李繼良　方艷

摘要： 圍繞M制錳企業(yè)是否應(yīng)該擴(kuò)建一座硫酸廠的議題，展開論證活動(dòng)，學(xué)生基于科技資料，依據(jù)社會(huì)效益最大化問題展開分角色論辯。在專家團(tuán)隊(duì)科學(xué)信息引導(dǎo)幫助下辯論雙方逐漸形成論證體系，在論證過程中充分運(yùn)用了化學(xué)原理，深刻體驗(yàn)并領(lǐng)會(huì)科學(xué)與社會(huì)協(xié)同作用的重要性，有效提升了審辯式思維能力。

關(guān)鍵詞： 圖爾敏論證模型; 社會(huì)性科學(xué)議題; 角色論辯

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）5-0065-04 ? ? ? ? ? ?中圖分類號(hào)： G633.8 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

科學(xué)教育的目標(biāo)之一是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，即希望學(xué)生具備發(fā)現(xiàn)問題、提出觀點(diǎn)、搜集和分析資料以獲得證據(jù)、具備與他人進(jìn)行交流溝通的能力[1]。有別于講授或問題情境下的知識(shí)探究教學(xué)，我們運(yùn)用圖爾敏論證模型，引導(dǎo)學(xué)生分組代表不同社會(huì)群體，整合已有知識(shí)開展“是否建設(shè)一座硫酸廠”的社會(huì)性科學(xué)議題論證課;激發(fā)了學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活的熱情，在系統(tǒng)應(yīng)用有關(guān)硫元素的知識(shí)的同時(shí)，也提高了搜集資料進(jìn)行嚴(yán)密科學(xué)論證的能力。

1 ?社會(huì)性科學(xué)議題與圖爾敏論證方法

1.1 ?社會(huì)性科學(xué)議題

科技的進(jìn)步使得人類生活質(zhì)量得到極大改善，同時(shí)也帶來了不少負(fù)面影響。如硫酸廠污染、白色污染等。因科技使用，人類活動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和倫理產(chǎn)生了較大沖擊，由于民眾之間的立場(chǎng)、信仰和思考方式不同，在面對(duì)這些裨益和弊害共存的科技時(shí)，會(huì)引發(fā)團(tuán)體間的爭(zhēng)議與沖突。這些由科技應(yīng)用于社會(huì)所引起的爭(zhēng)議事件稱為社會(huì)性科學(xué)議題（Socioscientific issues， SSI議題）[2]。SSI議題牽涉廣泛，如人與自然（人的生存與物種的消失）、個(gè)體與社會(huì)（女性生育權(quán)利與國家人口負(fù)擔(dān)）、現(xiàn)在與未來（經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源的枯竭）[3]等。這些議題，都是由科技應(yīng)用于社會(huì)的不確定性所引發(fā)，大都具有“開放、跨領(lǐng)域、結(jié)構(gòu)不佳、兩難”的特性，因而可以為學(xué)生提供充分的探討空間，讓其有機(jī)會(huì)針對(duì)議題的內(nèi)容展開論證。

1.2 ?圖爾敏論證模型

資料、主張、限定、反駁、支援、根據(jù)這六個(gè)成分共同構(gòu)成了圖爾敏論證模型[4]（見圖1）。其中主張、資料、根據(jù)是模型必須存在的成分，而支援、限定、反駁則可根據(jù)具體情況來定。任何一個(gè)論證“背景”，都可以被組織到這個(gè)模式中來，以得到一個(gè)對(duì)應(yīng)那個(gè)特定論證的結(jié)構(gòu)。

2 ?高中教材中的硫酸工業(yè)問題重新整合

人教版教材以“硫元素”的知識(shí)為線索，將不同價(jià)態(tài)硫元素知識(shí)結(jié)構(gòu)化;蘇教版從二氧化硫的污染引入，通過對(duì)酸雨的思考，引發(fā)對(duì)二氧化硫來源的討論，并在之后“硫酸的制備和性質(zhì)”中介紹硫酸工業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)容，內(nèi)容編排滲透了化工思想和方法;將二者融合以研討是否建設(shè)一座硫酸廠為載體，在運(yùn)用硫元素知識(shí)和硫酸化工思想方法的過程中，既讓學(xué)生學(xué)到基礎(chǔ)知識(shí)和技能，又能使學(xué)生學(xué)會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C方法，較好地提升了高階思維能力。

