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      基于爭議性科技議題論證教學(xué)的化學(xué)STSE教育研究

      2018-05-03 08:28:24林建芬李言萍陳博殷
      關(guān)鍵詞:爭議性對二甲苯中學(xué)化學(xué)

      林建芬 李言萍 陳博殷

      摘 要: STSE教育對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神與社會責(zé)任、科學(xué)風(fēng)險認知能力具有重要作用。通過介紹能源安全與化工生產(chǎn)兩個教學(xué)案例的方式,論證基于爭議性科技議題的化學(xué)STSE教育的意義,分析當前社會背景下如何開展化學(xué)爭議性科技議題論證教學(xué)。在教學(xué)中,通過闡釋如何基于教材教學(xué)主題滲透STSE教育,達成中學(xué)化學(xué)“立德樹人”的育人目標。教師基于STSE理念進行備考研究,指導(dǎo)學(xué)生進行綜合性實踐活動與家庭科普活動,以期提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

      關(guān)鍵詞:化學(xué)核心素養(yǎng);化學(xué)STSE;爭議性科技議題;論證教學(xué)

      一、爭議性科技議題在初中化學(xué)階段的教學(xué)價值

      (一)爭議性科技議題論證教學(xué)與化學(xué)STSE教育

      初中化學(xué)課程標準要求學(xué)生要有科學(xué)精神與社會責(zé)任,應(yīng)具有嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度,要關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題,認識環(huán)境保護和資源合理開發(fā)的重要性,具有綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識;深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系( Science -Technology -Society-Environment,簡稱STSE),贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻,能運用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響,權(quán)衡利弊,勇于承擔責(zé)任,積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策,進行STSE論證學(xué)習(xí)與實踐[1]。

      然而,近年來,由于科學(xué)發(fā)展的不確定性、工藝生產(chǎn)的潛在風(fēng)險性及民眾認知的局限性,我國普通公眾往往通過常識而非科學(xué)知識來認知與判斷現(xiàn)代科學(xué)風(fēng)險。具體來講,國內(nèi)民眾更主要是從科學(xué)倫理、利益歸因與政府監(jiān)管三個層面來質(zhì)疑科技應(yīng)用與工藝生產(chǎn)的安全性。然而我國科學(xué)技術(shù)傳播與公眾風(fēng)險認知間存在錯位,需要主流媒體承擔其風(fēng)險溝通功能,多角度、全方位地報道科學(xué)議題,引導(dǎo)廣泛深入的社會論證,進而促進公眾達成相對理性成熟的觀點。中學(xué)化學(xué)啟蒙教學(xué)階段是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會運用化學(xué)知識解決生活、環(huán)境、社會生產(chǎn)中的化學(xué)問題能力的最佳時機,更是基于STSE理念滲透科學(xué)風(fēng)險認知與決策教學(xué)、促進學(xué)生正確認識化學(xué)學(xué)科價值的重要過程[2-4]。

      由此可見,STSE教育中與化學(xué)學(xué)科發(fā)展相關(guān)的爭議性科技議題具有較高的學(xué)習(xí)價值與教學(xué)意義,值得一線教師開展STSE論證教學(xué)。與化學(xué)學(xué)科發(fā)展有關(guān)的爭議性科技議題,提供了真實、具體的問題情境,是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體,也為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供真實的表現(xiàn)機會。因此,教師在教學(xué)中應(yīng)重視創(chuàng)設(shè)真實而有價值的問題情境,促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

      (二)爭議性科技議題論證教學(xué)的價值

      下文將以兩個案例分析科學(xué)風(fēng)險議題和爭議性科技議題的內(nèi)涵與教學(xué)價值。

      案例1:能源安全與環(huán)保議題中的科學(xué)風(fēng)險認知與決策教學(xué)

      隨著我國霧霾污染、節(jié)能減排等社會性環(huán)保議題的升級,國家發(fā)布政策鼓勵發(fā)展清潔能源。天然氣(甲烷)的碳排放量是煤炭的一半,有較高的經(jīng)濟性和環(huán)保性,在工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著西氣東輸工程的日漸推行,廣東省深圳市、廣州市等一線城市的城市居民主要用天然氣作為家庭能源形式。然而,隨著我國近年來天然氣爆炸和燃氣中毒的負面新聞多見于媒體報道,如臺灣瓦斯管道連環(huán)爆炸、重慶天然氣管道爆炸致地面塌陷、深圳滑坡事故引發(fā)天然氣管道破裂等一系列談“氣”色變的新聞報道,承載著公眾的質(zhì)疑與焦慮,給地方政府帶來壓力,對新聞媒體提出挑戰(zhàn)。

