基于Eilks教學模式的科學風險議題教學設計

郭科 胡源龍 曾艷

摘要： 結合Eilks教學模式，以“雪糕刺客中的食品添加劑”為載體，按照“文本方法與問題分析→闡明科學背景→重回社會科學情境→討論與評估不同的觀點→元反思”的基本程序進行科學風險議題教學設計。研究發現：該教學模式既能夠讓學生獲取知識，明白知識是應對科學風險的關鍵要素；又能讓學生用正確價值觀思考問題，形成科學理性的科學風險態度。

關鍵詞： 科學風險教育； Eilks教學模式； 科學風險議題； 科學風險認知； 決策能力

文章編號： 1005-6629（2023）03-0060-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1? 問題的提出

素養導向下的科學教育立足于培養學生在真實情境中解決復雜問題的能力。而Beck等學者認為真實社會情境的特征是“風險”，所以他們主張在科學教育中納入科學風險教育［1］。我國當前也在極力推動科學風險教育研究的發展，目前也取得許多重大成果。在理論層面上，陸軍等人詳細界定了科學風險的來源，并闡明了科學風險教育的價值［2］；孟獻華、倪娟等人則進一步確立了科學風險教育的目標以及內容［3］。在實踐層面上，陳凱等人通過對優質課進行分析，明晰了科學風險教育的相關資源利用［4］；倪娟則進一步構建了科學風險議題學習目標框架、一般模式、整體設計等［5］；此外，嚴西平也設計了“認知線、評估線和決策線”的主題式教學框架［6］，有效推動了相關教學的開展。

科學風險以不確定性為核心，必然引發爭議，因此，部分爭議較大的科學風險內容采用議題式的教學可能會更合理。基于此，本文結合Eilks社會性科學議題教學模式，以“雪糕刺客中的食品添加劑”為例探索該教學模式在科學課堂中開展科學風險議題式教學的適用性。

2? Eilks教學模式

Eilks教學模式是德國科學教育者Eilks同Marks、 Bertram等學者經過長期討論與實踐后所提出的關于社會性科學議題的教學模式［7］。較為經典的運用案例有Stolz等人關于“低脂和低碳水化合物飲食影響”的議題教學［8］，Marks等人“關于沐浴露中麝香香味的思考”的議題教學［9］，Feierabend等人關于“生物乙醇作為替代燃料的使用以及氣候變化”的議題教學［10］等。Eilks教學模式包括五個主要環節，見表1。

3? 教學設計思路

教學設計思路如表2所示。

文本方法與問題分析結合你的了解，你是如何看待卡拉膠在冰淇淋中的使用的呢？觀看媒體信息，交流分享自己的觀點（1） 提供相關媒體資料，引導學生對資料進行分析和討論

（2） 診斷學生風險認知初始水平風險社會放大框架表明，風險信息在傳遞過程中會受到諸如污名化（例如媒體信息中的“遺臭萬年”、“膠鞋”等表達）、社會冷漠、信任、媒體暴露和信號值等社會因素的影響，進而誘發向外擴散的次級效應，從而增強或削弱公眾的風險認知［11］。因此，該部分的設計立足于通過媒體報道，引發學生對社會熱點問題的關注，真實還原學生在接收相關社會信息后對社會信息的處理態度，初步診斷并評價學生的科學風險意識，以培養學生的科學態度與社會責任。

闡明科學背景

整體設計意圖：風險最大的屬性就是不確定性，認識風險事件的不確定來源是化解風險的第一步，然后才是針對不確定性制定處理策略。而已有的風險認知研究表明，人們在感知風險時，如果對風險事件的相關知識掌握得越充分，那么他越會覺得該科學風險是可控的，越不容易產生恐慌心理［12］。因此，該環節的重點是將現實風險問題轉化為學科知識問題，通過讓學生了解卡拉膠的生產、性質及用途去消除學生的未知感。

