作出科學決策，從而促進學生對科學知識的理解以及思維能力的發展，最終獲得“科學態度與社會責任”核心素養的提升[3]。

項目式教學是以學生為主體、教師為主導共同解決真實情境化問題的過程。該教學方式的主要特點為：通過驅動性問題將一個挑戰性的項目拆分成若干個子任務，調動學生運用所學的學科知識和社會經驗對驅動性問題進行深度、持續性探究[4]，創造性地解決一系列問題，最后完成項目化學習。項目式教學強調學生“做中學”，能夠增加教學過程的趣味性，降低學生學習難度，提高學生知識獲取能力，幫助學生運用所學知識與經驗解決實際問題，建立學校教育與社會現實的聯結。

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出教師可圍繞與化學有關的社會熱點開展項目化學習，開發與社會密切相關的項目式學習活動[5]。傳統復習課教學主要強調知識的理解、運用及解題思路的建構而忽略學生學科素養的培養，教師可選取與化學有關的社會熱點或有爭議的現實問題[6]，設計項目式學習活動來解決這一問題。鑒于此，本文以“氮及其化合物”復習課為例，探討如何結合SSI開展項目式教學設計實踐，幫助學生實現社會經驗與知識經驗的融合，引導學生自主建立解決SSI的邏輯思維框架[7]，強化學生社會責任意識，促進學生學科素養的形成和發展。

一、基于SSI的項目式教學

基于社會性科學議題的項目式教學流程主要分為“項目議題確定”“項目議題策劃”“項目議題實施”“項目評價反思”等4部分[8]。項目議題確定：提供聯系學生原有知識與社會情境素材的資料，確定項目主題。項目議題策劃：分配人物角色，通過驅動性問題設計，明確知識與社會的聯系，建立議題討論的基礎。項目議題實施：協助學生厘清議題爭議，指導監督課堂活動，組織學生就項目爭議點進行角色扮演，并綜合考量多種因素權衡利弊后作出決策。項目評價反思：討論項目議題思路，構建知識網絡，分享成果，總結反思。通過這種教學方式，學生能夠在確定的項目議題下發散思維，交流溝通，互幫互助，互相學習。在教師的發問和引導下，學生不斷自我反思，親身體會自主學習獲得知識的自豪感，同時提升解決生活實際問題的能力，培養批判性思維和辯證看待問題的能力，實現高階思維的培養[9]。

二、基于SSI的項目式教學設計案例——“氮及其化合物”復習課

（一）教學設計背景

氮及其化合物可用作燃料和用于工農業生產，但同時也可能會引起環境污染。氮及其化合物的生產及產品的使用問題社會上存在諸多爭議，是當前的熱點話題。因此，我們計劃用2個課時設計“氮及其化合物”復習課教學，目的是幫助學生重構知識網絡，打破思維定式。基于學生已有知識基礎和社會經驗創設情境，結合SSI設置驅動型任務，指導學生在解決問題的過程中學會運用“價-類-用”三維圖來明確多價態物質間的轉化關系，同時，以項目活動引導學生探討、構建知識體系并逐漸使其完善。

（二）教學目標

（1）通過閱讀資料素材，能夠表述氮氣和氨的物理性質，說明氮肥的種類和生產路徑，學會聯系生活實際辯證看待化學。

（2）通過對驅動性問題進行思考，能利用物質類別和氧化還原理論構建氮肥在生產和使用過程中的物質轉化圖，明確多價態元素相互轉化思路，構建轉化模型。

（3）通過角色扮演以及氮肥生產和使用對環境影響的辯論，完善氮肥轉化過程，明確氮肥的合理開發和使用事項，發散思維。

（4）通過組內、組間辯論，能說出、寫出和展示出小組的最終討論結果，并在班級中交流；體驗化學學習樂趣，養成社會責任感，增強環保意識。

（三）教學流程

基于SSI的“氮及其化合物”項目式教學流程如圖1所示。

（四）項目實施過程

1.項目議題確定

【提供資料，創設情境】播放視頻“化肥在農業生產中的危害”，讓學生了解氮肥雖然能促進植物生長，但也可能會造成環境污染，且氮肥保存不當還會造成一定的危害。

[教師]如何看待氮肥的使用這一頗具爭議性的社會問題呢？

[學生]我們應該辯證地看待氮肥，深入分析氮肥的生產、使用過程，以期減少其對環境的負面影響。

【師生探討，確定議題】本節課，我們將共同學習有關氮肥的知識點，探討“是否應該禁止使用氮肥”這一議題，明確氮肥與生產生活的關聯。

設計意圖：通過提供貼近生活的資料，幫助學生進一步了解氮肥在工農業中的價值，激發學生的化學學習興趣，同時培養學生的信息提取能力，引導學生樹立辯證認識觀，并通過師生討論將社會性問題轉化為化學知識的學習，從而確定項目議題。