      天然氣是什么、怎樣形成的、有哪些用途、毒性和危險性、產(chǎn)業(yè)鏈的工藝技術(shù)發(fā)展如何、其裝置工藝與生產(chǎn)安全現(xiàn)狀如何,如何處理可燃冰開采中技術(shù)、工程與環(huán)境的關(guān)系,如何利用互聯(lián)網(wǎng)資源整合甲烷中STSE教學(xué)素材,值得開展教學(xué)研究。因此,教師可適當整合甲烷課題內(nèi)容,利用科學(xué)松鼠會、網(wǎng)易公開課APP、化學(xué)微信公眾號、優(yōu)酷視頻和微課制作軟件等途徑呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,圍繞天然氣的主要成分、形成過程、燃燒分析、生產(chǎn)安全、產(chǎn)鏈工藝、環(huán)境影響及可燃冰開采等環(huán)節(jié)展開教學(xué),設(shè)計系列問題串驅(qū)動學(xué)生高效學(xué)習(xí)。

      基于STSE的真實問題情境,學(xué)生對甲烷課題進行跨學(xué)科、融合式的探究學(xué)習(xí),認識到天然氣的物理和化學(xué)性質(zhì)、作為燃料與化工原料的用途、安全使用的注意事項及溫室效應(yīng)環(huán)保議題,深刻理解學(xué)習(xí)“天然氣的合理利用與安全開發(fā)”的意義,在能源安全議題上促進知情意行發(fā)展。教學(xué)重點是甲烷燃燒及產(chǎn)物檢驗實驗及甲烷的可燃性、易爆性,教學(xué)難點是甲烷的溫室效應(yīng)及可燃冰開采工程。

      案例2:石化產(chǎn)業(yè)爭議性科技議題中的科學(xué)風(fēng)險認知與決策教學(xué)

      近年來,國內(nèi)多地政府在推行PX(對二甲苯)石化項目時都因民眾質(zhì)疑風(fēng)險、強烈抵制而被迫終止,從2007年廈門、2011年大連、2012年寧波到2013年彭州和昆明、2014年茂名,對二甲苯項目陷入輿論抨擊漩渦,成為石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘,繼而引發(fā)社會各界對對二甲苯項目該不該發(fā)展的爭議和論證。對二甲苯是什么、有哪些用途、毒性和危險性、國內(nèi)對二甲苯工藝技術(shù)發(fā)展如何、其裝置工藝與生產(chǎn)安全現(xiàn)狀如何,對二甲苯項目中科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境關(guān)系如何,蘊藏豐富的科學(xué)風(fēng)險認知與決策教學(xué)素材。

      PX(對二甲苯)作為有機化學(xué)合成中的明星分子,既備受關(guān)注又飽受爭議:(1) 在化學(xué)專業(yè)人士的眼中,對二甲苯是石化領(lǐng)域非常重要的工藝產(chǎn)品與化工原料,在產(chǎn)品鏈和日常生活中起著多種多樣的作用,但對二甲苯也具有自身的化學(xué)品特性和毒理性、工藝生產(chǎn)的安全指標;(2)普通民眾對石化項目的科學(xué)認知與風(fēng)險評估存在誤區(qū),對石化項目的“抵制”更是多年來對工業(yè)粗放式發(fā)展帶來的社會環(huán)境、健康危害的質(zhì)疑與不滿,反映出包括化工行業(yè)在內(nèi)我國工業(yè)發(fā)展積聚深層次的重重問題,值得政府、企業(yè)及社會各界進行深刻反思與頂層制度設(shè)計;(3)新聞媒體工作人員在科學(xué)風(fēng)險認知的傳播上需要進一步提升科學(xué)素養(yǎng),從專業(yè)渠道獲知相關(guān)的科學(xué)知識,既要看到對二甲苯在化工生產(chǎn)中不可或缺的作用,又要科學(xué)認識對二甲苯在生產(chǎn)過程中潛在的風(fēng)險。

      教師可適當利用互聯(lián)網(wǎng)搜集整合有關(guān)對二甲苯石化項目的多種媒介資訊,將社會爭議性科技議題融入STSE的教學(xué)活動,整合了科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境四個領(lǐng)域的各種知識,強調(diào)學(xué)生以問題為中心、情境式的學(xué)習(xí)和理解。

