基于STSE教育理念的真實(shí)問題情境教學(xué)設(shè)計(jì)

張寧　張蕊　許燕紅

【摘 要】本文分析真實(shí)問題情境在學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的重要性，以人教版化學(xué)必修2第三章第三節(jié)第一課時(shí)“乙醇”為例，闡述基于STSE教育理念的真實(shí)問題情境“教、學(xué)、評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

【關(guān)鍵詞】乙醇 STSE教育理念 真實(shí)問題情境 教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06B-0074-03

發(fā)展核心素養(yǎng)是現(xiàn)階段科學(xué)教育最主要的目標(biāo)之一。開展素養(yǎng)為本的教學(xué)要以真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)為前提，在解決真實(shí)問題中提升學(xué)生“從宏微觀結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題”的能力，培養(yǎng)學(xué)生“運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題”的能力，“對社會熱點(diǎn)問題做出合理判斷與決策”。

在傳統(tǒng)課堂上往往注重知識傳授與考點(diǎn)解析，而忽略學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，由此不少學(xué)生也表現(xiàn)出應(yīng)試為先的心理取向，在解題的正確率和應(yīng)試技巧上占絕對優(yōu)勢，卻不能很好地運(yùn)用化學(xué)原理解決真實(shí)的化學(xué)問題。這使得學(xué)生缺乏解決實(shí)際問題的能力，并在一定程度上與社會生活脫節(jié)，因此在課堂上引入真實(shí)問題情景是十分有必要的。

STSE 教育由科學(xué)教育、技術(shù)教育、社會教育和環(huán)境教育組成，它不僅關(guān)注科學(xué)、技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，而且關(guān)心環(huán)境和環(huán)保問題，提倡可持續(xù)發(fā)展，是一種能夠有效體現(xiàn)“以培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨”的基本理念的教學(xué)模式。將諸如“如何減少酒駕問題？”“如何解決酒精中毒？”等具體的與社會、生活有關(guān)的問題引入課堂中，激發(fā)學(xué)生思考、學(xué)習(xí)、探究。在以解決真實(shí)問題為核心的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的核心素養(yǎng)自然而然得到了發(fā)展和提高。

因此，要實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，必須以學(xué)科知識為主要載體，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。為此，本文以“乙醇”的“教、學(xué)、評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)為例，論述基于 STSE 理念的真實(shí)問題情境教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

一、“乙醇”的“教、學(xué)、評”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)內(nèi)容的選擇和教學(xué)目標(biāo)、評價(jià)目標(biāo)的提出

“乙醇”選自人教版必修 2 第三章第三節(jié)第一課時(shí)，該內(nèi)容與社會、生活的聯(lián)系較為緊密，可使學(xué)生能夠在日常生活中切身體會到學(xué)習(xí)內(nèi)容的真實(shí)性、社會性與重要性。

化學(xué)教學(xué)目標(biāo)和日常學(xué)習(xí)評價(jià)目標(biāo)是化學(xué)教學(xué)中不可或缺的有機(jī)組成部分，教學(xué)目標(biāo)是教師和學(xué)生開展教學(xué)的宗旨，而評價(jià)目標(biāo)是鑒定日常學(xué)習(xí)是否達(dá)到教學(xué)要求的重要參考，也是進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)和學(xué)習(xí)方法的重要指標(biāo)，基于以上內(nèi)容，本節(jié)課的教學(xué)與評價(jià)目標(biāo)如下：

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）熟悉乙醇的分子結(jié)構(gòu)，掌握乙醇的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)；理解官能團(tuán)對有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的決定性作用。

（2）通過查閱資料和實(shí)驗(yàn)探究了解酒駕檢驗(yàn)和酒精中毒涉及的化學(xué)原理，體會運(yùn)用化學(xué)知識解決社會生活中熱點(diǎn)問題的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

（3）通過社會熱點(diǎn)新聞的導(dǎo)入和討論，培養(yǎng)社會責(zé)任感和化學(xué)情感。

2.評價(jià)目標(biāo)

