社會責任素養視角下的學科育人實踐
——以“實驗探究”為例

張靈麗

（蘇州市振華中學校 江蘇蘇州 215000）

一、問題的提出及對策

《義務教育化學課程標準（2022年版）》指出：執行黨的教育方針，實現立德育人的根本任務，培養有理想、有能力、有責任的新人。［1］教育不僅只是傳授知識與技能的手段，更是鑄造德行，浸潤思想文化，培育價值觀念和個性化能力的過程。實驗教學是國家課程和課程標準的重要組成部分，是培養創新人才的重要渠道。中學化學實驗教學是讓學生獲得知識，培養技能和人格，提升綜合素養的手段。［2］筆者在初中化學教學中，嘗試以實驗為載體，浸潤社會責任，踐行學科育人理念。

1.弘揚愛國精神

模仿侯德榜制蘇打，培養學生的愛國情感，部分教學環節如下：

【教師】課前布置同學查閱資料，了解侯德榜制純堿的經歷。

【學生】舊中國企業高價從國外購買純堿，民族化工產業發展舉步維艱。經過五年的探索，侯德邦和他的團隊對2000多個樣本分析，經過500多個循環實驗，穩定了具體的工藝流程。新工藝將鹽的回收率從70%提高到96%，并將沒有用的氯化鈣轉化為氯化銨。他還無私地向世界宣布了制堿技術，贏得了國際化學界的贊揚和尊重。

【教師】說說你聽完這段文字的感想。

【學生】侯氏制堿法提升了文化自信，增強了我們的家國情懷，侯德榜的事跡激勵我們砥礪前行，勇于創新，為國爭光。

【師生合作實驗】操作過程如下：配制飽和食鹽水，加熱濃氨水制備氨氣，向飽和食鹽水中通氨氣，一邊加熱濃氨水，一邊晃動平底燒瓶，讓氨氣和飽和食鹽水充分接觸，通氨氣過程中，為防止燒瓶里氣壓過大，間歇打開尾氣處理處的彈簧夾，釋放少量氣體到尾氣處理的燒杯里，以緩沖燒瓶內的壓力。氨氣緩慢地進入飽和食鹽水中，大約半小時后，向飽和氨鹽水中通二氧化碳（用大理石和稀鹽酸制備二氧化碳），讓二氧化碳緩慢持續地通入氨鹽水中，大約半小時之后，看到燒瓶底部有固體析出，經檢驗產物為碳酸氫鈉晶體。具體如圖1、圖2所示。

圖1 模擬侯德榜制純堿

圖2 燒瓶里的碳酸氫鈉晶體

設計意圖：首先，學生的愛國情愫、自豪感提升；其次，一名理科教師，堅守住對學科的熱愛，并把這種熱愛傳遞給學生，只有學生保持住學科興趣，才能保證學好這門課程的熱情和動力，將來才更有可能投入到化學的研究中，人類社會的進步，需要更多的化學工作者來改變；最后，該實驗的成功是經歷多次失敗后，不斷總結改進的成果，磨煉不懼失敗的決心和行動，成為有責任、有擔當的學生。

有很多愛國主義教育的經典案例，適用于初中化學實驗教學。比如，在做蛋白質性質實驗中，引出我國科學家吳憲的事跡：我國于1965年合成的結晶牛胰島素，是世界上第一次、用人工的方法合成的、有生命活力的蛋白質。吳憲早年就讀于麻省理工和哈佛大學，以優異的成績獲得博士學位，他提出的血糖測定方法，被后人稱為“福林-吳”法，如果沒有這個方法，胰島素的發現就會受阻。［3］再比如，自從2019年底我國新冠肺炎暴發后，以鐘南山、張文宏為代表的我國醫學工作者為國為民的奉獻精神，鼓勵年輕人努力學習，報效祖國。

2.浸潤奉獻精神

科學研究是枯燥的，初次進實驗室，會新鮮好奇，但是當同一個過程要經歷成千上萬次，就會枯燥氣餒，即便面臨無數次的失敗，仍有許多科研人員為了科學付出一切，這種不計名利的奉獻精神，永遠都是年輕人尊重和學習的楷模。

在學習從大豆中提取油脂的實驗中，通過己烷溶解豆油提取豆油的原理，引入屠呦呦提取青蒿素的教學。教學片斷如下：

【資料】青蒿素是針狀結晶，無色，幾乎不溶于水，可溶于乙醚、乙醇、微溶于冷石油醚等有機溶劑，易溶于丙酮、苯、氯仿和乙酸乙酯，熔點是156-157°C，受熱不穩定。

【教師】可以選擇什么溶劑來提取青蒿素呢？

【學生】有機溶劑。

【教師】傳統的提取方法目前主要是有機溶劑提取。提取青蒿素的實驗條件：室溫下，浸提12天以上，能將青蒿素比較完全地提取出來，恒溫浸提條件為：溫度40°C，每天更換石油醚，接連提取5天，可以將青蒿素全部地浸提出。攪拌提取，轉速600 r/min，恒溫在45°C，提取3小時，得到最大收率，高達99%的提取率［4］。