      二、基于STSE和爭議性科技議題論證教學(xué)的科學(xué)風(fēng)險認知教育

      (一)化學(xué)爭議性科技議題論證教學(xué)的研究背景與實施建議

      從2007年以來石化項目風(fēng)波的系列新聞報道,到2015年8月天津塘沽?;穫}庫大爆炸事故的資訊傳播,到臺灣彩跑中玉米粉塵爆炸,到西氣東輸深圳段天然氣管道爆炸泄露,到某省村民用塑料袋偷灌天然氣載回家做飯,到某省冬天夜里放在橋梁底下的數(shù)十袋融雪鹽被偷,到北京四面霾伏與綠色能源環(huán)保議題,可見在中學(xué)階段進行科學(xué)風(fēng)險議題和爭議性科技議題教學(xué)的必要性和重要性[5-7]??破战虒W(xué)工作應(yīng)該從娃娃抓起,關(guān)于能源、食品、公共安全的教育是刻不容緩、任重道遠的育人工作,是化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的重要教學(xué)實踐。

      基于此,再反思2015年11月某品牌一則“我們恨化學(xué)”化妝品廣告的熱點新聞事件,分析民眾恨化學(xué)、談化學(xué)色變的消極態(tài)度,可折射出傳統(tǒng)教學(xué)中忽略情感態(tài)度價值觀、欠缺科學(xué)風(fēng)險認知能力培養(yǎng)的教育缺失?!拔覀兒藁瘜W(xué)”廣告風(fēng)波中,北大周公度教授要求央視撤播致歉后央視已停播該廣告,但余波尚未平息;隨后CCTV-12播放新聞訪談,在字幕中將化學(xué)表面活性劑的“親油基、親水基”錯誤打成“清油機、清水機”,國家級媒體上出現(xiàn)如此反科學(xué)廣告和錯誤字幕讓人匪夷所思。反思我國2010年發(fā)布的公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果,具備基本科學(xué)素養(yǎng)的公民比例為3.27%,遠遠低于歐美等發(fā)達國家的水平;處于基礎(chǔ)教育階段的化學(xué)教育教學(xué)要加以反思,在化學(xué)啟蒙教育階段注重培養(yǎng)學(xué)生正確的化學(xué)情感態(tài)度與價值觀,再怎么強調(diào)都不為過,這是核心素養(yǎng)課程中非常關(guān)鍵的人格要素。

      (二)科學(xué)風(fēng)險認知與決策能力導(dǎo)向的化學(xué)STSE教育

      科學(xué)風(fēng)險認知與決策能力有四個維度:(1)運用科學(xué)知識解釋科學(xué)現(xiàn)象、認識科技問題、分析潛在風(fēng)險;(2)辨識爭議性科技議題(Socio-Scientific-Issues,SSI指與科技發(fā)展相關(guān)的社會爭議議題,如轉(zhuǎn)基因食品、合成塑料、PX石化項目等)并進行科學(xué)風(fēng)險認知學(xué)習(xí);(3)使用多種證據(jù)論證科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境的互動關(guān)系,形成正確的科學(xué)認知;(4)面向事實、基于證據(jù)、關(guān)注細節(jié),對爭議性科技議題或生活中的科學(xué)風(fēng)險議題進行科學(xué)決策,并在社群集體中進行交流、論證與解釋。

      中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)承擔起“課程設(shè)計者”角色,適當?shù)剡\用信息技術(shù)挖掘整合STSE教學(xué)素材,融入科學(xué)風(fēng)險議題和爭議性科技議題的教學(xué),促使學(xué)生以科學(xué)態(tài)度去分析化學(xué)發(fā)展問題,逐漸培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)風(fēng)險認知與決策能力和正確的情感態(tài)度,提高學(xué)生的社會責(zé)任感。社會責(zé)任感是指基于化學(xué)學(xué)科的認識,參與個人與社會事務(wù)的討論,作出理性解釋和判斷,嘗試解決生產(chǎn)生活問題的擔當和能力。學(xué)生應(yīng)能夠以造福人類的態(tài)度和價值觀,積極運用化學(xué)的認識、理解和思想方法,關(guān)注社會議題,參與討論并作出理性解釋,辨別迷信和偽科學(xué);結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐,嘗試解決現(xiàn)實生活中的問題。