（1）記錄學(xué)生在“酒駕”和“酒精中毒”事件的討論環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，判斷學(xué)生的社會責(zé)任水平。

（2）記錄學(xué)生在“酒駕檢驗(yàn)”和“酒精中毒”模擬實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)，判斷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究水平，發(fā)展其科學(xué)精神。

（3）記錄學(xué)生在“酒駕檢驗(yàn)”及“酒精中毒”微觀解釋環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，判斷學(xué)生對“乙醇”化學(xué)性質(zhì)認(rèn)識所處的水平，并發(fā)展其微觀探析和證據(jù)推理能力。

（4）記錄學(xué)生針對“問題1”和“問題2”所提出的解決方案，判斷學(xué)生對“乙醇”的化學(xué)價(jià)值認(rèn)識所處的水平，并發(fā)展其社會責(zé)任感。

（二）教學(xué)與評價(jià)思路

教學(xué)與評介的基本思路如下：

（三）教學(xué)過程

本節(jié)課是基于 STSE 理念的真實(shí)問題情境教學(xué)，首先，從與社會生活息息相關(guān)的問題出發(fā)，引發(fā)學(xué)生對社會問題和社會責(zé)任進(jìn)行思考；其次，通過自主查詢資料，分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與邏輯思維能力，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來對資料的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證，以提高學(xué)生的科學(xué)探究水平，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神；再次，對實(shí)驗(yàn)的成功與否進(jìn)行微觀解釋，并分析其原因；最后，將解決方案生活化與普遍化，通過解決實(shí)際問題積累成就感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)社會責(zé)任感。

1.提出問題

【新聞素材1】2009 年 6 月 30 日晚 8 點(diǎn)多，南京岔路口地區(qū)發(fā)生慘烈車禍，一小車扎進(jìn)人群，沿途撞倒 9 名路人，其中 5人死亡。據(jù)目擊者稱，其中還包括一名孕婦。12 月 23 日，醉駕案一審宣判，肇事者張某被判無期徒刑，剝奪政治權(quán)利終身。

【新聞素材2】2016 年 3 月 31 日早晨，一輛貨車行駛至312 國道鎮(zhèn)江段繆家甸卡口附近，因涉嫌超載被民警攔下。司機(jī)張某滿身酒氣，據(jù)酒精測量結(jié)果，其體內(nèi)酒精含量已達(dá)“醉駕”標(biāo)準(zhǔn)。張某稱，他是前一天晚上喝的酒。最終，張某因危險(xiǎn)駕駛罪被判處拘役一個(gè)月。

【新聞素材3】據(jù)俄羅斯紐帶新聞網(wǎng) 2017 年 2 月 28 日報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間 26 日，兩名羅馬尼亞男子被發(fā)現(xiàn)死在位于西班牙帕倫西亞省的住所中。調(diào)查顯示，兩人均為酒精中毒死亡，生前曾一起比拼酒量。

【討論】如何檢驗(yàn)酒駕？過度飲酒會導(dǎo)致什么后果？

【提出問題1】如何杜絕酒駕？

【提出問題2】如何解決酒精中毒現(xiàn)象？

【評價(jià)任務(wù)1】觀察學(xué)生的討論過程，記錄學(xué)生的討論結(jié)果，判斷其社會責(zé)任感處于哪一水平（①能夠主動關(guān)心社會問題；②能夠運(yùn)用所學(xué)知識多角度地對社會問題進(jìn)行評價(jià)；③能夠運(yùn)用所學(xué)知識解決社會問題），并增強(qiáng)其社會責(zé)任感。

