融合課程思政與STSE理念的初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐探索

[中圖分類號] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號] 1674-6058（2025）17-0057-04

STSE理念是以科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境四維協(xié)同為核心的教育理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識與現(xiàn)實(shí)世界發(fā)展的深度融合?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程目標(biāo)中明確提出，學(xué)生要養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，具有責(zé)任擔(dān)當(dāng)，初步認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互關(guān)系，能積極參加與化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題的討論，樹立人與自然和諧共生的科學(xué)自然觀和綠色發(fā)展觀[]。因此，教師在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境污染、能源危機(jī)等社會問題，著力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面提升學(xué)生的思想素質(zhì)和道德情操，促進(jìn)學(xué)生知、情、意、行的有機(jī)統(tǒng)一。

一、課程內(nèi)容及教學(xué)思想

滬教版化學(xué)九年級上冊為回應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，特意設(shè)計(jì)了“基于碳中和理念設(shè)計(jì)低碳行動方案”跨學(xué)科實(shí)踐活動。該活動屬于化學(xué)與環(huán)境領(lǐng)域的行動改進(jìn)類實(shí)踐活動，具有獨(dú)特的育人價值。為此，筆者特意設(shè)計(jì)了“化說‘碳中和'”一課。這節(jié)課的知識內(nèi)容主要包括：碳在自然界中的循環(huán)，探究二氧化碳的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，生物學(xué)、地理和物理等學(xué)科相關(guān)知識的融合[2]。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)維度探究二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)，從技術(shù)維度分析碳捕集與封存技術(shù)，從社會維度解讀我國“2030碳達(dá)峰、2060碳中和\"的政策背景，從環(huán)境維度探討溫室效應(yīng)的影響，旨在打破傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課的知識壁壘，將零散的二氧化碳知識融成一個有機(jī)整體。教學(xué)內(nèi)容緊扣“雙碳”目標(biāo)，從三個層面落實(shí)思政教育。即在認(rèn)知層面，通過碳循環(huán)示意圖幫助學(xué)生理解“碳中和”的科學(xué)內(nèi)涵；在情感層面，借助侯德榜制堿法的介紹培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷；在實(shí)踐層面，通過“碳足跡”計(jì)算引導(dǎo)學(xué)生踐行“低碳生活”理念。

本節(jié)課融合課程思政，挖掘“碳中和”技術(shù)與環(huán)境保護(hù)理念，充分體現(xiàn)了新課標(biāo)“重視學(xué)科育人價值”的要求，將價值塑造有機(jī)融入知識體系，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)、STSE教育、思政教育三者的同頻共振[3]。

二、教學(xué)目標(biāo)

通過新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解二氧化碳的相關(guān)知識，并具備簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和問題分析能力。然而，新課學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)課學(xué)習(xí)間隔時間較長，且二氧化碳知識較為零散，學(xué)生尚未建立起解決真實(shí)情境問題的認(rèn)知模型，未能將“碳中和”與自身的學(xué)習(xí)、生活建立聯(lián)系。不過，學(xué)生已具備分類思想，初步形成了元素觀，這為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。二氧化碳是中學(xué)化學(xué)的核心知識之一，其內(nèi)容涉及的知識點(diǎn)多、知識面廣?，F(xiàn)有的三版九年級化學(xué)教材均設(shè)置了“二氧化碳及其對環(huán)境的影響\"相關(guān)知識內(nèi)容，但這些知識是分散的、零碎的。因此，在復(fù)習(xí)階段，絕不能僅僅停留在“雙基\"層面的強(qiáng)化，還應(yīng)重視二氧化碳相關(guān)知識的認(rèn)知建構(gòu)。本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生不僅了解什么是碳中和，還要學(xué)會用碳中和的思想指導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)與生活，以此促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升，達(dá)到學(xué)科育人的目的。據(jù)此，確定以下教學(xué)目標(biāo)：

