基于社會性科學(xué)議題的高中化學(xué)項目式教學(xué)

［摘 要］文章圍繞“氮及其化合物”復(fù)習(xí)課內(nèi)容，基于社會性科學(xué)議題，針對氮肥的生產(chǎn)、使用及環(huán)保過程開展項目式教學(xué)設(shè)計。通過“項目議題確定”“項目議題策劃”“項目議題實施”“項目評價反思”等4個教學(xué)環(huán)節(jié)，分設(shè)生產(chǎn)組、使用組、環(huán)保組探討“氮肥的一生”，創(chuàng)設(shè)“是否應(yīng)該禁止使用氮肥”小型辯論活動。在該教學(xué)模式下，一方面，學(xué)生會綜合諸多因素，樹立辯證觀念，權(quán)衡利弊，作出決策；另一方面，學(xué)生能構(gòu)建“價-類-用”三維認(rèn)知模型和物質(zhì)轉(zhuǎn)化框架，形成學(xué)科知識與社會生活的聯(lián)結(jié)，提升學(xué)科素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］社會性科學(xué)議題；項目式教學(xué)；氮及其化合物

［中圖分類號］ G633.8 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0052-04

社會性科學(xué)議題（Socio?Scientific Issues， SSI）是指以科學(xué)技術(shù)為載體，同社會道德與社會層次緊密相連的有爭議性的社會性問題[1]。解決任何一類社會性科學(xué)議題，需要人們綜合多學(xué)科視角進行議題的批判性分析。如含氯消毒劑及其合理使用、食品中添加二氧化硫、汽車尾氣的處理等，這些議題既是社會關(guān)注的熱點問題，又是備受爭議的社會問題，解決這些問題，不能完全依靠科學(xué)理論，還須考慮社會因素[2]。SSI也是一種無固定答案的問題，要求學(xué)生在真實社會問題情境下主動參與到SSI的討論中，結(jié)合知識技能、情感態(tài)度等，作出科學(xué)決策，從而促進學(xué)生對科學(xué)知識的理解以及思維能力的發(fā)展，最終獲得“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的提升[3]。

項目式教學(xué)是以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)共同解決真實情境化問題的過程。該教學(xué)方式的主要特點為：通過驅(qū)動性問題將一個挑戰(zhàn)性的項目拆分成若干個子任務(wù)，調(diào)動學(xué)生運用所學(xué)的學(xué)科知識和社會經(jīng)驗對驅(qū)動性問題進行深度、持續(xù)性探究[4]，創(chuàng)造性地解決一系列問題，最后完成項目化學(xué)習(xí)。項目式教學(xué)強調(diào)學(xué)生“做中學(xué)”，能夠增加教學(xué)過程的趣味性，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生知識獲取能力，幫助學(xué)生運用所學(xué)知識與經(jīng)驗解決實際問題，建立學(xué)校教育與社會現(xiàn)實的聯(lián)結(jié)。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出教師可圍繞與化學(xué)有關(guān)的社會熱點開展項目化學(xué)習(xí)，開發(fā)與社會密切相關(guān)的項目式學(xué)習(xí)活動[5]。傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課教學(xué)主要強調(diào)知識的理解、運用及解題思路的建構(gòu)而忽略學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師可選取與化學(xué)有關(guān)的社會熱點或有爭議的現(xiàn)實問題[6]，設(shè)計項目式學(xué)習(xí)活動來解決這一問題。鑒于此，本文以“氮及其化合物”復(fù)習(xí)課為例，探討如何結(jié)合SSI開展項目式教學(xué)設(shè)計實踐，幫助學(xué)生實現(xiàn)社會經(jīng)驗與知識經(jīng)驗的融合，引導(dǎo)學(xué)生自主建立解決SSI的邏輯思維框架[7]，強化學(xué)生社會責(zé)任意識，促進學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

一、基于SSI的項目式教學(xué)

