涵育“科学态度与社会责任”的教学内容结构化设计

摘要：“科学态度与社会责任”的培养需要学生建立科学认识并能付诸实践行动，教学内容的结构化是实现这一目标的重要途径。选取“探析二氧化硫的功与过”教学中的部分环节，从模拟主题情景，串联情境任务，引导反思概括三个方面阐述促进知识关联、认识思路与核心观念结构化的设计策略。指出“素养为本”的教学应注重知识、思维和观念的统一，从整体上构建“主题-情境-问题-任务”的结构化。

关键词：科学态度与社会责任；内容结构化；二氧化硫教学；素养为本

1 “科学态度与社会责任”的内涵及其教学启示

“科学态度与社会责任”是化学学科核心素养的重要组成要素，突显了化学课程的育人目标，揭示了化学学习更高层次的价值追求。《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“新版课标”）从内涵、目标与素养水平等多个维度对其进行了描述，指出：“具有节约资源、保护环境的可持续发展意识；理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，认识化学对社会发展的重大贡献；能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权衡利弊，作出正确的价值判断；强化社会责任意识，积极参与有关化学问题的社会决策”^[1]。由此可见，“科学态度与社会责任”包含意识和行动两个层面：①提升认识，形成可持续发展意识、“绿色化学”观念、对与化学相关社会问题的科学态度等；②实践应用，理论联系实际，将学科知识、方法应用于生产生活，能针对实际问题提出具体解决方案。“科学态度”与“社会责任”前后递进，互为支撑，既要建立科学认识，也能将认识转化为行动。

学科核心素养源于又高于具体知识，学科知识是发展学生核心素养的基石。新版课标指出：“促进学科知识向学科核心素养转化的关键在于内容的结构化，包括知识关联结构化、认识思路结构化与核心观念结构化。精选学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实”^[2]。“科学态度与社会责任”的培养离不开知识体系的建构、思维方法的凝练以及核心观念的塑造，也离不开主题情境中具体问题的分析与解决过程。教学当中应精选有意义的素材，创设真实的问题情境，设计梯度化的问题组，布置系列化的问题解决任务，驱动学生开展调查研究、情景模拟、方案设计、实验探究等活动，在活动参与中掌握必备知识，在问题解决中提升关键能力。建立“主题-情境-问题-任务”层级关联，实现主题情境结构化，情景活动结构化，问题组块结构化，任务线索结构化等，为价值观念的塑造逐步搭建认识阶梯，为核心素养的发展提供真实的表现机会。

2 “二氧化硫”内容特点及素养发展目标

作为硫及其化合物的代表性物质，二氧化硫是高一学生在2019年人教版化学必修第二册首先学习的物质。新版课标对该主题的内容及学业要求为：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硫及其化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响；能有意识地运用所学知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论^[3]。二氧化硫在生产生活中有着广泛的应用，性质与用途相依，对自然环境和社会发展有着深刻的影响，价值与危害并存，是培养学生科学看待化学问题，强化社会责任意识，提高决策参与能力的良好素材。教学当中应以“化学物质有利也有弊”“物质利用要趋利避害”等学科大概念为统领，结构化设计教学内容，提升学生的科学认识并引导其付诸实践，培养科学态度与社会责任。

基于以上分析，本节教学学生需达成以下目标：①建立逻辑清晰、意义深刻的二氧化硫知识体系；②形成对元素化合物性质及相关实际问题解决的一般分析视角和认识思路；③在透析问题本质的过程中进一步反思与概括，增进对化学物质的辨证认识和对化学学科的价值理解，内化学科核心观念（大概念）。对此，笔者以“探析二氧化硫的功与过”为教学主题，选取部分环节，从主题情境创设、情景活动开展、问题组块设计、任务线索引领等几个角度阐述促进学生知识关联、认识思路与核心观念结构化的设计策略。

3 涵育“科学态度与社会责任”的内容结构化设计策略

3.1模拟主题情景，促进知识关联结构化

知识关联包括知识意义关联与知识逻辑关联等，是知识应用与问题解决的前提，为核心素养的发展奠定了基础。传统课堂从物质理化性质到用途制备的讲授式教学难以突破元素化合物易学难记的困扰，也无法调动学生知识建构的主动性。对此，可以模拟系列化的情景主题，设置活动线索（见图1），以SO₂为第一视角，赋予SO₂拟人化的角色设定，引导学生融入情景，通过角色扮演和求同存异等活动，使彼此孤立的事实性知识建立结构化的意义关联，重组为易于识记与理解的知识组块。

3.1.1 角色扮演，巧设知识意义关联

情景活动1：阅读课本、查阅资料，联系SO₂的物理性质，结合你的理解用拟人化的语言为它写一个“自白书”，在课堂上表演并将“自白书”中的关键词句与对应的物理性质以表格形式建立关联，帮助大家认识它。

设计意图：采用内心独白或故事叙述等方式，将物质的理化性质与角色的行为表现建立有意义的关联，设计成虚拟化的角色扮演情景活动，赋予枯燥的化学知识更独特的生命力，让知识建构变得更有生成性。同时，在角色扮演过程中也能引发学生“换位思考”，反思化学物质的存在、价值与危害，表演时候可以融入个人情感体验。

