楊紅紅，申迎輝，徐 青

(紹興文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，浙江 紹興 312000)

為適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展、滿足人才培養(yǎng)質(zhì)量需求，教育部進行了課程修訂工作，并頒布了各學(xué)科新的課程標(biāo)準(zhǔn)，如《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 (以下簡稱新課標(biāo))[1]?；瘜W(xué)新課標(biāo)強調(diào)，以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向來開展課程建設(shè)，培養(yǎng)全面性發(fā)展人才，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

對于新課標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的需求，教師必須另辟蹊徑，適當(dāng)改進自己的教學(xué)方式方法，不僅要向?qū)W生傳授知識本身的內(nèi)容，還要巧妙的建立化學(xué)知識與科學(xué)發(fā)展歷史、與當(dāng)前社會生活實際的聯(lián)系，才能促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文引入了融合HPS(History and Philosophy of Science)和STSE(Science-Technology-Society-Environment)的教育方式進行教學(xué)，滿足核心素養(yǎng)需求，尤其是在宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的培養(yǎng)方面。

HPS教育是可以高效的促進學(xué)生從本質(zhì)上認識科學(xué)的內(nèi)涵[2]。在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)厥褂每茖W(xué)史創(chuàng)設(shè)真實情境，通過學(xué)習(xí)知識的形成過程，學(xué)生可以充分體會到科學(xué)形成需經(jīng)歷漫長而曲折的道路，并對科學(xué)探究加以思辨，達到理解科學(xué)知識的本質(zhì)目的。

在化學(xué)教學(xué)中的STSE教育理念，可以理解為將化學(xué)學(xué)科的知識同科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境等學(xué)科相聯(lián)系[3]，使學(xué)生認識到化學(xué)學(xué)科同上述幾門學(xué)科的緊密聯(lián)系以及化學(xué)學(xué)科對于社會發(fā)展與進步的重要作用和影響。基于實際問題創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生在這一過程中感受化學(xué)學(xué)科的實用性和社會價值，提高學(xué)生解決實際問題和應(yīng)對未來生活挑戰(zhàn)的能力。

融合HPS和STSE教育[4-5]的教學(xué)是將HPS教育中的科學(xué)史和科學(xué)社會學(xué)與STSE教育中的科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合。HPS和STSE的教學(xué)模式中都包含科學(xué)史的講授，并且都提倡以科學(xué)史為基礎(chǔ)，在科學(xué)背景下聯(lián)系社會因素開展教學(xué)活動，學(xué)生可以從本質(zhì)上理解并且靈活運用知識。將融合HPS和STSE教育模式應(yīng)用于高中化學(xué)課堂教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)知識有更深層次的理解，感受化學(xué)來源于生活并服務(wù)于社會發(fā)展，轉(zhuǎn)變學(xué)生傳統(tǒng)死記硬背的學(xué)習(xí)方式，促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文以必修二第五章第三節(jié)“無機非金屬材料”[6-7]為例，進行教學(xué)設(shè)計與實施。

1 素養(yǎng)目標(biāo)

1.1 教材分析

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是新人教版高中化學(xué)必修第二冊第五章第三節(jié)“無機非金屬材料”。這一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩方面。傳統(tǒng)無機非金屬材料是最為基礎(chǔ)的硅酸鹽材料，主要包括玻璃、水泥、陶瓷等，至今已被應(yīng)用于生活的方方面面。而新型無機非金屬材料主要包括硅單質(zhì)、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料等，這些材料在高科技領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。由于材料的發(fā)展促進了人類社會的進步，因此將材料的發(fā)展歷史與社會實際應(yīng)用聯(lián)系起來進行教學(xué)，可以使學(xué)生更深入學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，并且有利于促進學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

1)通過思考，根據(jù)陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)過程，推測其性質(zhì)及主要用途，感受人類文明進程和科學(xué)發(fā)展的進步。

2)通過討論和探究，了解硅單質(zhì)、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料發(fā)展及應(yīng)用，體會新型無機非金屬材料在社會發(fā)展中所起的重要作用，激發(fā)學(xué)生好奇心，提升學(xué)生對化學(xué)學(xué)科價值認同感。

3)結(jié)合建筑物、日用品、科技產(chǎn)品等使用到的無機非金屬材料，感受化學(xué)材料應(yīng)用的廣泛性和重要性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的興趣以及建設(shè)國家的社會責(zé)任感。

