基于Eilks教学模式的科学风险议题教学设计

郭科 胡源龙 曾艳

摘要： 结合Eilks教学模式，以“雪糕刺客中的食品添加剂”为载体，按照“文本方法与问题分析→阐明科学背景→重回社会科学情境→讨论与评估不同的观点→元反思”的基本程序进行科学风险议题教学设计。研究发现：该教学模式既能够让学生获取知识，明白知识是应对科学风险的关键要素；又能让学生用正确价值观思考问题，形成科学理性的科学风险态度。

关键词： 科学风险教育； Eilks教学模式； 科学风险议题； 科学风险认知； 决策能力

文章编号： 1005-6629（2023）03-0060-06

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1  问题的提出

素养导向下的科学教育立足于培养学生在真实情境中解决复杂问题的能力。而Beck等学者认为真实社会情境的特征是“风险”，所以他们主张在科学教育中纳入科学风险教育［1］。我国当前也在极力推动科学风险教育研究的发展，目前也取得许多重大成果。在理论层面上，陆军等人详细界定了科学风险的来源，并阐明了科学风险教育的价值［2］；孟献华、倪娟等人则进一步确立了科学风险教育的目标以及内容［3］。在实践层面上，陈凯等人通过对优质课进行分析，明晰了科学风险教育的相关资源利用［4］；倪娟则进一步构建了科学风险议题学习目标框架、一般模式、整体设计等［5］；此外，严西平也设计了“认知线、评估线和决策线”的主题式教学框架［6］，有效推动了相关教学的开展。

科学风险以不确定性为核心，必然引发争议，因此，部分争议较大的科学风险内容采用议题式的教学可能会更合理。基于此，本文结合Eilks社会性科学议题教学模式，以“雪糕刺客中的食品添加剂”为例探索该教学模式在科学课堂中开展科学风险议题式教学的适用性。

2  Eilks教学模式

Eilks教学模式是德国科学教育者Eilks同Marks、 Bertram等学者经过长期讨论与实践后所提出的关于社会性科学议题的教学模式［7］。较为经典的运用案例有Stolz等人关于“低脂和低碳水化合物饮食影响”的议题教学［8］，Marks等人“关于沐浴露中麝香香味的思考”的议题教学［9］，Feierabend等人关于“生物乙醇作为替代燃料的使用以及气候变化”的议题教学［10］等。Eilks教学模式包括五个主要环节，见表1。

3  教学设计思路

教学设计思路如表2所示。

文本方法与问题分析结合你的了解，你是如何看待卡拉胶在冰淇淋中的使用的呢？观看媒体信息，交流分享自己的观点（1） 提供相关媒体资料，引导学生对资料进行分析和讨论

（2） 诊断学生风险认知初始水平风险社会放大框架表明，风险信息在传递过程中会受到诸如污名化（例如媒体信息中的“遗臭万年”、“胶鞋”等表达）、社會冷漠、信任、媒体暴露和信号值等社会因素的影响，进而诱发向外扩散的次级效应，从而增强或削弱公众的风险认知［11］。因此，该部分的设计立足于通过媒体报道，引发学生对社会热点问题的关注，真实还原学生在接收相关社会信息后对社会信息的处理态度，初步诊断并评价学生的科学风险意识，以培养学生的科学态度与社会责任。

阐明科学背景

整体设计意图：风险最大的属性就是不确定性，认识风险事件的不确定来源是化解风险的第一步，然后才是针对不确定性制定处理策略。而已有的风险认知研究表明，人们在感知风险时，如果对风险事件的相关知识掌握得越充分，那么他越会觉得该科学风险是可控的，越不容易产生恐慌心理［12］。因此，该环节的重点是将现实风险问题转化为学科知识问题，通过让学生了解卡拉胶的生产、性质及用途去消除学生的未知感。

卡拉胶是如何提取的？（1） 完成“卡拉胶的提取”任务单

（2） 总结卡拉胶的提取方法

（3） 评估卡拉胶提取工艺的风险性（1） 讲解学习任务单的相关题项

（2） 总结工艺流程题的相关解题思路

（3） 呈现麒麟菜相关图片子活动一设计意图：

在常规课堂中开展科学风险教育，必然要考虑常规课堂的需求。因此，该环节以高考试题中的工艺流程题为背景进行设计，一方面立足于让学生通过学习任务单认识卡拉胶生产过程中的化学知识，另一方面立足于让学生在试题情境和生活美食图片中感受到卡拉胶生产的无害化，为之后的科学理性决策奠定基础。

卡拉胶具有怎样的化学性质？（1） 推测卡拉胶的性质

（2） 观看展示，提取信息，并应用卡拉胶的性质解释雪糕不化的原因（1） 媒体呈现卡拉胶的结构简式

（2） 总结有机化合物性质的研究思路

（3） 媒体展示卡拉胶的凝胶过程示意图并讲解其胶凝性子活动二设计意图：

通过对卡拉胶的结构与性质间的关系进行分析，既能复习有机化学的相关知识点，又能强化学生研究有机化合物的思维。同时，给予学生学校知识运用于现实生活问题的切入点，能够拉近学生对陌生事物的距离感，从而引导学生建立对卡拉胶的理性心理。

