霍曉茵 滕明瑜
[摘 要]《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出,在必修課程“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”主題中要培養(yǎng)學(xué)生STSE核心觀念。文章先對(duì)STSE教育的維度、內(nèi)涵和特征進(jìn)行梳理,再基于STSE教育的維度對(duì)人教版高中化學(xué)新舊教材中的“有機(jī)化合物”相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行比較分析,挖掘其中的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),并提出教學(xué)建議?;赟TSE教育的維度對(duì)新舊版本教材進(jìn)行比較分析,旨在幫助教師更好地理解如何基于STSE教育理念進(jìn)行教學(xué),并在教學(xué)中挖掘更多的STSE內(nèi)容,這對(duì)發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要意義。
[關(guān)鍵詞]STSE教育;教材分析;有機(jī)化合物;高中化學(xué)
[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A [文章編號(hào)] 1674-6058(2023)26-0055-05
STSE即Science,Technology,Society,Environment英文首字母的縮寫。齊玉和[1]等人把STSE教育的內(nèi)涵概括為:STSE教育是科學(xué)與當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展、生產(chǎn)和生活緊密聯(lián)系起來(lái)的教育。STSE教育理念既考慮當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)教育提出的要求,又要研究社會(huì)成員對(duì)現(xiàn)代以及未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)和生活的發(fā)展做出的決策。從《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2003年版)》(以下稱“2003版課標(biāo)”)到《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下稱“2017版課標(biāo)”)頒布以來(lái),國(guó)內(nèi)許多學(xué)者一直致力于推進(jìn)STSE教育的課程改革,目的是以STSE教育理念為基點(diǎn),探尋發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的更多出路。2003版課標(biāo)提出,為提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),將具有STSE涵義的內(nèi)容列入高中化學(xué)課程中是非常必要的[2]。2017版課標(biāo)在必修課程“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”主題中也提出,要培養(yǎng)學(xué)生的STSE核心觀念[3]。而從化學(xué)教材中挖掘有關(guān)STSE教育的內(nèi)容,有利于教師在教學(xué)實(shí)踐中更好地進(jìn)行STSE課程設(shè)計(jì)與教學(xué)。
筆者認(rèn)為,STSE教育理念在兩版課標(biāo)中的呈現(xiàn)從“STS”變化到“STSE”,并不僅僅是在STS教育的基礎(chǔ)上加上環(huán)境教育(E),而是綜合了環(huán)境教育(E)與社會(huì)性科學(xué)議題(Socioscientific Issues,SSI)理念的“2.0版本”的STSE教育。國(guó)內(nèi)學(xué)者多從教材中挖掘具體的STSE教育內(nèi)容,而鮮有對(duì)STSE教育內(nèi)容進(jìn)行分類對(duì)比。分析教材中的STSE教育內(nèi)容而不加以分類,顯然這樣不能幫助我們深入認(rèn)識(shí)STSE教育的內(nèi)涵,在教學(xué)中會(huì)造成片面追求灌輸式的STSE教育。本文試圖在挖掘人教版高中化學(xué)新舊教材(2007年版和2019年版)“有機(jī)化合物”中有關(guān)STSE教育內(nèi)容的基礎(chǔ)上,從STSE教育的維度出發(fā),對(duì)教材中有關(guān)STSE教育的內(nèi)容進(jìn)行分析比較,為 STSE 課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐教學(xué)提供指導(dǎo)。
一、STSE教育的維度
郭桂周[4]等人綜合國(guó)內(nèi)外的研究,提出了8個(gè)STSE教育的維度,即環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)技術(shù)事件及其社會(huì)文化情境、科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用、科學(xué)與技術(shù)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與影響、科學(xué)議題的社會(huì)維度、爭(zhēng)議與倫理道德推理和決策與行動(dòng)。筆者根據(jù)郭桂周等人的綜合研究,分別從STSE教育的維度、內(nèi)涵和特征三方面對(duì)這8個(gè)維度進(jìn)行整理,具體內(nèi)容見表1。
二、新舊教材中“有機(jī)化合物”STSE教育內(nèi)容分布情況
人教版高中化學(xué)新舊兩版教材中均將氧化還原反應(yīng)、無(wú)機(jī)元素及其化合物和化學(xué)鍵等知識(shí)作為學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ),把“有機(jī)化合物”專題安排在必修第二冊(cè)中[5]。此時(shí)學(xué)生已初步建立起“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念,初步學(xué)會(huì)從物質(zhì)分類、價(jià)態(tài)和結(jié)構(gòu)的角度分析物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),已經(jīng)具備一定的化學(xué)思維能力。
