基于STSE教育理念的真實問題情境教學設計

張寧　張蕊　許燕紅

【摘 要】本文分析真實問題情境在學科核心素養培養中的重要性，以人教版化學必修2第三章第三節第一課時“乙醇”為例，闡述基于STSE教育理念的真實問題情境“教、學、評”一體化教學設計流程。

【關鍵詞】乙醇 STSE教育理念 真實問題情境 教學設計

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0074-03

發展核心素養是現階段科學教育最主要的目標之一。開展素養為本的教學要以真實問題情境的創設為前提，在解決真實問題中提升學生“從宏微觀結合的視角分析與解決實際問題”的能力，培養學生“運用化學反應原理解決實際問題”的能力，“對社會熱點問題做出合理判斷與決策”。

在傳統課堂上往往注重知識傳授與考點解析，而忽略學習能力的培養，由此不少學生也表現出應試為先的心理取向，在解題的正確率和應試技巧上占絕對優勢，卻不能很好地運用化學原理解決真實的化學問題。這使得學生缺乏解決實際問題的能力，并在一定程度上與社會生活脫節，因此在課堂上引入真實問題情景是十分有必要的。

STSE 教育由科學教育、技術教育、社會教育和環境教育組成，它不僅關注科學、技術在社會生產、生活中的應用，而且關心環境和環保問題，提倡可持續發展，是一種能夠有效體現“以培養化學學科核心素養為主旨”的基本理念的教學模式。將諸如“如何減少酒駕問題？”“如何解決酒精中毒？”等具體的與社會、生活有關的問題引入課堂中，激發學生思考、學習、探究。在以解決真實問題為核心的學習過程中，學生的核心素養自然而然得到了發展和提高。

因此，要實現學生核心素養的發展，必須以學科知識為主要載體，根據學生的實際情況設計教學內容。為此，本文以“乙醇”的“教、學、評”一體化教學設計為例，論述基于 STSE 理念的真實問題情境教學設計流程。

一、“乙醇”的“教、學、評”一體化教學設計

（一）教學內容的選擇和教學目標、評價目標的提出

“乙醇”選自人教版必修 2 第三章第三節第一課時，該內容與社會、生活的聯系較為緊密，可使學生能夠在日常生活中切身體會到學習內容的真實性、社會性與重要性。

化學教學目標和日常學習評價目標是化學教學中不可或缺的有機組成部分，教學目標是教師和學生開展教學的宗旨，而評價目標是鑒定日常學習是否達到教學要求的重要參考，也是進一步改進教學和學習方法的重要指標，基于以上內容，本節課的教學與評價目標如下：

1.教學目標

（1）熟悉乙醇的分子結構，掌握乙醇的物理性質和化學性質；理解官能團對有機物化學性質的決定性作用。

（2）通過查閱資料和實驗探究了解酒駕檢驗和酒精中毒涉及的化學原理，體會運用化學知識解決社會生活中熱點問題的過程，激發學習興趣。

（3）通過社會熱點新聞的導入和討論，培養社會責任感和化學情感。

2.評價目標

（1）記錄學生在“酒駕”和“酒精中毒”事件的討論環節中的表現，判斷學生的社會責任水平。

（2）記錄學生在“酒駕檢驗”和“酒精中毒”模擬實驗過程中的表現，判斷學生的實驗探究水平，發展其科學精神。

（3）記錄學生在“酒駕檢驗”及“酒精中毒”微觀解釋環節中的表現，判斷學生對“乙醇”化學性質認識所處的水平，并發展其微觀探析和證據推理能力。

（4）記錄學生針對“問題1”和“問題2”所提出的解決方案，判斷學生對“乙醇”的化學價值認識所處的水平，并發展其社會責任感。

（二）教學與評價思路

教學與評介的基本思路如下：

（三）教學過程

本節課是基于 STSE 理念的真實問題情境教學，首先，從與社會生活息息相關的問題出發，引發學生對社會問題和社會責任進行思考；其次，通過自主查詢資料，分析問題，培養學生的證據推理與邏輯思維能力，并設計實驗來對資料的真實性進行驗證，以提高學生的科學探究水平，培養學生的科學精神；再次，對實驗的成功與否進行微觀解釋，并分析其原因；最后，將解決方案生活化與普遍化，通過解決實際問題積累成就感，激發學習興趣，并培養社會責任感。

