以STSE思想為引領(lǐng)，重塑高中化學(xué)教學(xué)新生態(tài)一、引言1.1研究背景在當(dāng)今時代，科技以前所未有的速度蓬勃發(fā)展，深刻地改變著社會的各個層面。從日常生活中智能手機(jī)、智能家居的普及，到工業(yè)領(lǐng)域自動化、智能化生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用，科技的影響力無處不在。科技的進(jìn)步為社會帶來了巨大的福祉，提高了生產(chǎn)效率，改善了人們的生活質(zhì)量，推動了社會的快速發(fā)展。然而，科技發(fā)展也帶來了一系列不容忽視的問題。如化石能源過度消耗引發(fā)的能源危機(jī)，塑料制品大量使用造成的“白色污染”，以及工業(yè)廢氣排放導(dǎo)致的大氣污染等。這些問題不僅對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，也威脅著人類的健康和社會的可持續(xù)發(fā)展。教育作為培養(yǎng)未來社會建設(shè)者的重要途徑，需要緊跟時代步伐，積極應(yīng)對科技發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教育模式往往側(cè)重于知識的傳授，忽視了學(xué)生對知識在實際社會和環(huán)境中應(yīng)用的理解。這導(dǎo)致學(xué)生雖然掌握了一定的理論知識，但在面對現(xiàn)實生活中的復(fù)雜問題時，缺乏運用知識解決問題的能力。為了改變這一現(xiàn)狀，教育改革勢在必行，其中STSE教育理念的引入成為重要方向。STSE是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）的英文首字母縮寫，其教育思想強調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會、環(huán)境之間的相互關(guān)系，重視科學(xué)技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活環(huán)境和社會發(fā)展中的重要作用。在高中化學(xué)教學(xué)中融入STSE思想，契合了當(dāng)前教育改革的趨勢和要求。化學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，與科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境緊密相連。從日常生活中的衣食住行，到高科技領(lǐng)域的材料研發(fā)、能源利用，化學(xué)知識無處不在。通過將STSE思想融入化學(xué)教學(xué)，能夠讓學(xué)生更好地理解化學(xué)知識在實際生活中的應(yīng)用，認(rèn)識到化學(xué)對社會發(fā)展的重要貢獻(xiàn)，同時也能讓學(xué)生關(guān)注到化學(xué)發(fā)展帶來的環(huán)境等問題。在全球范圍內(nèi)，許多國家都在積極探索將STSE教育理念融入學(xué)科教學(xué)的方法和途徑。在美國，科學(xué)教育強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)知識解決實際問題的能力，在化學(xué)教學(xué)中，會通過實際案例讓學(xué)生分析化學(xué)技術(shù)對社會和環(huán)境的影響。在英國，化學(xué)課程注重引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)與社會、環(huán)境的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和環(huán)保意識。在我國，隨著新課程改革的推進(jìn)，對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提出了更高要求?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確指出，在教學(xué)中教師應(yīng)重視STSE內(nèi)容主題的選擇和組織，緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)能夠創(chuàng)造更多物質(zhì)財富滿足人民日益增長的美好生活需要，使學(xué)生能綜合運用所學(xué)知識解釋和解決有關(guān)的STSE問題。這充分體現(xiàn)了STSE思想在我國高中化學(xué)教學(xué)中的重要地位。1.2研究目的與意義本研究旨在深入探究基于STSE思想的高中化學(xué)教學(xué)實踐，通過理論與實踐相結(jié)合的方式，為高中化學(xué)教學(xué)改革提供具有實際應(yīng)用價值的參考依據(jù)。在當(dāng)前教育改革的大背景下，高中化學(xué)教學(xué)面臨著從傳統(tǒng)知識傳授向培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)轉(zhuǎn)變的挑戰(zhàn)。STSE思想的引入，為解決這一問題提供了新的方向。本研究將系統(tǒng)分析STSE思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略，通過教學(xué)實踐檢驗其效果，以期提升高中化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。本研究具有重要的理論與實踐意義。在理論方面，有助于豐富STSE教育在高中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的理論研究。當(dāng)前，雖然STSE教育理念已得到廣泛關(guān)注，但在高中化學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用和實施策略仍有待進(jìn)一步深入探討。通過本研究，能夠從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容整合等多個角度，為STSE教育在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用提供更為系統(tǒng)和深入的理論支持，完善該領(lǐng)域的理論體系。在實踐意義上，本研究將為高中化學(xué)教師提供切實可行的教學(xué)指導(dǎo)。通過具體的教學(xué)實踐案例和效果分析，教師可以更直觀地了解如何將STSE思想融入日常教學(xué)中，如如何選擇合適的教學(xué)素材、設(shè)計有效的教學(xué)活動等，從而提高教學(xué)的針對性和實效性。對于學(xué)生而言，基于STSE思想的教學(xué)能夠顯著提升他們的綜合素養(yǎng)。學(xué)生將在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中，增強對科學(xué)技術(shù)的社會價值和環(huán)境影響的認(rèn)識，培養(yǎng)解決實際問題的能力、創(chuàng)新思維以及社會責(zé)任感。在面對能源、環(huán)境等全球性問題時，學(xué)生能夠運用所學(xué)化學(xué)知識進(jìn)行分析和思考，提出合理的解決方案，為未來成為具有社會責(zé)任感和創(chuàng)新能力的公民奠定堅實基礎(chǔ)。1.3研究方法與創(chuàng)新點為了深入探究基于STSE思想的高中化學(xué)教學(xué)實踐，本研究綜合運用了多種研究方法，力求全面、系統(tǒng)地揭示其內(nèi)在規(guī)律和實際效果。文獻(xiàn)研究法是本研究的基礎(chǔ)。通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，包括學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、教育研究報告等，全面梳理STSE教育思想的起源、發(fā)展歷程、理論基礎(chǔ)以及在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。深入分析了不同學(xué)者對STSE教育的觀點和研究成果，如對STSE教育目標(biāo)、課程設(shè)置、教學(xué)方法等方面的探討。通過對文獻(xiàn)的梳理，明確了當(dāng)前研究的熱點和空白，為本研究提供了堅實的理論支撐和研究思路。案例分析法在本研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。精心選取了多個具有代表性的高中化學(xué)教學(xué)案例，這些案例涵蓋了不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)場景，包括課堂教學(xué)案例、實驗教學(xué)案例以及課外實踐活動案例等。對這些案例進(jìn)行深入剖析，詳細(xì)分析了教師如何在教學(xué)中融入STSE思想，如何引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)和收獲。以“探究酸雨的形成與防治”的教學(xué)案例為例，分析了教師如何通過引入實際的環(huán)境問題，引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識分析酸雨的成因、危害，并探討防治措施，從而培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感。通過案例分析，總結(jié)了成功的教學(xué)經(jīng)驗和存在的問題，為教學(xué)實踐提供了具體的參考和借鑒。行動研究法是本研究的重要實踐方法。研究者深入高中化學(xué)教學(xué)一線，與教師合作開展教學(xué)實踐活動。在實踐過程中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實際情況，設(shè)計并實施基于STSE思想的教學(xué)方案，如開展項目式學(xué)習(xí)、小組合作探究等教學(xué)活動。在教學(xué)過程中，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反應(yīng)和學(xué)習(xí)效果，及時收集數(shù)據(jù)和反饋信息，包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、考試成績等。根據(jù)反饋信息，對教學(xué)方案進(jìn)行反思和調(diào)整，不斷優(yōu)化教學(xué)策略，以提高教學(xué)質(zhì)量。經(jīng)過多次的實踐、反思和調(diào)整，逐漸形成了一套適合高中化學(xué)教學(xué)的基于STSE思想的教學(xué)模式和方法。本研究在方法和內(nèi)容上具有一定的創(chuàng)新點。在研究方法上，采用多維度融合案例分析，不僅關(guān)注教學(xué)案例本身，還從科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境多個維度對案例進(jìn)行分析。通過這種多維度的分析，更全面地揭示了STSE思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果和價值。在研究內(nèi)容上，構(gòu)建了一種基于STSE思想的高中化學(xué)新教學(xué)模式。該模式強調(diào)以學(xué)生為中心，通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動探究和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，注重將化學(xué)知識與實際生活、社會熱點問題相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。同時，該模式還強調(diào)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神和自主學(xué)習(xí)能力。二、STSE思想概述2.1STSE思想內(nèi)涵STSE思想，作為一種具有深遠(yuǎn)影響力的教育理念，其核心在于深刻揭示科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）和環(huán)境（Environment）四者之間復(fù)雜而緊密的相互關(guān)系。科學(xué)，作為對自然規(guī)律的探索和認(rèn)知，是技術(shù)發(fā)展的基石。從古代對天文現(xiàn)象的觀察，到現(xiàn)代對微觀粒子世界的研究，科學(xué)知識的不斷積累為技術(shù)創(chuàng)新提供了源源不斷的理論支持。技術(shù)，則是科學(xué)知識的具體應(yīng)用，是將科學(xué)轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力的橋梁。例如，基于電磁感應(yīng)原理發(fā)明的發(fā)電機(jī)，極大地改變了人類的能源利用方式，推動了工業(yè)革命的發(fā)展。社會是科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的土壤，社會的需求引導(dǎo)著科學(xué)研究的方向，同時也為技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的空間。