融合課程思政與STSE理念的初中化學教學實踐探索

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼]A [文章編號] 1674-6058（2025）17-0057-04

STSE理念是以科學、技術、社會、環境四維協同為核心的教育理念，強調學科知識與現實世界發展的深度融合。《義務教育化學課程標準（2022年版）》在課程目標中明確提出，學生要養成科學態度，具有責任擔當，初步認識科學、技術、社會、環境的相互關系，能積極參加與化學有關的社會熱點問題的討論，樹立人與自然和諧共生的科學自然觀和綠色發展觀[]。因此，教師在化學教學中應積極引導學生關注環境污染、能源危機等社會問題，著力培養學生的科學素養、創新精神和實踐能力，全面提升學生的思想素質和道德情操，促進學生知、情、意、行的有機統一。

一、課程內容及教學思想

滬教版化學九年級上冊為回應課程標準的要求，特意設計了“基于碳中和理念設計低碳行動方案”跨學科實踐活動。該活動屬于化學與環境領域的行動改進類實踐活動，具有獨特的育人價值。為此，筆者特意設計了“化說‘碳中和'”一課。這節課的知識內容主要包括：碳在自然界中的循環，探究二氧化碳的性質與轉化，生物學、地理和物理等學科相關知識的融合[2]。在教學設計上，引導學生從科學維度探究二氧化碳的化學性質，從技術維度分析碳捕集與封存技術，從社會維度解讀我國“2030碳達峰、2060碳中和\"的政策背景，從環境維度探討溫室效應的影響，旨在打破傳統復習課的知識壁壘，將零散的二氧化碳知識融成一個有機整體。教學內容緊扣“雙碳”目標，從三個層面落實思政教育。即在認知層面，通過碳循環示意圖幫助學生理解“碳中和”的科學內涵；在情感層面，借助侯德榜制堿法的介紹培養學生的家國情懷；在實踐層面，通過“碳足跡”計算引導學生踐行“低碳生活”理念。

本節課融合課程思政，挖掘“碳中和”技術與環境保護理念，充分體現了新課標“重視學科育人價值”的要求，將價值塑造有機融入知識體系，實現了化學教學、STSE教育、思政教育三者的同頻共振[3]。

二、教學目標

通過新課的學習，學生已經了解二氧化碳的相關知識，并具備簡單的實驗設計能力和問題分析能力。然而，新課學習與復習課學習間隔時間較長，且二氧化碳知識較為零散，學生尚未建立起解決真實情境問題的認知模型，未能將“碳中和”與自身的學習、生活建立聯系。不過，學生已具備分類思想，初步形成了元素觀，這為后續的學習奠定了基礎。二氧化碳是中學化學的核心知識之一，其內容涉及的知識點多、知識面廣。現有的三版九年級化學教材均設置了“二氧化碳及其對環境的影響\"相關知識內容，但這些知識是分散的、零碎的。因此，在復習階段，絕不能僅僅停留在“雙基\"層面的強化，還應重視二氧化碳相關知識的認知建構。本節課的學習，要求學生不僅了解什么是碳中和，還要學會用碳中和的思想指導自己的學習與生活，以此促進學生核心素養的提升，達到學科育人的目的。據此，確定以下教學目標：

1.通過學習，了解碳中和的內涵和自然界中的碳循環過程，知道碳循環帶來的溫室效應的利和弊，理解二氧化碳的性質與用途。

2.通過梳理二氧化碳的轉化途徑，學會從化學視角認識實現碳中和目標的途徑，運用碳中和思想踐行低碳行動，培養歸納整合、分析解決問題的能力。

3.通過建構二氧化碳轉化的認知模型，發展元素觀、轉化觀，培養科學精神和社會責任感，認識化學在促進社會可持續發展中的重要作用，樹立人與自然和諧共生的意識

三、教學流程

本節課的教學重難點在于從元素、類別、轉化的視角認識二氧化碳，并將價值觀引導寓于知識傳授和能力培養之中。為此，課堂教學采用問題驅動式教學法。首先，提出核心問題“什么是碳中和”，逐步將“知道什么\"和“能做什么\"聯系起來，并通過“能做什么\"驅動學生主動學習和積極探索，梳理二氧化碳為核心的轉化途徑，發展學生的元素觀和變化觀。同時，通過“產生一轉化一吸收”的完整認知路徑，幫助學生建立起系統化的二氧化碳知識體系。這樣的教學過程，不僅實現了知識體系的整合重構，更讓學生領略到元素守恒之美和物質循環利用之妙，在潛移默化中培養學生的辯證思維和可持續發展理念。具體教學流程如圖1所示。

四、教學過程

環節1：情境導入— 探秘“碳中和”

【教師】播放“碳達峰\"和\"碳中和\"科普動畫視頻（視頻內容包含什么是“碳達峰\"和\"碳中和”我國“2030碳達峰、2060碳中和”戰略目標的政策解讀、二氧化碳與溫室氣體以及碳的凈零排放等內容）。