2.項目議題策劃

【分配角色，設置任務】氮肥的生產、使用、分解，每一個階段都涉及氮物質的轉化過程。實際上，氮肥的分解主要發生在土壤中。從已有資料中我們了解到氮肥可能會對土壤造成一定的污染[10]，因此，使用氮肥后須考慮環保問題。現將全班分為三個小組，分別為生產組、使用組和環保組。

[教師]分派任務，小組探討。

生產組：氮肥有哪些種類？其生產途徑都有哪些？生產過程中可能會產生哪些污染？

使用組：氮肥在使用過程中會產生污染嗎？使用氮肥時應該注意什么？

環保組：怎樣做才能降低氮肥生產和使用時對環境帶來的負面影響？

[生產組1]氮肥可分為無機氮肥和有機氮肥，無機氮肥有銨態氮肥和硝態氮肥兩種，有機氮肥常見的有尿素。考慮經濟效益，氮肥的生產可選用易得的氮氣為原料進行固氮。在氮肥生產中所產生的一些氣體會對大氣造成一定的污染。

[生產組2]硝態氮肥的生產：大氣中的氮在雷電的作用下生成一氧化氮，一氧化氮結合空氣中的氧氣生成二氧化氮，二氧化氮在雨水的作用下生成硝酸，硝酸與堿性物質反應即可生成硝態氮肥；銨態氮肥的生產：氮氣在高溫、高壓和催化劑條件下與氫氣反應制得氨氣，氨氣極易溶于水，與水反應生成一水合氨，一水合氨與酸性物質反應可生成銨態氮肥。

[生產組3]生產硝態氮肥時有NO、NO2生成，會造成大氣霧霾、酸雨、光化學煙霧等問題；生產銨態氮肥時有大量NH3生成，會造成大氣霧霾，氨水若沒有進行妥善處理而直接排放，可能會導致水體富營養化。

[小結]生產組的分析路徑：氮肥種類→生產原料→轉化過程→所得產物→是否污染→污染成因。

[教師]提供氮肥在土壤中吸收轉化的相關素材。

[使用組1]硝態氮肥易溶于水，因此雨后常被用作追肥，它能夠被植物根部直接吸收，但是NO[-3]不易被土壤中的膠體所吸附，因此容易隨水分流失，若流入水體，可能導致水體富營養化，故硝態氮肥不宜作基肥使用，尤其在水田的環境中。此外，沒有被土壤吸收的NO[-3]可能會被反硝化還原成N2、NO、NO2等氣體，這些氣體會造成一定的大氣污染。

[使用組2]銨態氮肥易溶于水，也可用作追肥。其中的NH[+4]易被土壤中的膠體吸附和固定，不易隨水分流失，這一特性使得銨態氮肥可作為基肥。然而，在堿性土壤中，NH[+4]會轉化為易揮發的NH3，而NH3與O2反應會生成一系列的氮氧化物，這些氮氧化物會造成大氣污染。此外，銨態氮肥還可以通過硝化作用進一步轉化為硝態氮肥。過量使用氮肥容易導致土壤發生變化，同時，氮肥會隨地表匯入河流，造成水體污染。

[使用組3]根據氮肥在土壤中的轉化特點，可以選擇在雨后進行施肥。氮肥的使用不宜過量，因為過量的氮肥可能會導致土壤酸堿度失衡，還可能會隨地表徑流匯入湖泊造成水體污染。

[小結]使用組的分析路徑：氮肥種類→氮肥特性→轉化過程→造成污染→污染種類→使用注意事項。

[教師]雖然氮肥的生產和使用都會造成污染，但氮肥又是農業生產中不可或缺的，請環保組談談看法。

[環保組1]氮肥雖然會造成污染，但就國家糧食安全來說，它對于解決人類的溫飽問題起到了至關重要的作用，氮肥的使用利大于弊。在使用氮肥時可以通過詢問專家和參考資料來把控氮肥的用量，以確保土壤酸堿平衡。

[環保組2]在生產過程中，可以根據氧化還原原理，通過加入適當的還原劑，將大氣污染物NO、NO2轉化為無污染的N2。

[環保組3]在使用氮肥時，可以深施氮肥并搭配使用硝化抑制劑，同時及時澆水，以減少土壤中的氮肥流失。

設計意圖：引發學生對社會爭議性問題的關注，進而在復習氮及其化合物的轉化過程中發散思維，結合學科知識對社會性科學議題有更進一步的認識。

3.項目議題實施

【厘清爭議，展開辯論】我們已經知道氮肥可以造福人類，為人類的溫飽作出了重要貢獻，而大量氮肥的使用也會給環境帶來負面影響，因此要用辯證的眼光看待氮肥，樹立辯證觀。接下來全班就“是否應該禁止使用氮肥”進行小型辯論活動。

