基于Eilks教學(xué)模式的科學(xué)風(fēng)險議題教學(xué)設(shè)計

郭科 胡源龍 曾艷

摘要： 結(jié)合Eilks教學(xué)模式，以“雪糕刺客中的食品添加劑”為載體，按照“文本方法與問題分析→闡明科學(xué)背景→重回社會科學(xué)情境→討論與評估不同的觀點→元反思”的基本程序進行科學(xué)風(fēng)險議題教學(xué)設(shè)計。研究發(fā)現(xiàn)：該教學(xué)模式既能夠讓學(xué)生獲取知識，明白知識是應(yīng)對科學(xué)風(fēng)險的關(guān)鍵要素；又能讓學(xué)生用正確價值觀思考問題，形成科學(xué)理性的科學(xué)風(fēng)險態(tài)度。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)風(fēng)險教育； Eilks教學(xué)模式； 科學(xué)風(fēng)險議題； 科學(xué)風(fēng)險認知； 決策能力

文章編號： 1005-6629（2023）03-0060-06

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1? 問題的提出

素養(yǎng)導(dǎo)向下的科學(xué)教育立足于培養(yǎng)學(xué)生在真實情境中解決復(fù)雜問題的能力。而Beck等學(xué)者認為真實社會情境的特征是“風(fēng)險”，所以他們主張在科學(xué)教育中納入科學(xué)風(fēng)險教育［1］。我國當前也在極力推動科學(xué)風(fēng)險教育研究的發(fā)展，目前也取得許多重大成果。在理論層面上，陸軍等人詳細界定了科學(xué)風(fēng)險的來源，并闡明了科學(xué)風(fēng)險教育的價值［2］；孟獻華、倪娟等人則進一步確立了科學(xué)風(fēng)險教育的目標以及內(nèi)容［3］。在實踐層面上，陳凱等人通過對優(yōu)質(zhì)課進行分析，明晰了科學(xué)風(fēng)險教育的相關(guān)資源利用［4］；倪娟則進一步構(gòu)建了科學(xué)風(fēng)險議題學(xué)習(xí)目標框架、一般模式、整體設(shè)計等［5］；此外，嚴西平也設(shè)計了“認知線、評估線和決策線”的主題式教學(xué)框架［6］，有效推動了相關(guān)教學(xué)的開展。

科學(xué)風(fēng)險以不確定性為核心，必然引發(fā)爭議，因此，部分爭議較大的科學(xué)風(fēng)險內(nèi)容采用議題式的教學(xué)可能會更合理?；诖耍疚慕Y(jié)合Eilks社會性科學(xué)議題教學(xué)模式，以“雪糕刺客中的食品添加劑”為例探索該教學(xué)模式在科學(xué)課堂中開展科學(xué)風(fēng)險議題式教學(xué)的適用性。

2? Eilks教學(xué)模式

Eilks教學(xué)模式是德國科學(xué)教育者Eilks同Marks、 Bertram等學(xué)者經(jīng)過長期討論與實踐后所提出的關(guān)于社會性科學(xué)議題的教學(xué)模式［7］。較為經(jīng)典的運用案例有Stolz等人關(guān)于“低脂和低碳水化合物飲食影響”的議題教學(xué)［8］，Marks等人“關(guān)于沐浴露中麝香香味的思考”的議題教學(xué)［9］，F(xiàn)eierabend等人關(guān)于“生物乙醇作為替代燃料的使用以及氣候變化”的議題教學(xué)［10］等。Eilks教學(xué)模式包括五個主要環(huán)節(jié)，見表1。

3? 教學(xué)設(shè)計思路

教學(xué)設(shè)計思路如表2所示。

文本方法與問題分析結(jié)合你的了解，你是如何看待卡拉膠在冰淇淋中的使用的呢？觀看媒體信息，交流分享自己的觀點（1） 提供相關(guān)媒體資料，引導(dǎo)學(xué)生對資料進行分析和討論