環(huán)境則是科學(xué)、技術(shù)與社會發(fā)展的基礎(chǔ)和制約因素，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必須考慮對環(huán)境的影響，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在教育領(lǐng)域，STSE思想有著多維度的體現(xiàn)。在課程設(shè)計方面，它要求打破學(xué)科界限，實現(xiàn)跨學(xué)科融合。以“酸雨的形成與防治”課程內(nèi)容為例，其中不僅涉及化學(xué)學(xué)科中二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)知識，用于解釋酸雨的形成機(jī)制，還涵蓋地理學(xué)科中氣候、地形等因素對酸雨分布和影響范圍的作用。從社會維度看，需要探討酸雨對建筑物、農(nóng)作物、生態(tài)系統(tǒng)以及人類健康的危害，以及相關(guān)的防治政策和措施。這樣的課程設(shè)計，讓學(xué)生能夠從多個學(xué)科角度全面地認(rèn)識和理解酸雨這一復(fù)雜的環(huán)境問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力。在教學(xué)方法上，STSE思想倡導(dǎo)采用多樣化的方式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。探究式學(xué)習(xí)是其中一種重要的方法，教師通過提出具有啟發(fā)性的問題，如“如何設(shè)計一個實驗來模擬酸雨對植物生長的影響？”引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料、設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗操作并分析實驗結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生不僅能夠掌握相關(guān)的科學(xué)知識和實驗技能，還能培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力。案例教學(xué)法也是常用的方法之一，教師選取生活中與化學(xué)相關(guān)的真實案例，如“某地區(qū)化工廠排放廢氣導(dǎo)致周邊環(huán)境惡化”，讓學(xué)生分析案例中涉及的科學(xué)原理、技術(shù)應(yīng)用以及對社會和環(huán)境的影響，從而加深學(xué)生對STSE思想的理解。STSE思想在教育評價中也有著獨特的體現(xiàn)。評價內(nèi)容不再局限于學(xué)生對知識的記憶和理解，更加注重學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間關(guān)系的理解和應(yīng)用能力。例如，在評價學(xué)生對“金屬的腐蝕與防護(hù)”知識的掌握情況時，除了考查相關(guān)的化學(xué)原理，還會通過設(shè)置實際問題，如“如何為一座海邊的橋梁選擇合適的金屬防護(hù)措施，并考慮其成本和對環(huán)境的影響？”來評估學(xué)生運用知識解決實際問題的能力。評價方式也趨向多元化，除了傳統(tǒng)的考試，還包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、小組合作成果、實驗報告以及社會實踐活動表現(xiàn)等。通過這種全面的評價，能夠更準(zhǔn)確地了解學(xué)生在STSE教育中的學(xué)習(xí)成果和發(fā)展水平，為教學(xué)改進(jìn)提供有力的依據(jù)。2.2STSE思想在教育領(lǐng)域的發(fā)展歷程STSE思想在教育領(lǐng)域的發(fā)展，是一個順應(yīng)時代需求、不斷演進(jìn)的過程，其起源與發(fā)展和社會的變革、科技的進(jìn)步緊密相連。20世紀(jì)60年代，STSE思想的前身——STS（Science-Technology-Society）教育理念在美國誕生。當(dāng)時，科技的迅猛發(fā)展在給社會帶來巨大進(jìn)步的同時，也引發(fā)了一系列嚴(yán)重的問題，如環(huán)境污染、資源短缺、核威脅等。這些問題促使人們深刻反思科學(xué)技術(shù)與社會之間的關(guān)系，認(rèn)識到科學(xué)教育不能僅僅局限于知識的傳授，還應(yīng)關(guān)注科學(xué)技術(shù)對社會的影響。于是，STS教育理念應(yīng)運而生，其核心是強調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會的相互關(guān)聯(lián)，注重培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的社會責(zé)任感和正確價值觀。到了20世紀(jì)70年代，隨著環(huán)境問題的日益突出，人們對環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度不斷提高。在這種背景下，STS教育進(jìn)一步發(fā)展，融入了環(huán)境（Environment）要素，從而形成了STSE教育思想。STSE教育思想強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展觀念。這一時期，STSE教育開始在一些國家的教育體系中得到初步應(yīng)用，例如美國、英國等國家在科學(xué)課程中增加了與環(huán)境、社會相關(guān)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用以及對環(huán)境和社會的影響。20世紀(jì)80-90年代，STSE教育在全球范圍內(nèi)得到了更廣泛的傳播和發(fā)展。許多國際組織和教育機(jī)構(gòu)積極推廣STSE教育理念，如聯(lián)合國教科文組織通過一系列教育項目和活動，促進(jìn)了STSE教育在世界各國的交流與合作。在這一階段，STSE教育不僅在課程內(nèi)容上不斷豐富，而且在教學(xué)方法和評價方式上也進(jìn)行了創(chuàng)新。在教學(xué)方法上，探究式學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)等以學(xué)生為中心的教學(xué)方法逐漸被廣泛應(yīng)用，鼓勵學(xué)生通過自主探究和實踐活動，深入理解科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的關(guān)系。在評價方式上，除了傳統(tǒng)的考試成績，還更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、實踐能力和創(chuàng)新思維等方面的評價。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著全球化和信息化的快速發(fā)展，STSE教育迎來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，科技的飛速進(jìn)步使得科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的聯(lián)系更加緊密和復(fù)雜，對學(xué)生的綜合素養(yǎng)提出了更高的要求。另一方面，信息技術(shù)的普及為STSE教育提供了更加豐富的教學(xué)資源和多樣化的教學(xué)手段。在這一時期，STSE教育在各國的教育體系中逐漸占據(jù)重要地位。許多國家將STSE教育納入國家課程標(biāo)準(zhǔn)和教育政策中，從國家層面推動STSE教育的實施。如美國的《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》強調(diào)科學(xué)教育要與工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)以及社會和環(huán)境等領(lǐng)域相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜現(xiàn)實問題的能力。在我國，STSE教育起步相對較晚，但發(fā)展迅速。20世紀(jì)80年代，STS教育理念被引入我國，一些教育工作者開始關(guān)注和研究這一領(lǐng)域。1982年，王覺非撰寫的“STS-英國學(xué)校中的一門課程”將STS教育思想引入我國。隨后，國內(nèi)陸續(xù)開展了一系列關(guān)于STS教育的理論研究和實踐探索。20世紀(jì)90年代，隨著對環(huán)境問題的重視，我國的STS教育逐漸向STSE教育轉(zhuǎn)變。在這一過程中，大量專題會議的舉行，為STSE教育的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1984年，我國在“國際APEID第三輪活動計劃”中加入，標(biāo)志著我國STSE教育已經(jīng)進(jìn)入理論和實踐研究。1988年11月，在中央教育科學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)下，浙江教育出版社在杭州召開了STS教育研討會，會議對國外的STS教育進(jìn)行了深入研討，就STS教育實施達(dá)成共識，會后有關(guān)STS教育實踐活動相繼開展起來。進(jìn)入21世紀(jì)，我國的STSE教育取得了顯著進(jìn)展。第八次新課程改革的理念充分體現(xiàn)了STSE教育主導(dǎo)思想。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》特別強調(diào)“注重使學(xué)生在現(xiàn)實生活的背景中學(xué)習(xí)化學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題的過程中深入理解化學(xué)的核心概念，并能運用化學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或做出相關(guān)的個人決策。”這一要求與STSE教育宗旨高度一致，推動了STSE教育在高中化學(xué)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用。如今，STSE教育在我國的基礎(chǔ)教育和高等教育中都得到了廣泛關(guān)注，各地學(xué)校通過開設(shè)相關(guān)課程、開展實踐活動等方式，積極推進(jìn)STSE教育的實施，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和社會責(zé)任感。2.3STSE思想對高中化學(xué)教學(xué)的獨特價值在高中化學(xué)教學(xué)中，融入STSE思想具有不可忽視的獨特價值，它對學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以及綜合能力的提升發(fā)揮著關(guān)鍵作用。STSE思想的融入，為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有力支撐。在宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)方面，以“化學(xué)反應(yīng)速率與限度”的教學(xué)為例，教師可引入工業(yè)合成氨的實際案例，從宏觀角度讓學(xué)生了解合成氨工業(yè)的生產(chǎn)條件、產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。在微觀層面，引導(dǎo)學(xué)生分析合成氨反應(yīng)中氮氣、氫氣分子之間的碰撞、化學(xué)鍵的斷裂與形成等微觀過程，使學(xué)生能夠?qū)⒑暧^的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)象與微觀的分子原子變化聯(lián)系起來，深入理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。通過這樣基于STSE思想的教學(xué)，學(xué)生不再僅僅停留在理論知識的記憶，而是能夠從實際應(yīng)用場景出發(fā)，更好地理解和運用化學(xué)知識。變化觀念與平衡思想的培養(yǎng)也離不開STSE思想。在“化學(xué)平衡”的教學(xué)中，教師可以結(jié)合生活中常見的汽水為例，汽水在密閉條件下，二氧化碳溶解在水中形成碳酸，存在著二氧化碳溶解與逸出的化學(xué)平衡。當(dāng)打開汽水瓶蓋時，壓強減小，平衡向二氧化碳逸出的方向移動，產(chǎn)生大量氣泡。學(xué)生通過這樣生活中的實例，能夠更直觀地理解化學(xué)平衡的概念，以及外界條件（如壓強）對化學(xué)平衡的影響，從而樹立起變化觀念與平衡思想。證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)在STSE思想的教學(xué)中也能得到有效培養(yǎng)。