1.通過學(xué)習(xí)，了解碳中和的內(nèi)涵和自然界中的碳循環(huán)過程，知道碳循環(huán)帶來的溫室效應(yīng)的利和弊，理解二氧化碳的性質(zhì)與用途。

2.通過梳理二氧化碳的轉(zhuǎn)化途徑，學(xué)會從化學(xué)視角認(rèn)識實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的途徑，運(yùn)用碳中和思想踐行低碳行動，培養(yǎng)歸納整合、分析解決問題的能力。

3.通過建構(gòu)二氧化碳轉(zhuǎn)化的認(rèn)知模型，發(fā)展元素觀、轉(zhuǎn)化觀，培養(yǎng)科學(xué)精神和社會責(zé)任感，認(rèn)識化學(xué)在促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展中的重要作用，樹立人與自然和諧共生的意識

三、教學(xué)流程

本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)在于從元素、類別、轉(zhuǎn)化的視角認(rèn)識二氧化碳，并將價值觀引導(dǎo)寓于知識傳授和能力培養(yǎng)之中。為此，課堂教學(xué)采用問題驅(qū)動式教學(xué)法。首先，提出核心問題“什么是碳中和”，逐步將“知道什么\"和“能做什么\"聯(lián)系起來，并通過“能做什么\"驅(qū)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)和積極探索，梳理二氧化碳為核心的轉(zhuǎn)化途徑，發(fā)展學(xué)生的元素觀和變化觀。同時，通過“產(chǎn)生一轉(zhuǎn)化一吸收”的完整認(rèn)知路徑，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)化的二氧化碳知識體系。這樣的教學(xué)過程，不僅實(shí)現(xiàn)了知識體系的整合重構(gòu)，更讓學(xué)生領(lǐng)略到元素守恒之美和物質(zhì)循環(huán)利用之妙，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和可持續(xù)發(fā)展理念。具體教學(xué)流程如圖1所示。

四、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：情境導(dǎo)入— 探秘“碳中和”

【教師】播放“碳達(dá)峰\"和\"碳中和\"科普動畫視頻（視頻內(nèi)容包含什么是“碳達(dá)峰\"和\"碳中和”我國“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的政策解讀、二氧化碳與溫室氣體以及碳的凈零排放等內(nèi)容）。

【學(xué)生】思考如下問題：（1）視頻中提到的“碳”具體指什么物質(zhì)？（2）為什么我國要提出“碳中和”目標(biāo)？（3）什么是碳的凈零排放？從而獲得對“碳中和”的初步認(rèn)識。

【教師】呈現(xiàn)海灘生態(tài)圖（包含海水、沙灘、綠樹、巖石、人等元素）。請學(xué)生找出環(huán)境中常見的物質(zhì)，并思考哪些過程能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳的轉(zhuǎn)化。

【學(xué)生】空氣中存在氧氣、氮?dú)?、二氧化碳，海水中含有水、氯化鈉，巖石中含有碳酸鈣等。人的呼吸作用、綠色植物的光合作用、海水與二氧化碳的反應(yīng)等都能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)。

【教師】播放“溫室效應(yīng)\"模擬動畫（主要包括大氣層“毯子效應(yīng)”的動態(tài)演示、極地冰川消融的對比數(shù)據(jù)）。

【學(xué)生】了解空氣中適量二氧化碳存在的意義以及過量的危害，認(rèn)識到“碳中和”對構(gòu)建人與自然生命共同體具有重要意義。

【教師】自然界中存在多種碳循環(huán)路徑，如何從碳循環(huán)入手實(shí)現(xiàn)“碳中和\"呢？

【學(xué)生】二氧化碳排放量與吸收量相當(dāng)即可實(shí)現(xiàn)\"碳中和”。在電子白板上協(xié)作完成碳循環(huán)示意圖的繪制。