STSE教育內(nèi)容具有真實(shí)性、綜合性和廣泛性。有機(jī)化學(xué)是中學(xué)化學(xué)的核心內(nèi)容之一,是歷次學(xué)考和選考的必考內(nèi)容?;瘜W(xué)教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的核心教學(xué)材料,在其中滲透STSE教育的內(nèi)容,有利于學(xué)生了解更多化學(xué)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用,也有利于學(xué)生通過(guò)STSE真實(shí)情境,基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作出合理地分析和推斷。人教版高中化學(xué)教材遵循和落實(shí)課標(biāo)的要求,關(guān)注科學(xué)發(fā)展與社會(huì)生產(chǎn)生活的聯(lián)系,致力于從不同維度滲透STSE教育內(nèi)容。
筆者以兩版課標(biāo)以及郭桂周等人提出的STSE教育維度作參考,將新舊兩版教材中涉及STSE教育的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),具體見表2和表3[6-7]。
三、兩版教材的相同點(diǎn)
(一)均涉及STSE教育的內(nèi)容
由表2和表3可知,兩版教材的“有機(jī)化合物”各小節(jié)內(nèi)容均涉及STSE教育的內(nèi)容。教材在正文部分和資料性與活動(dòng)性欄目中均精心設(shè)計(jì)了STSE教育內(nèi)容,目的在于在引導(dǎo)學(xué)生從“碳骨架”以及“官能團(tuán)”的視角學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用時(shí),滲透有關(guān)科學(xué)與社會(huì)發(fā)展的內(nèi)容,讓學(xué)生從教材走向生活,并通過(guò)學(xué)習(xí)解決實(shí)際問(wèn)題,逐漸形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念。
(二)均涉及“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”維度
由表2和表3可知,兩版教材的各小節(jié)內(nèi)容均涉及STSE教育的“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”維度,該維度的素材大多來(lái)源于生活中比較常見的例子。例如,兩版教材中均編排了“乙烯作植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑”“有機(jī)高分子材料的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用”的相關(guān)內(nèi)容,說(shuō)明化學(xué)教材十分注重從學(xué)生的認(rèn)知和生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生挖掘相關(guān)有機(jī)物在生活中的應(yīng)用知識(shí),建立起科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系,在掌握有機(jī)物知識(shí)的基礎(chǔ)上解決實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
(三)多維度融合開展STSE教育
1. 基于化學(xué)史多維度融合開展STSE教育
教材中有關(guān)化學(xué)史的STSE教育內(nèi)容,均從“科學(xué)本質(zhì)”“科學(xué)技術(shù)事件及其社會(huì)文化情境”等維度展開。崔博雅[8]等人認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)涉及科學(xué)認(rèn)識(shí)論和科學(xué)社會(huì)學(xué)。科學(xué)本質(zhì)教育的落實(shí),與相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)和社會(huì)情境是分不開的。幫助學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中形成科學(xué)本質(zhì)觀,是STSE教育的重要目標(biāo),能更好地發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。例如,兩版教材均在“科學(xué)史話”中介紹芳香族化合物與苯的化學(xué)史,在介紹芳香族化合物的應(yīng)用的基礎(chǔ)上,以時(shí)間為線索,闡述人們探索苯的結(jié)構(gòu)的歷程。教材這樣編排,既能體現(xiàn)STSE教育的精神,又能讓學(xué)生站在各個(gè)時(shí)代巨人的肩膀上,感受苯的結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)化學(xué)發(fā)展的重大意義。同時(shí),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)是隨著時(shí)代變遷不斷發(fā)展的,形成堅(jiān)持不懈的科學(xué)探索精神,發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。
2. 多維度融合開展有關(guān)STSE教育的習(xí)題訓(xùn)練
教材在每一節(jié)的習(xí)題中也精心設(shè)計(jì)了有關(guān)STSE教育的內(nèi)容。值得注意的是,部分習(xí)題不僅體現(xiàn)了STSE教育的“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”維度,還體現(xiàn)了“環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展”“科學(xué)與技術(shù)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與影響”和“決策與行動(dòng)”等維度。
有關(guān)STSE教育的習(xí)題往往考查學(xué)生基于陌生情境解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如,新版教材P66習(xí)題9:?jiǎn)栴}(1)從“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”維度,讓學(xué)生查閱資料了解煤氣的主要成分與生產(chǎn)方法,認(rèn)識(shí)煤氣的生產(chǎn)方法技術(shù)和各種類型煤氣的用途。問(wèn)題(4)從“環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展”維度,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不改大進(jìn)風(fēng)口,天然氣不完全燃燒產(chǎn)生CO會(huì)污染環(huán)境,形成可持續(xù)發(fā)展的“綠色化學(xué)”觀念;從“科學(xué)與技術(shù)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與影響”和“決策與行動(dòng)”維度,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不改大進(jìn)風(fēng)口會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患,給人類生活帶來(lái)負(fù)面影響,通過(guò)邏輯推理作出有利于社會(huì)生活的選擇。
