通過STSE教育的構建,培養(yǎng)高中化學學科核心素養(yǎng)

劉吉祥

新時期的教學改革為高中化學教學提出了新的要求，教師不僅要培養(yǎng)學生的科學理論與問題解決能力，還要重視對其核心素養(yǎng)的培育。高中化學教師要重視對STSE教育理念、教學方法的學習，做好STSE教育的構建工作，為促進學生綜合發(fā)展奠定基礎。本文結合現(xiàn)階段高中化學實際教學情況，對STSE教育核心概念、教學特點加以概述，討論通過構建STSE教學框架培養(yǎng)高中學生化學核心素養(yǎng)的具體教學策略，以供參考。

一、STSE教育的核心概念及其日常教育教學特點

STSE具體指代Science、Technology、Society、Environment四個英文單詞，即科學、技術、社會與環(huán)境。STSE教育理念強調理科教學應用的重要性，要求教學者探索綜合實踐活動等教育實施路徑，其教學基礎以構建主義學習理論為主，重視對科學知識與社會生產實踐、環(huán)境保護、資源節(jié)約的深度融合。一些教育學家認為，STSE教育應將教學重點放在培養(yǎng)學生獨特的價值觀和民主行為、多元的科學思想與較強的操作時間能力上，使學生客觀看待科學技術發(fā)展的利弊，促進其自我提升。

STSE教育具有以下特征：一，具有綜合性強的特征。這種教育模式下科學、技術、社會、環(huán)境教學資源與課標內容充分滲透、融合，教師可以從更多的角度對課程展開教學，在開闊學生課程學習視野的同時，實現(xiàn)對其科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。二，具有探究性強的特征。STSE教育是一種生本化的教育，強調課堂回歸學生，重視對學生學習主體地位的突顯，通過在課上組織師生互動、生生互動活動讓學生探索學科內容的本質，體會理論、實踐學習的趣味，強化其探究意識，從而提升學生的科學探究積極性。三，具有實效性良好的特征。STSE教育與社會生活接軌，重視對實際案例、問題的分析教學。學生在思考問題、解決問題時能明確本學科與其他學科的內在關聯(lián)，理解保護環(huán)境、節(jié)約資源、回歸社會的重要性，社會責任感得到增強。

二、STSE教育培養(yǎng)高中化學學科核心素養(yǎng)的策略

（一）重視科學理論教學，培養(yǎng)理論分析素養(yǎng)

1.創(chuàng)設理論教學情境，培養(yǎng)宏微結合素養(yǎng)

從宏觀與微觀兩個角度展開教學對加深學生對化學問題本質的理解，以及提升其分析、推理、預測能力有著重要意義。實際教學中，部分學生缺乏微觀意識，不能宏微結合地對化學知識進行辨證學習，理論學習浮于表面，不利于宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的生成。教師可從激趣教學著手，通過口述、做游戲、播放多媒體課件等方式創(chuàng)設理論教學情境，讓學生將注意力轉移到微觀世界上，引導其從宏觀、微觀兩個角度思考問題，從而培養(yǎng)其宏微結合素養(yǎng)。

比如，在人教版高一化學必修第一冊“離子反應”一課的教學中，教師通過談話引入課程內容：“為什么家長用醋酸除水垢、鹽酸除銹？為什么環(huán)境保護人員用氨水處理硫酸工業(yè)廢水？它的原理是什么？”在問題情境下播放硫酸銅與氯化鋇化學反應視頻，同時展開追問：“觀看視頻時，你發(fā)現(xiàn)了什么？這個反應的實質是怎樣的？”由問題引發(fā)學生對化學反應的宏觀現(xiàn)象與微觀實質進行分析，使其觀察H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl產生白色沉淀的過程，結合實驗現(xiàn)象講解電解質電離知識：“電解質溶液發(fā)生反應的實質是離子之間的反應，氯化鋇和硫酸中的鋇離子與硫酸根離子結合、氫離子與氯離子結合產生鹽酸與硫酸鋇沉淀。”這時教師再結合情境醋酸除水垢的實例讓學生分析，進一步提升其宏觀觀察與微觀探析素養(yǎng)。教師以談話的方式引入生活中的化學現(xiàn)象并提問，通過創(chuàng)設生活情境、問題情境激發(fā)學生的探究興趣。之后播放具體化學視頻，讓學生觀看化學反應現(xiàn)象并對其本質進行探究，讓其在觀察、分析、探究問題過程中形成良好的化學核心素養(yǎng)。