【教師】查找文獻，尋找答案：為了提取青蒿素，屠呦呦團隊經歷了怎樣的過程？

【學生分享資料】2015年，屠呦呦在85歲高齡時，獲得諾貝爾獎，因為她發現了青蒿素治療瘧疾的新方法。她的團隊成員李國橋，將瘧疾患者的血液注射到自己體內感染瘧疾，只為測試針灸治療瘧疾的效果，連續使用針灸4天，陷入生命險境才停止。屠呦呦帶領團隊親自試藥，經過190次失敗后，在第191次，采用乙醚低溫提取，通過改變提取溫度，獲得青蒿素。

【教師】說說你聽完上述文獻的感想。

【學生1】發現青蒿素，體現了屠呦呦團隊對科學探究的執著、沉浸、頑強、不怕失敗的奉獻精神。

【學生2】屠呦呦是我們的榮耀，屠呦呦是首個我國教育體系下培養的諾貝爾科學類獲獎者，體現了我國教育的實力，也體現了我國人民的智慧和才能。

【學生3】中醫文化源遠流長、奧秘無窮，我們要盡力去探索和鉆研中醫藥的精華。

【學生4】屠呦呦的創新無畏精神，值得我們尊敬學習。

【學生6】屠呦呦團隊以身試藥，執著奉獻的精神深深震撼了我。

【教師】對科學的執著、勤奮、踏實和無私奉獻是屠呦呦成功的根本。

設計意圖：青蒿素的拓展教學，將愛國、奉獻、求真、創新等社會責任貫穿于教學中，塑造青少年的必備品質。提煉鼓舞人心的科學內涵和學科育人理念應當滲透在日常教學中。

3.提升文化自信

中國文化博大精深。我國古代的許多科學技術與化學有密切的關系，在世界上影響深遠，需要深入挖掘和傳授。

帶領學生做銅畫的實驗，進入金屬和鹽溶液置換反應的學習，引入中國化學史的教學。教學片斷如下：

【學生實驗】實驗操作：在培養皿里放一張濾紙，將硫酸銅飽和溶液和氯化鈉溶液倒在濾紙，浸濕濾紙，取一顆鋅粒放在濾紙上，用表面皿蓋上，靜置一段時間。［5］每位同學畫出來的銅畫都不一樣，如圖3-5所示。

圖3 “龍蝦”銅畫

圖4 “松樹”銅畫

圖5 “襯衫”銅畫

【教師】你知道實驗的原理嗎？

【學生】金屬和鹽溶液發生了置換反應。

【教師】不僅有鹽溶液和金屬的置換，還有平衡移動理論、氧化還原反應、鹽的水解、原電池、配合物等。［6］

【教師】查找文獻，了解中國古代的煉銅技術。

【學生1】殷商的青銅器。

【學生2】秦漢時期有：“白青得鐵，即化為銅。”

【學生3】三國、隋朝有：“石膽……燒至變白色者真”（硫酸銅晶體加熱分解。）

【學生4】唐宋有：“土綠紅銀法”（汞與少量水放入鐵釜中加熱沸騰，投入膽礬，鍋鐵將其置換出來，生成銅汞合金。［7］）

【教師】查文獻，挖掘中國古代的化學工藝。

【學生5】公元1075年，北宋偉大科學家沈括在《沈存中良方》中記載了“秋石”及制煉方法。從人的尿液中提取出雄激素，我國在11世紀，甚至更早的時候就做到了。［8］這是世界上最早關于提取性激素的記載。

【學生6】三國-隋朝時期，蒸餾膽礬制硫酸：“煉石膽取精華法。”我國硫酸鹽的發現與硫酸的制備早于西方至少1個世紀。［7］

【學生7】世界煉鋅的發源地是中國。

【學生8】在秦漢時期已經使用草木灰，稱碳酸鈉為鹵堿。

【學生9】我國古代的絲綢、玉器、瓷器、金屬制品、牙雕、筆墨紙硯、釀酒技術名揚海內外。大英博物館前十名的鎮館之寶中，其中三件是我國的陶瓷花瓶、敦煌壁畫、中國最早的絹畫《女士箴圖》。

【教師】聽完以上同學的介紹，你們有什么感想？

【學生】非常震驚！雖然化學這門科學是從西方引入到我國的，但中國古代的化學工藝也有很高的成就！好自豪啊！

【教師】查找文獻，了解我國古往今來的化學家及其貢獻。

【學生9】黑火藥是唐朝的孫思邈發明創造的，造紙術是東漢蔡倫發明的。

【學生10】在煉丹術、煉金術上葛洪造詣很深，《本草綱目》是明朝李時珍的杰作。

【學生11】范旭東是近代中國化工之父，我國第一家制堿廠、精鹽廠、制鋁廠、合成氨工廠、硫酸銨廠、化學肥料廠都是他創辦的。［7］

【學生12】中國放射化學之父楊承宗，分離出鏷233、錒227，手工合成原子彈鈾原料2.5噸。［7］

【教師】請同學們整理，畫出一張我國從古至今的化學工藝的思維導圖。學生畫的思維導圖如圖6所示。

圖6 我國化學史思維導圖

設計意圖：由實驗引入，學生查閱資料，分享中國化學史和化學家的杰出貢獻，學習科學家胸懷祖國、服務人民的愛國精神，提升化學學習興趣，加深理解化學知識，建立文化自信，增加民族自豪感。更重要的是，從古到今，默默付出的中國化學家應得到尊重和學習。