1.提出問題

【新聞素材1】2009 年 6 月 30 日晚 8 點多，南京岔路口地區發生慘烈車禍，一小車扎進人群，沿途撞倒 9 名路人，其中 5人死亡。據目擊者稱，其中還包括一名孕婦。12 月 23 日，醉駕案一審宣判，肇事者張某被判無期徒刑，剝奪政治權利終身。

【新聞素材2】2016 年 3 月 31 日早晨，一輛貨車行駛至312 國道鎮江段繆家甸卡口附近，因涉嫌超載被民警攔下。司機張某滿身酒氣，據酒精測量結果，其體內酒精含量已達“醉駕”標準。張某稱，他是前一天晚上喝的酒。最終，張某因危險駕駛罪被判處拘役一個月。

【新聞素材3】據俄羅斯紐帶新聞網 2017 年 2 月 28 日報道，當地時間 26 日，兩名羅馬尼亞男子被發現死在位于西班牙帕倫西亞省的住所中。調查顯示，兩人均為酒精中毒死亡，生前曾一起比拼酒量。

【討論】如何檢驗酒駕？過度飲酒會導致什么后果？

【提出問題1】如何杜絕酒駕？

【提出問題2】如何解決酒精中毒現象？

【評價任務1】觀察學生的討論過程，記錄學生的討論結果，判斷其社會責任感處于哪一水平（①能夠主動關心社會問題；②能夠運用所學知識多角度地對社會問題進行評價；③能夠運用所學知識解決社會問題），并增強其社會責任感。

2.實驗探究

【分享資料】教師在課前提出以下問題：交警是如何鑒定酒后駕駛的？車輛駕駛人員飲酒或醉酒駕車時血液、呼氣中的酒精含量閾值是多少？

學生通過事先查閱資料、準備資料，在課上對自己的查閱成果進行展示與交流。

【總結】交警檢查司機是否酒駕有三種方法，分別是呼氣酒精含量檢測、血液酒精含量檢測和強制判斷的方法。其中最常用的是呼氣酒精檢驗，其原理是：呼氣式酒精檢驗裝置中含有橙色的酸性重鉻酸鉀，當其遇到乙醇時橙色變為綠色，由此可以判斷司機是否酒后駕車。法律規定：車輛駕駛人員血液中的酒精含量大于或者等于 20mg/100ml、小于 80mg/100ml 的駕駛行為為飲酒駕車；酒精含量大于或者等于 80mg/100ml 的駕駛行為為醉酒駕車。

【交流討論】在上一課時已經學過乙醇燃燒的反應，涉及乙醇的還原性，那么“酒駕檢驗”的化學原理是否也涉及乙醇的還原性？

【實驗探究】向一支試管中加入 3-5 mL酸性重鉻酸鉀溶液，用滴管取 3-5 滴乙醇滴入試管中，觀察實驗現象。

【實驗現象】試管中的溶液由橙色迅速變為綠色。

【實驗結果】酸性重鉻酸鉀溶液被乙醇還原，該實驗現象體現出乙醇的還原性。

（注：因酒精中毒的化學原理較復雜，所以不安排實驗探究）

【評價任務2】判斷學生的證據推理能力處于哪一水平（①能對已有假設進行證明或證偽；②能從宏觀和微觀角度收集證據，推出合理的結論；③能從定性和定量角度收集數據和計算，推出合理的結論；④能依據證據推出合理的結論，并解釋證據和結論之間的邏輯關系）。判斷學生的科學探究能力處于哪一水平（①能根據已有化學問題設計簡單實驗方案，實施并記錄實驗現象；②能針對化學問題提出多種假設，通過合作的形式完成實驗，并利用多種手段收集實驗證據；③能通過討論提出探究問題，獨立完成實驗，收集實驗證據并進行交流；④能結合實際需求自行提出綜合性探究課題和方案，通過多種手段收集實驗證據并進行分析，進行實驗改進）。培養和提高學生的證據推理和科學探究能力。

