彰顯STSE教育理念的初中化學(xué)教學(xué)實踐
——以“水的凈化”教學(xué)為例

福建福州第七中學(xué)（350011） 朱 青

《普通高中化學(xué)課程標準（2017 年版）》提出，要培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，并創(chuàng)新培育化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)方式。“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，其深刻揭示了化學(xué)學(xué)科的價值取向。為了使學(xué)生逐漸形成“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深刻認識化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)和價值，充分理解科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境（STSE）的關(guān)系［1］。但從當(dāng)前課堂教學(xué)來看，部分教師側(cè)重學(xué)科知識，對與知識相關(guān)的社會及環(huán)境問題只作淺層或附帶性介紹，導(dǎo)致自然科學(xué)與社會科學(xué)相對割裂，STSE 的相關(guān)內(nèi)容如同點綴，并未深入涉及科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境之間的作用與聯(lián)系，因而學(xué)生缺乏真實的體驗，難以調(diào)動生活經(jīng)驗來支持知識學(xué)習(xí)（如圖1）。本文基于STSE教育理念，探索如何科學(xué)設(shè)計創(chuàng)新教學(xué)活動，以達到優(yōu)化教學(xué)效果、有效培育學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的目的。

圖1 當(dāng)前課堂STSE內(nèi)容的安排

一、STSE教育理念的內(nèi)涵

STSE 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫。STSE教育理念是將知識融入生產(chǎn)生活的實際情境中，旨在讓學(xué)生認識科學(xué)技術(shù)在社會生產(chǎn)和生活發(fā)展中的應(yīng)用，以及對環(huán)境產(chǎn)生的影響，樹立可持續(xù)發(fā)展意識，促進學(xué)生科學(xué)決策能力的提升，發(fā)展與增強學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感的新興教育理念［2］。STSE 教育理念提倡學(xué)科交叉融合，表現(xiàn)在相關(guān)學(xué)科之間的綜合應(yīng)用上，如自然、社會和人文科學(xué)間的融合，基本科學(xué)技術(shù)術(shù)語和概念的綜合，科學(xué)研究過程和方法的融合。

《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011 年版）》中明確提出，初中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)要重視學(xué)科間的聯(lián)系，增加跨學(xué)科內(nèi)容，注意化學(xué)與物理學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)以及社會科學(xué)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識、決策能力以及科學(xué)精神與人文精神。初中化學(xué)所蘊含的學(xué)科交叉融合的思想與STSE 教育理念一致。因此，針對處于化學(xué)啟蒙階段的初中生開展STSE 教育，對其科學(xué)觀、社會觀等的形成具有積極的作用。

二、基于STSE 教育理念的“水的凈化”教學(xué)實踐

下文的“水的凈化”課例是筆者所上的一節(jié)省級示范課。課程標準對本課的要求是了解常見凈化水的方法，了解或?qū)嵉卣{(diào)查飲用水源的質(zhì)量和水凈化處理的方法。教材中提供了自來水廠生產(chǎn)工藝這一STSE情境素材。

建構(gòu)主義認為，知識的獲得是學(xué)習(xí)者在真實情境中通過與他人合作交流、共同探究，進行意義建構(gòu)的過程。可見，真實情境下的教育是非常有力量的教育。基于STSE 教育理念的化學(xué)課堂，以真實情境為載體，并將其作為主線貫穿教學(xué)始終（如圖2）。教材中的自來水廠生產(chǎn)工藝這一真實情境素材并非簡單科普和點綴，恰當(dāng)利用，可豐富學(xué)生思考的問題，增加課程的學(xué)科思維含量，使學(xué)生認識到化學(xué)與技術(shù)、社會、環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，在知識、能力、情感等方面均有所突破，從而培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

圖2 基于STSE教育理念的化學(xué)課堂

（一）設(shè)計思路

本節(jié)課以學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升為目標，以自來水廠水的凈化情境為載體，以將天然水轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋纳a(chǎn)過程為主線，采用情境模擬法、問題導(dǎo)向法，把知識問題引向縱深的邏輯思維和創(chuàng)新思維，解決學(xué)生的須知問題。具體來說，是從福州的母親河——閩江等學(xué)生身邊的資源環(huán)境入手，使課堂滲透人文情感；通過手持技術(shù)、宏微結(jié)合等方式分析水質(zhì)，讓學(xué)生知曉凈水緣由及其必要性；整合教材中幾種單個不連續(xù)的凈化方法實驗，自制實驗儀器，通過一體化自來水廠凈水流程模擬實驗（如圖3），化繁為簡，優(yōu)化教材，在課堂中重現(xiàn)自來水廠的生產(chǎn)工藝，讓學(xué)生身臨其境。學(xué)生在實驗觀察中發(fā)現(xiàn)問題，通過師生“互換角色”（教師由“講授”向“助力”轉(zhuǎn)變；學(xué)生從“學(xué)答”向“學(xué)問”轉(zhuǎn)變），使知識在互動間入腦入心，在掌握基礎(chǔ)知識——吸附、沉降、過濾等凈化水常用方法的同時，逐漸從本質(zhì)上認識混合物分離的思想方法。通過自來水廠實地考察視頻，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)在生產(chǎn)中的作用，讓學(xué)生認識科學(xué)技術(shù)在社會生產(chǎn)和生活發(fā)展中的應(yīng)用。本節(jié)課著力于幫助學(xué)生從化學(xué)角度認識水的凈化，樹立珍惜資源、節(jié)約資源的意識和可持續(xù)發(fā)展觀，用發(fā)展的眼光看待凈水工藝，認識科技進步對生產(chǎn)生活的影響。

