基于社会性科学议题的高中化学项目式教学

［摘 要］文章围绕“氮及其化合物”复习课内容，基于社会性科学议题，针对氮肥的生产、使用及环保过程开展项目式教学设计。通过“项目议题确定”“项目议题策划”“项目议题实施”“项目评价反思”等4个教学环节，分设生产组、使用组、环保组探讨“氮肥的一生”，创设“是否应该禁止使用氮肥”小型辩论活动。在该教学模式下，一方面，学生会综合诸多因素，树立辩证观念，权衡利弊，作出决策；另一方面，学生能构建“价-类-用”三维认知模型和物质转化框架，形成学科知识与社会生活的联结，提升学科素养。

［关键词］社会性科学议题；项目式教学；氮及其化合物

［中图分类号］ G633.8 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）26-0052-04

社会性科学议题（Socio‑Scientific Issues， SSI）是指以科学技术为载体，同社会道德与社会层次紧密相连的有争议性的社会性问题[1]。解决任何一类社会性科学议题，需要人们综合多学科视角进行议题的批判性分析。如含氯消毒剂及其合理使用、食品中添加二氧化硫、汽车尾气的处理等，这些议题既是社会关注的热点问题，又是备受争议的社会问题，解决这些问题，不能完全依靠科学理论，还须考虑社会因素[2]。SSI也是一种无固定答案的问题，要求学生在真实社会问题情境下主动参与到SSI的讨论中，结合知识技能、情感态度等，作出科学决策，从而促进学生对科学知识的理解以及思维能力的发展，最终获得“科学态度与社会责任”核心素养的提升[3]。

项目式教学是以学生为主体、教师为主导共同解决真实情境化问题的过程。该教学方式的主要特点为：通过驱动性问题将一个挑战性的项目拆分成若干个子任务，调动学生运用所学的学科知识和社会经验对驱动性问题进行深度、持续性探究[4]，创造性地解决一系列问题，最后完成项目化学习。项目式教学强调学生“做中学”，能够增加教学过程的趣味性，降低学生学习难度，提高学生知识获取能力，帮助学生运用所学知识与经验解决实际问题，建立学校教育与社会现实的联结。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出教师可围绕与化学有关的社会热点开展项目化学习，开发与社会密切相关的项目式学习活动[5]。传统复习课教学主要强调知识的理解、运用及解题思路的建构而忽略学生学科素养的培养，教师可选取与化学有关的社会热点或有争议的现实问题[6]，设计项目式学习活动来解决这一问题。鉴于此，本文以“氮及其化合物”复习课为例，探讨如何结合SSI开展项目式教学设计实践，帮助学生实现社会经验与知识经验的融合，引导学生自主建立解决SSI的逻辑思维框架[7]，强化学生社会责任意识，促进学生学科素养的形成和发展。

一、基于SSI的项目式教学

基于社会性科学议题的项目式教学流程主要分为“项目议题确定”“项目议题策划”“项目议题实施”“项目评价反思”等4部分[8]。项目议题确定：提供联系学生原有知识与社会情境素材的资料，确定项目主题。项目议题策划：分配人物角色，通过驱动性问题设计，明确知识与社会的联系，建立议题讨论的基础。项目议题实施：协助学生厘清议题争议，指导监督课堂活动，组织学生就项目争议点进行角色扮演，并综合考量多种因素权衡利弊后作出决策。项目评价反思：讨论项目议题思路，构建知识网络，分享成果，总结反思。通过这种教学方式，学生能够在确定的项目议题下发散思维，交流沟通，互帮互助，互相学习。在教师的发问和引导下，学生不断自我反思，亲身体会自主学习获得知识的自豪感，同时提升解决生活实际问题的能力，培养批判性思维和辩证看待问题的能力，实现高阶思维的培养[9]。

二、基于SSI的项目式教学设计案例——“氮及其化合物”复习课

（一）教学设计背景

氮及其化合物可用作燃料和用于工农业生产，但同时也可能会引起环境污染。氮及其化合物的生产及产品的使用问题社会上存在诸多争议，是当前的热点话题。因此，我们计划用2个课时设计“氮及其化合物”复习课教学，目的是帮助学生重构知识网络，打破思维定式。基于学生已有知识基础和社会经验创设情境，结合SSI设置驱动型任务，指导学生在解决问题的过程中学会运用“价-类-用”三维图来明确多价态物质间的转化关系，同时，以项目活动引导学生探讨、构建知识体系并逐渐使其完善。