（2） 診斷學(xué)生風(fēng)險認知初始水平風(fēng)險社會放大框架表明，風(fēng)險信息在傳遞過程中會受到諸如污名化（例如媒體信息中的“遺臭萬年”、“膠鞋”等表達）、社會冷漠、信任、媒體暴露和信號值等社會因素的影響，進而誘發(fā)向外擴散的次級效應(yīng)，從而增強或削弱公眾的風(fēng)險認知［11］。因此，該部分的設(shè)計立足于通過媒體報道，引發(fā)學(xué)生對社會熱點問題的關(guān)注，真實還原學(xué)生在接收相關(guān)社會信息后對社會信息的處理態(tài)度，初步診斷并評價學(xué)生的科學(xué)風(fēng)險意識，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

闡明科學(xué)背景

整體設(shè)計意圖：風(fēng)險最大的屬性就是不確定性，認識風(fēng)險事件的不確定來源是化解風(fēng)險的第一步，然后才是針對不確定性制定處理策略。而已有的風(fēng)險認知研究表明，人們在感知風(fēng)險時，如果對風(fēng)險事件的相關(guān)知識掌握得越充分，那么他越會覺得該科學(xué)風(fēng)險是可控的，越不容易產(chǎn)生恐慌心理［12］。因此，該環(huán)節(jié)的重點是將現(xiàn)實風(fēng)險問題轉(zhuǎn)化為學(xué)科知識問題，通過讓學(xué)生了解卡拉膠的生產(chǎn)、性質(zhì)及用途去消除學(xué)生的未知感。

卡拉膠是如何提取的？（1） 完成“卡拉膠的提取”任務(wù)單

（2） 總結(jié)卡拉膠的提取方法

（3） 評估卡拉膠提取工藝的風(fēng)險性（1） 講解學(xué)習(xí)任務(wù)單的相關(guān)題項

（2） 總結(jié)工藝流程題的相關(guān)解題思路

（3） 呈現(xiàn)麒麟菜相關(guān)圖片子活動一設(shè)計意圖：

在常規(guī)課堂中開展科學(xué)風(fēng)險教育，必然要考慮常規(guī)課堂的需求。因此，該環(huán)節(jié)以高考試題中的工藝流程題為背景進行設(shè)計，一方面立足于讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)任務(wù)單認識卡拉膠生產(chǎn)過程中的化學(xué)知識，另一方面立足于讓學(xué)生在試題情境和生活美食圖片中感受到卡拉膠生產(chǎn)的無害化，為之后的科學(xué)理性決策奠定基礎(chǔ)。

卡拉膠具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？（1） 推測卡拉膠的性質(zhì)

（2） 觀看展示，提取信息，并應(yīng)用卡拉膠的性質(zhì)解釋雪糕不化的原因（1） 媒體呈現(xiàn)卡拉膠的結(jié)構(gòu)簡式

（2） 總結(jié)有機化合物性質(zhì)的研究思路

（3） 媒體展示卡拉膠的凝膠過程示意圖并講解其膠凝性子活動二設(shè)計意圖：

通過對卡拉膠的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的關(guān)系進行分析，既能復(fù)習(xí)有機化學(xué)的相關(guān)知識點，又能強化學(xué)生研究有機化合物的思維。同時，給予學(xué)生學(xué)校知識運用于現(xiàn)實生活問題的切入點，能夠拉近學(xué)生對陌生事物的距離感，從而引導(dǎo)學(xué)生建立對卡拉膠的理性心理。

重回社會科學(xué)情境卡拉膠在生活中有著怎樣的應(yīng)用？其應(yīng)用是否存在利弊？（1） 課前收集資料

（2） 分析計算引發(fā)潰瘍所需的雪糕數(shù)，并評估風(fēng)險程度

（3） 站在生產(chǎn)商的角度分析卡拉膠的使用（1） 講解聯(lián)合國和世衛(wèi)組織專家對卡拉膠的評估結(jié)果

（2） 媒體展示市場監(jiān)督管理局的雪糕檢測結(jié)果

（3） 呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)：卡拉膠添加量對冰淇淋口感的影響

（1） 立足于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注卡拉膠的標準攝入量與實際攝入量之間的差異，使得學(xué)生對卡拉膠的致病性有一個合理的評估，從而幫助學(xué)生建立對卡拉膠使用的理性態(tài)度。