2.1 ?化工技術(shù)思維在高中化學(xué)教學(xué)中的意義

為了培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，在教學(xué)中滲透化工技術(shù)思維是一種有效嘗試。能夠充分認(rèn)識(shí)化工生產(chǎn)知識(shí)源于實(shí)際應(yīng)用的特殊教育價(jià)值，使學(xué)生將已有的理論知識(shí)和化工生產(chǎn)融在一起，在感性與理性交融中促進(jìn)學(xué)科思維深刻化;此外，結(jié)合教材適當(dāng)介紹一些化工生產(chǎn)中的難題，將激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神，滲透并強(qiáng)化學(xué)科核心素養(yǎng)中的“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”。

2.2 ?硫元素教學(xué)中的化工思維設(shè)計(jì)

硫是自然界中廣泛存在的元素，許多含硫化合物作為工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，有著極高的需求量。例如硫酸，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、材料等多個(gè)領(lǐng)域，是重要的工業(yè)基礎(chǔ)原料。循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為社會(huì)發(fā)展的主流，人類更加注重資源利用與環(huán)境保護(hù)，作為工業(yè)中核心物質(zhì)的硫酸，其工業(yè)生成涉及腐蝕性和環(huán)境污染，若將其作為硫元素性質(zhì)運(yùn)用和社會(huì)性科學(xué)議題教學(xué)的載體，通過運(yùn)用圖爾敏論證模型對(duì)合成原理、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益的綜合論證分析，可以幫助學(xué)生建構(gòu)起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳鐣?huì)性科學(xué)議題的思辨模型。

2.3 ?“是否建設(shè)一座硫酸廠”論證活動(dòng)的要求

圖爾敏論證模型強(qiáng)調(diào)論證的普遍程序性結(jié)構(gòu)，更關(guān)注論證的過程。如食品藥品行業(yè)人員不贊成再建設(shè)一座硫酸廠，其限定理由是制錳企業(yè)的主業(yè)是處理錳礦，建設(shè)一座中小型硫酸廠對(duì)環(huán)境污染不可避免，建設(shè)一座高端硫酸廠會(huì)造成原料不足、產(chǎn)率有限等資源浪費(fèi)。其支援是制錳廢氣可凈化處理成焦亞硫酸鈉用于食品防腐，從而提高錳企附加值，不用另建一座硫酸廠;其反駁可能是錳企規(guī)模逐漸擴(kuò)大，有大量廢氣需要處理，利用廢氣制取硫酸既能滿足自己的需要，還可以增加產(chǎn)品種類;利用廢氣生產(chǎn)硫酸技術(shù)也比較成熟等。

為了保證論證活動(dòng)的順利展開，首先，教師要增強(qiáng)論證教學(xué)探究的意識(shí)?？稍诨瘜W(xué)課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)適合論證教學(xué)的課堂環(huán)境，多問一些“為什么”等之類的問題，分辨主張和理由之間的差異，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理，增強(qiáng)論證的意識(shí)。其次，教師需要給學(xué)生提供充足的時(shí)間和豐富的資料，這是學(xué)生獨(dú)立思考，進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的必要條件。最后，教師還應(yīng)該為學(xué)生提供模型，將大的或復(fù)雜的問題分解為更小的問題;為思維拓展提供提示和線索，設(shè)計(jì)開放式結(jié)尾的話題。

3 ?論證教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 ?教學(xué)目標(biāo)

（1） 通過價(jià)類圖的構(gòu)建和展示，以及氧化還原反應(yīng)理論，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)硫元素的互變規(guī)律。

（2） 通過含硫化合物的實(shí)際生產(chǎn)、應(yīng)用及無害化處理案例分析，體會(huì)自然資源可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值和意義。

（3） 通過M錳業(yè)集團(tuán)是否增建一座硫酸廠的論證與答辯，基于科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的綜合分析，學(xué)會(huì)運(yùn)用批判性思維方法處理實(shí)際問題。

（4） 通過小組自評(píng)和互評(píng)、評(píng)委會(huì)點(diǎn)評(píng)，學(xué)會(huì)聆聽、分析和論證。

3.2 ?教學(xué)方法

（1） 小組確定研究項(xiàng)目、立論展示穿插小專家點(diǎn)評(píng)： 根據(jù)學(xué)生興趣將學(xué)生分組，分別代表食品藥品行業(yè)代表、環(huán)保部門、工商部門、科研人員、政府及當(dāng)?shù)孛癖?（2）選擇6人作為學(xué)生評(píng)委，課前認(rèn)真研究硫酸制備的科學(xué)問題，在論證過程中進(jìn)行科學(xué)信息引導(dǎo)，把控論證方向;（3）初步論證： 閱讀“中國硫酸工業(yè)現(xiàn)狀及‘十三五發(fā)展思路”及“硫酸的用途”，分組查找資料并制作初稿;（4）展示論證： 小組展示（合作學(xué)習(xí)）、組間辯論（論證）、評(píng)委點(diǎn)評(píng)（科學(xué)與技術(shù)銜接）、

