基于“科學態度與社會責任”素養下的問題導學策略

宗國平 劉文兵

摘要：科學態度與社會責任是高中化學核心素養之一，科學態度的核心是尊重實證、尊重生命環境的覺悟;社會責任的關鍵是具備社會責任的意識和行為。文章以“金屬的腐蝕與防護”一課為例，針對現階段高中生的心理身心特點，以培養學生“科學態度與社會責任”素養為核心，以“問題”為主線，探索高中化學課堂教學中的問題導學策略。

關鍵詞：科學態度;社會責任;問題導學

文章編號：1008-0546（2019）03-0039-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.011

2017版高中化學新課程標準中，明確了高中化學學科核心素養包括“科學態度與社會責任”等五個方面?，F階段的高中生，絕大多數都是獨生子女，備受寵愛，具有自由精神和開放的思想，自我意識比較突出，也是常常做出意外之舉的“熊孩子”，他們的合作意識，大局意識和遇到問題的責任擔當意識比較薄弱。最近幾年食物安全、危險品保存和運輸、防火救火、環境污染等重大的社會問題頻繁出現在網絡中、電視新聞中甚至就發生在我們身邊，而這些又都是與化學學科有著密切關系的問題，在教學中如何將學科的知識教學融入社會責任教育，培養學生科學的態度與社會責任是新課標下教師開展“素養為本”課堂實踐的重點之一。

本人以“問題導學”為主線，以培養學生“求真、實證、創新”的科學態度和社會責任為核心，開設了“金屬的腐蝕與防護”研討課，現對課堂教學談談具體的做法和反思。

一、設計思路

“問題導學”是將學習置于有意義的化學情境中，引導學生積極主動地參與問題的發現、提出與解決，在探索問題解決的過程中，獲得新知，提升化學核心素養。問題導學的核心在于讓學生在學習過程中通過問題來引導自己的學習過程;問題導學的要義在于以一種新的視角來研究化學教學，讓學生在每一次學習活動中，針對學習內容，在教師的引導下提出具體的問題，這些具體問題的解決也一步步地實現了教學的總目標，也是實現由問題引向化學核心素養培養。

二、教學主要環節

1.創設真實情境，滲透安全、節約、環保的責任意識

許多化學原理的發現常常是源于生活生產實踐，而學習科學的真正目的也是來解決真實的問題，絕不是“紙上談兵”，更不是死記硬背化學方程式。運用真實的生活情景創設情境，讓學生感受化學知識學習的意義與作用，增強學習化學的興趣和動機，為將來遇到突發事件模擬場景，尋找解決問題的辦法。

教學環節一：金屬腐蝕的危害

視頻引入：目前當代社會使用量最大，使用范圍最廣的金屬就是鋼鐵，工業上冶煉鋼鐵要消耗大量能源，鋼鐵的銹蝕會使機器設備、儀表儀器精密度和靈敏度降低，影響使用甚至損壞整個設備，會引起輸液管道滲漏，輸氣管道和鍋爐爆炸，它還會使車船飛機失事，發生災難性事故。

問題1：看到一張張熟悉的圖片，不禁產生這樣的疑問：是什么原因使金屬失去了往日的風采？金屬腐蝕的本質是什么？

學生1：金屬與氧氣反應了、還有水蒸氣或者其他物質。

【小結】金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕消耗的過程。本質是金屬失去電子生成陽離子。

問題2：金屬腐蝕分為化學腐蝕與電化學腐蝕，同學們可以討論分析兩種腐蝕方式有什么不同？哪種腐蝕是主要腐蝕方式？

學生：兩種腐蝕在金屬的構成、金屬所處的環境、腐蝕的快慢這三個方面有不同，因為生產、生活中常用的是金屬合金，而且是處于有水蒸氣的空氣中，所以金屬腐蝕以電化學腐蝕為主。

設計意圖：通過真實情境，讓學生感受金屬腐蝕在社會生活和生產中的巨大危害，彰顯化學科學的社會價值，以“故事”引發學生探求科學秘密的情感，培養分析和解決與化學有關的現實問題的能力，潛移默化中滲透了安全意識、節約意識和環保意識。

