基于争议性科技议题论证教学的化学STSE教育研究

2022-05-02 12:45:02 | 浏览次数：

摘要： STSE教育对培养学生科学精神与社会责任、科学风险认知能力具有重要作用。通过介绍能源安全与化工生产两个教学案例的方式，论证基于争议性科技议题的化学STSE教育的意义，分析当前社会背景下如何开展化学争议性科技议题论证教学。在教学中，通过阐释如何基于教材教学主题渗透STSE教育，达成中学化学“立德树人”的育人目标。教师基于STSE理念进行备考研究，指导学生进行综合性实践活动与家庭科普活动，以期提升学生核心素养。

关键词：化学核心素养；化学STSE；争议性科技议题；论证教学

一、争议性科技议题在初中化学阶段的教学价值

（一）争议性科技议题论证教学与化学STSE教育

初中化学课程标准要求学生要有科学精神与社会责任，应具有严谨求实的科学态度，要关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，具有绿色化学观念和可持续发展意识；深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系（ Science -Technology -Society-Environment，简称STSE），赞赏化学对社会发展的重大贡献，能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权衡利弊，勇于承担责任，积极参与有关化学问题的社会决策，进行STSE论证学习与实践[1]。

然而，近年来，由于科学发展的不确定性、工艺生产的潜在风险性及民众认知的局限性，我国普通公众往往通过常识而非科学知识来认知与判断现代科学风险。具体来讲，国内民众更主要是从科学伦理、利益归因与政府监管三个层面来质疑科技应用与工艺生产的安全性。然而我国科学技术传播与公众风险认知间存在错位，需要主流媒体承担其风险沟通功能，多角度、全方位地报道科学议题，引导广泛深入的社会论证，进而促进公众达成相对理性成熟的观点。中学化学启蒙教学阶段是培养学生学会运用化学知识解决生活、环境、社会生产中的化学问题能力的最佳时机，更是基于STSE理念渗透科学风险认知与决策教学、促进学生正确认识化学学科价值的重要过程[2-4]。

由此可见，STSE教育中与化学学科发展相关的争议性科技议题具有较高的学习价值与教学意义，值得一线教师开展STSE论证教学。与化学学科发展有关的争议性科技议题，提供了真实、具体的问题情境，是学生化学学科核心素养形成和发展的重要载体，也为学生化学学科核心素养提供真实的表現机会。因此，教师在教学中应重视创设真实而有价值的问题情境，促进学生化学学科核心素养的形成和发展。

（二）争议性科技议题论证教学的价值

下文将以两个案例分析科学风险议题和争议性科技议题的内涵与教学价值。

案例1：能源安全与环保议题中的科学风险认知与决策教学

随着我国雾霾污染、节能减排等社会性环保议题的升级，国家发布政策鼓励发展清洁能源。天然气（甲烷）的碳排放量是煤炭的一半，有较高的经济性和环保性，在工业和民用领域得到广泛应用。随着西气东输工程的日渐推行，广东省深圳市、广州市等一线城市的城市居民主要用天然气作为家庭能源形式。然而，随着我国近年来天然气爆炸和燃气中毒的负面新闻多见于媒体报道，如台湾瓦斯管道连环爆炸、重庆天然气管道爆炸致地面塌陷、深圳滑坡事故引发天然气管道破裂等一系列谈“气”色变的新闻报道，承载着公众的质疑与焦虑，给地方政府带来压力，对新闻媒体提出挑战。

天然气是什么、怎样形成的、有哪些用途、毒性和危险性、产业链的工艺技术发展如何、其装置工艺与生产安全现状如何，如何处理可燃冰开采中技术、工程与环境的关系，如何利用互联网资源整合甲烷中STSE教学素材，值得开展教学研究。因此，教师可适当整合甲烷课题内容，利用科学松鼠会、网易公开课APP、化学微信公众号、优酷视频和微课制作软件等途径呈现教学内容，围绕天然气的主要成分、形成过程、燃烧分析、生产安全、产链工艺、环境影响及可燃冰开采等环节展开教学，设计系列问题串驱动学生高效学习。