設(shè)計(jì)意圖：通過多模態(tài)情境創(chuàng)設(shè)（視頻、圖片、動畫）激發(fā)學(xué)生的前認(rèn)知，在捕捉關(guān)鍵信息的過程中培養(yǎng)學(xué)生的信息提取能力。引導(dǎo)學(xué)生分析碳循環(huán)過程，借助電子白板協(xié)作繪圖，發(fā)展學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)。在STSE理念滲透方面，整合科學(xué)（ CO₂ 的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化）技術(shù)（碳足跡計(jì)算工具）社會（國家“雙碳\"政策）環(huán)境（溫室效應(yīng)的影響）四維內(nèi)容，構(gòu)建“生活—學(xué)科—社會”的認(rèn)知鏈條，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的社會價值。以國家戰(zhàn)略為切入點(diǎn)增強(qiáng)制度自信，通過生態(tài)危機(jī)演示強(qiáng)化學(xué)生的生態(tài)文明意識，借助協(xié)作學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)與價值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一。

環(huán)節(jié)2：建構(gòu)模型——分析“碳中和\"達(dá)成路徑

【教師】從碳元素出發(fā)，如何能夠快速且較為完整地梳理出二氧化碳的產(chǎn)生路徑？

【學(xué)生】書寫能生成二氧化碳的有關(guān)方程式，并在交流討論中發(fā)現(xiàn)可從單質(zhì)、氧化物、酸、鹽、有機(jī)物等物質(zhì)分類的角度進(jìn)行有序梳理。

【教師】呈現(xiàn)我國近年“碳排放量結(jié)構(gòu)圖”（火電43% 、石油 15% 、水泥 7% 、天然氣 5% 、鋼鐵 9% 、其他21% 及“能源結(jié)構(gòu)占比圖”（煤炭 62% 、石油 19% 天然氣 8% 清潔能源 11% ）。請觀察這兩張圖，思考：在不影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況下，結(jié)合二氧化碳的產(chǎn)生途徑，可從哪些方面進(jìn)行節(jié)能減排？如果我們把煤炭使用量減少 10% ，相當(dāng)于減少多少二氧化碳的排放？（計(jì)算式：1噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ≈2.77 噸 CO₂ ）

【學(xué)生】可以減少化石燃料的使用，多使用清潔能源，如推廣新能源汽車等低碳技術(shù)。我們在生活中也應(yīng)該踐行低碳行動，如步行上學(xué)、隨手關(guān)燈等。

【教師】呈現(xiàn)部分碳足跡相關(guān)數(shù)據(jù)，并指出生產(chǎn)生活中會有各種不可避免的碳排放。

【學(xué)生】動植物呼吸作用排放的二氧化碳也是不可避免的。

【教師】對于生產(chǎn)生活中這些不可避免的碳排放，我們該如何應(yīng)對？還有什么辦法可以減少空氣中二氧化碳的量呢？我們可以先審視自己的生活方式，盡量減少碳排放。對于已排放的二氧化碳，可以利用物理或化學(xué)方法進(jìn)行吸收利用。關(guān)于二氧化碳的用途與性質(zhì)，你有什么發(fā)現(xiàn)？

【學(xué)生】二氧化碳可以做碳酸飲料、氣體肥料，還能與石灰水等物質(zhì)反應(yīng)。

【教師】試著從物質(zhì)的類別、用途的視角尋找能與二氧化碳反應(yīng)的物質(zhì)，設(shè)計(jì)二氧化碳的吸收路徑。

【學(xué)生】書寫二氧化碳與碳、水、氫氧化鈉、石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并對排放路徑與吸收路徑進(jìn)行整理（如圖2）。

【教師】如果你是環(huán)保工程師，會設(shè)計(jì)哪些“吸碳\"方案？下面為大家講解森林固碳、碳捕集技術(shù)、藻類培養(yǎng)等相關(guān)知識。

【學(xué)生】建構(gòu)如圖3所示的碳循環(huán)物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖，分析“碳中和\"的達(dá)成路徑。