在“有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”教學(xué)中，以石油化工生產(chǎn)乙烯為例，學(xué)生通過查閱資料、分析實驗數(shù)據(jù)等方式，了解乙烯在石油裂解過程中的生成原理和條件。在這個過程中，學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，構(gòu)建出乙烯分子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)活性之間的模型，理解乙烯分子中碳碳雙鍵的結(jié)構(gòu)特點決定了其具有加成反應(yīng)等特殊性質(zhì)。這種基于實際生產(chǎn)案例的教學(xué)，使學(xué)生在獲取證據(jù)、進(jìn)行推理和構(gòu)建模型的過程中，不斷提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識同樣在STSE思想的教學(xué)中得以強化。例如，在“金屬的腐蝕與防護(hù)”教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生開展關(guān)于校園內(nèi)金屬設(shè)施腐蝕情況的調(diào)查探究活動。學(xué)生通過觀察、測量、分析不同金屬設(shè)施在不同環(huán)境下的腐蝕程度，提出假設(shè)并設(shè)計實驗進(jìn)行驗證，如探究不同金屬的腐蝕速率與環(huán)境酸堿度、濕度等因素的關(guān)系。在探究過程中，學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)防護(hù)方法的不足，從而激發(fā)創(chuàng)新思維，提出新的防護(hù)措施或改進(jìn)方案。通過這樣的實踐活動，學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識得到了充分鍛煉。STSE思想在高中化學(xué)教學(xué)中，對學(xué)生綜合能力的提升也有著顯著的作用。在知識運用能力方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時，能夠?qū)⑵渑c實際生活、社會生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來。當(dāng)學(xué)習(xí)到“酸堿中和反應(yīng)”時，學(xué)生能夠聯(lián)想到在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，用熟石灰改良酸性土壤，利用酸堿中和原理來調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，以利于農(nóng)作物的生長。在工業(yè)生產(chǎn)中，用氫氧化鈉溶液處理含硫酸的廢水，實現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。通過這些實際應(yīng)用案例，學(xué)生能夠更好地理解和運用化學(xué)知識，提高知識運用能力。問題解決能力的提升也是STSE思想教學(xué)的重要成果。以“環(huán)境保護(hù)中的化學(xué)問題”教學(xué)為例，教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的環(huán)境問題，如某地區(qū)河流的污染問題。學(xué)生通過調(diào)查分析，了解到河流污染的主要原因是工業(yè)廢水和生活污水的排放，其中含有大量的重金屬離子、有機(jī)物等污染物。學(xué)生運用所學(xué)的化學(xué)知識，提出一系列解決問題的方案，如利用化學(xué)沉淀法去除重金屬離子，采用微生物分解法處理有機(jī)物等。在這個過程中，學(xué)生不僅學(xué)會了如何運用化學(xué)知識解決實際問題，還培養(yǎng)了分析問題、提出解決方案以及評估方案可行性的能力。社會責(zé)任意識的培養(yǎng)在STSE思想教學(xué)中尤為突出。在“化學(xué)與能源”的教學(xué)中，教師通過介紹當(dāng)前全球面臨的能源危機(jī)，如化石能源的日益枯竭和環(huán)境污染問題，讓學(xué)生了解到能源問題對人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要影響。引導(dǎo)學(xué)生探討新能源的開發(fā)與利用，如太陽能、風(fēng)能、氫能等清潔能源的發(fā)展現(xiàn)狀和前景。學(xué)生在這個過程中，深刻認(rèn)識到化學(xué)在能源領(lǐng)域的重要作用，以及自己作為未來社會建設(shè)者在能源利用和環(huán)境保護(hù)方面所肩負(fù)的責(zé)任。在日常生活中，學(xué)生可能會更加關(guān)注能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，積極踐行綠色生活理念，如減少一次性塑料制品的使用、倡導(dǎo)垃圾分類等。三、高中化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀與STSE思想融合的必要性3.1高中化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀剖析在當(dāng)前高中化學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)教學(xué)模式仍占據(jù)一定比例，這種模式雖然在知識傳授方面具有一定的系統(tǒng)性，但也暴露出諸多明顯的不足。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，過于注重理論知識的灌輸，而忽視了實踐教學(xué)的重要性。在課堂上，教師往往將大量的時間用于講解化學(xué)概念、原理和化學(xué)反應(yīng)方程式等理論內(nèi)容。在講解“物質(zhì)的量”這一抽象概念時，教師可能會花費較多時間闡述其定義、計算公式以及相關(guān)的換算關(guān)系，卻很少安排學(xué)生通過實驗操作來直觀地感受物質(zhì)的量在實際化學(xué)實驗中的應(yīng)用。這種重理論輕實踐的教學(xué)方式，使得學(xué)生對知識的理解停留在表面，缺乏深入的思考和實際操作經(jīng)驗。學(xué)生雖然能夠背誦大量的化學(xué)知識，但在面對實際問題時，卻難以運用所學(xué)知識進(jìn)行分析和解決。當(dāng)遇到需要設(shè)計實驗方案來測定某種物質(zhì)的含量這類問題時，學(xué)生往往感到無從下手，因為他們在課堂上缺乏實際的實驗操作訓(xùn)練，對實驗儀器的使用、實驗步驟的設(shè)計以及實驗數(shù)據(jù)的處理等方面都缺乏足夠的經(jīng)驗。傳統(tǒng)教學(xué)模式下的化學(xué)教學(xué)，在知識與實際聯(lián)系方面存在明顯缺失。化學(xué)知識被孤立地傳授，與社會、生活和環(huán)境等實際領(lǐng)域的聯(lián)系被弱化。在講解“化學(xué)反應(yīng)與能量”這一章節(jié)時，教師可能會重點講解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化原理、熱化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容，卻很少提及這些知識在能源領(lǐng)域的實際應(yīng)用，如如何利用化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化，以及新能源的開發(fā)與化學(xué)的關(guān)系等。這導(dǎo)致學(xué)生難以認(rèn)識到化學(xué)知識在解決實際問題中的重要作用，無法將所學(xué)化學(xué)知識與現(xiàn)實生活建立有效的聯(lián)系。學(xué)生在日常生活中遇到能源節(jié)約、環(huán)境污染等問題時，難以運用化學(xué)知識進(jìn)行分析和思考，無法理解化學(xué)在推動社會發(fā)展和改善生活質(zhì)量方面的重要價值。傳統(tǒng)教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面存在不足。這種模式側(cè)重于知識的記憶和理解，對學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力、問題解決能力以及社會責(zé)任感等綜合能力的培養(yǎng)重視不夠。在課堂教學(xué)中，教師往往采用單一的講授式教學(xué)方法，學(xué)生被動地接受知識，缺乏自主探究和思考的機(jī)會。在化學(xué)實驗教學(xué)中，很多實驗是按照教材給定的步驟進(jìn)行驗證性實驗，學(xué)生只需按照步驟操作，記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)即可，缺乏對實驗的深入探究和創(chuàng)新思考。這使得學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力得不到有效鍛煉，在面對復(fù)雜的實際問題時，缺乏獨立思考和解決問題的能力。在面對“如何減少汽車尾氣對環(huán)境的污染”這一實際問題時，學(xué)生可能無法運用所學(xué)化學(xué)知識，提出創(chuàng)新性的解決方案，如研發(fā)新型的尾氣凈化裝置或改進(jìn)汽車的燃燒技術(shù)等。同時，由于缺乏對化學(xué)與社會、環(huán)境關(guān)系的深入探討，學(xué)生的社會責(zé)任感也難以得到有效培養(yǎng)，無法深刻認(rèn)識到自己在環(huán)境保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展中的責(zé)任和使命。3.2STSE思想與高中化學(xué)教學(xué)融合的迫切性將STSE思想與高中化學(xué)教學(xué)相融合，已成為當(dāng)下教育發(fā)展的迫切需求，這一融合在滿足課程標(biāo)準(zhǔn)要求和適應(yīng)時代發(fā)展需求方面都具有不可忽視的重要性。從課程標(biāo)準(zhǔn)要求來看，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》為高中化學(xué)教學(xué)指明了方向，其中對STSE內(nèi)容主題的重視，凸顯了STSE思想在教學(xué)中的關(guān)鍵地位。課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出，教師應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際開展教學(xué)，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到化學(xué)在創(chuàng)造物質(zhì)財富、滿足美好生活需要方面的重要作用。在講解“化學(xué)與材料”相關(guān)內(nèi)容時，教師可引入新型材料的研發(fā)案例，如石墨烯材料。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，在電子、能源、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。通過介紹石墨烯的研發(fā)過程、性能特點以及應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)生能夠了解化學(xué)在新型材料研發(fā)中的關(guān)鍵作用，認(rèn)識到化學(xué)對推動科技進(jìn)步和社會發(fā)展的重要意義。同時，課程標(biāo)準(zhǔn)還要求學(xué)生能綜合運用所學(xué)知識解釋和解決有關(guān)的STSE問題，這就要求教學(xué)必須注重培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題的能力。在“化學(xué)與環(huán)境”的教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染問題，如某河流的水體污染。學(xué)生通過調(diào)查分析，了解到水體中可能存在的污染物，如重金屬離子、有機(jī)物等，然后運用化學(xué)原理提出相應(yīng)的治理方案，如利用化學(xué)沉淀法去除重金屬離子，采用微生物分解法處理有機(jī)物等。通過這樣的教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了化學(xué)知識，還提高了運用知識解決實際問題的能力，滿足了課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。在適應(yīng)時代發(fā)展需求方面，STSE思想與高中化學(xué)教學(xué)的融合更是勢在必行。當(dāng)今時代，科技發(fā)展日新月異，化學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)，與科技的發(fā)展緊密相連。從新能源汽車的電池技術(shù)，到電子設(shè)備中芯片的制造，都離不開化學(xué)知識的支撐。在新能源汽車電池技術(shù)中，鋰離子電池是目前應(yīng)用最廣泛的電池之一。