基于社會性科學(xué)議題的項目式教學(xué)流程主要分為“項目議題確定”“項目議題策劃”“項目議題實施”“項目評價反思”等4部分[8]。項目議題確定：提供聯(lián)系學(xué)生原有知識與社會情境素材的資料，確定項目主題。項目議題策劃：分配人物角色，通過驅(qū)動性問題設(shè)計，明確知識與社會的聯(lián)系，建立議題討論的基礎(chǔ)。項目議題實施：協(xié)助學(xué)生厘清議題爭議，指導(dǎo)監(jiān)督課堂活動，組織學(xué)生就項目爭議點進行角色扮演，并綜合考量多種因素權(quán)衡利弊后作出決策。項目評價反思：討論項目議題思路，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，分享成果，總結(jié)反思。通過這種教學(xué)方式，學(xué)生能夠在確定的項目議題下發(fā)散思維，交流溝通，互幫互助，互相學(xué)習(xí)。在教師的發(fā)問和引導(dǎo)下，學(xué)生不斷自我反思，親身體會自主學(xué)習(xí)獲得知識的自豪感，同時提升解決生活實際問題的能力，培養(yǎng)批判性思維和辯證看待問題的能力，實現(xiàn)高階思維的培養(yǎng)[9]。

二、基于SSI的項目式教學(xué)設(shè)計案例——“氮及其化合物”復(fù)習(xí)課

（一）教學(xué)設(shè)計背景

氮及其化合物可用作燃料和用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但同時也可能會引起環(huán)境污染。氮及其化合物的生產(chǎn)及產(chǎn)品的使用問題社會上存在諸多爭議，是當(dāng)前的熱點話題。因此，我們計劃用2個課時設(shè)計“氮及其化合物”復(fù)習(xí)課教學(xué)，目的是幫助學(xué)生重構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，打破思維定式?；趯W(xué)生已有知識基礎(chǔ)和社會經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)情境，結(jié)合SSI設(shè)置驅(qū)動型任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)會運用“價-類-用”三維圖來明確多價態(tài)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，同時，以項目活動引導(dǎo)學(xué)生探討、構(gòu)建知識體系并逐漸使其完善。

（二）教學(xué)目標(biāo)

（1）通過閱讀資料素材，能夠表述氮氣和氨的物理性質(zhì)，說明氮肥的種類和生產(chǎn)路徑，學(xué)會聯(lián)系生活實際辯證看待化學(xué)。

（2）通過對驅(qū)動性問題進行思考，能利用物質(zhì)類別和氧化還原理論構(gòu)建氮肥在生產(chǎn)和使用過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖，明確多價態(tài)元素相互轉(zhuǎn)化思路，構(gòu)建轉(zhuǎn)化模型。

（3）通過角色扮演以及氮肥生產(chǎn)和使用對環(huán)境影響的辯論，完善氮肥轉(zhuǎn)化過程，明確氮肥的合理開發(fā)和使用事項，發(fā)散思維。

（4）通過組內(nèi)、組間辯論，能說出、寫出和展示出小組的最終討論結(jié)果，并在班級中交流；體驗化學(xué)學(xué)習(xí)樂趣，養(yǎng)成社會責(zé)任感，增強環(huán)保意識。

（三）教學(xué)流程

基于SSI的“氮及其化合物”項目式教學(xué)流程如圖1所示。

（四）項目實施過程

1.項目議題確定

【提供資料，創(chuàng)設(shè)情境】播放視頻“化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的危害”，讓學(xué)生了解氮肥雖然能促進植物生長，但也可能會造成環(huán)境污染，且氮肥保存不當(dāng)還會造成一定的危害。

[教師]如何看待氮肥的使用這一頗具爭議性的社會問題呢？

[學(xué)生]我們應(yīng)該辯證地看待氮肥，深入分析氮肥的生產(chǎn)、使用過程，以期減少其對環(huán)境的負(fù)面影響。

【師生探討，確定議題】本節(jié)課，我們將共同學(xué)習(xí)有關(guān)氮肥的知識點，探討“是否應(yīng)該禁止使用氮肥”這一議題，明確氮肥與生產(chǎn)生活的關(guān)聯(lián)。

設(shè)計意圖：通過提供貼近生活的資料，幫助學(xué)生進一步了解氮肥在工農(nóng)業(yè)中的價值，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，同時培養(yǎng)學(xué)生的信息提取能力，引導(dǎo)學(xué)生樹立辯證認(rèn)識觀，并通過師生討論將社會性問題轉(zhuǎn)化為化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，從而確定項目議題。

2.項目議題策劃

【分配角色，設(shè)置任務(wù)】氮肥的生產(chǎn)、使用、分解，每一個階段都涉及氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。實際上，氮肥的分解主要發(fā)生在土壤中。從已有資料中我們了解到氮肥可能會對土壤造成一定的污染[10]，因此，使用氮肥后須考慮環(huán)保問題?，F(xiàn)將全班分為三個小組，分別為生產(chǎn)組、使用組和環(huán)保組。

