基于爭議性科技議題論證教學(xué)的化學(xué)STSE教育研究

林建芬 李言萍 陳博殷

摘 要： STSE教育對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會責(zé)任、科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知能力具有重要作用。通過介紹能源安全與化工生產(chǎn)兩個(gè)教學(xué)案例的方式，論證基于爭議性科技議題的化學(xué)STSE教育的意義，分析當(dāng)前社會背景下如何開展化學(xué)爭議性科技議題論證教學(xué)。在教學(xué)中，通過闡釋如何基于教材教學(xué)主題滲透STSE教育，達(dá)成中學(xué)化學(xué)“立德樹人”的育人目標(biāo)。教師基于STSE理念進(jìn)行備考研究，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合性實(shí)踐活動(dòng)與家庭科普活動(dòng)，以期提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)核心素養(yǎng)；化學(xué)STSE；爭議性科技議題；論證教學(xué)

一、爭議性科技議題在初中化學(xué)階段的教學(xué)價(jià)值

（一）爭議性科技議題論證教學(xué)與化學(xué)STSE教育

初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生要有科學(xué)精神與社會責(zé)任，應(yīng)具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，要關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題，認(rèn)識環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性，具有綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識；深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系（ Science -Technology -Society-Environment，簡稱STSE），贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，能運(yùn)用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響，權(quán)衡利弊，勇于承擔(dān)責(zé)任，積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策，進(jìn)行STSE論證學(xué)習(xí)與實(shí)踐[1]。

然而，近年來，由于科學(xué)發(fā)展的不確定性、工藝生產(chǎn)的潛在風(fēng)險(xiǎn)性及民眾認(rèn)知的局限性，我國普通公眾往往通過常識而非科學(xué)知識來認(rèn)知與判斷現(xiàn)代科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。具體來講，國內(nèi)民眾更主要是從科學(xué)倫理、利益歸因與政府監(jiān)管三個(gè)層面來質(zhì)疑科技應(yīng)用與工藝生產(chǎn)的安全性。然而我國科學(xué)技術(shù)傳播與公眾風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知間存在錯(cuò)位，需要主流媒體承擔(dān)其風(fēng)險(xiǎn)溝通功能，多角度、全方位地報(bào)道科學(xué)議題，引導(dǎo)廣泛深入的社會論證，進(jìn)而促進(jìn)公眾達(dá)成相對理性成熟的觀點(diǎn)。中學(xué)化學(xué)啟蒙教學(xué)階段是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用化學(xué)知識解決生活、環(huán)境、社會生產(chǎn)中的化學(xué)問題能力的最佳時(shí)機(jī)，更是基于STSE理念滲透科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生正確認(rèn)識化學(xué)學(xué)科價(jià)值的重要過程[2-4]。

由此可見，STSE教育中與化學(xué)學(xué)科發(fā)展相關(guān)的爭議性科技議題具有較高的學(xué)習(xí)價(jià)值與教學(xué)意義，值得一線教師開展STSE論證教學(xué)。與化學(xué)學(xué)科發(fā)展有關(guān)的爭議性科技議題，提供了真實(shí)、具體的問題情境，是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體，也為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)重視創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有價(jià)值的問題情境，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

（二）爭議性科技議題論證教學(xué)的價(jià)值

下文將以兩個(gè)案例分析科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)議題和爭議性科技議題的內(nèi)涵與教學(xué)價(jià)值。

案例1：能源安全與環(huán)保議題中的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策教學(xué)

隨著我國霧霾污染、節(jié)能減排等社會性環(huán)保議題的升級，國家發(fā)布政策鼓勵(lì)發(fā)展清潔能源。天然氣（甲烷）的碳排放量是煤炭的一半，有較高的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，在工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著西氣東輸工程的日漸推行，廣東省深圳市、廣州市等一線城市的城市居民主要用天然氣作為家庭能源形式。然而，隨著我國近年來天然氣爆炸和燃?xì)庵卸镜呢?fù)面新聞多見于媒體報(bào)道，如臺灣瓦斯管道連環(huán)爆炸、重慶天然氣管道爆炸致地面塌陷、深圳滑坡事故引發(fā)天然氣管道破裂等一系列談“氣”色變的新聞報(bào)道，承載著公眾的質(zhì)疑與焦慮，給地方政府帶來壓力，對新聞媒體提出挑戰(zhàn)。