（2） 立足于引導(dǎo)學(xué)生站在不同的角度對卡拉膠的風(fēng)險進行合理的評估，培養(yǎng)學(xué)生的綜合研判能力。

討論與評估不同的觀點站在不同的角度，你會如何使用卡拉膠？角色扮演

交流分享引導(dǎo)討論通過角色扮演，培養(yǎng)學(xué)生批判性使用信息的能力，讓學(xué)生逐步學(xué)會解決各種價值沖突，樹立正確的價值觀念，養(yǎng)成良好社會行為。

元反思請大家合理評估網(wǎng)友們對卡拉膠的態(tài)度。交流討論展示媒體的相關(guān)評論對社會媒體中經(jīng)典的偽科學(xué)傳聞進行分析、批判，從而讓學(xué)生審視自己之前的風(fēng)險態(tài)度是否合理，進一步深化其風(fēng)險元認知。

4? 教學(xué)實錄

4.1? 文本方法與問題分析

［情境引入］“快點吃，不然就化了”，這是大家吃雪糕時常說的一句話。近期，某款雪糕卻因為“室溫下放1小時不化”“用火燒不化”而深陷“雪膠”風(fēng)波（提供相關(guān)媒體信息）。

［討論］通過微博內(nèi)容，我們可以看到食品添加劑“卡拉膠”被眾多網(wǎng)友視為“舌尖上的毒物”。結(jié)合你們的了解，大家是如何看待卡拉膠在冰淇淋中的使用的呢？

［學(xué)生觀點1］應(yīng)該無毒吧，網(wǎng)上很多專家科普說它是一種植物提取物。

［學(xué)生觀點2］我不太確定，但食品添加劑吃多了肯定不好。

［學(xué)生觀點3］既然都已經(jīng)用于生產(chǎn)了，應(yīng)該還是比較安全的。

4.2? 闡明科學(xué)背景

［教師提問］請大家思考網(wǎng)友們?yōu)槭裁磿绱撕ε驴ɡz？

［學(xué)生討論觀點1］因為我們不清楚卡拉膠有沒有毒，對身體有無危害。

［學(xué)生討論觀點2］我們同樣不知道卡拉膠是怎么來的以及它的使用是否恰當，所以才會害怕。

［教師引導(dǎo)］的確如此，卡拉膠的性質(zhì)、生產(chǎn)工藝和使用劑量要求對我們而言都是未知的。那接下來我們就對卡拉膠的提取、性質(zhì)及應(yīng)用進行學(xué)習(xí)，用知識來戰(zhàn)勝恐慌。

4.2.1? 學(xué)生活動一：卡拉膠的提取

［學(xué)生課前完成任務(wù)單］見圖1。

［教師講解相關(guān)題項并總結(jié)］通過卡拉膠的相關(guān)生產(chǎn)工藝學(xué)習(xí)，我們了解到卡拉膠既不是網(wǎng)友口中的“膠水”，也不是化工合成產(chǎn)品，而是一種可食用的植物提取物。

4.2.2? 學(xué)生活動二：卡拉膠的性質(zhì)

［教師引導(dǎo)］冰淇淋中添加卡拉膠，利用了卡拉膠怎樣的性質(zhì)呢？

［媒體呈現(xiàn)］卡拉膠有七種類型，在冰淇淋生產(chǎn)中主要利用的是κ-卡拉膠，其結(jié)構(gòu)簡式如圖2所示。

［教師提問］研究有機物性質(zhì)時，我們的基本思路是？

［學(xué)生回答］分析其官能團以及碳骨架，了解其所屬有機物類別，然后再結(jié)合這類有機物所具有的性質(zhì)進行推測。

［教師引導(dǎo)］結(jié)合相關(guān)結(jié)構(gòu)，卡拉膠可能具有怎樣的性質(zhì)呢？

［學(xué)生1回答］卡拉膠中含有羥基，所以可能會像醇類那樣發(fā)生氧化反應(yīng)、鹵代反應(yīng)、消去反應(yīng)、酯化反應(yīng)等。