教師在教學(xué)中可以介紹鋰離子電池的工作原理，涉及到化學(xué)中的氧化還原反應(yīng)、離子遷移等知識。通過了解這些知識，學(xué)生能夠明白化學(xué)在新能源技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵作用，認(rèn)識到化學(xué)對推動科技進(jìn)步的重要性。同時，科技發(fā)展也帶來了一系列社會和環(huán)境問題，如能源危機(jī)、環(huán)境污染等，這些問題的解決都需要化學(xué)知識的支持。面對能源危機(jī)，發(fā)展新能源是重要的解決途徑之一。教師可以引導(dǎo)學(xué)生探討太陽能、風(fēng)能、氫能等新能源的開發(fā)與利用，讓學(xué)生了解化學(xué)在新能源開發(fā)中的作用，如利用化學(xué)方法提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，研究高效的制氫和儲氫技術(shù)等。在環(huán)境污染問題上，如大氣污染中的霧霾問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識分析霧霾的成因，主要是由于工業(yè)廢氣、汽車尾氣等排放的污染物在特定氣象條件下形成的。然后讓學(xué)生探討如何運用化學(xué)方法治理霧霾，如開發(fā)高效的廢氣凈化技術(shù)，研究新型的催化劑來促進(jìn)污染物的分解等。通過這樣的教學(xué)，學(xué)生能夠深刻認(rèn)識到化學(xué)在解決社會和環(huán)境問題中的重要作用，增強社會責(zé)任感，培養(yǎng)關(guān)注社會和環(huán)境問題的意識。3.3融合STSE思想對學(xué)生發(fā)展的深遠(yuǎn)影響在高中化學(xué)教學(xué)中融合STSE思想，對學(xué)生的發(fā)展具有深遠(yuǎn)且積極的影響，這種影響體現(xiàn)在多個關(guān)鍵維度，對于學(xué)生的全面成長和未來發(fā)展意義重大。社會責(zé)任感的培養(yǎng)是其中重要的一環(huán)。通過融入STSE思想的教學(xué)，學(xué)生能夠深入了解化學(xué)與社會、環(huán)境之間的緊密聯(lián)系。在學(xué)習(xí)“化學(xué)與環(huán)境保護(hù)”相關(guān)內(nèi)容時，教師可以引入工業(yè)廢水處理的案例，詳細(xì)介紹工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含重金屬離子廢水對水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞，如導(dǎo)致魚類死亡、水生植物無法正常生長等，以及對周邊居民健康的威脅，如飲用受污染的水可能引發(fā)的各種疾病。學(xué)生在了解這些信息后，會深刻認(rèn)識到化學(xué)工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，從而激發(fā)他們對環(huán)境保護(hù)的關(guān)注和責(zé)任感。他們可能會主動關(guān)注身邊的環(huán)境問題，如學(xué)校周邊河流的水質(zhì)情況，思考如何運用所學(xué)化學(xué)知識來改善環(huán)境。在日常生活中，也會更加注重環(huán)保行動，如減少一次性塑料制品的使用、倡導(dǎo)垃圾分類等，積極踐行綠色生活理念。創(chuàng)新能力的激發(fā)是STSE思想融合教學(xué)的又一重要成果。STSE思想強調(diào)知識與實際的結(jié)合，為學(xué)生提供了廣闊的創(chuàng)新空間。在“化學(xué)與材料”的教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注新型材料的研發(fā)需求和現(xiàn)狀。以可降解塑料為例，隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強，傳統(tǒng)塑料帶來的“白色污染”問題日益嚴(yán)重，開發(fā)可降解塑料成為解決這一問題的關(guān)鍵。學(xué)生在了解這一背景后，可能會思考如何從化學(xué)原理出發(fā)，研發(fā)新型的可降解塑料材料。他們可以通過查閱文獻(xiàn)、設(shè)計實驗等方式，嘗試探索新的合成方法或改進(jìn)現(xiàn)有材料的性能。在這個過程中，學(xué)生的創(chuàng)新思維被充分激發(fā)，他們可能會提出獨特的想法和解決方案，如研發(fā)一種以天然高分子材料為原料的可降解塑料，或者改進(jìn)現(xiàn)有可降解塑料的降解速度和性能穩(wěn)定性。這些創(chuàng)新嘗試不僅有助于解決實際問題，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)研究精神。實踐能力的提升同樣是STSE思想融合教學(xué)的顯著成效。基于STSE思想的教學(xué)，注重通過實際案例和實踐活動讓學(xué)生將所學(xué)化學(xué)知識應(yīng)用于實際。在“化學(xué)與生活”的教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生開展關(guān)于“家庭廚房中的化學(xué)”實踐活動。學(xué)生需要運用化學(xué)知識，分析廚房中常見的化學(xué)現(xiàn)象，如食物的烹飪過程中的化學(xué)反應(yīng)、清潔劑的使用原理等。在分析食物烹飪過程時，學(xué)生可以研究蛋白質(zhì)在高溫下的變性、淀粉在淀粉酶作用下的分解等化學(xué)變化，從而更好地理解烹飪對食物營養(yǎng)成分的影響。在研究清潔劑的使用原理時，學(xué)生可以通過實驗探究不同清潔劑的成分和適用范圍，如堿性清潔劑對油污的乳化作用、酸性清潔劑對水垢的溶解作用等。通過這樣的實踐活動，學(xué)生不僅加深了對化學(xué)知識的理解，還提高了實際操作能力和解決問題的能力。他們能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的化學(xué)知識靈活運用到日常生活中，真正實現(xiàn)知識與實踐的有機(jī)結(jié)合。四、基于STSE思想的高中化學(xué)教學(xué)實踐策略4.1課程設(shè)計融入STSE元素4.1.1教材內(nèi)容的深度挖掘與拓展在高中化學(xué)教學(xué)中，教材是教學(xué)的重要依據(jù)，但為了更好地融入STSE思想，教師需要對教材內(nèi)容進(jìn)行深度挖掘與拓展，充分發(fā)揮教材中潛在的STSE素材的教育價值。以人教版高中化學(xué)教材必修一“金屬及其化合物”章節(jié)為例，教材中介紹了鋁的相關(guān)知識，教師在教學(xué)時，可以從鋁在生活中的廣泛應(yīng)用入手進(jìn)行拓展。生活中，鋁制餐具、鋁合金門窗、易拉罐等隨處可見，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考鋁制品為何如此常見。從化學(xué)性質(zhì)角度分析，鋁表面能形成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜，使其具有良好的抗腐蝕性，這一特性決定了鋁在生活中的廣泛應(yīng)用。同時，教師還可以進(jìn)一步拓展到鋁的生產(chǎn)過程，鋁的冶煉主要通過電解氧化鋁的方法，這一過程需要消耗大量的電能，從而引出能源問題的探討。讓學(xué)生思考如何在鋁的生產(chǎn)過程中提高能源利用效率，減少能源消耗，培養(yǎng)學(xué)生的能源意識和可持續(xù)發(fā)展觀念。在“化學(xué)反應(yīng)與能量”章節(jié)，教材介紹了化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化。教師可以挖掘其中的STSE素材，引入生活中常見的電池作為教學(xué)案例。以干電池為例，詳細(xì)講解干電池的工作原理，涉及到的氧化還原反應(yīng)，讓學(xué)生理解化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)化為電能的。同時，拓展到電池的種類和應(yīng)用領(lǐng)域，如鋰離子電池在手機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，以及鉛酸電池在汽車中的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生思考電池使用過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境問題，如廢舊電池中含有的重金屬離子對土壤和水體的污染。組織學(xué)生討論如何對廢舊電池進(jìn)行合理回收和處理，提高學(xué)生的環(huán)保意識。在“有機(jī)化合物”章節(jié)，以乙烯的教學(xué)為例，教師可以從教材中乙烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途出發(fā)，深入挖掘其STSE素材。乙烯是一種重要的化工原料，在工業(yè)上用于生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯等塑料。教師可以介紹塑料在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用，如各種塑料制品在包裝、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域的使用。同時，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注塑料帶來的“白色污染”問題。讓學(xué)生了解“白色污染”對環(huán)境的危害，如破壞土壤結(jié)構(gòu)、影響農(nóng)作物生長、威脅海洋生物生存等。組織學(xué)生討論如何減少“白色污染”，如使用可降解塑料、加強塑料回收利用等，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和環(huán)保意識。通過對教材內(nèi)容的深度挖掘與拓展，將化學(xué)知識與科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境緊密聯(lián)系起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時，增強對STSE問題的認(rèn)識和理解。4.1.2跨學(xué)科主題課程的開發(fā)與設(shè)計在高中化學(xué)教學(xué)中，開發(fā)與設(shè)計跨學(xué)科主題課程是融入STSE思想的重要途徑?；瘜W(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，與生物、物理等學(xué)科有著密切的聯(lián)系。通過跨學(xué)科課程設(shè)計，能夠讓學(xué)生從多個學(xué)科角度綜合分析和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。以“化學(xué)與生物的融合——探究光合作用中的化學(xué)過程”課程設(shè)計為例，在教學(xué)中，教師首先引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)角度了解光合作用的基本過程，包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)階段。在光反應(yīng)階段，葉綠體中的光合色素吸收光能，將水分解為氧氣和氫離子，并產(chǎn)生ATP和NADPH。從化學(xué)角度分析，這一過程涉及到水的氧化還原反應(yīng)，以及ATP和NADPH中高能磷酸鍵和高能電子的形成。在暗反應(yīng)階段，二氧化碳被固定并還原為糖類，這一過程涉及到一系列的化學(xué)反應(yīng)，如卡爾文循環(huán)中的各種酶促反應(yīng)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析這些化學(xué)反應(yīng)的原理，以及反應(yīng)物和生成物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。通過跨學(xué)科的分析，學(xué)生能夠更深入地理解光合作用的本質(zhì)，認(rèn)識到化學(xué)在生命活動中的重要作用。同時，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生探討光合作用對環(huán)境的影響，如光合作用是地球上最重要的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)過程之一，它維持了大氣中氧氣和二氧化碳的平衡。讓學(xué)生思考如何通過提高光合作用效率來解決糧食問題和環(huán)境問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力和社會責(zé)任感。再如“化學(xué)與物理的融合——探究電化學(xué)與電學(xué)的關(guān)系”課程設(shè)計。在物理學(xué)科中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電學(xué)的基本概念，如電流、電壓、電阻等。