天然氣是什么、怎樣形成的、有哪些用途、毒性和危險(xiǎn)性、產(chǎn)業(yè)鏈的工藝技術(shù)發(fā)展如何、其裝置工藝與生產(chǎn)安全現(xiàn)狀如何，如何處理可燃冰開采中技術(shù)、工程與環(huán)境的關(guān)系，如何利用互聯(lián)網(wǎng)資源整合甲烷中STSE教學(xué)素材，值得開展教學(xué)研究。因此，教師可適當(dāng)整合甲烷課題內(nèi)容，利用科學(xué)松鼠會、網(wǎng)易公開課APP、化學(xué)微信公眾號、優(yōu)酷視頻和微課制作軟件等途徑呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，圍繞天然氣的主要成分、形成過程、燃燒分析、生產(chǎn)安全、產(chǎn)鏈工藝、環(huán)境影響及可燃冰開采等環(huán)節(jié)展開教學(xué)，設(shè)計(jì)系列問題串驅(qū)動(dòng)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。

基于STSE的真實(shí)問題情境，學(xué)生對甲烷課題進(jìn)行跨學(xué)科、融合式的探究學(xué)習(xí)，認(rèn)識到天然氣的物理和化學(xué)性質(zhì)、作為燃料與化工原料的用途、安全使用的注意事項(xiàng)及溫室效應(yīng)環(huán)保議題，深刻理解學(xué)習(xí)“天然氣的合理利用與安全開發(fā)”的意義，在能源安全議題上促進(jìn)知情意行發(fā)展。教學(xué)重點(diǎn)是甲烷燃燒及產(chǎn)物檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)及甲烷的可燃性、易爆性，教學(xué)難點(diǎn)是甲烷的溫室效應(yīng)及可燃冰開采工程。

案例2：石化產(chǎn)業(yè)爭議性科技議題中的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策教學(xué)

近年來，國內(nèi)多地政府在推行PX（對二甲苯）石化項(xiàng)目時(shí)都因民眾質(zhì)疑風(fēng)險(xiǎn)、強(qiáng)烈抵制而被迫終止，從2007年廈門、2011年大連、2012年寧波到2013年彭州和昆明、2014年茂名，對二甲苯項(xiàng)目陷入輿論抨擊漩渦，成為石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘，繼而引發(fā)社會各界對對二甲苯項(xiàng)目該不該發(fā)展的爭議和論證。對二甲苯是什么、有哪些用途、毒性和危險(xiǎn)性、國內(nèi)對二甲苯工藝技術(shù)發(fā)展如何、其裝置工藝與生產(chǎn)安全現(xiàn)狀如何，對二甲苯項(xiàng)目中科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境關(guān)系如何，蘊(yùn)藏豐富的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策教學(xué)素材。

PX（對二甲苯）作為有機(jī)化學(xué)合成中的明星分子，既備受關(guān)注又飽受爭議：（1） 在化學(xué)專業(yè)人士的眼中，對二甲苯是石化領(lǐng)域非常重要的工藝產(chǎn)品與化工原料，在產(chǎn)品鏈和日常生活中起著多種多樣的作用，但對二甲苯也具有自身的化學(xué)品特性和毒理性、工藝生產(chǎn)的安全指標(biāo)；（2）普通民眾對石化項(xiàng)目的科學(xué)認(rèn)知與風(fēng)險(xiǎn)評估存在誤區(qū)，對石化項(xiàng)目的“抵制”更是多年來對工業(yè)粗放式發(fā)展帶來的社會環(huán)境、健康危害的質(zhì)疑與不滿，反映出包括化工行業(yè)在內(nèi)我國工業(yè)發(fā)展積聚深層次的重重問題，值得政府、企業(yè)及社會各界進(jìn)行深刻反思與頂層制度設(shè)計(jì)；（3）新聞媒體工作人員在科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知的傳播上需要進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)，從專業(yè)渠道獲知相關(guān)的科學(xué)知識，既要看到對二甲苯在化工生產(chǎn)中不可或缺的作用，又要科學(xué)認(rèn)識對二甲苯在生產(chǎn)過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