圖3 碳循環(huán)物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖

設(shè)計(jì)意圖：通過對二氧化碳產(chǎn)生路徑與吸收路徑的梳理，引導(dǎo)學(xué)生深入理解二氧化碳與含碳物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，發(fā)展學(xué)生的元素觀和轉(zhuǎn)化觀，以科學(xué)、結(jié)構(gòu)化的方式呈現(xiàn)碳中和實(shí)現(xiàn)的有效途徑，建立“產(chǎn)生一吸收”動態(tài)平衡的認(rèn)知模型。在STSE理念滲透方面，通過“吸碳”方案的設(shè)計(jì)，促使學(xué)生理解燃燒反應(yīng)的化學(xué)本質(zhì)（科學(xué)），探討碳捕集技術(shù)（技術(shù)），思考經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的平衡（社會），認(rèn)識碳循環(huán)對生態(tài)系統(tǒng)的影響（環(huán)境）。通過能源結(jié)構(gòu)分析，使學(xué)生理解“雙碳”戰(zhàn)略；通過計(jì)算個人碳足跡，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識，培養(yǎng)社會責(zé)任感；通過鼓勵設(shè)計(jì)原創(chuàng)性減碳方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

環(huán)節(jié)3：應(yīng)用模型 探究二氧化碳的轉(zhuǎn)化

【教師】實(shí)驗(yàn)室中該如何選擇合適的物質(zhì)吸收多余的二氧化碳呢？請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，比較水、飽和石灰水、濃氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的情況。

【學(xué)生】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：用礦泉水瓶收集滿3瓶二氧化碳，打開蓋子分別加入等體積的三種物質(zhì)，如圖4A所示?？焖偕w上瓶蓋，振蕩，觀察現(xiàn)象。

【教師】如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置以減少二氧化碳的逸出？（提示可以使用硅膠塞與針筒）

【學(xué)生思考、討論后設(shè)計(jì)出“硅膠塞 + 針筒\"的密閉裝置（如圖4B）。

圖2二氧化碳排放與吸收路徑

圖4實(shí)驗(yàn)裝置

【教師】實(shí)驗(yàn)室常用哪種物質(zhì)吸收二氧化碳？以上哪種設(shè)計(jì)更符合低碳理念？

【學(xué)生】實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳；圖4B所示裝置更符合低碳理念。

【教師播放國華電力CCUS項(xiàng)目實(shí)景視頻，這個項(xiàng)目每年可封存10萬噸 CO₂ ，相當(dāng)于種植900萬棵樹。播放“人造樹葉\"視頻，展示化學(xué)方程式

【學(xué)生】認(rèn)識到二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化做到了真正意義上的變廢為寶。

【教師】以上三種變化都是用水捕集二氧化碳，對比分析這三種方式，你有什么新發(fā)現(xiàn)？

【學(xué)生】反應(yīng)物相同，但反應(yīng)條件不同，生成物也不同。

設(shè)計(jì)意圖：通過二氧化碳轉(zhuǎn)化的探究活動，培養(yǎng)學(xué)生的控制變量思維，建立“性質(zhì)一用途”關(guān)聯(lián)認(rèn)知，發(fā)展綠色實(shí)驗(yàn)理念。通過對比水捕捉二氧化碳的三種方式，讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)變化是有條件的，條件是可控的，變化也是可控的，從而建構(gòu)變化觀念。通過播放視頻，讓學(xué)生了解碳捕集利用與封存技術(shù)，認(rèn)識人工光合作用的前沿發(fā)展，體會“實(shí)驗(yàn)室$$ 工業(yè)化”的放大思維。通過介紹國產(chǎn)技術(shù)案例增強(qiáng)科技自信。通過“微型實(shí)驗(yàn)—工業(yè)應(yīng)用—前沿科技”三級進(jìn)階，將課本知識延伸至真實(shí)問題解決，促進(jìn)學(xué)生“做中學(xué)”“思中悟”。

