通过STSE教育的构建,培养高中化学学科核心素养

刘吉祥

新时期的教学改革为高中化学教学提出了新的要求，教师不仅要培养学生的科学理论与问题解决能力，还要重视对其核心素养的培育。高中化学教师要重视对STSE教育理念、教学方法的学习，做好STSE教育的构建工作，为促进学生综合发展奠定基础。本文结合现阶段高中化学实际教学情况，对STSE教育核心概念、教学特点加以概述，讨论通过构建STSE教学框架培养高中学生化学核心素养的具体教学策略，以供参考。

一、STSE教育的核心概念及其日常教育教学特点

STSE具体指代Science、Technology、Society、Environment四个英文单词，即科学、技术、社会与环境。STSE教育理念强调理科教学应用的重要性，要求教学者探索综合实践活动等教育实施路径，其教学基础以构建主义学习理论为主，重视对科学知识与社会生产实践、环境保护、资源节约的深度融合。一些教育学家认为，STSE教育应将教学重点放在培养学生独特的价值观和民主行为、多元的科学思想与较强的操作时间能力上，使学生客观看待科学技术发展的利弊，促进其自我提升。

STSE教育具有以下特征：一，具有综合性强的特征。这种教育模式下科学、技术、社会、环境教学资源与课标内容充分渗透、融合，教师可以从更多的角度对课程展开教学，在开阔学生课程学习视野的同时，实现对其科学素养的培养。二，具有探究性强的特征。STSE教育是一种生本化的教育，强调课堂回归学生，重视对学生学习主体地位的突显，通过在课上组织师生互动、生生互动活动让学生探索学科内容的本质，体会理论、实践学习的趣味，强化其探究意识，从而提升学生的科学探究积极性。三，具有实效性良好的特征。STSE教育与社会生活接轨，重视对实际案例、问题的分析教学。学生在思考问题、解决问题时能明确本学科与其他学科的内在关联，理解保护环境、节约资源、回归社会的重要性，社会责任感得到增强。

二、STSE教育培养高中化学学科核心素养的策略

（一）重视科学理论教学，培养理论分析素养

1.创设理论教学情境，培养宏微结合素养

从宏观与微观两个角度展开教学对加深学生对化学问题本质的理解，以及提升其分析、推理、预测能力有着重要意义。实际教学中，部分学生缺乏微观意识，不能宏微结合地对化学知识进行辨证学习，理论学习浮于表面，不利于宏观辨识与微观探析素养的生成。教师可从激趣教学着手，通过口述、做游戏、播放多媒体课件等方式创设理论教学情境，让学生将注意力转移到微观世界上，引导其从宏观、微观两个角度思考问题，从而培养其宏微结合素养。

比如，在人教版高一化学必修第一册“离子反应”一课的教学中，教师通过谈话引入课程内容：“为什么家长用醋酸除水垢、盐酸除锈？为什么环境保护人员用氨水处理硫酸工业废水？它的原理是什么？”在问题情境下播放硫酸铜与氯化钡化学反应视频，同时展开追问：“观看视频时，你发现了什么？这个反应的实质是怎样的？”由问题引发学生对化学反应的宏观现象与微观实质进行分析，使其观察H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl产生白色沉淀的过程，结合实验现象讲解电解质电离知识：“电解质溶液发生反应的实质是离子之间的反应，氯化钡和硫酸中的钡离子与硫酸根离子结合、氢离子与氯离子结合产生盐酸与硫酸钡沉淀。”这时教师再结合情境醋酸除水垢的实例让学生分析，进一步提升其宏观观察与微观探析素养。教师以谈话的方式引入生活中的化学现象并提问，通过创设生活情境、问题情境激发学生的探究兴趣。之后播放具体化学视频，让学生观看化学反应现象并对其本质进行探究，让其在观察、分析、探究问题过程中形成良好的化学核心素养。

2.分析典型理论问题，培养模型认知素养

高中化学教学包含许多复杂、抽象的概念知识，忽视概念教学会导致学生理解困难，学习受阻，影响化学课程教学效率。SETE下的化学教学要重视夯实学生的科学基础，做好概念模型教学，使其能学会使用化学符号、文字、图像总结事物的化学规律，从而培养其模型认知素养。对此，教师可在课上引入典型的化学理论问题，让学生使用概念图或其他工具对问题进行详细分析，提升学生总结事物特征、梳理知识结构的学习能力。

