淺析如何在高中化學(xué)教學(xué)中滲透STSE教育

陳嬋

[摘 要]

新課程改革后，中學(xué)化學(xué)教學(xué)更加注重將化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生明白科學(xué)知識(shí)來(lái)源于生活實(shí)踐并服務(wù)于生活實(shí)踐，STSE教育給中學(xué)化學(xué)教學(xué)帶來(lái)了新的視角，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了豐富的教學(xué)情境。在STSE教育視角下，對(duì)《金屬的化學(xué)性質(zhì)》教學(xué)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了新的教學(xué)實(shí)踐探索。

[關(guān)鍵詞]

STSE教育；金屬的化學(xué)性質(zhì)；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、STSE教育內(nèi)涵及對(duì)化學(xué)教學(xué)的價(jià)值

（一）STSE教育內(nèi)涵

STSE是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Society（社會(huì)）、Environment（環(huán)境）四個(gè)英文單詞首字母的縮寫。STSE是在STS基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，是對(duì)STS的擴(kuò)展。當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展并且滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面，人們?cè)诎l(fā)展生產(chǎn)的同時(shí)，也帶來(lái)了環(huán)境污染、資源枯竭等不可忽視的問(wèn)題。STSE教育是當(dāng)前國(guó)際教育改革的潮流和熱點(diǎn)，它的基本內(nèi)涵為：第一，STSE教育是以學(xué)生為中心的教育，它以全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目的，重視從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，緊密聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二，STSE教育體現(xiàn)的是科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境四者的協(xié)調(diào)性，強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生活、生產(chǎn)和發(fā)展中的應(yīng)用，通過(guò)STSE教育，給學(xué)生呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)社會(huì)的真實(shí)圖景，注重科學(xué)技術(shù)與社會(huì)環(huán)境的聯(lián)系。第三，STSE教育強(qiáng)調(diào)為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)背景，提倡把學(xué)生放置在他們熟悉的社會(huì)生活背景中來(lái)學(xué)習(xí)科學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與社會(huì)活動(dòng)，并在活動(dòng)中扮演一定的社會(huì)角色，從而了解社會(huì)對(duì)于科學(xué)學(xué)習(xí)的重要意義[1]。

（二）STSE教育對(duì)化學(xué)教學(xué)的價(jià)值

新的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求教學(xué)中應(yīng)該“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力[2]?！痹诟咧谢瘜W(xué)中實(shí)施STSE教育，符合新課程改革標(biāo)準(zhǔn)的要求。從學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，學(xué)生往往對(duì)新學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)是比較陌生的，不易被接受消化的，然而他們對(duì)實(shí)際生活中存在的某個(gè)現(xiàn)象或者發(fā)生的某個(gè)事例是熟悉的，STSE教育就是重視從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以學(xué)生熟悉的現(xiàn)象或事物為背景展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng)，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究能力；從教師的角度來(lái)說(shuō)，利用STSE教育來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，可以將知識(shí)更加生活化、具體化，可以活躍課堂氛圍，提高學(xué)生在課堂上的注意力，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性?？偟膩?lái)說(shuō)，在高中化學(xué)中實(shí)施STSE教育，不僅有利于學(xué)生學(xué)，而且有利于教師教，達(dá)到教師與學(xué)生共贏的效果。

二、《金屬的化學(xué)性質(zhì)》教材內(nèi)容及學(xué)情分析

本文以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例，從STSE教育視角下進(jìn)行教學(xué)。人教版化學(xué)必修1第三章第一節(jié)《金屬的化學(xué)性質(zhì)》主要介紹了金屬與非金屬的反應(yīng)以及金屬與酸和水的反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容[3]。本節(jié)內(nèi)容在本章以及在整個(gè)中學(xué)化學(xué)課程都起著重要作用，既是對(duì)上一章已學(xué)氧化還原反應(yīng)知識(shí)的鞏固，也為學(xué)生以后學(xué)習(xí)元素化合物打下基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課前，已在初三階段對(duì)金屬的活動(dòng)順序、金屬與氧氣的反應(yīng)有了初步的了解，能夠獨(dú)立完成一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，具備一定實(shí)驗(yàn)探究分析能力，為本課的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)[4]。但依據(jù)學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)，學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的認(rèn)知障礙，故教師應(yīng)該利用STSE教育對(duì)教材進(jìn)行深度挖掘擴(kuò)展，創(chuàng)設(shè)生活情境，在學(xué)生獲取相關(guān)化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