圖3 自來水廠凈水流程模擬實驗

（二）教學(xué)流程（見圖4）

圖4 彰顯STSE教育理念的“水的凈化”教學(xué)流程

（三）教學(xué)評價

1.過程性評價

在教學(xué)過程中，學(xué)生參與積極性很高，尤其是模擬實驗激發(fā)了學(xué)生的興趣，整個釋疑解惑過程學(xué)生參與度較高。凈水流程模擬實驗及自來水廠實地考察視頻，為課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)了真實的情境。學(xué)生普遍表現(xiàn)出對本節(jié)課所展現(xiàn)的自然、社會、環(huán)境問題的關(guān)注，也對相關(guān)的技術(shù)手段表現(xiàn)出濃厚的興趣。

本節(jié)課出現(xiàn)了較多意想不到的課堂生成。例如，學(xué)生在觀察實驗時提出問題：“如圖3C，裝置中的石英砂和活性炭是否能夠互換位置？”“消毒液殘留是否會對人體造成危害，是否需要去除？”“消毒液的殘留標準是多少？”在暢想如何創(chuàng)新凈水技術(shù)時，學(xué)生提出了“在河道中安裝超濾裝置”“直接將飲用水通入千家萬戶，省去中間環(huán)節(jié)”等措施。以上課堂生成體現(xiàn)了學(xué)生具有獨立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。以學(xué)生為主體的課堂無疑是富有個性的、多元化的。可讓學(xué)生提前收集閩江水、自來水廠生產(chǎn)工藝及凈水器等相關(guān)資料，以提高學(xué)生課堂參與度，促進學(xué)生的認知發(fā)展。

2.結(jié)果性評價

通過對凈水過程的討論和分析，學(xué)生逐漸認識了混合物分離提純的原理和方法，在解答有關(guān)水凈化主要方法及目的的填空題時正確率高，且在應(yīng)用知識參與科技建議和決策時能基于混合物分離原理暢所欲言，體現(xiàn)了本節(jié)課良好的學(xué)習(xí)效果。本節(jié)課從模擬實驗到理論學(xué)習(xí)再到觀看實地考察視頻，各個層次的學(xué)生都能在原有認知水平上有所提升。

三、總結(jié)與反思

（一）STSE教育有利于提升學(xué)科素養(yǎng)

寓情于境、以境激情，參與活動、獲得體驗，落實反思、增進內(nèi)化，是培育與發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的關(guān)鍵教學(xué)策略［3］。從本課教學(xué)實踐來看，基于STSE 教育理念的教學(xué)能較好地體現(xiàn)該教學(xué)策略。例如，自來水廠的生產(chǎn)工藝和模擬實驗，加深了學(xué)生對凈水環(huán)節(jié)的理解；復(fù)雜的凈水工藝，讓學(xué)生領(lǐng)悟到水資源的來之不易，意識到保護水資源的重要性，并且能夠根據(jù)所學(xué)知識對凈水技術(shù)的發(fā)展提出暢想。學(xué)科交叉融合，可促進學(xué)生對科學(xué)知識的掌握和運用，以及科學(xué)決策能力的提升，增進學(xué)生對化學(xué)與技術(shù)、社會、環(huán)境之間相互關(guān)系的理解，使學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)得以提升。

（二）STSE教育有利于優(yōu)化教學(xué)效果

STSE 教育將知識拓展至STSE 領(lǐng)域，從當(dāng)代社會的環(huán)境、資源、技術(shù)等角度創(chuàng)設(shè)真實教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生在情境觀察過程中調(diào)動原有認知發(fā)現(xiàn)問題；在面對實際問題時，鼓勵學(xué)生小組交流討論，對問題進行猜想假設(shè)，運用化學(xué)知識給出相應(yīng)的解釋與解決策略，并設(shè)計具體的實驗方案去驗證猜想；引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象或數(shù)據(jù)進行歸納整合，收獲新知；通過對問題的反思交流，升華學(xué)生對STSE 議題的認知，使學(xué)生認識到“化學(xué)從生活中來，到生活中去”，提高學(xué)生的綜合能力。

（三）STSE教育有利于促進教師成長

STSE 教育理念突破了教師的傳統(tǒng)教學(xué)觀念，要求教師通過新聞報道、網(wǎng)絡(luò)媒體、手機APP、實地考察等各種渠道收集資料并采用不同的方式來研究。STSE 教育理念倡導(dǎo)學(xué)科交叉融合，促使教師在提升自身的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的同時，更注重提升自身在自然、社會和人文學(xué)科方面的知識水平，以及跨學(xué)科整合的能力。基于STSE 教育理念的課堂，更側(cè)重于情境下的學(xué)生活動及體驗、反思和表達，因此教師要注重課堂預(yù)設(shè)與生成的融合，不斷加強自身的課堂掌控能力，進而提升教學(xué)水平，獲得專業(yè)成長。