在化學(xué)學(xué)科中，電化學(xué)研究的是化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。教師可以以原電池為例，引導(dǎo)學(xué)生從物理和化學(xué)兩個角度進(jìn)行分析。從物理角度看，原電池是一個將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其中涉及到電子的定向移動形成電流。教師可以讓學(xué)生運用電學(xué)知識，計算原電池的電動勢、電流強度等物理量。從化學(xué)角度看，原電池的工作原理是氧化還原反應(yīng)，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子通過外電路流向正極，在正極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析原電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，以及電極材料、電解質(zhì)溶液對原電池性能的影響。通過跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⑽锢砗突瘜W(xué)知識有機(jī)結(jié)合起來，更全面地理解電化學(xué)現(xiàn)象。同時，教師還可以拓展到電化學(xué)在實際生活中的應(yīng)用，如電池在電子設(shè)備、電動汽車中的應(yīng)用，以及電解在金屬冶煉、電鍍等工業(yè)中的應(yīng)用。讓學(xué)生思考如何開發(fā)更高效、環(huán)保的電池和電解技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。4.2教學(xué)方法創(chuàng)新：以STSE為導(dǎo)向4.2.1項目式學(xué)習(xí)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用項目式學(xué)習(xí)作為一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，在高中化學(xué)教學(xué)中具有獨特的優(yōu)勢。它通過將學(xué)習(xí)內(nèi)容與實際生活、工作情境緊密結(jié)合，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中主動探索、學(xué)習(xí)和實踐，從而實現(xiàn)對知識的深入理解和靈活應(yīng)用。以“探究生活中的化學(xué)污染及治理”項目為例，其實施過程涵蓋多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在項目啟動階段，教師首先通過展示一系列生活中常見的化學(xué)污染現(xiàn)象，如河流污染、空氣污染等圖片和視頻資料，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望。然后引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題，如“這些化學(xué)污染是如何產(chǎn)生的？”“它們對環(huán)境和人體健康有哪些危害？”“如何運用化學(xué)知識進(jìn)行治理？”通過討論，確定項目的具體研究方向，如重點研究某一區(qū)域的水污染問題。在項目實施階段，學(xué)生進(jìn)行小組分工合作。一部分學(xué)生負(fù)責(zé)收集資料，他們通過查閱文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)搜索以及實地調(diào)查等方式，獲取關(guān)于該區(qū)域水污染的詳細(xì)信息，包括污染源、污染物種類和濃度等。另一部分學(xué)生則運用所學(xué)化學(xué)知識，設(shè)計實驗方案來檢測水樣中的污染物含量。在檢測重金屬離子含量時，學(xué)生可以采用分光光度法，利用重金屬離子與特定試劑反應(yīng)生成有顏色的絡(luò)合物，通過測量溶液的吸光度來確定重金屬離子的濃度。在檢測有機(jī)物含量時，可以采用化學(xué)需氧量（COD）測定法，通過氧化還原反應(yīng)來測定水樣中有機(jī)物的含量。在這個過程中，學(xué)生需要運用化學(xué)實驗基本操作技能，如溶液配制、滴定操作等，同時還需要運用化學(xué)原理來分析實驗結(jié)果。在實驗結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和收集到的資料，進(jìn)行深入分析和討論。他們運用化學(xué)知識，探討水污染的形成原因和治理方法。針對含有大量重金屬離子的廢水，學(xué)生可以提出利用化學(xué)沉淀法進(jìn)行治理，通過加入合適的沉淀劑，使重金屬離子形成沉淀從水中分離出來。對于含有機(jī)物的廢水，可以采用生物處理法，利用微生物的代謝作用將有機(jī)物分解為無害物質(zhì)。學(xué)生還會考慮治理方法的可行性、成本效益以及對環(huán)境的影響等因素。在項目成果展示階段，各小組以多種形式展示研究成果，如制作PPT進(jìn)行匯報、撰寫研究報告、制作宣傳海報等。在PPT匯報中，學(xué)生詳細(xì)介紹項目的研究背景、目的、過程和結(jié)果，展示實驗數(shù)據(jù)和分析圖表，并提出具體的治理建議。在研究報告中，學(xué)生運用專業(yè)的化學(xué)術(shù)語和規(guī)范的格式，對項目進(jìn)行全面、深入的闡述。在宣傳海報中，學(xué)生以簡潔明了的方式呈現(xiàn)化學(xué)污染的危害和治理方法，向公眾普及環(huán)保知識。通過成果展示，學(xué)生不僅能夠分享自己的研究成果，還能從其他小組的展示中獲取新的知識和啟發(fā)。該項目實施后，取得了顯著的效果。在知識掌握方面，學(xué)生對化學(xué)知識的理解更加深入和全面。他們不再局限于書本上的理論知識，而是能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實際問題的解決中。學(xué)生在研究水污染治理方法時，深入理解了化學(xué)沉淀、氧化還原等化學(xué)反應(yīng)原理，以及這些原理在實際污水處理中的應(yīng)用。在能力提升方面，學(xué)生的綜合能力得到了全面鍛煉。通過收集資料，學(xué)生提高了信息獲取和篩選能力；在設(shè)計實驗和進(jìn)行實驗操作的過程中，學(xué)生的實驗設(shè)計能力、動手操作能力和問題解決能力得到了提升；在小組合作中，學(xué)生學(xué)會了分工協(xié)作，提高了團(tuán)隊合作能力和溝通能力。在意識培養(yǎng)方面，學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感顯著增強。通過對生活中化學(xué)污染的研究，學(xué)生深刻認(rèn)識到化學(xué)污染對環(huán)境和人類健康的危害，從而更加關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題，積極倡導(dǎo)綠色生活方式。4.2.2情境教學(xué)法創(chuàng)設(shè)真實STSE情境情境教學(xué)法通過創(chuàng)設(shè)真實的STSE情境，將抽象的化學(xué)知識與具體的生活實際緊密聯(lián)系起來，為學(xué)生提供了一個生動、直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。以“酸雨的形成與防治”情境教學(xué)為例，其實施過程充分體現(xiàn)了情境教學(xué)法的特點和優(yōu)勢。在情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師通過展示一些因酸雨導(dǎo)致的環(huán)境破壞圖片，如被酸雨侵蝕的古建筑、枯萎的樹木、酸化的湖泊等，以及相關(guān)的新聞報道視頻，讓學(xué)生直觀地感受到酸雨的危害，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。教師還可以介紹一些實際案例，如某地區(qū)因酸雨導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，當(dāng)?shù)鼐用竦纳钍艿絿?yán)重影響等，使學(xué)生更加深刻地認(rèn)識到酸雨問題的嚴(yán)重性。在知識講解環(huán)節(jié)，教師結(jié)合展示的情境，引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)知識分析酸雨的形成原因。教師會介紹酸雨的主要成分是硫酸和硝酸，它們是由二氧化硫、氮氧化物等污染物在大氣中經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的。教師會詳細(xì)講解二氧化硫在空氣中被氧化為三氧化硫，三氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸的過程，以及氮氧化物在光照和水汽的作用下形成硝酸的反應(yīng)機(jī)理。通過對這些化學(xué)反應(yīng)的講解，學(xué)生能夠從化學(xué)原理的角度理解酸雨的形成過程。在問題探究環(huán)節(jié)，教師提出一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考酸雨的防治措施。教師會問學(xué)生：“從化學(xué)原理的角度出發(fā)，我們可以采取哪些措施來減少二氧化硫和氮氧化物的排放？”學(xué)生可能會回答：“可以采用脫硫、脫硝技術(shù)，如在燃煤電廠中安裝脫硫裝置，利用石灰石-石膏法將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，從而減少二氧化硫的排放。”教師還會引導(dǎo)學(xué)生思考：“在日常生活中，我們個人可以采取哪些行動來為防治酸雨做出貢獻(xiàn)？”學(xué)生可能會提出：“減少私家車的使用，倡導(dǎo)綠色出行，以減少汽車尾氣中氮氧化物的排放?！蓖ㄟ^這些問題的探究，學(xué)生不僅能夠運用所學(xué)化學(xué)知識提出解決方案，還能培養(yǎng)解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維。在討論交流環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生分享自己對酸雨防治的看法和建議。每個小組圍繞酸雨防治的不同方面展開討論，如能源利用、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、日常生活等。在能源利用方面，學(xué)生可能會討論如何推廣清潔能源，如太陽能、風(fēng)能、水能等，減少對化石能源的依賴，從而降低二氧化硫和氮氧化物的排放。在工業(yè)生產(chǎn)方面，學(xué)生可能會探討如何改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高能源利用效率，減少污染物的產(chǎn)生。在交通運輸方面，學(xué)生可能會分析如何發(fā)展公共交通，推廣新能源汽車，減少汽車尾氣排放。在日常生活方面，學(xué)生可能會交流如何節(jié)約能源，如隨手關(guān)燈、合理設(shè)置空調(diào)溫度等，以及如何減少一次性用品的使用，降低垃圾焚燒產(chǎn)生的污染物。通過小組討論，學(xué)生能夠相互學(xué)習(xí)、相互啟發(fā)，拓寬思維視野，深化對酸雨防治的認(rèn)識。在總結(jié)提升環(huán)節(jié)，教師對學(xué)生的討論結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和點評，進(jìn)一步強化學(xué)生對酸雨形成與防治的理解。教師會強調(diào)酸雨防治是一個綜合性的問題，需要政府、企業(yè)和個人共同努力。政府應(yīng)制定嚴(yán)格的環(huán)保政策和法規(guī)，加強對工業(yè)污染源的監(jiān)管，推動清潔能源的發(fā)展。企業(yè)應(yīng)加大環(huán)保投入，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，減少污染物的排放。個人應(yīng)增強環(huán)保意識，積極踐行綠色生活方式，從身邊的小事做起，為防治酸雨貢獻(xiàn)自己的力量。教師還會引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注酸雨問題的全球性，讓學(xué)生了解酸雨不僅對本國的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)造成影響，還會對全球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。通過這種總結(jié)提升，學(xué)生能夠從更宏觀的角度認(rèn)識酸雨問題，增強社會責(zé)任感和全球視野。“酸雨的形成與防治”情境教學(xué)對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了多方面的促進(jìn)作用。