[教師]分派任務(wù)，小組探討。

生產(chǎn)組：氮肥有哪些種類？其生產(chǎn)途徑都有哪些？生產(chǎn)過程中可能會產(chǎn)生哪些污染？

使用組：氮肥在使用過程中會產(chǎn)生污染嗎？使用氮肥時應(yīng)該注意什么？

環(huán)保組：怎樣做才能降低氮肥生產(chǎn)和使用時對環(huán)境帶來的負(fù)面影響？

[生產(chǎn)組1]氮肥可分為無機氮肥和有機氮肥，無機氮肥有銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥兩種，有機氮肥常見的有尿素?？紤]經(jīng)濟效益，氮肥的生產(chǎn)可選用易得的氮氣為原料進行固氮。在氮肥生產(chǎn)中所產(chǎn)生的一些氣體會對大氣造成一定的污染。

[生產(chǎn)組2]硝態(tài)氮肥的生產(chǎn)：大氣中的氮在雷電的作用下生成一氧化氮，一氧化氮結(jié)合空氣中的氧氣生成二氧化氮，二氧化氮在雨水的作用下生成硝酸，硝酸與堿性物質(zhì)反應(yīng)即可生成硝態(tài)氮肥；銨態(tài)氮肥的生產(chǎn)：氮氣在高溫、高壓和催化劑條件下與氫氣反應(yīng)制得氨氣，氨氣極易溶于水，與水反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨與酸性物質(zhì)反應(yīng)可生成銨態(tài)氮肥。

[生產(chǎn)組3]生產(chǎn)硝態(tài)氮肥時有NO、NO2生成，會造成大氣霧霾、酸雨、光化學(xué)煙霧等問題；生產(chǎn)銨態(tài)氮肥時有大量NH3生成，會造成大氣霧霾，氨水若沒有進行妥善處理而直接排放，可能會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。

[小結(jié)]生產(chǎn)組的分析路徑：氮肥種類→生產(chǎn)原料→轉(zhuǎn)化過程→所得產(chǎn)物→是否污染→污染成因。

[教師]提供氮肥在土壤中吸收轉(zhuǎn)化的相關(guān)素材。

[使用組1]硝態(tài)氮肥易溶于水，因此雨后常被用作追肥，它能夠被植物根部直接吸收，但是NO[-3]不易被土壤中的膠體所吸附，因此容易隨水分流失，若流入水體，可能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，故硝態(tài)氮肥不宜作基肥使用，尤其在水田的環(huán)境中。此外，沒有被土壤吸收的NO[-3]可能會被反硝化還原成N2、NO、NO2等氣體，這些氣體會造成一定的大氣污染。

[使用組2]銨態(tài)氮肥易溶于水，也可用作追肥。其中的NH[+4]易被土壤中的膠體吸附和固定，不易隨水分流失，這一特性使得銨態(tài)氮肥可作為基肥。然而，在堿性土壤中，NH[+4]會轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的NH3，而NH3與O2反應(yīng)會生成一系列的氮氧化物，這些氮氧化物會造成大氣污染。此外，銨態(tài)氮肥還可以通過硝化作用進一步轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮肥。過量使用氮肥容易導(dǎo)致土壤發(fā)生變化，同時，氮肥會隨地表匯入河流，造成水體污染。

[使用組3]根據(jù)氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化特點，可以選擇在雨后進行施肥。氮肥的使用不宜過量，因為過量的氮肥可能會導(dǎo)致土壤酸堿度失衡，還可能會隨地表徑流匯入湖泊造成水體污染。

[小結(jié)]使用組的分析路徑：氮肥種類→氮肥特性→轉(zhuǎn)化過程→造成污染→污染種類→使用注意事項。

[教師]雖然氮肥的生產(chǎn)和使用都會造成污染，但氮肥又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的，請環(huán)保組談?wù)効捶ā?/p>

[環(huán)保組1]氮肥雖然會造成污染，但就國家糧食安全來說，它對于解決人類的溫飽問題起到了至關(guān)重要的作用，氮肥的使用利大于弊。在使用氮肥時可以通過詢問專家和參考資料來把控氮肥的用量，以確保土壤酸堿平衡。

[環(huán)保組2]在生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)氧化還原原理，通過加入適當(dāng)?shù)倪€原劑，將大氣污染物NO、NO2轉(zhuǎn)化為無污染的N2。