2.分析典型理論問題，培養(yǎng)模型認知素養(yǎng)

高中化學教學包含許多復雜、抽象的概念知識，忽視概念教學會導致學生理解困難，學習受阻，影響化學課程教學效率。SETE下的化學教學要重視夯實學生的科學基礎，做好概念模型教學，使其能學會使用化學符號、文字、圖像總結事物的化學規(guī)律，從而培養(yǎng)其模型認知素養(yǎng)。對此，教師可在課上引入典型的化學理論問題，讓學生使用概念圖或其他工具對問題進行詳細分析，提升學生總結事物特征、梳理知識結構的學習能力。

比如，在人教版高一化學必修第一冊“物質的量”一課的教學中，教師提出典型問題：“我們在實驗室中可以用器具稱 克碳，卻難以稱量 個碳原子，可稱量的物質與難以稱量的原子、分子有什么關系？ 克的碳、 克的氧氣、 克的二氧化碳所含微粒數(shù)是多少呢？”學生在探析問題、解決問題的過程中，初步建立了“微觀的微粒數(shù)目”與“宏觀的質量”的聯(lián)系，這時教師展示數(shù)據(jù)資料：1999年巴西和美國科學家發(fā)明了能稱量 千克物體的納米稱，能稱量單個病毒的質量，隨后德國科學家研制出能稱量單個原子的納米稱，一個C原子的質量為[1.993×10-26]千克。結合資料內容引導學生回到題目中，根據(jù)碳原子數(shù)= 克/一個碳原子的質量計算出碳原子的數(shù)量[N（C）=0.012kg1.993×10-26kg≈6.02×1023]。這時，教師再提出問題：“ 克的碳含有多少碳原子？如何表示？”引導學生將[6.02×1023]作為一個微粒看作一個集合體，建立一個新的物理量（物質的量），讓學生嘗試使用數(shù)學模型與化學模型解決此類問題。這樣，學生就能輕松理解物質的量的概念，在腦海中形成具體的化學模型，主動梳理物質的量、體積、質量相關知識的內在關系。教師出示典型例題集中學生注意力，在講解問題的過程中滲透模型知識，按部就班地引導學生推斷出化學模型。接著，教師出示同類型問題讓學生解決，在此過程中強化其模型思想，使其主動進行建模，從而培養(yǎng)其模型認知素養(yǎng)。

（二）優(yōu)化技術方法教學，培養(yǎng)實踐探究素養(yǎng)

Technology（技術教育）是SETE教育的關鍵，也是培養(yǎng)學生實踐應用能力的主要渠道。結合高中化學核心素養(yǎng)的具體教學要求，教師要重視對SETE教育中T的教學，在實驗教學、活動教學中多給學生實踐操作的機會，以此培養(yǎng)其化學變化與平衡素養(yǎng)、化學證據(jù)推理素養(yǎng)。

1.設計化學平衡實驗，培養(yǎng)變化平衡素養(yǎng)

化學的本質是變化，只有從化學變化的表現(xiàn)形式、內在本質、符號表示三方面展開教學，才能深化學生的化學認知。教師可在實驗教學中培養(yǎng)學生變化觀念與平衡思想素養(yǎng)，使學生理解化學反應的守恒與變化，不僅要深入挖掘課程教學的內涵，還要重視對實驗教學結構、教學細節(jié)的把控，讓學生充分參與到自主操作、合作實踐過程中，強化其化學認知。