重回社会科学情境卡拉胶在生活中有着怎样的应用？其应用是否存在利弊？（1） 课前收集资料

（2） 分析计算引发溃疡所需的雪糕数，并评估风险程度

（3） 站在生产商的角度分析卡拉胶的使用（1） 讲解联合国和世卫组织专家对卡拉胶的评估结果

（2） 媒体展示市场监督管理局的雪糕检测结果

（3） 呈现实验数据：卡拉胶添加量对冰淇淋口感的影响

（1） 立足于引导学生关注卡拉胶的标准摄入量与实际摄入量之间的差异，使得学生对卡拉胶的致病性有一个合理的评估，从而帮助学生建立对卡拉胶使用的理性态度。

（2） 立足于引导学生站在不同的角度对卡拉胶的风险进行合理的评估，培养学生的综合研判能力。

讨论与评估不同的观点站在不同的角度，你会如何使用卡拉胶？角色扮演

交流分享引导讨论通过角色扮演，培养学生批判性使用信息的能力，让学生逐步学会解决各种价值冲突，树立正确的价值观念，养成良好社会行为。

元反思请大家合理评估网友们对卡拉胶的态度。交流讨论展示媒体的相关评论对社会媒体中经典的伪科学传闻进行分析、批判，从而让学生审视自己之前的风险态度是否合理，进一步深化其风险元认知。

4  教学实录

4.1  文本方法与问题分析

［情境引入］“快点吃，不然就化了”，这是大家吃雪糕时常说的一句话。近期，某款雪糕却因为“室温下放1小时不化”“用火烧不化”而深陷“雪胶”风波（提供相关媒体信息）。

［讨论］通过微博内容，我们可以看到食品添加剂“卡拉胶”被众多网友视为“舌尖上的毒物”。结合你们的了解，大家是如何看待卡拉胶在冰淇淋中的使用的呢？

［学生观点1］应该无毒吧，网上很多专家科普说它是一种植物提取物。

［学生观点2］我不太确定，但食品添加剂吃多了肯定不好。

［学生观点3］既然都已经用于生产了，应该还是比较安全的。

4.2  阐明科学背景

［教师提问］请大家思考网友们为什么会如此害怕卡拉胶？

［学生讨论观点1］因为我们不清楚卡拉胶有没有毒，对身体有无危害。

［学生讨论观点2］我们同样不知道卡拉胶是怎么来的以及它的使用是否恰当，所以才会害怕。

［教师引导］的确如此，卡拉胶的性质、生产工艺和使用剂量要求对我们而言都是未知的。那接下来我们就对卡拉胶的提取、性质及应用进行学习，用知识来战胜恐慌。

4.2.1  学生活动一：卡拉胶的提取

［学生课前完成任务单］见图1。

［教师讲解相关题项并总结］通过卡拉胶的相关生产工艺学习，我们了解到卡拉胶既不是网友口中的“胶水”，也不是化工合成产品，而是一种可食用的植物提取物。

4.2.2  学生活动二：卡拉胶的性质

［教师引导］冰淇淋中添加卡拉胶，利用了卡拉胶怎样的性质呢？

［媒体呈现］卡拉胶有七种类型，在冰淇淋生产中主要利用的是κ-卡拉胶，其结构简式如图2所示。

［教师提问］研究有机物性质时，我们的基本思路是？

［学生回答］分析其官能团以及碳骨架，了解其所属有机物类别，然后再结合这类有机物所具有的性质进行推测。

［教师引导］结合相关结构，卡拉胶可能具有怎样的性质呢？

［學生1回答］卡拉胶中含有羟基，所以可能会像醇类那样发生氧化反应、卤代反应、消去反应、酯化反应等。

［学生2回答］醇羟基还可以与水形成分子间氢键，所以，卡拉胶可能易溶于水。而醇羟基也可以形成分子内氢键，所以，卡拉胶的沸点可能较高。

［追问］醚键是否会影响其性质呢？

［学生回答］醚键也会和水形成分子间氢键，增加卡拉胶在水中的溶解性。

［教师讲解］已有研究表明，所有的卡拉胶的确都能溶于热水，而我们今天所研究的κ-卡拉胶是唯二能溶解于冷水的卡拉胶［13］。这和我们的推测是一致的。

［教师引导］至于卡拉胶是否会如大家所推测的那样具有类似于醇的性质，目前尚未有研究者涉足此领域，期待大家能够在后续的化学学习及工作中去解决这一问题。但是，人们发现卡拉胶中的醚键和大家没有关注到的另一种官能团“-OSO-3”硫酸酯基会导致卡拉胶表现出胶凝性等特殊的性质［14］（见图3）。

资料：卡拉胶溶解于热水后，其分子呈不规则的卷曲状。由于卡拉胶内含有硫酸酯基团和3，6内醚键，在温度降低后，卡拉胶分子会由最初不规则的卷曲状向螺旋化转化，形成单螺旋体；而后温度再降低，分子间则会形成双螺旋体，为立体网状结构，呈现出凝固现象；温度再下降则聚集变为凝胶［15］。