[環(huán)保組3]在使用氮肥時，可以深施氮肥并搭配使用硝化抑制劑，同時及時澆水，以減少土壤中的氮肥流失。

設(shè)計意圖：引發(fā)學(xué)生對社會爭議性問題的關(guān)注，進而在復(fù)習(xí)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過程中發(fā)散思維，結(jié)合學(xué)科知識對社會性科學(xué)議題有更進一步的認(rèn)識。

3.項目議題實施

【厘清爭議，展開辯論】我們已經(jīng)知道氮肥可以造福人類，為人類的溫飽作出了重要貢獻(xiàn)，而大量氮肥的使用也會給環(huán)境帶來負(fù)面影響，因此要用辯證的眼光看待氮肥，樹立辯證觀。接下來全班就“是否應(yīng)該禁止使用氮肥”進行小型辯論活動。

[教師]一組和二組為正方：應(yīng)該禁止使用氮肥，三組和四組為反方：不應(yīng)該禁止使用氮肥。

[學(xué)生]小組討論，搜集證據(jù)，進行辯論。

在辯論過程中，學(xué)生明白是否應(yīng)禁止使用氮肥要綜合考慮多種因素，平衡各方面的利益。只有采取科學(xué)合理的措施，才能促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，對待任何事物都應(yīng)辯證看待，權(quán)衡利弊后再作出決策。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實際，結(jié)合人物角色進行辯論探討，運用所學(xué)知識權(quán)衡利弊，做出恰當(dāng)決策。此環(huán)節(jié)有助于鍛煉學(xué)生觀察生活中的化學(xué)的能力，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力，加強學(xué)生模型構(gòu)建能力。

4.項目評價反思

【交流成果，評價反饋】通過三個角色組的分析討論，對氮及其化合物的轉(zhuǎn)化有進一步的認(rèn)識，總結(jié)“氮肥的一生”所需經(jīng)歷的階段，標(biāo)出涉及的氧化還原反應(yīng)并寫出化學(xué)方程式。（提示：整個轉(zhuǎn)化過程可以考慮用“價-類-用”三維圖表示）

[學(xué)生]小組討論，總結(jié)畫圖。氮及其他化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖2所示。

[教師]請同學(xué)們根據(jù)辯論賽內(nèi)容寫出兩條關(guān)于氮肥使用的小語錄。課后運用所學(xué)知識向家人和朋友普及氮肥知識，成為小小“環(huán)保官”。

[學(xué)生1]控制氮肥的用量，謹(jǐn)防流失營養(yǎng)化；硝態(tài)氮肥旱土中，銨態(tài)氮肥水田里。

[學(xué)生2]深施氮肥及時水，營養(yǎng)豐富莖葉粗；打雷下雨勿擔(dān)憂，雷雨過后豐莊稼。

[學(xué)生3]高溫放電，加氧加水，制硝肥；高溫高壓，催化加水，制銨肥。

[教師]通過項目式學(xué)習(xí)活動，我們明白了對于社會上具有爭議性的問題需要用辯證的眼光去看待，權(quán)衡利弊后方能作出正確的決策。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從“價-類-用”三維角度回顧課堂活動，以構(gòu)圖、文字的形式體現(xiàn)思維形成的過程及學(xué)習(xí)成果，幫助學(xué)生深化多價態(tài)元素觀，構(gòu)建物質(zhì)轉(zhuǎn)化思維框架，培養(yǎng)環(huán)境保護意識。

三、總結(jié)反思

基于社會性科學(xué)議題，對“氮及其化合物”的復(fù)習(xí)課進行項目式教學(xué)設(shè)計，將化學(xué)課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化成社會生活中的實際問題，通過項目議題確定、項目議題策劃、項目議題實施、項目評價反思等流程，帶領(lǐng)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、合作研討、小組交流、組間辯論等形式加深對知識的理解，發(fā)散思維，同時幫助學(xué)生明確化學(xué)與生活的相關(guān)性，引導(dǎo)學(xué)生樹立辯證思想，進而對SSI能夠作出正確決策。

通過基于SSI的項目式教學(xué)，學(xué)生能在真實情境中感受熱點問題，在合作探究中提升創(chuàng)新能力，在任務(wù)性問題驅(qū)動下發(fā)散學(xué)科思維，在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中構(gòu)建認(rèn)知模型，最后將學(xué)習(xí)項目回歸生活，學(xué)以致用，增強社會責(zé)任感。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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（責(zé)任編輯 羅 艷）