楊紅紅，申迎輝，徐 青

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，浙江 紹興 312000)

為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、滿足人才培養(yǎng)質(zhì)量需求，教育部進(jìn)行了課程修訂工作，并頒布了各學(xué)科新的課程標(biāo)準(zhǔn)，如《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 (以下簡稱新課標(biāo))[1]?；瘜W(xué)新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)，以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向來開展課程建設(shè)，培養(yǎng)全面性發(fā)展人才，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

對(duì)于新課標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的需求，教師必須另辟蹊徑，適當(dāng)改進(jìn)自己的教學(xué)方式方法，不僅要向?qū)W生傳授知識(shí)本身的內(nèi)容，還要巧妙的建立化學(xué)知識(shí)與科學(xué)發(fā)展歷史、與當(dāng)前社會(huì)生活實(shí)際的聯(lián)系，才能促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文引入了融合HPS(History and Philosophy of Science)和STSE(Science-Technology-Society-Environment)的教育方式進(jìn)行教學(xué)，滿足核心素養(yǎng)需求，尤其是在宏觀辨識(shí)與微觀探析、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)方面。

HPS教育是可以高效的促進(jìn)學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)科學(xué)的內(nèi)涵[2]。在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)厥褂每茖W(xué)史創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過學(xué)習(xí)知識(shí)的形成過程，學(xué)生可以充分體會(huì)到科學(xué)形成需經(jīng)歷漫長而曲折的道路，并對(duì)科學(xué)探究加以思辨，達(dá)到理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)目的。

在化學(xué)教學(xué)中的STSE教育理念，可以理解為將化學(xué)學(xué)科的知識(shí)同科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境等學(xué)科相聯(lián)系[3]，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)學(xué)科同上述幾門學(xué)科的緊密聯(lián)系以及化學(xué)學(xué)科對(duì)于社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步的重要作用和影響?；趯?shí)際問題創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生在這一過程中感受化學(xué)學(xué)科的實(shí)用性和社會(huì)價(jià)值，提高學(xué)生解決實(shí)際問題和應(yīng)對(duì)未來生活挑戰(zhàn)的能力。

融合HPS和STSE教育[4-5]的教學(xué)是將HPS教育中的科學(xué)史和科學(xué)社會(huì)學(xué)與STSE教育中的科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合。HPS和STSE的教學(xué)模式中都包含科學(xué)史的講授，并且都提倡以科學(xué)史為基礎(chǔ)，在科學(xué)背景下聯(lián)系社會(huì)因素開展教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生可以從本質(zhì)上理解并且靈活運(yùn)用知識(shí)。將融合HPS和STSE教育模式應(yīng)用于高中化學(xué)課堂教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)有更深層次的理解，感受化學(xué)來源于生活并服務(wù)于社會(huì)發(fā)展，轉(zhuǎn)變學(xué)生傳統(tǒng)死記硬背的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文以必修二第五章第三節(jié)“無機(jī)非金屬材料”[6-7]為例，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

1 素養(yǎng)目標(biāo)

1.1 教材分析

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是新人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)第五章第三節(jié)“無機(jī)非金屬材料”。這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料兩方面。傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料是最為基礎(chǔ)的硅酸鹽材料，主要包括玻璃、水泥、陶瓷等，至今已被應(yīng)用于生活的方方面面。而新型無機(jī)非金屬材料主要包括硅單質(zhì)、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料等，這些材料在高科技領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。由于材料的發(fā)展促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步，因此將材料的發(fā)展歷史與社會(huì)實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來進(jìn)行教學(xué)，可以使學(xué)生更深入學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，并且有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

1)通過思考，根據(jù)陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)過程，推測其性質(zhì)及主要用途，感受人類文明進(jìn)程和科學(xué)發(fā)展的進(jìn)步。

2)通過討論和探究，了解硅單質(zhì)、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料發(fā)展及應(yīng)用，體會(huì)新型無機(jī)非金屬材料在社會(huì)發(fā)展中所起的重要作用，激發(fā)學(xué)生好奇心，提升學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值認(rèn)同感。

3)結(jié)合建筑物、日用品、科技產(chǎn)品等使用到的無機(jī)非金屬材料，感受化學(xué)材料應(yīng)用的廣泛性和重要性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的興趣以及建設(shè)國家的社會(huì)責(zé)任感。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2.1 線索一：無機(jī)非金屬材料的發(fā)展史