卡拉膠是如何提取的？（1） 完成“卡拉膠的提取”任務單

（2） 總結卡拉膠的提取方法

（3） 評估卡拉膠提取工藝的風險性（1） 講解學習任務單的相關題項

（2） 總結工藝流程題的相關解題思路

（3） 呈現麒麟菜相關圖片子活動一設計意圖：

在常規課堂中開展科學風險教育，必然要考慮常規課堂的需求。因此，該環節以高考試題中的工藝流程題為背景進行設計，一方面立足于讓學生通過學習任務單認識卡拉膠生產過程中的化學知識，另一方面立足于讓學生在試題情境和生活美食圖片中感受到卡拉膠生產的無害化，為之后的科學理性決策奠定基礎。

卡拉膠具有怎樣的化學性質？（1） 推測卡拉膠的性質

（2） 觀看展示，提取信息，并應用卡拉膠的性質解釋雪糕不化的原因（1） 媒體呈現卡拉膠的結構簡式

（2） 總結有機化合物性質的研究思路

（3） 媒體展示卡拉膠的凝膠過程示意圖并講解其膠凝性子活動二設計意圖：

通過對卡拉膠的結構與性質間的關系進行分析，既能復習有機化學的相關知識點，又能強化學生研究有機化合物的思維。同時，給予學生學校知識運用于現實生活問題的切入點，能夠拉近學生對陌生事物的距離感，從而引導學生建立對卡拉膠的理性心理。

重回社會科學情境卡拉膠在生活中有著怎樣的應用？其應用是否存在利弊？（1） 課前收集資料

（2） 分析計算引發潰瘍所需的雪糕數，并評估風險程度

（3） 站在生產商的角度分析卡拉膠的使用（1） 講解聯合國和世衛組織專家對卡拉膠的評估結果

（2） 媒體展示市場監督管理局的雪糕檢測結果

（3） 呈現實驗數據：卡拉膠添加量對冰淇淋口感的影響

（1） 立足于引導學生關注卡拉膠的標準攝入量與實際攝入量之間的差異，使得學生對卡拉膠的致病性有一個合理的評估，從而幫助學生建立對卡拉膠使用的理性態度。

（2） 立足于引導學生站在不同的角度對卡拉膠的風險進行合理的評估，培養學生的綜合研判能力。

討論與評估不同的觀點站在不同的角度，你會如何使用卡拉膠？角色扮演

交流分享引導討論通過角色扮演，培養學生批判性使用信息的能力，讓學生逐步學會解決各種價值沖突，樹立正確的價值觀念，養成良好社會行為。

元反思請大家合理評估網友們對卡拉膠的態度。交流討論展示媒體的相關評論對社會媒體中經典的偽科學傳聞進行分析、批判，從而讓學生審視自己之前的風險態度是否合理，進一步深化其風險元認知。

4? 教學實錄

4.1? 文本方法與問題分析

［情境引入］“快點吃，不然就化了”，這是大家吃雪糕時常說的一句話。近期，某款雪糕卻因為“室溫下放1小時不化”“用火燒不化”而深陷“雪膠”風波（提供相關媒體信息）。