［學(xué)生2回答］醇羥基還可以與水形成分子間氫鍵，所以，卡拉膠可能易溶于水。而醇羥基也可以形成分子內(nèi)氫鍵，所以，卡拉膠的沸點可能較高。

［追問］醚鍵是否會影響其性質(zhì)呢？

［學(xué)生回答］醚鍵也會和水形成分子間氫鍵，增加卡拉膠在水中的溶解性。

［教師講解］已有研究表明，所有的卡拉膠的確都能溶于熱水，而我們今天所研究的κ-卡拉膠是唯二能溶解于冷水的卡拉膠［13］。這和我們的推測是一致的。

［教師引導(dǎo)］至于卡拉膠是否會如大家所推測的那樣具有類似于醇的性質(zhì)，目前尚未有研究者涉足此領(lǐng)域，期待大家能夠在后續(xù)的化學(xué)學(xué)習(xí)及工作中去解決這一問題。但是，人們發(fā)現(xiàn)卡拉膠中的醚鍵和大家沒有關(guān)注到的另一種官能團“-OSO-3”硫酸酯基會導(dǎo)致卡拉膠表現(xiàn)出膠凝性等特殊的性質(zhì)［14］（見圖3）。

資料：卡拉膠溶解于熱水后，其分子呈不規(guī)則的卷曲狀。由于卡拉膠內(nèi)含有硫酸酯基團和3，6內(nèi)醚鍵，在溫度降低后，卡拉膠分子會由最初不規(guī)則的卷曲狀向螺旋化轉(zhuǎn)化，形成單螺旋體；而后溫度再降低，分子間則會形成雙螺旋體，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出凝固現(xiàn)象；溫度再下降則聚集變?yōu)槟z［15］。

［教師講解］卡拉膠分子聚集在一起，會增加溶液的粘稠度，因此常被用作增稠劑。而形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就像一個支架一樣，可以幫助冰淇淋成型，提升其抗融化能力。

［學(xué)生交流］分析雪糕不化的原因。

4.3? 重回社會科學(xué)情境

［教師引導(dǎo)］卡拉膠除了可以幫助冰淇淋成型，它在生活中還有其他用途。

除此以外，卡拉膠是否也存在不利的一面呢？

［學(xué)生回答］卡拉膠食用過多會導(dǎo)致腸道潰瘍。

［教師講解］這里我要更正一下，世界衛(wèi)生組織專家對卡拉膠的評估結(jié)果顯示，每天攝入卡拉膠超過自身每千克體重750毫克才會引發(fā)腸道疾?。?6］。

［媒體展示］市場監(jiān)督管理局的雪糕檢測結(jié)果。

［講解］根據(jù)食品安全信息［17］，我們可以看到該品牌雪糕每78g含0.032g卡拉膠是符合國家相關(guān)標準的。接下來請大家計算一下，成人一天吃多少支這種雪糕才可能會引發(fā)腸道潰瘍？

［學(xué)生計算］以一個人50kg來進行計算，需要一次性食用大約1172支該雪糕才可能引發(fā)腸道疾病。

［教師講解］一天吃上千支雪糕，這是我們遠遠無法做到的。顯然在生活中食用一兩支雪糕并不會對我們的身體健康構(gòu)成傷害。而且第7組的同學(xué)還有些發(fā)現(xiàn)要和大家分享。

［學(xué)生補充］根據(jù)之前我和老師查到的資料，我們發(fā)現(xiàn)在冰淇淋中添加過多的卡拉膠反而會影響冰淇淋的口感，讓冰淇淋變得粘膩不好吃［18］。

［呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)］見表3。

4.4? 討論與評估不同的觀點

［教師引導(dǎo)］請大家扮演如下角色（冰淇淋生產(chǎn)商、消費者、食品安全監(jiān)管員），分享一下你們會如何使用卡拉膠？

［學(xué)生觀點1］如果我是冰淇淋生產(chǎn)商，我會綜合考慮冰淇淋的口感等因素，根據(jù)實際情況適量地添加卡拉膠。

［學(xué)生觀點2］作為消費者，我現(xiàn)在能夠接受卡拉膠產(chǎn)品的適量食用。

［學(xué)生觀點3］假如我是食品安全監(jiān)管人員，我會允許卡拉膠在食物中的使用，但我會規(guī)定它的用量和適用人群。比如嬰幼兒的腸胃很脆弱，我會極大程度地限制其在嬰幼兒產(chǎn)品中的使用。