三、STSE教育視角下的《金屬的化學(xué)性質(zhì)》教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

《金屬的化學(xué)性質(zhì)》這節(jié)內(nèi)容我們的設(shè)計(jì)思路總體來(lái)說(shuō)按照生活實(shí)際中的社會(huì)現(xiàn)象入手，引發(fā)學(xué)生對(duì)金屬化學(xué)性質(zhì)的思考，再通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證金屬的化學(xué)性質(zhì)來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)[5]。教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)可將其劃分為兩個(gè)課時(shí)來(lái)完成，第一課時(shí)可完成金屬與非金屬的反應(yīng)的學(xué)習(xí)，特別強(qiáng)調(diào)的是不同金屬與氧氣的反應(yīng)，第二課時(shí)可完成金屬與酸和水的反應(yīng)，重點(diǎn)是活潑金屬鈉與水的反應(yīng)。為了體現(xiàn)設(shè)計(jì)思路的連貫性，筆者將兩課時(shí)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)從教學(xué)過(guò)程大的環(huán)節(jié)進(jìn)行拆分，主要從教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)及設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行分析，具體情況如下：

（一）金屬與非金屬的反應(yīng)

[引入]在科技飛速發(fā)展的今天，金屬與我們的日常生活息息相關(guān)，請(qǐng)同學(xué)們環(huán)顧教室或在腦海中回憶，我們生活中有哪些金屬物品？

[生]水龍頭、鐵架臺(tái)、鎖、窗戶……

[投影展示]嘉慶年間的“銅錢”、一塊“銀元”、一枚金光閃閃的黃金戒指、一根生銹的鐵釘（昔日銀光閃閃，如今暗淡無(wú)比、銹跡斑斑）

[提問(wèn)]咱們現(xiàn)在來(lái)做個(gè)祖?zhèn)鲗毼锏挠螒颍纯次壹业膶毼锬芊耖L(zhǎng)期保存、代代相傳？

[生]有些金屬長(zhǎng)時(shí)間在空氣中會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

【設(shè)計(jì)意圖】STSE教育視角下“導(dǎo)入新課”的設(shè)計(jì)思路：從學(xué)生生活環(huán)境入手，讓學(xué)生了解到金屬物品在實(shí)際生活中隨處可見(jiàn)，再利用祖?zhèn)鲗毼锘顒?dòng)創(chuàng)設(shè)情境引起學(xué)生關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自然巧妙地融入到學(xué)習(xí)的過(guò)程中來(lái)。

[師]有一種金屬元素在我們身體中起著重要的作用，我們每天炒菜時(shí)會(huì)加入它的一種化合物，大家猜猜看它是誰(shuí)？

[生]鈉。

[實(shí)驗(yàn)探究]展示一瓶保存在煤油中的鈉，取一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油后，用刀切去一端的外皮，這時(shí)可以看到鈉的真面目。觀察鈉表面的光澤和顏色。新切開(kāi)的鈉的表面在空氣中會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？

[生]觀察、討論、記錄：1.保存在煤油中，在煤油下層。2.質(zhì)軟。3.切開(kāi)外皮，呈現(xiàn)銀白色光澤。4.切口慢慢變暗。

[總結(jié)]1.鈉不與煤油反應(yīng)且密度比煤油大。2.鈉硬度較小。3.容易被空氣中的氧氣氧化。

[提問(wèn)]剛才我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在常溫下鈉與氧氣發(fā)生反應(yīng)，如果在加熱條件下，鈉又會(huì)發(fā)生什么變化呢？

[實(shí)驗(yàn)探究]用小刀切下綠豆大小一般的金屬鈉，用鑷子把它放在試管一端，用試管夾夾住另一端加熱，觀察金屬鈉受熱后的變化，火焰的顏色以及產(chǎn)物的顏色。