教師可適當(dāng)利用互聯(lián)網(wǎng)搜集整合有關(guān)對二甲苯石化項(xiàng)目的多種媒介資訊，將社會爭議性科技議題融入STSE的教學(xué)活動(dòng)，整合了科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境四個(gè)領(lǐng)域的各種知識，強(qiáng)調(diào)學(xué)生以問題為中心、情境式的學(xué)習(xí)和理解。

二、基于STSE和爭議性科技議題論證教學(xué)的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知教育

（一）化學(xué)爭議性科技議題論證教學(xué)的研究背景與實(shí)施建議

從2007年以來石化項(xiàng)目風(fēng)波的系列新聞報(bào)道，到2015年8月天津塘沽危化品倉庫大爆炸事故的資訊傳播，到臺灣彩跑中玉米粉塵爆炸，到西氣東輸深圳段天然氣管道爆炸泄露，到某省村民用塑料袋偷灌天然氣載回家做飯，到某省冬天夜里放在橋梁底下的數(shù)十袋融雪鹽被偷，到北京四面霾伏與綠色能源環(huán)保議題，可見在中學(xué)階段進(jìn)行科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)議題和爭議性科技議題教學(xué)的必要性和重要性[5-7]。科普教學(xué)工作應(yīng)該從娃娃抓起，關(guān)于能源、食品、公共安全的教育是刻不容緩、任重道遠(yuǎn)的育人工作，是化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的重要教學(xué)實(shí)踐。

基于此，再反思2015年11月某品牌一則“我們恨化學(xué)”化妝品廣告的熱點(diǎn)新聞事件，分析民眾恨化學(xué)、談化學(xué)色變的消極態(tài)度，可折射出傳統(tǒng)教學(xué)中忽略情感態(tài)度價(jià)值觀、欠缺科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知能力培養(yǎng)的教育缺失。“我們恨化學(xué)”廣告風(fēng)波中，北大周公度教授要求央視撤播致歉后央視已停播該廣告，但余波尚未平息；隨后CCTV-12播放新聞訪談，在字幕中將化學(xué)表面活性劑的“親油基、親水基”錯(cuò)誤打成“清油機(jī)、清水機(jī)”，國家級媒體上出現(xiàn)如此反科學(xué)廣告和錯(cuò)誤字幕讓人匪夷所思。反思我國2010年發(fā)布的公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果，具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民比例為3.27%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家的水平；處于基礎(chǔ)教育階段的化學(xué)教育教學(xué)要加以反思，在化學(xué)啟蒙教育階段注重培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀，再怎么強(qiáng)調(diào)都不為過，這是核心素養(yǎng)課程中非常關(guān)鍵的人格要素。

（二）科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策能力導(dǎo)向的化學(xué)STSE教育

科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策能力有四個(gè)維度：（1）運(yùn)用科學(xué)知識解釋科學(xué)現(xiàn)象、認(rèn)識科技問題、分析潛在風(fēng)險(xiǎn)；（2）辨識爭議性科技議題（Socio-Scientific-Issues，SSI指與科技發(fā)展相關(guān)的社會爭議議題，如轉(zhuǎn)基因食品、合成塑料、PX石化項(xiàng)目等）并進(jìn)行科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知學(xué)習(xí)；（3）使用多種證據(jù)論證科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境的互動(dòng)關(guān)系，形成正確的科學(xué)認(rèn)知；（4）面向事實(shí)、基于證據(jù)、關(guān)注細(xì)節(jié)，對爭議性科技議題或生活中的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)議題進(jìn)行科學(xué)決策，并在社群集體中進(jìn)行交流、論證與解釋。

中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)承擔(dān)起“課程設(shè)計(jì)者”角色，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用信息技術(shù)挖掘整合STSE教學(xué)素材，融入科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)議題和爭議性科技議題的教學(xué)，促使學(xué)生以科學(xué)態(tài)度去分析化學(xué)發(fā)展問題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策能力和正確的情感態(tài)度，提高學(xué)生的社會責(zé)任感。社會責(zé)任感是指基于化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識，參與個(gè)人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。學(xué)生應(yīng)能夠以造福人類的態(tài)度和價(jià)值觀，積極運(yùn)用化學(xué)的認(rèn)識、理解和思想方法，關(guān)注社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學(xué)；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實(shí)踐，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題。