基于STSE的真实问题情境，学生对甲烷课题进行跨学科、融合式的探究学习，认识到天然气的物理和化学性质、作为燃料与化工原料的用途、安全使用的注意事项及温室效应环保议题，深刻理解学习“天然气的合理利用与安全开发”的意义，在能源安全议题上促进知情意行发展。教学重点是甲烷燃烧及产物检验实验及甲烷的可燃性、易爆性，教学难点是甲烷的温室效应及可燃冰开采工程。

案例2：石化产业争议性科技议题中的科学风险认知与决策教学

近年来，国内多地政府在推行PX（对二甲苯）石化项目时都因民众质疑风险、强烈抵制而被迫终止，从2007年厦门、2011年大连、2012年宁波到2013年彭州和昆明、2014年茂名，对二甲苯项目陷入舆论抨击漩涡，成为石化产业发展的掣肘，继而引发社会各界对对二甲苯项目该不该发展的争议和论证。对二甲苯是什么、有哪些用途、毒性和危险性、国内对二甲苯工艺技术发展如何、其装置工艺与生产安全现状如何，对二甲苯项目中科学、技术、社会与环境关系如何，蕴藏丰富的科学风险认知与决策教学素材。

PX（对二甲苯）作为有机化学合成中的明星分子，既备受关注又饱受争议：（1）在化学专业人士的眼中，对二甲苯是石化领域非常重要的工艺产品与化工原料，在产品链和日常生活中起着多种多样的作用，但对二甲苯也具有自身的化学品特性和毒理性、工艺生产的安全指标；（2）普通民众对石化项目的科学认知与风险评估存在误区，对石化项目的“抵制”更是多年来对工业粗放式发展带来的社会环境、健康危害的质疑与不满，反映出包括化工行业在内我国工业发展积聚深层次的重重问题，值得政府、企业及社会各界进行深刻反思与顶层制度设计；（3）新闻媒体工作人员在科学风险认知的传播上需要进一步提升科学素养，从专业渠道获知相关的科学知识，既要看到对二甲苯在化工生产中不可或缺的作用，又要科学认识对二甲苯在生产过程中潜在的风险。

教师可适当利用互联网搜集整合有关对二甲苯石化项目的多种媒介资讯，将社会争议性科技议题融入STSE的教学活动，整合了科学、技术、社会和环境四个领域的各种知识，强调学生以问题为中心、情境式的学习和理解。

二、基于STSE和争议性科技议题论证教学的科学风险认知教育

（一）化学争议性科技议题论证教学的研究背景与实施建议

从2007年以来石化项目风波的系列新闻报道，到2015年8月天津塘沽危化品仓库大爆炸事故的资讯传播，到台湾彩跑中玉米粉尘爆炸，到西气东输深圳段天然气管道爆炸泄露，到某省村民用塑料袋偷灌天然气载回家做饭，到某省冬天夜里放在桥梁底下的数十袋融雪盐被偷，到北京四面霾伏与绿色能源环保议题，可见在中学阶段进行科学风险议题和争议性科技议题教学的必要性和重要性[5-7]。科普教学工作应该从娃娃抓起，关于能源、食品、公共安全的教育是刻不容缓、任重道远的育人工作，是化学核心素养导向的重要教学实践。

基于此，再反思2015年11月某品牌一则“我们恨化学”化妆品广告的热点新闻事件，分析民众恨化学、谈化学色变的消极态度，可折射出传统教学中忽略情感态度价值观、欠缺科学风险認知能力培养的教育缺失。“我们恨化学”广告风波中，北大周公度教授要求央视撤播致歉后央视已停播该广告，但余波尚未平息；随后CCTV-12播放新闻访谈，在字幕中将化学表面活性剂的“亲油基、亲水基”错误打成“清油机、清水机”，国家级媒体上出现如此反科学广告和错误字幕让人匪夷所思。反思我国2010年发布的公民科学素养调查结果，具备基本科学素养的公民比例为3.27%，远远低于欧美等发达国家的水平；处于基础教育阶段的化学教育教学要加以反思，在化学启蒙教育阶段注重培养学生正确的化学情感态度与价值观，再怎么强调都不为过，这是核心素养课程中非常关键的人格要素。

