化学教学中“科学风险”议题的梳理及与教学的融合实践

郑小艳　王换荣

摘要： 普通高中化学课程的育人功能蕴含在培养学生核心素养的过程中。围绕科学风险议题与化学学科的关联性，例析科学风险议题与化学教学的融合途径，包括以科学风险议题串联教学过程，在相关内容学习后解决科学风险议题，将科学风险议题设计成测试题。通过科学风险议题的化学教学实践，让学生具体地体验物质世界与其辩证性，培养他们的科学态度和社会责任感。

关键词： 科学风险议题; 融合教学; 核心素养; 教学实践

文章编号： 10056629（2020）08003006

中图分类号： G633 8

文献标识码： B

1  引言

高中化学课程是与义务教育阶段化学或科学相衔接的基础课程，对于科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用[1]。化学不像人文学科那样有比较显著的育人优势，容易被忽略，这就需要教师在教育教学中注意挖掘[2]。换言之，化学课程作为提升学生核心素养的重要载体，教学目标不能局限于让学生掌握学科知识、发展学科思维，更要通过剖析其学科特质，结合日常生活情境，以化学视角来审视和思考科学风险议题，为建构知识、拓展思路、强化学科应用和提升学科素养打下扎实基础[3]。然而，化学在全面深化课程改革的进程中，相对忽视与现实关联的科学风险议题，立德树人根本任务的推进效果欠佳。科学风险议题和化学学科核心素养的关联性在于前者可以为后者的培养提供真实的科学议题情境及问题解决的过程。因此，笔者提出教学实践中梳理和深入挖掘科学风险议题，为学生学科学习、思维发展和能力提升做适切铺垫。

2  科学风险议题的界定

科学风险议题属于社会性科学议题（socioscientific issues， SSI）的一种。社会性科学议题是指与科学有关的议题[4]，往往蕴涵有关科学知识、方法和技术的社会议题，与人的现实生活息息相关，可以给学生提供检视自身认识和解决与现实相关问题的能力的情境[5]。

风险即难以预计和不确定的危险或面临受损的可能性。从高中化学角度而言，科学风险议题是指社会性科学议题中基于化学学科理解，与化学学科本质紧密关联的知识、方法、技术议题。科学风险议题的学习过程能培养学生对科学风险产生的原因、后果及需要采取的防范措施的认识和态度，形成批判性思维和问题解决能力，是化学教学的重要内容，也是SSI教学研究中的重要话题[6]。以下着重梳理高中化学课程中与科学风险议题相关的社会性科学议题，提出有关的教学融合途径。

3  高中化学课程中与科学风险议题有关的主题梳理

与科学风险议题有关的化学学科主题主要体现在有机合成、反应原理、化工生产等层面。如表1中，在《普通高中化学课程标准（2017年版）》的诸多课程内容中均有体现。

必修主题5  化学与社会发展●结合实例认识化学原理、化工技术对于节能环保、清洁生产、清洁能源等产业发展的重要性。树立“绿色化学”的观念，形成资源全面节约、物能循环利用的意识。

●结合合成氨、工业制硫酸、石油化工等实例了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。

●认识经济发展与环境保护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、环境保护、食品与药品安全等方面法律法规的意识。

●查阅符合“绿色化学”理念的化工生产案例;讨论使用食品添加剂的利与弊，评论与食品安全有关的重大社会事件。

●在应用化学成果时能主动考虑其对自然和社会带来的可能影响，权衡化学成果在生产、生活中应用的利与弊。能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题。

选择性必修课程模块1化学反应原理主题1  化学反应与能量

●创设真实情境，组织学生开展基于能量利用需求选择反应、设计能量转化路径和装置等活动，形成合理利用能量变化的意识和思路，提升“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”核心素养。

