基于STSE教育理念對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)

周玉娜

摘要：STSE教育是一種時(shí)下流行的教育理念，以其為指導(dǎo)思想對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是十分可取與必要的。本文以中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中濃硫酸脫水性實(shí)驗(yàn)為例，采用STSE教育理念為指導(dǎo)思想對其改進(jìn)，來進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：STSE教育；化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；濃硫酸脫水性

中圖分類號：G633文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）08-0070-01

一、中學(xué)化學(xué)教科書中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在的問題

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在中學(xué)化學(xué)的教學(xué)過程中自然離不開化學(xué)實(shí)驗(yàn)。但由于我國過于注重對學(xué)生基礎(chǔ)知識與技能的培養(yǎng)，因此在中學(xué)化學(xué)教科書中設(shè)置的大部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為了鞏固學(xué)生的雙基。這導(dǎo)致了教科書中某些化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是為了達(dá)到幫助學(xué)生理解知識的目的而過于突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻忽略了對實(shí)驗(yàn)中藥品用量的控制、實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生有毒有害氣體的吸收以及實(shí)驗(yàn)完成后對廢液廢渣的處理，從而造成實(shí)驗(yàn)藥品浪費(fèi)、反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體對師生身體造成侵害以及對周圍環(huán)境空氣的污染[1]。因此，對教科書中一些設(shè)計(jì)有欠缺的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是十分必要的。

二、STSE教育

STSE教育是由STS教育進(jìn)一步發(fā)展而來，內(nèi)涵是科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境。它提倡科學(xué)教育、技術(shù)、社會發(fā)展與生存環(huán)境四者的緊密結(jié)合，強(qiáng)調(diào)教師在學(xué)科知識的傳授過程中，要兼顧到科學(xué)技術(shù)、社會環(huán)境以及自然環(huán)境等多方面因素，把學(xué)生對學(xué)科知識的學(xué)習(xí)放入到社會發(fā)展的大環(huán)境中，鍛煉學(xué)生的綜合能力，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；STSE教育繼STS教育之后格外強(qiáng)調(diào)對學(xué)生環(huán)保意識與節(jié)約能源意識的培養(yǎng)，幫助學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。

三、基于STSE教育對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的重要性

經(jīng)過以上兩部分的分析，我們可以看出將STSE教育理念作為對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的理論是再適合不過的了。首先，STSE教育理念強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)與節(jié)約能源的問題，這剛好可以指導(dǎo)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中節(jié)約藥品以及對產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)的處理；其次，STSE教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識應(yīng)與社會生產(chǎn)實(shí)際、科學(xué)技術(shù)、環(huán)境等多方面接軌，促使學(xué)生可以運(yùn)用所學(xué)到的學(xué)科知識去解釋及解決社會中的化學(xué)問題，比如環(huán)境污染與能源浪費(fèi)，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；又因?yàn)镾TSE教育是需要我們極力推廣的一種教育理念，基于STSE教育對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，剛好成為滲透STSE教育的一種有效方式。因此基于STSE教育對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是十分重要的。

四、基于STSE教育的濃硫酸脫水性實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修一第四章第四節(jié)有濃硫酸脫水性的實(shí)驗(yàn)，描述如下：向蔗糖中加入濃硫酸時(shí)，蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的炭，并放出有刺激性氣味的氣體。實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖1所示

該實(shí)驗(yàn)雖然裝置簡單、操作容易、現(xiàn)象明顯，但由于整個實(shí)驗(yàn)過程是敞開進(jìn)行的，反應(yīng)過程中有刺激性氣味的二氧化硫氣體放出，不僅刺激師生呼吸道有害人體健康，而且對環(huán)境造成了污染；書中實(shí)驗(yàn)并沒有給出實(shí)驗(yàn)藥品的具體用量，往往導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)，并且該實(shí)驗(yàn)成功率低，常得到黑色粘稠物質(zhì)，需多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，浪費(fèi)時(shí)間與資源。

基于該實(shí)驗(yàn)存在的以上缺點(diǎn)，筆者依據(jù)STSE教育理念對其進(jìn)行改進(jìn)。

（一）實(shí)驗(yàn)原理[2]

（1）濃硫酸把蔗糖中的H、O按照水中H、O的比例全部脫去，從而將蔗糖炭化，反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的熱，白色的蔗糖逐漸變成黑色，證明了濃硫酸脫水的性質(zhì)。

（2）濃硫酸與脫水后生成的炭繼續(xù)反應(yīng)，有CO2氣體和有刺激性氣味的SO2氣體生成，使體積快速膨脹，證明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，可以與非金屬C發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)原理的化學(xué)方程式表示如下：

（二）改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)裝置圖

（三）實(shí)驗(yàn)操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)操作步驟：（1）稱取2g蔗糖放入試管底部，然后加幾滴水搖勻。（2）量取2ml濃硫酸加入試管中，迅速搖勻，再套上頂端裝有氫氧化鈉固體的氣球，然后固定在鐵架臺上。（3）待黑面包不再長大，解開氣球頂端的系帶，用氫氧化鈉固體吸收反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：蔗糖逐漸變黑，體積迅速膨脹，并有大量的熱產(chǎn)生。

（四）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的創(chuàng)新點(diǎn)

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)較好的體現(xiàn)了STSE教育理念：經(jīng)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了反應(yīng)所需蔗糖與濃硫酸的具體用量；實(shí)驗(yàn)過程在試管中進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下，將其微型化，減少了藥品用量；實(shí)驗(yàn)中滴加幾滴水后，由于濃硫酸遇水放熱，促進(jìn)了“黑面包”膨脹，實(shí)驗(yàn)成功率高，避免了重復(fù)實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)藥品；改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過程封閉，且用氫氧化鈉固體對生成的二氧化硫有毒氣體進(jìn)行吸收，不會對周圍環(huán)境造成污染，綠色環(huán)保。并且該實(shí)驗(yàn)趣味性強(qiáng)，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)驗(yàn)探究意識。

五、總結(jié)與反思

基于STSE教育理念對教科書中濃硫酸脫水性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，不僅彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)本身存在的缺陷，更重要的是加強(qiáng)了學(xué)生的保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的意識，發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)的價(jià)值。

通過對該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，可以看出基于STSE教育理念對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)可以讓實(shí)驗(yàn)背后的意義更加豐富，不僅讓學(xué)生掌握了知識，更重要的是讓學(xué)生意識到科學(xué)知識在不同的時(shí)代背景下具有不同的意義，不能孤立存在即不可與科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展及環(huán)境等方面脫節(jié)。學(xué)生在有知識背景的情況下學(xué)習(xí)，會更容易養(yǎng)成在現(xiàn)實(shí)生活中運(yùn)用知識的良好習(xí)慣，無形中提升了化學(xué)能力，有利于科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成；當(dāng)然，這對教師本身而言也是一個極大的挑戰(zhàn)，需要教師準(zhǔn)確把握STSE教育觀念，并能將其靈活運(yùn)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中去，引導(dǎo)學(xué)生挖掘知識背后的文化與社會價(jià)值，而這些將會對學(xué)生的一生產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

綜上所述，基于STSE教育理念對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是具有時(shí)代意義的，具有可實(shí)踐性。

（作者單位：遼寧師范大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

[1]薛瑩.STSE教育在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透[J].熱點(diǎn)聚焦，2011，（06）：169.

[2]王海琴，謝云英.濃硫酸脫水試驗(yàn)的改進(jìn)[J].中國校外教育，2008，（08）.