比如，在人教版高一化學必修第一冊“鐵及其化合物”一課的教學中，教師提出問題：“生活經驗告訴我們，常溫下的鐵與水不發(fā)生反應，那么為什么鋼鐵廠生產時出土的模具必須充分干燥？”學生思考問題時，教師出示實驗裝置圖片，在高溫條件下使用水蒸氣反應裝置、還原鐵粉、濕棉花、肥皂液、燃燒的火柴演示實驗，讓學生結合實驗現(xiàn)象分析可能的生成物，探究實驗原理。演示后，將操作裝置、實驗材料下發(fā)到學生手中，要求其以小組為單位進行實驗設計。比如，確定試驗目的、思考3Fe+4H2O==（高溫）Fe3O4+4H2↑反應方程式中電子轉移方向和數(shù)目、試驗中的氧化劑與還原劑等問題。此外，教師還可提出具體問題：“鐵單質在什么條件下轉化為 價？在什么條件下轉化為 價？”讓學生在具體草果過程中探究氧化還原原理，使其理論達到結構化水平，實現(xiàn)對其化學變化與平衡素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。教師綜合教科書內容、核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求、SETE教育理念設計實驗教學內容，先演示實驗整體流程讓學生對實驗操作產生初步認知，再組織學生合作實驗讓其在實際操作過程中挖掘實驗本質，實現(xiàn)對其化學變化平衡素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。

2.組織小組討論活動，培養(yǎng)證據(jù)推理素養(yǎng)

技術是使用科學知識解決問題的有效手段，培養(yǎng)學生技術運用能力是SETE教育的教育目標之一。化學教學中，教師要打破高考的局限，注意將理論知識與實踐活動相結合，在課上積極組織師生互動、生生互動教學活動，在活動中引導學生運用化學原理解釋生活現(xiàn)象，增強其科學意識。同時，教師也可將問題結局展示給學生，并為學生提供相應的數(shù)據(jù)資料，讓學生根據(jù)課程內容、相關資料對問題進行推理，培養(yǎng)其良好的證據(jù)推理素養(yǎng)。

比如，在人教版高一化學必修第二冊“化學反應與能量變化”一課的教學中，結合本節(jié)課關于化學反應中熱效應與焓變的關系等知識點，教師組織學生討論問題：“‘暖寶寶有一個透氣袋，撕開包裝后氧氣進入透氣袋后逐漸產生熱量，你知道暖寶寶為什么會產生熱量嗎？”同時，教師給出拓展閱讀資料：“暖寶寶”的原料層是由鐵粉、石、活性炭、無機鹽、水等合成的聚合物，無毒無副作用。讓學生綜合“暖寶寶”的放熱現(xiàn)象、原材料對“暖寶寶”的反應原理展開討論，讓其從物質所具有的能量角度、化學鍵角度、能量變化角度對化學能轉化為熱能的過程進行推理，加深其對4Fe（OH）2+2H2O+O2==4Fe（OH）3↓、2F（OH）2==Fe2O3+3H2O氧化反應放熱性能的理解。教師結合課程教學需求提出討論問題，同時為學生提供課外拓展閱讀資料，讓學生綜合課內外知識討論問題，從不同角度出發(fā)，引導學生分析、討論、推理、論證問題，讓其結合具體的化學反應方程式解釋問題原理，實現(xiàn)對學生證據(jù)推理素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。

（三）引入社會教育資源，培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)

Society（社會教育）是SETE教育的重要構成部分之一，其主要目的是培養(yǎng)學生正確的科學價值觀。實際教學工作中，教師可結合社會教育的具體要求、高中化學核心素養(yǎng)關于科學探究素養(yǎng)的培養(yǎng)要求整合教學資源，通過引入社會實踐案例、組織社會實踐活動強化學生的科學探究意識。對此，教師可結合現(xiàn)階段的社會實際需求設置綜合實踐活動，讓學生作為活動主體運用化學知識解決實際問題，使其學有所用、學以致用，培養(yǎng)其科學探究素養(yǎng)。