[結(jié)論]鈉受熱后，與氧氣劇烈反應(yīng)，發(fā)出黃色火焰，生成一種淡黃色固體。

[補(bǔ)充]金屬鈉屬于易燃物，應(yīng)當(dāng)符合要求儲(chǔ)存。金屬鈉在工業(yè)上有重要作用。鈉可做還原劑，將鈦、鈮、鉭等在國(guó)防上有重要用途的金屬?gòu)钠淙廴诘柠u化物中還原出來(lái)。鈉可做化工原料，用來(lái)生產(chǎn)氰化鈉、過(guò)氧化鈉。碳酸鈉等含鈉化合物。鈉可制造合金，鈉汞合金用于有機(jī)合成的還原劑，鈉鉛合金用于汽油抗爆劑的生產(chǎn)，鈉鉀合金用作核反應(yīng)堆的冷卻劑和熱交換劑。鈉可做電光源，用鈉制造的高壓鈉燈廣泛用于公路照明。

【設(shè)計(jì)意圖】STSE教育視角下教學(xué)設(shè)計(jì)思路：由生活中的炒菜情境來(lái)揭開(kāi)金屬鈉的神秘面紗，學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)探究，產(chǎn)生好奇和疑惑，興趣高漲，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、討論，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和歸納能力。補(bǔ)充金屬鈉的儲(chǔ)存條件和主要用途，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)與科學(xué)技術(shù)是緊密聯(lián)系的。

[過(guò)渡]活潑金屬在空氣中易與氧氣反應(yīng)，表面生成一層氧化物。有的氧化膜疏松，不能保護(hù)內(nèi)層金屬，如鐵表面的鐵銹等；有的氧化膜致密，可以保護(hù)內(nèi)層金屬不被繼續(xù)氧化，如鎂鋁等表面的氧化層。例如，在點(diǎn)燃鎂條前，常用砂紙打磨，這樣點(diǎn)燃起來(lái)更容易些，那么，鋁的情況又是如何呢？

[實(shí)驗(yàn)探究]分別加熱未打磨和已打磨的鋁箔，有何現(xiàn)象？如何解釋？

[生]動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察記錄：兩塊鋁箔都熔化且失去光澤，但熔化的鋁并不滴落，好似有一層膜兜著。

[解釋]原來(lái)是鋁表面的氧化膜保護(hù)了鋁，即使是打磨過(guò)的鋁箔，在空氣中也會(huì)很快生成新的氧化膜。構(gòu)成薄膜的Al2O3的熔點(diǎn)（2050℃）高于Al的熔點(diǎn)（660℃），包在鋁的外面，所以熔化了的液態(tài)鋁不會(huì)滴落下來(lái)。

[講述]用鋁鍋燒水時(shí)，水開(kāi)了鋁鍋卻完好無(wú)損。

[課外探究]根據(jù)資料卡片中鋁的氧化膜有關(guān)介紹，以“金屬氧化膜在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用”為題，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探究。

【設(shè)計(jì)意圖】STSE教育視角下教學(xué)設(shè)計(jì)思路：學(xué)生通過(guò)對(duì)比加熱未打磨和已打磨的鋁箔，對(duì)氧化膜Al2O3有了一定的科學(xué)認(rèn)識(shí)，再講述生活中鋁鍋燒水的事例，讓學(xué)生更直觀形象地了解了氧化膜在生活中的應(yīng)用，最后再布置“金屬氧化膜在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用”的課外探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生啟發(fā)式思維和探究能力。

[講述]除了能被氧氣氧化外，金屬還能被氯氣、硫等具有氧化性的物質(zhì)所氧化，生成相應(yīng)的氯化物或硫化物，試分析原因并寫出相關(guān)化學(xué)方程式。

[總結(jié)]因?yàn)榻饘僭卦拥淖钔鈱与娮訑?shù)較少，最外層電子容易失去，單質(zhì)往往表現(xiàn)出還原性，當(dāng)遇到氧化劑時(shí)，就會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

【板書設(shè)計(jì)】第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)

一、金屬與非金屬的反應(yīng)

1.鈉與氧氣的反應(yīng)