●查阅资料，了解电解在化工生产中的应用;讨论电镀工业对环境造成的影响。

主题3  水溶液中的离子反应与平衡●查阅资料并讨论水溶液中的离子平衡在化工生产中的应用，如二氧化钛的制备、“侯氏制碱法”的基本原理等。

模块3有机化学基础主题2  烃及其衍生物的性质与应用●了解烃类在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。

选修课程系列1实验化学主题3  化工生产过程模拟实验●以真实化工生产过程为研究对象，借助相关资料对化工生产原理、流程进行复原和模拟。供参考的实验如下： 纯碱的制备，氨氧化法制硝酸，铁、铜等金属冶炼模拟，电解熔融盐制备金属，肥皂的制备，粮食酿酒，化妆品的制备，聚合物（如尼龙66、酚醛树脂、胶水）的制备。

系列2化学与社会主题2  化学与技术●化学与工农业生产： 通过“氨的合成”“农产品的化学加工”“精细化工产品的获得”等主题学习活动，认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义;知道化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势;了解工艺特点，体验如何根据物质的性质开发应用前景广阔的产品，认识化工生产过程对人类环境的可持续发展可能产生的影响。

系列2化学与社会主题3  STSE綜合实践●能依据“绿色化学”思想分析某些化工生产过程的特点和存在的问题，探讨系统化处理或解决问题的基本思路。

系列3发展中的化学科学

主题3  化学工程研究进展

●实现化工过程的原子经济性，发展安全高效和节能环保的物质转化工艺和系统。围绕相关典型研究成果，引导学生了解化学工程前沿研究的问题与思路。供参考的选题如下： 催化剂工程、膜分离工程、复杂体系化工基础数据的测量与建模。

例3  “湖北某市统测题”以甲苯为主要原料合成麻黄素的合成路线如图3，请回答问题：

（1） 化合物Ⅵ的分子式为。

（2） 化合物Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅳ、 Ⅴ中能使Br2的CCl4溶液褪色的是。

（3） 化合物Ⅲ的结构简式为，生成化合物Ⅶ的反应类型为。

（4） 在浓硫酸和加热条件下，麻黄素可以发生消去反应，该反应的化学方程式为  。

（5） 写出满足下列条件的化合物Ⅵ的两种同分异

CH3NBSCH2BrH2OOH-化合物ⅢCrO2/H+

Ⅰ  Ⅱ

CHO① NaCCH② H+CHOHCCHHgSO4稀硫酸

Ⅳ    Ⅴ

OHOCH3NH2H2OCHOHCCH3NCH3H2Ni

Ⅵ

CHOHCHCH3NHCH3

Ⅶ（麻黄素）

①含一个苯环;②无酸性，酸性条件下水解生成两种有机物;③能发生银镜反应

（6） 如何通过实验证明化合物Ⅱ分子中含有溴元素，简述实验操作  。

教师在讲授有机合成及推断引进素材“以甲苯为主要原料合成麻黄素的路线”时，要普及麻黄素的相关知识，结合高中学生的化学认知，介绍其物理、化学性质及用途。学名为2甲氨基苯丙烷1醇，系无色挥发性液体，由于它不溶于水，可用水蒸气蒸馏。亚氨基的存在使其可作为一种生物碱，它的盐酸盐应用更广泛。麻黄素存在于多种麻黄属植物中，是中草药麻黄的主要成分，也是合成冰毒即苯丙胺类毒品最主要的原料。新康泰克等数十种常用感冒、止咳药中均含有麻黄素，有可能被不法分子大量购买用于提炼制造毒品，各大药店均限量销售这些药，教师要借此引导学生了解和抵制毒品。如此情境预设下，学生兴趣浓厚，可以很快得到（2）中能使Br2的CCl4溶液褪色的是Ⅳ、 Ⅴ及（4）中麻黄素作为醇发生消去反应的方程式。

4.6  关注并辩证地认识炸药，培养学生的社会责任感

高中化学课程能让学生比较全面地了解和认识物质的性质，做到规避风险用其正途，初步学习如何以化学为工具更好地利用、改造、保护自然，满足人类生存需求，保护人类的生存环境和生命安全。