在知識理解方面，真實情境使抽象的化學(xué)知識變得更加具體、生動，有助于學(xué)生更好地理解酸雨形成的化學(xué)原理。學(xué)生通過對實際案例的分析，能夠更加深入地掌握二氧化硫、氮氧化物等污染物的性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)，以及酸雨形成的復(fù)雜過程。在學(xué)習(xí)興趣方面，生動的情境極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。學(xué)生不再覺得化學(xué)知識枯燥乏味，而是對探究酸雨問題充滿熱情，積極參與到課堂討論和問題解決中。在綜合素養(yǎng)方面，學(xué)生在解決實際問題的過程中，綜合運用化學(xué)知識和其他學(xué)科知識，如地理、生物等，培養(yǎng)了跨學(xué)科思維和綜合運用知識的能力。學(xué)生還通過討論交流，提高了團(tuán)隊合作能力和溝通表達(dá)能力。在環(huán)保意識方面，通過對酸雨危害的了解，學(xué)生的環(huán)保意識得到了顯著增強。他們深刻認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重要性，在日常生活中更加注重節(jié)能減排，積極參與環(huán)?；顒印?.3實驗教學(xué)中的STSE理念滲透4.3.1設(shè)計具有STSE背景的實驗項目在高中化學(xué)實驗教學(xué)中，設(shè)計具有STSE背景的實驗項目是滲透STSE理念的重要舉措。以“廢舊電池的回收與利用”實驗項目為例，該項目緊密聯(lián)系生活實際，將化學(xué)知識與環(huán)境保護(hù)、資源利用等社會問題相結(jié)合，具有重要的教育價值和現(xiàn)實意義。在項目準(zhǔn)備階段，教師引導(dǎo)學(xué)生收集各種廢舊電池，如常見的干電池、充電電池等，并對其進(jìn)行分類整理。學(xué)生通過查閱資料，了解不同類型廢舊電池的組成成分，干電池主要由鋅皮、碳棒、二氧化錳、氯化銨等組成，充電電池則含有鋰、鎳、鈷等金屬。這些成分在廢舊電池中若處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時其中的金屬資源也具有回收利用價值。在實驗過程中，學(xué)生首先對廢舊電池進(jìn)行拆解，將不同部分進(jìn)行分離。在拆解干電池時，學(xué)生小心地去除鋅皮，取出內(nèi)部的黑色粉末，其中包含二氧化錳、氯化銨等物質(zhì)。對于充電電池，學(xué)生在專業(yè)指導(dǎo)下，拆解電池外殼，分離出電極材料和電解液。然后，學(xué)生運用化學(xué)知識對分離出的物質(zhì)進(jìn)行處理和回收。對于含有鋅的物質(zhì)，學(xué)生采用化學(xué)沉淀法，加入適量的氫氧化鈉溶液，使鋅離子形成氫氧化鋅沉淀，經(jīng)過過濾、洗滌、干燥等步驟，得到較為純凈的氫氧化鋅，再通過加熱分解，得到氧化鋅，可用于制備新的鋅鹽或作為其他化工原料。對于二氧化錳，學(xué)生利用其氧化性，通過與濃鹽酸反應(yīng)，將二氧化錳還原為二價錳離子，再經(jīng)過一系列的分離和提純操作，回收得到較為純凈的二氧化錳，可用于電池制造或其他化學(xué)實驗。在回收鋰、鎳、鈷等金屬時，學(xué)生采用酸浸法，將電池電極材料用稀硫酸等酸溶液浸泡，使金屬溶解在溶液中，然后通過加入合適的沉淀劑，如碳酸鈉、草酸銨等，使鋰、鎳、鈷等金屬離子分別形成相應(yīng)的沉淀，經(jīng)過進(jìn)一步的分離和提純，回收得到高純度的鋰、鎳、鈷金屬或其化合物，這些金屬和化合物在新能源電池制造等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。在實驗完成后，學(xué)生對回收過程進(jìn)行總結(jié)和反思。他們分析回收過程中遇到的問題，如某些金屬的回收率較低，可能是由于反應(yīng)條件控制不當(dāng)或分離方法不夠高效。針對這些問題，學(xué)生提出改進(jìn)措施，如優(yōu)化反應(yīng)條件，調(diào)整反應(yīng)溫度、時間和反應(yīng)物濃度，或者探索更先進(jìn)的分離技術(shù)，如采用離子交換樹脂法、萃取法等，以提高金屬的回收率。學(xué)生還對回收得到的物質(zhì)進(jìn)行評估，判斷其是否達(dá)到預(yù)期的純度和質(zhì)量要求。通過“廢舊電池的回收與利用”實驗項目，學(xué)生不僅掌握了化學(xué)實驗基本操作技能，如物質(zhì)的分離、提純、化學(xué)反應(yīng)的控制等，還深入理解了化學(xué)知識在實際生活中的應(yīng)用。他們認(rèn)識到廢舊電池對環(huán)境的危害，增強了環(huán)保意識，同時也體會到資源回收利用的重要性，培養(yǎng)了資源節(jié)約意識和可持續(xù)發(fā)展觀念。4.3.2實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保與社會意識在高中化學(xué)實驗教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保與社會意識是滲透STSE理念的重要目標(biāo)。教師可以通過多個方面，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中關(guān)注環(huán)境和社會問題，樹立正確的價值觀和責(zé)任感。在實驗開始前的準(zhǔn)備階段，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。在進(jìn)行“酸堿中和反應(yīng)”實驗前，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考實驗過程中可能產(chǎn)生的廢水對環(huán)境的影響。讓學(xué)生討論如何合理控制試劑用量，以減少廢水的產(chǎn)生。教師還可以介紹一些簡單的廢水處理方法，如利用酸堿中和原理，將酸性廢水和堿性廢水進(jìn)行混合處理，使廢水的酸堿度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生在實驗前就能夠意識到環(huán)保的重要性，養(yǎng)成節(jié)約試劑、減少污染的良好習(xí)慣。在實驗過程中，教師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗操作對環(huán)境的影響。在進(jìn)行“氯氣的制備”實驗時，氯氣是一種有毒氣體，如果泄漏到空氣中會對環(huán)境和人體健康造成危害。教師可以指導(dǎo)學(xué)生正確安裝和使用實驗裝置，確保裝置的氣密性良好，防止氯氣泄漏。在實驗過程中，教師可以讓學(xué)生觀察尾氣處理裝置的工作原理，向?qū)W生介紹氫氧化鈉溶液吸收氯氣的化學(xué)反應(yīng)原理，使學(xué)生明白尾氣處理的重要性。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何進(jìn)一步改進(jìn)尾氣處理裝置，提高尾氣處理效率，減少對環(huán)境的污染。通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生在實驗過程中能夠時刻關(guān)注實驗操作對環(huán)境的影響，培養(yǎng)環(huán)保意識和責(zé)任感。在實驗結(jié)束后的處理階段，教師應(yīng)強調(diào)實驗廢棄物的正確處理方法。在進(jìn)行“硫酸銅晶體的制備”實驗后，會產(chǎn)生一些含有銅離子的廢液。教師可以指導(dǎo)學(xué)生將廢液收集起來，采用合適的方法進(jìn)行處理。教師可以介紹化學(xué)沉淀法，向廢液中加入適量的氫氧化鈉溶液，使銅離子形成氫氧化銅沉淀，經(jīng)過過濾、洗滌后，將沉淀進(jìn)行妥善處理，而過濾后的清液則可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何對實驗廢棄物進(jìn)行回收利用，培養(yǎng)學(xué)生的資源節(jié)約意識。在進(jìn)行“金屬與酸的反應(yīng)”實驗后，產(chǎn)生的金屬廢渣可以通過回收再利用，用于其他化學(xué)實驗或工業(yè)生產(chǎn)。通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生能夠養(yǎng)成正確處理實驗廢棄物的習(xí)慣，增強環(huán)保意識。教師還可以結(jié)合實驗內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會問題。在進(jìn)行“化學(xué)反應(yīng)與能量”實驗時，教師可以介紹當(dāng)前社會面臨的能源危機(jī)，讓學(xué)生思考化學(xué)在能源開發(fā)和利用中的作用。通過實驗，學(xué)生了解到化學(xué)反應(yīng)可以實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，如電池就是利用化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論如何開發(fā)更高效、環(huán)保的能源，如太陽能、風(fēng)能、氫能等，以及如何提高能源利用效率，減少能源浪費。通過這樣的討論，學(xué)生能夠?qū)⒒瘜W(xué)知識與社會問題聯(lián)系起來，培養(yǎng)社會責(zé)任感和關(guān)注社會問題的意識。五、STSE思想在高中化學(xué)教學(xué)中的案例分析5.1案例一：“氯及其化合物”的主題式教學(xué)5.1.1教學(xué)目標(biāo)與設(shè)計思路在本次“氯及其化合物”的主題式教學(xué)中，教學(xué)目標(biāo)緊密圍繞STSE思想展開，旨在全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。知識與技能目標(biāo)設(shè)定為學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握氯氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，包括氯氣的顏色、氣味、溶解性、氧化性等。學(xué)生需要熟練書寫氯氣與金屬、非金屬、水、堿等反應(yīng)的化學(xué)方程式，準(zhǔn)確理解這些化學(xué)反應(yīng)的原理。在實際操作層面，學(xué)生要掌握氯氣的實驗室制法，包括實驗原理、實驗裝置、實驗步驟以及實驗注意事項等。過程與方法目標(biāo)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和思維能力。通過創(chuàng)設(shè)真實的STSE情境，引導(dǎo)學(xué)生運用觀察、實驗、查閱資料等多種方法獲取信息。在探究氯氣性質(zhì)和應(yīng)用的過程中，學(xué)生學(xué)會運用比較、分類、歸納、概括等方法對信息進(jìn)行加工處理。以氯氣與水反應(yīng)的探究為例，學(xué)生通過觀察氯水的顏色、氣味，以及向氯水中加入不同試劑后的實驗現(xiàn)象，運用分析推理的方法，探究氯水中的成分和反應(yīng)原理。在這個過程中，學(xué)生的科學(xué)探究能力和邏輯思維能力得到有效鍛煉。情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)旨在增強學(xué)生對化學(xué)與生活、社會、環(huán)境之間緊密聯(lián)系的認(rèn)識。通過了解氯氣在自來水消毒、工業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用，以及氯氣泄漏對環(huán)境和人體健康的危害，學(xué)生能夠深刻體會化學(xué)在社會發(fā)展中的重要作用，同時認(rèn)識到化學(xué)物質(zhì)的合理使用和環(huán)境保護(hù)的重要性。在學(xué)習(xí)過程中，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的興趣和熱愛，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和勇于探索的精神。在設(shè)計思路上，本次教學(xué)以“從氯氣的制備到84消毒液成分探究”為主題，構(gòu)建了一個連貫且富有探究性的教學(xué)框架。在主題確定階段，充分考慮了氯氣及其化合物在生活和工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，以及其中蘊含的豐富STSE元素。氯氣在自來水消毒中的應(yīng)用與人們的日常生活息息相關(guān)，而84消毒液作為常見的含氯消毒劑，在疫情防控等時期發(fā)揮了重要作用。通過這一主題，能夠引導(dǎo)學(xué)生從熟悉的生活場景出發(fā)，深入探究氯及其化合物的知識。在主題規(guī)劃階段，將教學(xué)內(nèi)容分為三個主要部分：氯氣的性質(zhì)與應(yīng)用、氯氣的實驗室制法、自制84消毒液及其成分探究。每個部分都緊密圍繞主題，且相互關(guān)聯(lián)，逐步引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。