［教师讲解］卡拉胶分子聚集在一起，会增加溶液的粘稠度，因此常被用作增稠剂。而形成的立体网状结构就像一个支架一样，可以帮助冰淇淋成型，提升其抗融化能力。

［学生交流］分析雪糕不化的原因。

4.3  重回社会科学情境

［教师引导］卡拉胶除了可以帮助冰淇淋成型，它在生活中还有其他用途。

除此以外，卡拉胶是否也存在不利的一面呢？

［学生回答］卡拉胶食用过多会导致肠道溃疡。

［教师讲解］这里我要更正一下，世界卫生组织专家对卡拉胶的评估结果显示，每天摄入卡拉胶超过自身每千克体重750毫克才会引发肠道疾病［16］。

［媒体展示］市场监督管理局的雪糕检测结果。

［讲解］根据食品安全信息［17］，我们可以看到该品牌雪糕每78g含0.032g卡拉胶是符合国家相关标准的。接下来请大家计算一下，成人一天吃多少支这种雪糕才可能会引发肠道溃疡？

［学生计算］以一个人50kg来进行计算，需要一次性食用大约1172支该雪糕才可能引发肠道疾病。

［教师讲解］一天吃上千支雪糕，这是我们远远无法做到的。显然在生活中食用一两支雪糕并不会对我们的身体健康构成伤害。而且第7组的同学还有些发现要和大家分享。

［学生补充］根据之前我和老师查到的资料，我们发现在冰淇淋中添加过多的卡拉胶反而会影响冰淇淋的口感，让冰淇淋变得粘腻不好吃［18］。

［呈現实验数据］见表3。

4.4  讨论与评估不同的观点

［教师引导］请大家扮演如下角色（冰淇淋生产商、消费者、食品安全监管员），分享一下你们会如何使用卡拉胶？

［学生观点1］如果我是冰淇淋生产商，我会综合考虑冰淇淋的口感等因素，根据实际情况适量地添加卡拉胶。

［学生观点2］作为消费者，我现在能够接受卡拉胶产品的适量食用。

［学生观点3］假如我是食品安全监管人员，我会允许卡拉胶在食物中的使用，但我会规定它的用量和适用人群。比如婴幼儿的肠胃很脆弱，我会极大程度地限制其在婴幼儿产品中的使用。

4.5  元反思

［教师引导］结合本节课的学习，请同学们再次评估网友对卡拉胶的态度。

［学生回答］添加剂有利也有弊，但总的来说，合理地使用添加剂能够为我们的生活增添便利。

［学生回答］经计算，食用少量卡拉胶并不会对人体造成较大危害，但凡事都应该适度。

［教师总结］未知引发恐慌，但知识能够帮助我们破解未知，因此，掌握化学知识是应对和化解科学风险的重要手段。

5  教学反思

开展并普及科学风险教育，增强学生的科学风险意识，提升学生对科学风险的鉴别能力、抗击能力，是构建全民参与的风险应变体系的需要，也是基础教育回应总体国家安全观的需要。食品中的风险议题一直是科学教育的重点关注内容，食品安全也是重要的民生话题。但是实际课堂中如何处理该问题才能让学生既有食品安全风险防范意识，又不会产生过激反应却并未得到众多教师的充分关注。学生如果在课堂上接触不到这些内容，便会在社会中寻找答案，但社会中难免充斥着诸多不良引导，加剧学生对不良信息的盲从。因此，在今天素养导向的教育改革背景下，化学教育不仅仅需要沟通学科内部和学科之间的学习，更需要寻找学校教育与现实生活的联结点，让学生走出学校后能够利用化学知识解决社会生活中的实际问题，能够去伪存真地看待事物。

科学风险包含着不确定性以及后果性两个重要属性。当学生在形成关于风险问题潜在后果的意见时，他们需要有评估风险后果严重性程度的机会以及评估不同后果不确定性的工具。这要求我们：首先，激励学生对相关科学风险进行定性评估。在这一步中，价值观和道德推理是至关重要的，因为学生要仔细思考科学风险的性质，并确定决策的相关方面。其次，我们需要围绕知识为学生设计并提供工具，以帮助学生评估他们所识别的风险。而结合本次教学，笔者意识到知识传递中除了应包含关于风险的科学背景知识外，还应教给学生对专家风险判断的基本理解以及对数据可靠性的判断，例如，班上学生和一些网友提到“论文中显示，卡拉胶食用过多可能会导致肠道溃疡”，但是却未对专家的风险判断做出正确的解读，因此而产生不良风险情绪。最后，引导学生基于知识和价值观进行综合考虑，做出合理的决策。这样既能让学生形成理性的风险防范意识，又不会让他们产生不良的心理反应。

综上所述，Eilks教学模式既关注学生对相关化学知识的学习，又能引导学生用正确的价值观念思考问题，发展批判性思维。教育工作者可以考虑将其运用于科学风险的相关教学实践中。

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