2.觀察生活，親歷科學發現的過程，培養探索科學未知的意識

教學環節二：鋼鐵腐蝕的電化學驗證

問題3：我們身處海港城市，每年都會去海濱浴場游玩，有時會看到停泊在碼頭的輪船（見圖1），同學們仔細觀察，不同部位生銹的情況不一樣，為什么？

學生：鋼鐵為鐵碳合金，水面處的鐵鏈腐蝕嚴重，輪船與水交接處也腐蝕嚴重，說明鐵在氧氣和電解質水溶液接觸的地方腐蝕的速率更快，所以推測鋼鐵的腐蝕以電化學腐蝕為主。

問題4：如何通過實驗證明大家的推測呢？

提供的藥品：酚酞、鐵氰化鉀溶液、雙氧水、二氧化錳、鐵釘（絲）、碳棒等。

已知：鐵氰化鉀與亞鐵離子反應產生藍色沉淀

小組討論并設計實驗1：如圖2觀察電流計是否發生偏轉。

小組質疑：水中的氧氣含量太少了，怎么辦？反應后兩端各自生成什么物質呢？如何證明？

小組討論并改進實驗2（如圖3）。

師生配合按照圖3設計共同實驗：觀察到電流計發生了偏轉確定為電化學反應。然后再在鐵棒端溶液中加入鐵氰化鉀溶液，碳棒端溶液中加入酚酞，觀察溶液變化。經過約三個小時后出現圖中現象（圖4）。

設計意圖：從學生熟悉的生活場景開始問題導學，充分調動學生的主體性，由細致觀察到猜測原理，最后模擬環境實驗驗證，讓學生經歷真實的科學探究歷程，由現實環境到實驗室環境，以解決問題的教學指向，強化學生的探究精神和責任意識。

3.小組合作，培養實驗設計、探究與科學創新精神

教學環節三：實驗驗證鋼鐵腐蝕的類型

教師：在生產生活中鋼鐵不一定只存在于氯化鈉的中性環境中，它還可以處于酸性條件下，或者是堿性條件下，結合課本實驗，請同學們設計實驗進行對比“鋼鐵在不同環境下的腐蝕方式”。

教師引導：醋酸的酸性比較低，可以選用強酸再對比。一般化學實驗中還有對照實驗，也就是什么都不加時，觀察現象。請各小組完善實驗方案。

小組實驗匯報交流：

1.稀硫酸對應的第四組，導管口產生小氣泡;很快結束，液面又開始上升了。

2.第2、3、6組導管處液面上升，3組上升所用的時間更短。

3.第1組，液面也開始上升，但是經過的時間較長

教師引導：通過實驗現象，你的結論是什么？

小組交流反饋：1.鋼鐵在強酸性溶液中產生了氫氣。

2.鋼鐵在非強酸性的環境中，發生的是吸收氧氣的腐蝕。

3.在酸性溶液中，H+和氧氣都具有氧化性，存在競爭關系，H+濃度大時，表現為析出氫氣的腐蝕，當H+濃度逐漸減小后，表現為吸收氧氣的腐蝕。

問題5：鐵銹是如何生成的？

學生：電化學反應生成的氫氧化亞鐵在空氣中遇到水和氧氣，又會被氧化為氫氧化鐵。氫氧化鐵一段時間后分解為鐵銹。

教學環節四：鐵制品中的鍍層研究

問題6：鐵合金都容易發生腐蝕嗎？請同學們聯系生活討論，并用常見的兩種鐵制品進行腐蝕實驗。

學生實驗探究：1.在鐵片和鐵蓋上，分別在表面劃出網形，露出里面的金屬鐵。

2.再分別滴加飽和氯化鈉溶液，浸沒網線，放置（課前準備）。

3.一段時間后滴加鐵氰化鉀溶液，觀察現象。

學生反饋：圖5鐵蓋先出現藍色，證明鐵先腐蝕，推測鐵片表面覆蓋著比鐵活潑的金屬，鐵蓋表面覆蓋著比鐵不活潑的金屬。

教師揭秘：左邊的鐵片是鍍鋅的白口鐵，而鐵蓋是鍍錫的馬口鐵。

設計意圖：通過實驗方案的設計，增強學生團隊意識和協作互助的能力，“對照實驗與對比實驗”是科學實驗中常用的方法，本節課的運用有助于提升學生科學實驗的嚴謹性，培養科學的態度，“鐵片和鐵蓋”實驗進一步強化了電化學的知識。