讲到选择性必修有机化学基础专题4烃的衍生物酯时引入素材“2018年本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿重大炸药爆炸事故”，炸药进行爆破时，工人将一塑料袋雷管扔进装有炸药的吊桶内，雷管与吊桶内壁发生碰撞导致雷管爆炸，进而引发炸药爆炸。教师在课前要做大量的素材搜集工作，在教学中合理渗透炸药等危险品知识。炸药用在建筑、桥梁等拆除爆破中是正途，认识炸药的化学成分并合理利用，可以为人类做贡献，使用不当也会造成危害。表2所列三种常用化学炸药均含有的元素是N、 O、 C，三硝酸甘油酯是硝酸和丙三醇酯化的产物。

黑火药硝酸钾、碳、硫磺制造炸药粒状，表面光滑，微带金属光泽，灰黑色，容易受潮变质带有爆炸性爆炸方程式为

2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑

2，4，6三硝基甲苯简称三硝基甲苯（TNT）带苯环的有机化合物制造炸药，广泛用于国防、开矿、筑路、兴修水利等淡黄色晶体，不溶于水，溶点为81.8℃带有爆炸性制备方程式为

CH3+3HONO2H2SO4△NO2O2NCH3NO2+3H2O

三硝酸甘油酯简称硝化甘油酯类化合物制造炸药，也可用做心绞痛的缓解药物。要防皮肤接触被吸收，可能引起头痛、疲乏等不适一种黄色的油状透明液体此液体因震动而爆炸制备方程式为

CHCH2OHCH2OHOH+3HONO2浓硫酸CHCH2ONO2CH2ONO2ONO2+3H2O

化学在解决人类发展过程中面临的各种问题，尤其是威胁人类健康和安全的有争议的科学风险方面发挥着至关重要的作用。课堂教学中引入科学风险议题可以促进学生对内容的理解，培养学生关注社会的意识，发展学生问题解决能力，提升学生的核心素养。高中化学教师要本着培养学生科学态度和社会责任感的出发点，多方面积累素材，努力开发新教学要素和现代科学视野。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2]吴俊明. 起点合理、 规则明确、 层次不乱、 突出特点—化学学科核心素养具体内容的厘定之我见[J]. 化学教学， 2017， （9）： 2～8.

[3]吴俊明. 关于核心素养及化学学科核心素养的思考与疑问[J]. 化学教学， 2016， （11）： 3～8.

[4]Zohar， A.， & Nemet， F. Fostering students knowledge and argumentation skills through dilemmas in human genetics [J]. Journal of Research in Science Teaching， 2002， 39（1）： 35～62.

[5]Driver， R.， Newton， P.， & Osborne， J. Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms [J]. Science Education， 2000， 84（3）， 287～312.

[6]Klosterman， M. L.， & Sadler， T. D. Multilevel assessment of scientific content knowledge gains associated with socioscientific issues based instruction [J]. International Journal of Science Education， 2010， 32（8）： 1017～1043.

[7]林建芬， 李言萍， 陈博殷. 基于争议性科科技议题论证教学的化学STSE教育研究[J]. 教学月刊·中学版教学参考， 2018， （3）： 18～21.

[8]Pedretti， E. Decision making and STS education： Exploring scientific knowledge and social responsibility in schools and science centers through an issuesbased approach [J]. School Science and Mathematics， 1999， （99）： 174～181.

[9]王換荣， 陈德坤， 陈进前. MBD模式下素养为本的高中化学教学设计——以“电解池的工作原理及应用”一课为例[J]. 现代中小学教育， 2019， （6）： 34～37， 42.

[10]吴俊明， 许颖如. 挖掘， 创新， 更好地发挥化学课程的育人功能[J]. 化学教学， 2016， （5）： 27.