發(fā)展社會責(zé)任素養(yǎng)的初中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計
——以“燃料的變遷與合理使用”為例

李雯婧 鄒 標(biāo) 葉建偉

核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)該具備的能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力[1]，而核心素養(yǎng)中的責(zé)任擔(dān)當(dāng)包含社會責(zé)任。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出化學(xué)課程要培養(yǎng)核心素養(yǎng)，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)是其維度之一[2]。本文以“燃料的變遷與合理使用”為例，探討如何在一線教學(xué)過程中滲透科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。

一、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容位于人教版九年級《化學(xué)》第七單元“燃燒與滅火”中的主題3“燃料的變遷與合理使用”，主要包括化石燃料和新能源的合理開發(fā)與利用等內(nèi)容。本章內(nèi)容是九年級上冊最后一章節(jié)內(nèi)容，其目的之一是對前面所學(xué)章節(jié)的化學(xué)基本知識和原理進(jìn)行鞏固，同時引導(dǎo)學(xué)生知道資源開發(fā)、能源利用可能會對環(huán)境產(chǎn)生的影響，樹立環(huán)保意識。本節(jié)內(nèi)容涉及與化學(xué)相關(guān)的社會熱點問題，知識面較廣，是每年中考考查的重點之一。但是在教學(xué)過程中，往往只重視理論知識，忽視了本節(jié)課所蘊(yùn)藏的豐富的社會責(zé)任素養(yǎng)。

將單元主題進(jìn)行重構(gòu)，如表1所示。

表1 “燃燒與滅火”的單元目標(biāo)主題重構(gòu)

（二）學(xué)情分析

知識方面，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣的化學(xué)性質(zhì)，知道燃燒反應(yīng)的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)；能力方面，學(xué)生已經(jīng)具備一定的探究能力；心理方面，初三學(xué)生好奇心強(qiáng)，容易調(diào)動積極性。因此本節(jié)課基于真實的社會熱點問題，調(diào)動學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識解決社會生產(chǎn)生活中的實際問題，體會化學(xué)學(xué)科對促進(jìn)人類文明和社會可持續(xù)發(fā)展的重要價值，培養(yǎng)學(xué)生對自然和社會的責(zé)任感[3]。

二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

1.通過燃料使用變遷的發(fā)展史及其在生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用的事實，認(rèn)識化學(xué)對滿足人類日益增長的對美好生活追求的重大貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任感。

2.通過分析化石燃料使用對環(huán)境的影響，了解化學(xué)對人類健康和社會可持續(xù)發(fā)展的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)觀念。

3.通過了解化石能源不可再生的特點，到煤和石油的綜合利用，最后通過開發(fā)生物質(zhì)能，初步形成節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等意識。

三、教學(xué)流程設(shè)計

本節(jié)課的教學(xué)流程設(shè)計如圖1所示。

圖1 教學(xué)流程圖

四、教學(xué)過程設(shè)計

（一）環(huán)節(jié)1：初識柴薪燃料的使用

[情景]以鉆木取火、野炊篝火、燒制陶瓷等圖片為素材展示古代人對柴薪燃料的使用，了解從原始社會人類發(fā)現(xiàn)火開始，人類就進(jìn)入“柴薪時代”。農(nóng)業(yè)史上有個特別重要的名詞，叫“刀耕火種”，其中“火種”就是焚燒秸稈，草灰肥田。但是從前幾年開始，禁止秸稈焚燒，甚至某些地區(qū)禁止農(nóng)村用秸稈燒火做飯，改用更加清潔的沼氣作為燃料。

問題：焚燒秸稈會對環(huán)境產(chǎn)生哪些影響？為什么禁止焚燒秸稈？

[活動]小組討論焚燒秸稈的情景，總結(jié)焚燒秸稈對環(huán)境產(chǎn)生的影響，引導(dǎo)學(xué)生從柴薪燃料的熱值、對環(huán)境影響等角度分析柴薪被化石燃料取代的必然性。

設(shè)計意圖：通過生活場景再現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生了解柴薪燃料的使用在燃料的發(fā)展史上曾是一個重要階段，在人類文明和社會發(fā)展中做出重要貢獻(xiàn)。但是由于焚燒秸稈、木柴等對環(huán)境可能造成污染以及低熱值等特點，決定了人類需要尋找高熱值燃料，學(xué)會評估燃料對環(huán)境的影響。