環(huán)節(jié)4：拓展應(yīng)用—了解侯氏制堿法

【教師】展示1943年發(fā)行的侯德榜紀(jì)念郵票，播放微視頻《純堿工業(yè)的崛起》（內(nèi)容主要包括：20世紀(jì)初中國純堿完全依賴進(jìn)口的困境，侯德榜突破技術(shù)封鎖的歷程，“侯氏制堿法\"的全球影響力）。

【教師】什么是聯(lián)合制堿法？它與索爾維法有何不同？觀察方程式： NH₃+CO₂+H₂O+NaClNaHCO₃+ NH₄Cl ，思考：為了提高二氧化碳的利用率，在精制飽和食鹽水中應(yīng)先通入氨氣還是二氧化碳？在實(shí)驗(yàn)中如何體現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)性\"？如果要在校園建微型碳中和系統(tǒng)，這種制堿原理能給我們帶來哪些啟示？

【學(xué)生】從環(huán)保的角度分析“侯氏制堿法”反應(yīng)原理的優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過播放微視頻，引導(dǎo)學(xué)生理解復(fù)分解反應(yīng)原理（科學(xué)），認(rèn)識工藝優(yōu)化的工程思維（技術(shù)），思考科技自主創(chuàng)新的重要性（社會），評估不同制堿法的生態(tài)影響（環(huán)境）。通過講解“技術(shù)卡脖子”的歷史，增強(qiáng)學(xué)生的使命感，培養(yǎng)家國情懷；認(rèn)識到中國對世界化工的貢獻(xiàn)，增強(qiáng)文化自信；了解侯德榜的制堿技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；理解“變廢為寶”的綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)生態(tài)文明意識。

五、教學(xué)效果與反思

本節(jié)課突破了傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課知識本位的局限，將二氧化碳的核心知識點(diǎn)置于“碳中和\"國家戰(zhàn)略的大背景下進(jìn)行設(shè)計(jì)與教學(xué)。以STSE理念為明線，貫穿科學(xué)探究、技術(shù)應(yīng)用、社會影響和環(huán)境效應(yīng)四個維度；以課程思政為暗線，通過國家政策、科學(xué)家故事、環(huán)保行動等載體滲透價值觀教育。

從教學(xué)成效來看，本節(jié)課實(shí)現(xiàn)了知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一。通過問卷調(diào)查和課堂觀察發(fā)現(xiàn)， 90% 以上的學(xué)生能夠完整描述二氧化碳的轉(zhuǎn)化路徑， 85% 的學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡單的碳中和方案，超過 60% 的學(xué)生主動制訂個人低碳行動計(jì)劃。這些數(shù)據(jù)表明，學(xué)生在知識掌握、能力發(fā)展和價值觀形成等方面都取得了顯著進(jìn)步。特別值得一提的是，許多學(xué)生將課堂所學(xué)延伸到日常生活中，在家庭和社區(qū)推廣低碳生活方式，體現(xiàn)了教學(xué)的社會輻射效應(yīng)。

教學(xué)實(shí)踐過程中也暴露出了一些需要改進(jìn)的問題。首先，對于部分學(xué)困生而言，對“碳循環(huán)\"等抽象概念的掌握仍存在困難，需要開發(fā)更多直觀教具和數(shù)字化資源來降低理解難度。其次，課堂討論環(huán)節(jié)的時間把控不夠精準(zhǔn)，有時會出現(xiàn)前松后緊的情況，需要進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。

[參考文獻(xiàn)]

[1］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]丁亞如.基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究[D].開封：河南大學(xué)，2024.

[3」姜淼，姜曉明.基于“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的初中化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐：碳中和理念下的低碳行動方案設(shè)計(jì)[J].中學(xué)教學(xué)參考，2023（35）：71-74.

（責(zé)任編輯 羅艷）