3.1.2求同存异，统整知识逻辑关联

元素化合物性质知识庞杂，为理清内在逻辑关系，对于陌生物质的学习，可采用“求同存异”的策略进行知识同化与顺应。例如，创设“SO₂的寻亲之旅”情景活动，“寻访家族印迹”，引导学生类比熟悉物质，预测陌生物质的性质，以点带面，关联物质间性质的相似与差异，整合学科知识体系。

情景活动3：为了更好地认识SO₂，需要先探寻他的兄弟姐妹。[问题引导]①从元素组成角度，SO₂与学过的哪种气体最相似？②从性质角度划分，它们的类别都是什么？③根据物质类别，预测SO₂具有哪些化学性质？④如何区分CO₂和SO₂？

设计意图：联系已知，预测未知；同中求异，异中求同；归纳类比，拓展延伸，帮助学生从整体上认识物质的相似性与差异性，建立更清晰的学科知识逻辑关联。对于SO₂漂白性的学习，同样可以联系熟悉的HClO进行“求同存异”，以强化知识关联，构建整体认识。值得一提的是，类比的结论未必是正确的，需要实践检验，正确的类比一定建立在科学的依据之上，如相似的物质结构、组成或类别等。

3.2 串联情境任务，导向认识思路结构化

素养的发展是情境性的，“素养为本”的教学就是要让学生重回情境进入发生状态^[4]。主题情境为知识生成、思维生长、素养发展提供了实践的沃土，教学当中主题、情境、问题、任务应建立内在的关联（见图2），串联主题情境，设置问题链条，提供任务线索。在问题解决过程中，驱动学生构建分析视角，透析问题本质，探索思维路径。

3.2.1 建立分析视角，探索认识思路

情境1-1：[演示实验]用注射器收集40 mL SO₂，抽取适量紫色石蕊试液，用橡胶塞堵住管口，晃动注射器。观察到注射器活塞前移，紫色石蕊试液变红。

[问题引导]①酸雨是什么？②酸雨导致了哪些环境问题？③人类哪些实践活动会促进酸雨的形成？④SO₂在空气中是如何形成酸雨的？

酸雨即pH<5.6的雨水，通常含有硫酸等强酸。酸雨会腐蚀绿色植物和建筑设施，同时危害人类健康。生产生活当中，含硫矿石冶炼、化石燃料燃烧、汽车尾气、燃放鞭炮等过程会产生SO₂，形成硫酸型酸雨。

[任务驱动]结合SO₂的物质类别和元素价态，在“价-类”二维图中分析空气中酸雨可能的形成路径。

途径Ⅰ：一定条件下，SO₂在空气中能被O₂氧化成SO₃，SO₃与水化合生成H₂SO₄：SO₂→SO₃→H₂SO₄；途径Ⅱ：SO₂能与水反应生成亚硫酸，亚硫酸进一步被O₂氧化成硫酸：SO₂→H₂SO₃→H₂SO₄。

[问题反思]①SO₂为什么能发生上述转化？②上述转化过程与物质的哪一个方面有关？③研究化学物质性质的认识视角与一般思路是什么？

情境1-2：[问题引导]①生产生活当中，哪些做法能够减少酸雨的形成？②这些做法采取的思路是什么？③由此你对“绿色化学”又有了哪些认识？④对于必须的工业生产活动如燃煤，如何处理产生的SO₂？

[任务驱动]结合SO₂的物质类别（酸性氧化物通性）与元素价态特点（氧化性和还原性），探索它的吸收方案，写出对应化学方程式，并探讨各个方案的优势与不足。

[问题反思]①针对上述方案，如果你是工程师，你倾向选择哪个方案？②如何解决方案中存在的不足？③工业生产中选择尾气处理方案需要考虑的原则和基本思路是什么？

工业吸收SO₂尾气常用的化学方法包括干法（用固态碱性吸收剂）、湿法（用碱性水溶液）、氧化法等^[5]。针对干法中固-气接触不充分问题，燃煤时可以将粉状吸收剂喷入炉膛，利用气体上升和固体重力相互作用，使反应更加充分^[6]。类似的，湿法吸收SO₂也可以采用雾化喷淋的方式，增大接触面积。针对湿法中NaOH成本较高问题，可用Ca（OH）₂等廉价原料代替，或利用反应Na₂SO₃+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+2NaOH实现回收利用。无论选择何种方案，生产实践中吸收尾气都需要考虑：①吸收成本；②吸收效率。

设计意图：以情境为依托，以问题为导向，以任务为线索，开展酸雨形成路径探索、环境问题防治措施、尾气处理方案探讨等活动。驱动学生在问题解决过程中，构建问题分析的基本视角，形成问题解决的一般思路，使问题解决条理化，认识思路结构化。

3.2.2透析问题本质，凸显思维路径

情境3-1：[问题引导]①SO₂能否用于食品添加？②若能，食物当中的SO₂有什么作用？③体现了它的什么性质？④SO₂导致了哪些食品安全问题？⑤这些问题的根源出在哪里？

SO₂可用于食品添加，如葡萄酒中添加了SO₂，作用有杀菌、抗氧化等，利用了SO₂水化物的酸性以及还原性。但不法商贩利用SO₂增白食品，改善色泽，延长保质期，危害人们健康，问题的根源在于超量添加！

[任务驱动]调查了解市面存在的增白食品，列举其危害，并结合SO₂的性质，设计一个简单的食品选购建议书。

图8食品选购建议书设计