在氯氣的性質(zhì)與應(yīng)用部分，通過展示氯氣在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例，如合成塑料、橡膠等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講解氯氣的化學(xué)性質(zhì)時，結(jié)合實驗演示，讓學(xué)生直觀地觀察氯氣與不同物質(zhì)的反應(yīng)現(xiàn)象，加深對知識的理解。在氯氣的實驗室制法部分，詳細(xì)講解實驗原理和裝置，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)探究精神。在自制84消毒液及其成分探究部分，讓學(xué)生親自動手制備84消毒液，并運用所學(xué)知識探究其成分，將理論知識與實踐操作相結(jié)合。在開展主題活動時，采用了多種教學(xué)方法，如情境教學(xué)法、實驗探究法、小組合作學(xué)習(xí)法等。在情境教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)了氯氣泄漏事故的情境，讓學(xué)生運用所學(xué)知識分析應(yīng)對措施，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。在實驗探究中，組織學(xué)生進(jìn)行氯氣與金屬、非金屬反應(yīng)的實驗，以及氯水成分的探究實驗，讓學(xué)生在實踐中探索知識。在小組合作學(xué)習(xí)中，將學(xué)生分成小組，共同完成自制84消毒液的任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力和溝通能力。通過這些教學(xué)方法的綜合運用，使學(xué)生在積極參與的過程中，深入理解和掌握氯及其化合物的知識，同時提升綜合素養(yǎng)。5.1.2教學(xué)過程與STSE元素融合展示在“氯及其化合物”的教學(xué)過程中，各個教學(xué)環(huán)節(jié)緊密圍繞STSE思想展開，將化學(xué)知識與科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境有機(jī)融合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，深刻體會到化學(xué)的實際應(yīng)用價值。在氯氣的性質(zhì)與應(yīng)用教學(xué)環(huán)節(jié)，以生活中常見的游泳池消毒為例引入。教師展示游泳池中加入氯氣消毒劑的圖片或視頻，提出問題：“為什么游泳池中要加入氯氣？氯氣在消毒過程中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)？”引導(dǎo)學(xué)生思考氯氣的性質(zhì)和應(yīng)用。在講解氯氣的物理性質(zhì)時，通過展示一瓶氯氣，讓學(xué)生觀察氯氣的顏色、狀態(tài)，聞其氣味（注意聞氣味的正確方法），并介紹氯氣的密度比空氣大、可溶于水等性質(zhì)。在講解氯氣的化學(xué)性質(zhì)時，通過實驗演示，讓學(xué)生直觀地感受氯氣的氧化性。將鐵絲在氯氣中點燃，觀察到鐵絲劇烈燃燒，產(chǎn)生棕褐色的煙，生成氯化鐵?；瘜W(xué)方程式為：2Fe+3Cl_2\stackrel{點燃}{=\!=\!=}2FeCl_3。通過這個實驗，學(xué)生不僅掌握了氯氣與金屬反應(yīng)的化學(xué)知識，還能理解在工業(yè)生產(chǎn)中，利用氯氣的氧化性可以制備氯化鐵等化合物。在講解氯氣與水的反應(yīng)時，教師展示新制氯水和久置氯水的樣品，讓學(xué)生觀察顏色的差異。然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究，向新制氯水中分別加入紫色石蕊試液、硝酸銀溶液等，觀察實驗現(xiàn)象。加入紫色石蕊試液后，溶液先變紅后褪色，說明氯水中含有氫離子和具有漂白性的物質(zhì)。加入硝酸銀溶液后，產(chǎn)生白色沉淀，說明氯水中含有氯離子。通過這些實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析氯水中的成分，得出氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸的結(jié)論，化學(xué)方程式為：Cl_2+H_2O\rightleftharpoonsHCl+HClO。進(jìn)一步介紹次氯酸具有強氧化性、漂白性和不穩(wěn)定性，在光照條件下會分解，化學(xué)方程式為：2HClO\stackrel{光照}{=\!=\!=}2HCl+O_2\uparrow。在這個過程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了化學(xué)知識，還能理解氯氣在自來水消毒中的應(yīng)用原理，以及次氯酸的性質(zhì)對消毒效果的影響，體會到化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。在氯氣的實驗室制法教學(xué)環(huán)節(jié)，教師首先介紹氯氣的發(fā)現(xiàn)歷史，讓學(xué)生了解科學(xué)家是如何通過實驗探究發(fā)現(xiàn)氯氣的。然后講解實驗室制取氯氣的原理，以二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)為例，化學(xué)方程式為：MnO_2+4HCl(濃)\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}MnCl_2+Cl_2\uparrow+2H_2O。在講解實驗裝置時，詳細(xì)介紹發(fā)生裝置、收集裝置和尾氣處理裝置的選擇依據(jù)和作用。發(fā)生裝置采用固液加熱型，因為二氧化錳是固體，濃鹽酸是液體，且反應(yīng)需要加熱。收集裝置采用向上排空氣法，因為氯氣的密度比空氣大。尾氣處理裝置采用氫氧化鈉溶液吸收，因為氯氣有毒，會污染空氣，氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cl_2+2NaOH=NaCl+NaClO+H_2O。在實驗過程中，強調(diào)實驗操作的規(guī)范性和安全性，讓學(xué)生親自動手操作，體驗實驗過程，培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)探究精神。同時，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境問題，如氯氣泄漏對環(huán)境的危害，以及如何通過改進(jìn)實驗裝置和操作方法來減少污染，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。在自制84消毒液及其成分探究教學(xué)環(huán)節(jié)，教師首先介紹84消毒液在日常生活中的廣泛應(yīng)用，如家庭消毒、公共場所消毒等。然后講解自制84消毒液的原理，利用氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Cl_2+2NaOH=NaCl+NaClO+H_2O。在實驗室中，讓學(xué)生分組進(jìn)行自制84消毒液的實驗。學(xué)生按照實驗步驟，將氯氣通入氫氧化鈉溶液中，觀察溶液顏色的變化。在實驗過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生注意實驗安全，如防止氯氣泄漏、正確使用氫氧化鈉溶液等。實驗結(jié)束后，組織學(xué)生對自制的84消毒液進(jìn)行成分探究。學(xué)生通過查閱資料，了解84消毒液的主要成分是次氯酸鈉，以及次氯酸鈉的性質(zhì)和檢驗方法。學(xué)生設(shè)計實驗方案，如向84消毒液中加入稀鹽酸，觀察是否產(chǎn)生黃綠色氣體（氯氣），以檢驗其中是否含有次氯酸鈉。通過這個實驗，學(xué)生不僅掌握了84消毒液的制備方法和成分探究方法，還能將所學(xué)化學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中，體會到化學(xué)的實用性。同時，引導(dǎo)學(xué)生思考84消毒液的正確使用方法和注意事項，如不能與其他清潔劑混合使用，以免產(chǎn)生有毒氣體，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和社會責(zé)任感。5.1.3教學(xué)效果與學(xué)生反饋分析本次基于STSE思想的“氯及其化合物”主題式教學(xué)取得了顯著的教學(xué)效果，從學(xué)生的知識掌握、能力提升和態(tài)度轉(zhuǎn)變等方面都有明顯體現(xiàn)。在知識掌握方面，通過課堂測驗和課后作業(yè)的結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對氯及其化合物的知識掌握程度有了顯著提高。在課堂測驗中，關(guān)于氯氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、實驗室制法等基礎(chǔ)知識的題目，學(xué)生的正確率明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)模式下的班級。在一道關(guān)于氯氣與水反應(yīng)的題目中，要求學(xué)生寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并分析氯水中的成分。采用STSE思想教學(xué)的班級，大部分學(xué)生能夠準(zhǔn)確寫出化學(xué)方程式，并正確分析出氯水中含有氯氣分子、水分子、氫離子、氯離子、次氯酸分子和次氯酸根離子。而在傳統(tǒng)教學(xué)班級，部分學(xué)生對氯水成分的分析存在錯誤，對次氯酸的性質(zhì)理解不夠深入。在課后作業(yè)中，涉及到氯氣在工業(yè)生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用的題目，學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行分析和解答。在一道關(guān)于84消毒液的作業(yè)題中，要求學(xué)生說明84消毒液的消毒原理和使用注意事項。采用STSE思想教學(xué)的班級，學(xué)生能夠詳細(xì)闡述84消毒液的消毒原理是利用次氯酸鈉的強氧化性，并且能夠準(zhǔn)確說出使用時不能與其他清潔劑混合等注意事項。這表明STSE思想教學(xué)能夠幫助學(xué)生更好地理解和記憶化學(xué)知識，將知識與實際應(yīng)用緊密聯(lián)系起來，提高知識的掌握程度。在能力提升方面，學(xué)生的多種能力得到了有效鍛煉。通過實驗探究活動，學(xué)生的實驗操作能力、觀察能力和分析問題的能力有了明顯提升。在氯氣的實驗室制法實驗中，學(xué)生能夠熟練地組裝實驗裝置，正確地進(jìn)行實驗操作，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。在實驗過程中，學(xué)生能夠根據(jù)實驗現(xiàn)象分析實驗中可能存在的問題，并提出解決方案。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)收集到的氯氣不純，學(xué)生能夠通過分析實驗裝置和操作步驟，判斷可能是裝置氣密性不好或者濃鹽酸的濃度不夠等原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)。在小組合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生的團(tuán)隊合作能力和溝通能力得到了培養(yǎng)。在自制84消毒液及其成分探究的小組活動中，學(xué)生能夠明確分工，相互協(xié)作，共同完成實驗任務(wù)。在小組討論中，學(xué)生能夠積極發(fā)表自己的觀點，傾聽他人的意見，提高了溝通能力和團(tuán)隊合作精神。在解決實際問題方面，學(xué)生的能力也有了顯著提高。在課堂上創(chuàng)設(shè)的氯氣泄漏事故情境中，學(xué)生能夠運用所學(xué)知識，迅速分析出應(yīng)對措施，如用濕毛巾捂住口鼻、逆風(fēng)逃離現(xiàn)場、向空氣中噴灑堿性溶液等。這表明STSE思想教學(xué)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，使學(xué)生能夠更好地應(yīng)對實際生活中的各種問題。在態(tài)度轉(zhuǎn)變方面，學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的興趣明顯增強，學(xué)習(xí)的主動性和積極性得到了提高。通過問卷調(diào)查和課堂觀察發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生表示對本次主題式教學(xué)非常感興趣，認(rèn)為這種教學(xué)方式讓化學(xué)知識變得更加生動有趣。在課堂上，學(xué)生的參與度明顯提高，積極回答問題，主動參與實驗探究和小組討論。在問卷調(diào)查中，當(dāng)問到“你是否喜歡這種將化學(xué)知識與生活實際相結(jié)合的教學(xué)方式？”時，超過80%的學(xué)生選擇了“非常喜歡”或“喜歡”。