［討論］通過微博內容，我們可以看到食品添加劑“卡拉膠”被眾多網友視為“舌尖上的毒物”。結合你們的了解，大家是如何看待卡拉膠在冰淇淋中的使用的呢？

［學生觀點1］應該無毒吧，網上很多專家科普說它是一種植物提取物。

［學生觀點2］我不太確定，但食品添加劑吃多了肯定不好。

［學生觀點3］既然都已經用于生產了，應該還是比較安全的。

4.2? 闡明科學背景

［教師提問］請大家思考網友們為什么會如此害怕卡拉膠？

［學生討論觀點1］因為我們不清楚卡拉膠有沒有毒，對身體有無危害。

［學生討論觀點2］我們同樣不知道卡拉膠是怎么來的以及它的使用是否恰當，所以才會害怕。

［教師引導］的確如此，卡拉膠的性質、生產工藝和使用劑量要求對我們而言都是未知的。那接下來我們就對卡拉膠的提取、性質及應用進行學習，用知識來戰勝恐慌。

4.2.1? 學生活動一：卡拉膠的提取

［學生課前完成任務單］見圖1。

［教師講解相關題項并總結］通過卡拉膠的相關生產工藝學習，我們了解到卡拉膠既不是網友口中的“膠水”，也不是化工合成產品，而是一種可食用的植物提取物。

4.2.2? 學生活動二：卡拉膠的性質

［教師引導］冰淇淋中添加卡拉膠，利用了卡拉膠怎樣的性質呢？

［媒體呈現］卡拉膠有七種類型，在冰淇淋生產中主要利用的是κ-卡拉膠，其結構簡式如圖2所示。

［教師提問］研究有機物性質時，我們的基本思路是？

［學生回答］分析其官能團以及碳骨架，了解其所屬有機物類別，然后再結合這類有機物所具有的性質進行推測。

［教師引導］結合相關結構，卡拉膠可能具有怎樣的性質呢？

［學生1回答］卡拉膠中含有羥基，所以可能會像醇類那樣發生氧化反應、鹵代反應、消去反應、酯化反應等。

［學生2回答］醇羥基還可以與水形成分子間氫鍵，所以，卡拉膠可能易溶于水。而醇羥基也可以形成分子內氫鍵，所以，卡拉膠的沸點可能較高。

［追問］醚鍵是否會影響其性質呢？

［學生回答］醚鍵也會和水形成分子間氫鍵，增加卡拉膠在水中的溶解性。

［教師講解］已有研究表明，所有的卡拉膠的確都能溶于熱水，而我們今天所研究的κ-卡拉膠是唯二能溶解于冷水的卡拉膠［13］。這和我們的推測是一致的。

［教師引導］至于卡拉膠是否會如大家所推測的那樣具有類似于醇的性質，目前尚未有研究者涉足此領域，期待大家能夠在后續的化學學習及工作中去解決這一問題。但是，人們發現卡拉膠中的醚鍵和大家沒有關注到的另一種官能團“-OSO-3”硫酸酯基會導致卡拉膠表現出膠凝性等特殊的性質［14］（見圖3）。

資料：卡拉膠溶解于熱水后，其分子呈不規則的卷曲狀。由于卡拉膠內含有硫酸酯基團和3，6內醚鍵，在溫度降低后，卡拉膠分子會由最初不規則的卷曲狀向螺旋化轉化，形成單螺旋體；而后溫度再降低，分子間則會形成雙螺旋體，為立體網狀結構，呈現出凝固現象；溫度再下降則聚集變為凝膠［15］。

［教師講解］卡拉膠分子聚集在一起，會增加溶液的粘稠度，因此常被用作增稠劑。而形成的立體網狀結構就像一個支架一樣，可以幫助冰淇淋成型，提升其抗融化能力。

［學生交流］分析雪糕不化的原因。

4.3? 重回社會科學情境

［教師引導］卡拉膠除了可以幫助冰淇淋成型，它在生活中還有其他用途。

除此以外，卡拉膠是否也存在不利的一面呢？

［學生回答］卡拉膠食用過多會導致腸道潰瘍。

［教師講解］這里我要更正一下，世界衛生組織專家對卡拉膠的評估結果顯示，每天攝入卡拉膠超過自身每千克體重750毫克才會引發腸道疾病［16］。

［媒體展示］市場監督管理局的雪糕檢測結果。

［講解］根據食品安全信息［17］，我們可以看到該品牌雪糕每78g含0.032g卡拉膠是符合國家相關標準的。接下來請大家計算一下，成人一天吃多少支這種雪糕才可能會引發腸道潰瘍？