2.實(shí)驗(yàn)探究

【分享資料】教師在課前提出以下問題：交警是如何鑒定酒后駕駛的？車輛駕駛?cè)藛T飲酒或醉酒駕車時(shí)血液、呼氣中的酒精含量閾值是多少？

學(xué)生通過事先查閱資料、準(zhǔn)備資料，在課上對自己的查閱成果進(jìn)行展示與交流。

【總結(jié)】交警檢查司機(jī)是否酒駕有三種方法，分別是呼氣酒精含量檢測、血液酒精含量檢測和強(qiáng)制判斷的方法。其中最常用的是呼氣酒精檢驗(yàn)，其原理是：呼氣式酒精檢驗(yàn)裝置中含有橙色的酸性重鉻酸鉀，當(dāng)其遇到乙醇時(shí)橙色變?yōu)榫G色，由此可以判斷司機(jī)是否酒后駕車。法律規(guī)定：車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于 20mg/100ml、小于 80mg/100ml 的駕駛行為為飲酒駕車；酒精含量大于或者等于 80mg/100ml 的駕駛行為為醉酒駕車。

【交流討論】在上一課時(shí)已經(jīng)學(xué)過乙醇燃燒的反應(yīng)，涉及乙醇的還原性，那么“酒駕檢驗(yàn)”的化學(xué)原理是否也涉及乙醇的還原性？

【實(shí)驗(yàn)探究】向一支試管中加入 3-5 mL酸性重鉻酸鉀溶液，用滴管取 3-5 滴乙醇滴入試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】試管中的溶液由橙色迅速變?yōu)榫G色。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】酸性重鉻酸鉀溶液被乙醇還原，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象體現(xiàn)出乙醇的還原性。

（注：因酒精中毒的化學(xué)原理較復(fù)雜，所以不安排實(shí)驗(yàn)探究）

【評價(jià)任務(wù)2】判斷學(xué)生的證據(jù)推理能力處于哪一水平（①能對已有假設(shè)進(jìn)行證明或證偽；②能從宏觀和微觀角度收集證據(jù)，推出合理的結(jié)論；③能從定性和定量角度收集數(shù)據(jù)和計(jì)算，推出合理的結(jié)論；④能依據(jù)證據(jù)推出合理的結(jié)論，并解釋證據(jù)和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系）。判斷學(xué)生的科學(xué)探究能力處于哪一水平（①能根據(jù)已有化學(xué)問題設(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；②能針對化學(xué)問題提出多種假設(shè)，通過合作的形式完成實(shí)驗(yàn)，并利用多種手段收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)；③能通過討論提出探究問題，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)并進(jìn)行交流；④能結(jié)合實(shí)際需求自行提出綜合性探究課題和方案，通過多種手段收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)并進(jìn)行分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)）。培養(yǎng)和提高學(xué)生的證據(jù)推理和科學(xué)探究能力。

3.微觀解析

【課題1】對“酒駕檢驗(yàn)”的微觀原理進(jìn)行解釋。

【討論】酒駕的檢驗(yàn)是通過乙醇與重鉻酸鉀的氧化還原反應(yīng)中的顏色變化來進(jìn)行判斷的，離子方程式是：

2Cr2O72-（橙色）+16H++3CH3CH2OH=3CH3COOH+4Cr3+（綠色）+11H2O

其微觀本質(zhì)是當(dāng)駕駛?cè)撕魵饩凭窟_(dá)到 20mg/100ml時(shí)，在有 H+ 的情況下，橙色的 Cr2O72- 會被乙醇還原成綠色的4Cr3+；CH3CH2OH 中與碳相連的 -OH 被氧化成 -COOH，形成CH3COOH。

【課題2】對“酒精中毒”的微觀原理進(jìn)行解釋。

【討論】因個(gè)體差異和飲酒量的不同，酒精中毒的臨床表現(xiàn)可能存在差異。在醫(yī)學(xué)上將酒精中毒分為四級，其中一級程度最深，也就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴f的“酒精中毒”，酒精濃度含量達(dá) 3000mg/ml 以上，患者處于昏迷狀態(tài)，出現(xiàn)沉睡，顏面蒼白，體溫降低，皮膚濕冷，口唇微紺，嚴(yán)重者深昏迷，心跳加快，二便失禁，可隨時(shí)因呼吸衰竭而死亡，此期常伴有明確的外傷史。（來自百度百科）