筆者通過(guò)基于STSE教育維度對(duì)習(xí)題的分析,得出以下結(jié)論:(1)基于STSE教育的習(xí)題設(shè)計(jì)融入多個(gè)維度,能更加綜合地開展STSE教育,使得習(xí)題內(nèi)容更加飽滿、更有深度;(2)從“科學(xué)與技術(shù)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與影響”和“決策與行動(dòng)”維度來(lái)設(shè)計(jì)習(xí)題內(nèi)容,有利于學(xué)生自覺參與到與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)決策中來(lái)。
四、兩版教材的不同點(diǎn)
(一)STSE教育內(nèi)容展現(xiàn)更豐富
1. 兩版教材內(nèi)容的不同點(diǎn)
2003版課標(biāo)在“必修課程”“主題3:化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”中僅要求學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)例了解常見高分子材料的合成反應(yīng),舉例說(shuō)明高分子材料在生活各領(lǐng)域中的應(yīng)用,而2017版課標(biāo)在“必修課程”“主題4:簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”中則對(duì)高分子材料的內(nèi)容提出了更高的要求:結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)高分子、油脂、糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用,能從有機(jī)化合物及其性質(zhì)的角度對(duì)有關(guān)能源、材料、飲食、健康、環(huán)境等實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析、討論和評(píng)價(jià)。根據(jù)2017版課標(biāo)的要求,新版教材在舊版教材“第四節(jié) 基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”內(nèi)容的基礎(chǔ)上,添加了“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)——奶油”“化學(xué)與職業(yè)——營(yíng)養(yǎng)師”“研究與實(shí)踐——了解食品中的有機(jī)化合物”等欄目及相關(guān)內(nèi)容。舊版教材有關(guān)有機(jī)高分子材料的內(nèi)容是在資料性欄目中呈現(xiàn)的,而新版教材將該部分內(nèi)容移至正文并進(jìn)行了擴(kuò)充,較為詳細(xì)地介紹了塑料、橡膠及纖維等有機(jī)高分子材料的類別、組分、性質(zhì)及應(yīng)用。
2.兩版教材習(xí)題的不同點(diǎn)
新版教材中涉及STSE教育內(nèi)容的習(xí)題有11題,較舊版教材增加了5題。舊版教材的習(xí)題設(shè)計(jì)主要是以知識(shí)點(diǎn)為導(dǎo)向,考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況,以素養(yǎng)為導(dǎo)向的內(nèi)容較少。而新版教材增加了有關(guān)STSE教育內(nèi)容的題量,更加重視學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
例如,新版教材P76習(xí)題8以“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”和“決策與行動(dòng)”的維度,展現(xiàn)豐富的STSE教育內(nèi)容。該題通過(guò)車輪擋板材料材質(zhì)的發(fā)展歷史,讓學(xué)生從生產(chǎn)廠家和人類的角度分析塑料較金屬材料的“好處”,題目開放度高,有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。
新一輪化學(xué)課程改革中提出,要以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為主旨。素養(yǎng)導(dǎo)向的習(xí)題設(shè)計(jì)方向,應(yīng)是考查學(xué)生是否能從具體知識(shí)中抽提“大概念”,利用“大概念”解決問(wèn)題,而不是單純地記憶和提取零碎的、不具有結(jié)構(gòu)化的知識(shí)。例如,新版教材P94習(xí)題12,綜合烯烴的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及應(yīng)用來(lái)考查學(xué)生是否具有“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定應(yīng)用”的重要大概念。從習(xí)題中滲透STSE教育的知識(shí),無(wú)疑助化學(xué)教學(xué)發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)一臂之力。
(二)從單一維度走向多維度
新版教材在舊版教材原有維度的基礎(chǔ)上,從更多的維度來(lái)呈現(xiàn)STSE教育內(nèi)容。例如,舊版教材P76習(xí)題6以“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”維度展現(xiàn)STSE教育內(nèi)容,讓學(xué)生通過(guò)調(diào)查報(bào)告的形式研究食物對(duì)人類健康的影響;新教材則從“科學(xué)技術(shù)與社會(huì)應(yīng)用”“環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展”“科學(xué)與技術(shù)的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與影響”和“決策與行動(dòng)”等維度將該題整合為“研討與實(shí)踐——了解食品中的有機(jī)化合物”的實(shí)踐性欄目,內(nèi)容豐富,激發(fā)學(xué)生通過(guò)查閱資料、收集材料與表達(dá)交流等方式,從生產(chǎn)者、消費(fèi)者的角度體會(huì)有機(jī)化學(xué)與食品生產(chǎn)和人類健康的密切聯(lián)系,形成化學(xué)食品的安全與規(guī)則意識(shí)。STSE教育內(nèi)容呈現(xiàn)維度的擴(kuò)展,有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)在人們衣食住行中的重要價(jià)值,培養(yǎng)學(xué)生參與社會(huì)決策的意識(shí)。