2 教學(xué)設(shè)計思路

2.1 線索一：無機非金屬材料的發(fā)展史

通過學(xué)習(xí)無機非金屬材料的發(fā)展史，學(xué)生會身臨其境地感受科學(xué)家實驗探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、發(fā)現(xiàn)和思考的能力，促進學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.2 線索二：無機非金屬材料在社會中的應(yīng)用

STSE教育強調(diào)化學(xué)對生活、社會及環(huán)境方面的作用。無機非金屬材料應(yīng)用于社會的方方面面，在促進人類社會文明發(fā)展以及在高科技方面的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。

綜上，本教學(xué)設(shè)計將在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下，以上述兩條線索展開無機非金屬材料的教學(xué)。把知識放在歷史背景和社會背景下[8]，幫助學(xué)生深層次理解學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。教學(xué)設(shè)計思路如圖1和圖2所示。

3 教學(xué)內(nèi)容與過程

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

【展示圖片】玻璃、水泥、瑪瑙、水晶、石英。

【提出問題】這些都是我們生活中常見的一些材料，同學(xué)們知道它們的主要成分嗎？它們有怎樣的發(fā)展歷史以及實際用途呢？

【教師講解】 以上圖片給大家展示的都是我們在生活中經(jīng)常會用到的材料。材料是人類生存發(fā)展不可或缺的一部分。前面我們已經(jīng)學(xué)到了金屬材料，除了金屬材料外，還有無機非金屬材料。無機非金屬材料因其耐高溫、耐腐蝕、高硬度的良好性能，已應(yīng)用于生活的方方面面。本節(jié)內(nèi)容我們將以硅及其化合物為代表來學(xué)習(xí)傳統(tǒng)無機非金屬材料和新型無機非金屬材料。

設(shè)計意圖：通過生活中常見的物質(zhì)，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的探知欲望，然后通過材料的發(fā)展史和社會應(yīng)用來展開本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)二：傳統(tǒng)無機非金屬材料的教學(xué) (表1)

表1 傳統(tǒng)無機非金屬材料的教學(xué)過程

設(shè)計意圖：將人類發(fā)明進程融合與之相關(guān)的社會情境，通過一定的探究活動，掌握傳統(tǒng)無機非金屬材料的基礎(chǔ)知識；通過物質(zhì)的性質(zhì)推測其微觀結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生建立宏微觀聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析” “科學(xué)探究與創(chuàng)新意識核心素養(yǎng)”。

環(huán)節(jié)三：新型無機非金屬材料的教學(xué)(表2)

表2 新型無機非金屬材料的教學(xué)過程

設(shè)計意圖：通過科技發(fā)展進程與應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生體會化學(xué)對人類社會生活發(fā)展產(chǎn)生的巨大促進作用；在歷史情境中聯(lián)系社會實際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科社會價值的認同感；培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)四：歸納總結(jié)

1)通過無機非金屬材料的發(fā)展史，體會科學(xué)家在科研探究中走過的漫漫長路，感受科學(xué)家的聰明智慧和科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

2)通過學(xué)生探究活動，掌握硅及其化合物的性質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)高純硅的過程。

3)感受材料在日常應(yīng)用以及科技領(lǐng)域方面發(fā)揮的影響，展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科對新材料促進人類社會進程發(fā)揮的重要作用，增強學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)知識，建設(shè)祖國的決心。

4 教學(xué)設(shè)計反思

4.1 以HPS和STSE教育開展教學(xué)

選取硅及其化合物的發(fā)展歷程，使學(xué)生通過歷程中所采用的工藝流程，推測物質(zhì)的性質(zhì)；在了解物質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上有機地滲透無機非金屬材料在社會科技方面的應(yīng)用等方面的知識，實現(xiàn)將史料與社會發(fā)展相融合，促進學(xué)生從更深層次學(xué)習(xí)并了解硅及其化合物的知識；在教學(xué)活動中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，幫助學(xué)生形成科學(xué)思維，感受化學(xué)對社會發(fā)展做出的貢獻，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價值。

4.2 以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向

在化學(xué)教學(xué)過程中，不僅僅是化學(xué)內(nèi)容的簡單傳授，而是基于HPS和STSE教育進行教學(xué)設(shè)計，充分挖掘化學(xué)學(xué)科知識中所蘊涵的核心素養(yǎng)。HPS強調(diào)科學(xué)史，STSE重視科學(xué)技術(shù)，教學(xué)中培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識” “科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)，發(fā)揮了化學(xué)學(xué)科獨特的育人功能。