（二）教学目标

（1）通过阅读资料素材，能够表述氮气和氨的物理性质，说明氮肥的种类和生产路径，学会联系生活实际辩证看待化学。

（2）通过对驱动性问题进行思考，能利用物质类别和氧化还原理论构建氮肥在生产和使用过程中的物质转化图，明确多价态元素相互转化思路，构建转化模型。

（3）通过角色扮演以及氮肥生产和使用对环境影响的辩论，完善氮肥转化过程，明确氮肥的合理开发和使用事项，发散思维。

（4）通过组内、组间辩论，能说出、写出和展示出小组的最终讨论结果，并在班级中交流；体验化学学习乐趣，养成社会责任感，增强环保意识。

（三）教学流程

基于SSI的“氮及其化合物”项目式教学流程如图1所示。

（四）项目实施过程

1.项目议题确定

【提供资料，创设情境】播放视频“化肥在农业生产中的危害”，让学生了解氮肥虽然能促进植物生长，但也可能会造成环境污染，且氮肥保存不当还会造成一定的危害。

[教师]如何看待氮肥的使用这一颇具争议性的社会问题呢？

[学生]我们应该辩证地看待氮肥，深入分析氮肥的生产、使用过程，以期减少其对环境的负面影响。

【师生探讨，确定议题】本节课，我们将共同学习有关氮肥的知识点，探讨“是否应该禁止使用氮肥”这一议题，明确氮肥与生产生活的关联。

设计意图：通过提供贴近生活的资料，帮助学生进一步了解氮肥在工农业中的价值，激发学生的化学学习兴趣，同时培养学生的信息提取能力，引导学生树立辩证认识观，并通过师生讨论将社会性问题转化为化学知识的学习，从而确定项目议题。

2.项目议题策划

【分配角色，设置任务】氮肥的生产、使用、分解，每一个阶段都涉及氮物质的转化过程。实际上，氮肥的分解主要发生在土壤中。从已有资料中我们了解到氮肥可能会对土壤造成一定的污染[10]，因此，使用氮肥后须考虑环保问题。现将全班分为三个小组，分别为生产组、使用组和环保组。

[教师]分派任务，小组探讨。

生产组：氮肥有哪些种类？其生产途径都有哪些？生产过程中可能会产生哪些污染？

使用组：氮肥在使用过程中会产生污染吗？使用氮肥时应该注意什么？

环保组：怎样做才能降低氮肥生产和使用时对环境带来的负面影响？

[生产组1]氮肥可分为无机氮肥和有机氮肥，无机氮肥有铵态氮肥和硝态氮肥两种，有机氮肥常见的有尿素。考虑经济效益，氮肥的生产可选用易得的氮气为原料进行固氮。在氮肥生产中所产生的一些气体会对大气造成一定的污染。

[生产组2]硝态氮肥的生产：大气中的氮在雷电的作用下生成一氧化氮，一氧化氮结合空气中的氧气生成二氧化氮，二氧化氮在雨水的作用下生成硝酸，硝酸与碱性物质反应即可生成硝态氮肥；铵态氮肥的生产：氮气在高温、高压和催化剂条件下与氢气反应制得氨气，氨气极易溶于水，与水反应生成一水合氨，一水合氨与酸性物质反应可生成铵态氮肥。

[生产组3]生产硝态氮肥时有NO、NO2生成，会造成大气雾霾、酸雨、光化学烟雾等问题；生产铵态氮肥时有大量NH3生成，会造成大气雾霾，氨水若没有进行妥善处理而直接排放，可能会导致水体富营养化。

[小结]生产组的分析路径：氮肥种类→生产原料→转化过程→所得产物→是否污染→污染成因。

[教师]提供氮肥在土壤中吸收转化的相关素材。

[使用组1]硝态氮肥易溶于水，因此雨后常被用作追肥，它能够被植物根部直接吸收，但是NO[-3]不易被土壤中的胶体所吸附，因此容易随水分流失，若流入水体，可能导致水体富营养化，故硝态氮肥不宜作基肥使用，尤其在水田的环境中。此外，没有被土壤吸收的NO[-3]可能会被反硝化还原成N2、NO、NO2等气体，这些气体会造成一定的大气污染。

[使用组2]铵态氮肥易溶于水，也可用作追肥。其中的NH[+4]易被土壤中的胶体吸附和固定，不易随水分流失，这一特性使得铵态氮肥可作为基肥。然而，在碱性土壤中，NH[+4]会转化为易挥发的NH3，而NH3与O2反应会生成一系列的氮氧化物，这些氮氧化物会造成大气污染。此外，铵态氮肥还可以通过硝化作用进一步转化为硝态氮肥。过量使用氮肥容易导致土壤发生变化，同时，氮肥会随地表汇入河流，造成水体污染。

[使用组3]根据氮肥在土壤中的转化特点，可以选择在雨后进行施肥。氮肥的使用不宜过量，因为过量的氮肥可能会导致土壤酸碱度失衡，还可能会随地表径流汇入湖泊造成水体污染。

[小结]使用组的分析路径：氮肥种类→氮肥特性→转化过程→造成污染→污染种类→使用注意事项。

[教师]虽然氮肥的生产和使用都会造成污染，但氮肥又是农业生产中不可或缺的，请环保组谈谈看法。

[环保组1]氮肥虽然会造成污染，但就国家粮食安全来说，它对于解决人类的温饱问题起到了至关重要的作用，氮肥的使用利大于弊。在使用氮肥时可以通过询问专家和参考资料来把控氮肥的用量，以确保土壤酸碱平衡。