教師總結(jié)（規(guī)范論證方法）。

課堂論證活動(dòng)圍繞活動(dòng)、思維和知識(shí)三條線索展開（見圖2）。

3.3 ?論證教學(xué)基本流程

3.3.1 ?創(chuàng)造情境提出問題

[資料1]位于中寧縣的M錳業(yè)集團(tuán)，地處寧夏回族自治區(qū)中部、寧夏平原南端，是一家跨地區(qū)、跨行業(yè)的大型民營企業(yè)。中寧縣地處黃河兩岸，為內(nèi)蒙古高原和黃土高原過渡帶，北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū);是中國枸杞、商品糧、瘦肉型豬生產(chǎn)基地。中國貧錳，M錳業(yè)所在地更是一個(gè)“無錳之地”，其錳礦石幾乎全部依靠進(jìn)口。但經(jīng)過多年發(fā)展，M錳業(yè)已形成完整成熟的礦石貿(mào)易產(chǎn)業(yè)鏈，與國際礦業(yè)巨頭的合作也極為緊密。硫酸在工業(yè)用酸中應(yīng)用較廣，M錳業(yè)自身發(fā)展需要硫酸、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展需要企業(yè)聯(lián)合發(fā)展，但據(jù)2014年的數(shù)據(jù)，中國硫酸實(shí)際產(chǎn)量達(dá)92.51Mt，產(chǎn)能發(fā)揮率不及75%，尤其是硫黃制酸以及硫鐵礦制酸開工率更低，另外污染嚴(yán)重甚至危及當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)、特色產(chǎn)業(yè)。

目前M錳業(yè)集團(tuán)公司搶抓“一帶一路”戰(zhàn)略的重要機(jī)遇期，為實(shí)現(xiàn)節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、安全發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，M錳業(yè)集團(tuán)公司就是否建設(shè)一座硫酸廠向您征求意見。

[設(shè)計(jì)意圖]拋出實(shí)際問題，在當(dāng)?shù)剡@種情況下是否還要建設(shè)一座硫酸廠？

3.3.2 ?立論展示，初步論證

各部門代表選定論點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)制作展示海報(bào)，內(nèi)容以涉及的化學(xué)原理與技術(shù)說明為論據(jù)，能較為合理分析環(huán)境與社會(huì)的容納能力、倫理道德和輿論導(dǎo)向等方面的作用。

[資料2]電解法冶煉錳的基本原理（見圖3）

[資料3]節(jié)選自朱曉明的博士論文“中國二氧化硫污染的經(jīng)濟(jì)分析”。

我國空氣二氧化硫二級(jí)濃度標(biāo)準(zhǔn)為每立方60微克，是國家要求城市必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，也是保護(hù)人體健康的最低標(biāo)準(zhǔn)，但2008年還有40%以上的城市達(dá)不到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這是我國空氣污染最需要解決的問題之一。

[資料4]城市有毒顆粒物來源（百度百科）：

第一： 是汽車尾氣。機(jī)動(dòng)車的尾氣是霧霾顆粒組成的最主要的成分。第二： 北方到了冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣。第三： 工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣。比如冶金、窯爐與鍋爐、機(jī)電制造業(yè)……

[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納、獲取信息的能力。各組之間相互質(zhì)疑、不斷修正，保證中學(xué)化學(xué)知識(shí)得到落實(shí)，又能科學(xué)、深入、有邏輯地論證。

3.3.3 ?深入論證，辯證互評(píng)

不同主張方進(jìn)行駁斥，學(xué)生評(píng)委點(diǎn)評(píng)，聚焦科學(xué)、技術(shù)和環(huán)境，給予技術(shù)支持，引導(dǎo)論證走向深入。以下是學(xué)生評(píng)委事先準(zhǔn)備的支持資料舉例。

（1） 三類制酸產(chǎn)量簡(jiǎn)報(bào)（見表1）。

（2） 煙氣脫硫： 能有效減少二氧化硫的排放。實(shí)驗(yàn)室用粉煤灰（主要成分Al2O3、 SiO2等）制備堿式硫酸鋁[Al2（SO4）x（OH）6-2x]溶液（見圖4）。