五、教學(xué)建議
(一)關(guān)注教材中STSE教育內(nèi)容的變化,領(lǐng)會(huì)編者意圖
教師應(yīng)認(rèn)真研讀并對(duì)比不同版本教材,關(guān)注教材中STSE教育內(nèi)容的變化,領(lǐng)會(huì)編者意圖。結(jié)合兩版課程標(biāo)準(zhǔn),從教材編排、體系結(jié)構(gòu)調(diào)整、教學(xué)內(nèi)容增刪、呈現(xiàn)方式改變等多方面進(jìn)行研究,根據(jù)課標(biāo)中的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求與素養(yǎng)水平的劃分,處理好教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度問(wèn)題[9]。
以苯為例,2017版課標(biāo)僅要求學(xué)生以苯為例認(rèn)識(shí)碳原子的成鍵特點(diǎn),新版教材中有關(guān)苯的絕大部分內(nèi)容也只在“科學(xué)史話”這一資料性欄目中體現(xiàn)。在教學(xué)中,教師應(yīng)遵守課標(biāo)要求,在滲透苯的STSE教育內(nèi)容時(shí),從化學(xué)史的角度引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)苯的結(jié)構(gòu)的提出對(duì)于科學(xué)發(fā)展的重要意義,而不必過(guò)分挖掘有關(guān)苯的性質(zhì)的知識(shí),把它留到選擇性必修模塊再進(jìn)行。
(二)多維度挖掘STSE教育的教學(xué)素材,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變
高中必修教材中簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)大多數(shù)為事實(shí)性知識(shí)。學(xué)生理解起這一類知識(shí)難度不大,但是涉及的元素性質(zhì)較多,內(nèi)容相對(duì)零散龐雜,學(xué)生往往覺得“好學(xué)但難記”?;瘜W(xué)事實(shí)性知識(shí)具有與社會(huì)生產(chǎn)生活密切相關(guān)的特點(diǎn),教師在立足于課標(biāo)的教學(xué)建議和教材的STSE教育內(nèi)容的基礎(chǔ)上,應(yīng)積極挖掘多維度的STSE教育教學(xué)素材,如環(huán)境與化學(xué)、科學(xué)史實(shí)與社會(huì)文化、與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)議題、化學(xué)與技術(shù)以及倫理道德等。STSE教育內(nèi)容的教學(xué)能為學(xué)生提供生產(chǎn)生活中真實(shí)的情境,在學(xué)習(xí)過(guò)程中往往需要學(xué)生轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式,通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、資料查閱、調(diào)查研究、小組合作、交流討論等多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng),分析和解決STSE情境下復(fù)雜的真實(shí)問(wèn)題,促進(jìn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化理解。
以“有機(jī)化合物”章末復(fù)習(xí)為例,可以借鑒魯科版化學(xué)必修第2冊(cè)中的“研究車用燃料及安全氣囊”“自制米酒”等微項(xiàng)目來(lái)拓展教學(xué)。這些基于STSE教育的微項(xiàng)目有利于學(xué)生對(duì)本章所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行綜合運(yùn)用,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。
(三)充分利用基于真實(shí)STSE情境的習(xí)題,促進(jìn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化
素養(yǎng)導(dǎo)向的STSE習(xí)題應(yīng)該包含“素養(yǎng)”“情境”“問(wèn)題”和“知識(shí)”4個(gè)要素。教材中的STSE習(xí)題往往層次豐富、題型新穎。教師應(yīng)仔細(xì)研讀課程標(biāo)準(zhǔn),把握學(xué)業(yè)質(zhì)量與素養(yǎng)發(fā)展水平,挖掘以發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨的習(xí)題,促進(jìn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化。
例如,新版教材P82的習(xí)題9,可以將其安排在“乙醇與乙酸”的課前,讓學(xué)生查閱我國(guó)獨(dú)樹一幟的釀酒技術(shù),感受我國(guó)的酒文化以及了解我國(guó)釀酒技術(shù)的發(fā)展;在課后,讓學(xué)生討論分析“酒是陳的香”和“酒變酸”的原因,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)中國(guó)技術(shù)與中國(guó)文化的自信。這樣的習(xí)題安排既能串聯(lián)起整個(gè)課堂,也能讓教師在學(xué)生討論分析的過(guò)程中更好地關(guān)注和點(diǎn)評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,更好地發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)和調(diào)控功能。
[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]
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