[环保组2]在生产过程中，可以根据氧化还原原理，通过加入适当的还原剂，将大气污染物NO、NO2转化为无污染的N2。

[环保组3]在使用氮肥时，可以深施氮肥并搭配使用硝化抑制剂，同时及时浇水，以减少土壤中的氮肥流失。

设计意图：引发学生对社会争议性问题的关注，进而在复习氮及其化合物的转化过程中发散思维，结合学科知识对社会性科学议题有更进一步的认识。

3.项目议题实施

【厘清争议，展开辩论】我们已经知道氮肥可以造福人类，为人类的温饱作出了重要贡献，而大量氮肥的使用也会给环境带来负面影响，因此要用辩证的眼光看待氮肥，树立辩证观。接下来全班就“是否应该禁止使用氮肥”进行小型辩论活动。

[教师]一组和二组为正方：应该禁止使用氮肥，三组和四组为反方：不应该禁止使用氮肥。

[学生]小组讨论，搜集证据，进行辩论。

在辩论过程中，学生明白是否应禁止使用氮肥要综合考虑多种因素，平衡各方面的利益。只有采取科学合理的措施，才能促进农业的可持续发展。因此，对待任何事物都应辩证看待，权衡利弊后再作出决策。

设计意图：引导学生联系生活实际，结合人物角色进行辩论探讨，运用所学知识权衡利弊，做出恰当决策。此环节有助于锻炼学生观察生活中的化学的能力，培养学生语言表达能力，加强学生模型构建能力。

4.项目评价反思

【交流成果，评价反馈】通过三个角色组的分析讨论，对氮及其化合物的转化有进一步的认识，总结“氮肥的一生”所需经历的阶段，标出涉及的氧化还原反应并写出化学方程式。（提示：整个转化过程可以考虑用“价-类-用”三维图表示）

[学生]小组讨论，总结画图。氮及其他化合物的转化关系如图2所示。

[教师]请同学们根据辩论赛内容写出两条关于氮肥使用的小语录。课后运用所学知识向家人和朋友普及氮肥知识，成为小小“环保官”。

[学生1]控制氮肥的用量，谨防流失营养化；硝态氮肥旱土中，铵态氮肥水田里。

[学生2]深施氮肥及时水，营养丰富茎叶粗；打雷下雨勿担忧，雷雨过后丰庄稼。

[学生3]高温放电，加氧加水，制硝肥；高温高压，催化加水，制铵肥。

[教师]通过项目式学习活动，我们明白了对于社会上具有争议性的问题需要用辩证的眼光去看待，权衡利弊后方能作出正确的决策。

设计意图：引导学生从“价-类-用”三维角度回顾课堂活动，以构图、文字的形式体现思维形成的过程及学习成果，帮助学生深化多价态元素观，构建物质转化思维框架，培养环境保护意识。

三、总结反思

基于社会性科学议题，对“氮及其化合物”的复习课进行项目式教学设计，将化学课程内容转化成社会生活中的实际问题，通过项目议题确定、项目议题策划、项目议题实施、项目评价反思等流程，带领学生通过自主学习、合作研讨、小组交流、组间辩论等形式加深对知识的理解，发散思维，同时帮助学生明确化学与生活的相关性，引导学生树立辩证思想，进而对SSI能够作出正确决策。

通过基于SSI的项目式教学，学生能在真实情境中感受热点问题，在合作探究中提升创新能力，在任务性问题驱动下发散学科思维，在物质转化中构建认知模型，最后将学习项目回归生活，学以致用，增强社会责任感。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吴金鑫，李娟.全面提升学生科学素养的社会性科学议题的教学设计：以“新能源汽车是否会取代燃油汽车”为例[J].化学教学，2020（10）：35-40.

[2] 何艳阳，刘瑞.化学教学中的社会性科学议题：意义、模式与实施[J].中学化学教学参考，2020（6）：1-4.

[3] 朱诗雨，严文法.新苏教版高中化学必修教材社会性科学议题内容分析与教学建议[J].化学教与学，2023（8）：74-78.

[4] 沈剑.基于真实情境的项目式教学在高三复习课的应用：轧钢厂废水分析处理[J].化学教育（中英文），2023（3）：54-58.

[5] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.

[6] 黄刚，许燕红.基于社会性科学议题的化学微项目学习：以“物质的性质与转化”单元复习为例[J].化学教育（中英文），2022（7）：31-37.

[7] 胡久华，罗铖吉，王磊，等.在中学课堂中开展社会性科学议题教学的探索[J].教育学报，2018（5）：47-54.

[8] 曾璐，邹映波.人工合成肉桂酸：基于项目式学习的有机复习[J].化学教学，2019（6）：57-60.

[9] 王薇.基于“学案”的项目式教学模式在高中化学复习课中的应用研究：以“铁及其化合物”复习课为例[J].中学教学参考，2023（17）：64-67.

[10] 刘敬.中国历史氮肥数据重建与农田生态系统氧化亚氮（N2O）排放评估[D].南京：南京信息工程大学，2023.

（责任编辑 罗 艳）