【學生】思考如下問題：（1）視頻中提到的“碳”具體指什么物質？（2）為什么我國要提出“碳中和”目標？（3）什么是碳的凈零排放？從而獲得對“碳中和”的初步認識。

【教師】呈現海灘生態圖（包含海水、沙灘、綠樹、巖石、人等元素）。請學生找出環境中常見的物質，并思考哪些過程能夠實現二氧化碳的轉化。

【學生】空氣中存在氧氣、氮氣、二氧化碳，海水中含有水、氯化鈉，巖石中含有碳酸鈣等。人的呼吸作用、綠色植物的光合作用、海水與二氧化碳的反應等都能實現二氧化碳的循環。

【教師】播放“溫室效應\"模擬動畫（主要包括大氣層“毯子效應”的動態演示、極地冰川消融的對比數據）。

【學生】了解空氣中適量二氧化碳存在的意義以及過量的危害，認識到“碳中和”對構建人與自然生命共同體具有重要意義。

【教師】自然界中存在多種碳循環路徑，如何從碳循環入手實現“碳中和\"呢？

【學生】二氧化碳排放量與吸收量相當即可實現\"碳中和”。在電子白板上協作完成碳循環示意圖的繪制。

設計意圖：通過多模態情境創設（視頻、圖片、動畫）激發學生的前認知，在捕捉關鍵信息的過程中培養學生的信息提取能力。引導學生分析碳循環過程，借助電子白板協作繪圖，發展學生的“證據推理與模型認知”核心素養。在STSE理念滲透方面，整合科學（ CO₂ 的性質與轉化）技術（碳足跡計算工具）社會（國家“雙碳\"政策）環境（溫室效應的影響）四維內容，構建“生活—學科—社會”的認知鏈條，體現化學學科的社會價值。以國家戰略為切入點增強制度自信，通過生態危機演示強化學生的生態文明意識，借助協作學習培養學生的團隊精神，實現知識學習與價值引領的有機統一。

環節2：建構模型——分析“碳中和\"達成路徑

【教師】從碳元素出發，如何能夠快速且較為完整地梳理出二氧化碳的產生路徑？

【學生】書寫能生成二氧化碳的有關方程式，并在交流討論中發現可從單質、氧化物、酸、鹽、有機物等物質分類的角度進行有序梳理。

【教師】呈現我國近年“碳排放量結構圖”（火電43% 、石油 15% 、水泥 7% 、天然氣 5% 、鋼鐵 9% 、其他21% 及“能源結構占比圖”（煤炭 62% 、石油 19% 天然氣 8% 清潔能源 11% ）。請觀察這兩張圖，思考：在不影響經濟發展的情況下，結合二氧化碳的產生途徑，可從哪些方面進行節能減排？如果我們把煤炭使用量減少 10% ，相當于減少多少二氧化碳的排放？（計算式：1噸標準煤 ≈2.77 噸 CO₂ ）

【學生】可以減少化石燃料的使用，多使用清潔能源，如推廣新能源汽車等低碳技術。我們在生活中也應該踐行低碳行動，如步行上學、隨手關燈等。

【教師】呈現部分碳足跡相關數據，并指出生產生活中會有各種不可避免的碳排放。

【學生】動植物呼吸作用排放的二氧化碳也是不可避免的。

【教師】對于生產生活中這些不可避免的碳排放，我們該如何應對？還有什么辦法可以減少空氣中二氧化碳的量呢？我們可以先審視自己的生活方式，盡量減少碳排放。對于已排放的二氧化碳，可以利用物理或化學方法進行吸收利用。關于二氧化碳的用途與性質，你有什么發現？

【學生】二氧化碳可以做碳酸飲料、氣體肥料，還能與石灰水等物質反應。

【教師】試著從物質的類別、用途的視角尋找能與二氧化碳反應的物質，設計二氧化碳的吸收路徑。

【學生】書寫二氧化碳與碳、水、氫氧化鈉、石灰水反應的化學方程式，并對排放路徑與吸收路徑進行整理（如圖2）。

【教師】如果你是環保工程師，會設計哪些“吸碳\"方案？下面為大家講解森林固碳、碳捕集技術、藻類培養等相關知識。

【學生】建構如圖3所示的碳循環物質轉化圖，分析“碳中和\"的達成路徑。

圖3 碳循環物質轉化圖

設計意圖：通過對二氧化碳產生路徑與吸收路徑的梳理，引導學生深入理解二氧化碳與含碳物質之間的轉化關系，發展學生的元素觀和轉化觀，以科學、結構化的方式呈現碳中和實現的有效途徑，建立“產生一吸收”動態平衡的認知模型。在STSE理念滲透方面，通過“吸碳”方案的設計，促使學生理解燃燒反應的化學本質（科學），探討碳捕集技術（技術），思考經濟發展與環境保護的平衡（社會），認識碳循環對生態系統的影響（環境）。通過能源結構分析，使學生理解“雙碳”戰略；通過計算個人碳足跡，增強學生的環保意識，培養社會責任感；通過鼓勵設計原創性減碳方案，培養學生的創新思維和實踐能力。