[教師]一組和二組為正方：應該禁止使用氮肥，三組和四組為反方：不應該禁止使用氮肥。

[學生]小組討論，搜集證據，進行辯論。

在辯論過程中，學生明白是否應禁止使用氮肥要綜合考慮多種因素，平衡各方面的利益。只有采取科學合理的措施，才能促進農業的可持續發展。因此，對待任何事物都應辯證看待，權衡利弊后再作出決策。

設計意圖：引導學生聯系生活實際，結合人物角色進行辯論探討，運用所學知識權衡利弊，做出恰當決策。此環節有助于鍛煉學生觀察生活中的化學的能力，培養學生語言表達能力，加強學生模型構建能力。

4.項目評價反思

【交流成果，評價反饋】通過三個角色組的分析討論，對氮及其化合物的轉化有進一步的認識，總結“氮肥的一生”所需經歷的階段，標出涉及的氧化還原反應并寫出化學方程式。（提示：整個轉化過程可以考慮用“價-類-用”三維圖表示）

[學生]小組討論，總結畫圖。氮及其他化合物的轉化關系如圖2所示。

[教師]請同學們根據辯論賽內容寫出兩條關于氮肥使用的小語錄。課后運用所學知識向家人和朋友普及氮肥知識，成為小小“環保官”。

[學生1]控制氮肥的用量，謹防流失營養化；硝態氮肥旱土中，銨態氮肥水田里。

[學生2]深施氮肥及時水，營養豐富莖葉粗；打雷下雨勿擔憂，雷雨過后豐莊稼。

[學生3]高溫放電，加氧加水，制硝肥；高溫高壓，催化加水，制銨肥。

[教師]通過項目式學習活動，我們明白了對于社會上具有爭議性的問題需要用辯證的眼光去看待，權衡利弊后方能作出正確的決策。

設計意圖：引導學生從“價-類-用”三維角度回顧課堂活動，以構圖、文字的形式體現思維形成的過程及學習成果，幫助學生深化多價態元素觀，構建物質轉化思維框架，培養環境保護意識。

三、總結反思

基于社會性科學議題，對“氮及其化合物”的復習課進行項目式教學設計，將化學課程內容轉化成社會生活中的實際問題，通過項目議題確定、項目議題策劃、項目議題實施、項目評價反思等流程，帶領學生通過自主學習、合作研討、小組交流、組間辯論等形式加深對知識的理解，發散思維，同時幫助學生明確化學與生活的相關性，引導學生樹立辯證思想，進而對SSI能夠作出正確決策。

通過基于SSI的項目式教學，學生能在真實情境中感受熱點問題，在合作探究中提升創新能力，在任務性問題驅動下發散學科思維，在物質轉化中構建認知模型，最后將學習項目回歸生活，學以致用，增強社會責任感。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 吳金鑫，李娟.全面提升學生科學素養的社會性科學議題的教學設計：以“新能源汽車是否會取代燃油汽車”為例[J].化學教學，2020（10）：35-40.

[2] 何艷陽，劉瑞.化學教學中的社會性科學議題：意義、模式與實施[J].中學化學教學參考，2020（6）：1-4.

[3] 朱詩雨，嚴文法.新蘇教版高中化學必修教材社會性科學議題內容分析與教學建議[J].化學教與學，2023（8）：74-78.

[4] 沈劍.基于真實情境的項目式教學在高三復習課的應用：軋鋼廠廢水分析處理[J].化學教育（中英文），2023（3）：54-58.

[5] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[6] 黃剛，許燕紅.基于社會性科學議題的化學微項目學習：以“物質的性質與轉化”單元復習為例[J].化學教育（中英文），2022（7）：31-37.

[7] 胡久華，羅鋮吉，王磊，等.在中學課堂中開展社會性科學議題教學的探索[J].教育學報，2018（5）：47-54.

[8] 曾璐，鄒映波.人工合成肉桂酸：基于項目式學習的有機復習[J].化學教學，2019（6）：57-60.

[9] 王薇.基于“學案”的項目式教學模式在高中化學復習課中的應用研究：以“鐵及其化合物”復習課為例[J].中學教學參考，2023（17）：64-67.

[10] 劉敬.中國歷史氮肥數據重建與農田生態系統氧化亞氮（N2O）排放評估[D].南京：南京信息工程大學，2023.

（責任編輯 羅 艷）