比如，在高一化學必修第二冊“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”一課的教學為例，教師結合我國的制鹽歷史，教師組織“如何除去粗鹽中的可溶性雜質”實踐活動，讓學生從化學角度分析制鹽問題。先分析粗鹽水中的可溶性雜質，如鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等，讓學生綜合BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl、CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl、MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl等反應選擇合適的去除雜質試劑。后讓學生結合社會上人們對食用鹽的具體需求探究試劑添加順序，如先添加氯化鋇溶液、碳酸鈉溶液，再添加氫氧化鈉溶液過濾;先添加氯化鋇溶液、氫氧化鈉溶液，再添加碳酸鈉溶液過濾等。教師將課程教學內容與社會教學資源完美結合，設置社會實踐活動，引導學生在實踐過程中運用相關化學知識，增強其科學認知，使其學會使用具體知識解決實際問題，在潛移默化的過程中提升學生的科學探究素養(yǎng)。

（四）分析環(huán)境發(fā)展問題，培養(yǎng)社會責任素養(yǎng)

Environment（環(huán)境教育）是SETE教育中不可分割的一部分，對增強學生環(huán)保意識、資源節(jié)約意識、污染防治意識有著積極作用。將環(huán)境教育與高中化學教育相結合，可以讓學生明確現(xiàn)階段自然環(huán)境面臨的處境，激發(fā)其使用化學知識解決環(huán)境問題的熱情。課上，教師可引入與課程內容有關的環(huán)境新聞，提煉出新聞中的問題，讓學生嘗試用化學手段解決問題，讓學生在動態(tài)學習的過程中養(yǎng)成良好的社會責任感。

比如，在人教版高一化學必修第二冊“環(huán)境保護與綠色化學”一課的教學中，教師將“第一批新能源汽車電池接近報廢，電池污染亂象浮出水面”“六安：購買廢舊鉛蓄電池拆解、熔煉7人射線污染環(huán)境受審”等新聞引入課堂，為學生講解廢舊電池污染的危害。同時提出問題：“如何回收利用廢舊電池？有其他更好的保護環(huán)境的方法嗎？”讓學生結合原電池、物質分離提純等知識對探討廢舊電池回收利用的方法，結合綠色化學概念對廢舊電池的原子利用率展開分析，讓學生通過理論分析、實驗探究解決化學污染問題，感受化學與可持續(xù)發(fā)展的關系。接著，教師回顧學習過程，為學生介紹世界環(huán)境日，在回顧、總結的過程中點明課程主題，升華環(huán)保教育主旨。教師將環(huán)境教育與化學學科教育充分融合，通過引入具體的新聞案例、講解環(huán)境污染危害強化學生的環(huán)保意識，再讓學生運用具體的化學知識解決相關污染問題，在整個學習流程中強化學生的應用意識，實現(xiàn)對學生社會責任素養(yǎng)的培養(yǎng)。

三、結語

綜上所述，STSE教育綜合科學、技術、社會、環(huán)境四方面教學內容，在極大程度上豐富了高中化學課程內涵，為高中化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)提供了便利條件。教師必須掌握STSE教育的核心概念，同時創(chuàng)新理論、實驗、活動教學方法，在概念分析、模型展示、案例剖析、實驗教學等過程中滲透核心素養(yǎng)，實現(xiàn)對高中學生科學觀念、探究精神、社會責任觀感的有效培養(yǎng)。

注：本文為甘肅省教育科學“十四五”規(guī)劃2021專項課題“核心素養(yǎng)視角下STSE教育理念在化學教學中的實踐研究”（課題立項號：GS[2021]GHB1685）研究成果。

（吳淑媛）