4.5? 元反思

［教師引導(dǎo)］結(jié)合本節(jié)課的學(xué)習(xí)，請同學(xué)們再次評估網(wǎng)友對卡拉膠的態(tài)度。

［學(xué)生回答］添加劑有利也有弊，但總的來說，合理地使用添加劑能夠為我們的生活增添便利。

［學(xué)生回答］經(jīng)計算，食用少量卡拉膠并不會對人體造成較大危害，但凡事都應(yīng)該適度。

［教師總結(jié)］未知引發(fā)恐慌，但知識能夠幫助我們破解未知，因此，掌握化學(xué)知識是應(yīng)對和化解科學(xué)風(fēng)險的重要手段。

5? 教學(xué)反思

開展并普及科學(xué)風(fēng)險教育，增強學(xué)生的科學(xué)風(fēng)險意識，提升學(xué)生對科學(xué)風(fēng)險的鑒別能力、抗擊能力，是構(gòu)建全民參與的風(fēng)險應(yīng)變體系的需要，也是基礎(chǔ)教育回應(yīng)總體國家安全觀的需要。食品中的風(fēng)險議題一直是科學(xué)教育的重點關(guān)注內(nèi)容，食品安全也是重要的民生話題。但是實際課堂中如何處理該問題才能讓學(xué)生既有食品安全風(fēng)險防范意識，又不會產(chǎn)生過激反應(yīng)卻并未得到眾多教師的充分關(guān)注。學(xué)生如果在課堂上接觸不到這些內(nèi)容，便會在社會中尋找答案，但社會中難免充斥著諸多不良引導(dǎo)，加劇學(xué)生對不良信息的盲從。因此，在今天素養(yǎng)導(dǎo)向的教育改革背景下，化學(xué)教育不僅僅需要溝通學(xué)科內(nèi)部和學(xué)科之間的學(xué)習(xí)，更需要尋找學(xué)校教育與現(xiàn)實生活的聯(lián)結(jié)點，讓學(xué)生走出學(xué)校后能夠利用化學(xué)知識解決社會生活中的實際問題，能夠去偽存真地看待事物。

科學(xué)風(fēng)險包含著不確定性以及后果性兩個重要屬性。當學(xué)生在形成關(guān)于風(fēng)險問題潛在后果的意見時，他們需要有評估風(fēng)險后果嚴重性程度的機會以及評估不同后果不確定性的工具。這要求我們：首先，激勵學(xué)生對相關(guān)科學(xué)風(fēng)險進行定性評估。在這一步中，價值觀和道德推理是至關(guān)重要的，因為學(xué)生要仔細思考科學(xué)風(fēng)險的性質(zhì)，并確定決策的相關(guān)方面。其次，我們需要圍繞知識為學(xué)生設(shè)計并提供工具，以幫助學(xué)生評估他們所識別的風(fēng)險。而結(jié)合本次教學(xué)，筆者意識到知識傳遞中除了應(yīng)包含關(guān)于風(fēng)險的科學(xué)背景知識外，還應(yīng)教給學(xué)生對專家風(fēng)險判斷的基本理解以及對數(shù)據(jù)可靠性的判斷，例如，班上學(xué)生和一些網(wǎng)友提到“論文中顯示，卡拉膠食用過多可能會導(dǎo)致腸道潰瘍”，但是卻未對專家的風(fēng)險判斷做出正確的解讀，因此而產(chǎn)生不良風(fēng)險情緒。最后，引導(dǎo)學(xué)生基于知識和價值觀進行綜合考慮，做出合理的決策。這樣既能讓學(xué)生形成理性的風(fēng)險防范意識，又不會讓他們產(chǎn)生不良的心理反應(yīng)。

綜上所述，Eilks教學(xué)模式既關(guān)注學(xué)生對相關(guān)化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，又能引導(dǎo)學(xué)生用正確的價值觀念思考問題，發(fā)展批判性思維。教育工作者可以考慮將其運用于科學(xué)風(fēng)險的相關(guān)教學(xué)實踐中。

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