      三、對中學(xué)化學(xué)STSE教育與研究的幾點省思

      (一)STSE教育與中學(xué)化學(xué)“立德樹人”的育人目標

      核心素養(yǎng)理念導(dǎo)向下,中學(xué)化學(xué)教育要推動落實“立德樹人”根本任務(wù),幫助學(xué)生形成必備品格與關(guān)鍵能力,要求學(xué)生主動地參與學(xué)習(xí)過程,在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得化學(xué)知識,養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣,形成積極的科學(xué)態(tài)度,發(fā)展終身學(xué)習(xí)的能力?;瘜W(xué)STSE教育與爭議性科技議題論證教學(xué)是刻不容緩、任重道遠的育人工作。胡先錦、胡天保二位老師提到[8],“普通高中課程標準修訂專家工作委員會化學(xué)組專家研究指出,高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括宏微結(jié)合、分類轉(zhuǎn)化、變化守恒、模型認知、實驗探究、綠色應(yīng)用等內(nèi)容”。王磊教授提到“要求通過教學(xué)實施幫助學(xué)生逐步建立和發(fā)展基于‘化學(xué)科學(xué)技術(shù)促進社會可持續(xù)發(fā)展(STSE)等化學(xué)核心觀念”。在新一輪課改中,教師不能等到國家發(fā)布基于核心素養(yǎng)的新課標和新教材出來之后,才開始研究學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵指標,才開始探討如何開展基于化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教、學(xué)、評。

      (二)化學(xué)STSE爭議性科技議題論證教學(xué)的研究建議

      首先,STSE理念應(yīng)用于備課與教學(xué)實踐研究時,教師備課時要圍繞課例教學(xué),可從化學(xué)科普類書籍、科普網(wǎng)站和化學(xué)影視節(jié)目、化學(xué)微信公眾號、手機微課、網(wǎng)易公開課APP等渠道挖掘相關(guān)課程資源,在課堂上為學(xué)生提供更多STSE學(xué)習(xí)素材,讓學(xué)生認識到化學(xué)研究與應(yīng)用趨勢及科技進步、社會生產(chǎn)、日常生活、環(huán)境保護等領(lǐng)域的化學(xué)前沿發(fā)展問題。

      其次,教師運用STSE理念指導(dǎo)學(xué)生開展探究性活動時,選題可以是生活中的化學(xué)問題、與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)的化學(xué)問題、社會熱點問題、教材實驗或課堂教學(xué)中的STSE問題。例如,蔬菜水果農(nóng)藥殘留原因調(diào)查與對策分析、環(huán)保袋使用情況、米粉面條中硼砂等添加物研究、不同消毒劑的殺菌能力、衣服干洗原理與缺點分析、月餅吸氧吸潮“雙吸劑”的成分與原理探究、真假鹽的辨別方法研究、保健食品成分研究、可樂生產(chǎn)流程及污水處理、化工廠的污染危害與遷廠選址、城鎮(zhèn)農(nóng)藥使用情況、深圳市水庫水質(zhì)情況、比亞迪電車能源燃料研究、深圳市外賣快遞垃圾處理、居民燃料與用氣安全等主題調(diào)研活動。

      最后,教師要從培育和發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的出發(fā)點進行教學(xué)設(shè)計和課題實踐,立足點在于教“真”的化學(xué),基于真實生活問題、STSE情境教有用的化學(xué),立意是在有限的知識、思維或價值觀教學(xué)中,逐漸培養(yǎng)學(xué)生的博學(xué)、審問、慎思、明辨、篤行、求真的學(xué)習(xí)方式與品質(zhì),更要注重逐步提升學(xué)生“綠色應(yīng)用”的觀念意識與行動能力。進行科普教學(xué)與科學(xué)風(fēng)險認知教育,是每個化學(xué)教師刻不容緩的使命?;瘜W(xué)教師要結(jié)合中學(xué)課程重整STSE教學(xué)素材,滲透科學(xué)風(fēng)險認知與決策,教會學(xué)生敬畏科學(xué)、尊重科學(xué)規(guī)律及愛學(xué)習(xí)、愛思考的好習(xí)慣;善于綜合運用所學(xué)的科學(xué)知識或跨學(xué)科融合式思維,去判斷和解釋一些與化學(xué)相關(guān)的社會發(fā)展問題,在普及公民科學(xué)素養(yǎng)中,發(fā)揮中學(xué)生在家庭科普工作的積極作用。

      參考文獻:

      [1]林建芬,陳粉心,李娟.在STSE教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生基于媒介資訊的化學(xué)信息素養(yǎng)——以科普網(wǎng)站、影視節(jié)目和微信社群的分析為例[J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2016(9):7-11.

      [2]周開軍.STSE理念及其與中學(xué)化學(xué)教學(xué)的整合[J].化學(xué)教育,2012,33(1):31-33.

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