4.學以致用，推進綠色化學、健康生活的可持續發展意識

教學環節五：知識的綜合運用

問題7：鋼鐵的吸氧腐蝕能否為我所用呢？你使用過這樣的產品嗎？

學生討論：“暖寶寶”里的主要成分就是鐵粉和碳粉，貼在身上，可以持續發熱。

教師：這里有幾片暖寶寶，各個小組可以閱讀它的說明。除了暖寶寶，還有目前比較流行的自發熱食品。若想把這個原理轉化成產品的話，你覺得你要從哪幾個方面來實踐呢？

學生1：成本。

學生2：安全性。

學生3：鐵粉與碳粉的配比。

學生4：材料的耐熱程度等等。

教師小結：一個化學原理要想最后轉化為造福人類的產品，需要無數次的實驗，才能夠成功，因此我們要尊重知識產權，購買正規的商品。在使用的時候，一定要注意說明書，安全地使用這些產品。

設計意圖：化學原理的使用具有兩面性，可能引發災難（開頭視頻），也可以造福生活，關鍵在于是否科學地運用了化學知識。本節內容正處于寒冷的冬季，學生使用過暖寶寶，有的學生也撕開過暖寶寶，觀察過它的成分，思考過它的原理，這段學習恰好解決了學生當時的疑惑。同時教師介紹了正在流行的自發熱食品說明書，引發學生深層次的思考，同樣的原理產生的熱量不同，產品不同，價格不同，體會知識轉化為生產力的艱辛，間接普及知識產權、安全、法律等意識。

問題8：鐵生銹了怎么辦？

學生1：扔掉。

學生2：摩擦。

學生3：醋酸。

教師：如果家里的鍋或菜刀銹蝕嚴重的話，你把它放在分類垃圾桶的哪個圖標里？

學生1：可回收垃圾。

教師：家庭中常用鋼絲球將表面的銹斑打磨掉，或者用磨刀石，在一些電視劇里還會聽到“磨剪子嘞，嗆菜刀！”這樣的吆喝聲，還有砂紙或者工業上的機器打磨，這是常見的物理方法。而常見的化學方法主要是利用酸與氧化物的反應，例如連云港特產“汪恕有”滴醋，工業除酸劑，檸檬酸等多種方法。

設計意圖：引導學生要有責任意識，當困難出現后，應積極應對，處理的方法也要遵循“節約和資源再利用”的原則，所選用的試劑盡量環保，過程中產生的廢棄物進行處理。

教學環節六：金屬的防護

問題9：如何進行金屬的防護？以自行車為例，小結金屬防護的常見方法。

學生1：涂機油、涂凡士林、油漆、鍍鋅、鍍錫等覆蓋。

學生2：鈍化、烤藍等表面反應。

學生3：改變結構，制成不銹鋼。

教師：犧牲陽極的陰極保護法（圖6），外加電流的陰極保護法。

問題10：金屬的腐蝕可以為社會創造價值嗎？（課后查閱資料、小組交流。）

三、教學反思

1.實驗設計是化學課堂的核心，實驗的設計要以解決實際問題為前提。本節課通過游玩時的輪船場景引發學生思考，由學生自己討論設計實驗，進行實驗改進，既回顧了原電池構成的要素，又增加了氣體制備和離子檢驗等內容，學生在小組實驗中不斷地設計、討論和改進，是對所學知識的鞏固和提升。隨后的對照實驗和對比實驗以及生活中鐵制品的實驗等等，充分挖掘實驗的功能，操作簡單，現象明顯，整個過程和結論水到渠成，較好地完成了教學目標。

2.問題設計是課堂教學的關鍵。問題的設計要以學生的“最近發展區”為中心。問什么才能激發學生的探究興趣？怎么問才能讓學生跟緊教師的教學思路？先問什么后問什么才能讓學生層層深入？本節課特別設置了十個問題，環環緊扣，難易適度，學生經過努力和小組合作探究都能一一解決，特別是“鐵的吸氧腐蝕的應用”和“金屬腐蝕”引導遷移應用、激發生成、創新的問題。

3.體驗科學是課堂教學的升華。本節課的教學設計最終教學目標是讓學生領會科學研究的一般過程，體會科學研究的艱辛，尊重科技成果。而許多問題的發現就是在生活和生產中出現的問題，因此教學中處處以生活為情境，讓學生大膽進行猜測和推測，形成活動探究小組，讓學生在活動中獲得科學的體驗。學生在身臨其境中，逐漸滲透“科學來源于生活，知識服務于社會”的思想，只有這樣，才能真正落實“科學精神和社會責任”的培養，才能真正落實“問題解決”在教學中的功能。