STSE教育在“无机非金属材料的主角――硅”的教学中的运用

　　 STSE是科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）的英文缩写，STSE教育强调科学技术与社会、环境的关系以及在社会生产、生活中的应用，是当前国际教育改革的潮流和热点[1-2]。新课程标准重视STSE教育在化学教学中的渗透，提出化学应“由过分注重学科系统知识向贴近社会、贴近生活,体现STSE教育思想转变”[3]。

　　 然而，尽管新教材中各个模块都不同程度地提供了相应的STSE素材，但较为分散。因此，目前中学化学教学中的STSE教育主要是在传统课堂教学中进行零星地渗透，使得目前的STSE教育没有能够得到全面、深入的开展[4]。

　　 硅作为仅次于氧的最丰富的元素广泛存在于地壳的硅酸盐和硅石中；同时，作为无机非金属材料的主角，硅与人类生产实践和日常生活密切相关。因此，硅的课堂教学内容十分适合成为实施STSE教育的主题。

　　 一、STSE教育在课前实践活动中的运用

　　 【活动目的】寻找硅元素。通过小组研究学习，体会合作学习的重要性，学习与他人合作、分享，体验化学与自然、生活和社会的密切关系。

　　 【具体做法】把全班52名学生以自愿组合的方式分成13组，推选出组长。要求：每个人都各自查找有关硅元素的资料，并分头去寻找身边接触到的含硅元素的物品，拍成照片（不能用网上图片代替）交给组长。每组选出5张优秀照片上交，经教师审阅后，小组进一步完善作品。最后，教师将每个小组的作品合并到一张投影上，并在课前循环播放。

　　 当下一个环节要求学生将照片中的含硅材料分类时，他们看到的不再是一张张冷冰冰的离自己很遥远的漂亮图片，而有可能是某位同学的手机、家里的漂亮花瓶，也可能是校园里每天都能见到的太阳能电池板、教学楼的外墙，或是化学实验室常用的试管、烧杯等等。这样能激起学生强烈的兴趣和求知欲，并且产生满足感。

　　 二、STSE教育在认识材料探究活动中的运用

　　 【探究目的】通过分析各种资料，感受硅及其化合物在材料领域的重要地位，体会化学的实用性，激发对化学科学的兴趣。依据学生的认知心理，建立材料意识。真正做到“从生活走进化学，从化学走入社会”。

　　 【具体做法】物品→核心材料→核心物质→性质→应用

　　 1.物品→核心材料

　　 第一步：由教师选取学生的部分照片和一张学生感兴趣的影片《阿凡达》中罗浮山的图片编成三组图片：“校园一角硅元素”、“生活中的硅元素”和“自然界中的硅元素”。

　　 第二步：由学生从上述图片找出含硅元素的物品。如学生从“校园一角硅元素”图片中找出水泥房顶、玻璃门、砖、硅太阳能电池板等；从“生活中的硅元素”中找出瓷水杯、石英表、电脑、手机等；从“自然界中的硅元素”中找出沙滩、高山、土壤等。

　　 第三步：由学生从上述物品中提取出核心材料。提取出的核心材料有水泥、混凝土、玻璃、陶瓷、石英、晶体硅、沙子、岩石、泥土等。

　　 通过上述步骤，使学生确实感受到“硅是无机非金属材料的主角”这一主题。

　　 2.核心材料→核心物质

　　 由教师选取学生的部分照片，按核心材料的类型编成六组图片，采用连连看的方式分别找出所含的核心物质（分为“含硅单质”“含二氧化硅”“含硅酸盐”三类），由小组共同讨论完成。

　　 3.核心物质→性质

　　 根据含有二氧化硅的六组图片，归纳出二氧化硅的性质。图片所附资料为“海边沙粒”“石英坩埚”“玛瑙研钵可粉碎陶瓷”“实验室盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不用玻璃塞”“用氢氟酸雕刻玻璃”“半导体工业的行话：从沙滩到用户”。学生通过独立思考―小组讨论―全班交流完成“从核心物质→性质”的自主学习过程。

　　 4.性质→应用

　　 由归纳出的二氧化硅的性质再延伸到如何更科学地使用材料。如玻璃中含有二氧化硅，在使用玻璃制品时要注意哪些问题等等。之后重点介绍获得2009年诺贝尔物理学奖的华裔科学家高锟制造出世界上第一根光导纤维，因此被冠以“光纤之父”的称号。

　　 三、STSE教育在课堂反思活动中的运用

　　 【活动目的】更好地从化学的视角认识生活。

　　 【具体做法】

　　 1.学生的认识

　　 学生反思“寻找硅元素”实践活动和课堂活动中的体会，包括学到了什么知识、方法和新的认识，又是如何学到的，还有哪些没有得到，还想知道和研究哪些问题等等。让学生畅所欲言，充分反思硅元素在自然界、技术、社会和环境中扮演的重要角色。并通过课后问卷调查的方式进一步总结凝练。

　　 2.教师谈自己的认识

　　 教师感悟：“几年前，我去张家界时并不是很喜欢那里的山。大概因为我来自江南水乡的缘故吧，总觉得缺少了水，山也就少了那份灵气。而这次在查找《阿凡达》中罗浮山（据说其原型属张家界地貌）的图片时，了解到原来张家界属于世界上最完美的石英砂岩地貌。要是那时候我就能多了解这些知识，而且能多从化学的视角看生活，也许就能感受到一种别样的美了……”

　　 引用资料：天才中的奇才、1965年诺贝尔物理学奖得者费恩曼回答他的艺术家朋友关于科学家不懂欣赏美的看法时说：“科学家能想象到花中的细胞，那些细胞里面复杂的运动也自有一种美。不光在厘米的尺度上有美，在更小的尺度上或者内部的结构上，也同样有美。……科学知识只会增加你对花的兴味、神秘感，甚至敬畏……科学知识怎么会有损于美呢？只会增加美！”

　　 总之，STSE教育是一种适应21世纪的新型的科学教育模式，其最终目标是发展学生的科学素养。但这种教育模式的建立和完善，仍需要依靠广大科学教育工作者及社会各界的共同努力。

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