比如，在人教版高一化学必修第一册“物质的量”一课的教学中，教师提出典型问题：“我们在实验室中可以用器具称 克碳，却难以称量 个碳原子，可称量的物质与难以称量的原子、分子有什么关系？ 克的碳、 克的氧气、 克的二氧化碳所含微粒数是多少呢？”学生在探析问题、解决问题的过程中，初步建立了“微观的微粒数目”与“宏观的质量”的联系，这时教师展示数据资料：1999年巴西和美国科学家发明了能称量 千克物体的纳米称，能称量单个病毒的质量，随后德国科学家研制出能称量单个原子的纳米称，一个C原子的质量为[1.993×10-26]千克。结合资料内容引导学生回到题目中，根据碳原子数= 克/一个碳原子的质量计算出碳原子的数量[N（C）=0.012kg1.993×10-26kg≈6.02×1023]。这时，教师再提出问题：“ 克的碳含有多少碳原子？如何表示？”引导学生将[6.02×1023]作為一个微粒看作一个集合体，建立一个新的物理量（物质的量），让学生尝试使用数学模型与化学模型解决此类问题。这样，学生就能轻松理解物质的量的概念，在脑海中形成具体的化学模型，主动梳理物质的量、体积、质量相关知识的内在关系。教师出示典型例题集中学生注意力，在讲解问题的过程中渗透模型知识，按部就班地引导学生推断出化学模型。接着，教师出示同类型问题让学生解决，在此过程中强化其模型思想，使其主动进行建模，从而培养其模型认知素养。

（二）优化技术方法教学，培养实践探究素养

Technology（技术教育）是SETE教育的关键，也是培养学生实践应用能力的主要渠道。结合高中化学核心素养的具体教学要求，教师要重视对SETE教育中T的教学，在实验教学、活动教学中多给学生实践操作的机会，以此培养其化学变化与平衡素养、化学证据推理素养。

1.设计化学平衡实验，培养变化平衡素养

化学的本质是变化，只有从化学变化的表现形式、内在本质、符号表示三方面展开教学，才能深化学生的化学认知。教师可在实验教学中培养学生变化观念与平衡思想素养，使学生理解化学反应的守恒与变化，不仅要深入挖掘课程教学的内涵，还要重视对实验教学结构、教学细节的把控，让学生充分参与到自主操作、合作实践过程中，强化其化学认知。

比如，在人教版高一化学必修第一册“铁及其化合物”一课的教学中，教师提出问题：“生活经验告诉我们，常温下的铁与水不发生反应，那么为什么钢铁厂生产时出土的模具必须充分干燥？”学生思考问题时，教师出示实验装置图片，在高温条件下使用水蒸气反应装置、还原铁粉、湿棉花、肥皂液、燃烧的火柴演示实验，让学生结合实验现象分析可能的生成物，探究实验原理。演示后，将操作装置、实验材料下发到学生手中，要求其以小组为单位进行实验设计。比如，确定试验目的、思考3Fe+4H2O==（高温）Fe3O4+4H2↑反应方程式中电子转移方向和数目、试验中的氧化剂与还原剂等问题。此外，教师还可提出具体问题：“铁单质在什么条件下转化为 价？在什么条件下转化为 价？”让学生在具体草果过程中探究氧化还原原理，使其理论达到结构化水平，实现对其化学变化与平衡素养的有效培养。教师综合教科书内容、核心素养培养要求、SETE教育理念设计实验教学内容，先演示实验整体流程让学生对实验操作产生初步认知，再组织学生合作实验让其在实际操作过程中挖掘实验本质，实现对其化学变化平衡素养的有效培养。

2.组织小组讨论活动，培养证据推理素养

技术是使用科学知识解决问题的有效手段，培养学生技术运用能力是SETE教育的教育目标之一。化学教学中，教师要打破高考的局限，注意将理论知识与实践活动相结合，在课上积极组织师生互动、生生互动教学活动，在活动中引导学生运用化学原理解释生活现象，增强其科学意识。同时，教师也可将问题结局展示给学生，并为学生提供相应的数据资料，让学生根据课程内容、相关资料对问题进行推理，培养其良好的证据推理素养。