（3） 軟錳礦脫硫： 通過如下簡(jiǎn)化流程既脫出燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2（見圖5）。

[設(shè)計(jì)意圖]學(xué)生評(píng)委介入科學(xué)技術(shù)支持，促使展示小組進(jìn)行層次分明、理據(jù)協(xié)調(diào)的論證和辯駁。

3.3.4 ?系統(tǒng)總結(jié)，方法達(dá)成

教師明確不同主張及論據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)，各找出一組論證為案例，分析其論證的合理性，說明趨利避害的選擇依據(jù)，最后排除例外情況，取得科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境和社會(huì)最佳結(jié)合的論證方案。例如：

（1） 贊成建設(shè)硫酸廠： 該集團(tuán)需要硫酸并且礦渣的硫處理可以再生利用，能實(shí)現(xiàn)“有色金屬冶煉副產(chǎn)硫酸生產(chǎn)”的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。論證資料舉例如下：

[資料5]制酸新技術(shù)： 貴州都勻電廠有機(jī)胺回收SO2制硫酸，獲國家發(fā)明專利的硫精砂制酸無污染開車法等。

（2） 反對(duì)建設(shè)硫酸廠： 硫酸產(chǎn)能過剩、該集團(tuán)主產(chǎn)錳業(yè)的現(xiàn)實(shí)及制酸技術(shù)不能徹底防止污染，為保護(hù)黃河水質(zhì)、發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，可以將含硫礦渣轉(zhuǎn)賣硫酸企業(yè)，不必分散公司人力物力建設(shè)硫酸廠。

[資料6]中國石油多為低硫油，硫資源嚴(yán)重不足已成為制約硫酸及下游工業(yè)健康發(fā)展的瓶頸。

[資料7]部分硫鐵礦制酸企業(yè)的燒渣中鐵含量低，無法綜合利用。小型企業(yè)環(huán)保問題較為突出。

[設(shè)計(jì)意圖]教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)，強(qiáng)調(diào)基本論證過程要保證內(nèi)在邏輯的一致性。核心要素： ①邏輯思維的起點(diǎn)及前提條件;②論據(jù)的科學(xué)性、真實(shí)性和可控性;③限定條件即特殊情況的合理轉(zhuǎn)化;④科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境與社會(huì)的協(xié)調(diào)一致。

3.3.5 ?自評(píng)互評(píng)，反思提升

按照科學(xué)與技術(shù)、環(huán)境與社會(huì)、匯報(bào)講演的邏輯性等維度設(shè)計(jì)自評(píng)和互評(píng)量表，說明評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)與意義，對(duì)本節(jié)課的論證進(jìn)行小組自評(píng)和互評(píng)。

[設(shè)計(jì)意圖]對(duì)照?qǐng)D爾敏論證模型，反思自我表現(xiàn)，再次梳理論證的思維方法，改善自我心智模式，提升思辨思維能力。

4 ?課后反思

給予學(xué)生足夠的資料和時(shí)間，在角色責(zé)任的促使下，學(xué)生表現(xiàn)出色。嚴(yán)密的論證是在課前系統(tǒng)梳理資料基礎(chǔ)上生成的，而展示的過程是深入運(yùn)用圖爾敏論證模型說明問題的訓(xùn)練。

實(shí)踐證明圖爾敏論證模型可用于高中化學(xué)審辯式思維訓(xùn)練，特別是針對(duì)社會(huì)性科學(xué)議題的教學(xué)活動(dòng)。審辯式思維是一種我們通過理性思維達(dá)到合理結(jié)論的過程，在這個(gè)過程中，包含著基于原則、實(shí)踐和常識(shí)的探究和創(chuàng)造。

參考文獻(xiàn)：

[1]任紅艷， 李廣洲. 圖爾敏論證模型在科學(xué)教育中的研究進(jìn)展[J]. 外國中小學(xué)教育， 2012， （9）： 28～40.

[2]Sadler T.D.， Barab S.A.， Scott B.. What Do Students Gain by Engaging in Socioscientific Inquiry [J]. Research in Science Education， 2007， 37（4）： 371～391.

[3]林樹聲. 科學(xué)教室中的社會(huì)性科學(xué)議題之教學(xué)[J]. 科學(xué)教育學(xué)刊， 2007， （2）： 24～25.

[4][英]斯蒂芬·圖爾敏. 謝小慶， 王麗譯. 論證的使用[M]. 北京： 北京語言大學(xué)出版社， 2016： 83～125.