環節3：應用模型 探究二氧化碳的轉化

【教師】實驗室中該如何選擇合適的物質吸收多余的二氧化碳呢？請設計實驗，比較水、飽和石灰水、濃氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的情況。

【學生】設計實驗：用礦泉水瓶收集滿3瓶二氧化碳，打開蓋子分別加入等體積的三種物質，如圖4A所示。快速蓋上瓶蓋，振蕩，觀察現象。

【教師】如何改進實驗裝置以減少二氧化碳的逸出？（提示可以使用硅膠塞與針筒）

【學生思考、討論后設計出“硅膠塞 + 針筒\"的密閉裝置（如圖4B）。

圖2二氧化碳排放與吸收路徑

圖4實驗裝置

【教師】實驗室常用哪種物質吸收二氧化碳？以上哪種設計更符合低碳理念？

【學生】實驗室常用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳；圖4B所示裝置更符合低碳理念。

【教師播放國華電力CCUS項目實景視頻，這個項目每年可封存10萬噸 CO₂ ，相當于種植900萬棵樹。播放“人造樹葉\"視頻，展示化學方程式

【學生】認識到二氧化碳的化學轉化做到了真正意義上的變廢為寶。

【教師】以上三種變化都是用水捕集二氧化碳，對比分析這三種方式，你有什么新發現？

【學生】反應物相同，但反應條件不同，生成物也不同。

設計意圖：通過二氧化碳轉化的探究活動，培養學生的控制變量思維，建立“性質一用途”關聯認知，發展綠色實驗理念。通過對比水捕捉二氧化碳的三種方式，讓學生認識到化學變化是有條件的，條件是可控的，變化也是可控的，從而建構變化觀念。通過播放視頻，讓學生了解碳捕集利用與封存技術，認識人工光合作用的前沿發展，體會“實驗室$$ 工業化”的放大思維。通過介紹國產技術案例增強科技自信。通過“微型實驗—工業應用—前沿科技”三級進階，將課本知識延伸至真實問題解決，促進學生“做中學”“思中悟”。

環節4：拓展應用—了解侯氏制堿法

【教師】展示1943年發行的侯德榜紀念郵票，播放微視頻《純堿工業的崛起》（內容主要包括：20世紀初中國純堿完全依賴進口的困境，侯德榜突破技術封鎖的歷程，“侯氏制堿法\"的全球影響力）。

【教師】什么是聯合制堿法？它與索爾維法有何不同？觀察方程式： NH₃+CO₂+H₂O+NaClNaHCO₃+ NH₄Cl ，思考：為了提高二氧化碳的利用率，在精制飽和食鹽水中應先通入氨氣還是二氧化碳？在實驗中如何體現“原子經濟性\"？如果要在校園建微型碳中和系統，這種制堿原理能給我們帶來哪些啟示？

【學生】從環保的角度分析“侯氏制堿法”反應原理的優點。

設計意圖：通過播放微視頻，引導學生理解復分解反應原理（科學），認識工藝優化的工程思維（技術），思考科技自主創新的重要性（社會），評估不同制堿法的生態影響（環境）。通過講解“技術卡脖子”的歷史，增強學生的使命感，培養家國情懷；認識到中國對世界化工的貢獻，增強文化自信；了解侯德榜的制堿技術，培養創新精神；理解“變廢為寶”的綠色化學理念，培養生態文明意識。

五、教學效果與反思

本節課突破了傳統復習課知識本位的局限，將二氧化碳的核心知識點置于“碳中和\"國家戰略的大背景下進行設計與教學。以STSE理念為明線，貫穿科學探究、技術應用、社會影響和環境效應四個維度；以課程思政為暗線，通過國家政策、科學家故事、環保行動等載體滲透價值觀教育。

從教學成效來看，本節課實現了知識傳授、能力培養和價值引領的有機統一。通過問卷調查和課堂觀察發現， 90% 以上的學生能夠完整描述二氧化碳的轉化路徑， 85% 的學生能夠設計簡單的碳中和方案，超過 60% 的學生主動制訂個人低碳行動計劃。這些數據表明，學生在知識掌握、能力發展和價值觀形成等方面都取得了顯著進步。特別值得一提的是，許多學生將課堂所學延伸到日常生活中，在家庭和社區推廣低碳生活方式，體現了教學的社會輻射效應。

教學實踐過程中也暴露出了一些需要改進的問題。首先，對于部分學困生而言，對“碳循環\"等抽象概念的掌握仍存在困難，需要開發更多直觀教具和數字化資源來降低理解難度。其次，課堂討論環節的時間把控不夠精準，有時會出現前松后緊的情況，需要進一步調整教學節奏。

[參考文獻]

[1］中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準：2022年版[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]丁亞如.基于項目式學習的初中化學跨學科教學設計與實踐研究[D].開封：河南大學，2024.

[3」姜淼，姜曉明.基于“科學態度與責任”的初中化學跨學科教學實踐：碳中和理念下的低碳行動方案設計[J].中學教學參考，2023（35）：71-74.

（責任編輯 羅艷）