通過學(xué)習(xí)無機(jī)非金屬材料的發(fā)展史，學(xué)生會(huì)身臨其境地感受科學(xué)家實(shí)驗(yàn)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、發(fā)現(xiàn)和思考的能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.2 線索二：無機(jī)非金屬材料在社會(huì)中的應(yīng)用

STSE教育強(qiáng)調(diào)化學(xué)對(duì)生活、社會(huì)及環(huán)境方面的作用。無機(jī)非金屬材料應(yīng)用于社會(huì)的方方面面，在促進(jìn)人類社會(huì)文明發(fā)展以及在高科技方面的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。

綜上，本教學(xué)設(shè)計(jì)將在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下，以上述兩條線索展開無機(jī)非金屬材料的教學(xué)。把知識(shí)放在歷史背景和社會(huì)背景下[8]，幫助學(xué)生深層次理解學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)設(shè)計(jì)思路如圖1和圖2所示。

3 教學(xué)內(nèi)容與過程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

【展示圖片】玻璃、水泥、瑪瑙、水晶、石英。

【提出問題】這些都是我們生活中常見的一些材料，同學(xué)們知道它們的主要成分嗎？它們有怎樣的發(fā)展歷史以及實(shí)際用途呢？

【教師講解】 以上圖片給大家展示的都是我們?cè)谏钪薪?jīng)常會(huì)用到的材料。材料是人類生存發(fā)展不可或缺的一部分。前面我們已經(jīng)學(xué)到了金屬材料，除了金屬材料外，還有無機(jī)非金屬材料。無機(jī)非金屬材料因其耐高溫、耐腐蝕、高硬度的良好性能，已應(yīng)用于生活的方方面面。本節(jié)內(nèi)容我們將以硅及其化合物為代表來學(xué)習(xí)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料和新型無機(jī)非金屬材料。

設(shè)計(jì)意圖：通過生活中常見的物質(zhì)，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的探知欲望，然后通過材料的發(fā)展史和社會(huì)應(yīng)用來展開本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)二：傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的教學(xué) (表1)

表1 傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的教學(xué)過程

設(shè)計(jì)意圖：將人類發(fā)明進(jìn)程融合與之相關(guān)的社會(huì)情境，通過一定的探究活動(dòng)，掌握傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)；通過物質(zhì)的性質(zhì)推測其微觀結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建立宏微觀聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析” “科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)核心素養(yǎng)”。

環(huán)節(jié)三：新型無機(jī)非金屬材料的教學(xué)(表2)

表2 新型無機(jī)非金屬材料的教學(xué)過程

設(shè)計(jì)意圖：通過科技發(fā)展進(jìn)程與應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)化學(xué)對(duì)人類社會(huì)生活發(fā)展產(chǎn)生的巨大促進(jìn)作用；在歷史情境中聯(lián)系社會(huì)實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科社會(huì)價(jià)值的認(rèn)同感；培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)四：歸納總結(jié)

1)通過無機(jī)非金屬材料的發(fā)展史，體會(huì)科學(xué)家在科研探究中走過的漫漫長路，感受科學(xué)家的聰明智慧和科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

2)通過學(xué)生探究活動(dòng)，掌握硅及其化合物的性質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)高純硅的過程。

3)感受材料在日常應(yīng)用以及科技領(lǐng)域方面發(fā)揮的影響，展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科對(duì)新材料促進(jìn)人類社會(huì)進(jìn)程發(fā)揮的重要作用，增強(qiáng)學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，建設(shè)祖國的決心。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)反思

4.1 以HPS和STSE教育開展教學(xué)

選取硅及其化合物的發(fā)展歷程，使學(xué)生通過歷程中所采用的工藝流程，推測物質(zhì)的性質(zhì)；在了解物質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上有機(jī)地滲透無機(jī)非金屬材料在社會(huì)科技方面的應(yīng)用等方面的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)將史料與社會(huì)發(fā)展相融合，促進(jìn)學(xué)生從更深層次學(xué)習(xí)并了解硅及其化合物的知識(shí)；在教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，幫助學(xué)生形成科學(xué)思維，感受化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展做出的貢獻(xiàn)，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。

4.2 以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向

在化學(xué)教學(xué)過程中，不僅僅是化學(xué)內(nèi)容的簡單傳授，而是基于HPS和STSE教育進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，充分挖掘化學(xué)學(xué)科知識(shí)中所蘊(yùn)涵的核心素養(yǎng)。HPS強(qiáng)調(diào)科學(xué)史，STSE重視科學(xué)技術(shù)，教學(xué)中培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)” “科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)，發(fā)揮了化學(xué)學(xué)科獨(dú)特的育人功能。