（二）科学风险认知与决策能力导向的化学STSE教育

科学风险认知与决策能力有四个维度：（1）运用科学知识解释科学现象、认识科技问题、分析潜在风险；（2）辨识争议性科技议题（Socio-Scientific-Issues，SSI指与科技发展相关的社会争议议题，如转基因食品、合成塑料、PX石化项目等）并进行科学风险认知学习；（3）使用多种证据论证科学、技术、社会与环境的互动关系，形成正确的科学认知；（4）面向事实、基于证据、关注细节，对争议性科技议题或生活中的科学风险议题进行科学决策，并在社群集体中进行交流、论证与解释。

中学化学教师应承担起“课程设计者”角色，适当地运用信息技术挖掘整合STSE教学素材，融入科学风险议题和争议性科技议题的教学，促使学生以科学态度去分析化学发展问题，逐渐培养学生科学风险认知与决策能力和正确的情感态度，提高学生的社会责任感。社会责任感是指基于化学学科的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，尝试解决生产生活问题的担当和能力。学生应能够以造福人类的态度和价值观，积极运用化学的认识、理解和思想方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活中的问题。

三、对中学化学STSE教育与研究的几点省思

（一）STSE教育与中学化学“立德树人”的育人目标

核心素养理念导向下，中学化学教育要推动落实“立德树人”根本任务，帮助学生形成必备品格与关键能力，要求学生主动地参与学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设和发现规律等过程中习得化学知识，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。化学STSE教育与争议性科技议题论证教学是刻不容缓、任重道远的育人工作。胡先锦、胡天保二位老师提到[8]，“普通高中课程标准修订专家工作委员会化学组专家研究指出，高中化学学科核心素养包括宏微结合、分类转化、变化守恒、模型认知、实验探究、绿色应用等内容”。王磊教授提到“要求通过教学实施帮助学生逐步建立和发展基于‘化学科学技术促进社会可持续发展（STSE）’等化学核心观念”。在新一轮课改中，教师不能等到国家发布基于核心素养的新课标和新教材出来之后，才开始研究学科核心素养的内涵指标，才开始探讨如何开展基于化学核心素养培养的教、学、评。

（二）化学STSE争议性科技议题论证教学的研究建议

首先，STSE理念应用于备课与教学实践研究时，教师备课时要围绕课例教学，可从化学科普类书籍、科普网站和化学影视节目、化学微信公众号、手机微课、网易公开课APP等渠道挖掘相关课程资源，在课堂上为学生提供更多STSE学习素材，让学生认识到化学研究与应用趋势及科技进步、社会生产、日常生活、环境保护等领域的化学前沿发展问题。

其次，教师运用STSE理念指导学生开展探究性活动时，选题可以是生活中的化学问题、与工农业生产和经济发展密切相关的化学问题、社会热点问题、教材实验或课堂教学中的STSE问题。例如，蔬菜水果农药残留原因调查与对策分析、环保袋使用情况、米粉面条中硼砂等添加物研究、不同消毒剂的杀菌能力、衣服干洗原理与缺点分析、月饼吸氧吸潮“双吸剂”的成分与原理探究、真假盐的辨别方法研究、保健食品成分研究、可乐生产流程及污水处理、化工厂的污染危害与迁厂选址、城镇农药使用情况、深圳市水库水质情况、比亚迪电车能源燃料研究、深圳市外卖快递垃圾处理、居民燃料与用气安全等主题调研活动。

最后，教师要从培育和发展学生化学核心素养的出发点进行教学设计和课题实践，立足点在于教“真”的化学，基于真实生活问题、STSE情境教有用的化学，立意是在有限的知识、思维或价值观教学中，逐渐培养学生的博学、审问、慎思、明辨、笃行、求真的学习方式与品质，更要注重逐步提升学生“绿色应用”的观念意识与行动能力。进行科普教学与科学风险认知教育，是每个化学教师刻不容缓的使命。化学教师要结合中学课程重整STSE教学素材，渗透科学风险认知与决策，教会学生敬畏科学、尊重科学规律及爱学习、爱思考的好习惯；善于综合运用所学的科学知识或跨学科融合式思维，去判断和解释一些与化学相关的社会发展问题，在普及公民科学素养中，发挥中学生在家庭科普工作的积极作用。