（二）環(huán)節(jié)2：再識化石燃料的發(fā)展

[情景]古代對煤的使用情況及現(xiàn)代煤的綜合利用情況如圖2所示。

圖2 古代對煤的使用情況及現(xiàn)代煤的綜合利用情況

問題1：請同學(xué)們閱讀古代煤的利用發(fā)展史，并對比現(xiàn)代煤的綜合利用。為什么現(xiàn)代要將煤進(jìn)行綜合利用？

問題2：現(xiàn)在我國發(fā)電廠大多數(shù)都是通過燃煤發(fā)電，而煤中含有硫等元素，其燃燒產(chǎn)物對環(huán)境會有什么影響？北方冬天經(jīng)常燒炭取暖，但是有的家庭通風(fēng)條件較差，會出現(xiàn)CO 中毒情況，這是為什么？

[情景]古代對石油的使用情況及現(xiàn)代石油的綜合利用情況如圖3所示。

圖3 古代對石油的使用情況及現(xiàn)代石油的綜合利用情況

問題3：對比古今人類對石油的使用情況，思考石油燃燒的主要產(chǎn)物和優(yōu)缺點是什么，現(xiàn)代對石油的處理，如石油分餾、石油的綜合利用等過程屬于物理變化還是化學(xué)變化？有何優(yōu)點？

[活動]觀看視頻——課前采訪幾位同學(xué)，聊聊關(guān)于現(xiàn)今家庭使用燃料的情況，展示中國古代對石油利用史以及現(xiàn)代石油的綜合利用等資料，如圖3所示。

[情景]①煤炭對環(huán)境的可能影響如圖4所示。

圖4 煤炭對環(huán)境的破壞

②2015—2021年中國能源消費量及生產(chǎn)總值情況如圖5所示。

圖5 2015—2021年中國能源消費量及生產(chǎn)總值情況統(tǒng)計表

圖6 “燃料的變遷與合理使用”的發(fā)展圖

問題4：分析資料中的數(shù)據(jù)，你所擔(dān)心的問題是什么？有什么方法能夠解決？

設(shè)計意圖：通過煤、石油發(fā)展史的學(xué)習(xí)，從中領(lǐng)略先人的智慧，感受化學(xué)的魅力，學(xué)會贊賞并熱愛化學(xué)。通過了解現(xiàn)代對煤和石油的綜合利用，知道高效利用自然資源的同時，要減少環(huán)境污染，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境意識。在融合古今中外燃料使用的演變歷程中，了解化學(xué)對人類健康和社會可持續(xù)發(fā)展的重要作用，培養(yǎng)綠色化學(xué)觀念。

（三）環(huán)節(jié)3：尋找清潔環(huán)保的新能源

1.生物質(zhì)氣——甲烷

[情景]生物質(zhì)能是指利用自然界的植物、糞便以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化成的能源。農(nóng)村地區(qū)可就地取材，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣及生物天然氣（主要成分為CH4），解決農(nóng)村生產(chǎn)生活中氣源不足和用氣成本高昂問題[4]。

問題1：從化學(xué)角度分析，如何設(shè)計實驗方案并驗證甲烷的組成元素？

[活動]學(xué)生小組討論并設(shè)計實驗方案，通過檢測甲烷的燃燒產(chǎn)物，推測甲烷的組成元素。[情景]甲烷燃燒的視頻。

問題2：根據(jù)甲烷的燃燒現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式，并畫出甲烷完全燃燒的微觀示意圖。[活動]學(xué)生思考并書寫化學(xué)方程式，畫出甲烷發(fā)生完全燃燒反應(yīng)的微觀示意圖。

2.生物質(zhì)能的潛力

[情景]①若將40%各類有機(jī)廢棄物加以能源化利用，每年可替代標(biāo)煤4 億噸，減少二氧化碳排放10 億噸、二氧化硫960 萬噸、氮氧化物300 萬噸[5]。

②根據(jù)2021年2月新能源網(wǎng)發(fā)布的資料，以2020年山東省陽信縣農(nóng)村四口之家為例，120 平方米磚混結(jié)構(gòu)平房，冬季室內(nèi)溫度16℃～18℃，每年四個月取暖期，不含取暖設(shè)施建設(shè)成本和政府補(bǔ)貼費用，僅計算燃料成本，如表2所示。

表2 四口之家四個月取暖的燃料成本

③在不同能源發(fā)電的碳排放強(qiáng)度中，生物質(zhì)發(fā)電的碳排放強(qiáng)度最低，約為18 克二氧化碳/千瓦時。

問題3：通過閱讀資料，生物質(zhì)能開發(fā)的優(yōu)勢有哪些？

問題4：假如家中使用的燃料由液化石油氣（主要成分為C3H8）改為生物質(zhì)氣（主要成分為CH4），灶具的進(jìn)風(fēng)口應(yīng)該如何改變？提示：同溫同壓下，氣體的體積越大分子數(shù)目越多。