酒精中毒有三個(gè)途徑：脫氫酶（ADH）途徑（CH3CH2OH CH3CHO；CH3CH2OH CH3COOH）、過氧化氫酶（cat）途徑（CH3CH2OH+H2O2 CH3CHO+2H2O）和復(fù)合酶途徑（CH3CH2OH+O2+NADH→CH3CHO+NAD++2H2O）。

綜上，酒精中毒的過程即酒精在體內(nèi)的累積量達(dá)到一定程度時(shí)，就開始被氧化，與碳相連的 -OH 被氧化成 -CHO，從而生成有毒的乙醛。

【評價(jià)任務(wù)3】判斷并評價(jià)學(xué)生對“酒駕檢驗(yàn)”和“酒精中毒”化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識水平（①處于物質(zhì)水平，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對物質(zhì)及其反應(yīng)進(jìn)行辨識和分類；②處于元素水平，能運(yùn)用化學(xué)符號對物質(zhì)及其化學(xué)變化進(jìn)行描述和表征；③處于微粒水平，能從微粒角度對化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行解釋，能運(yùn)用微粒結(jié)構(gòu)圖式表示物質(zhì)及其變化過程）。發(fā)展學(xué)生微觀探析能力。

4.問題解決

【課題1】了解相關(guān)法律，對如何減少飲酒駕駛現(xiàn)象提出相關(guān)建議。

【討論】課前查閱關(guān)于酒駕的相關(guān)法律的資料，（下轉(zhuǎn)第82頁）（上接第75頁）課上相互交流成果；討論酒駕的不良后果；針對本節(jié)課的問題1提出解決方案：對酒駕判刑的法律進(jìn)行社區(qū)宣傳；對駕駛?cè)笋{駛資格的取得進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)；提高行人的自我保護(hù)意識等。

【課題2】運(yùn)用酒精中毒的原理對解決問題提出合理的方案和解釋。

【討論】討論“酒精中毒”的化學(xué)本質(zhì)，從生活和醫(yī)療兩個(gè)角度對問題2提出合理的解決方案：首先立即停止酒精攝入；輕度中毒者可飲用純凈水、西瓜汁、梨汁等進(jìn)行解酒；采用催吐的方式將酒精排出體外；中度或重度中毒者應(yīng)立即送往醫(yī)院進(jìn)行葡萄糖點(diǎn)滴及洗胃等其他急救措施等。

【評價(jià)任務(wù)4】判斷并提高學(xué)生對化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識水平（①能體會到乙醇的學(xué)科價(jià)值，即課后習(xí)題正確率和考試成績的提高等；②能體會到乙醇的社會價(jià)值，即能通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)解決生活中的問題，提高社會責(zé)任感；③能同時(shí)體會到乙醇的學(xué)科和社會價(jià)值）。發(fā)展學(xué)生的社會責(zé)任感。

二、反思

首先，注重真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)。將社會生活中存在的實(shí)際問題引入，通過自主查閱資料、動手實(shí)驗(yàn)探究、探析微觀原理、最終解決實(shí)際問題這四個(gè)環(huán)節(jié)，感受科學(xué)知識的重要性，培養(yǎng)成就感及化學(xué)情感，同時(shí)培養(yǎng)社會責(zé)任感。

其次，基于現(xiàn)代科學(xué)理念的指導(dǎo)?；赟TSE理念，將“科學(xué)”“技術(shù)”“社會”“環(huán)境”有機(jī)結(jié)合，合理融入課堂教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)，有效培養(yǎng)和提升學(xué)生的科學(xué)探究、證據(jù)推理等學(xué)科核心素養(yǎng)能力。

最后，注重教學(xué)與評價(jià)相輔相成。將評價(jià)滲透于教學(xué)中，將教學(xué)基于評價(jià)的課堂教學(xué)中，將每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中的學(xué)生表現(xiàn)記錄下來并進(jìn)行評價(jià)和分析，基于教學(xué)評價(jià)再進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，從而有針對性地發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]C.de Duve，陳來成（譯）.活細(xì)胞導(dǎo)游[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989

（責(zé)編 盧建龍）