比如，在人教版高一化学必修第二册“化学反应与能量变化”一课的教学中，结合本节课关于化学反应中热效应与焓变的关系等知识点，教师组织学生讨论问题：“‘暖宝宝有一个透气袋，撕开包装后氧气进入透气袋后逐渐产生热量，你知道暖宝宝为什么会产生热量吗？”同时，教师给出拓展阅读资料：“暖宝宝”的原料层是由铁粉、石、活性炭、无机盐、水等合成的聚合物，无毒无副作用。让学生综合“暖宝宝”的放热现象、原材料对“暖宝宝”的反应原理展开讨论，让其从物质所具有的能量角度、化学键角度、能量变化角度对化学能转化为热能的过程进行推理，加深其对4Fe（OH）2+2H2O+O2==4Fe（OH）3↓、2F（OH）2==Fe2O3+3H2O氧化反应放热性能的理解。教师结合课程教学需求提出讨论问题，同时为学生提供课外拓展阅读资料，让学生综合课内外知识讨论问题，从不同角度出发，引导学生分析、讨论、推理、论证问题，让其结合具体的化学反应方程式解释问题原理，实现对学生证据推理素养的有效培养。

（三）引入社会教育资源，培养科学探究素养

Society（社会教育）是SETE教育的重要构成部分之一，其主要目的是培养学生正确的科学价值观。实际教学工作中，教师可结合社会教育的具体要求、高中化学核心素养关于科学探究素养的培养要求整合教学资源，通过引入社会实践案例、组织社会实践活动强化学生的科学探究意识。对此，教师可结合现阶段的社会实际需求设置综合实践活动，让学生作为活动主体运用化学知识解决实际问题，使其学有所用、学以致用，培养其科学探究素养。

比如，在高一化学必修第二册“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”一课的教学为例，教师结合我国的制盐历史，教师组织“如何除去粗盐中的可溶性杂质”实践活动，让学生从化学角度分析制盐问题。先分析粗盐水中的可溶性杂质，如钙离子、镁离子、硫酸根离子等，让学生综合BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl、CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl、MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl等反应选择合适的去除杂质试剂。后让学生结合社会上人们对食用盐的具体需求探究试剂添加顺序，如先添加氯化钡溶液、碳酸钠溶液，再添加氢氧化钠溶液过滤;先添加氯化钡溶液、氢氧化钠溶液，再添加碳酸钠溶液过滤等。教师将课程教学内容与社會教学资源完美结合，设置社会实践活动，引导学生在实践过程中运用相关化学知识，增强其科学认知，使其学会使用具体知识解决实际问题，在潜移默化的过程中提升学生的科学探究素养。

（四）分析环境发展问题，培养社会责任素养

Environment（环境教育）是SETE教育中不可分割的一部分，对增强学生环保意识、资源节约意识、污染防治意识有着积极作用。将环境教育与高中化学教育相结合，可以让学生明确现阶段自然环境面临的处境，激发其使用化学知识解决环境问题的热情。课上，教师可引入与课程内容有关的环境新闻，提炼出新闻中的问题，让学生尝试用化学手段解决问题，让学生在动态学习的过程中养成良好的社会责任感。

比如，在人教版高一化学必修第二册“环境保护与绿色化学”一课的教学中，教师将“第一批新能源汽车电池接近报废，电池污染乱象浮出水面”“六安：购买废旧铅蓄电池拆解、熔炼7人射线污染环境受审”等新闻引入课堂，为学生讲解废旧电池污染的危害。同时提出问题：“如何回收利用废旧电池？有其他更好的保护环境的方法吗？”让学生结合原电池、物质分离提纯等知识对探讨废旧电池回收利用的方法，结合绿色化学概念对废旧电池的原子利用率展开分析，让学生通过理论分析、实验探究解决化学污染问题，感受化学与可持续发展的关系。接着，教师回顾学习过程，为学生介绍世界环境日，在回顾、总结的过程中点明课程主题，升华环保教育主旨。教师将环境教育与化学学科教育充分融合，通过引入具体的新闻案例、讲解环境污染危害强化学生的环保意识，再让学生运用具体的化学知识解决相关污染问题，在整个学习流程中强化学生的应用意识，实现对学生社会责任素养的培养。

三、结语

综上所述，STSE教育综合科学、技术、社会、环境四方面教学内容，在极大程度上丰富了高中化学课程内涵，为高中化学核心素养培养提供了便利条件。教师必须掌握STSE教育的核心概念，同时创新理论、实验、活动教学方法，在概念分析、模型展示、案例剖析、实验教学等过程中渗透核心素养，实现对高中学生科学观念、探究精神、社会责任观感的有效培养。

注：本文为甘肃省教育科学“十四五”规划2021专项课题“核心素养视角下STSE教育理念在化学教学中的实践研究”（课题立项号：GS[2021]GHB1685）研究成果。

（吴淑媛）