設(shè)計意圖：通過設(shè)計實驗，檢驗甲烷的組成元素和完成甲烷燃燒反應(yīng)的微觀示意圖，從整體上認(rèn)識燃料及其變化，建立轉(zhuǎn)化觀、守恒觀、微粒觀等化學(xué)基本觀念。在分析生物質(zhì)能的發(fā)展優(yōu)勢時，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識解決社會實際問題意識；同時引導(dǎo)學(xué)生樹立人與自然和諧共生的自然科學(xué)觀和綠色化學(xué)觀，促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展。

3.其他新能源

[情景]雖然新能源的使用在近半個世紀(jì)才逐漸發(fā)展起來，但是出于對未來發(fā)展的考量，人類早已把地球之外的星際能源納入開發(fā)計劃之列。如月球上的氦-3，火星的重氫、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋贿^受制于各種條件，對星際能源的利用還僅僅停留在理論研究和實驗研究階段，距離真正的開采應(yīng)用還有很長的路要走。

問題：請學(xué)生根據(jù)今天所學(xué)所感，與老師共同完成能源利用發(fā)展圖。

五、小結(jié)

本節(jié)課從燃料的使用變遷出發(fā)，從最開始秸稈、木材等柴薪，到化石燃料，再到當(dāng)代對新能源的開發(fā)和合理利用。在燃料的變遷過程中，從滿足人類日益增長的需求以及保護(hù)環(huán)境角度分析，學(xué)生學(xué)會如何選擇熱值高、污染小的燃料。家庭燃料的變遷帶來的一系列問題的解決，訓(xùn)練相關(guān)化學(xué)用語的書寫和計算能力，體會運(yùn)用化學(xué)知識解決生活實際問題的快樂，增強(qiáng)安全意識。通過分析燃料使用與合理開發(fā)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，知道自然資源是不可再生的，培養(yǎng)學(xué)生成為自然資源的合理利用者和保護(hù)者，從而促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展。

六、教學(xué)設(shè)計反思

（一）講好化學(xué)發(fā)展史，促進(jìn)歷史認(rèn)同

社會責(zé)任感基于國家認(rèn)同感，國家認(rèn)同感源于歷史認(rèn)同感。追尋先賢足跡，從知史到尊史，國家認(rèn)同才能內(nèi)化于心，社會責(zé)任感方能外顯于行[6]。本節(jié)課以燃料變遷的發(fā)展史為主線，柴薪—化石燃料—新能源的合理開發(fā)和使用，以真實生活中燃料的發(fā)展史激發(fā)學(xué)生共鳴。空洞地照本宣科，只會讓學(xué)生只知其意，不知其本。在探究化學(xué)燃料的利與弊中，學(xué)會用辯證的眼光看待能源的使用，同時認(rèn)同合理使用化石燃料和開發(fā)新能源的必要性。

（二）重視交流討論，培育責(zé)任情感

教師對社會責(zé)任的內(nèi)涵理解不足。教學(xué)中滲透社會責(zé)任的意識不夠，源于沒有從思想上認(rèn)識到社會責(zé)任培育的重要性[7]。在課上教師可以從師生、生生交流討論中滲透社會責(zé)任素養(yǎng)。本節(jié)課設(shè)置了很多討論問題。如，為什么出現(xiàn)大量焚燒秸稈？秸稈為什么不再作為主要燃料？化石能源危機(jī)及使用導(dǎo)致的環(huán)境問題應(yīng)該如何解決？引導(dǎo)學(xué)生在組內(nèi)討論和跨組討論過程中，認(rèn)識到化學(xué)對人類的雙重作用，明白化學(xué)在滿足人類日益增長需求方面發(fā)揮的作用。尋找高熱值、環(huán)保的燃料，解決環(huán)境問題和能源危機(jī)，激發(fā)學(xué)生立志學(xué)好化學(xué)，為人類社會可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的社會責(zé)任感。

培育學(xué)生的社會責(zé)任感并不是一朝一夕就能達(dá)成的，需要在平時的教學(xué)過程中逐漸滲透。在真實情景中，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會熱點問題，并從化學(xué)角度理性判斷社會問題，從而感悟化學(xué)的魅力，造福社會；學(xué)會尊重自然，形成可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)觀，在實踐中力行踐行。