常溫下：4Na+O2[ ]2Na2O

加熱條件下：2Na+O2[ △ ]Na2O2

2.鋁與氧氣的反應(yīng)：4Al+3O2[ ]2Al2O3

（二）金屬與酸和水的反應(yīng)

[導(dǎo)入]在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)看見(jiàn)人們用金屬器皿來(lái)盛水，或者用鐵或銅制的水壺來(lái)燒水，說(shuō)明這兩種金屬與水不反應(yīng)，那是不是所有的金屬都不與水反應(yīng)呢？上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了鈉的幾點(diǎn)性質(zhì)，并且知道鈉比較活潑，下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究鈉是否和水反應(yīng)？

[實(shí)驗(yàn)探究]在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的鈉放入水中，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？

[生]觀察并描述現(xiàn)象。1.鈉浮在水面上。2.迅速熔化為小球。3.四處游動(dòng)，逐漸變小，最后消失。4.反應(yīng)后溶液的顏色逐漸變紅。

[歸納整理]鈉的密度比水??；鈉的性質(zhì)非常活潑，能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)；反應(yīng)時(shí)放出熱量，放出的熱使鈉熔成小球；反應(yīng)后得到的溶液顯堿性。鈉與水反應(yīng)生成氫氣。

[講述]當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)有大量活潑金屬存放時(shí)，不能用水滅火，必須用干燥沙土來(lái)滅火。

【設(shè)計(jì)意圖】STSE教育視角下教學(xué)設(shè)計(jì)思路：通過(guò)鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)的能力。培養(yǎng)學(xué)生用觀察法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力，讓學(xué)生體會(huì)觀察法在化學(xué)研究中的作用，最后再聯(lián)系實(shí)際生活，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全意識(shí)教育。

[過(guò)渡]大家知道，生活中鐵與冷熱水都不反應(yīng)，可是在英國(guó)發(fā)生過(guò)這樣一件事：一家煉鐵廠的熔爐底部裂了一個(gè)縫，頓時(shí)一千多度的鐵水順著裂縫進(jìn)入煉鐵熔爐旁邊的一條小水溝中，剎那間，只聽(tīng)見(jiàn)“轟”的一聲，整個(gè)車間都掀翻了，同學(xué)們，你們能說(shuō)說(shuō)這是怎么回事呢？能否用化學(xué)的觀點(diǎn)解釋原因？

[學(xué)生]思考討論，猜想鐵與水蒸氣反應(yīng)生成了易燃易爆的氫氣，被高溫鐵水點(diǎn)燃，把車間炸掉。

[科學(xué)探究]提供試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、酒精噴燈及其他必要的儀器和物品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋其原因。

[生]試管壁上出現(xiàn)黑色固體，同時(shí)放出大量的熱，并產(chǎn)生一種無(wú)色無(wú)味、點(diǎn)燃可發(fā)出淡藍(lán)色火焰、產(chǎn)生爆鳴聲的氣體。

[總結(jié)]2Fe+4H2O（g）[ △ ]Fe3O4+4H2

【設(shè)計(jì)意圖】STSE教育視角下教學(xué)設(shè)計(jì)思路：從學(xué)生已有知識(shí)入手，接著介紹工業(yè)生產(chǎn)事故，對(duì)學(xué)生形成認(rèn)知障礙，產(chǎn)生疑惑，啟發(fā)學(xué)生思考討論猜想，再進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證猜想。采用“創(chuàng)設(shè)情境、提出問(wèn)題—學(xué)會(huì)方法、進(jìn)行猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論”的教學(xué)模式，有利于學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、驗(yàn)證、推理與交流的教學(xué)活動(dòng)。

【板書設(shè)計(jì)】第二節(jié) 金屬與酸和水的反應(yīng)

1.Na+H2O[ ]NaOH+H2↑

2.2Fe+4H2O（g）[ △ ]Fe3O4+4H2

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]畢華林，亓英麗.化學(xué)教育新視角[M].濟(jì)南：山東教育出版社，2004.

[2]中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.

[4]于靜.“金屬的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育，2010（2）.

[5]徐守兵.“金屬的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2010（12）.

（責(zé)任編輯：張華偉）