3.微觀解析

【課題1】對“酒駕檢驗”的微觀原理進行解釋。

【討論】酒駕的檢驗是通過乙醇與重鉻酸鉀的氧化還原反應中的顏色變化來進行判斷的，離子方程式是：

2Cr2O72-（橙色）+16H++3CH3CH2OH=3CH3COOH+4Cr3+（綠色）+11H2O

其微觀本質是當駕駛人呼氣酒精含量達到 20mg/100ml時，在有 H+ 的情況下，橙色的 Cr2O72- 會被乙醇還原成綠色的4Cr3+；CH3CH2OH 中與碳相連的 -OH 被氧化成 -COOH，形成CH3COOH。

【課題2】對“酒精中毒”的微觀原理進行解釋。

【討論】因個體差異和飲酒量的不同，酒精中毒的臨床表現可能存在差異。在醫學上將酒精中毒分為四級，其中一級程度最深，也就是我們日常生活中所說的“酒精中毒”，酒精濃度含量達 3000mg/ml 以上，患者處于昏迷狀態，出現沉睡，顏面蒼白，體溫降低，皮膚濕冷，口唇微紺，嚴重者深昏迷，心跳加快，二便失禁，可隨時因呼吸衰竭而死亡，此期常伴有明確的外傷史。（來自百度百科）

酒精中毒有三個途徑：脫氫酶（ADH）途徑（CH3CH2OH CH3CHO；CH3CH2OH CH3COOH）、過氧化氫酶（cat）途徑（CH3CH2OH+H2O2 CH3CHO+2H2O）和復合酶途徑（CH3CH2OH+O2+NADH→CH3CHO+NAD++2H2O）。

綜上，酒精中毒的過程即酒精在體內的累積量達到一定程度時，就開始被氧化，與碳相連的 -OH 被氧化成 -CHO，從而生成有毒的乙醛。

【評價任務3】判斷并評價學生對“酒駕檢驗”和“酒精中毒”化學本質的認識水平（①處于物質水平，能根據實驗現象對物質及其反應進行辨識和分類；②處于元素水平，能運用化學符號對物質及其化學變化進行描述和表征；③處于微粒水平，能從微粒角度對化學反應原理進行解釋，能運用微粒結構圖式表示物質及其變化過程）。發展學生微觀探析能力。

4.問題解決

【課題1】了解相關法律，對如何減少飲酒駕駛現象提出相關建議。

【討論】課前查閱關于酒駕的相關法律的資料，（下轉第82頁）（上接第75頁）課上相互交流成果；討論酒駕的不良后果；針對本節課的問題1提出解決方案：對酒駕判刑的法律進行社區宣傳；對駕駛人駕駛資格的取得進行嚴格把關；提高行人的自我保護意識等。

【課題2】運用酒精中毒的原理對解決問題提出合理的方案和解釋。

【討論】討論“酒精中毒”的化學本質，從生活和醫療兩個角度對問題2提出合理的解決方案：首先立即停止酒精攝入；輕度中毒者可飲用純凈水、西瓜汁、梨汁等進行解酒；采用催吐的方式將酒精排出體外；中度或重度中毒者應立即送往醫院進行葡萄糖點滴及洗胃等其他急救措施等。

【評價任務4】判斷并提高學生對化學價值的認識水平（①能體會到乙醇的學科價值，即課后習題正確率和考試成績的提高等；②能體會到乙醇的社會價值，即能通過本節課的學習解決生活中的問題，提高社會責任感；③能同時體會到乙醇的學科和社會價值）。發展學生的社會責任感。

二、反思

首先，注重真實問題情境的創設。將社會生活中存在的實際問題引入，通過自主查閱資料、動手實驗探究、探析微觀原理、最終解決實際問題這四個環節，感受科學知識的重要性，培養成就感及化學情感，同時培養社會責任感。

其次，基于現代科學理念的指導。基于STSE理念，將“科學”“技術”“社會”“環境”有機結合，合理融入課堂教學的每個環節，有效培養和提升學生的科學探究、證據推理等學科核心素養能力。

最后，注重教學與評價相輔相成。將評價滲透于教學中，將教學基于評價的課堂教學中，將每個教學環節中的學生表現記錄下來并進行評價和分析，基于教學評價再進行教學改進，從而有針對性地發展學生的學科核心素養。

【參考文獻】

[1]C.de Duve，陳來成（譯）.活細胞導游[M].北京：科學技術文獻出版社，1989

（責編 盧建龍）