［學生計算］以一個人50kg來進行計算，需要一次性食用大約1172支該雪糕才可能引發腸道疾病。

［教師講解］一天吃上千支雪糕，這是我們遠遠無法做到的。顯然在生活中食用一兩支雪糕并不會對我們的身體健康構成傷害。而且第7組的同學還有些發現要和大家分享。

［學生補充］根據之前我和老師查到的資料，我們發現在冰淇淋中添加過多的卡拉膠反而會影響冰淇淋的口感，讓冰淇淋變得粘膩不好吃［18］。

［呈現實驗數據］見表3。

4.4? 討論與評估不同的觀點

［教師引導］請大家扮演如下角色（冰淇淋生產商、消費者、食品安全監管員），分享一下你們會如何使用卡拉膠？

［學生觀點1］如果我是冰淇淋生產商，我會綜合考慮冰淇淋的口感等因素，根據實際情況適量地添加卡拉膠。

［學生觀點2］作為消費者，我現在能夠接受卡拉膠產品的適量食用。

［學生觀點3］假如我是食品安全監管人員，我會允許卡拉膠在食物中的使用，但我會規定它的用量和適用人群。比如嬰幼兒的腸胃很脆弱，我會極大程度地限制其在嬰幼兒產品中的使用。

4.5? 元反思

［教師引導］結合本節課的學習，請同學們再次評估網友對卡拉膠的態度。

［學生回答］添加劑有利也有弊，但總的來說，合理地使用添加劑能夠為我們的生活增添便利。

［學生回答］經計算，食用少量卡拉膠并不會對人體造成較大危害，但凡事都應該適度。

［教師總結］未知引發恐慌，但知識能夠幫助我們破解未知，因此，掌握化學知識是應對和化解科學風險的重要手段。

5? 教學反思

開展并普及科學風險教育，增強學生的科學風險意識，提升學生對科學風險的鑒別能力、抗擊能力，是構建全民參與的風險應變體系的需要，也是基礎教育回應總體國家安全觀的需要。食品中的風險議題一直是科學教育的重點關注內容，食品安全也是重要的民生話題。但是實際課堂中如何處理該問題才能讓學生既有食品安全風險防范意識，又不會產生過激反應卻并未得到眾多教師的充分關注。學生如果在課堂上接觸不到這些內容，便會在社會中尋找答案，但社會中難免充斥著諸多不良引導，加劇學生對不良信息的盲從。因此，在今天素養導向的教育改革背景下，化學教育不僅僅需要溝通學科內部和學科之間的學習，更需要尋找學校教育與現實生活的聯結點，讓學生走出學校后能夠利用化學知識解決社會生活中的實際問題，能夠去偽存真地看待事物。

科學風險包含著不確定性以及后果性兩個重要屬性。當學生在形成關于風險問題潛在后果的意見時，他們需要有評估風險后果嚴重性程度的機會以及評估不同后果不確定性的工具。這要求我們：首先，激勵學生對相關科學風險進行定性評估。在這一步中，價值觀和道德推理是至關重要的，因為學生要仔細思考科學風險的性質，并確定決策的相關方面。其次，我們需要圍繞知識為學生設計并提供工具，以幫助學生評估他們所識別的風險。而結合本次教學，筆者意識到知識傳遞中除了應包含關于風險的科學背景知識外，還應教給學生對專家風險判斷的基本理解以及對數據可靠性的判斷，例如，班上學生和一些網友提到“論文中顯示，卡拉膠食用過多可能會導致腸道潰瘍”，但是卻未對專家的風險判斷做出正確的解讀，因此而產生不良風險情緒。最后，引導學生基于知識和價值觀進行綜合考慮，做出合理的決策。這樣既能讓學生形成理性的風險防范意識，又不會讓他們產生不良的心理反應。

綜上所述，Eilks教學模式既關注學生對相關化學知識的學習，又能引導學生用正確的價值觀念思考問題，發展批判性思維。教育工作者可以考慮將其運用于科學風險的相關教學實踐中。

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