學(xué)生還表示，通過本次學(xué)習(xí)，他們更加關(guān)注化學(xué)與生活、社會和環(huán)境的關(guān)系，增強了環(huán)保意識和社會責(zé)任感。在日常生活中，學(xué)生更加注重觀察身邊的化學(xué)現(xiàn)象，積極思考化學(xué)知識在生活中的應(yīng)用。學(xué)生在家庭中會注意84消毒液的正確使用方法，并且會向家人宣傳化學(xué)知識和環(huán)保意識。這表明STSE思想教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和環(huán)保意識。5.2案例二：“濃差電池能源化處理酸性工業(yè)廢水”項目式學(xué)習(xí)5.2.1項目背景與任務(wù)驅(qū)動在當(dāng)今工業(yè)快速發(fā)展的時代，酸性工業(yè)廢水的處理成為了一個亟待解決的重要問題。酸性工業(yè)廢水主要來源于金屬加工、電鍍、化工等行業(yè)，這些廢水通常含有大量的硫酸、鹽酸等強酸，以及重金屬離子、有機(jī)物等污染物。若未經(jīng)有效處理直接排放，會對水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致水生生物死亡，水體富營養(yǎng)化等問題。酸性廢水還會腐蝕地下管道、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，對人類健康和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來潛在威脅。與此同時，隨著全球能源危機(jī)的加劇，能源的回收利用變得愈發(fā)關(guān)鍵。將酸性工業(yè)廢水的處理與能源回收相結(jié)合，成為了一個具有創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的研究方向?；谶@樣的背景，本項目以能源化處理酸性廢水為主題，設(shè)計了一系列緊密相關(guān)的任務(wù)。任務(wù)一為“認(rèn)識酸性工業(yè)廢水”，學(xué)生需要通過實地調(diào)研、查閱資料等方式，了解酸性工業(yè)廢水的來源、成分和危害。在實地調(diào)研某電鍍廠的酸性廢水排放情況時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)廢水中含有大量的硫酸和銅離子，這些物質(zhì)對周邊水體和土壤造成了嚴(yán)重污染。通過分析資料，學(xué)生了解到酸性廢水的危害不僅局限于環(huán)境，還會影響工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，如腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，降低產(chǎn)品質(zhì)量等。這一任務(wù)旨在讓學(xué)生對酸性工業(yè)廢水有全面的認(rèn)識，為后續(xù)的處理方案設(shè)計奠定基礎(chǔ)。任務(wù)二是“探究濃差電池原理”，這是本項目的關(guān)鍵任務(wù)之一。學(xué)生需要學(xué)習(xí)濃差電池的基本原理，包括電極反應(yīng)、離子遷移等知識。教師通過演示實驗，向?qū)W生展示濃差電池的工作過程，將兩個相同的金屬電極分別插入不同濃度的硫酸銅溶液中，用鹽橋連接兩個溶液，形成閉合回路，學(xué)生觀察到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流產(chǎn)生。在實驗過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生分析電極反應(yīng)和離子遷移的過程，讓學(xué)生理解濃差電池是如何利用濃度差產(chǎn)生電能的。學(xué)生還通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，深入了解濃差電池在能源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，為后續(xù)的設(shè)計提供理論支持。任務(wù)三為“設(shè)計簡易濃差電池”，學(xué)生在掌握濃差電池原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)酸性工業(yè)廢水的特點，設(shè)計適合處理酸性廢水的簡易濃差電池。學(xué)生需要考慮電極材料的選擇、電解質(zhì)溶液的配置、電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計等因素。在電極材料選擇上，學(xué)生通過實驗對比，發(fā)現(xiàn)石墨電極在酸性環(huán)境下具有較好的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，適合作為濃差電池的電極材料。在電解質(zhì)溶液配置方面，學(xué)生根據(jù)酸性廢水的成分，選擇合適的鹽溶液作為電解質(zhì)，以提高電池的性能。在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計上，學(xué)生充分考慮電池的穩(wěn)定性、操作性和處理效率，設(shè)計出了多種不同結(jié)構(gòu)的電池，并通過實驗驗證其性能。任務(wù)四是“制作并測試簡易濃差電池”，學(xué)生根據(jù)設(shè)計方案，制作出簡易濃差電池，并對其性能進(jìn)行測試。學(xué)生需要測量電池的電壓、電流等參數(shù)，評估電池的發(fā)電效率。在制作過程中，學(xué)生嚴(yán)格按照實驗步驟進(jìn)行操作，確保電池的質(zhì)量和性能。在測試過程中，學(xué)生記錄不同條件下電池的性能數(shù)據(jù)，如不同濃度酸性廢水對電池性能的影響，不同電極間距對電池性能的影響等。通過分析這些數(shù)據(jù)，學(xué)生不斷優(yōu)化電池的設(shè)計和制作工藝，提高電池的性能。任務(wù)五為“提出酸性工業(yè)廢水能源化處理方案”，學(xué)生綜合考慮濃差電池的性能和酸性工業(yè)廢水的特點，提出具體的能源化處理方案。學(xué)生需要考慮處理過程中的能源回收效率、廢水處理效果、成本效益等因素。學(xué)生提出將多個簡易濃差電池串聯(lián)或并聯(lián)，組成電池組，以提高發(fā)電效率和廢水處理能力。在成本效益方面，學(xué)生通過分析電池材料的成本、制作工藝的復(fù)雜程度等因素，提出了優(yōu)化方案，以降低處理成本。學(xué)生還考慮了處理過程中可能產(chǎn)生的二次污染問題，提出了相應(yīng)的解決措施，如對電池反應(yīng)后的廢液進(jìn)行進(jìn)一步處理，確保其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。5.2.2學(xué)生在項目中的實踐與探索過程在“濃差電池能源化處理酸性工業(yè)廢水”項目中，學(xué)生積極參與實踐與探索，經(jīng)歷了從理論學(xué)習(xí)到實際操作，再到方案優(yōu)化的全過程。在設(shè)計簡易濃差電池的過程中，學(xué)生面臨著諸多挑戰(zhàn)。在電極材料的選擇上，學(xué)生需要考慮材料的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、成本等多個因素。學(xué)生通過查閱資料和實驗探究，對多種材料進(jìn)行了對比分析。將石墨電極、銅電極、鋅電極分別作為濃差電池的電極材料進(jìn)行實驗，測量電池的電壓和電流。實驗結(jié)果表明，石墨電極在酸性環(huán)境下具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，且成本較低，是較為理想的電極材料。在電解質(zhì)溶液的選擇上，學(xué)生同樣進(jìn)行了深入研究?？紤]到酸性工業(yè)廢水的成分復(fù)雜，學(xué)生嘗試了不同的鹽溶液作為電解質(zhì)，如硫酸鈉、氯化鈉等。通過實驗發(fā)現(xiàn)，硫酸鈉溶液作為電解質(zhì)時，電池的性能較為穩(wěn)定，能夠有效地提高電池的發(fā)電效率。在制作簡易濃差電池時，學(xué)生嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行操作，注重每一個細(xì)節(jié)。在組裝電池時，學(xué)生小心地將電極插入電解質(zhì)溶液中，確保電極與溶液充分接觸。對于鹽橋的制作，學(xué)生采用了瓊脂-飽和氯化鉀溶液的方法，確保鹽橋能夠有效地傳遞離子，維持電池的電中性。在電池制作完成后，學(xué)生對其性能進(jìn)行了測試。使用電壓表測量電池的電壓，使用電流表測量電池的電流，并記錄數(shù)據(jù)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，初始制作的電池電壓和電流較低，無法滿足實際處理酸性廢水的需求。為了優(yōu)化電池性能，學(xué)生對電池進(jìn)行了一系列改進(jìn)。在改進(jìn)過程中，學(xué)生通過調(diào)整電極間距，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)減小電極間距可以提高電池的性能。當(dāng)電極間距從原來的5厘米減小到3厘米時，電池的電壓和電流都有了明顯提升。學(xué)生還對電解質(zhì)溶液的濃度進(jìn)行了優(yōu)化，通過實驗發(fā)現(xiàn)，將硫酸鈉溶液的濃度從0.1mol/L提高到0.2mol/L時，電池的發(fā)電效率得到了顯著提高。在測試電池性能的過程中，學(xué)生不僅關(guān)注電池的發(fā)電能力，還對電池在處理酸性廢水過程中的實際效果進(jìn)行了監(jiān)測。將電池連接到模擬酸性廢水處理裝置上，觀察廢水的pH值變化和污染物的去除情況。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，隨著電池的工作，酸性廢水的pH值逐漸升高，說明廢水中的酸性物質(zhì)得到了有效中和。通過檢測廢水中重金屬離子的含量，學(xué)生發(fā)現(xiàn)電池能夠有效地去除部分重金屬離子，如銅離子、鉛離子等。這表明學(xué)生制作的簡易濃差電池在能源化處理酸性工業(yè)廢水方面具有一定的可行性。在整個項目過程中，學(xué)生通過不斷地實踐與探索，提高了自己的實驗操作能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維能力。5.2.3項目成果與對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)通過“濃差電池能源化處理酸性工業(yè)廢水”項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生取得了多方面的項目成果，同時在核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上也取得了顯著成效。在項目成果方面，學(xué)生成功設(shè)計并制作出了簡易濃差電池，該電池在處理酸性工業(yè)廢水方面展現(xiàn)出了一定的性能優(yōu)勢。經(jīng)過多次測試和優(yōu)化，電池的發(fā)電效率得到了有效提升。在初始設(shè)計時，電池的電壓僅為0.2V，電流為0.05A。經(jīng)過優(yōu)化后，電池的電壓達(dá)到了0.5V，電流提高到了0.1A。這一性能提升使得電池在實際應(yīng)用中更具可行性。在處理酸性廢水方面，學(xué)生制作的電池能夠有效地降低廢水的酸性。將電池連接到模擬酸性廢水處理裝置上，經(jīng)過一段時間的處理，廢水的pH值從原來的2.5升高到了6.0，接近中性。電池還對廢水中的部分重金屬離子具有一定的去除能力。在含有銅離子的酸性廢水中，經(jīng)過電池處理后，銅離子的濃度從100mg/L降低到了20mg/L，去除率達(dá)到了80%。學(xué)生還提出了一套較為完整的酸性工業(yè)廢水能源化處理方案，該方案綜合考慮了電池性能、廢水處理效果和成本效益等因素，具有一定的實際應(yīng)用價值。在學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)方面，科學(xué)探究素養(yǎng)得到了極大的提升。在項目實施過程中，學(xué)生不斷提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價。在探究濃差電池原理時，學(xué)生對電極反應(yīng)、離子遷移等問題進(jìn)行了深入探究。在設(shè)計電池時，學(xué)生通過不斷地實驗和改進(jìn)，優(yōu)化電池的性能。在這個過程中，學(xué)生學(xué)會了運用科學(xué)的方法解決問題，提高了科學(xué)探究能力。社會責(zé)任素養(yǎng)也在項目中得到了充分培養(yǎng)。學(xué)生深刻認(rèn)識到酸性工業(yè)廢水對環(huán)境的危害，以及能源回收利用的重要性。在項目開始前，學(xué)生通過調(diào)研了解到酸性工業(yè)廢水對周邊水體和土壤造成了嚴(yán)重污染，影響了生態(tài)平衡和人類健康。這激發(fā)了學(xué)生的社會責(zé)任感，促使他們積極投入到項目中。在項目結(jié)束后，學(xué)生不僅掌握了酸性工業(yè)