4.涵育堅毅品格

教育要承載兩個目的：求知和做人。在探究溶液的導電性時，和學生一起測溶液的電導率。教學片斷如下：

【教師】研究離子種類、濃度、溫度對電導率的影響因素。選用20種溶質配制溶液，測溶液的電導率，每種溶質配15種不同濃度的溶液（從0.1 mol·L-1遞增到1.5 mol·L-1），每種溶液測3次，另外，測Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液反應的電導率的變化、H2SO4溶液和BaCl2溶液反應、CH3COOH溶液和NaOH溶液反應等的電導率變化。

【實驗經歷】300次計算，300次精確稱量，300次溶解，900次洗容量瓶（兩次自來水沖洗，一次蒸餾水沖洗），300次測電導率，3000次數據記錄，1200次洗滌傳感器的探頭。

【實驗過程記錄】以上數據是第一部分的實驗，第二部分的實驗是測9組物質反應過程中導電率的變化。50 mL的液體，必須要逐滴加（每毫升約20滴，50 mL的總滴數為1000），每組實驗耗時4-5小時。在實驗過程中，有4組數據有問題，重新配液返工。有的實驗甚至做十幾次，有的物質溶解度很小，無法配出濃溶液，比如，常溫下Ba（OH）2的溶解度不大，多次嘗試后，0.025 mol/L的Ba（OH）2溶液才是澄清的，有的物質常溫下溶解得很慢，要加熱才能慢慢溶解，比如硫酸鈉。師生寒暑假和平時的節假日基本都在實驗室做實驗，時間跨度一年半，部分實驗照片如圖7-12所示。

圖7 藥品和儀器

圖8 電爐加熱溶解

圖9 學生配制溶液

圖10 配制的15種不同濃度的硫酸銅溶液

圖11 0.1 mol·L-1不同溶液電導率隨溫度的變化

圖12 0.025 mol·L-1的B（aOH）2溶液和0.025 mol·L-1的HCl溶液反應的電導率曲線

【學生】為了一個數據，看一個結果，天天配溶液，好枯燥啊！

【教師】實驗不僅是腦力勞動，更是體力勞動，為了探索一個結論或論點，科學家需要測成千上萬個數據，日復一日在實驗室里勞作，但是千萬次的操作，也不一定會有一絲希望的曙光。科研不易，科學家更不易，沒有一顆淡泊寧靜的心，沒有堅忍不拔的毅力和獻身科學的精神，是很難堅持的。但只要你一旦喜歡上它，專注于此，就不會覺得單調，反而是一種享受：享受在探索中帶來的不確定和挑戰。

設計意圖：學生通過親身體驗，認識到科研的艱難，新時代的年輕人勇于做時代先鋒，敢于質疑，嚴謹求實、求真務實、不怕困難、不怕孤獨、淡泊名利、永遠攀登高峰、勇于爭先的創新精神。

5.質疑批判精神

“科學地教學生真正的化學”。［9］在實驗研究中培養學生好奇心和批判性，提高思維深度。

關于金屬的習題中，金屬和酸反應產生H2的圖形題有很多，例如，質量相同的鋁、鋅、鎂、鐵和足量的稀HCl反應，產生H2的總質量隨時間變化的關系如圖13所示，則圖中a、b、c表示的金屬分別為：a 、b 、c 。

圖13 試題設計的曲線

這種題型的真實情況如何呢？帶領學生做實驗，教學片斷如下：

【教師】用相同質量和形狀的鋁、鎂、鐵、銅、鋅和同樣濃度及體積的稀HCl反應，用壓強傳感器測壓強的變化。

【學生】實驗發現：如圖14和圖15所示，鋁、鋅、鐵真實的變化曲線和習題的圖形有很大的不同，只有鎂的反應曲線有相似處，特別是對于鋁片，反應開始緩慢，當從鋁片表面去除氧化膜時，反應速率迅速提高，鐵片的反應速度很慢，足夠的酸能完全溶解金屬，鎂帶被完全溶解耗時短，而鐵片被完全溶解耗時長。

圖14 Al和稀HCl反應的壓強曲線

圖15 不同金屬與稀HCl反應的壓強曲線

設計意圖：培養學生尊重事實的科學態度，激發學生的創造力和勇于追求科學真理的學科核心素養。［10］年輕人在學習中深思考，重探索，勇求知，堅守文化自信，提高創新能力。

二、結語

在化學教學中培養社會責任感，實施學科育人，既是為學生培根鑄魂提供基本保證，也是實現立德樹人的有力手段，充分發揮實驗“激發興趣、獲取知識、求真循理”等綜合育人功能。［11］知識和文化教育的應然狀態是將知識學習升華到理想和信仰培養的高層次。