三、對中學(xué)化學(xué)STSE教育與研究的幾點(diǎn)省思

（一）STSE教育與中學(xué)化學(xué)“立德樹人”的育人目標(biāo)

核心素養(yǎng)理念導(dǎo)向下，中學(xué)化學(xué)教育要推動(dòng)落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)，幫助學(xué)生形成必備品格與關(guān)鍵能力，要求學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過程，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得化學(xué)知識，養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)的能力。化學(xué)STSE教育與爭議性科技議題論證教學(xué)是刻不容緩、任重道遠(yuǎn)的育人工作。胡先錦、胡天保二位老師提到[8]，“普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)修訂專家工作委員會化學(xué)組專家研究指出，高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括宏微結(jié)合、分類轉(zhuǎn)化、變化守恒、模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究、綠色應(yīng)用等內(nèi)容”。王磊教授提到“要求通過教學(xué)實(shí)施幫助學(xué)生逐步建立和發(fā)展基于‘化學(xué)科學(xué)技術(shù)促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展（STSE）等化學(xué)核心觀念”。在新一輪課改中，教師不能等到國家發(fā)布基于核心素養(yǎng)的新課標(biāo)和新教材出來之后，才開始研究學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵指標(biāo)，才開始探討如何開展基于化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教、學(xué)、評。

（二）化學(xué)STSE爭議性科技議題論證教學(xué)的研究建議

首先，STSE理念應(yīng)用于備課與教學(xué)實(shí)踐研究時(shí)，教師備課時(shí)要圍繞課例教學(xué)，可從化學(xué)科普類書籍、科普網(wǎng)站和化學(xué)影視節(jié)目、化學(xué)微信公眾號、手機(jī)微課、網(wǎng)易公開課APP等渠道挖掘相關(guān)課程資源，在課堂上為學(xué)生提供更多STSE學(xué)習(xí)素材，讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)研究與應(yīng)用趨勢及科技進(jìn)步、社會生產(chǎn)、日常生活、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的化學(xué)前沿發(fā)展問題。

其次，教師運(yùn)用STSE理念指導(dǎo)學(xué)生開展探究性活動(dòng)時(shí)，選題可以是生活中的化學(xué)問題、與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的化學(xué)問題、社會熱點(diǎn)問題、教材實(shí)驗(yàn)或課堂教學(xué)中的STSE問題。例如，蔬菜水果農(nóng)藥殘留原因調(diào)查與對策分析、環(huán)保袋使用情況、米粉面條中硼砂等添加物研究、不同消毒劑的殺菌能力、衣服干洗原理與缺點(diǎn)分析、月餅吸氧吸潮“雙吸劑”的成分與原理探究、真假鹽的辨別方法研究、保健食品成分研究、可樂生產(chǎn)流程及污水處理、化工廠的污染危害與遷廠選址、城鎮(zhèn)農(nóng)藥使用情況、深圳市水庫水質(zhì)情況、比亞迪電車能源燃料研究、深圳市外賣快遞垃圾處理、居民燃料與用氣安全等主題調(diào)研活動(dòng)。

最后，教師要從培育和發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和課題實(shí)踐，立足點(diǎn)在于教“真”的化學(xué)，基于真實(shí)生活問題、STSE情境教有用的化學(xué)，立意是在有限的知識、思維或價(jià)值觀教學(xué)中，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的博學(xué)、審問、慎思、明辨、篤行、求真的學(xué)習(xí)方式與品質(zhì)，更要注重逐步提升學(xué)生“綠色應(yīng)用”的觀念意識與行動(dòng)能力。進(jìn)行科普教學(xué)與科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知教育，是每個(gè)化學(xué)教師刻不容緩的使命。化學(xué)教師要結(jié)合中學(xué)課程重整STSE教學(xué)素材，滲透科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知與決策，教會學(xué)生敬畏科學(xué)、尊重科學(xué)規(guī)律及愛學(xué)習(xí)、愛思考的好習(xí)慣；善于綜合運(yùn)用所學(xué)的科學(xué)知識或跨學(xué)科融合式思維，去判斷和解釋一些與化學(xué)相關(guān)的社會發(fā)展問題，在普及公民科學(xué)素養(yǎng)中，發(fā)揮中學(xué)生在家庭科普工作的積極作用。

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